汽车安全带和汽车座椅作为乘员约束系统的重要组成部分,在汽车发生碰撞时,安全带与座椅的约束防护性能很大程度上决定了乘员所受到的伤害程度。针对现如今汽车被动安全系统中火药式安全带预紧在碰撞发生后织带快速收紧以及座椅坐垫倾角不变的被动防护方式不能有效保护乘员的问题。提出了一款基于毫米波雷达探测危险目标、ECU判定危险级别并控制安全带预紧和座椅坐垫倾角调整的半主动乘员约束防护系统。该系统实现了主、被动安全的结合,将主动安全技术中的事故碰撞预警技术与被动安全中的安全带和座椅通过控制系统整合成一个完整的乘员保护系统。在碰撞事故发生前便将乘员约束在最合适的位置以降低伤害。系统分为三个模块:数据采集模块、运算控制模块和执行机构模块。数据采集模块主要是通过毫米波雷达采集危险目标数据,运算控制模块的作用是将采集过来的数据进行有效性识别和碰撞预判,并发出执行命令。执行机构模块负责危险报警、安全带预紧与座椅坐垫倾角的调整。根据系统功能要求,本文设计了安全带预紧装置、座椅坐垫倾角调整装置和灯光语音警报器。安全带预紧装置和座椅坐垫倾角调整装置都采用电机驱动,既能达到系统功能要求又能实现循环使用。采用MADYMO软件建立驾驶员侧的正面碰撞模型,对比分析了半主动乘员约束防护系统约束方式与传统火药式安全带预紧和座椅坐垫倾角固定不动的约束方式下乘员的动态响应特性,得出的结果表明:半主动乘员约束防护系统约束方式下乘员颈部弯矩峰值、胸部加速度、胸部压缩量分别减小了20.6%、14.6%、15.6%。在系统控制部分的研究中,根据系统功能要求和控制策略设计,本文通过MCS快速原型开发平台建立半主动乘员约束防护系统控制系统模型并实现控制程序的编译,然后通过Mototune软件刷写进ECU控制器中。最后,对所设计的安全带预紧装置和座椅坐垫倾角调整装置进行了机械性能和响应时间方面的静态试验,安全带的预紧装置与座椅坐垫倾角调整装置的试验结果都基本满足设计时的要求。设计了危险目标正面驶来的模拟试验台,通过不同速度的小车向雷达驶来的方式进行整个系统动态工作性能的验证,试验结果表明,所设计的半主动乘员约束防护系统能够有效识别危险目标并触发正确的执行机构工作。