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基于LTE-V的智能网联汽车前向碰撞预警算法研究及实现
| 论文题名： | 基于LTE-V的智能网联汽车前向碰撞预警算法研究及实现 |
| 关键词： | 智能网联汽车;前向碰撞预警;安全距离;通信协议 |
| 摘要： | 车辆前向碰撞是一种频发的交通事故，严重影响了道路交通安全。有效可靠的前向碰撞预警系统可以避免和减少此类碰撞事故的发生。车联网技术实现了车与车、车与路、车与人以及车与网络之间的实时动态信息交互，为实现基于车车通信的智能网联汽车前向碰撞预警系统提供了强有力的技术支撑和基本保障。本文分析了信息传输延时、驾驶员反应动作延时、车辆制动过程延时以及GPS误差对安全距离的影响，提出了一种多元耦合的安全距离模型，设计了面向不同工况的分类预警策略。在此基础上，开发实现了基于LTE-V的智能网联汽车前向碰撞预警软硬件系统。主要工作如下： （1）分析对比了现有车车通信技术，根据通信技术特征和应用需求，设计了基于LTE-V的智能网联汽车前向碰撞预警系统整体架构并详细介绍了系统各部分功能。 （2）通过对车辆位置坐标映射、车辆轨迹拟合和车辆筛选的信息预处理，保证数据的可靠性，并实现了对碰撞风险的预判断。设计了基于卡尔曼滤波的车辆运动状态预测模型，实现了对车辆短时运动状态的预测，减小了速度抖动等对碰撞预警效果的影响。 （3）提出了一种多元耦合的安全距离模型并设计了面向不同工况的分类预警策略。分析了基于LTE-V前向预警系统的信息传播过程，研究了系统延时的构成，分阶段构建了系统延时模型。在此基础上，考虑系统延时、最小停车间距和GPS误差对安全距离模型的影响，提出了一种多元耦合的安全距离模型，设计了面向不同工况的分类预警策略，搭建了Matlab/Simulink+PanoSim联合仿真系统，验证了安全距离模型的有效性。 （4）在系统整体架构的基础上，开发实现了基于LTE-V的前向碰撞预警软硬件系统，对数据采集和数据收发模块进行了模块化测试。根据现有实验条件，在实验场搭建了实车实验环境，分为前车静止、匀速和紧急制动三种场景对前向碰撞预警应用进行了系统测试。 本文通过联合仿真和实车测试相结合的方式，验证了提出的多元耦合安全距离模型和开发的LTE-V前向碰撞预警系统。Matlab/Simulink+PanoSim联合仿真系统验证结果表明：碰撞预警模型能够在考虑车辆动力学的情况下进行有效预警。在实验场进行实车测试结果表明：系统能在前车静止、匀速和紧急制动三种场景下实现碰撞预警，多次实验的平均正确预警率为91.13%，误警率为8.87%，漏警率为0%。 |
| 作者： | 邢美华 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 惠飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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