车辆前向碰撞预警系统(FCWS,Forward Collision Warning System)能够有效避免和降低道路前向碰撞事故的发生,其关键是首先及时、有效地感知周围的车辆信息和交通环境,然后采用准确的危险判断模型评估是否存在潜在危险,并判断危险程度,最后在合适的时间发出报警使得误警率和漏警率均处于尽量低的水平,从而采取避撞措施提升道路安全。相对传统避撞预警系统采用微波、摄像头、激光雷达等近距离检测方法的弱点,即不能检测较远距离或非视距内的环境车辆,不能同时获取多辆环境车辆、受恶劣天气等视线影响等,专用短途通信技术(DSRC,Dedicated Short Range Communication)具有通信距离长、不受天气或亮度变化影响等特点,且工作在专用的频段,不受车辆应用以外的应用通信影响,通信、效率更高。基于DSRC和差分全球定位系统(DGPS,Differential Global Positioning System)的纵向碰撞预警系统,主要思想是通过车载传感器、GPS接收器、控制器局域网络(CAN,Controller Area Network)等获取自车身份和运行状态信息,利用DSRC无线通信及时在运行车辆之间交换和及时获知周围环境路况和车辆信息,经过碰撞预警算法判断是否存在碰撞危险,并根据危险级别提前报警,从而驾驶员及时采取避撞措施,提高道路安全。碰撞预警系统结合DGPS技术的辅助,得到高精度差分定位,利用某汽车工程研究院的车-任何(V-X,Vehicle to Everything)园区场地和硬件设施,搭建V-X硬件平台,设计前车停止、前车慢速、前车减速场景下的碰撞预警算法,开发出车-车(V-V,Vehicle to Vehicle)车辆碰撞预警系统,并通过三种工况下的实车试验和分析,验证该系统的有效性。本文主要研究内容有以下几点:(1)设计了基于DSRC和DGPS的协同前向碰撞预警系统,推导出碰撞预警模型,并进行了三种FCW场景下的MATLAB模型仿真验证。首先,对系统进行了DSRC作为车联网通信方式的FCWS整体设计,包括车载终端、路边设备(RSU,Roadside Unit)、通信线路、定位系统,建立了视距内和非视距的FCW跟车模型;其次,研究了基于DSRC的车辆检测和V-X通信方法;最后,建立了前车静止、前车慢速、前车减速等不同场景下的安全车距模型,建立车距测距模块,并研究了模型参数的确定和预警距离临界阈值的确定,进行了模型仿真验证。(2)搭建了基于DSRC和DGPS的协同前向碰撞预警系统的硬件平台。硬件平台整体架构包括装备有车载DSRC终端的车辆、路边控制机和通讯机、逻辑路网通讯线路搭建。系统包括如CAN模块、定位模块等感知单元,DSRC车载终端和RSU等通信单元,车载数据存储单元与报警单元。(3)开发了基于DSRC和DGPS的协同前向碰撞预警系统的软件平台。软件平台包括通信连接模块、车辆数据解析模块、数据存储模块、碰撞预警算法模块和前端平台模块。软件平台工作首先在.NET Winform窗体对碰撞预警系统界面进行了原型设计,作为前端平台;然后通过C#编程向DSRC设备进行注册,完成UDP通信并不断接收信息帧,对接收帧进行帧解析获得需要的交通参与者信息进行存储;建立MySQL数据库用于存储解析的数据;在后台程序对解析得到的数据进行碰撞预警算法模型处理,完成实时不同等级的危险预警。(4)最后对系统进行了实车前车静止、前车慢速、前车减速三种场景试验,试验结果表明本系统能够有效地实现V-V通信和FCW协同碰撞预警。