基于V2X的车辆防碰撞预警算法研究及系统实现

作者单位：吉林大学

论文类型：硕士学位论文

摘要：本文针对传统的碰撞时间算法在碰撞时间阈值和碰撞时间计算上的不足，对传统的碰撞时间算法进行了改进。在碰撞时间阈值上，传统的碰撞预警算法采用固定的碰撞时间阈值，当车辆速度很小时，会导致过早预警，造成误报；当车辆速度很大时，会导致过晚报警，造成漏报，驾驶员来不及采取措施。改进的碰撞时间算法采用自适应的动态碰撞时间阈值，该阈值与自车车速有关，并考虑了驾驶员反应时间。在碰撞时间计算上，传统的碰撞时间算法只考虑车辆速度，没考虑加速度对碰撞时间计算的影响，改进的碰撞时间预警算法在计算碰撞时间时，综合考虑车辆的速度和加速度。并且在原有的直道场景和弯道场景上，考虑了直道和弯道混合这一场景。通过panosim仿真平台搭建仿真测试场景，并在这三类场景下进行了仿真实验，仿真实验结果表明，在直道、弯道和直弯混合这三种场景下，使用动态碰撞时间阈值的预警效果都要比固定碰撞时间阈值好，当车速较低时，动态碰撞时间阈值小，预警时实际距离也小，不会造成误报；当车速高时，阈值也大，预警时实际距离也大，不会造成漏报，因此使用动态碰撞时间阈值可以提高预警算法的有效性。另外分别测试了低速、中速和高速这三种情况下考虑加速度和不考虑加速度的预警正确率，结果表明，在直道场景下，考虑加速度平均可以提高8.89%的预警正确率；在弯道场景下，考虑加速度平均可以提高6.67%的预警正确率；在直弯混合场景下，考虑加速度平均可以提高6.67%的预警正确率。为进一步验证本文算法的有效性，与传统的固定TTC算法进行了对比实验，实验结果表明，与固定TTC算法相比，本文提出的改进算法能有效地提高预警正确率。在上述预警算法的基础上，本文对基于V2X技术的车辆防碰撞预警算法进行了实现。首先对基于V2X技术的车辆防碰撞预警系统进行了需求分析，确定了该预警系统的主要功能，然后根据功能需求设计了该预警系统的整体架构图，并分别对该预警系统的硬件平台和软件平台进行了设计。根据预警系统软件平台设计，对软件平台数据获取模块、数据收发模块、预警算法模块和显示模块进行了实现，并对数据收发模块进行了测试，测试结果表明，预警系统数据收发能力正常。在此基础上，在他车静止和他车匀速两种情况下对车辆防碰撞预警系统进行实车测试，测试结果表明，预警系统平均正确预警率为91.11%，误报率为2.22%，漏报率为6.66%，验证了预警算法的有效性。

关键词：V2X技术；防碰撞预警算法；防碰撞预警系统；前向碰撞预警