车对车通信网络的安全预警系统研究与FPGA实现

摘要

近年来，随着经济的不断发展，人们对车辆的需求也不断增长，随之而来的是交通事故尤其是高速公路交通事故也居高不下，其中追尾碰撞事故占交通事故总量的75％以上。车对车通信能在一定的范围内减少交通事故的发生以及交通堵塞等问题。车对车通信是新兴的无线通信技术，可以使车辆与车辆之间实现相互之间的通信。车载专用短距离通讯给车对车通信提供了无线电通讯系统互操作的无线网络服务的交通工具。为了提高车辆安全，除了传统的被动安全技术如安全带和安全气囊等设备，但仍未针对交通事故发生的根本原因进行有效预防，所以主动安全技术是解决车辆事故的根本途径，需要得到充分发展。主动安全技术主要有主动防撞系统、危险地带车对车(V2V)通知等。基于车对车通信网络系统的安全预警算法就是针对主动安全应用方面研究。
　　本文提出了各种交叉路口以及车辆行驶方向不同时基于车辆速度的车辆之间安全预警算法，为汽车主动防撞系统提供了一种新选择。安全预警算法需要从道路基础设施获取道路角度、车载专用短距离通讯获取车辆速度、GPS获取车辆位置信息来计算。每辆车根据算法计算出碰撞距离，根据安全距离与碰撞距离的比较来判断什么时候发出警告。当碰撞距离远大于安全距离不发出警告，在一定范围内碰撞距离大于安全距离时发出轻微警告，当碰撞距离小于安全距离时发出严重警告，提醒驾驶员采取措施来避免发生交通事故。
　　本文首先利用MATLB软件编程安全预警算法并做出数值仿真，然后利用FPGA开发板来实现了安全预警算法。基于车对车通信网络系统的安全预警算法借助硬件设备来传送必要的速度、角度、位置信息，因此具有较高的自适应性、计算量少的优点，而且不受天气、道路环境多变等影响。最后本文还对安全预警系统分析，并提出安全预警系统的应用前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及工作

1．4 本文结构

第2章 车对车通信网络系统简介

2．1 引言

2．2 车载专用短距离通讯(DSRC／WAVE)简介

2．3 主动防撞系统简介

2．4 本章小结

第3章 基于车对车通信网络系统的安全预警算法设计

3．1 引言

3．2 安全预警算法的构思

3．3 基于GPS定位数值的安全预警算法

3．3．1 直线与直角道路角度环境下安全预警算法

3．3．2 不同道路角度环境下安全预警算法

3．4 本章小结

第4章 仿真验证与结果分析

4．1 引言

4．2 基于MATLAB的数值仿真

4．3 不同安全距离及避免碰撞率的比较分析

4．4 基于FPGA的硬件仿真与验证

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢