基于车路协同的弯道车速预警系统研究

摘要

弯道交通事故是众多交通事故种类中的一种，具有频发性、发生概率大和危害性大等特点。根据2013年道路交通事故统计年报可知，在其全年中发生在弯道的交通事故高达3.6万起，死亡人数多达1.4万，分别占道路交通事故总数的18.4%和23.3%，这其中有超过九成的交通事故是由于超速驾驶和操作失误而引起的。因此开展基于车路协同的弯道车速预警系统的研究，对于降低由超速引起的弯道交通事故率具有重要意义。本文在进行分析国内外相关研究现状的基础上，研究基于车路协同的弯道车速预警模型，并对车速预警系统进行设计。
　　本研究主要内容包括：⑴车辆弯道行驶安全车速建模与分析。通过对安全车速的影响因素进行分析后，将车辆悬架动刚度特性与车身侧倾角之间的关系和车辆倾覆力矩、轮胎的非线性变化致使的车轮侧偏角的变化等关系进行了考虑，在Trucksim车辆动力学平台的基础上建立了安全车速模型，最后将本文模型与传统车速计算模型、LEE计算模型和Lussetti计算模型进行了对比分析。⑵ZigBee无线通讯技术及模型参数获取。通过对ZigBee无线短程通讯技术的技术特点以及协议架构等进行研究和分析，选取最适合本文的网络拓扑结构----星形网络；然后，结合ZigBee技术将弯道车速计算模型所需的道路参数从路侧单元发送到车载单元上；最后，借助OPNET仿真平台搭建了ZigBee网络模型，验证了网络中节点与节点之间通讯的准确性和实时性。⑶预警系统硬件和软件设计。预警系统的硬件设计主要是对路侧单元和车载单元硬件的设计，其根据车速预警系统所要实现的功能，绘制出特定的电路图，进行PCB板设计以及外围元器件的焊接。软件设计分为两部分，一部分是利用IAR EW开发环境对无线通讯进行程序代码的编写，编译无误后将程序烧写到射频芯片中；另一部分是利用Code Warrior软件对预警系统主控单元进行程序代码的编写，程序编译后烧写到系统芯片中，进行功能调试。⑷基于车路协同的弯道车速预警系统的模拟实验。限于实车实验的危险性，Ⅻ在实验室环境下对预警系统进行模拟实验，实验过程中记录预警系统显示屏显示的道路参数数据以及所判定的安全状态，对比了实际情况，验证了系统的准确性。本文设计的车速预警系统能够准确的对车辆通过弯道时的安全状态进行预警，对预防弯道交通事故具有重要的现实意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 弯道车辆安全车速建模与分析

2.1 车辆行驶稳定性分析

2.2传统模式下汽车侧向稳定性影响分析

2.3 基于Trucksim的车辆动力学模型的建立

2.4 本章小结

第三章 ZigBee无线通讯技术及模型参数获取

3.1 Zigbee技术背景概述

3.2 ZigBee网络构成

3.3ZigBee网络协议结构

3.4预警参数的获取和传输

3.5 基于opnet的无线传感网络的性能测试

3.6小结

第四章 预警系统硬件设计

4.1 系统整体方案设计

4.2 路侧单元硬件设计

4.3车载单元硬件设计

4.4 本章小结

第五章 弯道车速预警系统的软件设计

5.1系统软件总体设计

5.2车路协同ZigBee无线短程通信网络通信流程

5.3程序开发环境

5.4部分程序介绍

5.5主控单元预警系统的整体软件设计流程

5.6 程序开发环境简介

5.7 部分程序代码介绍

5.8 本章小结

第六章 系统的实验验证

6.1 实验所需仪器

6.2 系统的调试

6.3 系统的模拟试验

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

7.1论文总结

7.2不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的课题及发表、录用的论文

致谢