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智能交通运输系统通过先进的通信技术和自动控制技术来改善目前运输系统的安全性。车辆的防碰撞预警技术是智能交通运输系统的重要应用之一。它通常需要通过车间通信技术来交换车辆状态信息，以实现防碰撞预警。近年来世界各地交通事故，特别是追尾事故的逐渐增加，研究出一种智能交通运输系统己成为各国科研人员迫在眉睫的任务。
本文提出了一种在高速公路上车辆间相互合作，以防止车辆连续追尾碰撞的预警系统。预警系统通过短距离无线通信技术来实现相邻车辆间的相互通信。在高速公路上，行驶在相邻区域内的车辆组成无线Ad hoc网络，相互之间可以交互信息。如果存在危险，预警系统能够发现危险，并及时通知司机，避免车辆间的追尾碰撞。本文详细介绍防追尾预警系统的概念，并在NS2中对模拟环境下车辆间组成的Ad hoc网络进行仿真，获得网络的一些重要参数，并以此为基础做进一步的仿真，从而验证防追尾预警系统是否可以有效地防止车辆连续追尾碰撞事故发生，提高行驶中车辆的安全性。
本文的重要意义在于：提出一种全新的提高车辆行驶安全的预警系统设计思路。同时，本文详细研究了车辆间相互通信网络的性能，并根据车辆间相互通信网络的性能得出结论：车辆防追尾预警系统能够提高行驶中车辆的安全性。
关键词：防追尾预警系统；智能交通运输系统；短距离无线通信技术；组播协议
 
ABSTRACT
Intelligent transport systems may improve the safety of current transport system by using the wireless communications technology and automation technology. The vehicle collision avoidance warning technology is one of the most important applications of intelligent transport systems. In order to achieve collision warning, it usually needs to exchange status information of the vehicles. In recent years, with the growth of traffic accidents, especially rear-ending accidents, to develop an intelligent transport system to avoid collision is a pressing task for researchers of all the countries.
This thesis presents an overview of highway cooperative rear-ending accident avoidance systems. The rear-ending accident avoidance system achieves vehicle-to-vehicle communications by using dedicated short range communication technology. On the highway, the vehicles form a wireless Ad hoc network, so they can exchange information with each other. If there is a danger, the rear-ending accident warning system can detect it and inform the driver in time, so the vehicle can avoid collision. This article introduces the concept of the vehicle rear-ending accident avoidance warning system in detail and also obtains some important parameters of the network by simulating the Ad hoc network made up of vehicles with the help of NS2. Based on the simulation, this thesis concludes that the rear-ending accident avoidance warning system can help the vehicle to avoid collision and improve the safety of running vehicles.
The importance of this thesis is that it introduces a new method to design rear-ending accident avoidance warning system to improve the safety of running vehicles. Besides, this thesis investigates the performance of the vehicle-to-vehicle communications network. Based on the investigation, this article arrives at a conclusion that the rear-ending accident avoidance warning system can improve the safety of running vehicles.
Keywords: Rear-ending Accident Avoidance Warning System; Intelligent Transport Systems; Dedicated Short Range Communication Technology; Multicast Protocol
 
目    录
摘    要 IV
ABSTRACT V
第1章 绪论 1
1.1 车辆追尾事故的发生状况 1
1.2 车辆防追尾预警系统研究状况 1
1.2.1 基于道路基础设施的车辆防追尾预警系统的研究状况 1
1.2.2 基于车辆间相互通信的车辆防追尾预警系统的研究状况 2
1.3 车辆防追尾预警系统的基本原理 2
1.4 本文的主要工作安排 3
第2章 车辆防追尾预警系统介绍 4
2.1 车辆追尾原因探讨 4
2.2 车辆防追尾预警系统设计方案 6
2.3 GPS在车辆防追尾预警系统中的应用分析 9
第3章 基于移动Ad hoc网络技术的车辆防追尾预警系统建模与分析 11
3.1 车辆防追尾预警系统中的车辆间通信技术 11
3.2 车辆防追尾预警系统仿真环境建立 11
3.3 适合预警系统的组播协议改进 12
3.3.1 组播协议改进方法 12
3.3.2 在NS2中建立改进后的组播协议 14
3.4 基于改进组播协议的车辆防追尾预警系统的仿真 16
3.4.1 在NS2中仿真车辆防追尾预警系统 16
3.4.2 预警信息数据包发送成功率分析 17
3.4.3 预警信息数据包时间延迟 18
第4章 车辆防追尾预警系统的仿真与评价 20
4.1 车辆防追尾预警系统仿真平台建立 20
4.2 车辆防追尾预警系统仿真分析与评价 21
4.2.1 车辆碰撞率与车辆速度的关系 21
4.2.2 车辆碰撞率与车辆间隔的关系 23
4.2.3 车辆碰撞率与传输延时的关系 24
4.2.4 基于NS2仿真参数的模拟 24
4.3 本章小结 25
第5章 结  论 27
5.1 车辆防追尾预警系统仿真结论 27
5.2 车辆防追尾预警系统设计展望 27
结 束 语 28
致    谢 29
参考文献 30
附    录 33

 
插图目录
图2 1 普通情况下三辆车行驶环境图 4
图2 2 三辆车发生追尾事故的原因分析图 5
图2 3 结合预警系统的三辆车行驶环境图 7
图3 1 软件NS2中十辆车组成车队的模拟图 12
图3 2 发送包成功率与发送时间间隔曲线图 18
图3 3 各辆车接收到预警信息包的延时图 19
图4 1 车辆防追尾预警系统仿真平台界面图 20
图4 2 车辆防追尾预警系统仿真平台参数选择框图 21
图4 3 车辆相撞概率与车辆速度关系图 22
图4 4 车辆相撞概率与车辆间隔关系图 23
图4 5 车辆相撞概率与传输延时关系图 24
图4 6 车辆相撞概率与车辆间距、速度关系图 25