1 引言

　　追尾碰撞是目前我国高速公路各类事故中较多的一类事故，占事故总数的 33%左右。诱发的主要原因为：（1）驾驶员精力不集中，致使疏忽大意或措施不当；（2）疲劳驾驶，在高速公路上长时间高速行驶，加之道路景观单一，驾驶员很容易疲劳，导致驾驶员判断能力和操作准确性下降；（3）异常天气（如雨、雪、雾），能见度低，行车的安全距离不能保证，同时受到当时路面条件的影响，制动效果难以保障；（4）车辆本身不能满足高速公路行驶的性能需求。根据对沈大、合宁、广深、西临等高速公路交通事故的统计分析，交通事故类型如表1所示。

　　有关研究表明，若驾驶员能够提早1 秒意识到有事故危险并采取相应的措施，则90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。美、英、德、日的不少汽车公司（如德国的奔驰、日本的三菱、马自达、日产、本田及富土重工等公司）都开展了高速公路车载毫米波雷达防追尾碰撞预警系统的研究。

　　我国主要有清华大学、浙江大学、上海交通大学、吉林大学等高校和部分研究所在进行车辆主动防撞报警、辅助驾驶系统等相关技术研究。例如上海交通大学卓斌教授等研究开发了“人— 车—路综合环境下主动安全性模拟系统”，实现了行车环境数据采集、通讯和驾驶软件仿真的编制。在现行的高速公路交通管理中，为保证行车安全，常依据公路工程技术标准中的行车视距要求，规定一定行驶速度下的车辆必须保持相应的间距。那么如何准确跟踪车辆之间的距离信息，就成了汽车毫米波雷达防追尾预警系统的关键。

　　把交互多模型（IMM）机动目标跟踪算法运用到汽车毫米波雷达防追尾预警系统当中，当毫米波雷达存在一定测量误差和噪声时，目标跟踪算法能使毫米波雷达能够准确地探知前方车辆的运动状态，如车间距离、行驶速度等，从而提高驾驶员在高速公路上行驶安全性。

　　2 汽车防追尾预警系统工作原理

　　高速公路汽车防追尾预警系统由信息采集单元、信息处理单元和信息输出装置3 部分组成。信息采集单元通常由毫米波雷达、自车速度传感器、转向角传感器、制动传感器、加速踏板传感器和路面情况选择开关等组成；信息处理单元主要为中央处理器；信息输出装置包括液晶显示屏、报警蜂鸣器、报警指示灯等，图1 是车载雷达防追尾预警系统组成方框图。

　　信息采集单元不断地采集相关信息，利用车载毫米波雷达获得前方目标车辆的运动信息，如车间距离、相对速度；利用自车传感系统获得自车运行状态信息，如自车速度、有无转向、有无制动等，并将此信息传送至信息处理单元。信息处理单元根据自车速度、相对速度以及所建立的安全距离计算模型，计算出当前应保持的安全距离并与实测车间距离相比较。若实测车间距离大于提醒报警距离，则进入下一工作循环；若实测车间距离小于提醒报警距离，则进行一次报警，提醒驾驶员松油门并做好刹车准备；当实测车间距离小于危险报警距离，则进行二次报警，促使驾驶员立即制动，以避免追尾事故的发生。液晶显示屏用于显示两车间实际距离及相对速度，报警蜂鸣器和报警指示灯用于提供声音报警和指示灯报警，及时的报警可以有效地提醒驾驶员，促使其采取合适的应对措施。

　　汽车在道路上行驶时，经常要进行加速、减速和转弯，其运动状态是不断改变的。行驶中的汽车所处的道路环境是相当复杂的，而安装车载毫米波雷达的汽车本身也是不时地处于机动状态之中，因此车载雷达所探测的目标也是在不停的变化当中，导致所测两汽车之间的距离数据存在一定测量误差和噪声，就会使汽车防追尾预警系统产生虚警或漏警。过高虚警率的雷达不但不能减轻驾驶者的工作负担，反而会造成驾驶者精神高度紧张，起到相反的效果。因此，采用合适的机动目标跟踪算法，准确地跟踪自车前面的车辆目标的状态、及时估计行车的危险程度是车载雷达测距系统的一项主要任务。