随着中国汽车保有量的逐年攀升,交通事故随之增多,与车辆相关的主动安全技术变得越来越重要。它的应用对提升道路交通安全、减少碰撞事故的发生意义重大;同时《中国制造2025》行动纲领也提到汽车智能化的发展要求。本文提出关于巡航防撞预警的研究就属于车辆主动安全范畴。本文以巡航防撞预警系统为研究对象,基于车辆动力学和控制理论,考虑复杂道路行驶工况,依据不同控制功能确定整体设计方案,给出系统的组成架构和不同功能模式,对控制系统的舒适性指标进行了分级量化;利用CarSim建立了车辆动力学模型,并对发动机节气门开度特性图进行数据分析,同时在CarSim仿真过程中对不同初始车速下自车的最大自由减速度数据进行采集,依据切换逻辑算法设计节气门开度/制动力控制切换策略,建立了车辆逆动力学模型。本文基于车辆实际制动特点,结合道路交通要求和防撞原理,给出安全距离的确定原则,在此基础上设计出一种基于驾驶员制动特性的临界预警距离模型和临界制动距离模型:具体为对驾驶员制动操作进行实验并分析相关数据,采用Matlab最小二乘法拟合实验数据,获得符合驾驶员制动特性的安全距离模型,并在此基础上设计分级预警算法。然后分析并确定了自适应巡航控制的安全距离策略;采用分层控制设计上、下位控制器,并根据不同交通工况下不同控制功能模式,分别设计了基于PID控制原理的定速巡航上位控制器和基于模糊控制的自适应巡航上位控制器,防撞模式上位控制器是根据驾驶员制动操作特性的临界制动距离模型设计的。考虑到车辆动力学的强非线性,设计了一种模糊PID下位控制器,并验证其具有良好的自适应性。基于CarSim-Simulink在不同工况条件下进行联合仿真验证,结果表明所设计的巡航防撞预警系统可以实现防撞功能同时兼顾定速-自适应巡航控制功能,大大提高了驾驶员驾驶的安全性,并在一定情况下降低了驾驶员的驾驶操作强度。根据舒适度指数,本文设计的控制策略也对驾驶舒适性有一定的考虑,有助于推动巡航防撞预警系统的进一步实际应用。