车路协同系统作为解决当前道路交通拥堵、安全与环保问题的重要手段,正受到越来越多的关注已成为交通领域的研究热点。在真实交通场景中进行车路协同相关研究,存在系统建设成本高、维护复杂、实验危险性等问题,而软件仿真实验又存在理想化建模,忽略人-车-路物理特性对模型结果的影响的问题。针对上述问题,本文结合实际车路协同系统的体系结构,构建道路微缩沙盘、模型车辆、定位系统、通信系统等实物模块,在实验室环境中搭建贴近于真实环境的车路协同半实物仿真系统。既降低了实验成本和危险性,又能够在贴近真实交通环境的情况下对典型交通场景下的车路协同问题进行建模、仿真与控制等方面的试验研究,从而为实际的车路协同研究提供有力的理论支撑和技术储备。首先,构建了车路协同半实物仿真系统。该系统由上位机控制软件、UWB室内定位模块、ZigBee通信模块、智能模型车辆组成;设计了基于分层控制的半实物仿真系统结构,开发完成了上位机仿真控制软件、UWB定位模块及定位算法、ZigBee通信软硬件模块。其次,分析并设计了基于V2V的三种车路协同场景,包括车辆跟驰场景,车辆换道场景以及车辆超车场景。系统研究了车辆跟驰模型、换道模型及超车模型的相关理论,并在软件层面对上述模型进行了仿真和有效性验证。最后,采用构建的车路协同半实物仿真系统,对基于V2V的三种车路协同场景进行了半实物模拟仿真试验。实时采集了试验过程中不同场景下模型车辆的移动数据,并进行了分析。研究结果表明,车路协同半实物仿真系统能够较真实的还原典型的交通场景,验证控制模型的可用性,并能反应出潜在的物理因素对控制模型的影响,为理论模型的进一步完善提供依据。