高速公路汽车的安全行驶问题一直是交通安全问题中最重要的部分之一。运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle,SUV）具有质心高、驾驶速度普遍速度较快等原因,高速公路SUV汽车的追尾事故以及侧翻事故时有发生,因此高速公路上SUV的安全跟驰以及操纵稳定性问题引起研究者的兴趣。相对于减少汽车事故发生后生命财产损失的被动安全技术,旨在提高汽车行驶安全以及操纵稳定性的主动安全技术则更具有前瞻性与预防性。本文选取高速公路行驶的SUV为研究对象,结合交通事故发生类型以及汽车自身特性,通过对SUV在高速公路的行驶状态进行分析,分别建立汽车平面运动动力学模型和基于平面动力学模型的侧翻动力学模型,其中平面运动模型包括考虑线性轮胎力的三自由度模型和采用魔术轮胎公式的七自由度模型。根据所建立的平面运动模型,使用卡尔曼滤波技术（Kalman Filter,KF）对行驶状态参数（纵向车速、横摆角速度、质心侧偏角、车轮旋转角速度）进行估计。通过在Carsim建立整车模型并选取双移线工况、直线制动工况和角阶跃工况,在Simulink中自建滤波器模块以及使用Simulink模块进行联合仿真对比分析了 SUV在高速公路行驶过程中,采用不同模型和不同滤波器在不同条件下的行驶状态估计性能。最终选取性能最好的基于非线性七自由度模型的UKF滤波器对行驶状态参数进行准确估计。结合高速公路SUV的主要运动形式以及SUV自身质心高的特点,分别对跟驰过程和操纵稳定性进行了分析:提出了一种结合多种因素的基于制动过程的安全距离分析,利用行驶状态估计的参数,对高速公路SUV安全跟驰过程进行研究;考虑纵向稳定性和侧向稳定性,分析了滑移率同地面制动力与侧向力的关系,分析了横摆角速度和质心侧偏角对侧向稳定性的影响并基于平面运动建立了侧翻动力学模型,分析侧翻时域稳态响应,对高速公路SUV侧翻稳定性进行研究;针对安全跟驰以及操纵稳定性研究选取不同的参数指标,选取安全距离作为评判跟驰过程的指标、选取横向荷载转移率作为评判侧翻稳定性的指标,选取横摆角速度门限值、质心侧偏角门限值和滑移率门限值作为评判横纵向稳定性的指标。基于不同行驶条件下SUV的行驶状态估计参数,制定SUV安全行驶评价指标门限值,基于数值模拟仿真手段,验证了 SUV安全跟驰以及操纵稳定性评价作为SUV高速公路安全行驶预警理论与实践的可靠性。本研究基于高速公路事故类型和SUV结构不利因素,通过估计效果最优的基于汽车动力学模型的无迹卡尔曼滤波状态估计方法,并以此计算与推导SUV安全行驶与操纵稳定性评价指标及其门限值,通过Carsim/Simulink联合模拟仿真,评估高速公路SUV行驶过程中的安全跟驰问题与操纵稳定性问题,该研究成果可为之后的预警系统研制提供理论与实践基础。