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城市地铁交通是一个复杂的系统，目前的地铁列车车载控制设备仅能够通过地面无线通信基站和轨道电路等地面设施提供的信号获取当前线路的信息，信号系统依靠闭塞的方法保证地铁的运行安全。然而实际地铁列车运行过程中，列车控制系统并不可以直接获取附近地铁列车的速度与位置信息。如果地面列车运行控制设备发生故障，接近运行的地铁列车之间不能及时有效地获取前后列车的车距信息，就可能导致列车追尾碰撞事故[3]。列车行驶过程中信号系统就是为了地铁能安全运行，防止各种原因造成的安全事故的发生，还能合理分配运输，增加经济性。从收集到的资料来看，就目前基于通信的列车自动控制系统(Communication Based Train Control System，简称CBTC)是比较流行的新系统、新技术。我国的地铁建设大量采用了CBTC。起初，我们大量引进西门子、USSI、阿尔斯通等国外公司的CBTC系统，如今我国自主研制开发了一种列车自动控制系统：LCF-300型基于通信的列车自动控制系统，北京地铁貌似使用的系统中就有它。
基于通信的列车自动控制系统在通信方面改进很大，利用上了无线通信媒体，抛弃了传统的轨道电路方案，使列车与地面设备之间能高速并且连续的进行双向的通信[4]。双向传输的信息包括安全类信息，线路参数、列车速度等；非安全类信息：油耗参数、机车状态、乘务员班组号等。因此，基于通信的列车自动控制系统有一些实用优点：可根据需求合理调度地铁运营。据了解它的传输速度非常快，传递的信息量又是非常大，敷设电缆也是大量减少了，日常的文护工作也是很少，这样又节省了不少开资，调度很灵活，区间的通过能力上升很多。但是，一旦有地面控制中心出现了错误的调度安排或重要设备出现故障的情况，列车车载控制设备端将接受不到同轨道线路其他列车的实时位置信息，就会给列车带来不安全的隐患。还有一点，科技发展也很快，人们生活水平也都很高端，都有使用智能手机、各种平板电脑，可随时随地上网办公，会使用到WiFi网络，WiFi采用2.4GHz开放频段，而列车地无线传输也采用了这个频段，冲突了信号就很容易相互干扰，给列车安全运营带来隐患。
从上面对CBTC系统的介绍中有两个比较突出的问题，然而到目前为止，在世界范围内还没有成功的经验或者案例让我们可以借鉴，也没有成熟的研究成果直接拿来用。因此，需要研究设计出一种独立的辅助防撞预警系统来保障列车的安全运行。
1.2 国内外研究现状
1.2.2 列车防撞关键技术
1.3 本文主要工作
基于国内外对列车防撞的研究现状和通信系统中存在的问题，本文设计了一套独立自主的地铁列车辅助防撞系统的硬件设计，旨在在极端情况下达到防撞的目的。主要完成如下工作：
(1) 国内外研究现状调查：调查世界范围内各个交通领域的非常有代表性的防撞系统的研究现状情况，并从中整理出了本系统成功的两个关键：一个是列车之间的通信问题，另一个是列车的精确定位。
(2) 系统硬件总体设计。考虑功耗、片内资源等一系列因素，根据功能需要、接口需求，确定微控制器的选型。
(3)在硬件总体架构设计的基础上，完成控制设备硬件原理图设计，包括电源模块、微控制器模块、定位模块、显示模块和通信模块的原理图设计。
1.4 本文章节安排
第一章：绪论。本章介绍了设计的背景及对该设计进行研究的意义，对国内外目前众多交通领域方面的防撞系统分别做了分析介绍，并对避免列车相撞事故的关键技术进行了分析，对本文的主要研究内容及后续的具体章节安排做了总体概括。
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