詳細(xì)剖析ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)

開車不用踏油門、跟前車過(guò)近會(huì)自動(dòng)減速……這些看上去就像自動(dòng)駕駛一樣的“神技”，都是ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)可以做到的，有沒有覺得很高大上？

在許多中高端車型中，都開始把ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)作為一個(gè)重要的宣傳賣點(diǎn)。那么，ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)到底是個(gè)什么鬼？能起到什么作用？這個(gè)功能真的有宣傳的那么好用嗎？解放雙手雙腳的同時(shí)，又有什么需要注意？接下來(lái)，就讓小編帶大家認(rèn)真解讀一下這個(gè)看上去“高大上”的ACC自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，到底有多實(shí)用。

什么是ACC

acc它的全稱叫Adaptive CruiseControl自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，它是一種智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是在早已存在的巡航控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。

在車輛行駛過(guò)程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達(dá)）持續(xù)掃描車輛前方道路，同時(shí)輪速傳感器采集車速信號(hào)。當(dāng)與前車之間的距離過(guò)小時(shí)，ACC控制單元可以通過(guò)與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使車輪適當(dāng)制動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。

通過(guò)車距傳感器的反饋信號(hào)，ACC控制單元可以根據(jù)靠近車輛物體的移動(dòng)速度判斷道路情況，并控制車輛的行駛狀態(tài)。

通過(guò)反饋式加速踏板感知的駕駛者施加在踏板上的力，ACC控制單元可以決定是否執(zhí)行巡航控制，以減輕駕駛者的疲勞。

ACC的組成

ACC系統(tǒng)通過(guò)對(duì)路況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)（前車車速，距離，位置等），車輛自行控制其速度和加速度，實(shí)現(xiàn)輔助駕駛。系統(tǒng)主要由傳感器、控制單元和執(zhí)行器組成。

傳感器（一般是雷達(dá)）用于探測(cè)路況，發(fā)射出去的雷達(dá)波束碰到物體表面后會(huì)被反射回來(lái)，確定車距；通過(guò)多普勒效應(yīng)可以探測(cè)與前車距離；雷達(dá)信號(hào)呈葉片狀向外擴(kuò)散，根據(jù)反饋角度可確定前車位置。

在實(shí)際行車中（如在高速公路、多車道路面以及轉(zhuǎn)彎時(shí)），雷達(dá)的視野中會(huì)出現(xiàn)多輛車。這時(shí)需要根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器、橫擺率傳感器信號(hào)、車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)等確定車道，另外由攝像頭來(lái)識(shí)別車道識(shí)別線，但在稍微復(fù)雜的路況下，傳感器對(duì)路況的準(zhǔn)確判斷就非常艱難。

控制系統(tǒng)包括ACC系統(tǒng)本身的控制模塊和車輛的ECU。完成對(duì)雷達(dá)信號(hào)的處理和自適應(yīng)巡航控制流程后，通過(guò)CAN數(shù)據(jù)總線與車輛主控ECU相連，作用到執(zhí)行器。就像電機(jī)的核心技術(shù)在控制器，ACC系統(tǒng)的核心技術(shù)也在于此，雖然原理大致相同，但各大廠商系統(tǒng)控制的細(xì)節(jié)區(qū)別很大，有經(jīng)典的PID控制，也有采用LQ最佳控制，LQG最佳控制，也有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，所有的控制方式目的都是使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，適合復(fù)雜的路況，反應(yīng)更加靈敏準(zhǔn)確。

雷達(dá)

在ACC系統(tǒng)中，測(cè)距雷達(dá)用于測(cè)量自車與前方車輛的車頭距、相對(duì)速度、相對(duì)加速度，是自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，也是決定該系統(tǒng)造價(jià)的主要元件。當(dāng)前應(yīng)用到ACC系統(tǒng)上的雷達(dá)主要有毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)以及紅外探測(cè)雷達(dá)等。

毫米波雷達(dá)

原理：利用目標(biāo)對(duì)電磁波反射來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置，毫米波頻率高，波長(zhǎng)段。

性能：探測(cè)性能穩(wěn)定，不易受對(duì)象表面顏色和形狀的影響，也不受大氣流的影響；環(huán)境適應(yīng)性能好，雨、雪、霧等對(duì)之干擾小。

單脈沖雷達(dá)

原理：雷達(dá)每發(fā)射一個(gè)脈沖，天線能同時(shí)形成若干個(gè)波束，從各波束接收的信號(hào)之和，可測(cè)出目標(biāo)的距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的測(cè)量和跟蹤。（脈沖：一個(gè)物理量在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)突變后迅速回到其初始狀態(tài)的過(guò)程）

性能：全天候雷達(dá)，可以適用各種天氣情況，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、探測(cè)角度范圍大、蹤目標(biāo)多等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格高。

微波雷達(dá)

原理：微波雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的精確速度檢測(cè)基于微波多普勒（Doppler）效應(yīng)。通過(guò)測(cè)量回波信號(hào)相對(duì)發(fā)射信號(hào)的時(shí)間延遲來(lái)測(cè)距。

性能：著安裝維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)、幾乎不受光照度、灰塵以及風(fēng)、雨、霧、雪等天氣的影響。

激光雷達(dá)

原理：激光器產(chǎn)生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來(lái)，最終被接收器所接收。接收器準(zhǔn)確地測(cè)量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時(shí)間。因?yàn)楣饷}沖以光速傳播，所以接收器總會(huì)在下一個(gè)脈沖發(fā)出之前收到前一個(gè)被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的，傳播時(shí)間即可被轉(zhuǎn)換為對(duì)距離的測(cè)量。

性能：對(duì)工作環(huán)境的要求較高，對(duì)天氣變化比較敏感，在雨雪天、風(fēng)沙天等惡劣天氣探測(cè)效想探測(cè)范圍有限，跟蹤目標(biāo)較少，但其最大的優(yōu)點(diǎn)在于探測(cè)精度比較高，價(jià)格低，易于控制和進(jìn)行二次開發(fā)。

紅外探測(cè)雷達(dá)

原理：不同種類的物體發(fā)射出的紅外光波段是有其特定波段的，人們可以利用這種特定波段的紅外光來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體目標(biāo)的探測(cè)與跟蹤。

性能：在惡劣天氣條件下性能不穩(wěn)定，探測(cè)距離較短，價(jià)格最便宜。

攝像頭

應(yīng)用雷達(dá)測(cè)距，需要防止電磁波干擾，雷達(dá)彼此之間的電磁波和其他通信設(shè)施的電磁波對(duì)其測(cè)距性能都有影響，但隨著硬件的發(fā)展，出現(xiàn)了更多像ACC這樣的輔助駕駛系統(tǒng)，比如主動(dòng)剎車、偏航預(yù)警等等，這些新技術(shù)完善了ACC的功能，帶有主動(dòng)剎車的車輛在ACC開啟的時(shí)候安全性更高，一旦ACC判斷失誤，還有第二道甚至第三道安全防護(hù)。

越來(lái)越多的車型采用攝像頭作為傳感器，感知周邊環(huán)境，相比雷達(dá)，攝像頭分辨率更高，可以獲取足夠多的環(huán)境細(xì)節(jié)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，描繪物體的外觀和形狀、讀取標(biāo)志等，這些功能其他傳感器無(wú)法做到。攝像頭按照鏡頭數(shù)分類主要分為單目和雙目攝像頭。單目攝像頭成本相對(duì)于雙目攝像頭更低，雙目攝像頭基于三角測(cè)距原理，兩個(gè)攝像頭之間的距離不能發(fā)生任何變化，因此對(duì)于制造工藝的要求極高，成本也比單目攝像頭要高得多。因此，單目攝像頭得到了更多車企的青睞。

控制器ECU

它是ACC系統(tǒng)的中央處理器，是系統(tǒng)的核心部分。它負(fù)責(zé)將傳感器送來(lái)的數(shù)據(jù)（包括相對(duì)距離、相對(duì)速度）進(jìn)行處理，然后按照控制算法進(jìn)行計(jì)算，最后形成指令控制作動(dòng)器工作。它主要包含目標(biāo)車頭距計(jì)算，決定與前車的距離；車頭距控制器，它計(jì)算獲得目標(biāo)車頭距的車速、加速度命令；車速控制器，它決定制動(dòng)作動(dòng)器和節(jié)氣門作動(dòng)器的工作。

作動(dòng)器

節(jié)氣門和制動(dòng)器的組合在ACC自適應(yīng)巡航里有一個(gè)專業(yè)名詞叫做“作動(dòng)器”。作動(dòng)器是ACC系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制器ECU計(jì)算出汽車的加速度，再將控制命令傳遞到節(jié)氣門和制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)汽車的加速或減速。

其余組成部分

巡航控制開關(guān)，車速設(shè)定器，車距設(shè)定器，狀態(tài)顯示器，報(bào)警器……

ACC的工作原理

雷達(dá)傳感器探測(cè)主車前方的目標(biāo)車輛，并向電控單元提供主車與目標(biāo)車輛間的相對(duì)速度、相對(duì)距離、相對(duì)方位角度等信息。電控單元根據(jù)駕駛員所設(shè)定的安全車距及巡航行駛速度，結(jié)合雷達(dá)傳送來(lái)的信息確定主車的行駛狀態(tài)。

當(dāng)本車前方無(wú)行駛車輛時(shí)，本車將處于普通的巡航行駛狀態(tài)，電控單元根據(jù)設(shè)定信息，可通過(guò)控制電子油門（發(fā)出指令給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，并由驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制節(jié)氣門的開度，以調(diào)整可燃混合氣的流量）對(duì)整個(gè)車輛的動(dòng)力輸出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能。

當(dāng)本車前方有目標(biāo)車輛，且目標(biāo)車輛的行駛速度小于設(shè)定速度時(shí)，電控單元計(jì)算實(shí)車距和安全車距之比及相對(duì)速度的大小，選擇減速方式；同時(shí)通過(guò)報(bào)警器向駕駛員發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員采取相應(yīng)的措施。

當(dāng)與前車之間的距離過(guò)小時(shí)，ACC控制單元可以通過(guò)與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使車輪適當(dāng)制動(dòng)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率下降，以使車輛與前方車輛始終保持安全距離。電控單元還可以通過(guò)控制集成式電子真空助力器(EVB)系統(tǒng)，在當(dāng)駕駛員不制動(dòng)時(shí)，EVB開始工作時(shí),其中的電磁鐵將代替駕駛員對(duì)真空助力器內(nèi)部的真空閥和大氣閥進(jìn)行操作,進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力的目的。

ACC的歷史

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的歷史可以追溯至上個(gè)世紀(jì)70年代。1971年，美國(guó)EATON（伊頓）公司便已從事這方面的開發(fā)。其雛形是日本三菱公司提出的PDC（Preview Distance Control）系統(tǒng)，它將雷達(dá)與其他處理器結(jié)合在一起，可以偵測(cè)出車距變化，并對(duì)駕駛員發(fā)出警告，系統(tǒng)還可以控制節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。此后豐田、本田、通用、福特、戴姆勒、博世等公司也投入到了研發(fā)行列。

1995年，三菱汽車首先在旗下提供一種叫做“預(yù)見式距離控制”系統(tǒng)。那是一種基于激光測(cè)距的ACC系統(tǒng)，但整套系統(tǒng)只通過(guò)油門和檔位進(jìn)行控制，并不進(jìn)行剎車。基于激光的系統(tǒng)明顯比雷達(dá)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)成本低，但基于激光在惡劣天氣條件下會(huì)受到很大影響。因此目前基本使用基于雷達(dá)的ACC系統(tǒng)。

1997年8月，豐田開始在雷克薩斯上使用“雷達(dá)巡航控制系統(tǒng)”，并且在2000年加入剎車功能，2004年加入“低速跟蹤模式”。低速跟蹤模式屬于一種額外的模式，需要駕駛員啟動(dòng)，如果前車出現(xiàn)制動(dòng)或者停下，該模式也可以讓車輛減速乃至停車，不過(guò)這套系統(tǒng)很快就被停用，估計(jì)是存在一定的設(shè)計(jì)漏洞，并不完善所致。

1998年底，奔馳在旗下S系車型中引入Distronic距離控制系統(tǒng)，跟我們現(xiàn)在理解的自適應(yīng)巡航?jīng)]有太大的差別。2006年，奔馳進(jìn)一步完善了該系統(tǒng)，在必要的情況下能夠?qū)④囕v完全停止，因此又稱為增強(qiáng)型限距控制系統(tǒng)（DISTRONIC PLUS）。這個(gè)功能有點(diǎn)像現(xiàn)在沃爾沃倡導(dǎo)的全力制動(dòng)系統(tǒng)：在必要的時(shí)候全力剎車，直至車輛挺住。而奧迪在國(guó)外普遍使用博世提供的自適應(yīng)系統(tǒng)。包括A4、A6、A8和Q7都有配備。

在2006年，雷克薩斯將新一代ACC系統(tǒng)裝備在其旗艦車型LS460上。這套系統(tǒng)可以在0-100公里時(shí)速范圍內(nèi)工作，并且可以反復(fù)啟停，即使高速公路擁堵也可以應(yīng)付。

2010年，奧迪在A8上搭載了全球第一款具備GPS功能ACC系統(tǒng)。

2015年，隨著特斯拉ModelS的推出，ACC系統(tǒng)開始作為半自動(dòng)駕駛進(jìn)入普通大眾的視線。

ACC的作用

1、通過(guò)車距傳感器的反饋信號(hào)，ACC控制單元可以根據(jù)靠近車輛物體的移動(dòng)速度判斷道路情況，并控制車輛的行駛狀態(tài)；通過(guò)反饋式加速踏板感知的駕駛者施加在踏板上的力，ACC控制單元可以決定是否執(zhí)行巡航控制，以減輕駕駛者的疲勞。

2、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)一般在車速大于25km/h時(shí)才會(huì)起作用，而當(dāng)車速降低到25 km/h以下時(shí)，就需要駕駛者進(jìn)行人工控制。通過(guò)系統(tǒng)軟件的升級(jí)，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“停車/起步”功能，以應(yīng)對(duì)在城市中行駛時(shí)頻繁的停車和起步情況。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的這種擴(kuò)展功能，可以使汽車在非常低的車速時(shí)也能與前車保持設(shè)定的距離。當(dāng)前方車輛起步后，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛者，駕駛者通過(guò)踩油門踏板或按下按鈕發(fā)出信號(hào)，車輛就可以起步行駛。

3、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)使車輛的編隊(duì)行駛更加輕松。ACC控制單元可以設(shè)定自動(dòng)跟蹤的車輛，當(dāng)本車跟隨前車行駛時(shí)，ACC控制單元可以將車速調(diào)整為與前車相同，同時(shí)保持穩(wěn)定的車距，而且這個(gè)距離可以通過(guò)轉(zhuǎn)向盤附近的控制桿上的設(shè)置按鈕進(jìn)行選擇。

ACC作為高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的一種，是將來(lái)自動(dòng)駕駛功能的過(guò)渡配置之一。有許多人都對(duì)ACC有一種籠統(tǒng)的認(rèn)識(shí)：ACC就是自動(dòng)巡航，可以自動(dòng)加減速。從官方的各種宣傳來(lái)看，我們也只看到ACC給人們駕駛帶來(lái)的便利，但是，ACC并不能保證在所有的道路情況下都有效，您仍然要負(fù)責(zé)保持合適的車距和車速，并在可能發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)進(jìn)行干預(yù)。作為最終的使用者，首先要清楚ACC在哪些情況下會(huì)失效或性能下降，這樣才能安全地去享受到ACC功能帶來(lái)的便利。

周邊環(huán)境

目前，ACC傳感器為毫米波雷達(dá)，相比紅外、激光傳感器，其穿透霧、煙、灰塵的能力更強(qiáng)，具備全天候工作的特點(diǎn)，但是，對(duì)于極端惡劣天氣，如下大雨、下雪等，毫米波雷達(dá)會(huì)受到較大影響，導(dǎo)致ACC可能失效。

傳感器本體

ACC的毫米波雷達(dá)傳感器的安裝位置一般為前進(jìn)氣格柵logo附近、前l(fā)ogo正后方、保險(xiǎn)杠下方。絕大部分車型都只用一個(gè)雷達(dá)，而像奧迪系列則使用兩個(gè)，分別安裝在左右霧燈的位置。

雷達(dá)作為ACC的“眼睛”是非常重要的，如果被異物遮擋，將會(huì)直接影響到ACC的性能，甚至是ACC功能。除了遮擋，雷達(dá)的固定角度也會(huì)影響整個(gè)ACC系統(tǒng)，一旦雷達(dá)的固定角度發(fā)生較大變化（如雷達(dá)安裝位置處發(fā)生了碰撞），必須重新標(biāo)定，以保證ACC功能和性能都不受影響。

目標(biāo)識(shí)別

對(duì)于ACC的毫米波雷達(dá)來(lái)說(shuō)，主要利用發(fā)送和接受信號(hào)的頻率差和時(shí)間差分別得到目標(biāo)物體的相對(duì)速度和距離（多普勒效應(yīng)）。因此，對(duì)于信號(hào)的反射強(qiáng)度就有一定的要求，例如行人、動(dòng)物、自行車、摩托車、三輪車等產(chǎn)生的微弱的反射波就極其容易被其他雜波所埋沒（據(jù)說(shuō)能有效識(shí)別行人的76Ghz/79Ghz雷達(dá)產(chǎn)品即將推出），從而無(wú)法被有效識(shí)別。除了對(duì)于上述目標(biāo)沒有反應(yīng)外，對(duì)于接近的（迎面駛來(lái)）、橫向行駛、緩慢移動(dòng)或者靜止的車輛，ACC同樣不會(huì)采取任何措施。對(duì)于一些裝有特殊物品的大貨車，ACC的識(shí)別能力并不那么靈敏。

特定場(chǎng)景

由于ACC雷達(dá)一般都是中距雷達(dá)，檢測(cè)區(qū)域是有限的，再加上雷達(dá)相對(duì)位置固定，檢測(cè)角度和方向相對(duì)不變，因此，某些情況下，對(duì)于前方車輛的檢測(cè)存在盲區(qū)，ACC無(wú)法有效識(shí)別目標(biāo)，存在碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，而在有些情況下，ACC則存在誤識(shí)別，造成不必要的減速。

ACC無(wú)法有效識(shí)別目標(biāo)，存在追尾的風(fēng)險(xiǎn)

結(jié)語(yǔ)：曾經(jīng)高大上的ACC，現(xiàn)在已經(jīng)下探到了20萬(wàn)元以下市場(chǎng)，成本的降低，使得ACC將得到進(jìn)一步地普及。ACC給駕駛者帶了諸多便利，但是在享受便利的同時(shí)，駕駛者并不能放松警惕，畢竟ACC仍然還只是駕駛輔助，并沒有達(dá)到完全自動(dòng)的水平，哪怕只是跟車這個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作，ACC系統(tǒng)還是存在許多局限性。安全駕駛，控制車距和車速，永遠(yuǎn)是現(xiàn)階段駕駛者的責(zé)任！