自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的組成及原理

全自動(dòng)駕駛汽車在未來幾年中一定會(huì)普及到我們身邊來，谷歌已經(jīng)計(jì)劃在2020年時(shí)全球在路上跑的自動(dòng)駕駛汽車達(dá)到1千萬輛。其實(shí)，自動(dòng)駕駛汽車的一些基本科技配置在我們現(xiàn)在的許多車型上已經(jīng)有配備了。比如自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，幾乎成了豪華車的標(biāo)配。但什么是自適應(yīng)？雷達(dá)有什么用？巡航控制控制啥？

其實(shí)巡航控制很早就有了，18世紀(jì)時(shí)誕生了最早版本的巡航控制，它的作用是為了阻止蒸汽機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過快。后來，巡航控制系統(tǒng)被連接到速度表以及驅(qū)動(dòng)軸上，用來計(jì)算行車速度，然后利用電腦控制油門來維持司機(jī)預(yù)先設(shè)定的速度。如今，這一切動(dòng)作都被整合到一個(gè)小黑盒中——ECU。在減少駕駛員體力消耗的同時(shí)，巡航控制還能夠稍稍提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

定速巡航最初流行起來是在美國，因?yàn)殚L直寬的洲際公路特別多，許多司機(jī)需要長途駕駛，為了減少駕駛疲勞，定速巡航就這么開始流行了。而在歐洲，因?yàn)樾÷范?，轉(zhuǎn)彎多，定速巡航這一配置最早僅僅被看成是高端豪華車的象征。不過現(xiàn)在，定速巡航還是普及了起來，現(xiàn)代化的電子技術(shù)成本降低，使得這個(gè)當(dāng)年豪車上的配置也裝備到了普通家用車中。

用過定速巡航功能的朋友都知道，要么在高速上不堵車的路況下，或者在凌晨3點(diǎn)空曠無人的大街上才能用它。而在實(shí)際的生活中，我們經(jīng)常遇到交通擁堵的情況，時(shí)而加速時(shí)而剎車，定速巡航似乎成了擺設(shè)，于是自適應(yīng)巡航控制（ACC）應(yīng)運(yùn)而生。

ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)

ACC（Adaptive Cruise Control）自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（以下簡稱ACC）是一種基于傳感器識(shí)別技術(shù)而誕生的智能巡航控制，相比只能根據(jù)駕駛者設(shè)置的速度進(jìn)行恒定速度巡航的傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)，ACC可以對(duì)于前方車輛進(jìn)行識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)了“前車慢我就慢，前車快我就快”的智能跟車的效果，目前根據(jù)使用速度區(qū)段，可分為基本版ACC（30-150km/h）和全速ACC（0-150km/h）。其中，基本版ACC的傳感器為雷達(dá)，而全速ACC則是在雷達(dá)為主要傳感器的前提下，加入了前視攝像頭等其他傳感器的輔助識(shí)別，以滿足低速時(shí)對(duì)于識(shí)別精度和角度的更高要求。

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的組成及原理

1、雷達(dá)傳感器

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。其主要組成包括發(fā)射天線，接受天線，DPS（數(shù)字信號(hào)處理）處理單元，數(shù)據(jù)線等。

毫米波雷達(dá)

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

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)。

通過測(cè)量回波信號(hào)相對(duì)發(fā)射信號(hào)的時(shí)間延遲來測(cè)距。

性能：著安裝維護(hù)方便、使用壽命長、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，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。

2.電子控制單元（ECU）

ACC系統(tǒng)中的核心部分

組成：和普通的單片機(jī)一樣，由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路組成。

作用：根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)對(duì)空氣流量計(jì)及各種傳感器輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令。

3.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……

4.相互聯(lián)系

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)傳送來的信息確定主車的行駛狀態(tài)。

1）. 當(dāng)本車前方無行駛車輛時(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。

2）. 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小時(shí)，ACC控制單元可以通過與制動(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。

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

1、避免頻頻操作，減輕駕駛員負(fù)擔(dān)，提高舒適性

2、ACC一般在V＞40km/h時(shí)啟動(dòng)，主動(dòng)制動(dòng)的功能，能夠有效避免高車速下的追尾事故，提高安全性

車距達(dá)到安全距離時(shí)：?

1）降低動(dòng)力輸出[通過控制節(jié)氣門

2）主動(dòng)制動(dòng)

3）聲光提醒駕駛員

3、依據(jù)前車行駛狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出，無需頻頻換檔，發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳工作點(diǎn)，降低油耗的同時(shí)，減少有害物質(zhì)的排放量。

總的說來，ACC的應(yīng)用，可以提高舒適性、安全性的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

ACC自適應(yīng)系統(tǒng)不適應(yīng)的坑

1、前車緊急制動(dòng)，你可能要吃虧，包括高速緊急事故，為什么呢？

ACC最大減速G值為0.35g，而一般的認(rèn)為急剎車減速G值為0.8以上，也就是說緊急時(shí)刻ACC失控；

前方緊急剎車，就不要等ACC的救命了，一腳剎車下去才是正理。

還有就是有車逆行的時(shí)候，車速太快了；

逆行實(shí)際就和急剎車是一個(gè)道理，剎車的最大減速G值太小，不能完全剎車靈敏，懂了嗎？

2、是轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，車跟丟了；

ACC只能識(shí)別前方車輛，是直線掃描，當(dāng)前方是拐彎的時(shí)候，直接掃描的是菜地或者溝里，就歇菜了？這時(shí)候要人工識(shí)別，才最安全；

3、是啟停的時(shí)候，你留有車距，遇到加塞的時(shí)候，可能是潛在的失效模式？

前車一動(dòng)，你的車3秒內(nèi)啟動(dòng)，3秒足可以插一輛車進(jìn)去，就會(huì)存在難免的追尾，你要記得這一幕；

4、是前方車輛，超長物體的時(shí)候；

ACC智能識(shí)別汽車，不能識(shí)別貨物，超出來的貨物，就是你的威脅，前方停車制動(dòng)你的ACC按照預(yù)定車距剎車，你有危險(xiǎn)；就是有可能，親密接觸，甚至被貨物KO了。

ACC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、傳感技術(shù)：

體積：更加緊湊，集成程度更高的器件，體積至少小一半

識(shí)別范圍：擴(kuò)大一倍

2、功能完善：

變化車道和過彎道時(shí)控制性能更和諧。

3、高集成化：

降低成本、增強(qiáng)各系統(tǒng)內(nèi)在聯(lián)系，信息共享率提高，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4、全速范圍內(nèi)的自動(dòng)起步技術(shù)

如今，ACC在V<30km/h的稠密交通下會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

將來，全速范圍內(nèi)的自動(dòng)起步技術(shù)使得ACC能夠在近距離內(nèi)快速識(shí)別前方障礙物，當(dāng)前方車輛再次起步時(shí)，可以利用影像系統(tǒng)得到信息，使得在沒有駕駛員參與的情況下自動(dòng)起步。

5、性能要求：

更好的近距離探測(cè)能力、更快的信號(hào)處理能力、更迅速的系統(tǒng)反映。

如此，即使堵車也無需駕駛員參與，有無人駕駛的前奏。

雖然ACC（自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)）工作方式越來越復(fù)雜，但操作卻越來越簡便。而隨著技術(shù)的越來越成熟，智能化程度越來越高，全自動(dòng)駕駛汽車一定會(huì)成為未來不可改變的大趨勢(shì)。

編輯：黃飛

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