自適應巡航系統的組成及原理

全自動駕駛汽車在未來幾年中一定會普及到我們身邊來，谷歌已經計劃在2020年時全球在路上跑的自動駕駛汽車達到1千萬輛。其實，自動駕駛汽車的一些基本科技配置在我們現在的許多車型上已經有配備了。比如自適應巡航系統，幾乎成了豪華車的標配。但什么是自適應？雷達有什么用？巡航控制控制啥？

其實巡航控制很早就有了，18世紀時誕生了最早版本的巡航控制，它的作用是為了阻止蒸汽機的運轉過快。后來，巡航控制系統被連接到速度表以及驅動軸上，用來計算行車速度，然后利用電腦控制油門來維持司機預先設定的速度。如今，這一切動作都被整合到一個小黑盒中——ECU。在減少駕駛員體力消耗的同時，巡航控制還能夠稍稍提高燃油經濟性。

定速巡航最初流行起來是在美國，因為長直寬的洲際公路特別多，許多司機需要長途駕駛，為了減少駕駛疲勞，定速巡航就這么開始流行了。而在歐洲，因為小路多，轉彎多，定速巡航這一配置最早僅僅被看成是高端豪華車的象征。不過現在，定速巡航還是普及了起來，現代化的電子技術成本降低，使得這個當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點空曠無人的大街上才能用它。而在實際的生活中，我們經常遇到交通擁堵的情況，時而加速時而剎車，定速巡航似乎成了擺設，于是自適應巡航控制（ACC）應運而生。

ACC自適應巡航控制系統

ACC（Adaptive Cruise Control）自適應巡航控制系統（以下簡稱ACC）是一種基于傳感器識別技術而誕生的智能巡航控制，相比只能根據駕駛者設置的速度進行恒定速度巡航的傳統巡航控制系統，ACC可以對于前方車輛進行識別，從而實現了“前車慢我就慢，前車快我就快”的智能跟車的效果，目前根據使用速度區段，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，而全速ACC則是在雷達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別，以滿足低速時對于識別精度和角度的更高要求。

自適應巡航系統的組成及原理

1、雷達傳感器

在ACC系統中，測距雷達用于測量自車與前方車輛的車頭距、相對速度、相對加速度，是自適應巡航控制系統中的關鍵設備之一，也是決定該系統造價的主要元件。其主要組成包括發射天線，接受天線，DPS（數字信號處理）處理單元，數據線等。

毫米波雷達

原理：利用目標對電磁波反射來發現目標并測定其位置，毫米波頻率高，波長段。

性能：探測性能穩定，不易受對象表面顏色和形狀的影響，也不受大氣流的影響；環境適應性能好，雨、雪、霧等對之干擾小。

單脈沖雷達

原理：雷達每發射一個脈沖，天線能同時形成若干個波束，從各波束接收的信號之和，可測出目標的距離，從而實現對目標的測量和跟蹤。（脈沖：一個物理量在短持續時間內突變后迅速回到其初始狀態的過程）

性能：全天候雷達，可以適用各種天氣情況，具有探測距離遠、探測角度范圍大、蹤目標多等優點，但價格高。

微波雷達

原理：微波雷達對運動物體的精確速度檢測基于微波多普勒（Doppler）效應。

通過測量回波信號相對發射信號的時間延遲來測距。

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

激光雷達

原理：激光器產生并發射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發射到被反射回的傳播時間。因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發出之前收到前一個被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。

性能：對工作環境的要求較高，對天氣變化比較敏感，在雨雪天、風沙天等惡劣天氣探測效想探測范圍有限，跟蹤目標較少，但其最大的優點在于探測精度比較高，價格低，易于控制和進行二次開發。

紅外探測雷達

原理：不同種類的物體發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現對物體目標的探測與跟蹤。

性能：在惡劣天氣條件下性能不穩定，探測距離較短，價格最便宜。

2.電子控制單元（ECU）

ACC系統中的核心部分

組成：和普通的單片機一樣，由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。

作用：根據其內存的程序和數據對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令。

3.其余組成部分：

巡航控制開關，車速設定器，車距設定器，狀態顯示器，報警器……

4.相互聯系

雷達傳感器探測主車前方的目標車輛，并向電控單元提供主車與目標車輛間的相對速度、相對距離、相對方位角度等信息。電控單元根據駕駛員所設定的安全車距及巡航行駛速度，結合雷達傳送來的信息確定主車的行駛狀態。

1）. 當本車前方無行駛車輛時，本車將處于普通的巡航行駛狀態，電控單元根據設定信息，可通過控制電子油門（發出指令給驅動電機，并由驅動電機控制節氣門的開度，以調整可燃混合氣的流量）對整個車輛的動力輸出實現自動控制功能。

2）. 當本車前方有目標車輛， 且目標車輛的行駛速度小于設定速度時，電控單元計算實車距和安全車距之比及相對速度的大小，選擇減速方式；同時通過報警器向駕駛員發出警報，提醒駕駛員采取相應的措施。

當與前車之間的距離過小時，ACC控制單元可以通過與制動防抱死系統、發動機控制系統協調動作，使車輪適當制動，并使發動機的輸出功率下降，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，在當駕駛員不制動時，EVB 開始工作時, 其中的電磁鐵將代替駕駛員對真空助力器內部的真空閥和大氣閥進行操作, 進而達到調節制動壓力的目的。

自適應巡航系統的優勢

1、避免頻頻操作，減輕駕駛員負擔，提高舒適性

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

車距達到安全距離時：?

1）降低動力輸出[通過控制節氣門

2）主動制動

3）聲光提醒駕駛員

3、依據前車行駛狀況自動調節動力輸出，無需頻頻換檔，發動機始終工作在最佳工作點，降低油耗的同時，減少有害物質的排放量。

總的說來，ACC的應用，可以提高舒適性、安全性的同時，經濟環保。

ACC自適應系統不適應的坑

1、前車緊急制動，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，而一般的認為急剎車減速G值為0.8以上，也就是說緊急時刻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候，車速太快了；

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

2、是轉彎的時候，車跟丟了；

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

3、是啟停的時候，你留有車距，遇到加塞的時候，可能是潛在的失效模式？

前車一動，你的車3秒內啟動，3秒足可以插一輛車進去，就會存在難免的追尾，你要記得這一幕；

4、是前方車輛，超長物體的時候；

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

ACC技術的發展趨勢

1、傳感技術：

體積：更加緊湊，集成程度更高的器件，體積至少小一半

識別范圍：擴大一倍

2、功能完善：

變化車道和過彎道時控制性能更和諧。

3、高集成化：

降低成本、增強各系統內在聯系，信息共享率提高，提高整個系統的穩定性和可靠性。

4、全速范圍內的自動起步技術

如今，ACC在V<30km/h的稠密交通下會自動關閉。

將來，全速范圍內的自動起步技術使得ACC能夠在近距離內快速識別前方障礙物，當前方車輛再次起步時，可以利用影像系統得到信息，使得在沒有駕駛員參與的情況下自動起步。

5、性能要求：

更好的近距離探測能力、更快的信號處理能力、更迅速的系統反映。

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（自適應巡航控制系統）工作方式越來越復雜，但操作卻越來越簡便。而隨著技術的越來越成熟，智能化程度越來越高，全自動駕駛汽車一定會成為未來不可改變的大趨勢。

編輯：黃飛

?