劉海波

摘要：自適應(yīng)巡航系統(tǒng)在高價(jià)格豪華車上普遍應(yīng)用，而在國(guó)產(chǎn)車上卻鮮有裝備。分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了在國(guó)產(chǎn)車上裝備自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的可行性。著重從研發(fā)階段的車距檢測(cè)技術(shù)、使用階段的安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性，分析了在國(guó)產(chǎn)車上應(yīng)用自適應(yīng)巡航系統(tǒng)所能帶來(lái)的效益。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)巡航系統(tǒng)；車距檢測(cè)；安全性

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2012）32-0209-02

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車產(chǎn)銷量不斷攀升，汽車已逐漸進(jìn)入大眾化消費(fèi)時(shí)代。伴隨而來(lái)的是人們對(duì)汽車舒適性、安全性及環(huán)保等各種性能的要求不斷提高。為滿足日益增長(zhǎng)的需求，汽車上增設(shè)了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（AdaptiveCruiseControl，簡(jiǎn)稱ACC）是一種智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是在巡航控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的[1]。

一、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國(guó)的伊頓公司從1971年就一直從事自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制。伊頓公司新一代的產(chǎn)品采用24GHz單脈沖雷達(dá)，可同時(shí)探測(cè)到本車正前方120米、左右偏移8°范圍內(nèi)的24個(gè)目標(biāo)車輛，以距離本車最近的車輛作為主目標(biāo)，當(dāng)兩車距離小于駕駛員所設(shè)定的距離時(shí)，該系統(tǒng)向駕駛員發(fā)出警報(bào)。

三菱公司研制開(kāi)發(fā)的PDC（PreviewDistanceControl）系統(tǒng)是具有現(xiàn)代概念的最早的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。博世公司開(kāi)發(fā)的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)包括雷達(dá)、轉(zhuǎn)向傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和顯示單元。自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)包括原有的車輛控制ECU以及位于車輛前端的傳感器和控制裝置SCU（SensorandControlUnit）。SCU用于完成對(duì)雷達(dá)信號(hào)的處理和自適應(yīng)巡航控制流程，并通過(guò)CAN數(shù)據(jù)總線與車輛主控ECU相連。用于車輛動(dòng)力性控制系統(tǒng)VDC（VehicleDynamicsControl）的轉(zhuǎn)向傳感器可以幫助車輛預(yù)知其行駛路線。

近年來(lái)，德國(guó)的大陸特威斯公司（ContinentalTeves）致力于汽車安全行駛的全方位研究，也在加緊對(duì)車用雷達(dá)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。該公司開(kāi)發(fā)出采用微波雷達(dá)技術(shù)和紅外傳感技術(shù)兩類自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)產(chǎn)品，可探測(cè)出前方150米范圍內(nèi)的目標(biāo)車輛與本車間的車距和相對(duì)速度，在自動(dòng)進(jìn)行安全車距控制時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系工作穩(wěn)定，乘坐舒適。為了進(jìn)一步提高自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的性能，該公司還提供了與能見(jiàn)度相關(guān)的車速推算系統(tǒng)，以及為縮短制動(dòng)系反應(yīng)時(shí)間的電子輔助制動(dòng)助力裝置。目前，大陸公司的產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用在各大著名汽車公司的高檔轎車上。

我國(guó)一些高等院校正對(duì)自適應(yīng)巡航控制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行跟蹤研究。北京理工大學(xué)車輛學(xué)院、清華大學(xué)汽車技術(shù)研究所等多家科研機(jī)構(gòu)正在從事自適應(yīng)巡航控制技術(shù)或相關(guān)技術(shù)的研制開(kāi)發(fā)工作，并取得了階段性的進(jìn)展。北京理工大學(xué)提出了將自適應(yīng)巡航系統(tǒng)與車輛制動(dòng)和防滑控制系統(tǒng)相集成，構(gòu)成ABS/ASR/ACC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。清華大學(xué)所做的汽車主動(dòng)安全性的研究，將自適應(yīng)巡航控制技術(shù)融合其中，不但可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整與目標(biāo)車輛間的距離，而且還可以實(shí)現(xiàn)障礙主動(dòng)避讓，從而進(jìn)一步提高車輛行駛的安全性能。

二、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)工作原理

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)主要由車距傳感器（雷達(dá)）、輪速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器以及ACC控制單元等組成。車距傳感器一般安裝在車頭，它可以探測(cè)到汽車前方200米左右的距離，輪速傳感器（與ABS系統(tǒng)共用）可以感知車輛的行駛速度，而轉(zhuǎn)向角度傳感器可以感知車輛的行駛方向，ACC控制單元可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行控制。

駕駛員可通過(guò)面板設(shè)置來(lái)啟動(dòng)或清除自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要設(shè)定本車的車速和與目標(biāo)車輛間的安全距離，否則系統(tǒng)將自動(dòng)設(shè)置為默認(rèn)值。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)，系統(tǒng)按照設(shè)定的行駛車速對(duì)車輛進(jìn)行勻速控制。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本車的行駛速度時(shí)，系統(tǒng)將控制本車進(jìn)行減速，確保兩車間的距離為所設(shè)定的安全距離。當(dāng)系統(tǒng)將本車減速至理想的目標(biāo)值之后采用跟隨控制，與目標(biāo)車輛以相同的速度行駛。當(dāng)前方的目標(biāo)車輛發(fā)生車道變更或本車變更車道行駛，本車前方無(wú)行駛車輛時(shí)，系統(tǒng)將對(duì)本車進(jìn)行加速控制，使本車恢復(fù)至設(shè)定的行駛速度，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入對(duì)本車的勻速控制。當(dāng)駕駛員干預(yù)車輛駕駛后，系統(tǒng)將自動(dòng)退出對(duì)車輛的控制。

三、在國(guó)產(chǎn)汽車上應(yīng)用自適應(yīng)巡航技術(shù)效益分析

（一）在技術(shù)研發(fā)階段

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是車距的測(cè)量。就目前而言，車距檢測(cè)技術(shù)無(wú)外乎以下幾種：雷達(dá)、攝影、紅外線、激光等[2]。各種技術(shù)的優(yōu)劣分析如下。

雷達(dá)技術(shù)一直以來(lái)大多被使用于軍事用途，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)設(shè)備的體積已經(jīng)逐漸的縮小，即使成本依然相當(dāng)昂貴，仍有很多國(guó)外豪華品牌汽車制造商開(kāi)始在其旗下部份高階車種上裝設(shè)雷達(dá)設(shè)備，用來(lái)提供遠(yuǎn)距離行車預(yù)警系統(tǒng)。眾所周知，雷達(dá)技術(shù)不論是在效能與可靠性方面的表現(xiàn)都相當(dāng)優(yōu)秀，只是因?yàn)槠渲圃斐杀疽恢彪y以有較大幅度的下降，因此目前為止仍難以為各大車廠廣泛采用，尤其是在國(guó)產(chǎn)汽車上。

攝影技術(shù)已相當(dāng)成熟，制造成本可以算是相當(dāng)?shù)土?，已在影像式倒車輔助等行車安全系統(tǒng)上應(yīng)用。然而，由于攝影技術(shù)最大的問(wèn)題在于，其只能檢測(cè)100米以內(nèi)的目標(biāo)，超過(guò)此范圍，則難以有效辨識(shí)要識(shí)別的物體。而且，通過(guò)攝影機(jī)攝錄畫面，再透過(guò)影像分析軟件辨識(shí)目標(biāo)，此實(shí)時(shí)動(dòng)作需要計(jì)算機(jī)相當(dāng)強(qiáng)大運(yùn)算能力的支持。以目前車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力來(lái)說(shuō)，完成少量目標(biāo)的辨識(shí)工作，可以達(dá)到一定程度實(shí)時(shí)性的安全需求。但在運(yùn)用在復(fù)雜路況時(shí)，往往需要辨識(shí)的目標(biāo)可能同時(shí)會(huì)高達(dá)數(shù)十個(gè)，這對(duì)于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求極高的行車安全來(lái)說(shuō)，還達(dá)不到要求。

紅外線技術(shù)可以提供到良好的夜視功能，在夜晚行車時(shí)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)可以幫助駕駛者辨識(shí)道路上的障礙物及周遭的動(dòng)物、行人等物體，因此，在夜間環(huán)境下可以用來(lái)彌補(bǔ)前面提到單純使用攝影技術(shù)時(shí)之不足。然而，與攝影技術(shù)相似的是，其最好的檢測(cè)距離也只能達(dá)到數(shù)十米，在車速較高的情況下，需要快速反應(yīng)時(shí)，將不適合應(yīng)用；同時(shí)，紅外線易受天氣干擾。

激光技術(shù)是較晚時(shí)間才被采用于行車安全上的，其所能檢測(cè)物體的有效距離可達(dá)數(shù)百米。同時(shí)，由于運(yùn)算量不像影像辨識(shí)那樣龐大，也讓檢測(cè)所需時(shí)間可以大大的降低。而且，激光技術(shù)的效能在不同天候的情況下，都不受到太大的影響。因此，激光技術(shù)從各個(gè)方面看來(lái)，應(yīng)當(dāng)適用于行車安全。然而，激光技術(shù)尚處于起步階段，生產(chǎn)成本相較其他技術(shù)仍然過(guò)高，技術(shù)尚不完備，相信經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的測(cè)試與檢驗(yàn)，未來(lái)應(yīng)該有很高的機(jī)率被廣泛的應(yīng)用于行車安全領(lǐng)域。

由上面的分析可知，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)多用于高價(jià)格的豪華車上，在進(jìn)口這些車輛時(shí)，會(huì)大量消耗我國(guó)的外匯儲(chǔ)備，而對(duì)我國(guó)的社會(huì)發(fā)展毫無(wú)益處。同時(shí)，由于先進(jìn)雷達(dá)、激光等關(guān)鍵技術(shù)大多由歐、美等國(guó)所掌握，且對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，即便有錢也買不到。如果在國(guó)產(chǎn)車上大量應(yīng)用自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，在巨大利益的驅(qū)動(dòng)下，就可以激發(fā)業(yè)界、學(xué)界的研發(fā)熱情，也可以推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的大發(fā)展。而且，大量生產(chǎn)必會(huì)降低成本，使不同價(jià)位的國(guó)產(chǎn)汽車都可以應(yīng)用，將有助于我們國(guó)產(chǎn)汽車進(jìn)入車用安全領(lǐng)域，以期未來(lái)于汽車產(chǎn)業(yè)占有一席之地。

（一）在使用階段

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)可以保持車速穩(wěn)定。無(wú)論是在什么路面上行駛，只要在發(fā)動(dòng)機(jī)功率允許范圍內(nèi)，汽車均可保證勻速行駛。可以提高駕駛時(shí)的舒適性和安全性，既減輕了駕駛員負(fù)擔(dān)，又對(duì)保證行車安全十分有利?？勺畲笙薅鹊墓?jié)省燃油，降低排氣污染：汽車以穩(wěn)定車速行駛時(shí)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在燃油消耗與功率輸出最佳配合狀態(tài)，既能降低燃油消耗，又可減少排氣污染。下面，就安全性和燃料經(jīng)濟(jì)性兩方面進(jìn)行具體分析。

1.安全性。自適應(yīng)巡航系統(tǒng)一般在車速大于40Km/h的情況下可以啟動(dòng)，因此，在車速較高的道路上常被使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，超速行駛、疲勞駕駛是引發(fā)高速公路交通事故的主要原因，導(dǎo)致的事故起數(shù)、造成的死亡人數(shù)占總數(shù)的比例呈逐年上升的趨勢(shì)。特別是因疲勞駕駛造成的死亡人數(shù)增長(zhǎng)較快，2006年因疲勞駕駛造成的死亡人數(shù)，比2001年增長(zhǎng)了1倍。小型客車、重型貨車是高速公路交通事故的主要肇事車型，其中小型客車肇事約占總數(shù)的三分之一，導(dǎo)致的死亡人數(shù)約占總數(shù)的四分之一。高速公路小型客車事故多發(fā)，與我國(guó)汽車保有量結(jié)構(gòu)一致。事故形態(tài)中的尾隨相撞占有很大比例，這與超速行駛、疲勞駕駛是導(dǎo)致高速公路交通事故的主要原因相一致。因超速行駛、疲勞駕駛，駕駛?cè)藢?duì)突發(fā)事件來(lái)不及采取措施或者是疏忽大意，很容易引發(fā)事故。近年來(lái)，因尾隨相撞造成的事故起數(shù)、死亡人數(shù)約占總數(shù)的1/3和1/2[3]。

自適應(yīng)巡航系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，除了設(shè)定車速外，還需設(shè)定相應(yīng)的安全距離，在設(shè)定的距離不符合安全規(guī)定時(shí)，是設(shè)定不了的。系統(tǒng)啟動(dòng)后，駕駛員無(wú)需再踩油門踏板，在長(zhǎng)距離行駛時(shí)，提高了舒適性，減輕了駕駛員疲勞程度，也提高了行車的安全性。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，如果前車出現(xiàn)緊急情況，速度發(fā)生了變化，而駕駛員對(duì)變化毫不知情時(shí)，當(dāng)兩車間距達(dá)到安全距離時(shí)，系統(tǒng)會(huì)采取降低動(dòng)力輸出和主動(dòng)制動(dòng)的方式對(duì)車輛進(jìn)行控制，同時(shí)，以聲光形式提醒駕駛員采取措施，避免事故的發(fā)生，從而提高了行車的安全，最大可能地避免人身和財(cái)產(chǎn)損失。

2.燃油經(jīng)濟(jì)性。自適應(yīng)巡航系統(tǒng)啟動(dòng)后，會(huì)根據(jù)前車的速度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力輸出，不需要駕駛員頻繁換檔，始終使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳工況，最大限度地節(jié)省燃油，同時(shí)也降低了有害物質(zhì)排放。

四、結(jié)論

通過(guò)上述內(nèi)容分析，說(shuō)明在國(guó)產(chǎn)汽車上應(yīng)用自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，不但可以激發(fā)產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界的研發(fā)熱情，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)汽車相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，還可以最大限度地提高行車的安全性，減少人身和財(cái)產(chǎn)損失；同時(shí)，也可以降低燃油消耗，減少有害物質(zhì)的排放，所帶來(lái)的效益是很可觀的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 汪清平，等.汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)[J].上海汽車，2009，（8）.

[2] 魏秋蘭.自適應(yīng)巡航系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2009，（6）.

[3] 常宇.我國(guó)高速公路交通事故分析[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2008，（10）.

[責(zé)任編輯高惠琦]