詳細剖析ACC自適應巡航系統(tǒng)

開車不用踏油門、跟前車過近會自動減速……這些看上去就像自動駕駛一樣的“神技”，都是ACC自適應巡航系統(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自適應巡航系統(tǒng)作為一個重要的宣傳賣點。那么，ACC自適應巡航系統(tǒng)到底是個什么鬼？能起到什么作用？這個功能真的有宣傳的那么好用嗎？解放雙手雙腳的同時，又有什么需要注意？接下來，就讓小編帶大家認真解讀一下這個看上去“高大上”的ACC自適應巡航系統(tǒng)，到底有多實用。

什么是ACC

acc它的全稱叫Adaptive CruiseControl自適應巡航控制系統(tǒng)，它是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，它是在早已存在的巡航控制技術的基礎上發(fā)展而來的。

在車輛行駛過程中，安裝在車輛前部的車距傳感器（雷達）持續(xù)掃描車輛前方道路，同時輪速傳感器采集車速信號。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(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調動作，使車輪適當制動，并使發(fā)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。

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

通過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)通過對路況實時監(jiān)測（前車車速，距離，位置等），車輛自行控制其速度和加速度，實現(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）用于探測路況，發(fā)射出去的雷達波束碰到物體表面后會被反射回來，確定車距；通過多普勒效應可以探測與前車距離；雷達信號呈葉片狀向外擴散，根據(jù)反饋角度可確定前車位置。

在實際行車中（如在高速公路、多車道路面以及轉彎時），雷達的視野中會出現(xiàn)多輛車。這時需要根據(jù)轉向角傳感器、橫擺率傳感器信號、車輪轉速傳感器信號等確定車道，另外由攝像頭來識別車道識別線，但在稍微復雜的路況下，傳感器對路況的準確判斷就非常艱難。

控制系統(tǒng)包括ACC系統(tǒng)本身的控制模塊和車輛的ECU。完成對雷達信號的處理和自適應巡航控制流程后，通過CAN數(shù)據(jù)總線與車輛主控ECU相連，作用到執(zhí)行器。就像電機的核心技術在控制器，ACC系統(tǒng)的核心技術也在于此，雖然原理大致相同，但各大廠商系統(tǒng)控制的細節(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，適合復雜的路況，反應更加靈敏準確。

雷達

在ACC系統(tǒng)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(tǒng)中的關鍵設備之一，也是決定該系統(tǒng)造價的主要元件。當前應用到ACC系統(tǒng)上的雷達主要有毫米波雷達、激光雷達以及紅外探測雷達等。

毫米波雷達

原理：利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置，毫米波頻率高，波長段。

性能：探測性能穩(wěn)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(huán)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(fā)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(xiàn)對目標的測量和跟蹤。（脈沖：一個物理量在短持續(xù)時間內突變后迅速回到其初始狀態(tài)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(yōu)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(fā)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(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。接收器準確地測量光脈沖從發(fā)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(fā)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(huán)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(yōu)點在于探測精度比較高，價格低，易于控制和進行二次開發(fā)。

紅外探測雷達

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現(xiàn)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(wěn)定，探測距離較短，價格最便宜。

攝像頭

應用雷達測距，需要防止電磁波干擾，雷達彼此之間的電磁波和其他通信設施的電磁波對其測距性能都有影響，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)，比如主動剎車、偏航預警等等，這些新技術完善了ACC的功能，帶有主動剎車的車輛在ACC開啟的時候安全性更高，一旦ACC判斷失誤，還有第二道甚至第三道安全防護。

越來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，攝像頭分辨率更高，可以獲取足夠多的環(huán)境細節(jié)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫，描繪物體的外觀和形狀、讀取標志等，這些功能其他傳感器無法做到。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于雙目攝像頭更低，雙目攝像頭基于三角測距原理，兩個攝像頭之間的距離不能發(fā)生任何變化，因此對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。它負責將傳感器送來的數(shù)據(jù)（包括相對距離、相對速度）進行處理，然后按照控制算法進行計算，最后形成指令控制作動器工作。它主要包含目標車頭距計算，決定與前車的距離；車頭距控制器，它計算獲得目標車頭距的車速、加速度命令；車速控制器，它決定制動作動器和節(jié)氣門作動器的工作。

作動器

節(jié)氣門和制動器的組合在ACC自適應巡航里有一個專業(yè)名詞叫做“作動器”。作動器是ACC系統(tǒng)的執(zhí)行機構，控制器ECU計算出汽車的加速度，再將控制命令傳遞到節(jié)氣門和制動器，實現(xiàn)汽車的加速或減速。

其余組成部分

巡航控制開關，車速設定器，車距設定器，狀態(tài)顯示器，報警器……

ACC的工作原理

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(jù)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(tài)。

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(tài)，電控單元根據(jù)設定信息，可通過控制電子油門（發(fā)出指令給驅動電機，并由驅動電機控制節(jié)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(xiàn)自動控制功能。

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(fā)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(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調動作，使車輪適當制動，并使發(fā)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(tǒng)，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(jié)制動壓力的目的。

ACC的歷史

自適應巡航系統(tǒng)的歷史可以追溯至上個世紀70年代。1971年，美國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)，它將雷達與其他處理器結合在一起，可以偵測出車距變化，并對駕駛員發(fā)出警告，系統(tǒng)還可以控制節(jié)氣門開度調節(jié)發(fā)動機功率。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“預見式距離控制”系統(tǒng)。那是一種基于激光測距的ACC系統(tǒng)，但整套系統(tǒng)只通過油門和檔位進行控制，并不進行剎車?；诩す獾南到y(tǒng)明顯比雷達為基礎的系統(tǒng)成本低，但基于激光在惡劣天氣條件下會受到很大影響。因此目前基本使用基于雷達的ACC系統(tǒng)。

1997年8月，豐田開始在雷克薩斯上使用“雷達巡航控制系統(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，如果前車出現(xiàn)制動或者停下，該模式也可以讓車輛減速乃至停車，不過這套系統(tǒng)很快就被停用，估計是存在一定的設計漏洞，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)在理解的自適應巡航?jīng)]有太大的差別。2006年，奔馳進一步完善了該系統(tǒng)，在必要的情況下能夠將車輛完全停止，因此又稱為增強型限距控制系統(tǒng)（DISTRONIC PLUS）。這個功能有點像現(xiàn)在沃爾沃倡導的全力制動系統(tǒng)：在必要的時候全力剎車，直至車輛挺住。而奧迪在國外普遍使用博世提供的自適應系統(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公里時速范圍內工作，并且可以反復啟停，即使高速公路擁堵也可以應付。

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)開始作為半自動駕駛進入普通大眾的視線。

ACC的作用

1、通過車距傳感器的反饋信號，ACC控制單元可以根據(jù)靠近車輛物體的移動速度判斷道路情況，并控制車輛的行駛狀態(tài)；通過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、自適應巡航控制系統(tǒng)一般在車速大于25km/h時才會起作用，而當車速降低到25 km/h以下時，就需要駕駛者進行人工控制。通過系統(tǒng)軟件的升級，自適應巡航控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)“停車/起步”功能，以應對在城市中行駛時頻繁的停車和起步情況。自適應巡航控制系統(tǒng)的這種擴展功能，可以使汽車在非常低的車速時也能與前車保持設定的距離。當前方車輛起步后，自適應巡航控制系統(tǒng)會提醒駕駛者，駕駛者通過踩油門踏板或按下按鈕發(fā)出信號，車輛就可以起步行駛。

3、自適應巡航控制系統(tǒng)使車輛的編隊行駛更加輕松。ACC控制單元可以設定自動跟蹤的車輛，當本車跟隨前車行駛時，ACC控制單元可以將車速調整為與前車相同，同時保持穩(wěn)定的車距，而且這個距離可以通過轉向盤附近的控制桿上的設置按鈕進行選擇。

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

周邊環(huán)境

目前，ACC傳感器為毫米波雷達，相比紅外、激光傳感器，其穿透霧、煙、灰塵的能力更強，具備全天候工作的特點，但是，對于極端惡劣天氣，如下大雨、下雪等，毫米波雷達會受到較大影響，導致ACC可能失效。

傳感器本體

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

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

目標識別

對于ACC的毫米波雷達來說，主要利用發(fā)送和接受信號的頻率差和時間差分別得到目標物體的相對速度和距離（多普勒效應）。因此，對于信號的反射強度就有一定的要求，例如行人、動物、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)說能有效識別行人的76Ghz/79Ghz雷達產(chǎn)品即將推出），從而無法被有效識別。除了對于上述目標沒有反應外，對于接近的（迎面駛來）、橫向行駛、緩慢移動或者靜止的車輛，ACC同樣不會采取任何措施。對于一些裝有特殊物品的大貨車，ACC的識別能力并不那么靈敏。

特定場景

由于ACC雷達一般都是中距雷達，檢測區(qū)域是有限的，再加上雷達相對位置固定，檢測角度和方向相對不變，因此，某些情況下，對于前方車輛的檢測存在盲區(qū)，ACC無法有效識別目標，存在碰撞的風險，而在有些情況下，ACC則存在誤識別，造成不必要的減速。

ACC無法有效識別目標，存在追尾的風險

結語：曾經(jīng)高大上的ACC，現(xiàn)在已經(jīng)下探到了20萬元以下市場，成本的降低，使得ACC將得到進一步地普及。ACC給駕駛者帶了諸多便利，但是在享受便利的同時，駕駛者并不能放松警惕，畢竟ACC仍然還只是駕駛輔助，并沒有達到完全自動的水平，哪怕只是跟車這個簡單的動作，ACC系統(tǒng)還是存在許多局限性。安全駕駛，控制車距和車速，永遠是現(xiàn)階段駕駛者的責任！