在國產汽車上應用自適應巡航系統的效益分析

劉海波

摘要：自適應巡航系統在高價格豪華車上普遍應用，而在國產車上卻鮮有裝備。分析了國內外研究現狀，提出了在國產車上裝備自適應巡航系統的可行性。著重從研發階段的車距檢測技術、使用階段的安全性和燃油經濟性，分析了在國產車上應用自適應巡航系統所能帶來的效益。

關鍵詞：自適應巡航系統；車距檢測；安全性

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

隨著我國汽車工業的發展，汽車產銷量不斷攀升，汽車已逐漸進入大眾化消費時代。伴隨而來的是人們對汽車舒適性、安全性及環保等各種性能的要求不斷提高。為滿足日益增長的需求，汽車上增設了自適應巡航控制系統。自適應巡航控制系統（AdaptiveCruiseControl，簡稱ACC）是一種智能化的自動控制系統，它是在巡航控制技術的基礎上發展而來的[1]。

一、自適應巡航控制系統國內外研究現狀

美國的伊頓公司從1971年就一直從事自適應巡航控制系統產品的開發和研制。伊頓公司新一代的產品采用24GHz單脈沖雷達，可同時探測到本車正前方120米、左右偏移8°范圍內的24個目標車輛，以距離本車最近的車輛作為主目標，當兩車距離小于駕駛員所設定的距離時，該系統向駕駛員發出警報。

三菱公司研制開發的PDC（PreviewDistanceControl）系統是具有現代概念的最早的自適應巡航控制系統。博世公司開發的自適應巡航控制系統包括雷達、轉向傳感器、執行機構和顯示單元。自適應巡航控制系統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用于完成對雷達信號的處理和自適應巡航控制流程，并通過CAN數據總線與車輛主控ECU相連。用于車輛動力性控制系統VDC（VehicleDynamicsControl）的轉向傳感器可以幫助車輛預知其行駛路線。

近年來，德國的大陸特威斯公司（ContinentalTeves）致力于汽車安全行駛的全方位研究，也在加緊對車用雷達系統的開發。該公司開發出采用微波雷達技術和紅外傳感技術兩類自適應巡航控制系統產品，可探測出前方150米范圍內的目標車輛與本車間的車距和相對速度，在自動進行安全車距控制時，發動機和傳動系工作穩定，乘坐舒適。為了進一步提高自適應巡航控制系統的性能，該公司還提供了與能見度相關的車速推算系統，以及為縮短制動系反應時間的電子輔助制動助力裝置。目前，大陸公司的產品廣泛地應用在各大著名汽車公司的高檔轎車上。

我國一些高等院校正對自適應巡航控制技術的發展進行跟蹤研究。北京理工大學車輛學院、清華大學汽車技術研究所等多家科研機構正在從事自適應巡航控制技術或相關技術的研制開發工作，并取得了階段性的進展。北京理工大學提出了將自適應巡航系統與車輛制動和防滑控制系統相集成，構成ABS/ASR/ACC系統的設計方案。清華大學所做的汽車主動安全性的研究，將自適應巡航控制技術融合其中，不但可以實現自動調整與目標車輛間的距離，而且還可以實現障礙主動避讓，從而進一步提高車輛行駛的安全性能。

二、自適應巡航控制系統工作原理

自適應巡航控制系統主要由車距傳感器（雷達）、輪速傳感器、轉向角傳感器以及ACC控制單元等組成。車距傳感器一般安裝在車頭，它可以探測到汽車前方200米左右的距離，輪速傳感器（與ABS系統共用）可以感知車輛的行駛速度，而轉向角度傳感器可以感知車輛的行駛方向，ACC控制單元可以對發動機和制動系統的狀態進行控制。

駕駛員可通過面板設置來啟動或清除自適應巡航控制系統。啟動系統時，要設定本車的車速和與目標車輛間的安全距離，否則系統將自動設置為默認值。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，系統按照設定的行駛車速對車輛進行勻速控制。當本車前方有目標車輛，且目標車輛的行駛速度小于本車的行駛速度時，系統將控制本車進行減速，確保兩車間的距離為所設定的安全距離。當系統將本車減速至理想的目標值之后采用跟隨控制，與目標車輛以相同的速度行駛。當前方的目標車輛發生車道變更或本車變更車道行駛，本車前方無行駛車輛時，系統將對本車進行加速控制，使本車恢復至設定的行駛速度，系統轉入對本車的勻速控制。當駕駛員干預車輛駕駛后，系統將自動退出對車輛的控制。

三、在國產汽車上應用自適應巡航技術效益分析

（一）在技術研發階段

自適應巡航系統的關鍵技術之一就是車距的測量。就目前而言，車距檢測技術無外乎以下幾種：雷達、攝影、紅外線、激光等[2]。各種技術的優劣分析如下。

雷達技術一直以來大多被使用于軍事用途，隨著制造技術的進步，雷達設備的體積已經逐漸的縮小，即使成本依然相當昂貴，仍有很多國外豪華品牌汽車制造商開始在其旗下部份高階車種上裝設雷達設備，用來提供遠距離行車預警系統。眾所周知，雷達技術不論是在效能與可靠性方面的表現都相當優秀，只是因為其制造成本一直難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，尤其是在國產汽車上。

攝影技術已相當成熟，制造成本可以算是相當低廉，已在影像式倒車輔助等行車安全系統上應用。然而，由于攝影技術最大的問題在于，其只能檢測100米以內的目標，超過此范圍，則難以有效辨識要識別的物體。而且，通過攝影機攝錄畫面，再透過影像分析軟件辨識目標，此實時動作需要計算機相當強大運算能力的支持。以目前車載計算機系統的能力來說，完成少量目標的辨識工作，可以達到一定程度實時性的安全需求。但在運用在復雜路況時，往往需要辨識的目標可能同時會高達數十個，這對于數據實時性要求極高的行車安全來說，還達不到要求。

紅外線技術可以提供到良好的夜視功能，在夜晚行車時運用此項技術可以幫助駕駛者辨識道路上的障礙物及周遭的動物、行人等物體，因此，在夜間環境下可以用來彌補前面提到單純使用攝影技術時之不足。然而，與攝影技術相似的是，其最好的檢測距離也只能達到數十米，在車速較高的情況下，需要快速反應時，將不適合應用；同時，紅外線易受天氣干擾。

激光技術是較晚時間才被采用于行車安全上的，其所能檢測物體的有效距離可達數百米。同時，由于運算量不像影像辨識那樣龐大，也讓檢測所需時間可以大大的降低。而且，激光技術的效能在不同天候的情況下，都不受到太大的影響。因此，激光技術從各個方面看來，應當適用于行車安全。然而，激光技術尚處于起步階段，生產成本相較其他技術仍然過高，技術尚不完備，相信經過一段時間的測試與檢驗，未來應該有很高的機率被廣泛的應用于行車安全領域。

由上面的分析可知，自適應巡航系統多用于高價格的豪華車上，在進口這些車輛時，會大量消耗我國的外匯儲備，而對我國的社會發展毫無益處。同時，由于先進雷達、激光等關鍵技術大多由歐、美等國所掌握，且對我國進行技術封鎖，即便有錢也買不到。如果在國產車上大量應用自適應巡航系統，在巨大利益的驅動下，就可以激發業界、學界的研發熱情，也可以推動相關技術的大發展。而且，大量生產必會降低成本，使不同價位的國產汽車都可以應用，將有助于我們國產汽車進入車用安全領域，以期未來于汽車產業占有一席之地。

（一）在使用階段

自適應巡航控制系統可以保持車速穩定。無論是在什么路面上行駛，只要在發動機功率允許范圍內，汽車均可保證勻速行駛。可以提高駕駛時的舒適性和安全性，既減輕了駕駛員負擔，又對保證行車安全十分有利。可最大限度的節省燃油，降低排氣污染：汽車以穩定車速行駛時，可使發動機工作在燃油消耗與功率輸出最佳配合狀態，既能降低燃油消耗，又可減少排氣污染。下面，就安全性和燃料經濟性兩方面進行具體分析。

1.安全性。自適應巡航系統一般在車速大于40Km/h的情況下可以啟動，因此，在車速較高的道路上常被使用。據統計，超速行駛、疲勞駕駛是引發高速公路交通事故的主要原因，導致的事故起數、造成的死亡人數占總數的比例呈逐年上升的趨勢。特別是因疲勞駕駛造成的死亡人數增長較快，2006年因疲勞駕駛造成的死亡人數，比2001年增長了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的三分之一，導致的死亡人數約占總數的四分之一。高速公路小型客車事故多發，與我國汽車保有量結構一致。事故形態中的尾隨相撞占有很大比例，這與超速行駛、疲勞駕駛是導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，駕駛人對突發事件來不及采取措施或者是疏忽大意，很容易引發事故。近年來，因尾隨相撞造成的事故起數、死亡人數約占總數的1/3和1/2[3]。

自適應巡航系統在啟動時，除了設定車速外，還需設定相應的安全距離，在設定的距離不符合安全規定時，是設定不了的。系統啟動后，駕駛員無需再踩油門踏板，在長距離行駛時，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。系統運行時，如果前車出現緊急情況，速度發生了變化，而駕駛員對變化毫不知情時，當兩車間距達到安全距離時，系統會采取降低動力輸出和主動制動的方式對車輛進行控制，同時，以聲光形式提醒駕駛員采取措施，避免事故的發生，從而提高了行車的安全，最大可能地避免人身和財產損失。

2.燃油經濟性。自適應巡航系統啟動后，會根據前車的速度變化，自動調節動力輸出，不需要駕駛員頻繁換檔，始終使發動機工作在最佳工況，最大限度地節省燃油，同時也降低了有害物質排放。

四、結論

通過上述內容分析，說明在國產汽車上應用自適應巡航系統，不但可以激發產業界、學界的研發熱情，推動國產汽車相關技術的發展，還可以最大限度地提高行車的安全性，減少人身和財產損失；同時，也可以降低燃油消耗，減少有害物質的排放，所帶來的效益是很可觀的。

參考文獻：

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

[2] 魏秋蘭.自適應巡航系統在汽車上的應用[J].農業裝備與車輛工程，2009，（6）.

[3] 常宇.我國高速公路交通事故分析[J].中國安全生產科學技術，2008，（10）.

[責任編輯高惠琦]