一種全速巡航系統的設計

趙公旗，王 華，李 佳

（長城汽車股份有限公司技術中心 河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

定速巡航［1］激活巡航后，巡航車速固定，可方便駕駛員不用一直踩著油門，減輕駕駛疲勞。同時定速巡航一般在轉向盤上設置有加減速按鈕，駕駛者可以通過手指按下加減速按鍵，進行巡航車速的控制，十分便利。

自適應巡航［2］功能被激活后，雷達通過探測車前開闊情況或障礙物離本車的距離，來自動調節車速，更加靈活，擺脫了定速巡航更適合于高速行駛的境況，使得車輛可以在郊區開啟自適應巡航功能，更進一步方便了人們駕駛車輛。但定速巡航局限適用于高速路況行駛，當期的自適應巡航因其自適應巡航速度一般在30～40km/h，不適用于城市路況。本文設計一種全速自適應巡航策略，提升車輛駕駛的便捷性和舒適性。

1 雷達選用

全速自適應巡航的控制需用到長距雷達［3］，使得車輛可探測距離達到1.0～200m的范圍。同時檢測角度需要滿足一定水平角度，如圖1所示。

圖1 水平檢測示意圖

假設本車左側或右側有車輛要變道到本車道，此時需要本車能夠及時檢測到來車，定義來車車長為Lv，車道寬度為Ld，本車探測角度為β，同時假設來車變道后距離本車車距極小，則有如下對應關系

常見車道寬度在3.5～3.75m［4］，為方便計算這里取Ld=3.6m，取車長Lv=4.0m，取車間保留1.0m的安全距離，則可計算出β≈60°。因此可選用檢測范圍為60°的長距離雷達。圖2展示的產品可滿足要求：檢測距離0.5～250m，檢測范圍0～60°。

圖2 雷達產品示意圖

輔助設備：攝像頭。基于路面情況的復雜性，為更好地控制車速帶給乘客的舒適感知，需引入攝像頭。基于攝像頭成像，輔以圖像識別分析，在檢測到輪胎前進軌跡上存在不平整路面或遇減速帶時，及時做好復制制動提示，由車輪制動系統根據請求制定情況，進行制動。如圖1所示，攝像頭檢測到車輪行車軌跡如黃色線。

2 全速自適應巡航邏輯策略設計

圖3是全速自適應巡航系統邏輯框圖。

圖3 邏輯框圖

當車輛前方道路通暢時，當前車速未達到設定的目標巡航車速時，自動加速至駕駛員設定的期望速度；當發現前方目標障礙物后，且檢測到安全距離不足時，則系統應自動減速并且以舒適且安全的速度跟隨目標，一旦系統再次探測到道路通暢，則再次加速至駕駛員設定的期望速度。

2.1 全速自適應巡航開啟

當車輛電源達到ON擋后，系統進行自檢，雷達系統、按鍵系統、攝像頭系統不進行自檢，上電默認處在關閉狀態。

當按下cruise+set按鈕后，系統檢測當前系統狀態，若可進入巡航，則將按鈕信號發送至儀表系統，點亮儀表指示燈。此時默認巡航最大車速為當前車速，發送保持當前車速信號KeepVhSpd給動力系統。此時如果出現退出巡航條件時，則退出巡航；未出現退出條件時，發動機節氣門開度保持當前狀態，以虛擬加速踏板信號代替實際踏板信號。

駕駛員可通過+/-按鈕設置目標巡航速度，可通過TimeGap按鈕設置跟車車距。

車輛限速功能：當出現車速大于120km/h、行駛過程中駕駛員解開安全帶或駕駛員出現疲勞駕駛時，自適應巡航系統應進行限速，主要通過AEB系統、ESP系統和動力系統配合限速。

2.2 快速退出巡航條件

出現如下條件時，系統則會快速退出巡航控制，由駕駛員接管控制車輛：駕駛員關閉巡航控制系統； 制動踏板被踩下；電子駐車（EPB）打開或手制動拉起；制動系統出現嚴重故障；變速器不在前進擋（D）上；動力系統出現嚴重故障；駕駛員override超過30s；車輛后溜；四門兩蓋之一被打開；車輛跟停后CDD無法提供足夠的制動力hold車使得自車保持靜止狀態；前方目標車輛近距離（5m）內無切出跡象突然丟失；安全氣囊系統故障。

2.3 緩慢退出條件

出現如下條件時，系統則應緩慢退出巡航控制：VDC功能激活；HDC功能激活；ABS功能激活；TCS功能激活；手制動系統進入淺制動狀態；Cancel鍵被按下。

2.4 彎道跟隨設計

探測并且測量視野范圍內的目標，主要包括車距信息、車車間的相對速度、轉向盤角度、橫向位移等。

利用轉向盤轉角的角度及橫向加速度來計算車輛的行進軌跡，通過雷達系統及攝像頭系統識別并選擇行進軌線內的目標車輛，通過監測前車相對速度，跟隨前方目標車輛行駛，并保持安全和舒適的距離或以駕駛員期望的速度自動巡航。

同時，需要儀表顯示屏上顯示本車和目標車輛及其行駛軌跡，用于提示駕駛員，以便出現異常狀況時，駕駛員能夠及時作出一定的反應。

2.5 傳感器布置［5］要求

在雷達天線屏蔽器的前方沒有覆蓋件或涂裝過的保險杠。如果傳感器必須裝在一些覆蓋件的后方，例如保險杠或天線屏蔽器，需特別注意覆蓋件的材料選擇、形狀設計、涂料以及和傳感器的相對位置。

覆蓋件表面的水滴、水膜和積雪都可能引起額外的信號衰減并進一步導致性能和功能受限。對于無覆蓋安裝形式，傳感器控制單元中的天線屏蔽器的設計可將上述不利影響降至最小。積雪可被可選的集成式天線屏蔽器-加熱機構去除。對于有覆蓋安裝形式，傳感器控制單元可以選擇驅動外部天線屏蔽器-加熱系統。

3 總結

全速自適應巡航系統是自動跟隨車輛，保持安全舒適的距離，旨在適用于在正常氣候下的常見路口使用，優于傳統的自適應巡航系統。工作范圍擴展至0—120 km/h（根據不同車輛可設置不同上限車速），在前方遇到靜止目標車輛時，該系統能夠自動制動以及請求ESP系統輔助制動，直到車輛停車或躲開障礙物，在道路通暢后，在駕駛員確認下自動啟動該系統。

在復雜交通情況下和半徑大于125 m的弧形道路上對相關目標物體進行可靠鑒別。無論在任何駕駛情況下，均應以駕駛員請求介入的優先級為最高級，巡航的開啟條件必須首先檢測制動系統狀況，制動系統異常，應提示駕駛者及通過斷油減速等方式保持車輛平穩減速。

該全速自適應巡航系統目前處于研發階段，還未投入實際應用。

［1］ 胡克非.定速巡航系統的設計［D］. 武漢： 武漢理工大學， 2012.

［2］ BOSCH.汽車電氣與電子［M］.魏春源，等，譯.北京：北京理工大學出版社， 2004.

［3］ 郭錦屏，霍鵬飛.基于雷達跟蹤的修正彈道辨識精度分析［J］.西安工業大學學報，2011（4）：392-396.

［4］ 百度百科. 車道寬度［OL］.http：//www.baike.baidu.com/item/%e8%bd%a6%e9%81%93%e5%ae%bd%e5%ba%a6/7994168?adapt=1&fr=aladdin.

［5］ 湯軻，李旭，熊榮飛，等.汽車TPMS天線整車布局仿真分析［C］//“現代汽車電子開發技術及能力突破”高級研修班， 2014.