車輛自適應巡航控制系統的發展和應用前景

劉猛，張麗萍

（遼寧工業大學 汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

引言

汽車定速巡航系統已經在很多汽車上得到成熟應用，在一定程度上可以減少駕駛員駕駛強度，但由于這種巡航系統功能較單一，不夠智能，安全性得不到很好的保障，因此車輛自適應巡航控制系統應運而生，它是在巡航控制技術基礎上逐漸研發出來的，所以同時具備了定速巡航和自動調整汽車行駛速度的能力以及可以保持安全車間時距的功能。巡航控制系統的核心可以實現對車輛的實時控制目前，國內外對于巡航控制系統主要在傳感器和控制策略等方面進行大量研究。

1 自適應巡航控制系統發展概述

ACC 的歷史最早能夠追溯到上世紀70 年代，1971 年，美國 EATON（伊頓）公司就開始從事這方面研究工作，其研究的原型是日本三菱公司提出的PDC 控制系統，上世紀90 年代三菱汽車在本國市場首次推出第一次款ACC 控制系統，從此之后豐田、本田、福特、博世等公司也紛紛加入巡航控制系統的研發行列。巡航控制系統的發展分為三個階段：首階段為上世紀90 年代初時針對高速公路而設計的巡航控制系統，以定速巡航和安全車距為兩大主要功能而設計的；第二階段為上世紀90 年代末針對城市啟停工況而設計的ACC 系統，從而實現自動起步、停車以及低速跟車等巡航功能；第三階段為21 世紀初至今，考慮燃油經濟性、跟蹤性能和駕駛員感受等多因素巡航控制系統。另外，ACC 的控制系統熱的功能也在不斷更新和升級，例如，利用ACC 系統與車道保持相融合，以及與避撞相結合等，這種融合打破了傳統巡航控制系統只有縱向跟車功能的局限，進一步提升了汽車自動安全駕駛的等級。目前，巡航控制系統主要安裝在中高檔轎車上，且國內缺乏成熟控制算法以及ACC 生產制造商。國外科研機構對ACC 技術進行了大量實驗研究，并取得了階段性的進展。

2 ACC 系統的架構與工作原理

其基本組成如圖 1 所示。信息采集模塊主要用于探測本車狀態及車輛行駛環境等相關信息，信號控制模塊主要策出車輛的該如何進行控制，并將期望的行車加速度信號給油門驅動或剎車制動執行模塊；執行單元主要由油門踏板、剎車踏等執行器組成，人機交互界面主要作用是對ACC 系統的功能選擇及相關參數進行設定。巡航控制系統工作原理如圖2 所示，雷達傳感器開始檢測前方車輛行駛狀況，根據前方車輛的行駛工況從而來決定巡航控制模式被激活，巡航系統將根據駕駛員設定的相關參數和車輛采集的行車信息等，使汽車達到希望的加速度；如果前方有車輛且距離較近或速度很慢，則會從巡航控制轉換為跟車模式，ACC 根據駕駛員設定的車頭時距和車輛傳感器采集的相關信息計算出期望間距，自動調節節氣門開度和剎車壓力等，使車輛以理想的車間距跟隨前車行駛。

圖1 ACC 系統基本組成結構

圖2 巡航系統工作原理

3 ACC 未來的應用前景

車輛自適應巡航系統已得到了一定的發展成果，但對自適應巡航控制系統的研究還有一些技術問題需要深入討論。下面對其中的一些共 性問題諸如控制算法對于環境適應性差，誤報率比較高進行總結，并預測巡航控制系統的發展和 應用前景：

（1）ACC 系統難以識別靜止物體，例如道路的幾何形狀和天氣情況都ACC 系統產生了一定的局限性。另外車輛的傳感器技術。巡航控制系統對于行車環境的適應性比較差，需要多傳感器融合技術從而來降低巡航控制器的誤報比率，這樣可以更好地確定車輛此時行駛狀態。集成化控制可以降低生產和開發成本，加強車載系統間的相互聯系，充分獲取各種行車信息，這樣可以大大提高系統的穩定性以及可靠性.所以，將雷達和攝像頭信息相融合，開展復雜行車環境下巡航控制系統的環境感知技術研究是未來發展的應用前景。

（2）在建模過程均對對車輛進行了不同程度的簡化處理，對發動機模型的動態特性、動力傳動系統的非線性等動力學特性的影響考慮較少。未來巡航控制系統的應用將同其它的插在電控系統相互融合，從而形成智能車載電子控制系統。所以，建立考慮汽車動力學系統時滯、時變、耦合和強非線性特性等特點是未來巡航系統的研究方向之一。

（3）雖然在城市工況中的起－停巡航控制系統系統已經在部分車型實現量產，但是ACC 系統還不能完全適應前車緊急加速、緊急減速、前車切出、旁車切入等行車工況，因此，未來ACC 系統的發展應該進一步提升巡航控制器的可靠性和魯棒性，隨著ACC 系統的日趨完善，人們對其要求也在提升，節能型 ACC 逐漸成為人們關注的熱點。

4 結語

首先從整體上介紹了ACC 系統發展歷程．然后指出了 ACC 系統的發展趨勢。目前，國外巡航控制系統已經做了很多相關工作，且已經實車實驗并應用于部分車型，而國內在該領域的研究與發達國家有很大的差距，目前僅集中在同濟大學和吉林大學等幾所高校及研究機構中。最后，歸納 ACC 研究的共性問題與發展趨勢。技術發展趨勢未來ACC主要向以下幾個方向發展：①全速ACC 進一步普及；②ACC與LKA 等其他駕駛輔助技術集成；③ACC 與智能交通系統相融合。