acc自适应巡航突然插入车辆

1）简介

汽车自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，ACC）系统是在传统的定速巡航控制系统的基础上发展而来的，其通过车载雷达传感器或基于机器视觉技术等实时监测前方行驶环境，测量本车与前方车辆之间的相对距离、相对速度等信息，通过控制加速或制动来自动调节车辆速度，使车辆按设定的速度匀速行驶或使本车与前车保持设定的安全间距安全行驶。

ACC系统主要通过控制车辆的纵向运动，始终保持本车与前车的间距为安全间距，增强了行驶的安全性和乘坐的舒适性。ACC系统具有如下优点：

（1）ACC系统根据驾驶人设定的巡航车速，在距离前方车辆较远的情况下，自动控制车辆以设定速度行驶，驾驶人不用操纵油门和制动，只需控制方向，从而在一定程度上减轻了驾驶人的操作负担。ACC系统控制速度的精度高于驾驶人的操纵控制，控制效果不受汽车行驶条件的影响，能够始终保持汽车速度平稳，从而提高了乘坐的舒适性。

（2）ACC系统根据雷达等传感器检测本车与前车的间距，控制单元通过调节加速和制动，实现与前车保持安全距离行驶。由于电子控制系统的反应时间比人类的反应时间短，因此在紧急情况下它可提前使制动系统发挥作用，从而缩短制动距离，减少交通事故的发生，提高行驶的安全性。美国交通运输部门曾经对ACC系统的效果进行了评估，在高速公路上当配置ACC系统的车辆接近一辆慢速行驶或正在减速的车辆时可以减少17%的追尾事故；在超车、换道等其他情况下，配置ACC系统的车辆同样也能有效地减少追尾事故的发生。

（3）装有ACC系统的车辆可以根据交通流的状况或驾驶人的指令精确控制本车与前车的间距，车间距的控制效果比驾驶人控制更稳定，通过设定较小的车头时距，在ACC普及率达到40%左右时，能显著提高道路交通通行能力，缓解交通拥堵。

2）ACC系统的发展及分类

根据系统的功能，ACC系统可分为定速巡航控制系统、自适应巡航控制系统、具有“走-停”功能的自适应巡航控制系统和协同自适应巡航控制系统。

（1）定速巡航控制系统。

汽车定速巡航控制系统只能实现车速的自动控制。巡航控制系统可以追溯到20世纪50年代，最初的巡航控制系统只是用机械装置将油门保持在固定位置而没有其他功能。在20世纪50—60年代后期巡航控制系统引人比例反馈，当车速比设定速度低10～16km/h时，系统会调节节气门全开加速。直到20世纪70年代巡航控制系统才能够维持本车的速度，增加了汽车的安全性和舒适性。到20世纪80年代，基于微处理器的定速巡航控制系统开始出现，其通过调节节气门实现车速的恒定控制，系统已趋于成熟，变得易于操作，更可靠、鲁棒性更高。但由于定速巡航控制系统只对汽车节气门进行控制，当遭遇突发情况时，如前车速度过慢或制动减速，或相邻车道的车辆以较小间距从侧前方切人时，此时需要自车进行制动减速以免发生碰撞事故，定速巡航控制系统对这种情形并不能作出相应的反应，此时只能由驾驶人踩下制动踏板进行人工干预，因此定速巡航控制系统只适用于交通量较小的高速公路，传统定速巡航控制系统的这一局限性，以及人类对汽车安全性和乘坐舒适性要求的不断提高，促使研究人员开发出更加智能化的汽车纵向控制系统，即汽车自适应巡航控制系统。

（2）自适应巡航控制系统。

20世纪80年代，欧洲、美国、日本几乎同时开展对自适应巡航控制系统的研究。如欧洲的PROMETHUES计划、美国的PATH计划、日本的ASV计划，这些计划针对汽车自适应巡航控制及汽车纵向控制作了大量的研究和实车实验，推进了汽车自适应巡航控制系统的研究与应用。1995年，三菱公司第一次在市场上推出了基于激光雷达的自适应巡航控制系统，该系统没有自动制动控制，仅通过油门和换挡控制车速。1998年，奔驰公司在其S级轿车上推出自己的自适应巡航控制系统Distronic。在北美，伊顿公司于1998年推出的SmartCruise同时集成了自适应巡航控制系统和碰撞预警系统。目前，各大汽车生产商都在其高级车上配置了ACC系统，并已开始在中级车上配置ACC系统。ACC系统通常采用毫米波雷达作为距离传感器，驾驶人通过人机交互界面设定巡航车速和间隔时距，系统根据传感器获取外部环境信息控制车辆匀速行驶或与前车保持安全间距。

（3）“走-停”（Stop＆Go）巡航控制系统。

传统的自适应巡航控制系统主要适应交通量较小的高速公路或城郊公路环境，只能在速度在30km/h或40km/h以上才能使用，当车速在30km/h下时ACC系统将自动关闭，这样的ACC系统就不适合在城市内道路或交通拥挤地方使用。20世纪90年代末期研究人员对ACC系统进一步研究开发，完善了对ACC系统在车速低、车距近的行驶情况的控制，开发出具有“走-停”功能的全速自适应巡航控制系统。此系统增加了车辆的自动起步和自动停车功能，能够对其他车辆从相邻车道切人本车道的情况进行舒适的控制，“走-停”ACC系统可以适应城市中低速、高车流密度道路环境，在堵车情况下也无需驾驶人参与控制车速，只需操纵车辆的转向，驾驶人可以从烦琐的停车、起步驾驶操作中解脱出来，极大地提高了驾驶的舒适性。

（4）协同自适应巡航控制系统。

随着车联网研究的日益深人，协同自适应巡航控制（Cooperative Adaptive Cruise Control，CACC）已成为车-路协同研究的重要研究领域。CACC指装配自适应巡航控制系统的汽车通过车-车或车-路通信组成协同自适应巡航控制系统，车辆不仅可以根据自身的雷达传感器感知前方环境，还可以通过无线通信获得前方车辆和其他相关车辆的信息，使彼此“相连”的车辆协同完成控制操纵。这种CACC系统可以使车辆保持更小的间距高速行驶，从而提高道路通行效率、行车的安全性和乘坐的舒适性。

3）系统的结构组成及工作原理

ACC系统一般可以分为信息感知单元、ACC控制器、执行单元、人机交互界面四大部分，如图9-11所示。信息感知单元主要用于向ACC控制器提供自适应巡航控制所需的车辆行驶状况及驾驶人的操作信号。它包括以下几种传感器：雷达传感器、车速传感器、节气门位置传感器、制动踏板传感器等，其中雷达传感器安装在汽车前端，用来获取车间距离信号。ACC控制器是系统的核心单元，用于对行车信息进行处理，输出车辆的加速、减速等控制指令，或通过人机交互界面向驾驶人发出警报，提醒驾驶人采取相应的措施。目前它对车速和车间距进行控制。由于现代车辆普遍采用电子控制系统，且通过CAN总线相互连接，因此ACC控制器只是将速度控制指令通过CAN总线发送，由发动机控制系统和制动控制系统具体执行加速和减速控制，以实现车速或安全车距控制。人机交互界面包括操作开关、显示面板、警告设备，用于驾驶人设定系统参数及系统状态信息的显示等。驾驶人可通过操作开关启动或清除ACC控制指令，以及设定本车在巡航状态下的车速和与前方车辆间的安全距离。显示面板和警告设备可以显示ACC系统的工作状态，在紧急情况下给予驾驶人声音报警和显示报警信号。

图9-11　ACC系统的结构组成

ACC系统的具体工作流程如下：首先由驾驶人决定是否使用ACC系统，如使用则通过操作开关启动ACC系统并设定好相关参数，包括巡航速度以及安全车距。传感器单元收到并传送ACC系统启用信号，由开关控制模块激活ACC系统。雷达传感器则开始检测本车与前车的间距及相对速度，如果没有前车或前车距离很远，控制模式选择模块就会激活巡航控制模式，ACC系统将根据驾驶人设定的速度和车速传感器采集的本车速度，发送速度调节指令，由发动机控制系统调节节气门等使车辆达到设定的巡航速度并匀速行驶；如果本车与前车的间距小于设定的车距，控制模式选择模块就会激活跟车控制模式，ACC系统将根据驾驶人设定的车距和本车速度计算出期望间距，并与实际间距比较，发送加速或制动控制指令，由发动机或制动控制系统自动调节节气门或制动系统的压力，使车辆以设定的间距稳定地跟随前车行驶。同时，ACC系统会把车辆目前的一些状态参数等显示在人机交互界面上，方便驾驶人判断。ACC系统在无法避免碰撞时会及时警告驾驶人介人操纵以处理紧急状况，从而避免发生碰撞事故。