随着电子技术的发展,汽车高科技配置层出不穷,越来越多的消费者因为车辆配置纠结:多一项主动刹车配置,价格贵了好几千;多一套四驱系统,贵了近一万;最让人费解的是ACC(自适应巡航系统),贵了一两万,这样的配置值得买吗? 最近几年,越来越多车企开始宣传安全配置,而汽车安全理念也正是当下国内消费者最欠缺的:笼式车身,安全气囊属于被动安全范畴,这些配置在出现安全事故时能起到关键的保护作用。但在主动安全方面,比如ABS,ESP,LDW,这些配置在危险出现之前开启,能一定程度避免事故发生,但国内消费者对这些了解相对较少。 随着主动安全的发展, ADAS自动驾驶辅助系统浮出水面。ADAS是无人驾驶的前奏,也是现阶段的发展方向,逐渐从高端车专享向中低端车型引入。ADAS主要分为两个方向——安全性和舒适性。安全性包括主动刹车,LDW偏航预警等等。舒适性则是辅助驾驶员驾驶,不在主动安全范畴,常见功能有ACC和自动泊车。车辆安全性配置门槛较高,集中在豪华车型,而舒适性配置门槛较低,比如ACC自适应巡航已经在15W左右的SUV中出现。 30年来发生了什么? 早在上世纪五六十年代,就出现了自适应巡航的理念。它的雏形是巡航系统,保持一定的车速跟车行驶。1971年,EATON(伊顿)公司开始从事ACC系统的开发,日本三菱公司也提出了PDC(Preview Distance Control)系统,但直到1995年,这项技术才在三菱旗下的豪华旗舰轿Diamante首次搭载。此后各大汽车厂商逐渐把这项技术应用到新车中,1998年,丰田公司在豪华轿车Progres上安装了使用激光雷达测距传感器的自适应巡航控制系统。 这个时间段,推动ACC技术快速发展的是零部件供应商。在硬件上,Delphi公司开发了雷达传感器单元,TRW公司和西门子公司都开发了执行器,硬件的快速发展解决了技术瓶颈。2000年以后,ACC自适应巡航系统开始广泛出现在豪华车型中,2003年,奥迪A8第一次拥有了ACC配置,奔驰、宝马、沃尔沃也都联合供应商一起开发ACC,逐步完善其功能。当下,ACC自适应巡航技术越来越普及,一些15W以下的产品比如CS75、帝豪GS也都有了这项配置——普通消费者一样能体验到豪华车型的功能。 ACC系统有哪些与众不同? ACC系统通过对路况实时监测(前车车速,距离,位置等),车辆自行控制其速度和加速度,实现辅助驾驶。系统主要由传感器、控制单元和执行器组成。 传感器(一般是雷达)用于探测路况,发射出去的雷达波束碰到物体表面后会被反射回来,确定车距;通过多普勒效应可以探测与前车距离;雷达信号呈叶片状向外扩散,根据反馈角度可确定前车位置。 在实际行车中(如在高速公路、多车道路面以及转弯时),雷达的视野中会出现多辆车。这时需要根据转向角传感器、横摆率传感器信号、车轮转速传感器信号等确定车道,另外由摄像头来识别车道识别线,但在稍微复杂的路况下,传感器对路况的准确判断就非常艰难。 控制系统包括ACC系统本身的控制模块和车辆的ECU。完成对雷达信号的处理和自适应巡航控制流程后,通过 CAN 数据总线与车辆主控 ECU 相连,作用到执行器。就像电机的核心技术在控制器,ACC系统的核心技术也在于此,虽然原理大致相同,但各大厂商系统控制的细节区别很大,有经典的PID 控制,也有采用LQ 最佳控制,LQG最佳控制,也有模糊控制、神经网络控制等,所有的控制方式目的都是使系统更加稳定,适合复杂的路况,反应更加灵敏准确。 感知环境——神奇的雷达 修过ACC的朋友一定了解,车辆前方的ACC雷达非常昂贵。它是自适应巡航控制系统中的关键设备之一,也是决定系统造价的主要元件。ACC 系统对雷达的要求非常高:体积小,质量轻,适合在汽车前部安装;测距范围大于150m,测量精度小于1m,接近速度在120km/h 以上;恶劣天气下能避免干扰。 电子技术发展非常快,出现了不同原理的雷达,当前应用到 ACC 系统上的雷达主要有毫米波雷达、激光雷达以及红外探测雷达等。激光雷达成本高昂,遇到烟雾介质以及雨雪天气中表现一般。红外线探测雷达受光线影响较大,测距较弱,信号收集相对困难。摄像头本身具有很高的辨别程度,但是在光线较弱的环境下(黑夜和隧道)无法正常工作,也有局限性。因此,性能更加稳定的毫米波雷达受到越来越多的应用。 毫米波雷达是利用目标对电磁波反射来发现目标并测定其位置的。与激光相比,毫米波的传播受气候的影响非常小,具有全天候特性。与微波相比,毫米波元器件的尺寸较小,更容易集成化。毫米波本身具有频率高、波长短的特点,一方面可缩小从天线辐射的电磁波射束角幅度,从而减少由于不需要的反射所引起的误动作和干扰,另一方面由于多普勒频移大,相对速度的测量精度高。 实际上我们接触最多的ACC开发商还是博世,博世的ACC就是应用了毫米波雷达,有中距雷达(MRR)和长距雷达(LRR): 中距雷达(MRR):探测距离为160m,水平视场探测角度近距离?5?,远距离??。 长距雷达(LRR):探测距离为250m,水平视场探测角度近距离?0?,远距离??。 雷达波束的作用距离和作用角,取决于雷达发射/接收单元的结构形式和数量。 |