自適應巡航技術課件

自適應巡航技術自適應巡航技術1任務一概述

自適應巡航技術ACC（AdaptiveCruiseControl）是一種構想于20世紀70年代末期的汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)。它將汽車自動巡航控制系統(tǒng)CCS（CruiseControlSystem）和車輛前向沖擊報警系統(tǒng)FCWS（ForwardCollisionWarningSystem）有機的結合起來，既有自動巡航功能，又有防止前向沖擊的功能。任務一概述2ACC系統(tǒng)具有定速、限速、加速、減速、恢復維持設定的原速等功能，既可以減輕駕駛疲勞，提高駕駛舒適性，而且由于微控制器直接連接著節(jié)氣門的開度控制，影響發(fā)動機的工作狀態(tài)，所以還減低油耗，提高運行效率，并減少有害氣體排放。在高速公路上行駛時，ACC的定速巡航功能能使駕駛員不踏下加速踏板，車輛仍可按其所設定的車速保持定速行駛。ACC系統(tǒng)具有定速、限速、加速、減速、恢復維持設定的原速等功3任務二自適應巡航技術原理

（1）如果前方沒有車輛時，ACC車輛將處于普通的巡航駕駛狀態(tài)，按照駕駛員設定的車速行駛，駕駛員只需要進行方向的控制(勻速控制)。任務二自適應巡航技術原理

（1）如果前方沒有車輛時，AC4（2）當ACC車輛前方出現(xiàn)目標車輛時，如果目標車輛的速度小于ACC車輛時，ACC車輛將自動開始進行平滑的減速控制。（2）當ACC車輛前方出現(xiàn)目標車輛時，如果目標車輛的速度小于5（3）當兩車之間的距離等于安全車距后，采取跟隨控制，即與目標車輛以相同的車速行駛。（3）當兩車之間的距離等于安全車距后，采取跟隨控制，即與目標6（4）當目標車換道或者ACC車輛換道后，前方又沒有其他的目標車輛，那么ACC車輛恢復到初期的設定車速(加速控制)行駛。（4）當目標車換道或者ACC車輛換道后，前方又沒有其他的目標7（一）ACC的構成ACC主要由雷達傳感器、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器構成。1.、雷達傳感器

在ACC系統(tǒng)中，測距雷達用于測量自車與前方車輛的車頭距、相對速度、相對加速度，是自適應巡航控制系統(tǒng)中的關鍵設備之一，也是決定該系統(tǒng)造價的主要元件。（一）ACC的構成8（1）毫米波雷達原理：利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置，毫米波頻率高，波長短。性能：探測性能穩(wěn)定，不易受對象表面顏色和形狀的影響，也不受大氣流的影響；環(huán)境適應性能好，雨、雪、霧等對之干擾小。（1）毫米波雷達9（2）單脈沖雷達原理：雷達每發(fā)射一個脈沖，天線能同時形成若干個波束，從各波束接收的信號之和，可測出目標的距離，從而實現(xiàn)對目標的測量和跟蹤。（脈沖：一個物理量在短持續(xù)時間內突變后迅速回到其初始狀態(tài)的過程）性能：全天候雷達，可以適用各種天氣情況，具有探測距離遠、探測角度范圍大、蹤目標多等優(yōu)點，但價格高。（2）單脈沖雷達10（3）微波雷達原理：微波雷達對運動物體的精確速度檢測基于微波多普勒（Doppler）效應。通過測量回波信號相對發(fā)射信號的時間延遲來測距。

性能：著安裝維護方便、使用壽命長、幾乎不受光照度、灰塵以及風、雨、霧、雪等天氣的影響。（3）微波雷達11（4）激光雷達原理：激光器產生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時間。因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發(fā)出之前收到前一個被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。

性能：對工作環(huán)境的要求較高，對天氣變化比較敏感，在雨雪天、風沙天等惡劣天氣探測效想探測范圍有限，跟蹤目標較少，但其最大的優(yōu)點在于探測精度比較高，價格低，易于控制和進行二次開發(fā)。（4）激光雷達12（5）紅外探測雷達原理：不同種類的物體發(fā)射出的紅外光波段是有其特定波段的，人們可以利用這種特定波段的紅外光來實現(xiàn)對物體目標的探測與跟蹤。性能：在惡劣天氣條件下性能不穩(wěn)定，探測距離較短，價格最便宜。（5）紅外探測雷達132、電子控制單元（ECU）（1）組成：和普通的單片機一樣，由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規(guī)模集成電路組成。（2）作用：根據(jù)其內存的程序和數(shù)據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令。2、電子控制單元（ECU）143、執(zhí)行器主要用于執(zhí)行ACC控制器發(fā)出的控制命令，主要為油門開度和制動壓力。3、執(zhí)行器15（1）ACC模塊—ACC模塊的主要功能是處理雷達信息并判斷附近是否存在前方車輛。當ACC系統(tǒng)處于“時間間隙控制狀態(tài)”時，它會發(fā)出信息到發(fā)動機控制和制動器控制模塊，以控制ACC車輛和目標車輛之間的時間間隙。（1）ACC模塊—ACC模塊的主要功能是處理雷達信息并判斷附16（2）發(fā)動機控制模塊—發(fā)動機控制模塊的主要功能是接受來自ACC模塊和儀表盤的信息并根據(jù)這些信息調整車速。發(fā)動機控制模塊通過控制發(fā)動機油門控制車速。（2）發(fā)動機控制模塊—發(fā)動機控制模塊的主要功能是接受來自AC17（3）制動控制模塊—制動控制模塊的主要功能是在ACC控制模塊的要求下通過對每個論壇進行制動從而降低車速。（3）制動控制模塊—制動控制模塊的主要功能是在ACC控制模塊18（4）儀表群—儀表群的主要功能是處理巡航開關和將它們的信息發(fā)送至ACC系統(tǒng)和發(fā)動機控制模塊。同時，儀表群也將顯示出信息，以便于駕駛員了解ACC系統(tǒng)的運行狀態(tài)。（4）儀表群—儀表群的主要功能是處理巡航開關和將它們的信息發(fā)19（5）CAN—控制器局域網(wǎng)（CAN）是一個機動車網(wǎng)絡標準，它使用2線總線來傳遞和接受數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡上的每個節(jié)點都具備每個消息幀發(fā)送0-8個字節(jié)數(shù)據(jù)的能力。一個消息幀由一個0-8字節(jié)的前端消息和一個校驗消息組成。（5）CAN—控制器局域網(wǎng)（CAN）是一個機動車網(wǎng)絡標準，它20（6）巡航開關—巡航開關是裝在方向盤上的幾個按鈕，以便于司機命令和操作ACC系統(tǒng)。（6）巡航開關—巡航開關是裝在方向盤上的幾個按鈕，以便于司機21二、ACC系統(tǒng)工作原理1、定速巡航控制原理在巡航控制系統(tǒng)中，電子控制裝置可以根據(jù)行駛阻力的變化自動調節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門的開度，使行駛車速保持恒定二、ACC系統(tǒng)工作原理222、ACC自適應巡航控制原理自適應巡航系統(tǒng)（ACC）是在傳統(tǒng)的巡航系統(tǒng)上增加了前視探測器（雷達），來檢測本車和前面目標車輛之間的距離、相對速度和加速度，不需要駕駛員的干預就可以根據(jù)駕駛員的駕駛模式進行合適的匹配，設定合適的速度和距離，保證車輛不發(fā)生碰撞而安全行駛。2、ACC自適應巡航控制原理23任務三自適應巡航技術應用

一、ACC技術的應用狀況Bosch公司開發(fā)的ACC系統(tǒng)包括雷達、向傳感器、執(zhí)行機構和顯示單元。ACC系統(tǒng)包括原有的車輛電子控制單元ECU以及位于車輛前端的傳感器和控制裝置SCU（SensorandControlUnit）。豐田公司利用毫米波雷達、激光雷達、超音波雷達及CCD作為車輛環(huán)境監(jiān)控的傳感器，適用于高速公路環(huán)境，已達商業(yè)化水平并配備于其高階車款上。任務三自適應巡航技術應用

一、ACC技術的應用狀況24本田公司運用毫米波雷達結合自動剎車與安全帶制動器，發(fā)展CMS（CollisionMitigationBrakeSystem），其目的在預警前方碰撞的危險，以及當碰撞無法避免時，通過主動式剎車與安全帶作動，將人員與車輛的傷害降至最低。戴姆勒-克萊斯勒公司推出的高檔豪華轎車一直都是使用先進系統(tǒng)的先驅，名為車距維持系統(tǒng)。本田公司運用毫米波雷達結合自動剎車與安全帶制動器，發(fā)展CMS25二、ACC關鍵技術1、雷達性能雷達的功能是探測相對車距、相對車速、相對方位角等信息，其性能的優(yōu)劣直接關系到ACC系統(tǒng)性能的好壞。2、目標車輛的識別和跟蹤雷達只能將它所探測到的物體信息傳遞給ECU，ECU要根據(jù)傳來的信息進行識別，從中確定一主目標用做ACC控制中的參照物。依據(jù)兩者間的相對運動及距離控制主車的行駛速度。主目標是可變的，不同廠商開發(fā)的ACC系統(tǒng)對主目標的選取模式是不同的。二、ACC關鍵技術26

自適應巡航技術自適應巡航技術27任務一概述

自適應巡航技術ACC（AdaptiveCruiseControl）是一種構想于20世紀70年代末期的汽車安全輔助駕駛系統(tǒng)。它將汽車自動巡航控制系統(tǒng)CCS（CruiseControlSystem）和車輛前向沖擊報警系統(tǒng)FCWS（ForwardCollisionWarningSystem）有機的結合起來，既有自動巡航功能，又有防止前向沖擊的功能。任務一概述28ACC系統(tǒng)具有定速、限速、加速、減速、恢復維持設定的原速等功能，既可以減輕駕駛疲勞，提高駕駛舒適性，而且由于微控制器直接連接著節(jié)氣門的開度控制，影響發(fā)動機的工作狀態(tài)，所以還減低油耗，提高運行效率，并減少有害氣體排放。在高速公路上行駛時，ACC的定速巡航功能能使駕駛員不踏下加速踏板，車輛仍可按其所設定的車速保持定速行駛。ACC系統(tǒng)具有定速、限速、加速、減速、恢復維持設定的原速等功29任務二自適應巡航技術原理

（1）如果前方沒有車輛時，ACC車輛將處于普通的巡航駕駛狀態(tài)，按照駕駛員設定的車速行駛，駕駛員只需要進行方向的控制(勻速控制)。任務二自適應巡航技術原理

（1）如果前方沒有車輛時，AC30（2）當ACC車輛前方出現(xiàn)目標車輛時，如果目標車輛的速度小于ACC車輛時，ACC車輛將自動開始進行平滑的減速控制。（2）當ACC車輛前方出現(xiàn)目標車輛時，如果目標車輛的速度小于31（3）當兩車之間的距離等于安全車距后，采取跟隨控制，即與目標車輛以相同的車速行駛。（3）當兩車之間的距離等于安全車距后，采取跟隨控制，即與目標32（4）當目標車換道或者ACC車輛換道后，前方又沒有其他的目標車輛，那么ACC車輛恢復到初期的設定車速(加速控制)行駛。（4）當目標車換道或者ACC車輛換道后，前方又沒有其他的目標33（一）ACC的構成ACC主要由雷達傳感器、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器構成。1.、雷達傳感器

在ACC系統(tǒng)中，測距雷達用于測量自車與前方車輛的車頭距、相對速度、相對加速度，是自適應巡航控制系統(tǒng)中的關鍵設備之一，也是決定該系統(tǒng)造價的主要元件。（一）ACC的構成34（1）毫米波雷達原理：利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置，毫米波頻率高，波長短。性能：探測性能穩(wěn)定，不易受對象表面顏色和形狀的影響，也不受大氣流的影響；環(huán)境適應性能好，雨、雪、霧等對之干擾小。（1）毫米波雷達35（2）單脈沖雷達原理：雷達每發(fā)射一個脈沖，天線能同時形成若干個波束，從各波束接收的信號之和，可測出目標的距離，從而實現(xiàn)對目標的測量和跟蹤。（脈沖：一個物理量在短持續(xù)時間內突變后迅速回到其初始狀態(tài)的過程）性能：全天候雷達，可以適用各種天氣情況，具有探測距離遠、探測角度范圍大、蹤目標多等優(yōu)點，但價格高。（2）單脈沖雷達36（3）微波雷達原理：微波雷達對運動物體的精確速度檢測基于微波多普勒（Doppler）效應。通過測量回波信號相對發(fā)射信號的時間延遲來測距。

性能：著安裝維護方便、使用壽命長、幾乎不受光照度、灰塵以及風、雨、霧、雪等天氣的影響。（3）微波雷達37（4）激光雷達原理：激光器產生并發(fā)射一束光脈沖，打在物體上并反射回來，最終被接收器所接收。接收器準確地測量光脈沖從發(fā)射到被反射回的傳播時間。因為光脈沖以光速傳播，所以接收器總會在下一個脈沖發(fā)出之前收到前一個被反射回的脈沖。鑒于光速是已知的，傳播時間即可被轉換為對距離的測量。

性能：對工作環(huán)境的要求較高，對天氣變化比較敏感，在雨雪天、風沙天等惡劣天氣探測效想探測范圍有限，跟蹤目標較少，但其最大的優(yōu)點在于探測精度比較高，價格低，易于控制和進行二次開發(fā)。（4）激光雷達38（5）紅外探測雷達原理：不同種類的物體發(fā)射出的紅外光波段是有其特定波段的，人們可以利用這種特定波段的紅外光來實現(xiàn)對物體目標的探測與跟蹤。性能：在惡劣天氣條件下性能不穩(wěn)定，探測距離較短，價格最便宜。（5）紅外探測雷達392、電子控制單元（ECU）（1）組成：和普通的單片機一樣，由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規(guī)模集成電路組成。（2）作用：根據(jù)其內存的程序和數(shù)據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令。2、電子控制單元（ECU）403、執(zhí)行器主要用于執(zhí)行ACC控制器發(fā)出的控制命令，主要為油門開度和制動壓力。3、執(zhí)行器41（1）ACC模塊—ACC模塊的主要功能是處理雷達信息并判斷附近是否存在前方車輛。當ACC系統(tǒng)處于“時間間隙控制狀態(tài)”時，它會發(fā)出信息到發(fā)動機控制和制動器控制模塊，以控制ACC車輛和目標車輛之間的時間間隙。（1）ACC模塊—ACC模塊的主要功能是處理雷達信息并判斷附42（2）發(fā)動機控制模塊—發(fā)動機控制模塊的主要功能是接受來自ACC模塊和儀表盤的信息并根據(jù)這些信息調整車速。發(fā)動機控制模塊通過控制發(fā)動機油門控制車速。（2）發(fā)動機控制模塊—發(fā)動機控制模塊的主要功能是接受來自AC43（3）制動控制模塊—制動控制模塊的主要功能是在ACC控制模塊的要求下通過對每個論壇進行制動從而降低車速。（3）制動控制模塊—制動控制模塊的主要功能是在ACC控制模塊44（4）儀表群—儀表群的主要功能是處理巡航開關和將它們的信息發(fā)送至ACC系統(tǒng)和發(fā)動機控制模塊。同時，儀表群也將顯示出信息，以便于駕駛員了解ACC系統(tǒng)的運行狀態(tài)。（4）儀表群—儀表群的主要功能是處理巡航開關和將它們的信息發(fā)45（5）CAN—控制器局域網(wǎng)（CAN）是一個機動車網(wǎng)絡標準，它使用2線總線來傳遞和接受數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡上的每個節(jié)點都具備每個消息幀發(fā)送0-8個字節(jié)數(shù)據(jù)的能力。一個消息幀由一個0-8字節(jié)的前端消息和一個校驗消息組成。（5）CAN—控制器局域網(wǎng)（CAN）是一個機動車網(wǎng)絡標準，它46（6）巡航開關—巡航開關是裝在方向盤上的幾個按鈕，以便于司機命令和操作ACC系統(tǒng)。（6）巡航開關—巡航開關是裝在方向盤上的幾個按鈕，以便于司機47二、ACC系統(tǒng)工作原理1、定速巡航控制原理在巡航控制系統(tǒng)中，電子控制裝置可以根據(jù)行駛阻力的變化自動調節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門的開度，使行駛車速保持恒定二、ACC系統(tǒng)工作原理482、ACC自適應巡航控制原理自適應巡航系統(tǒng)（ACC）是在傳統(tǒng)的巡航系統(tǒng)上增加了前視探測器（雷達），來檢測本車和前面目標車輛之間的距離、相對速度和加速度，不需要駕駛員的干預就可以根據(jù)駕駛員的駕駛模式進