汽车技术:自适应巡航——ACC

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1目录123456概念优势功能实现发展状况及发展方向功能核心性能ReleaseDate:2015-12-102ReleaseDate:2015-12-103自适应巡航概念ReleaseDate:2015-12-104概念自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl)是一个允许车辆巡航控制系统通过调整速度以适应交通状况的汽车功能。该系统实现了在无司机干预下的自主减速或加速。实质:智能化自动控制系统ReleaseDate:2015-12-105自适应巡航功能ReleaseDate:2015-12-106功能1、根据驾驶员设定的安全距离,能够在直道、弯道以及上下坡时根据前车的运行状况自动调整车速,并跟踪前车行驶,以减轻驾驶者的疲劳。2、通过系统软件的升级,自适应巡航控制系统可以实现“停车/起步”功能,以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。PS:实际应用环境:高速公路、宽路面的远程道路和乡间道路ReleaseDate:2015-12-107功能与自动巡航[也称设定速度控制]的区别:自动巡航只具有按照驾驶员设定的车速进行等速行驶的功能,自适应巡航不仅具有该功能,还可以根据前车的运行状况自动调整车速的功能。也就是说,自动巡航只是自适应巡航的一部分。ContrastReleaseDate:2015-12-108自适应巡航优势ReleaseDate:2015-12-109优势1、避免频频操作,减轻驾驶员负担,提高舒适性ReleaseDate:2015-12-1010优势2、ACC一般在V>40km/h时启动,主动制动的功能,能够有效避免高车速下的追尾事故,提高安全性车距达到安全距离时:1)降低动力输出[通过控制节气门]2)主动制动3)声光提醒驾驶员ReleaseDate:2015-12-1011优势3、依据前车行驶状况自动调节动力输出,无需频频换档,发动机始终工作在最佳工作点,降低油耗的同时,减少有害物质的排放量ReleaseDate:2015-12-1012优势总的说来,ACC的应用,可以提高舒适性、安全性的同时,经济环保。舒适性安全性经济性ACC应用ReleaseDate:2015-12-1013自适应巡航国内外发展状况及未来方向ReleaseDate:2015-12-1014发展状况美国伊顿公司:新一代24GHz单脉冲雷达,前方120m,左右偏8度的范围内24个目标车辆,并以同车道最近的车辆作为主目标。[1971年开始研究ACC]国外德国大陆特威斯:[应用于各大著名汽车公司的高档轿车上]微波雷达和红外传感技术可以探测出前方150m范围内的目标车辆与本车之间的车距以及相对速度。进步技术:与能见度相关的车速推算系统为缩短制动系反应时间的电子辅助制动装置ReleaseDate:2015-12-1015发展状况丰田:下一代产品:市区拥塞走走停停Stop/Go系统,将应用拓展到0—40km/h。国外本田:结合自动刹车与安全带制动器发展CMS,预警前方碰撞危险,当碰撞无法避免时,通过主动式刹车以及安全带动作,将人员车辆伤害降到最低。三个阶段:1)听觉、视觉警示2)轻刹车、轻度安全带紧绷[触觉]3)强度刹车,安全带收缩ReleaseDate:2015-12-1016发展状况戴姆勒-克莱斯勒:车距维持系统(distanceplus):配有77GHz和22GHz长短距雷达,使侦测距离达到150m,在0—200km/h之内均可自动与前车保持安全车距。BrakeAssistPlus:当车距过小or接近速度过快时,系统会提示警告。当有碰撞危险时,系统自动计算最佳刹车辅助力道,补足避免碰撞所需刹车力。实测:V=100km/h有效缩短刹车距离5.5m。国外ReleaseDate:2015-12-1017发展状况北理:将ACC与车辆制动和防滑控制系统相集成,构成ABS/ASR/ACC系统设计方案。通过控制节气门开度、自动换档甚至主动制动调节车速与距离。国内清华:不但可以自动调整与目标车辆的距离,而且能够实现障碍主动避让,提高了主动安全性。ReleaseDate:2015-12-1018发展状况市场ReleaseDate:2015-12-1019发展状况市场ReleaseDate:2015-12-1020发展状况市场成本大众凌度及高尔夫73800、4500~4800元ReleaseDate:2015-12-1021发展状况市场成本奥迪A4L,A5系列全套配件:ACC雷达探头1个,雷达支架1个,ACC雾灯框1个,线束1套,螺丝杆1套,高配网关1个,主动巡航带距离控制巡航手柄1个,游丝1个。17000元ReleaseDate:2015-12-1022发展状况市场成本奥迪A6L,A7,A8L系列全套配件:为ACC探头2个,雷达支架2个,ACC雾灯框2个,线束1套,螺丝杆2套,高配网关1个,主动巡航带距离控制巡航手柄1个,高配游丝1个,带启停支持ACC的ABS泵一个.23000元ReleaseDate:2015-12-1023发展状况市场成本◇如果需要更换带ACC支持功能的彩色仪表,需要另外加2500元。◇A4L,A5改装工时费+校准费用+匹配费用=1500元。◇A6L,A7,A8L改装工时费+校准费用+匹配费用=2000元。奥迪系列最新款A6L,A7,A8L更能在车速0—200km/h的范围内,进行自适应巡航,实现自动跟车,更增加了车辆的安全性与驾驶舒适性。ReleaseDate:2015-12-1024发展状况市场车型ACC配备形式参考价格(万元)丰田锐志2.5V风尚豪华导航版3.0V风尚旗舰版3.0V风尚旗舰导航版29.98—32.68丰田皇冠3.0LRoyalSaloon尊享版VIP版、4.3LRoyalSaloon版4.3VIP版标配32.85—89.96雷克萨斯ESES350尊贵版标配65.1雷克萨斯LSLS460L尊贵加长版标配156.8辉腾选装77.90—241.20大众CC至尊版标配25.38—30.08迈腾2.0TSIDSG旗舰版29.98奥迪A6L2.4豪华版、2.8FSI豪华版2.8FSIQuattro豪华版3.0TFSQuattro豪华型标配35.5—69.99奥迪A8L选装92.80—249.80宝马7系标配92.80—319.80英菲尼迪MM25奢华版、M37标配49.80—65.80沃尔沃S60T6四驱至尊标配其他车型选配28.28—52.98长安福特蒙迪欧2.0GTDi240旗舰版26.58别克君威2.0TGS纵情运动版29.99ReleaseDate:2015-12-1025未来方向1)传感技术:体积:更加紧凑,集成程度更高的器件,体积至少小一半识别范围:扩大一倍2)功能完善:变化车道和过弯道时控制性能更和谐。3)高集成化:降低成本、增强各系统内在联系,信息共享率提高,提高整个系统的稳定性和可靠性。4)全速范围内的自动起步技术如今,ACC在V30km/h的稠密交通下会自动关闭。将来,全速范围内的自动起步技术使得ACC能够在近距离内快速识别前方障碍物,当前方车辆再次起步时,可以利用影像系统得到信息,使得在没有驾驶员参与的情况下自动起步。ReleaseDate:2015-12-1026未来方向性能要求:更好的近距离探测能力、更快的信号处理能力、更迅速的系统反映。如此,即使堵车也无需驾驶员参与,有无人驾驶的前奏。ReleaseDate:2015-12-1027自适应巡航功能实现ReleaseDate:2015-12-1028功能实现组成PS:说明定速巡航包含于自适应巡航系统之内ACC自动巡航控制系统(cruisecontrolsystem)[CCS]前向撞击报警系统(frontcollisionwarningsystem)[FCWS]系统级ReleaseDate:2015-12-1029功能实现组成ACC车距传感器车速传感器转向角度传感器ACC控制单元按键/显示器监测与前车车距监测车辆行驶速度监测车辆行驶方向控制发动机及制动系统人机交互,设定安全距离及行驶速度零件级ReleaseDate:2015-12-1030功能实现组成传感器类型雷达摄影红外激光优点可靠性相当优秀技术相当成熟制造成本低廉良好夜视功能检测距离数百米;运算量小,检测时间大大降低;几乎不受天气影响缺点成本高昂;体积较大只能识别100m以内的目标,超过该范围难以有效识别检测距离仅10m左右,不适于快速应;易受天气干扰起步阶段,生产成本高,技术不完善不同类型车距传感器比较ReleaseDate:2015-12-1031功能实现组成不同类型雷达比较雷达类型单脉冲/微波雷达激光雷达红外雷达优点适用于各种天气状况;探测距离远、角度范围大、跟踪目标多探测比较精度高;价格低;易于控制和二次开发价格最便宜缺点价格高易受天气影响;探测范围有限,跟踪目标少恶劣天气下性能不稳定ReleaseDate:2015-12-1032功能实现工作策略启动需设置:1)车距[若不符合安全规则,则无法设定]2)车速如果没有设置,则按默认值运行ReleaseDate:2015-12-1033功能实现工作策略Case1:前方没有行驶车辆按设定的车速匀速行驶Case2:前方有行驶车辆Case1:V前车V本车进行主动减速,确保安全距离,当到达目标值后,跟随前车,同速行驶。Case2:前车变更车道/本车变更车道且前方无车时进行加速,恢复设定的车速匀速行驶若驾驶员干预,则自动退出ACC系统ReleaseDate:2015-12-1034自适应巡航核心性能ReleaseDate:2015-12-1035核心性能识别跟踪由于雷达自身具有多目标识别能力,所以雷达提供的信息中已经包含了目标物的聚类处理。在城市交通状况下,经实测发现,一般会得到多达10余个目标,其中包括同车道及旁车道车辆、道路旁的树木、指示牌、护栏、特别是因目标回波反射不均匀造成的虚假目标,都会对主目标的确定造成困难。ReleaseDate:2015-12-1036核心性能识别跟踪Step1:利用横向距离区分阀值,判断目标是否与自身处于同一车道内来排除部分目标干扰;横向距离区分阀值一般根据行车道的宽度,选取1.5m。Step2:考虑对运动车辆的车距跟随控制,通过引入自身车速,可有效过滤静止的目标干扰。初选ReleaseDate:2015-12-1037核心性能识别跟踪有效目标识别必要性:横向距离不确定性,横向距离区分阀不能适用于所有工况;雷达波束衍射造成的虚假目标可能存在于同车道中。有效识别方法:基于历史一致性检验ReleaseDate:2015-12-1038核心性能识别跟踪有效目标识别Step1:在雷达相邻更新周期内(一般50ms)待识别目标运动状态不会出现较大变化。:目标方位角d:相对距离v:相对速度0、d0、v0分别为阀值。若t时刻的目标通过了一致性检验,则将其数据作为t+1时刻的衡量依据。ReleaseDate:2015-12-1039核心性能识别跟踪有效目标识别Step2:若同时有两个以上的目标出现,则根据同车道最近相对车距原则判断危险程度并快速准确识别主目标。PS:阀值选取问题过大:漏检,目标识别滞后过小:误报警权衡探测率与误报率ReleaseDate:2015-12-1040核心性能识别跟踪算法:基于历史的一致性检验由于跟踪相对于识别而言持续时间一般较长,车辆起伏波动可能比较大,因此一致性检验的阀值相对宽松。ReleaseDate:2015-12-1041核心性能识别跟踪因短时间内车辆颠簸等原因会造成的雷达信号异常以及丢失,为了补偿该部分信息,保证输出结果的连续性,特利用卡尔曼预测,估计下一阶段运动状态。假设加速度a和角速度变化率ξ在周期内不变:如果数据丢失时间tTt(跟踪门限时间阀值),说明前方无车辆或出现新目标,则退出跟踪模式,重新识别主目标。ReleaseDate:2015-12-1042核心性能识别跟踪模式切换时机关系到雷达信息的真实性和ACC系统的可靠性,故对两个模式下有如下要求:识别阶段:快速,准确识

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