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[科普]汽車自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC工作原理

2019-09-01 21:55:23·  來源：公眾號：辣筆小星  
　
最近很多朋友在選購新車的時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多車型都有自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC這個(gè)配置。便來咨詢小星這是什么功能，是如何實(shí)現(xiàn)的，是否有選購必要。今天讓我們詳細(xì)聊聊自適


最近很多朋友在選購新車的時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多車型都有自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC這個(gè)配置。便來咨詢小星這是什么功能，是如何實(shí)現(xiàn)的，是否有選購必要。今天讓我們詳細(xì)聊聊自適應(yīng)巡航系統(tǒng)是怎么回事吧。

什么是自適應(yīng)巡航ACC
 
所謂自適應(yīng)巡航Adaptive Cruise Control，簡稱ACC系統(tǒng)，它是高級駕駛輔助系統(tǒng)的一種功能。你可以認(rèn)為它是傳統(tǒng)巡航功能的升級版。它能夠根據(jù)前車情況自動控制車距和車速。從而減少駕駛者對油門和剎車的操作，提高舒適性。
對于注重家庭使用的車型，具有自適應(yīng)巡航系統(tǒng)能夠讓你的駕駛更加輕松。或者說在比較容易受后排干擾的環(huán)境下，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)能夠帶給你多一層保障。讓平時(shí)城市高架和城際高速路況的使用更隨心所欲。


↑自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC工作示意圖
 
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC一般由多功能方向盤上的ACC按鈕激活，然后需要設(shè)定巡航速度和巡航跟車間距。確認(rèn)以后自適應(yīng)巡航系統(tǒng)就會根據(jù)前車情況自動保持車距和車速，并且通常會在儀表盤上顯示當(dāng)前車速和設(shè)定車速。一些新一代的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)還能夠自動保持車道，并且在可能發(fā)生碰撞事故時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。
↑自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC系統(tǒng)組成
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC系統(tǒng)組成包括：
1. 自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC傳感器和控制單元（雷達(dá)傳感器）
2. 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)控制器
3. 主動剎車及電子穩(wěn)定系統(tǒng)
4. 控制和顯示單元
5. 發(fā)動機(jī)電子節(jié)氣門
6. 傳感器
7. 變速箱控制器
 
什么是自適應(yīng)巡航ACC的技術(shù)關(guān)鍵


↑典型雷達(dá)傳感器系統(tǒng)組成
 
自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC的關(guān)鍵技術(shù)就是雷達(dá)傳感器技術(shù)。
 
雷達(dá)Radar的全稱為Radio Detection and Ranging無線電探測和測距。
 
典型雷達(dá)傳感器系統(tǒng)組成包括無線電發(fā)射控制所需的鎖相環(huán)控制芯片PLL ASIC和壓控振蕩器VCO。調(diào)制后的無線電信號經(jīng)天線和鏡頭發(fā)射后，回波信號由四個(gè)定向天線接收。通過接收微波芯片MIC組成的混頻器MIXER，將頻率差信號經(jīng)預(yù)放大器芯片Preamplifier ASIC放大后進(jìn)行信號處理。


↑調(diào)頻連續(xù)波FMCW雷達(dá)傳感器
 
由于車用雷達(dá)傳感器發(fā)射無線電波，因此需要符合使用國家的相應(yīng)無線電波段管控規(guī)定。因此一般車用雷達(dá)會考慮通用性選擇國際通行的無線電頻率。比如常用的24GHz和77GHz頻率。另外為了更好的測距和測速，雷達(dá)傳感器需要在一定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行可控的頻率掃描。這種雷達(dá)傳感器稱為調(diào)頻連續(xù)波FMCW雷達(dá)傳感器。以77G雷達(dá)為例，一般掃描頻率范圍為76.5GHz到76.7GHz。
 
自適應(yīng)巡航ACC的應(yīng)用挑戰(zhàn)


↑FMCW雷達(dá)傳感器測距原理
 
車用雷達(dá)傳感器工作原理就是蝙蝠測距用的回波時(shí)間（Time of Flight，縮寫為TOF）測量方法。但要知道無線電傳播速度等同于光速，也就是是每秒30萬公里。要測量150米處的目標(biāo)，總傳輸時(shí)間只有1微秒。要如此精確的測量時(shí)間成為雷達(dá)傳感器以及自適應(yīng)巡航系統(tǒng)最大的挑戰(zhàn)。
 
因此調(diào)頻連續(xù)波FMCW的測量方法被引入進(jìn)來，通過單位時(shí)間固定頻率范圍進(jìn)行掃描。就可以通過測量發(fā)射頻率和接收頻率的頻率差算出精確的傳輸時(shí)間。也就是完成了時(shí)間差和頻率差的轉(zhuǎn)換。而通過微波芯片和FFT傅里葉變換的信號處理，頻率差相對容易精確計(jì)算。


↑FMCW雷達(dá)傳感器測速原理
 
大家平常在路上碰到救護(hù)車，就會發(fā)現(xiàn)救護(hù)車接近時(shí)警報(bào)聲比較尖銳，離開時(shí)警報(bào)聲比較低沉。這就是多普勒效應(yīng)，相對速度影響運(yùn)動物體的頻率變化。將調(diào)頻連續(xù)波測量方法進(jìn)行改進(jìn)，在頻率上升和頻率下降過程中各測量一次頻率差。這樣就可以計(jì)算出多普勒效應(yīng)造成的頻率差從而算出前車速度，進(jìn)而同時(shí)得到前車距離。
 
是不是很難理解？我們直接看視頻吧。

自適應(yīng)巡航ACC市場應(yīng)用如何


↑奧迪自適應(yīng)巡航ACC雷達(dá)傳感器
 
我們以奧迪采用的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)搭載的雷達(dá)傳感器為例，它一般安裝在前進(jìn)氣格柵部位，對前車進(jìn)行測距和測速。它一般由無線電鏡頭、校準(zhǔn)鏡片、微波發(fā)射單元、控制模塊和信號處理電路組成。


↑博世雷達(dá)傳感器細(xì)節(jié)
 
由博世雷達(dá)傳感器細(xì)節(jié)可以看到內(nèi)部采用了多層結(jié)構(gòu)。從上到下依次為帶鏡頭的上蓋、高頻電路板、帶對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的支架、中間承載層、低頻電路板、外殼和連接器。
 
自適應(yīng)巡航ACC未來發(fā)展方向
 
未來自適應(yīng)巡航ACC雷達(dá)傳感器正朝著電子掃描替代傳統(tǒng)無線電鏡頭的方向發(fā)展。甚至雷達(dá)傳感器開始融合攝像頭信號或者整合攝像頭傳感器。


↑自適應(yīng)巡航ACC雷達(dá)傳感器未來發(fā)展方向
 
以沃爾沃的雷達(dá)傳感器為例，沃爾沃的City Safety + 車道偏離警告 + 自適應(yīng)巡航功能在上一代XC90中需要激光傳感器、攝像頭傳感器、雷達(dá)傳感器等3個(gè)不同的傳感器來實(shí)現(xiàn)。全新XC90車型創(chuàng)新的啟用了攝像頭雷達(dá)集成傳感器RACam。由于攝像頭雷達(dá)傳感器信號的融合，其不僅可以完成原來攝像頭傳感器完成的車道識別和雷達(dá)傳感器完成的自適應(yīng)巡航，同時(shí)其可以非?？煽康淖R別周圍的物體。使用圖像和微波信號雙重確認(rèn)物體保證了識別的準(zhǔn)確率。
綜上所述，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)ACC由于其自動跟隨前車保持車距和車速的便利性正在逐漸得到市場認(rèn)可和普及。其中雷達(dá)傳感器技術(shù)正在逐步創(chuàng)新和迭代。選購新車的朋友一定要考慮一下這個(gè)提高舒適性的實(shí)用功能哦。 
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