全自動駕駛汽車在未來幾年中一定會普及到我們身邊來,谷歌已經(jīng)計劃在2020年時全球在路上跑的自動駕駛汽車達到1千萬輛。其實,自動駕駛汽車的一些基本科技配置在我們現(xiàn)在的許多車型上已經(jīng)有配備了。比如自適應巡航系統(tǒng),幾乎成了豪華車的標配。但什么是自適應?雷達有什么用?巡航控制控制啥?
其實巡航控制很早就有了,18世紀時誕生了最早版本的巡航控制,它的作用是為了阻止蒸汽機的運轉(zhuǎn)過快。后來,巡航控制系統(tǒng)被連接到速度表以及驅(qū)動軸上,用來計算行車速度,然后利用電腦控制油門來維持司機預先設定的速度。如今,這一切動作都被整合到一個小黑盒中——ECU。在減少駕駛員體力消耗的同時,巡航控制還能夠稍稍提高燃油經(jīng)濟性。
定速巡航最初流行起來是在美國,因為長直寬的洲際公路特別多,許多司機需要長途駕駛,為了減少駕駛疲勞,定速巡航就這么開始流行了。而在歐洲,因為小路多,轉(zhuǎn)彎多,定速巡航這一配置最早僅僅被看成是高端豪華車的象征。不過現(xiàn)在,定速巡航還是普及了起來,現(xiàn)代化的電子技術(shù)成本降低,使得這個當年豪車上的配置也裝備到了普通家用車中。
用過定速巡航功能的朋友都知道,要么在高速上不堵車的路況下,或者在凌晨3點空曠無人的大街上才能用它。而在實際的生活中,我們經(jīng)常遇到交通擁堵的情況,時而加速時而剎車,定速巡航似乎成了擺設,于是自適應巡航控制(ACC)應運而生。
一、ACC自適應巡航控制系統(tǒng)
ACC(Adaptive Cruise Control)自適應巡航控制系統(tǒng)(以下簡稱ACC)是一種基于傳感器識別技術(shù)而誕生的智能巡航控制,相比只能根據(jù)駕駛者設置的速度進行恒定速度巡航的傳統(tǒng)巡航控制系統(tǒng),ACC可以對于前方車輛進行識別,從而實現(xiàn)了“前車慢我就慢,前車快我就快”的智能跟車的效果,目前根據(jù)使用速度區(qū)段,可分為基本版ACC(30-150km/h)和全速ACC(0-150km/h)。其中,基本版ACC的傳感器為雷達,而全速ACC則是在雷達為主要傳感器的前提下,加入了前視攝像頭等其他傳感器的輔助識別,以滿足低速時對于識別精度和角度的更高要求。
二、自適應巡航系統(tǒng)的組成及原理
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(guān)鍵設備之一,也是決定該系統(tǒng)造價的主要元件。其主要組成包括發(fā)射天線,接受天線,DPS(數(shù)字信號處理)處理單元,數(shù)據(jù)線等。
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,波長段。
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。
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(nèi)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。
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。
激光雷達
原理:激光器產(chǎn)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(zhuǎn)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)。
紅外探測雷達