在智能汽車(chē)飛速發(fā)展的當(dāng)下，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）正逐漸成為汽車(chē)的標(biāo)配，深刻改變著人們的駕駛方式與出行體驗(yàn)。ADAS包含多項(xiàng)功能，每項(xiàng)功能背后都凝聚著復(fù)雜而精妙的技術(shù)，它們共同協(xié)作，為行車(chē)安全與駕駛便捷性保駕護(hù)航。從今天起，我們將開(kāi)啟一個(gè)系列文章，深入探討ADAS各項(xiàng)功能的技術(shù)原理，幫助大家更好地了解這一前沿汽車(chē)科技。

本次我們率先聚焦的是自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）。作為ADAS中的關(guān)鍵一環(huán)，ACC不僅在提升駕駛舒適度上表現(xiàn)卓越，更是在安全性方面發(fā)揮著重要作用。接下來(lái)，就讓我們一同揭開(kāi)ACC系統(tǒng)神秘的技術(shù)面紗，探索它如何借助先進(jìn)的硬件和前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化巡航控制。

硬件協(xié)同：構(gòu)建智能駕駛的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

信息感知單元：多傳感器協(xié)作

信息感知是ACC系統(tǒng)運(yùn)行的基石，它依賴(lài)多種傳感器的協(xié)同作業(yè)。毫米波雷達(dá)作為核心傳感器之一，在毫米波段發(fā)射電磁波。當(dāng)電磁波遇到前方障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射，系統(tǒng)通過(guò)分析反射波與發(fā)射波之間的時(shí)間差，便能精確計(jì)算出與障礙物的距離；同時(shí)，利用反射波的頻率偏移（即多普勒效應(yīng)），可以準(zhǔn)確測(cè)定目標(biāo)物體的相對(duì)速度，從而為系統(tǒng)提供精準(zhǔn)的前方目標(biāo)距離和速度信息。    

車(chē)速傳感器安裝在變速器輸出軸上，它如同車(chē)輛的“速度記錄儀”，實(shí)時(shí)精確測(cè)量車(chē)輛的行駛速度，為系統(tǒng)判斷車(chē)輛行駛狀態(tài)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這一數(shù)據(jù)與毫米波雷達(dá)獲取的信息相互配合，幫助系統(tǒng)全面了解車(chē)輛與周?chē)h(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

此外，節(jié)氣門(mén)位置傳感器、制動(dòng)踏板傳感器和離合器踏板傳感器也各自承擔(dān)重要職責(zé)。節(jié)氣門(mén)位置傳感器獲取節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)，通過(guò)這一信號(hào)，系統(tǒng)能夠了解發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，進(jìn)而判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率狀態(tài)，為調(diào)整車(chē)速提供動(dòng)力方面的依據(jù)。制動(dòng)踏板傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)制動(dòng)踏板的踩下情況，當(dāng)駕駛員主動(dòng)制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)迅速做出反應(yīng)，調(diào)整控制策略，避免不必要的干預(yù)。離合器踏板傳感器主要在手動(dòng)擋汽車(chē)中發(fā)揮作用，它獲取離合器踏板的動(dòng)作信號(hào)，協(xié)助ACC系統(tǒng)在離合器操作時(shí)做出相應(yīng)判斷，確保系統(tǒng)與駕駛員操作的協(xié)同性。

電子控制單元（ECU）：系統(tǒng)智慧中樞

ECU堪稱(chēng)ACC系統(tǒng)的“智慧大腦”，其硬件組成與普通單片機(jī)相似，由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動(dòng)等大規(guī)模集成電路構(gòu)成。

微處理器作為核心運(yùn)算部件，負(fù)責(zé)處理大量數(shù)據(jù)。ROM用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行所需的程序和固定數(shù)據(jù)，這些程序如同ECU的“行動(dòng)指南”，指導(dǎo)其完成各種運(yùn)算和判斷。RAM則用于臨時(shí)存儲(chǔ)傳感器實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)以及運(yùn)算過(guò)程中的中間結(jié)果。輸入/輸出接口負(fù)責(zé)連接各類(lèi)傳感器和執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便微處理器進(jìn)行處理。

ECU依據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)，對(duì)傳感器輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷。例如，它會(huì)分析毫米波雷達(dá)傳來(lái)的前方車(chē)輛距離和速度信息、車(chē)速傳感器提供的本車(chē)速度信息等，然后根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯輸出精準(zhǔn)指令，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。    

執(zhí)行單元：指令的執(zhí)行者

執(zhí)行單元負(fù)責(zé)將ECU的指令轉(zhuǎn)化為實(shí)際動(dòng)作，直接控制車(chē)輛的行駛狀態(tài)。

節(jié)氣門(mén)控制器通過(guò)調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的加速、減速及定速行駛。在傳統(tǒng)燃油汽車(chē)中，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的變化控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，實(shí)現(xiàn)車(chē)速調(diào)整；在電動(dòng)汽車(chē)中，電機(jī)控制器替代節(jié)氣門(mén)控制器，通過(guò)控制電機(jī)輸出功率達(dá)到相同效果。

制動(dòng)控制器在車(chē)輛需要減速或面臨緊急情況時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。它能夠精準(zhǔn)控制制動(dòng)力矩，確保車(chē)輛能按照指令降低車(chē)速。例如，當(dāng)ECU判斷與前車(chē)距離過(guò)近時(shí)，會(huì)向制動(dòng)控制器發(fā)送指令，制動(dòng)控制器根據(jù)指令精確施加制動(dòng)力，使車(chē)輛平穩(wěn)減速。

一些高級(jí)ACC系統(tǒng)配備轉(zhuǎn)向控制器，它可根據(jù)前方道路和目標(biāo)車(chē)輛軌跡，在一定范圍內(nèi)微調(diào)車(chē)輛行駛方向。例如，在彎道行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器結(jié)合雷達(dá)和攝像頭獲取的信息，自動(dòng)微調(diào)轉(zhuǎn)向角度，使車(chē)輛保持在安全、合理的行駛軌跡上。

擋位控制器在自動(dòng)擋汽車(chē)中，依據(jù)車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和行駛狀態(tài)等因素，控制變速器擋位。通過(guò)合理?yè)Q擋，保證車(chē)輛在不同行駛條件下都能獲得合適的動(dòng)力輸出和燃油經(jīng)濟(jì)性。比如在車(chē)輛加速時(shí)，擋位控制器會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)速，適時(shí)降低擋位以提供更大的扭矩；在高速巡航時(shí)，升高擋位以降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少燃油消耗。

人機(jī)交互界面：駕駛與溝通的橋梁

人機(jī)交互界面是駕駛員與ACC系統(tǒng)溝通的關(guān)鍵渠道。駕駛員可以通過(guò)方向盤(pán)上的相關(guān)按鍵或儀表盤(pán)上的界面，輕松啟動(dòng)或清除ACC控制指令。例如，按下方向盤(pán)上的“SET”鍵，即可設(shè)定當(dāng)前車(chē)速為巡航車(chē)速；按下“CANCEL”鍵，可隨時(shí)取消ACC控制。

同時(shí)，駕駛員還能根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定巡航車(chē)速和安全車(chē)距。儀表盤(pán)上的顯示屏?xí)?shí)時(shí)顯示系統(tǒng)狀態(tài)信息，如當(dāng)前巡航車(chē)速、設(shè)定的安全車(chē)距、系統(tǒng)是否處于激活狀態(tài)等，讓駕駛員隨時(shí)了解ACC系統(tǒng)的工作情況。    

多維度技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)智能精準(zhǔn)控制

距離測(cè)量技術(shù)

距離測(cè)量是 ACC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟車(chē)的重要前提，主要依靠雷達(dá)傳感器。毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射和接收電磁波，利用反射波與發(fā)射波之間的時(shí)間差精確計(jì)算與前車(chē)的距離。其工作原理基于電磁波的傳播速度（約為光速，c=3×108m/s）是固定的，設(shè)時(shí)間差為△t，則距離(d = c* △t/2。

（除以 2 是因?yàn)殡姶挪ㄍ档穆烦蹋?/p>

例如，若時(shí)間差為0.00001s，則計(jì)算可得距離

激光雷達(dá)則通過(guò)測(cè)量光脈沖從發(fā)射到反射回的傳播時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的精確測(cè)量。激光的傳播速度同樣為光速，其測(cè)量精度更高，能夠提供更為精確的距離數(shù)據(jù)。這些技術(shù)為系統(tǒng)提供了可靠的前方目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)安全跟車(chē)的基礎(chǔ)。

激光雷達(dá)則通過(guò)測(cè)量光脈沖從發(fā)射到反射回的傳播時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的精確測(cè)量。激光的傳播速度同樣為光速，其測(cè)量精度更高，能夠提供更為精確的距離數(shù)據(jù)。這些技術(shù)為系統(tǒng)提供了可靠的前方目標(biāo)距離數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)安全跟車(chē)的基礎(chǔ)。

速度監(jiān)測(cè)與匹配技術(shù)

車(chē)速傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)本車(chē)速度，雷達(dá)傳感器獲取前車(chē)相對(duì)速度。ECU根據(jù)預(yù)設(shè)的安全車(chē)距和巡航速度，對(duì)比本車(chē)與前車(chē)的速度差。當(dāng)本車(chē)速度高于前車(chē)速度且距離小于安全車(chē)距時(shí)，ECU會(huì)迅速向執(zhí)行單元發(fā)送指令。

執(zhí)行單元通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，減小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量（燃油車(chē)）或降低電機(jī)功率（電動(dòng)車(chē)），使車(chē)輛減速；或者控制制動(dòng)，直接施加制動(dòng)力使車(chē)輛減速；在自動(dòng)擋汽車(chē)中，還可能通過(guò)換擋操作，調(diào)整車(chē)輛的動(dòng)力輸出，使本車(chē)速度與前車(chē)速度相匹配，始終保持安全跟車(chē)狀態(tài)。    

目標(biāo)識(shí)別與跟蹤技術(shù)

利用雷達(dá)探測(cè)信息和攝像頭圖像識(shí)別技術(shù)，ACC系統(tǒng)能夠?qū)η胺杰?chē)輛、障礙物等目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和跟蹤。毫米波雷達(dá)提供距離和速度信息，具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于目標(biāo)物體的形狀和類(lèi)別識(shí)別能力有限。前視攝像頭則提供目標(biāo)的形狀、顏色等視覺(jué)信息，通過(guò)圖像識(shí)別算法，能夠識(shí)別出車(chē)輛、行人、道路標(biāo)識(shí)等不同目標(biāo)。

將毫米波雷達(dá)與前視攝像頭結(jié)合，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。例如，在復(fù)雜路況下，雷達(dá)發(fā)現(xiàn)前方有一個(gè)目標(biāo)物體，通過(guò)攝像頭識(shí)別該物體的形狀和特征，判斷其為車(chē)輛還是其他障礙物。多傳感器融合技術(shù)進(jìn)一步提高了目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，使系統(tǒng)能夠更精準(zhǔn)地判斷前方目標(biāo)的類(lèi)型、位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

控制算法與策略

ECU中運(yùn)行著復(fù)雜的控制算法，如PID控制算法、模型預(yù)測(cè)控制算法等。以PID控制算法為例，它根據(jù)傳感器輸入的車(chē)間距離、相對(duì)速度、本車(chē)速度等信息，計(jì)算出合適的控制量。

比例（P）環(huán)節(jié)根據(jù)當(dāng)前誤差（實(shí)際車(chē)距與設(shè)定車(chē)距的差值）的大小成比例地調(diào)整控制量，誤差越大，調(diào)整力度越大；積分（I）環(huán)節(jié)對(duì)誤差進(jìn)行積分，用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，確保車(chē)輛最終能夠穩(wěn)定在設(shè)定的車(chē)距和速度；微分（D）環(huán)節(jié)根據(jù)誤差的變化率調(diào)整控制量，提前預(yù)測(cè)誤差變化趨勢(shì)，使系統(tǒng)響應(yīng)更加迅速和平穩(wěn)。

這些算法精確計(jì)算出合適的控制量，如節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、制動(dòng)壓力等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛速度和車(chē)距的精確控制，確保車(chē)輛在各種路況下都能安全、穩(wěn)定地行駛。

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）通過(guò)產(chǎn)品層面各硬件的緊密協(xié)同和技術(shù)層面多維度技術(shù)的深度融合，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛的智能化駕駛。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，ACC系統(tǒng)將在未來(lái)的交通領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人們帶來(lái)更加便捷、安全、舒適的出行體驗(yàn)。