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厚势按：自适应巡航控制系统（Adaptive Cruise Control，ACC）一方面可以有效避免碰撞，另一方面可以在长距离驾驶情况下减轻驾驶者操作负担，在特定工况下实现了汽车的纵向自动驾驶，受到了生产企业、消费者的共同关注。 本文来自 2017 年 7 月 5 日出版的《汽车工业研究》，作者是一汽集团的张立淼。文章在对 ACC 的技术特点、技术难点和市场应用情况分析的基础上，从技术发展趋势和 2020 年市场预测两方面对 ACC 技术发展前景进行了分析。 1 引言 汽车的迅速普及在给人们的生活带来便利性的同时也引发了交通事故、环境污染、道路拥堵等社会问题，因此汽车的智能化、电动化、低碳化成为汽车技术发展的重要方向。智能网联汽车可依靠车载信息传感器获取道路交通信息，并通过 V2X 技术达到协调人、车、路等交通参与者，显著改善汽车安全性、减少交通事故等目的，成为汽车技术发展的主要方向。 作为智能网联汽车初级阶段先进驾驶辅助技术（ADAS）的重要组成部分，自适应巡航控制系统因其具有改善车辆行驶安全性、驾乘舒适性及提高交通流量的潜力而得到政府部门、汽车企业、零部件企业和相关汽车研究机构及社会各界的广泛关注，并逐步成为消费者购车时考虑的重要因素。 基于此，本文将在对自适应巡航控制系统（ACC）功能、国内外发展概况、技术特点与难点、技术市场应用情况分析的基础上，从技术发展趋势和 2020 年市场预测两方面对 ACC 技术发展前景进行了分析。 2 ACC发展概述 2.1 功能概述 自适应巡航控制系统（ACC）是在传统的定速巡航控制基础上结合安全车间距保持控制，通过环境信息感知模块进行前方行驶环境监测（前方有无车辆、两车间距、相对速度等），在前方没有车辆或前方车辆远在安全车距之外时以预设定车速定速巡航，而当前方车辆在监测范围以内且前方车辆车速小于本车巡航车速时，以一定的控制策略自动跟随前车行驶。ACC 在特定工况下实现了汽车的纵向自动驾驶，减轻了驾驶员操作负担。 图 1 ACC 功能示意 起初 ACC 只能在车速大于一定的情况下才能启用。随着技术的不断进步，ACC 逐渐得到完善，可以具有起停跟随（Stop and Go）功能，工作范围扩展到全车速，可以应对城市中多信号灯、拥堵等路况。本报告中将传统型需要车速达到一定条件才能启用的 ACC 称为典型 ACC，将拥有在全速范围内发挥功能的 ACC 称为全速 ACC。ACC 功能示意见图 1。 2.2 国内外发展 ACC 最早由美国密歇根大学专家于 20 世纪 60 年代提出，目的是想控制在高速公路上行驶车辆的车速与车距，以提高通行效率与行车安全。但是受限于传感器、控制器及执行机构功能，之后二十多年的研究只停留在理论阶段。20 世纪 80 年代以后，随着通讯、计算机以及传感器技术的大力发展，欧洲、美国、日本开始对 ACC 进行技术研发。 进入到 21 世纪，伴随着汽车电子技术的不断发展，ACC 技术有了实质性突破，陆续在汽车上得到了应用。国外奥迪 A6、宝马 5 系、沃尔沃 S60、凯迪拉克 DTS、雷克萨斯等中高档车型均实现了装备。 目前国内各合资企业逐渐将一些车型装备 ACC，如福特金牛座、奥迪 A6 L、英菲尼迪 QX50 等车型装备了 ACC。 2.3 系统架构 ACC 系统架构主要包括信息采集、控制系统、执行机构和人机交互四部分（见图 2）。 图 2 ACC 系统架构 （1）信息采集 信息采集主要进行周围环境信息感知以及本车状态的监测。周围环境感知使用车载测距传感器、视觉传感器。车载测距传感器主要使用毫米波雷达，视觉传感器主要采用百万像素摄像头。 （2）控制系统 图 3 ACC 控制流程 控制系统的核心是间距策略和 ACC 控制算法： 间距策略根据当前行驶环境决定期望的安全车间距，为控制算法的间距控制提供参考输入值； 控制算法则通过控制油门和刹车，使得在实际行驶过程中保持期望的安全车间距（见图 3）。 （3）执行机构 执行机构主要包括电子节气门系统、主动制动系统以及在低速控制中应用的自动换挡系统。 （4）人机交互 人机交互界面主要用于驾驶员对系统的功能选择及参数设定。 3 技术特点与难点分析 3.1 技术特点 （1）典型 ACC 存在启用条件，全速 ACC 可跟停跟走 典型 ACC 需要在特定工况下才可启用，一般为速度达到 30 km/h 以上。而全速 ACC 可实现跟停跟走功能，没有启用速度的要求。按照我国交通法规对车速的规定，ACC 最高巡航车速应设置为 120 km/h。 （2）跟车距离以时间为单位设置，一般在 1～2.5s 之间 安全车距设置偏小会导致主车在对前车跟随行驶时经常处于不安全状态，从而引发驾驶员精神紧张。安全车距设置过大则会引起其他车辆的频繁并线，使驾驶员对 ACC 的信任度降低。 目前安全车距控制主要使用车间安全时距模型，即以时间（主车与前车即将发生碰撞的时长）为单位进行控制，一般在 1～2.5s 之间。在人机交互界面，可分为 3～5 档分别代表不同安全车距，供驾驶员根据不同情况选择使用。 （3）自动制动时制动力 0.3～0.4 g，为车辆最大制动力的 30%～40% ACC 作为一个舒适性配置，其主要目的是为了减轻驾驶负担、增加驾驶舒适性。ACC 自动制动时的制动力是影响舒适性的主要因素，其要在保证安全性的同时尽量提高车辆舒适性。ACC 自动制动力为 0.3～0.4g，一般为车辆最大制动力的 30%～40%。 （4）传感器类型以毫米波雷达为主，全速 ACC 需要毫米波雷达与摄像头配合 由于毫米波雷达具有较远的探测距离及较强的环境适应能力，因此被广泛应用于 ACC 中。对于全速 ACC 而言，因为要实现在低速复杂市区工况下的跟停跟走功能，目前一般是采用毫米波雷达 + 摄像头的组合来进行环境信息监测。毫米波雷达大多使用 77 GHz，摄像头为 100 万像素。 （5）探测距离根据传感器不同而有所差别，处于 100～250m 之间 77 GHz 毫米波雷达分为远距离雷达与中距离雷达。其中，远距离毫米波雷达探测距离达到 250 m；中距离毫米波雷达探测距离达到 150 m。100 万像素摄像头的探测距离是 100 m。 3.2 技术难点 （1）精确的目标识别并保证跟踪目标不丢失 对于 ACC 而言，如何对前方多个车道内多个目标进行探测，并根据环境信息判断前方车辆是否位于主车道是一个难点；此外，在转弯等特殊情况下保证目标不丢失也是一个难点。 （2）对车辆动态调整的控制策略复杂 ACC 需要根据设定的车距，结合主车和前车的车速，对车辆进行加速或制动的动态控制，控制策略复杂。不断优化控制策略，改进控制方法，才能促进 ACC 普及应用。 （3）安全性的基础上对舒适性优化 ACC 主要目的是在保障行车安全的前提下增加驾驶舒适性，如何在保证安全性的基础上优化舒适性是需要解决的问题。 4 技术市场应用情况分析 图 4 2013 年～2015 年 ACC 装备量及增长率 从表 1 中可以看出，国内共有 11 家企业 20 多款车型装备了 ACC。除红旗 H7、博瑞、吉利 EC8 之外，其余全为合资企业的中高档车型。2013 年～2015 年，ACC 装备量分别为 8.21 万辆、11.13 万辆、15.24 万辆。从增长率上来看，ACC 装备量年增长率在 35% 左右（见图 4）。随着技术的不断成熟和成本的不断下降，ACC 市场装备量会呈现出更为迅速地增长。 表 1 装备 ACC 的主要车型 图 5 2013 年～2015 年 ACC 装备率 图 5 所示为 2013 年、2014 年、2015 年 ACC 市场装备率。从图中可以看出，ACC 装备率呈现出不断升高的趋势，2015 年达到 0.84%，但总体还是很低。 图 6 2013 年～2015 年 ACC 装备量各系别占比 在各系别占比方面，美系占比最高，2013 年～2015 年占比分别达到了 39.94%、79.54% 和 59.64%。德系占比均在 10% 以上，法系目前仍没有产品装备 ACC，可以看出，法系在对待新技术方面比较保守。自主品牌占比分别为 0.67%、1.83% 和 3.24%，微幅增长。 图 7 2013 年～2015 年 ACC 装备量各车型级别占比 在各车型级别占比方面，受限于价格因素，目前小型车上没有装备 ACC。2013～2015 年紧凑型车占比分别为 14.35%、16.72%、11.52%。由于中型车装备 ACC 的车型数量较多，因此装备量占比最多，达到 70% 左右。中大型车由于受车型数量以及销售量所限，占比与紧凑型车相近，占比分别为 16.32%、9.31% 和 17.47%。 5 技术发展前景分析 5.1 技术发展趋势 未来 ACC 主要向以下几个方向发展： （1）全速 ACC 进一步普及目前 ACC 已经经历了从典型 ACC 向全速 ACC 的发展。未来，全速 ACC 技术会更加成熟，将得到进一步普及。 （2）ACC 与 LKA 等其他驾驶辅助技术集成 ACC 是汽车在纵向上的控制，达到了减轻驾驶员负担的目的，如果将其与 LKA 进行联合控制即可初步实现纵向与横向的特定工况下的自动驾驶。 （3）ACC 与智能交通系统相融合随着智能交通系统的发展，车联网技术的不断突破，车与车通讯必将迎来发展，基于车车通讯、车路协同控制技术的 ACC 成为未来发展方向之一。 5.2 2020年市场预测 结合汽车市场发展总体趋势，预计 2020 年 ACC 在狭义乘用车新车市场装备率将达到 20% 左右。主要基于以下原因： ACC 技术不断成熟，2013 年～2015 年已经呈现出强劲的增长势头，增长率保持在 30% 以上，预计未来 5 年 ACC 将迎来技术成长期； ACC 与 AEB 使用相同的硬件，随着各国法规和 NCAP 对 AEB 的装备要求逐步加严，在推动 AEB 发展的同时也势必将带动 ACC 装备量的增加。 编辑整理：厚势分析师拉里佩 转载请注明来自厚势和厚势公号：iHoushi -END- 文章精选 企业家 智能驾驶 新能源汽车 项目和评论 |
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