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自适应巡航系统在汽车中的应用


20 第 6期  o 9年 ( 第 2 5期 ) 总 1  

农 业装 备与 车辆 工程 
A RC I U A   Q I M N c I u J R LE uP E T& V HII E G N E I C T E C  N I E R N  

N‘6 )  2 H   . 09 D

(0al 2 5  T tl  l ) y

d i1 . 6 /.s. 7 — 122) . .1  O :03 9j s 1 3 3 4 . ( 0 0 6 9 in 6 () 6 9

自适应巡航系统在汽车 中的应用 
魏秋 兰 , 刘玉清 
(. 1 陕西 交通职业技术学院 , 陕西 西安 7 0 1 ;2 黄河机 电有限公司运输处 , 10 8 . 陕西 西安 7 0 4 ) 10 3 
摘要 : 阐述 了汽 车 自适 应 巡 航 系统 的 作 用 、 工作 原理 和 关键 技 术 , 绍 了其在 国 内外 的研 究应 用情 况 , 对 自适应  介 并 巡 航 系统 未 来发 展 趋 势 作 了探 讨 。  
关 键 词 :汽 车 ; 自适 应 巡航 系统 ; 雷达 传 感 器 

中 图分 类 号 : 4 1   U 6. 4

文 献标 识 码 :   B

文章 编 号 :6 3 34 (0 9 0 — o 7 O  1 7 — 12 2 0 )6 0 5 一 3

AppI a i n  ft   i tO O  he Adap i e Cr s   nt 0  l   c tV   uie CO r lf r Car   0 s

wE  i—a  Lu Y — i l u l , I  u qn Q n   (. h ax T asot 0a oa & Ic n a Is t e x ,   10 8 C ia 1 S ani rnp r V ct nl    h i l ntu , i n7 0 1 , hn ;     i c   it a   2 H ageM c aia & Eet i C m ayLmtd X ,  10 3 hn ) . u nh  eh ncl l mnc o p n i i , i n7 0 4 ,C ia  c   e a
Ab t a t h   l c in , o  mt g p i cp e a d k y tc n q e   f t e a a t e c us   o t0 n c r w r   i u s d s r c : e f n t s  pe i   r i l  n   e   e h i u s o h   d p i   r ie c n Il i  a s e e d s s e .A1o   h    T u 0 n n V _   c s ,te
g0 lr s a c   n   pp ia jn sau   f a p ie c ie c nr 1f rc s we  i I1uc d i  t la d t e d V l p e tdie to   f lba  e e r h a d a Ic to   t ts 0   da tv   m s   0 to  b   ar  I nt( _d e  n deai n   h   e e o m n  r c in o    a a je cI】 eco t0  sdic s e   d ptv   1i   nr 1wa   s u s d. s K e w 0 ds:a t y r uom0 ie; a a ie c ie c t( ;r d rs n o  bl d ptV   m s   onr1 a a   e s r l

随 着汽 车工业 的发展 , 人们 对汽 车舒 适性 、 全  安

行驶 车 辆 时 . 车将 处 于普 通 的巡航 行 驶状 态 , C   本 AC 系 统按设 定 车速 对 车辆进 行 匀速控 制 。 当本 车前 方  有 目标 车辆 ,且 目标 车辆 的行 驶速 度 小于设 定 速度  时 .c A C系统 将 控 制本 车 进行 减 速 ,确 保 两 车 间 的  距 离为所 设 定 的安全 距离 ,减 速 至理想 的 目标值 之  后采 用跟 随控制 。 目标 车辆 以相 同 的速度 行驶 , 与 当 

性及 环保 等各 种性 能 的要求 不 断提 高 。为满足 日益 
增 加 的需 求 , 汽车 上增设 了 自适 应巡 航控 制系 统 , 可 

以放 松驾 驶员 的心 情 , 减轻 驾驶 员 的频繁操 作 , 使驾  驶 员在感 到疲 劳前 较早 地控 制车 速 和跟在 较慢 行 的  汽 车后 面轻松 和安 全行 驶 。 自适 应巡 航控 制 系统在  高档 汽车 上 开始应 用后 , 已在 中高 档车 型上 使用 , 现   不 久将进 人 大众车 型 。  

前方 的目标车辆发生移线 ,或本车移线行驶使得本  车前方又无行驶车辆时 , 对本车进行加速控制 , 使本  车恢 复 到设定 速度 并 匀速控 制 。当驾驶 员参 与 车辆 
驾驶 后 . C A c系统将 自动退 出对 车辆 的控制 。   A C系统 的最 基本 组成 是雷 达传感 器 和电控 单  C 元 。雷 达传感器用 以探测 主车前 方的 目标 车辆 , 向 并   电控单元 提供主 车与 目标 车辆问 的相对 速度 、 相对距  离、 相对方 位角度等信 息 。电控单元 根据驾驶 员所设 

1 A   CC 的 作 用 与 工 作 原 理 
自适 应 巡 航 控 制 系 统 A C ( d pi   ri   C   A a t e C us v e

C nr1 一种 2 0t )是 o O世纪 9 0年代 中期 发 展起 来 的汽  车安 全性 辅 助 驾驶 系 统 。 将 汽 车 自动 巡航 控 制 系  它
统 C S( ni   0 t   yt 和 车 辆 前 向撞 击 报  C C l eC nml s m) s S e

警 系统 F ws(0 r oli   migSs m) c FⅢadc ls nwa n yt 有  i0 e 机 地结 合起 来 . 有 自动巡 航功 能 , 既 又有 防止 前 向撞  击 功能  ] 自适应 巡航 控制 系统 主要使 用在 高速公  。 路 、 面的远程道路 和 乡间道路行 驶 的汽车上 。 宽路  
巡航 速度 控制 是按 驾驶 员 的意愿 设定 车 速并保 

定的安全车距及巡航行驶速度. 结合雷达传送来的信 
息确定 主车 的行驶状 态 。当两 车间的距离小于设定 的  安全距 离时 , 电控单元 计算实 际车距 和安全 车距 之 比  及 相对 速度 的大 小 , 选择 减速 方式 ; 同时通 过报 警器  向驾驶 员发出警报 , 醒驾驶 员采取相应 的措施 。 提  

持 等速 行 驶 , 以也 称设 定 速 度 控 制 。与 巡 航 速度  所 控 制所 不 同 , 自适 应 巡航 速 度 控 制是 当本 车 前方 无 
收稿 日期 :o 9 0 — O 2 o — 3 3 
作者简介 : 魏秋 兰 (9 l )女 , 西岐 山 人 , 教 ; 究方 向 : 车 电  18 一 , 陕 助 研 汽 器 与 电 子技 术 。  

2 AC 在 国 内外 的 应 用 状 况    C
B sh 司开发 的 A C系统包 括雷达 、 向传感  oc 公 c 转 器 、执行 机构 和显示单 元 。 AC C系统包 括原有 的车  辆 电子 控制 单元 E u 以及 位于车辆前端 的传感 器和  C
?

57.  

2o 年第 6 o9 期 

农业装备与车辆 l程  T

控 制装 置 S U S no n   0t l nt。 C C  (e sr dC nr   i  S u用  a oU )

A C系统 的整 体设 计 方 案 。这 种 设 计 方 案 使 A c c C 
系统 直接 同车辆 上 的制动 系统相关 联 ,在对 车辆进 

于完成 对雷达 信号 的处理 和 Ac c流程 控制 用于 车 
辆 动力 性 控 制 系 统 VD ( e i eD n m c  o . C V hc   v a i C n  l s

行速 度 调节 时 , 不但 可 以利 用 节 气 门 、 自动 变速 器 ,   还可 以直接 利用 制动 系统 。 当主 车与 目标 车辆 间 的 
距 离 小 于安 全 距 离 时 , B / S / C A S A R A C集 成 化 系统 

t1 r )的转 向传感 器 可 以帮 助 车辆预 知其 行驶 路线 。 o  
人一 机交 互界 面 MMI( u a — c ie Itr c ) H m n Mahn —nef e 是  a

A c系统 与驾 驶 员交 互 的媒介 ,包 括 操作 开 关 、 c 状  态显 示器 、 速踏板 、 车踏板 等 。驾驶 员通过 MMI 加 刹  
可启 动 、 闭 A C, 定行驶 速度 及安全 车距 。 关 C 设   丰 田公 司利用 毫米 波雷达 、 激光 雷达 、 超音 波雷 

可通 过减 小节气 门开 度 、自动降低 挡位 的方法 调节  车 速 ,还 可在必 要 时 自动增 加对 车轮 的制动 力矩来  实 现快速 调速 ,从 而为驾驶 员提 供更 加充 足的第一  反应 时 间。 清华 大学所 做 的汽车 主动安 全性 的研究 ,   将 A c技 术融合 其 中 , 但可 以实 现 自动调 整与 目 c 不   标 车辆 问的距离 , 且还可 以实 现障 碍主动避 让 . 而 从 
而进 一步 提高 了车辆 行驶 的安全 性能 。  

达及 c D(hrec u l   eie作 为 车辆 环 境 监  c c a; 0 p dD v ) ; e c 控 的传感器 , 适用 于高 速公路 环境 , 已达 商业化水 平  并配 备于其 高 阶车款上 。 区拥 塞走走停 停 的 s叩/ 市 t   G o系统为研 发 中之下 一代产 品 , 其使 用速 度范 同扩  及 0 4 m/ 。除巡航 与 自动跟 车功 能外 并通 过前  ~0k h 方 车辆之 监控 , 实时判 断危 险发 出警告 , 并可适 时激 
活安 全带紧缩与刹车总泵预建油压 之碰撞减缓系统 

3 A C 的关 键 技 术    C
3 1 雷达 的性 能  .

雷 达 的功能是 探测 相对 车距 、 对车 速 、 方  相 相对

本 田公 司运用毫 米波雷 达结 合 自动 刹车 与安全 
带 制 动器 , 发展 C ( o io   MS C ls nMmgt nB a eSs li ai   rk  v— 0   t , 目的在预 警前 方碰撞 的危 险 . e 其 m) 以及 当碰撞 无 

位 角等信息 ,其 性能 的优 劣直接关 系到 Ac c系统性 
能的好坏 。当前应用 到 A C系统 上的雷达 主要 有单  C

脉 冲雷达 、 微波雷 达 、 激光雷 达以及红外 探测雷达等 。   单脉 冲雷达 和微 波雷达是全 天候雷达 , 以适用各种  可 天气情况 , 具有探 测距离 远 、 探测角度 范围大 、 跟踪 目  

法避免 时 . 过 主动式刹 车与安 全带 作动 , 人员 与  通 将 车辆 的伤害 降至最 低 。其 逻辑设 计分 成 3阶段 的控  制 : 1阶段提 供 听 觉 (ui) 第 ado 与视 觉 (i a) 示 , vs 1警 u  
第 2阶 段 加 入 轻 刹 车 与 轻 度 安 全 带 收 缩 的 触 觉 

标多等优点, 但价格高。激光雷达对丁作环境的要求  较高 , 对天气 变化 比较敏感 . 在雨雪 天 、 风沙天等恶劣 
天气探测 效果不理想 , 测范 围有 限 , 踪 目标较 少 , 探 跟  

( uh) t c 警示 , 3阶段 动作更 强大 的刹车 与安全 带  o 第 收缩 , 以减 缓 冲击 力并 固定乘 员 。   戴姆勒一 莱斯勒公 司推 出的高 档豪华轿车一直  克 都是使 用先进 系统 的先驱 。名 为车距维持 系统 ( i  Ds .
tn ePu ) 目前 配有 7   H 与 2   H 长 短距 雷  a c  ls , 7G z 4G z

但 其最大 的优 点在 于探测精 度 比较高 , 价格 低 , 易于  控制 和进 行二次开发 。 红外线探测在恶 劣天气 条件下  性 能不稳定 , 探测距离较 短 , 最便宜 。 价格 无论使 用何  种 类型的雷达 . 确保雷达 信号 的实 时性处理是要 首先  考 虑的问题 。现 在大都 利用数字信号处 理器( s ) D P来  处 理雷达信号 , 应用 c N总线输 出雷达信号 。 A  
32 目标 车辆 的识别 和跟 踪  .

达 , 侦测距 离达 l0 在 0至 20k  内之行驶 , 使 5m, 0 n  
均可 自动 与前 车保 持 安 全 距 离行 驶 。 另一 项 名 为  B aeA s t 1s rk  si  u 系统 .当车辆 与前 车间距 过小或 接  sP

近速度 太快 时系统 会提 出警告 。若判 断有 碰撞 的危  险, 系统 自动计算 最佳刹 车辅 助力道 , 补足 避免碰 撞 
所需 的刹 车 力 , 经实 验 , 车速 1 0k 在 0    情 况 下 可 

雷 达 只能将 它 所探 测 到 的 物体 信 息传 递 给 E  —

c E u要根据传来 的信息进行识别 ,从中确定一  u.c 主 目标用 做 A C控 制 中的参 照物 , C 依据 两者 间 的相 
对运 动及 距离 控制 主车 的行驶 速度 。主 目标 是可 变 

有效 缩短 55 .m的刹 车距 离 。  

我国一些高等院校对 A c技术正在进行研究。 C  
北 京理 工 大学 车辆 学 院 、 华 大学 汽 车技 术 研 究所  清 等 多家科 研 机构 正 在从 事 A c技 术 或相 关 技 术 的  c
研制 开发 工 作 , 取 得 了一定 的进 展 。北 京理 工 大  并 学 对 A C系统 的研 究 多是 针 对基 于 C S系统 的开  C C

的. 不同厂商开发的 A c系统对主 目 的选取模式  c 标
是 不 同的 , 般 A C系统 将 与 主车 间距 离 最近 的车  一 C 辆视 为主 目标 ,而有些 系统 则将 与主车 位于 同一车 

道上距离最近的车辆视为主 目 。 c 标 A c系统不但要  确定 主 目标 , 且还应 该能 够对 其进行 跟踪 , 而 无论是 
弯道 还是 上下坡 道都 要保证 主 目标 的一致 性,以减  少 系统 的误报 率 。对 主 目标进行 跟踪 的另外 一个好  处 就是 可 以根 据 主 目标 的运行情 况来 预测 出主车 在 
( 下转 第 6 1页)  

发。 对车 辆速 度 的调 节 主要是 通 过 控制 节 气 门开 度  和 自动换挡 来实现 . 出 了将 A c系统 与 车辆制 动  提 c
和 防 滑控 制 系统 A S A R相 集 成 构 成 A S A R   B/ S B/S/

?

5   8.

李 升 等 : 于 v 的二 维 条 码 识 别  基 B

2o 年 6   o9 月

该角 , 在此 不再 赘述 。   该过 程处 理后 条码 图像 如 图 8 示 。 所  

5 基于 V B的软件 实现 
图 9所 示 是根 据 前述 方法 ,由 VB生成 的二维 

隧蹦隧 粥辫 
图 8 旋 转 后 的 条 码 图像  

条码 P F 1 D 4 7识别 系 统 。  

6 结 论 
本 文 在对 应 用最 广 泛 的 P F 1 维条 码 的符  D 4 7二

4 译 码  对 于 经 过 以上 预 处 理 的 条 码 图 像 质 量 是 很 高 
的, 除边缘 外 几乎 没有 了噪 声与形 变 。 译码 的 过程 分  为 两部 分 , 先求 取条码 的码词 矩 阵 , 首 然后 根 据码 词 

号结 构 及 编码原 理研 究 的基 础上 ,分 析 了整个 识别  算 法 流程 . 后进 行 了基 于 V 最 B的二 维 条码 P F l  D 47 码识 别 系统 的软件设 计 。本 系统 能识 别通 过 图像采  集 , 水平 方 向偏转 ± 。 P F l 。经 反复 验证 , 与 5的 D 4 7码   确 定本 系统 性 能稳 定 , 得 了满 意 的结果 。 取  
参 考 文 献 

矩 阵进行 译码 , 原 出所 携 带信 息 [。 还 8  _ j 根 据二 维条 码 P F l D 4 7的特性 ,选 出 每一 层 中  最合 适 的扫 描结 果 ,并 对其 做规 格 化 修正 ,得 到符  号字 符 。然后 按 8个符 号 字符 与一个 码 字相 对应 的  关 系分 割 . 到全 部码 字信 息 ,然后 除 去左 右 标 志  得 符 等附加 信息 就 可 以完 整地 实现 译码 。  

[ ] 郑文超 . 1 条码技 术指 南[ ] 国标准 出版社. 1 . 6 M 冲 2f 4 . (3 —   )

[] 陈平 , 2 周克俭 , 丙齐. 维条形码 (D 47及其 应用 [ . 张 二 P F1) J 电子  ]
技 术应 用 . 9 , 1 : 3 1   1 9 ( )1 — 5 9

[ ]G /  7 7 — 9 7 3 B T 1 12 19 . 四一七条码[ ] s 北京 : 中国标准 出版社.   [ ]c se a  . . 朱志刚译. 字图像 处理 [ . : 4 a m nK R 著, d 数 M] 北京 电子工业 
出 版社 . 9 . 1 8 9  

[ ]何 斌 , 5 马天予 , 王运 坚 , 朱红莲 Vsa c+ i l +数 字图像 处理 ( u  第二  版 )M]北京 : [ . 人民邮电 出版社. 0 . 2 2 0  

[] ne s . ae   e co n  eonin[] rceig f 6 u gr   Ptm D t 6 nadR cgio J. oe n     H c e t P d o
te I h   R点. 9 91 7 7 7 2 1 5  l 3 ~1 5    

[ ] 和青芳计 算机 图形 学原理及算 法教 程 ( i a c + [ . 7 Vs l + 版) M] u  北 
京: 清华 大学出版社.0 6 2 0 

[ ] 裴皎 , 8 李方伟 , 阳. 维条码 P F1 译码技 术 … . 李 二 D 47 电子技 术 
应 用-O 3 ( ) 1 — 5  2 0 ,1 :3 1 . ’  

( 上接 第 5 8页)  

未来 时 问内运 行状态 。  

至 今 的 A C系统 在 车 速 低 于 3   Ⅱ/ 稠 密  C Ok L h的

4 A   CC 未来 的发 展 
4 1 传感 技术  .

交 通 情况 下会 自动关 闭 。全速 范 围的 自动起 步技术  使 A c系 统 能在 近 距 离 范 围快 速 识 别 本 车 前 面 的  C 障碍 物 , 当前 面行驶 的汽车再 次起 步 时 , 摄像 系统  用 得 到 的有用 信 息在 没有 驾驶 员操 纵下 可完 全 自动起  步 。这 要求 AC C系统 具 有更 好 的近 距离 探 测能 力 ,   更快 的信号 处理 功能 , 迅速 的系 统反 映 。 更 这样 即使  在堵 车情 况 下也 无须 驾驶 员参 与 ,只需 操纵 车辆 的  转 向 即可 ,驾驶 员可 以完 全从烦 琐 的驾驶 操 作 中解 
放 出来 
参考 文献 

由于 电子 技 术 的进 步 可 生产 出更 紧 凑 、 加集  更

成 的器件 , 以 A c系统 的传感 器 和 电控 单元 的外  所 c
形尺 寸将 缩小 到 比现有 的安 装空 间小 一半 多  为 了 

能在 狭 窄弯道 的 乡村 公 路上 也 能使 用 A c系统 . c 需  要将 传感 器识别 范 嗣扩 大一倍 
42 完 善现有 的功 能 。 _ 集成 化 

完善 现 有 的功 能 是 使 未 来 的 A C系统 在 选 择  C 目标 时更可 靠 , 和更好 地控 制适 应性 , 变换 车道 和  在 在 弯道 时具 有和谐 的控制性 能 。集成 化 有助 于降 低 
成 本 , 强各 系统 间 的 内在联 系 , 增 充分 利用 各种 车 辆 
20 0 7.1 5 1 8  5 — 9 .

[] 1 魏春源. 汽车安全性与舒 适性 系统 [ ] 北京理工大学 出版社  M .

信息 , 而提 高系统 的稳 定性 和 可靠性  从
43 全 速范 围的 自动起 步 技术  .

[] 2 张景波 , 刘昭度, 齐志权等 汽 车 自 适应巡航控制 系统 的发展 L  1 ]
车辆 与 动 力技 术 . 【),2 : 4 4 . 2)3 ( ) 4 — 9 (  

[ ]王文轩 . 车智能巡航 系统发展趋势 [ . 3 汽 J 汽车与安全 2 ( ,7  ] f7 ( ) 1 】
68—71  

?

6 . 1 


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