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复睿智行特设“复睿百科”栏目，旨在以技术拆解与分析的方式，让自动驾驶的复杂性变得更为通俗易懂。我们希望通过日常化的车路情景，逐步深入地展现车路协同所带来的智慧交通革新。

本期主题：自适应巡航控制系统（ACC）

ACC，即自适应巡航控制系统，是一种旨在提升驾驶体验的智能化自动控制系统。与仅能在路况良好、固定速度下使用的定速巡航不同，ACC系统不仅具备设定速度巡航的功能，还能依据前方车辆的运行状态，智能调节当前车辆的行驶速度，从而保持与前方车辆的动态安全距离。这一功能不仅提升了驾驶的舒适性，还减轻了驾驶员的驾驶负担。

自动驾驶技术的终极目标是解放人类驾驶员，让他们摆脱繁重的车辆动态驾驶任务。尽管这一目标尚需时日，但目前可实现的驾驶模式已与以往大相径庭：无需操作油门即可行驶，感应到与前车距离过近时能自动减速……这些进步都得益于ACC自适应巡航控制系统的广泛应用。

接下来，复睿智行的技术专家William将带领我们深入探讨ACC系统的运作原理，进一步揭示其“自适应”能力的奥秘。
自适应巡航控制系统（ACC）详解

自适应巡航控制系统（ACC）作为一项重要的驾驶辅助技术，旨在为驾驶员提供更为舒适的驾驶体验，特别是在公路行驶时，它能帮助车辆与前方车辆保持安全距离。目前市场上主流的ACC系统，其速度支持范围广泛，从0kph到150kph不等，甚至某些高端产品能支持高达200kph的速度，从而满足不同地区客户的需求。

值得注意的是，ACC技术的演进历程也颇为丰富。它经历了从最初仅支持30120kph的速度范围，到后来扩展至0150kph，再到引入Stop&Go功能以应对停车起步等复杂交通场景。如今的ACC系统已经进化为Full Speed Range ACC（FSRA），其速度覆盖范围更为全面。这一技术的出现，无疑是对传统巡航控制系统的重大革新，它极大地减轻了驾驶员的负担，使在复杂交通环境下驾驶变得更加轻松。
自适应巡航控制系统（ACC）详解

自适应巡航控制系统（ACC）的核心功能在于控制车辆的纵向运动，涵盖了一系列动态驾驶任务，如设定速度行驶、跟随前车行驶，以及在前方车辆停止或起步时的相应控制。当道路上没有其他车辆时，ACC系统会按照驾驶员设定的速度驾驶车辆；一旦检测到前方有车辆，并且本车速度或设定速度高于前车，系统会迅速将速度调整至与前车一致，并保持设定的时间间隔和距离进行跟随；若前车加速或驶离本车道，本车则会相应加速至设定速度。

在跟随前车的过程中，如果前车减速或停车，ACC车辆同样会减速直至停车。停车后，若在短时间内检测到前车驶离，ACC车辆将自动跟随其驶离；若停车时间较长或新的障碍物穿过车辆与前车之间，ACC车辆将进入保持状态，等待驾驶员确认后才能驶离。

为了实现这些功能，ACC系统需要借助雷达和摄像头等传感器来感知车辆前方的行驶环境，测量并筛选出合适的跟随目标。同时，车辆的制动和驱动系统需要响应ACC系统的控制指令，以确保车辆的安全和舒适驾驶。此外，整车的人机交互系统也扮演着重要角色，它负责获取驾驶员的操作意图并显示ACC系统的状态和目标跟随信息。

整个ACC系统的运作离不开对车辆运动状态的实时评估，包括偏航率、车速、方向盘转角等关键信息的采集和处理。这些信息帮助系统做出准确的决策，确保驾驶的安全与顺畅。

自适应巡航控制系统（ACC）系统框图

自适应巡航控制系统（ACC）是一个集成了多个子系统的复杂系统，其运作依赖于各个组件的协同工作。系统框图清晰地展示了ACC的各个组成部分及其相互之间的关系。通过雷达和摄像头等传感器，系统能够实时感知车辆前方的行驶环境，并测量出合适的跟随目标。同时，车辆的制动和驱动系统响应ACC的控制指令，确保车辆的安全和舒适驾驶。此外，人机交互系统也发挥着关键作用，它负责获取驾驶员的操作意图并显示系统状态和目标跟随信息。整个系统的运作都围绕着车辆运动状态的实时评估，包括偏航率、车速、方向盘转角等关键信息的采集和处理，以确保驾驶的安全与顺畅。
自适应巡航控制系统（ACC）的控制策略

作为驾驶辅助功能的重要组成部分，自适应巡航控制系统（ACC）在面向终端用户时，必须妥善处理从功能启动到任务完成关闭系统这一过程中的状态切换问题。这一过程涉及多个状态，包括检测启动条件、等待、执行操作以及退出条件等，且通常会在特定的跳转条件下在各状态间进行切换。

具体来说，当启动条件满足时，系统会检测是否存在影响功能开启的软硬件故障。若存在故障，则系统会跳转至关闭状态，并通过仪表显示相关提示信息，告知驾驶员功能无法开启。若不存在此类故障，系统将进入等待状态。一旦功能开启按钮被按下，系统会跳转至功能控制模块，执行相应的操作。同时，当满足越控或禁止条件时，系统会及时退出当前功能。

此外，国际标准化组织（ISO）针对自适应巡航控制系统的运动状态，提出了通用的状态机规范。这一规范为系统的设计和开发提供了有力的指导，确保了系统的稳定性和可靠性。

在实际应用中，自适应巡航控制系统（ACC）的典型控制逻辑通常遵循以下流程：首先，系统会检测启动条件是否满足，例如车辆速度、道路状况等；一旦条件具备，系统将进入等待状态，准备执行操作。当驾驶员按下功能开启按钮时，系统会跳转至功能控制模块，开始执行自适应巡航控制。在执行过程中，系统会持续监测道路状况、车辆速度等信息，并根据这些信息做出相应的调整。同时，为了确保系统的安全性，当满足越控或禁止条件时，系统会及时退出当前功能，确保驾驶的安全与稳定。

总体而言，自适应巡航控制系统（ACC）的控制部分主要负责以下任务：

1. 目标确认与挑选：

   • 感知融合方案：目前，大多数ACC系统采用前向毫米波雷达与前视摄像头相结合的感知方案。这种方案利用了摄像头在目标分类、静止目标识别以及目标所在车道识别上的技术优势，同时结合毫米波雷达在远距离目标探测、测距测速精度以及全天候工作能力上的优势，形成互补。
   • 关键角色：特别是在高速公路巡航场景中，毫米波雷达发挥着至关重要的作用，确保系统能够准确、稳定地执行自适应巡航控制。

2. 与目标的控制逻辑：

   • 持续监测：系统需要持续监测道路状况和车辆速度等信息，并根据这些信息做出实时调整，以保持与选定目标的合适距离。

3. 越控与停车处理：

   • 安全保障：当满足越控或禁止条件时，系统会迅速做出反应，及时退出当前功能，以确保驾驶的安全与稳定。同时，系统还会准备应对可能出现的停车场景，保障在紧急情况下能够迅速、有效地进行停车操作。
     对于自适应巡航控制系统（ACC）而言，首要任务是确认车辆前方三条车道内的潜在目标。不同的厂商可能会采用不同的策略来确认这些目标，但基本原则是一致的，即需要关注少量且分布在前方三车道内的潜在目标。值得注意的是，车道线并非ACC运作的必要条件。事实上，世界上首个ACC系统便是单雷达系统，它能够通过雷达跟踪前方车辆的运行轨迹，并结合雷达检测到的道路边沿或栏杆的轨迹来推理前方车道的情况。因此，对于单雷达的ACC系统而言，本车道前方的动态目标是其感知的重点。

在识别出前方若干目标后，ACC需要进一步对这些目标进行确认。具体来说，它需要确定主要跟随的目标、旁边车道准备切入的目标、本车道内准备切出的目标以及在车辆变道时可能成为主要跟随目标的目标。这一过程通常涉及到一个复杂的区域切块和“漏斗”过滤机制，以确保系统能够准确、高效地识别和处理这些潜在目标。

通过设定不同的区块，系统能够判断各个目标是否进入特定的区块，从而决定针对不同目标的潜在策略。此外，目标的运动属性也是决定是否采取某种策略的关键因素，同时这些属性还是ACC调参调优的重要参数。

在确定了需要处理的目标后，ACC通常采用滑模控制理论来对自车的纵向运动进行控制。这一理论允许系统在面对多个需不同对待的目标时，能够灵活地进行处理。
对于本车而言，其状态可分为四种：
Catch up – 当本车设定车速未达到时，需要加速以追赶前车。
Above catch up – 本车凭借较大的range rate逼近前车，此时无需加速，甚至可能需要减速以维持稳定状态。
Overshoot – 本车与前车距离过近且range rate较大，此时需减速以避免碰撞。
Fallback – 本车与前车距离较近，但无需过度干预，通过逐渐减速度使两车保持稳定距离。
这四种状态在滑面上的无缝切换，确保了车辆的平稳控制。为了实现舒适的控制效果，每种状态都需要在不同速度段进行标定，以确定其加速度和加速度斜率等限值。
在某些情况下，如驾驶员打转向灯表示变道意图时，ACC需要通过滑模控制获取不同的控制结果并进行仲裁，以最终控制自车。这涉及确定新的潜在主目标，并协调当前目标与潜在主目标的控制目标，以减少因变道而产生的加速度落差。
此外，值得注意的是，部分车辆可能未集成完整的VLC（Vehicle Longitudinal Control）模块。这意味着ACC的加速控制需要通过扭矩形式发送给Powertrain。在这种情况下，需要与换挡时机和发动机扭矩输出曲线进行配合，以避免加速时的顿挫感。
关于ACC的越控与驻车：
通常，ACC允许驾驶员进行越控操作，即当驾驶员的油门输入超过虚拟油门开度时，系统将以驾驶员的输入为目标。然而，若驾驶员长时间持续越控，ACC将退出控制，以提醒驾驶员注意ACC的状态。
在一般的Stop&Go场景中，车辆制动系统会保持压力以维持车辆静止。经过一定时间后，电子驻车系统EPB将接管驻车功能，以确保安全。
当前，在高速公路及封闭的城市道路上，配备ACC功能的汽车能够提供出色的驾驶辅助，助力人车协同，减轻长距离驾驶的疲劳，并应对城市道路限速的频繁变化。然而，在交通情况复杂的非封闭道路，如乡村道路和拥挤的城市街道上，ACC系统的效果则显得有限。

在下一期的复睿百科中，我们将深入探讨ACC的局限性以及其可能的拓展方案。

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