汽车自适应巡航控制系统的发展 - 张景波概要(2)

6015GH z 和7615GH z. 之所以使用这3个 频率是由微波在大气中传播的衰减特性决定 的, 其特性如图3所示. 在241725GH z 频 率处, 由于大气中水分子对这一频率微波的 吸收作用, 使得在此处产生一个衰减尖峰. 在6015GHz 处, 由于氧气分子的吸收作用

也产生一个衰减尖峰, 7615GH z 大大超过了无线通讯使用的频率, 因而它们和无线通讯不冲突, 不影响现有正常的无线通讯. 6015GHz 雷达信号在大气中传播衰减系数为15dB/km , 而在7615GHz 大约为014dB/km, 这样在雷达信号传播到稍微远些的地方就会迅速衰减. 近年来, 新开发的雷达系统多使用频率为7615GHz [3, 4]的单脉冲雷达. 单脉冲雷达具有精度高、数据输出稳定等特点, 而且还可通过编码来分辨不同车辆的雷达, 确保接受信号的正确性. 3 国内研究状况

我国一些高等院校正对ACC 技术的发展进行跟踪研究. 北京理工大学车辆学院、清华大学汽车技术研究所等多家科研机构正在从事ACC 技术或相关技术的研制开发工作, 并取得了阶段性的进展.

北京理工大学针对当前ACC 系统多是基于CCS 系统开发, 对车辆速度的调节主要是通过控制节气门开度和自动换档来实现, 提出了将ACC 系统与车辆制动和防滑控制系统ABS/#46#车辆与动力技术2003年

用ABS/ASR 系统的硬件设施, 只需在ABS/ASR 集成系统的硬件结构基础上添加一个雷达探测系统, 再将ACC 系统控制程序与ABS/ASR 控制流程相融合, 实现ACC 与ABS/ASR 系统的信息共享. 这种设计方案使ACC 系统直接同车辆上的制动系统相关联, 在对车辆进行速度调节时, 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, ABS/ASR/ACC 集成化系统可通过减小节气门开度、自动降低档位的方法调节车速, 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映时间. 清华大学所做的汽车主动安全性的研究, 将ACC 技术融合其中, 不但可以实现自动调整与目标车辆间的距离, 而且还可以实现障碍主动避让, 从而进一步提高车辆行驶的安全性能.

4 ACC 的关键技术

1 雷达的性能. 雷达的功用是测知相对车距、相对车速、相对方位角等信息, 其性能的优劣直接关系到ACC 系统性能的好坏. 当前应用到ACC 系统上的雷达主要有单脉冲雷达、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, 可以适用各种天气情况, 具有探测距离远、探测角度范围大、跟踪目标多等优点. 激光雷达对工作环境的要求较高, 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[5], 探测范围有限, 跟踪目标较少, 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, 但价格便宜. 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. 随着汽车电子技术的迅速发展, 现在大都利用DSP 技术来处理雷达信号, 应用CAN 总线输出雷达信号.

2 目标车辆的识别和跟踪. 雷达只能将它所探测到的物体信息传递给ACC ECU , ECU 要根据传来的信息进行识别, 从中确定一主目标用做ACC 控制中的参照物, 依据两者间的相对运动及距离控制主车的行驶速度. 主目标是可变的, 不同厂商开发的ACC 系统对主目标的选取模式是不同的, 一般ACC 系统将与主车间距离最近的车辆视为主目标, 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标. ACC 系统不但要确定主目标, 而且还应该能够对其进行跟踪, 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未来时间内运行状态. 例如, 主车现沿直道行驶而此时主目标车辆已进入弯道, 由于ACC 系统可对主目标进行跟踪, 故不会将正前方的护栏或旁车道上的车辆视为主目标, 从而避免了误报的产生; 同时主车根据主目标的运行轨迹判断出前方是弯道路况, 可以使主车提前做好减速转向的准备.

当前ACC 系统对目标的识别判定技术上已经有了很大进展, 但对主目标的跟踪以及ACC 系统与习惯性驾驶之间的矛盾[6~8]等问题还有待解决.

5 ACC 当前存在的问题, #47# 第2期 张景波等:汽车自适应巡航控制系统的发展

车辆的主动制动.

由于车辆在道路中行驶状况十分复杂, 使ACC 系统对主目标的识别十分困难, 误报率很高. 当前为了解决这一问题所采取的措施包括在车辆前部加装一个红外成像系统, 将所成的平面图像提供给驾驶员进行参考以及记录车辆在每一时刻相对于主车的位置, 对车辆进行实时跟踪、预测. 现在对目标车辆的跟踪研究还只局限于一维的水平上. ACC 通过雷达只能进行水平方向上的弯道跟踪或竖直方向上的上、下坡道跟踪. 日本丰田公司开发的ACC 系统, 通过将激光雷达扫描回来的图像在竖直方向上进行分割, 初步实现了对目标车辆上下坡道的判别与跟踪[9~11]. Bosch 公司正在研制的ACC 系统, 利用微波雷达来探测、记录目标车辆的位置, 再利用这些位置信息分析和判断目标车辆的行驶路线, 目前这项研究还只限于对水平弯道的识别. 虽然这两项研究取得了一定的成果, 但离实际应用还有一段距离.

ACC 系统对车辆速度的调节主要是通过控制发动机节气门开度和自动降低档位来实现的[12~18]. 但是由于节气门和换档调节在时间上有一定的滞后, 当主车前方有车辆并入或有其它紧急情况发生时, 这样的速度调节不足以为驾驶员提供充足的第一反应时间, 因此, ACC 系统应该与车辆的制动系统直接相连, 具有主动制动功能.

6 ACC 未来的发展趋势

1 集成化. 它有助于降低成本, 增强各系统间的内在联系, 充分利用各种车辆信息, 从而提高系统的稳定性和可靠性. ACC 在发展之初就与CCS 系统结合在一起, 按照ACC 的发展方向, 它还会同ABS 、ASR 以及发动机控制器等各种电控系统集成起来[1, 19].

2 走停控制. 现在对ACC 系统的研制和开发主要针对的是在高速公路上高速行驶的车辆, 而不适用于城市中低速、高车流密度情况下使用. 走停控制正是ACC 系统针对车速低、车距近的行驶情况所做的功能扩展, 这要求ACC 系统具有更好的近距离探测能力, 更快的信号处理功能, 更迅速的系统反映, 同时还向ACC 系统提出了增加车辆的自动起步功能. 这样既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[20], 驾驶员可以完全从烦琐的驾驶操作中解放出来. 日本丰田公司在这方面的研究领先一步, 已取得部分成果. …… 此处隐藏：1371字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……