ADAS十大核心功能之自適應巡航控制系統（ACC）

在智能汽車飛速發展的當下，先進駕駛輔助系統（ADAS）正逐漸成為汽車的標配，深刻改變著人們的駕駛方式與出行體驗。ADAS包含多項功能，每項功能背后都凝聚著復雜而精妙的技術，它們共同協作，為行車安全與駕駛便捷性保駕護航。從今天起，我們將開啟一個系列文章，深入探討ADAS各項功能的技術原理，幫助大家更好地了解這一前沿汽車科技。

本次我們率先聚焦的是自適應巡航控制系統（ACC）。作為ADAS中的關鍵一環，ACC不僅在提升駕駛舒適度上表現卓越，更是在安全性方面發揮著重要作用。接下來，就讓我們一同揭開ACC系統神秘的技術面紗，探索它如何借助先進的硬件和前沿技術，實現車輛的智能化巡航控制。

硬件協同：構建智能駕駛的堅實基礎

信息感知單元：多傳感器協作

信息感知是ACC系統運行的基石，它依賴多種傳感器的協同作業。毫米波雷達作為核心傳感器之一，在毫米波段發射電磁波。當電磁波遇到前方障礙物時會發生反射，系統通過分析反射波與發射波之間的時間差，便能精確計算出與障礙物的距離；同時，利用反射波的頻率偏移（即多普勒效應），可以準確測定目標物體的相對速度，從而為系統提供精準的前方目標距離和速度信息。    

車速傳感器安裝在變速器輸出軸上，它如同車輛的“速度記錄儀”，實時精確測量車輛的行駛速度，為系統判斷車輛行駛狀態提供關鍵數據。這一數據與毫米波雷達獲取的信息相互配合，幫助系統全面了解車輛與周圍環境的動態關系。

此外，節氣門位置傳感器、制動踏板傳感器和離合器踏板傳感器也各自承擔重要職責。節氣門位置傳感器獲取節氣門開度信號，通過這一信號，系統能夠了解發動機的進氣量，進而判斷發動機的輸出功率狀態，為調整車速提供動力方面的依據。制動踏板傳感器時刻監測制動踏板的踩下情況，當駕駛員主動制動時，系統會迅速做出反應，調整控制策略，避免不必要的干預。離合器踏板傳感器主要在手動擋汽車中發揮作用，它獲取離合器踏板的動作信號，協助ACC系統在離合器操作時做出相應判斷，確保系統與駕駛員操作的協同性。

電子控制單元（ECU）：系統智慧中樞

ECU堪稱ACC系統的“智慧大腦”，其硬件組成與普通單片機相似，由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規模集成電路構成。

微處理器作為核心運算部件，負責處理大量數據。ROM用于存儲系統運行所需的程序和固定數據，這些程序如同ECU的“行動指南”，指導其完成各種運算和判斷。RAM則用于臨時存儲傳感器實時輸入的數據以及運算過程中的中間結果。輸入/輸出接口負責連接各類傳感器和執行單元，實現數據的雙向傳輸。模數轉換器將傳感器輸出的模擬信號轉換為數字信號，以便微處理器進行處理。

ECU依據內部存儲的程序和數據，對傳感器輸入的信息進行運算、處理和判斷。例如，它會分析毫米波雷達傳來的前方車輛距離和速度信息、車速傳感器提供的本車速度信息等，然后根據預設邏輯輸出精準指令，協調整個系統的運行。    

執行單元：指令的執行者

執行單元負責將ECU的指令轉化為實際動作，直接控制車輛的行駛狀態。

節氣門控制器通過調整節氣門開度，實現汽車的加速、減速及定速行駛。在傳統燃油汽車中，節氣門開度的變化控制發動機進氣量，從而改變發動機輸出功率，實現車速調整；在電動汽車中，電機控制器替代節氣門控制器，通過控制電機輸出功率達到相同效果。

制動控制器在車輛需要減速或面臨緊急情況時發揮關鍵作用。它能夠精準控制制動力矩，確保車輛能按照指令降低車速。例如，當ECU判斷與前車距離過近時，會向制動控制器發送指令，制動控制器根據指令精確施加制動力，使車輛平穩減速。

一些高級ACC系統配備轉向控制器，它可根據前方道路和目標車輛軌跡，在一定范圍內微調車輛行駛方向。例如，在彎道行駛時，轉向控制器結合雷達和攝像頭獲取的信息，自動微調轉向角度，使車輛保持在安全、合理的行駛軌跡上。

擋位控制器在自動擋汽車中，依據車速、發動機轉速和行駛狀態等因素，控制變速器擋位。通過合理換擋，保證車輛在不同行駛條件下都能獲得合適的動力輸出和燃油經濟性。比如在車輛加速時，擋位控制器會根據發動機轉速和車速，適時降低擋位以提供更大的扭矩；在高速巡航時，升高擋位以降低發動機轉速，減少燃油消耗。

人機交互界面：駕駛與溝通的橋梁

人機交互界面是駕駛員與ACC系統溝通的關鍵渠道。駕駛員可以通過方向盤上的相關按鍵或儀表盤上的界面，輕松啟動或清除ACC控制指令。例如，按下方向盤上的“SET”鍵，即可設定當前車速為巡航車速；按下“CANCEL”鍵，可隨時取消ACC控制。

同時，駕駛員還能根據實際需求設定巡航車速和安全車距。儀表盤上的顯示屏會實時顯示系統狀態信息，如當前巡航車速、設定的安全車距、系統是否處于激活狀態等，讓駕駛員隨時了解ACC系統的工作情況。    

多維度技術融合，實現智能精準控制

距離測量技術

距離測量是 ACC 系統實現自動跟車的重要前提，主要依靠雷達傳感器。毫米波雷達通過發射和接收電磁波，利用反射波與發射波之間的時間差精確計算與前車的距離。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，設時間差為△t，則距離(d = c* △t/2。

（除以 2 是因為電磁波往返的路程）。

例如，若時間差為0.00001s，則計算可得距離

激光雷達則通過測量光脈沖從發射到反射回的傳播時間來實現對距離的精確測量。激光的傳播速度同樣為光速，其測量精度更高，能夠提供更為精確的距離數據。這些技術為系統提供了可靠的前方目標距離數據，是實現安全跟車的基礎。

激光雷達則通過測量光脈沖從發射到反射回的傳播時間來實現對距離的精確測量。激光的傳播速度同樣為光速，其測量精度更高，能夠提供更為精確的距離數據。這些技術為系統提供了可靠的前方目標距離數據，是實現安全跟車的基礎。

速度監測與匹配技術

車速傳感器實時監測本車速度，雷達傳感器獲取前車相對速度。ECU根據預設的安全車距和巡航速度，對比本車與前車的速度差。當本車速度高于前車速度且距離小于安全車距時，ECU會迅速向執行單元發送指令。

執行單元通過調節節氣門開度，減小發動機進氣量（燃油車）或降低電機功率（電動車），使車輛減速；或者控制制動，直接施加制動力使車輛減速；在自動擋汽車中，還可能通過換擋操作，調整車輛的動力輸出，使本車速度與前車速度相匹配，始終保持安全跟車狀態。    

目標識別與跟蹤技術

利用雷達探測信息和攝像頭圖像識別技術，ACC系統能夠對前方車輛、障礙物等目標進行準確識別和跟蹤。毫米波雷達提供距離和速度信息，具有探測距離遠、精度高的優點，但對于目標物體的形狀和類別識別能力有限。前視攝像頭則提供目標的形狀、顏色等視覺信息，通過圖像識別算法，能夠識別出車輛、行人、道路標識等不同目標。

將毫米波雷達與前視攝像頭結合，兩者優勢互補。例如，在復雜路況下，雷達發現前方有一個目標物體，通過攝像頭識別該物體的形狀和特征，判斷其為車輛還是其他障礙物。多傳感器融合技術進一步提高了目標識別的準確性和可靠性，使系統能夠更精準地判斷前方目標的類型、位置和運動狀態。

控制算法與策略

ECU中運行著復雜的控制算法，如PID控制算法、模型預測控制算法等。以PID控制算法為例，它根據傳感器輸入的車間距離、相對速度、本車速度等信息，計算出合適的控制量。

比例（P）環節根據當前誤差（實際車距與設定車距的差值）的大小成比例地調整控制量，誤差越大，調整力度越大；積分（I）環節對誤差進行積分，用于消除系統的穩態誤差，確保車輛最終能夠穩定在設定的車距和速度；微分（D）環節根據誤差的變化率調整控制量，提前預測誤差變化趨勢，使系統響應更加迅速和平穩。

這些算法精確計算出合適的控制量，如節氣門開度、制動壓力等，實現對車輛速度和車距的精確控制，確保車輛在各種路況下都能安全、穩定地行駛。

自適應巡航控制系統（ACC）通過產品層面各硬件的緊密協同和技術層面多維度技術的深度融合，實現了車輛的智能化駕駛。隨著技術的不斷進步和創新，ACC系統將在未來的交通領域發揮更加重要的作用，為人們帶來更加便捷、安全、舒適的出行體驗。