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[科普]汽车自适应巡航系统ACC工作原理

2019-09-01 21:55:23·  来源：公众号：辣笔小星  
　
最近很多朋友在选购新车的时候发现很多车型都有自适应巡航系统ACC这个配置。便来咨询小星这是什么功能，是如何实现的，是否有选购必要。今天让我们详细聊聊自适


最近很多朋友在选购新车的时候发现很多车型都有自适应巡航系统ACC这个配置。便来咨询小星这是什么功能，是如何实现的，是否有选购必要。今天让我们详细聊聊自适应巡航系统是怎么回事吧。

什么是自适应巡航ACC
 
所谓自适应巡航Adaptive Cruise Control，简称ACC系统，它是高级驾驶辅助系统的一种功能。你可以认为它是传统巡航功能的升级版。它能够根据前车情况自动控制车距和车速。从而减少驾驶者对油门和刹车的操作，提高舒适性。
对于注重家庭使用的车型，具有自适应巡航系统能够让你的驾驶更加轻松。或者说在比较容易受后排干扰的环境下，自适应巡航系统能够带给你多一层保障。让平时城市高架和城际高速路况的使用更随心所欲。


↑自适应巡航系统ACC工作示意图
 
自适应巡航系统ACC一般由多功能方向盘上的ACC按钮激活，然后需要设定巡航速度和巡航跟车间距。确认以后自适应巡航系统就会根据前车情况自动保持车距和车速，并且通常会在仪表盘上显示当前车速和设定车速。一些新一代的自适应巡航系统还能够自动保持车道，并且在可能发生碰撞事故时发出声光报警。
↑自适应巡航系统ACC系统组成
自适应巡航系统ACC系统组成包括：
1. 自适应巡航系统ACC传感器和控制单元（雷达传感器）
2. 发动机管理系统控制器
3. 主动刹车及电子稳定系统
4. 控制和显示单元
5. 发动机电子节气门
6. 传感器
7. 变速箱控制器
 
什么是自适应巡航ACC的技术关键


↑典型雷达传感器系统组成
 
自适应巡航系统ACC的关键技术就是雷达传感器技术。
 
雷达Radar的全称为Radio Detection and Ranging无线电探测和测距。
 
典型雷达传感器系统组成包括无线电发射控制所需的锁相环控制芯片PLL ASIC和压控振荡器VCO。调制后的无线电信号经天线和镜头发射后，回波信号由四个定向天线接收。通过接收微波芯片MIC组成的混频器MIXER，将频率差信号经预放大器芯片Preamplifier ASIC放大后进行信号处理。


↑调频连续波FMCW雷达传感器
 
由于车用雷达传感器发射无线电波，因此需要符合使用国家的相应无线电波段管控规定。因此一般车用雷达会考虑通用性选择国际通行的无线电频率。比如常用的24GHz和77GHz频率。另外为了更好的测距和测速，雷达传感器需要在一定频率范围内进行可控的频率扫描。这种雷达传感器称为调频连续波FMCW雷达传感器。以77G雷达为例，一般扫描频率范围为76.5GHz到76.7GHz。
 
自适应巡航ACC的应用挑战


↑FMCW雷达传感器测距原理
 
车用雷达传感器工作原理就是蝙蝠测距用的回波时间（Time of Flight，缩写为TOF）测量方法。但要知道无线电传播速度等同于光速，也就是是每秒30万公里。要测量150米处的目标，总传输时间只有1微秒。要如此精确的测量时间成为雷达传感器以及自适应巡航系统最大的挑战。
 
因此调频连续波FMCW的测量方法被引入进来，通过单位时间固定频率范围进行扫描。就可以通过测量发射频率和接收频率的频率差算出精确的传输时间。也就是完成了时间差和频率差的转换。而通过微波芯片和FFT傅里叶变换的信号处理，频率差相对容易精确计算。


↑FMCW雷达传感器测速原理
 
大家平常在路上碰到救护车，就会发现救护车接近时警报声比较尖锐，离开时警报声比较低沉。这就是多普勒效应，相对速度影响运动物体的频率变化。将调频连续波测量方法进行改进，在频率上升和频率下降过程中各测量一次频率差。这样就可以计算出多普勒效应造成的频率差从而算出前车速度，进而同时得到前车距离。
 
是不是很难理解？我们直接看视频吧。

自适应巡航ACC市场应用如何


↑奥迪自适应巡航ACC雷达传感器
 
我们以奥迪采用的自适应巡航系统搭载的雷达传感器为例，它一般安装在前进气格栅部位，对前车进行测距和测速。它一般由无线电镜头、校准镜片、微波发射单元、控制模块和信号处理电路组成。


↑博世雷达传感器细节
 
由博世雷达传感器细节可以看到内部采用了多层结构。从上到下依次为带镜头的上盖、高频电路板、带对准机构的支架、中间承载层、低频电路板、外壳和连接器。
 
自适应巡航ACC未来发展方向
 
未来自适应巡航ACC雷达传感器正朝着电子扫描替代传统无线电镜头的方向发展。甚至雷达传感器开始融合摄像头信号或者整合摄像头传感器。


↑自适应巡航ACC雷达传感器未来发展方向
 
以沃尔沃的雷达传感器为例，沃尔沃的City Safety + 车道偏离警告 + 自适应巡航功能在上一代XC90中需要激光传感器、摄像头传感器、雷达传感器等3个不同的传感器来实现。全新XC90车型创新的启用了摄像头雷达集成传感器RACam。由于摄像头雷达传感器信号的融合，其不仅可以完成原来摄像头传感器完成的车道识别和雷达传感器完成的自适应巡航，同时其可以非常可靠的识别周围的物体。使用图像和微波信号双重确认物体保证了识别的准确率。
综上所述，自适应巡航系统ACC由于其自动跟随前车保持车距和车速的便利性正在逐渐得到市场认可和普及。其中雷达传感器技术正在逐步创新和迭代。选购新车的朋友一定要考虑一下这个提高舒适性的实用功能哦。 
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