一種全速巡航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

趙公旗，王 華，李 佳

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

定速巡航［1］激活巡航后，巡航車速固定，可方便駕駛員不用一直踩著油門，減輕駕駛疲勞。同時(shí)定速巡航一般在轉(zhuǎn)向盤上設(shè)置有加減速按鈕，駕駛者可以通過手指按下加減速按鍵，進(jìn)行巡航車速的控制，十分便利。

自適應(yīng)巡航［2］功能被激活后，雷達(dá)通過探測車前開闊情況或障礙物離本車的距離，來自動(dòng)調(diào)節(jié)車速，更加靈活，擺脫了定速巡航更適合于高速行駛的境況，使得車輛可以在郊區(qū)開啟自適應(yīng)巡航功能，更進(jìn)一步方便了人們駕駛車輛。但定速巡航局限適用于高速路況行駛，當(dāng)期的自適應(yīng)巡航因其自適應(yīng)巡航速度一般在30～40km/h，不適用于城市路況。本文設(shè)計(jì)一種全速自適應(yīng)巡航策略，提升車輛駕駛的便捷性和舒適性。

1 雷達(dá)選用

全速自適應(yīng)巡航的控制需用到長距雷達(dá)［3］，使得車輛可探測距離達(dá)到1.0～200m的范圍。同時(shí)檢測角度需要滿足一定水平角度，如圖1所示。

圖1 水平檢測示意圖

假設(shè)本車左側(cè)或右側(cè)有車輛要變道到本車道，此時(shí)需要本車能夠及時(shí)檢測到來車，定義來車車長為Lv，車道寬度為Ld，本車探測角度為β，同時(shí)假設(shè)來車變道后距離本車車距極小，則有如下對應(yīng)關(guān)系

常見車道寬度在3.5～3.75m［4］，為方便計(jì)算這里取Ld=3.6m，取車長Lv=4.0m，取車間保留1.0m的安全距離，則可計(jì)算出β≈60°。因此可選用檢測范圍為60°的長距離雷達(dá)。圖2展示的產(chǎn)品可滿足要求：檢測距離0.5～250m，檢測范圍0～60°。

圖2 雷達(dá)產(chǎn)品示意圖

輔助設(shè)備：攝像頭?；诼访媲闆r的復(fù)雜性，為更好地控制車速帶給乘客的舒適感知，需引入攝像頭?；跀z像頭成像，輔以圖像識別分析，在檢測到輪胎前進(jìn)軌跡上存在不平整路面或遇減速帶時(shí)，及時(shí)做好復(fù)制制動(dòng)提示，由車輪制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)請求制定情況，進(jìn)行制動(dòng)。如圖1所示，攝像頭檢測到車輪行車軌跡如黃色線。

2 全速自適應(yīng)巡航邏輯策略設(shè)計(jì)

圖3是全速自適應(yīng)巡航系統(tǒng)邏輯框圖。

圖3 邏輯框圖

當(dāng)車輛前方道路通暢時(shí)，當(dāng)前車速未達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)巡航車速時(shí)，自動(dòng)加速至駕駛員設(shè)定的期望速度；當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方目標(biāo)障礙物后，且檢測到安全距離不足時(shí)，則系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)減速并且以舒適且安全的速度跟隨目標(biāo)，一旦系統(tǒng)再次探測到道路通暢，則再次加速至駕駛員設(shè)定的期望速度。

2.1 全速自適應(yīng)巡航開啟

當(dāng)車輛電源達(dá)到ON擋后，系統(tǒng)進(jìn)行自檢，雷達(dá)系統(tǒng)、按鍵系統(tǒng)、攝像頭系統(tǒng)不進(jìn)行自檢，上電默認(rèn)處在關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)按下cruise+set按鈕后，系統(tǒng)檢測當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，若可進(jìn)入巡航，則將按鈕信號發(fā)送至儀表系統(tǒng)，點(diǎn)亮儀表指示燈。此時(shí)默認(rèn)巡航最大車速為當(dāng)前車速，發(fā)送保持當(dāng)前車速信號KeepVhSpd給動(dòng)力系統(tǒng)。此時(shí)如果出現(xiàn)退出巡航條件時(shí)，則退出巡航；未出現(xiàn)退出條件時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度保持當(dāng)前狀態(tài)，以虛擬加速踏板信號代替實(shí)際踏板信號。

駕駛員可通過+/-按鈕設(shè)置目標(biāo)巡航速度，可通過TimeGap按鈕設(shè)置跟車車距。

車輛限速功能：當(dāng)出現(xiàn)車速大于120km/h、行駛過程中駕駛員解開安全帶或駕駛員出現(xiàn)疲勞駕駛時(shí)，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行限速，主要通過AEB系統(tǒng)、ESP系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)配合限速。

2.2 快速退出巡航條件

出現(xiàn)如下條件時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)快速退出巡航控制，由駕駛員接管控制車輛：駕駛員關(guān)閉巡航控制系統(tǒng)； 制動(dòng)踏板被踩下；電子駐車（EPB）打開或手制動(dòng)拉起；制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障；變速器不在前進(jìn)擋（D）上；動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障；駕駛員override超過30s；車輛后溜；四門兩蓋之一被打開；車輛跟停后CDD無法提供足夠的制動(dòng)力hold車使得自車保持靜止?fàn)顟B(tài)；前方目標(biāo)車輛近距離（5m）內(nèi)無切出跡象突然丟失；安全氣囊系統(tǒng)故障。

2.3 緩慢退出條件

出現(xiàn)如下條件時(shí)，系統(tǒng)則應(yīng)緩慢退出巡航控制：VDC功能激活；HDC功能激活；ABS功能激活；TCS功能激活；手制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入淺制動(dòng)狀態(tài)；Cancel鍵被按下。

2.4 彎道跟隨設(shè)計(jì)

探測并且測量視野范圍內(nèi)的目標(biāo)，主要包括車距信息、車車間的相對速度、轉(zhuǎn)向盤角度、橫向位移等。

利用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的角度及橫向加速度來計(jì)算車輛的行進(jìn)軌跡，通過雷達(dá)系統(tǒng)及攝像頭系統(tǒng)識別并選擇行進(jìn)軌線內(nèi)的目標(biāo)車輛，通過監(jiān)測前車相對速度，跟隨前方目標(biāo)車輛行駛，并保持安全和舒適的距離或以駕駛員期望的速度自動(dòng)巡航。

同時(shí)，需要儀表顯示屏上顯示本車和目標(biāo)車輛及其行駛軌跡，用于提示駕駛員，以便出現(xiàn)異常狀況時(shí)，駕駛員能夠及時(shí)作出一定的反應(yīng)。

2.5 傳感器布置［5］要求

在雷達(dá)天線屏蔽器的前方?jīng)]有覆蓋件或涂裝過的保險(xiǎn)杠。如果傳感器必須裝在一些覆蓋件的后方，例如保險(xiǎn)杠或天線屏蔽器，需特別注意覆蓋件的材料選擇、形狀設(shè)計(jì)、涂料以及和傳感器的相對位置。

覆蓋件表面的水滴、水膜和積雪都可能引起額外的信號衰減并進(jìn)一步導(dǎo)致性能和功能受限。對于無覆蓋安裝形式，傳感器控制單元中的天線屏蔽器的設(shè)計(jì)可將上述不利影響降至最小。積雪可被可選的集成式天線屏蔽器-加熱機(jī)構(gòu)去除。對于有覆蓋安裝形式，傳感器控制單元可以選擇驅(qū)動(dòng)外部天線屏蔽器-加熱系統(tǒng)。

3 總結(jié)

全速自適應(yīng)巡航系統(tǒng)是自動(dòng)跟隨車輛，保持安全舒適的距離，旨在適用于在正常氣候下的常見路口使用，優(yōu)于傳統(tǒng)的自適應(yīng)巡航系統(tǒng)。工作范圍擴(kuò)展至0—120 km/h（根據(jù)不同車輛可設(shè)置不同上限車速），在前方遇到靜止目標(biāo)車輛時(shí)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)制動(dòng)以及請求ESP系統(tǒng)輔助制動(dòng)，直到車輛停車或躲開障礙物，在道路通暢后，在駕駛員確認(rèn)下自動(dòng)啟動(dòng)該系統(tǒng)。

在復(fù)雜交通情況下和半徑大于125 m的弧形道路上對相關(guān)目標(biāo)物體進(jìn)行可靠鑒別。無論在任何駕駛情況下，均應(yīng)以駕駛員請求介入的優(yōu)先級為最高級，巡航的開啟條件必須首先檢測制動(dòng)系統(tǒng)狀況，制動(dòng)系統(tǒng)異常，應(yīng)提示駕駛者及通過斷油減速等方式保持車輛平穩(wěn)減速。

該全速自適應(yīng)巡航系統(tǒng)目前處于研發(fā)階段，還未投入實(shí)際應(yīng)用。

［1］ 胡克非.定速巡航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］. 武漢： 武漢理工大學(xué)， 2012.

［2］ BOSCH.汽車電氣與電子［M］.魏春源，等，譯.北京：北京理工大學(xué)出版社， 2004.

［3］ 郭錦屏，霍鵬飛.基于雷達(dá)跟蹤的修正彈道辨識精度分析［J］.西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（4）：392-396.

［4］ 百度百科. 車道寬度［OL］.http：//www.baike.baidu.com/item/%e8%bd%a6%e9%81%93%e5%ae%bd%e5%ba%a6/7994168?adapt=1&fr=aladdin.

［5］ 湯軻，李旭，熊榮飛，等.汽車TPMS天線整車布局仿真分析［C］//“現(xiàn)代汽車電子開發(fā)技術(shù)及能力突破”高級研修班， 2014.