基于CANOE的自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）測試分析

張國芳，宋 偉，楊河清，陸小川，嵇書仿

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 211806）

隨著網(wǎng)絡和軟件發(fā)展得越來越快，世界各國都在積極投入和推進智能駕駛乃至無人駕駛的發(fā)展。智能駕駛是利用先進傳感技術、網(wǎng)絡技術、計算技術、控制技術、智能技術，對道路交通進行全面感知，對每輛汽車進行交通全程控制，對每條道路進行交通全時空控制，實現(xiàn)道路交通“零堵塞”、“零傷亡”和“極限通行能力”的專門控制網(wǎng)絡。軟件定義汽車給汽車行業(yè)也帶來了翻天覆地的變化，人們使用汽車也不僅僅只有代步或者運輸這么簡單的需求，對汽車的安全性和舒適性要求也越來越高。近幾年國家為了減少交通事故的發(fā)生，中國法規(guī)也規(guī)定了各種不同用途的車型必須安裝ADAS高級駕駛輔助系統(tǒng)的功能，而車企開發(fā)ADAS功能的目的也是為滿足不同消費人群的需求和法規(guī)要求，因此在車輛上市前的功能測試顯得尤為重要。本文針對自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）進行測試用例分析，可供商用車開發(fā)ACC功能并評估功能的方法提供參考。

1 概述

ADAS功能使用攝像頭和雷達等傳感器，在汽車行駛過程中實時感應周圍的環(huán)境信息，收集數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤，通過算法分析計算出道路環(huán)境，對可能發(fā)生的危險進行預警，從而預先讓駕駛員察覺到可能發(fā)生的危險并采取措施，必要時ADAS直接進行對車輛的減速或制動控制，有效增加汽車行駛安全性和提高駕駛的舒適性。ACC系統(tǒng)是在定速巡航控制系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)自動跟車功能，主要通過縱向控制技術實現(xiàn)了車輛的定速行駛、車間距保持（跟車行駛過程中的車間時距）、目標識別能力、彎道自適應識別能力、跟車行駛等功能，即如果發(fā)現(xiàn)前方車輛減速或檢測到新目標，系統(tǒng)將向發(fā)動機或制動系統(tǒng)發(fā)送減速信號，以降低車輛速度，并使車輛和前方車輛保持安全行駛距離。而當?shù)缆飞蠜]有汽車時，它將加速到設定的速度，雷達系統(tǒng)將自動監(jiān)控下一個目標。

2 簡述ACC自適應巡航控制系統(tǒng)

ACC系統(tǒng)包括兩種級別：全速自適應巡航控制（FSRA）和限速自適應巡航控制（LSRA）。FSRA結(jié)合EP和EPB電子駐車功能可以實現(xiàn)車輛的Stop-go功能和Autohold自動駐車功能。Stop-go功能即前車停自車停，前車走自車跟前車走，駕駛員通過設置與前車時距（遠、中、近），實現(xiàn)跟車距離的遠近，若前方?jīng)]有車輛，ACC按照巡航設置的最高車速行駛。

限速自適應巡航控制（LSRA）目前很多車企都設在30～150km/h，只有在此車速區(qū)間車輛ACC功能才能被激活，LSRA多用于高速道路或者城郊路況，不需要頻繁啟停的工況。ACC作為車輛主動安全和提高駕駛員舒適性的關鍵系統(tǒng)，已經(jīng)被越來越多的車輛配置。

3 ACC系統(tǒng)典型測試用例

ACC系統(tǒng)與車輛動力、制動縱向控制速度有直接耦合，是車輛中可靠性要求很高的控制系統(tǒng)，因此針對ACC功能和性能的實車道路及場地測試必不可少，對ACC在不同工況下的功能及性能進行測試，通過主觀評價及客觀的數(shù)據(jù)分析來定位問題，進而優(yōu)化系統(tǒng)。

實車道路及場地測試過程中需要記錄大量數(shù)據(jù)，包括傳感器原始數(shù)據(jù)（Camera/Radar/Lidar）、控制器關鍵參數(shù)、整車CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)（GPS/天氣/光照/道路/自定義標注等）。目前測試ADAS場景的工具主要有CANOE、CANLYZER和CANAPE。CANOE是德國Vector研發(fā)的工具，它是開發(fā)測試分析整個ECU網(wǎng)絡和單個ECU通信而設計的總線通信分析工具。本文通過CANOE記錄實車道路上的部分ACC典型測試工況進行分析。

3.1 ACC通過按鍵減速測試

在ACC激活后前方無車的情況下，駕駛員不需要踩制動踏板，通過set-按鍵可以使原定速巡航的車輛根據(jù)駕駛員操作和意圖減速到一定車速。圖1為ACC通過按鍵減速曲線圖。

圖1 ACC通過按鍵減速曲線圖

圖1中5條曲線，橫坐標為采樣時間，以秒為單位，縱坐標分別是ACC激活按鍵、ACC模式、按鍵set-鍵、車輛實際車速和縱向加減速度，以上5個信號來源于不同的控制器，其中ACC激活按鍵通過方向盤上的按鍵脈沖電信號發(fā)送給BCM車身控制器，通過BCM發(fā)信號到CAN總線上。ACC模式是ADAS控制器根據(jù)判斷條件確定目前車輛ACC功能屬于哪種工作狀態(tài)發(fā)到CAN總線上，按鍵set-鍵的信號同ACC激活按鍵信號一樣來源于BCM，車輛實際車速和縱向加減速由底盤ESP控制器發(fā)出信號。第1條曲線是通過按鍵將ACC從Standby模式激活到Active模式，第2條曲線是ACC的模式當前為Active激活狀態(tài)，第3條曲線通過按鍵將車速從90km/h往下降到穩(wěn)速30km/h，按鍵一次相當于一次脈沖，長按時巡航車速每次減小5km/h，短按時巡航車速每次減小1km/h，第4條曲線可以看出車速從開始激活后的90km/h穩(wěn)速下降到30km/h，第5條曲線是加減速度的變化值，可以看出車輛加速時的加速度大于0m/s，車輛減速時減速度小于0m/s，從90km/h降到30km/h整個過程中的減速度控制在0～-2m/s，滿足法規(guī)智能運輸系統(tǒng)自適應巡航控制系統(tǒng)性能要求與檢測方法GB/T 20608中5.4 ACC系統(tǒng)的平均減速度不應大于3.0m/s（以2s的長度按采樣值求平均）。

3.2 超車輔助功能測試

自車車輛在跟隨前車時如需要變道超車，駕駛員撥打左轉(zhuǎn)向燈后自車開啟超車輔助功能，駕駛員不需要踩油門踏板，自車會加速6s讓駕駛員轉(zhuǎn)入超車道，如果此時攝像頭探測到左車道上有車輛行駛，車輛不會開啟超車輔助功能。圖2為ACC超車輔助曲線圖。

圖2橫坐標為采樣時間，以秒為單位，縱坐標分別是ACC模式、左轉(zhuǎn)向燈指示、本車與前車的距離和車輛實際車速。從圖中可以看出第1條曲線是ACC_Mode車輛在5s后滿足條件進入激活模式狀態(tài)，第2條曲線在33s時撥動左轉(zhuǎn)向燈，開關撥動后左轉(zhuǎn)向燈一直閃爍，所以出現(xiàn)很多規(guī)律脈沖，第3條曲線是本車與前車的距離，在轉(zhuǎn)向燈撥動后開始進行加速6s，從圖中可以看出撥動轉(zhuǎn)向燈后兩車距離明顯縮小。在CANOE軟件中測得從45m縮短到34m，第4條曲線是車輛的實際速度，在CANOE軟件測得車速從68km/h加速到80km/h。從以上數(shù)據(jù)分析可以看出駕駛員左打方向燈后，車輛會進行加速讓車輛從左側(cè)車道快速超車。

圖2 ACC超車輔助曲線圖

3.3 前車切出功能測試

切出測試的典型場景為自車以穩(wěn)定速度跟隨前方目標車行駛（目標車與自車的縱向中心面間距≤0.5m），達到穩(wěn)定后，目標車駛出本車道。自車將重新搜索目標車輛，如果沒有目標車，車輛重新按照設定的車速來調(diào)整速度。圖3為ACC前車切出曲線圖。

圖3 ACC前車切出曲線圖

圖3橫坐標為采樣時間，以秒為單位，縱坐標分別是ACC模式、目標檢測、ACC設置車速、前車車速、自車與前車的距離、車輛實際車速和車輛的加減速度。從圖中第1條到第4條曲線可以看出ACC激活后并且能檢測前車目標，第2條曲線在35s時前車的目標丟失，從第4條曲線可以看出前車車速在目標丟失后顯示為自車的設定車速，在45s時由于第1條曲線ACC模式跳轉(zhuǎn)到Stand-by mode，故第4條曲線的前車車速也隨之為0，即ACC自適應巡航退出激活狀態(tài)。第5條曲線是自車與前車的距離，在35s時通過第2條曲線看出前車目標丟失故此時與前車的距離也為0。第6條曲線是車輛的實際車速，在35s時出現(xiàn)目標丟失后車輛加速到設定車速100km/h。最后一條曲線是縱向加速度，可以看出加減速過程中，ACC激活狀態(tài)時縱向加速度的值控制在2m/s以內(nèi)，保證ACC過程中車輛加減速能夠讓駕駛員感受舒適。

4 總結(jié)

本文給出了3種典型的ACC測試用例，測試用例還有包括定速巡航和自適應巡航在平道、上坡道、下坡道和彎道時的加減速，跟車時前車和自車的切入切出，以及切入切出時前車的加速和減速，自車超車時臨道是否有車等工況，我國法規(guī)《GB/T 20608智能運輸系統(tǒng)自適應巡航控制系統(tǒng)性能要求與檢測方法》規(guī)定了目標識別能力、直線探測距離、彎道自適應能力等相關場景測試及參數(shù)要求，采用CANOE工具分析數(shù)據(jù)并結(jié)合GB/T 20608進行測試評估，能夠測試車輛是否存在錯誤的預警率、錯誤的加減速動作以及漏報警、漏動作等問題。