更新时间：2024-09-21 17:32
自适应巡航系统（Adaptive Cruise Control，简称ACC），亦称为主动巡航，其由早已存在的巡航数字技术发展而来。自适应巡航系统是利用电子技术对汽车行驶速度进行自动调节，从而实现以某一设定车速行驶的电子控制系统，是一种驾驶辅助系统，可降低驾驶疲劳，提升车辆行驶安全性等。
自适应巡航系统的发展始于20世纪60年代，其原型最早由Diamond提出。1971年，美国伊顿公司便已从事自适应巡航控制的开发，此后丰田汽车、本田技研工业、通用、福特、戴姆勒、博世公司等公司也投入到了研发行列。20世纪80年代，美国、日本和欧洲启动了如PROMETHEUS、PATH和ASV等ACC应用研究计划。由于各国政府及研究机构开始增大对智能交通系统及自适应巡航控制的研发投资，加之汽车电子技术迅速发展，使得自适应巡航控制技术有了实质性的突破，具有ACC功能的汽车也在20世纪末期出现在了市场上。2010年，奥迪在A8上搭载了全球首款具备GPS功能的ACC系统。2015年，特斯拉Model S将ACC作为半自动驾驶功能引入大众视野。
自适应巡航系统分为基本型和全速型。自适应巡航系统的基本组成包括信息感知单元、电子控制单元、执行单元和人机交互界面等。在用户开启自适应巡航功能后，系统利用低功率雷达或红外线光束得到前车的确切位置，如果发现前车减速或监测到新目标，系统就会发送执行信号给发动机或汽车制动系统来降低车速，从而使车辆和前车保持一个安全的行驶距离。当前方道路障碍清除后又会加速恢复到设定的车速，雷达系统会自动监测下一个目标。当前，自适应巡航系统已经广泛应用于汽车中。自适应巡航系统是未来无人驾驶汽车的重要系统组成部分，预计将与其他智能驾驶系统融合到一个域控制器中进行集中计算与控制。
最早的自适应巡航控制的原型是由Diamond于20世纪60年代提出的，其目的是通过机械机构控制车辆在高速公路上的速度和安全车距，以提高通行效率与行车安全性。由于受到感知、通信和控制等相关科学技术水平的限制，该时期的系统研究主要以理论研究为主，不仅没有进行实际工程应用，而且不受社会和汽车界的关注和重视。虽然在接下来的20多年中，也有其他学者研究了自适应巡航控制，但是仍处于原始理论阶段，并没有实质性的突破。
1971年，美国EATON（伊顿）公司便已从事自适应巡航控制这方面的开发。其雏形是日本三菱公司提出的PDC（Preview Distance Control）系统，它将雷达与其他处理器结合在一起，可以侦测出车距变化，并对驾驶员发出警告，系统还可以控制节气门开度调节发动机功率。此后丰田汽车、本田技研工业、通用、福特、戴姆勒、博世公司等公司也投入到了研发行列。
直到20世纪80年代初，美国、日本等汽车发达国家的交通安全与道路拥堵日益突出，1986年欧、美、日几乎同时开始进行自适应巡航控制系统的应用研究，如欧洲的PROMETHUES计划，美国的PATH计划，日本的ASV计划。
1995年，三菱汽车首先在旗下提供一种叫做“预见式距离控制”系统。那是一种基于激光测距的ACC系统，但整套系统只通过油门和挡位进行控制，并不进行刹车。基于激光的系统明显比雷达为基础的系统成本低，但基于激光在恶劣天气条件下会受到很大影响。因此目前基本使用基于雷达的ACC系统。
各国政府及研究机构开始增大对智能交通系统及自适应巡航控制的研发投资，加之汽车电子技术迅速发展，使得自适应巡航控制技术有了实质性的突破，具有ACC功能的汽车也在20世纪末期出现市场上。
1997年8月，丰田汽车开始在凌志上使用“雷达巡航控制系统”，并且在2000年加入刹车功能，2004年加入“低速跟踪模式”。低速跟踪模式属于一种额外的模式，需要驾驶员启动，如果前车出现制动或者停下，该模式也可以让车辆减速乃至停车，不过这套系统很快就被停用，估计是存在一定的设计漏洞，并不完善所致。
1998年底，奔驰在旗下S系车型中引入Distronic距离控制系统，跟我们现在理解的自适应巡航没有太大的差别。2006年，奔驰进一步完善了该系统，在必要的情况下能够将车辆完全停止，因此又称为增强型限距控制系统（DISTRONIC PLUS）。这个功能有点像现在沃尔沃倡导的全力制动系统：在必要的时候全力刹车，直至车辆停住。而奥迪在国外普遍使用博世提供的自适应系统。包括A4、A6、A8和Q7都有配备。
在2006年，雷克萨斯将新一代ACC系统装备在其旗舰车型LS460上。这套系统可以在0-100公里时速范围内工作，并且可以反复启停，即使高速公路拥堵也可以应付。
2010年，奥迪在A8上搭载了全球第一款具备GPS功能ACC系统。2015年，随着特斯拉Model S的推出，ACC系统开始作为半自动驾驶进入普通大众的视线。
自适应巡航控制系统能够实时监测车辆前方行驶环境，在设定的速度范围内自动调整行驶速度，以适应前方车辆和/或道路条件等引起的驾驶环境变化。自适应巡航系统的工作原理是在汽车行驶过程中，安装在汽车前部的车距传感器持续地扫描汽车前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。当前汽车（以下简称主车）与前方车辆之间的距离小于或大于安全车距时，ACC控制单元通过与汽车制动系统、发动机控制系统协调动作，改变制动力矩和发动机输出功率，对汽车行驶速度进行控制：以使主车与前方车辆始终保持安全车距行驶，避免追尾事故发生，同时提高通行效率。如果主车前方没有车辆，则主车按设定的车速巡航行驶。自适应巡航控制系统主要有4个工作状态，其中：
状态一：当汽车当前行驶车道正前方无行驶车辆时，该车进入普通的巡航行驶状态，自适应巡航系统将按照设定的巡航状态或者默认值对车速进行控制，保持设定的匀速行驶状态。
状态二：当汽车当前行驶车道正前方有行驶车辆时，如果目标车辆的行驶速度小于主车的行驶速度，自适应巡航系统立刻对主车进行减速，使两车之间距离保持为设定的安全距离（比中华人民共和国道路交通安全法所规定的安全距离大)。
状态三：当主车通过自适应巡航系统进行减速至设定的安全距离值之后采用跟随控制，此时主车将与目标车辆以相同的速度行驶。
状态四：当汽车当前行驶车道正前方的目标车辆发生移线或主车移线行驶到无车车道时，自适应巡航系统将对主车行驶状态进行加速控制，直到主车恢复之前设定的巡航状态行驶速度。当达到设定行驶速度时，自适应巡航系统立刻对主车进行匀速控制，使之保持设定速度匀速行驶。当驾驶员驾驶车辆时，自适应巡航系统将自动取消对车辆的控制。
驾驶员能够使用方向盘的相关按键和仪表盘上的人机交互界面对自适应巡航系统进行设置。当自适应巡航系统启动时，如果没有设定本车在巡航状态下的行驶速度和与目标车辆间的安全距离，则自适应巡航系统自动将其自适应巡航控制系统设定为默认值，并且设定的安全距离比中华人民共和国道路交通安全法所规定的安全距离大，当驾驶员驾驶车辆时，自适应巡航系统将自动取消对车辆的控制。
自适应巡航系统主要由信息感知单元、电子控制单元、执行单元和人机交互界面等组成。
信息感知单元主要用于向电控单元提供自适应巡航控制所需的车辆行驶工况参数及驾驶员的操作信号。它包括以下几种传感器：雷达传感器、车速传感器、节气门位置传感器（电动汽车相对于燃油汽车，其自适应巡航系统的信息采集单元没有节气门位置传感器）、制动踏板传感器和离合器踏板传感器等。雷达传感器，安装在汽车前端，用来获取车间距离信号；车速传感器，安装在变速器输出轴上，用于获取实时车速信号；节气门位置传感器，安装在节气门轴上，用于获取节气门开度信号；制动踏板传感器，安装在制动踏板下，获取制动灯开关信号，用于获取制动踏板动作信号；离合器踏板传感器，安装在离合器踏板下，用于获取离合器踏板动作信号。
控制单元用于实现系统的控制功能。ECU根据驾驶员所设定的安全车距及巡航行驶速度，结合雷达传送来的信息确定主车的行驶状态。当两车间的距离小于设定的安全距离时，ECU计算实际车距和安全车距之比及相对速度的大小，选择减速方式，同时通过报警器向驾驶员发出警报，提醒驾驶员采取相应的措施。
执行单元主要执行电子控制单元发出的指令，实现主车速度和加速度的调整。它包括节气门控制器（电动汽车相对于燃油汽车，执行单元没有节气门控制器和档位控制器，相应增加电机控制器和再生制动控制器）、制动控制器、转向控制器和挡位控制器等，节气门控制器用于调整节气门的开度，可使汽车加速、减速及定速行驶；制动控制器用于控制制动力矩或紧急情况下的制动；转向控制器用于控制汽车的行驶方向；挡位控制器用于控制汽车变速器的档位。
人机交互界面用于驾驶员设定系统参数及系统状态信息的显示等。驾驶员可通过设置在仪表盘上的人机交互界面(HM1)启动或清除ACC控制指令。启动自适应巡航系统时，要设定主车在巡航状态下的车速和与目标车辆间的安全距离，否则自适应巡航系统将自动设置为默认值，但所设定的安全距离不可小于设定车速下交通法规所规定的安全距离。
自适应巡航系统分为基本型和全速型：
自适应巡航系统的主要特点是其不仅具有自动巡航的所有功能，而且还可以利用自带的车载雷达等传感器实时监测汽车正前方的道路环境。如果检测到汽车当前行驶车道正前方有其他前行车辆时自适应巡航系统通过分析与前车之间的距离和相对速度等信息，判断本车是否与前车保持合适的安全间距，并采用节气门或者制动对汽车的纵向速度进行控制；自适应巡航控制系统的介入使得驾驶员的工作负担得到了有效降低，汽车的安全性得到了提高。
自适应巡航系统会把汽车目前的一些状态参数显示在人机交互上，方便驾驶人判断，也装有紧急报警系统，在自适应巡航系统无法避免碰撞时及时警告驾驶人并由驾驶人处理紧急状况。
雷达技术被用来实现自适应巡航系统基本功能。雷达波束的波长非常短，这相对于光学系统来说就有优势了，尤其是在可视性很差的条件下（比如有雾、雪花飞舞）。因此，其系统可靠性比光学系统要高。雷达是Radio delecting and ranging（Radar）的缩写，它是一种给物体定位的电子手段。发射出去的雷达波束碰到物体表面后会被反射回来。从发射信号到接收到反射信号所需要的时间取决于物体之间的距离，将再次接收到的反射波束与发射波束进行对比并分析。
与前车的距离主要采用一种间接测量法，称为调频连续（等幅）波（FMCW）法。这种方法是将连续发射的超高频振荡波（其频率随时间变化）作为发射信号。作为“运输工具”的载波信号频率在76~77GHz之间。通过这种方法就可以避免使用很复杂的直接测量时间的方式，只需简单地比较一下发射信号和接收（反射）信号的频率差即可测出前车的距离。
要想确定前车的车速，需要应用一种物理效应，这种效应被称为“多普勒效应”。对于反射发射出来的波的物体来说，它相对于发射出波的物体是处于静止状态还是运动状态，是有本质区别的。如果发射器与物体之间的距离减小了，那么反射波的频率就提高了；反之若距离增大，那么这个频率就降低。电子装置会分析这个频率变化，从而得出前车的车速。
雷达信号呈叶片状向外扩散。信号的强度（振幅）随着与车上发射器的距离增大而在纵向和横向降低。要想确定车辆位置，还需要一个信息，就是本车与前车相对运动的角度。为了获取这个信息，最新的奥迪车型上都装有发射/接收单元，该单元上配备有4个发射器和4个接收器。通过使用上面图示的信号强度与发射器距离的关系，再加上四个雷达射束，就可以准确确定出前行车辆的位置了。雷达射束在其边缘区是重叠的。前面的车辆被雷达射束2和3同时侦测到了。在这个例子中，车辆大部分处于信号2的区域内，因此信号2的接收（反射）信号强度（振幅）就大于信号3的。各个雷达射束接收（反射）信号强度的关系就表达了这种角度信息。
在实际行车中（如在高速公路、多车道路面以及转弯时），在雷达的视野中一般会出现多辆车。这时就得识别哪一辆与本车行驶在同一条车道上（或者说本车应与哪辆车保持选定的车距）。这就需要车距调节控制单元先来确定车道。这个过程是相当复杂的，是建立在很多传感器的测量数据基础上的。需要的信号有：转向角传感器、横摆率传感器信号、车轮转速传感器信号。在有相应装备的车上，由摄像头另外来识别车道识别线。由雷达探测到的公路护栏、道路分隔柱以及道路上其他车辆的运动方向，也能推断出车辆将要经过的道路情况。如果车辆配备有增强型导航系统的话，还会用预测的道路数据来确定道路情况。这条“假想”车道是控制单元根据带有自适应巡航系统的车的当前转弯半径R和确定的车道平均宽度B得出来的。
雷达在本车道上探测到的离得最近的物体（车辆），就被认为是目标车辆（指本车就是针对这辆车来进行调节）。如果满足调节条件，那么本车就与这辆车保持所期望的车距。弯道不断变化或者在驶入弯道及驶离弯道时，可能出现这样的情况：本车短时“失去”了目标（前车），或将相邻车道上的某车当成了目标。这就可能导致这样的情况：自适应巡航系统会使得车辆短时加速或减速。这种情况较少发生，其原因是没能准确查明道路情况。示例：蓝车用自适应巡航系统跟随着同一车道上的红车在行驶着。在进入弯道时，蓝车直线驶向了相邻车道上的绿车，这就可能把这辆正在行驶的绿车当成了目标车辆（就是要针对绿车来实施调节了）。因此，就会出现短时调节过程，驾驶员会觉得这个调节不太对劲。说明：这种调节特性是系统本身的原因，并不表示有故障。
当前，自适应巡航控制系统已经广泛应用于汽车中。自适应巡航系统属于典型的驾驶人辅助系统，通过先进的环境感知传感系统、智能的行为决策与规划系统和精确的执行控制系统，为驾驶人提供安全有效的驾驶辅助。自适应巡航控制系统是未来无人驾驶汽车的重要系统组成成分，预计将与其他智能驾驶系统融合到一个域控制器中进行集中计算与控制。
现阶段，尽管已有实用化的汽车自适应巡航控制装备安装在一些车辆上，但是和其他成熟的汽车电子控制技术相比，ACC仍处于发展的初级阶段。较大的技术发展空间，要求汽车自适应巡航控制系统向更高层次的驾驶员辅助系统与主动安全技术方向发展，具体发展方向如下：
自适应巡航控制工作范围的扩大
现有成熟的汽车自适应巡航控制主要针对高速公路工况而设计，且只能对主车道内的目标车辆进行控制。而城市工况是汽车行驶的另一种普遍工况，由于城市道路多由信号灯控制且易于发生拥堵，因此要求今后的自适应巡航控制系统继续完善停车一行走(stop and go,S\u0026G)及低速控制技术，以满足驾驶员在城市工况下使用自适应巡航控制的需求。同时，ACC应开发和完善主车道及旁车道多目标车辆跟踪系统，以在控制时及时发现有并线意图的旁车道车辆并提前采取必要的控制措施，从而在提高主车安全性的同时避免加速度突然波动对驾乘人员造成的不适。
新型传感器在自适应巡航控制中的使用
现有的汽车自适应巡航控制主要依靠毫米波雷达作为获取交通信息的传感器，然而毫米波雷达的成本相对较高，限制了自适应巡航控制技术的普及。随着差分GPS以及车间通信、特别是智能移动电话网的发展，依托局域互联网技术使临近车辆间互相交换位置及行驶参数信息变得容易实现，因此车辆间通信可通过辅助雷达作为交通环境信息的获取手段之一。同时，机器视觉可获得交通环境的补充信息，特别是雷达不易获得或无法检测的目标，例如行人、车道线信号灯和交通标志等。因此，机器视觉技术可扩大主车的感知范围，提高自适应巡航控制系统的可靠性与实用性。另外，不同传感器间的信息融合还可弥补单一传感器检测范围的限制，并且可以通过冗余校验来增加获取交通信息的可靠性。
自适应巡航控制与其他主动安全系统的集成
ACC仅作为对驾驶员的辅助功能而使用，要开发其巨大的交通安全潜力，必须把自适应巡航控制系统与其他主动安全系统相结合，以在不同的交通安全阶段控制主车的行驶安全。如在一般行驶工况下，使用自适应巡航控制以减小驾驶员的操作负担，并利用常规控制使主车的行驶状态限制在安全范围之内。而当检测到碰撞事故即将发生时，可启用防撞预警或主动避撞以警示驾驶员或避免事故的发生。如果主车在主动避撞时发生纵、侧向失稳，则可利用制动防抱死系统或横摆力矩控制以纠正主车的行驶状态。而当雷达等交通信息传感器检测到碰撞不可避免时，可启用安全带预紧系统和安全气囊预充气系统，以减少碰撞对驾乘人员的伤害。
自适应巡航控制与智能交通管理系统相融合
在目前的大多数的研究中，仅把ACC作为单车系统进行独立的研究，而随着智能交通系统的发展，需要把全部交通参与者与道路设施作为一个整体考虑，以此优化交通路径规划与交通。
一文读懂ACC自适应巡航功能.搜狐网.2024-05-28