厚勢(shì)按：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control，ACC）一方面可以有效避免碰撞，另一方面可以在長(zhǎng)距離駕駛情況下減輕駕駛者操作負(fù)擔(dān),，在特定工況下實(shí)現(xiàn)了汽車的縱向自動(dòng)駕駛,，受到了生產(chǎn)企業(yè)、消費(fèi)者的共同關(guān)注,。

本文來(lái)自 2017 年 7 月 5 日出版的《汽車工業(yè)研究》,，作者是一汽集團(tuán)的張立淼。文章在對(duì) ACC 的技術(shù)特點(diǎn),、技術(shù)難點(diǎn)和市場(chǎng)應(yīng)用情況分析的基礎(chǔ)上,，從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和 2020 年市場(chǎng)預(yù)測(cè)兩方面對(duì) ACC 技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了分析。

1 引言

汽車的迅速普及在給人們的生活帶來(lái)便利性的同時(shí)也引發(fā)了交通事故,、環(huán)境污染,、道路擁堵等社會(huì)問(wèn)題，因此汽車的智能化,、電動(dòng)化,、低碳化成為汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。智能網(wǎng)聯(lián)汽車可依靠車載信息傳感器獲取道路交通信息,，并通過(guò) V2X 技術(shù)達(dá)到協(xié)調(diào)人、車,、路等交通參與者,，顯著改善汽車安全性、減少交通事故等目的,，成為汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向,。

作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車初級(jí)階段先進(jìn)駕駛輔助技術(shù)（ADAS）的重要組成部分，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)因其具有改善車輛行駛安全性,、駕乘舒適性及提高交通流量的潛力而得到政府部門,、汽車企業(yè)、零部件企業(yè)和相關(guān)汽車研究機(jī)構(gòu)及社會(huì)各界的廣泛關(guān)注,，并逐步成為消費(fèi)者購(gòu)車時(shí)考慮的重要因素,。

基于此，本文將在對(duì)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）功能,、國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況,、技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)、技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用情況分析的基礎(chǔ)上,，從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和 2020 年市場(chǎng)預(yù)測(cè)兩方面對(duì) ACC 技術(shù)發(fā)展前景進(jìn)行了分析,。

2 ACC發(fā)展概述

2.1 功能概述

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）是在傳統(tǒng)的定速巡航控制基礎(chǔ)上結(jié)合安全車間距保持控制，通過(guò)環(huán)境信息感知模塊進(jìn)行前方行駛環(huán)境監(jiān)測(cè)（前方有無(wú)車輛,、兩車間距,、相對(duì)速度等），在前方?jīng)]有車輛或前方車輛遠(yuǎn)在安全車距之外時(shí)以預(yù)設(shè)定車速定速巡航，而當(dāng)前方車輛在監(jiān)測(cè)范圍以內(nèi)且前方車輛車速小于本車巡航車速時(shí),，以一定的控制策略自動(dòng)跟隨前車行駛,。ACC 在特定工況下實(shí)現(xiàn)了汽車的縱向自動(dòng)駕駛，減輕了駕駛員操作負(fù)擔(dān),。

圖 1 ACC 功能示意

起初 ACC 只能在車速大于一定的情況下才能啟用,。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，ACC 逐漸得到完善,，可以具有起停跟隨（Stop and Go）功能,，工作范圍擴(kuò)展到全車速，可以應(yīng)對(duì)城市中多信號(hào)燈,、擁堵等路況,。本報(bào)告中將傳統(tǒng)型需要車速達(dá)到一定條件才能啟用的 ACC 稱為典型 ACC，將擁有在全速范圍內(nèi)發(fā)揮功能的 ACC 稱為全速 ACC,。ACC 功能示意見(jiàn)圖 1,。

2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展

ACC 最早由美國(guó)密歇根大學(xué)專家于 20 世紀(jì) 60 年代提出，目的是想控制在高速公路上行駛車輛的車速與車距,，以提高通行效率與行車安全,。但是受限于傳感器、控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能,，之后二十多年的研究只停留在理論階段,。20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著通訊,、計(jì)算機(jī)以及傳感器技術(shù)的大力發(fā)展,，歐洲、美國(guó),、日本開(kāi)始對(duì) ACC 進(jìn)行技術(shù)研發(fā),。

進(jìn)入到 21 世紀(jì)，伴隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展,，ACC 技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性突破,，陸續(xù)在汽車上得到了應(yīng)用。國(guó)外奧迪 A6,、寶馬 5 系,、沃爾沃 S60、凱迪拉克 DTS,、雷克薩斯等中高檔車型均實(shí)現(xiàn)了裝備,。

目前國(guó)內(nèi)各合資企業(yè)逐漸將一些車型裝備 ACC，如福特金牛座,、奧迪 A6 L,、英菲尼迪 QX50 等車型裝備了 ACC,。

2.3 系統(tǒng)架構(gòu)

ACC 系統(tǒng)架構(gòu)主要包括信息采集、控制系統(tǒng),、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和人機(jī)交互四部分（見(jiàn)圖 2）,。

圖 2 ACC 系統(tǒng)架構(gòu)

（1）信息采集

信息采集主要進(jìn)行周圍環(huán)境信息感知以及本車狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。周圍環(huán)境感知使用車載測(cè)距傳感器,、視覺(jué)傳感器,。車載測(cè)距傳感器主要使用毫米波雷達(dá)，視覺(jué)傳感器主要采用百萬(wàn)像素?cái)z像頭,。

（2）控制系統(tǒng)

圖 3 ACC 控制流程

控制系統(tǒng)的核心是間距策略和 ACC 控制算法：

間距策略根據(jù)當(dāng)前行駛環(huán)境決定期望的安全車間距,，為控制算法的間距控制提供參考輸入值；

控制算法則通過(guò)控制油門和剎車,，使得在實(shí)際行駛過(guò)程中保持期望的安全車間距（見(jiàn)圖 3）,。

（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括電子節(jié)氣門系統(tǒng)、主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)以及在低速控制中應(yīng)用的自動(dòng)換擋系統(tǒng),。

（4）人機(jī)交互

人機(jī)交互界面主要用于駕駛員對(duì)系統(tǒng)的功能選擇及參數(shù)設(shè)定,。

3 技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)分析

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

（1）典型 ACC 存在啟用條件，全速 ACC 可跟停跟走

典型 ACC 需要在特定工況下才可啟用,，一般為速度達(dá)到 30 km/h 以上,。而全速 ACC 可實(shí)現(xiàn)跟停跟走功能，沒(méi)有啟用速度的要求,。按照我國(guó)交通法規(guī)對(duì)車速的規(guī)定,，ACC 最高巡航車速應(yīng)設(shè)置為 120 km/h。

（2）跟車距離以時(shí)間為單位設(shè)置,，一般在 1～2.5s 之間

安全車距設(shè)置偏小會(huì)導(dǎo)致主車在對(duì)前車跟隨行駛時(shí)經(jīng)常處于不安全狀態(tài)，從而引發(fā)駕駛員精神緊張,。安全車距設(shè)置過(guò)大則會(huì)引起其他車輛的頻繁并線,，使駕駛員對(duì) ACC 的信任度降低。

目前安全車距控制主要使用車間安全時(shí)距模型,，即以時(shí)間（主車與前車即將發(fā)生碰撞的時(shí)長(zhǎng)）為單位進(jìn)行控制,，一般在 1～2.5s 之間。在人機(jī)交互界面,，可分為 3～5 檔分別代表不同安全車距,，供駕駛員根據(jù)不同情況選擇使用。

（3）自動(dòng)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力 0.3～0.4 g,，為車輛最大制動(dòng)力的 30%～40%

ACC 作為一個(gè)舒適性配置,，其主要目的是為了減輕駕駛負(fù)擔(dān)、增加駕駛舒適性,。ACC 自動(dòng)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力是影響舒適性的主要因素,，其要在保證安全性的同時(shí)盡量提高車輛舒適性,。ACC 自動(dòng)制動(dòng)力為 0.3～0.4g，一般為車輛最大制動(dòng)力的 30%～40%,。

（4）傳感器類型以毫米波雷達(dá)為主,，全速 ACC 需要毫米波雷達(dá)與攝像頭配合

由于毫米波雷達(dá)具有較遠(yuǎn)的探測(cè)距離及較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，因此被廣泛應(yīng)用于 ACC 中,。對(duì)于全速 ACC 而言,，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)在低速?gòu)?fù)雜市區(qū)工況下的跟停跟走功能，目前一般是采用毫米波雷達(dá) + 攝像頭的組合來(lái)進(jìn)行環(huán)境信息監(jiān)測(cè),。毫米波雷達(dá)大多使用 77 GHz,，攝像頭為 100 萬(wàn)像素。

（5）探測(cè)距離根據(jù)傳感器不同而有所差別,，處于 100～250m 之間

77 GHz 毫米波雷達(dá)分為遠(yuǎn)距離雷達(dá)與中距離雷達(dá),。其中，遠(yuǎn)距離毫米波雷達(dá)探測(cè)距離達(dá)到 250 m,；中距離毫米波雷達(dá)探測(cè)距離達(dá)到 150 m,。100 萬(wàn)像素?cái)z像頭的探測(cè)距離是 100 m。

3.2 技術(shù)難點(diǎn)

（1）精確的目標(biāo)識(shí)別并保證跟蹤目標(biāo)不丟失

對(duì)于 ACC 而言,，如何對(duì)前方多個(gè)車道內(nèi)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),，并根據(jù)環(huán)境信息判斷前方車輛是否位于主車道是一個(gè)難點(diǎn)；此外,，在轉(zhuǎn)彎等特殊情況下保證目標(biāo)不丟失也是一個(gè)難點(diǎn),。

（2）對(duì)車輛動(dòng)態(tài)調(diào)整的控制策略復(fù)雜

ACC 需要根據(jù)設(shè)定的車距，結(jié)合主車和前車的車速,，對(duì)車輛進(jìn)行加速或制動(dòng)的動(dòng)態(tài)控制,，控制策略復(fù)雜。不斷優(yōu)化控制策略,，改進(jìn)控制方法,，才能促進(jìn) ACC 普及應(yīng)用。

（3）安全性的基礎(chǔ)上對(duì)舒適性優(yōu)化

ACC 主要目的是在保障行車安全的前提下增加駕駛舒適性,，如何在保證安全性的基礎(chǔ)上優(yōu)化舒適性是需要解決的問(wèn)題,。

4 技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用情況分析

圖 4 2013 年～2015 年 ACC 裝備量及增長(zhǎng)率

從表 1 中可以看出，國(guó)內(nèi)共有 11 家企業(yè) 20 多款車型裝備了 ACC,。除紅旗 H7,、博瑞、吉利 EC8 之外,，其余全為合資企業(yè)的中高檔車型,。2013 年～2015 年，ACC 裝備量分別為 8.21 萬(wàn)輛,、11.13 萬(wàn)輛,、15.24 萬(wàn)輛,。從增長(zhǎng)率上來(lái)看，ACC 裝備量年增長(zhǎng)率在 35% 左右（見(jiàn)圖 4）,。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的不斷下降,，ACC 市場(chǎng)裝備量會(huì)呈現(xiàn)出更為迅速地增長(zhǎng)。

表 1 裝備 ACC 的主要車型

圖 5 2013 年～2015 年 ACC 裝備率

圖 5 所示為 2013 年,、2014 年,、2015 年 ACC 市場(chǎng)裝備率。從圖中可以看出,，ACC 裝備率呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢(shì),，2015 年達(dá)到 0.84%，但總體還是很低,。

圖 6 2013 年～2015 年 ACC 裝備量各系別占比

在各系別占比方面,，美系占比最高，2013 年～2015 年占比分別達(dá)到了 39.94%,、79.54% 和 59.64%,。德系占比均在 10% 以上，法系目前仍沒(méi)有產(chǎn)品裝備 ACC,，可以看出,，法系在對(duì)待新技術(shù)方面比較保守。自主品牌占比分別為 0.67%,、1.83% 和 3.24%,，微幅增長(zhǎng)。

圖 7 2013 年～2015 年 ACC 裝備量各車型級(jí)別占比

在各車型級(jí)別占比方面,，受限于價(jià)格因素,，目前小型車上沒(méi)有裝備 ACC。2013～2015 年緊湊型車占比分別為 14.35%,、16.72%,、11.52%。由于中型車裝備 ACC 的車型數(shù)量較多,，因此裝備量占比最多，達(dá)到 70% 左右,。中大型車由于受車型數(shù)量以及銷售量所限,，占比與緊湊型車相近，占比分別為 16.32%,、9.31% 和 17.47%,。

5 技術(shù)發(fā)展前景分析

5.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái) ACC 主要向以下幾個(gè)方向發(fā)展：

（1）全速 ACC 進(jìn)一步普及目前 ACC 已經(jīng)經(jīng)歷了從典型 ACC 向全速 ACC 的發(fā)展。未來(lái),，全速 ACC 技術(shù)會(huì)更加成熟,，將得到進(jìn)一步普及,。

（2）ACC 與 LKA 等其他駕駛輔助技術(shù)集成 ACC 是汽車在縱向上的控制，達(dá)到了減輕駕駛員負(fù)擔(dān)的目的,，如果將其與 LKA 進(jìn)行聯(lián)合控制即可初步實(shí)現(xiàn)縱向與橫向的特定工況下的自動(dòng)駕駛,。

（3）ACC 與智能交通系統(tǒng)相融合隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷突破,，車與車通訊必將迎來(lái)發(fā)展,，基于車車通訊、車路協(xié)同控制技術(shù)的 ACC 成為未來(lái)發(fā)展方向之一,。

5.2 2020年市場(chǎng)預(yù)測(cè)

結(jié)合汽車市場(chǎng)發(fā)展總體趨勢(shì),，預(yù)計(jì) 2020 年 ACC 在狹義乘用車新車市場(chǎng)裝備率將達(dá)到 20% 左右。主要基于以下原因：

ACC 技術(shù)不斷成熟,，2013 年～2015 年已經(jīng)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭,，增長(zhǎng)率保持在 30% 以上，預(yù)計(jì)未來(lái) 5 年 ACC 將迎來(lái)技術(shù)成長(zhǎng)期,；

ACC 與 AEB 使用相同的硬件,，隨著各國(guó)法規(guī)和 NCAP 對(duì) AEB 的裝備要求逐步加嚴(yán)，在推動(dòng) AEB 發(fā)展的同時(shí)也勢(shì)必將帶動(dòng) ACC 裝備量的增加,。

編輯整理：厚勢(shì)分析師拉里佩

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