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主题:【原创】汽车安全技术杂谈-主动安全技术(序) -- 波波粥

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家园 【原创】主动安全技术-自适应巡航控制系统(上)

虽然我天天和汽车打交道,但其实我最怕开车,因为开车对我是件挺痛苦的事,开车的时候需要集中注意力,可是我常常会想到其他的事情,注意力会从驾驶上转移开来,这可真是一个要命的缺点,再想想自己看过的那么多事故现场的分析照片,就已经是冷汗直冒了。如果我们的汽车能够自动驾驶,不就能把我这样的人解放出来了吗?考虑到像我这样的懒人的需求,工程师们开发了ACC(Adaptive Cruise Control),中文翻译为“自适应巡航控制系统”。

汽车自适应巡航的基本功能是自动避撞系统,我们可以自己设定自己觉得安全的车间距离,避撞系统通过控制本车的油门和刹车来控制本车的速度和加速度,以保持设定的目标距离。它工作的基本原理为是通过雷达探测到前方没有汽车等其它障碍物时,汽车执行传统巡航控制,按驾驶员设定的速度行驶;当雷达探测到前方有汽车切入或减速行驶时,启动ACC 控制系统,介入发动机和刹车系统,以保持设定的车辆间距。同时,驾驶员也可以设置一个希望的行驶速度,在畅通的道路上,ACC可以使车辆持续以此速度行驶。

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ACC 系统主要由测距系统(雷达和热成像仪)、ECU 和作动器组成。测距系统包括毫米波雷达和热成像仪,用于测量本车与障碍物(车,人,或其他物体)的相对距离、相对速度、相对加速度;中央控制单元ECU 进行控制计算,负责计算设定速度、实现车头净距控制的加速度,并发出控制指令,控制汽车速度和加速度的执行机构;动作器简单来说包括方向盘,油门和刹车。

毫米波雷达的工作原理是基于多普勒效应的,呵呵,先简单解释一下什么是多普勒效应吧。所谓多普勒效应,是指波在波源移向观察者时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低。生活中的例子就是火车的汽笛声,当火车开向我们时,其汽鸣声会比平常更刺耳,而远离我们是,汽鸣声变小。回到我们的毫米波雷达上来,如果物体相对于发射机在移动,接收信号的频率就会因为多卜勒效应而改变。物体接近时,接收信号的频率会升高,物体远离时则降低。频率曲线叠加在一起即可得到一个完整接收信号,它的中频信号包含发射机与目标之间的距离和相对速度等信息。如果车上安装有足够数量的天线,它们还能计算出目标与车辆的纵轴夹角。毫米波雷达的另一个优点是天线很小,使得它们能被隐蔽地安装于车头,车侧和车尾等任意位置。目前大多数的自适应巡航控制系统都采用77 GHz长距离雷达。

呵呵,来个强悍的,在长弓阿帕奇直升机旋翼顶端的那个大球就是一部毫米波雷达。

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还是回到我们的汽车用毫米波雷达上来,这个看着就不那么BH了吧:

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不过雷达也有缺陷,雷达波打在人体上很少有被反射回去的,对于雷达来说,人和动物就是“隐身”的了。这怎么行,俺在打瞌睡的时候,万一高速公路上出来一头斑马,雷达探测不到,汽车就撞上这个傻不楞登家伙,俺。。。

所以在汽车探测器中,还要使用热成像仪,热成像摄像头直接以探测到的物体和行人的热辐射作为影像数据的来源,而无需车辆提供额外的红外线光源。处理器将这种热量信息转化为目标数据进入ECU。

热成像仪:

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热成像仪对夜间行驶的帮助也很大的,可以有效的弥补灯光系统的不足

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不过热成像仪也有缺点,即在恶劣气候下(如大雨、下雪、起雾或沙尘暴等),监测距离会大幅缩短。

当然,目前的技术来讲,ACC系统还不能完全取代驾驶员的操作,毕竟人脑还是要比电脑聪明得多,所以现在一般采用的控测策略是,ACC系统给出的信号控制的加速/制动的使用范围在2米/秒左右,一般来说,这足以实现对车速和距离的精确控制。当有突发状况发生,需要更大的加/减速时,会有一个光学和声音信号通知驾驶者及时采取措施。目前在比较高级一些的车上,如奔驰,宝马,沃尔沃的豪华车型上都已经装备了复杂程度不同的ACC系统。

还有哪些技术可以进一步提升ACC系统的性能呢?呵呵,且听下回分解

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