在智能汽车飞速发展的当下，先进驾驶辅助系统正逐渐成为汽车的标配，深刻改变着人们的驾驶方式与出行体验。ADAS包含多项功能，每项功能背后都凝聚着复杂而精妙的技术，它们共同协作，为行车安全与驾驶便捷性保驾护航。从今天起，我们将开启一个系列文章，深入探讨ADAS各项功能的技术原理，帮助大家更好地了解这一前沿汽车科技。
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本次我们率先聚焦的是自适应巡航控制系统。作为ADAS中的关键一环，ACC不仅在提升驾驶舒适度上表现卓越，更是在安全性方面发挥着重要作用。接下来，就让我们一同揭开ACC系统神秘的技术面纱，探索它如何借助先进的硬件和前沿技术，实现车辆的智能化巡航控制。
硬件协同：构建智能驾驶的坚实基础
信息感知单元：多传感器协作
信息感知是ACC系统运行的基石，它依赖多种传感器的协同作业。毫米波雷达作为核心传感器之一，在毫米波段发射电磁波。当电磁波遇到前方障碍物时会发生反射，系统通过分析反射波与发射波之间的时间差，便能精确计算出与障碍物的距离；同时，利用反射波的频率偏移（即多普勒效应），可以准确测定目标物体的相对速度，从而为系统提供精准的前方目标距离和速度信息。
车速传感器安装在变速器输出轴上，它如同车辆的“速度记录仪”，实时精确测量车辆的行驶速度，为系统判断车辆行驶状态提供关键数据。这一数据与毫米波雷达获取的信息相互配合，帮助系统全面了解车辆与周围环境的动态关系。
此外，节气门位置传感器、制动踏板传感器和离合器踏板传感器也各自承担重要职责。节气门位置传感器获取节气门开度信号，通过这一信号，系统能够了解发动机的进气量，进而判断发动机的输出功率状态，为调整车速提供动力方面的依据。制动踏板传感器时刻监测制动踏板的踩下情况，当驾驶员主动制动时，系统会迅速做出反应，调整控制策略，避免不必要的干预。离合器踏板传感器主要在手动挡汽车中发挥作用，它获取离合器踏板的动作信号，协助ACC系统在离合器操作时做出相应判断，确保系统与驾驶员操作的协同性。
电子控制单元（ECU）：系统智慧中枢
ECU堪称ACC系统的“智慧大脑”，其硬件组成与普通单片机相似，由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路构成。
微处理器作为核心运算部件，负责处理大量数据。ROM用于存储系统运行所需的程序和固定数据，这些程序如同ECU的“行动指南”，指导其完成各种运算和判断。RAM则用于临时存储传感器实时输入的数据以及运算过程中的中间结果。输入/输出接口负责连接各类传感器和执行单元，实现数据的双向传输。模数转换器将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便微处理器进行处理。
ECU依据内部存储的程序和数据，对传感器输入的信息进行运算、处理和判断。例如，它会分析毫米波雷达传来的前方车辆距离和速度信息、车速传感器提供的本车速度信息等，然后根据预设逻辑输出精准指令，协调整个系统的运行。
执行单元：指令的执行者
执行单元负责将ECU的指令转化为实际动作，直接控制车辆的行驶状态。
节气门控制器通过调整节气门开度，实现汽车的加速、减速及定速行驶。在传统燃油汽车中，节气门开度的变化控制发动机进气量，从而改变发动机输出功率，实现车速调整；在电动汽车中，电机控制器替代节气门控制器，通过控制电机输出功率达到相同效果。
制动控制器在车辆需要减速或面临紧急情况时发挥关键作用。它能够精准控制制动力矩，确保车辆能按照指令降低车速。例如，当ECU判断与前车距离过近时，会向制动控制器发送指令，制动控制器根据指令精确施加制动力，使车辆平稳减速。
一些高级ACC系统配备转向控制器，它可根据前方道路和目标车辆轨迹，在一定范围内微调车辆行驶方向。例如，在弯道行驶时，转向控制器结合雷达和摄像头获取的信息，自动微调转向角度，使车辆保持在安全、合理的行驶轨迹上。
挡位控制器在自动挡汽车中，依据车速、发动机转速和行驶状态等因素，控制变速器挡位。通过合理换挡，保证车辆在不同行驶条件下都能获得合适的动力输出和燃油经济性。比如在车辆加速时，挡位控制器会根据发动机转速和车速，适时降低挡位以提供更大的扭矩；在高速巡航时，升高挡位以降低发动机转速，减少燃油消耗。
人机交互界面：驾驶与沟通的桥梁
人机交互界面是驾驶员与ACC系统沟通的关键渠道。驾驶员可以通过方向盘上的相关按键或仪表盘上的界面，轻松启动或清除ACC控制指令。例如，按下方向盘上的“SET”键，即可设定当前车速为巡航车速；按下“CANCEL”键，可随时取消ACC控制。
同时，驾驶员还能根据实际需求设定巡航车速和安全车距。仪表盘上的显示屏会实时显示系统状态信息，如当前巡航车速、设定的安全车距、系统是否处于激活状态等，让驾驶员随时了解ACC系统的工作情况。
多维度技术融合，实现智能精准控制
距离测量技术
距离测量是 ACC 系统实现自动跟车的重要前提，主要依靠雷达传感器。毫米波雷达通过发射和接收电磁波，利用反射波与发射波之间的时间差精确计算与前车的距离。其工作原理基于电磁波的传播速度（约为光速，c=3×108m/s）是固定的，设时间差为△t，则距离(d = c* △t/2。
（除以 2 是因为电磁波往返的路程）。
例如，若时间差为0.00001s，则计算可得距离
激光雷达则通过测量光脉冲从发射到反射回的传播时间来实现对距离的精确测量。激光的传播速度同样为光速，其测量精度更高，能够提供更为精确的距离数据。这些技术为系统提供了可靠的前方目标距离数据，是实现安全跟车的基础。
速度监测与匹配技术
车速传感器实时监测本车速度，雷达传感器获取前车相对速度。ECU根据预设的安全车距和巡航速度，对比本车与前车的速度差。当本车速度高于前车速度且距离小于安全车距时，ECU会迅速向执行单元发送指令。
执行单元通过调节节气门开度，减小发动机进气量（燃油车）或降低电机功率（电动车），使车辆减速；或者控制制动，直接施加制动力使车辆减速；在自动挡汽车中，还可能通过换挡操作，调整车辆的动力输出，使本车速度与前车速度相匹配，始终保持安全跟车状态。
目标识别与跟踪技术
利用雷达探测信息和摄像头图像识别技术，ACC系统能够对前方车辆、障碍物等目标进行准确识别和跟踪。毫米波雷达提供距离和速度信息，具有探测距离远、精度高的优点，但对于目标物体的形状和类别识别能力有限。前视摄像头则提供目标的形状、颜色等视觉信息，通过图像识别算法，能够识别出车辆、行人、道路标识等不同目标。
将毫米波雷达与前视摄像头结合，两者优势互补。例如，在复杂路况下，雷达发现前方有一个目标物体，通过摄像头识别该物体的形状和特征，判断其为车辆还是其他障碍物。多传感器融合技术进一步提高了目标识别的准确性和可靠性，使系统能够更精准地判断前方目标的类型、位置和运动状态。
控制算法与策略
ECU中运行着复杂的控制算法，如PID控制算法、模型预测控制算法等。以PID控制算法为例，它根据传感器输入的车间距离、相对速度、本车速度等信息，计算出合适的控制量。
比例（P）环节根据当前误差（实际车距与设定车距的差值）的大小成比例地调整控制量，误差越大，调整力度越大；积分（I）环节对误差进行积分，用于消除系统的稳态误差，确保车辆最终能够稳定在设定的车距和速度；微分（D）环节根据误差的变化率调整控制量，提前预测误差变化趋势，使系统响应更加迅速和平稳。
这些算法精确计算出合适的控制量，如节气门开度、制动压力等，实现对车辆速度和车距的精确控制，确保车辆在各种路况下都能安全、稳定地行驶。
自适应巡航控制系统（ACC）通过产品层面各硬件的紧密协同和技术层面多维度技术的深度融合，实现了车辆的智能化驾驶。随着技术的不断进步和创新，ACC系统将在未来的交通领域发挥更加重要的作用，为人们带来更加便捷、安全、舒适的出行体验。
