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自动驾驶时代的前夜,是 ACC 巡航技术的崛起

发布时间:2019-08-17 05:55 所属栏目:[经验] 来源:于本一
导读:从汽车被创造出来那天起,对自动驾驶能力的渴求就成了一代代工程师攻坚的方向。而自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,简称『ACC』)的出现则让普通消费者开始对自动驾驶汽车有了期待和畅想。回到 20 世纪,汽车制造商们开始从 17 世纪工程师们的成果

从汽车被创造出来那天起,对自动驾驶能力的渴求就成了一代代工程师攻坚的方向。而自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control,简称『ACC』)的出现则让普通消费者开始对自动驾驶汽车有了期待和畅想。回到 20 世纪,汽车制造商们开始从 17 世纪工程师们的成果上寻找灵感,最终 1958 款的克莱斯勒帝国(Chrysler Imperial)成了全世界第一台搭载驾驶辅助系统的车型。

自动驾驶时代的前夜,是 ACC 巡航技术的崛起

这台老爷车当时配备的这套系统也叫做「autopilot」,不过和特斯拉没什么关系。它接在发动机的驱动轮轴上,仪表台的地方有一个拨盘可以设置巡航速度,还有一台另加的电机通过调整档位来维持车速。尽管现在量产车上使用的 ACC 系统经过漫长的技术迭代已经和之前的大不一样了,但殊途同归,目的都是让驾驶尽可能地实现自动化。

自动驾驶时代的前夜,是 ACC 巡航技术的崛起

1958 款克莱斯勒帝国车型搭载了一套 Auto-Pilot 定速巡航系统 | GRautogallery

虽然真正意义上的自动驾驶汽车还没有走入消费市场,但自适应巡航系统的应用让用户得以提前一窥无人车时代的端倪。系统开启后,车辆能够按照设定的跟车距离行驶,通过不断调整车速来维持两车的距离。驾驶员这个时候仍需要双手握住方向盘,除非出现紧急情况,否则不需要对车辆进行干预。

回望这项功能的发展史,我们可以看到它技术的迭代与升级,以及依靠体验逐渐积累和建立的用户信任与满意度,这是自动驾驶时代还不曾拥有的。

巡航功能的技术变迁

首先要明确的一点是,巡航功能,不管是定速巡航还是自适应巡航,都算不上是安全功能,它们最大的作用是让开车这件劳心费神的事儿变得舒心一些。而定速巡航(Cruise Control)作为鼻祖式的存在,最早可以追溯到 1788 年,当时詹姆斯·瓦特(James Watt)和马修·博尔顿(Matthew Boulton)用它来控制蒸汽机的运行,而调速器这种装置(Cruise Control 也是调速器的一种)则在 17 世纪就得到了应用。

之后演变而来的定速巡航装置则是由发明家和机械工程师拉尔夫·蒂托(Ralph Teetor)于 1948 年发明的,首次搭载这套系统的车型正是 1958 年上市的克莱斯勒帝国。

从技术原理上来看,定速巡航由 EMS 进行控制,EMS 会同时参考变速箱信号、当前车速和驾驶员设定速度,通过调整节气门开度和变速箱等控制单元对车速进行调整,实现巡航。

自动驾驶时代的前夜,是 ACC 巡航技术的崛起

开启自适应巡航功能的特斯拉仪表界面 | Electrek

只不过随着整个社会的进步,道路交通也变得越来越复杂,只是控制车速已经不能让驾驶过程变得舒适了,这个时候自适应巡航系统就上线了。

顾名思义,这套系统的关键在于「自适应」三个字。它借助外部传感器(雷达、摄像头、激光传感器等)检测自车与前方车辆的距离和相对速度,并控制自身车速和前车保持固定的距离。假设前车变道离开,在未识别到新的目标物之前,它会控制车辆按照设定的车速行驶。

从可实现的功能等级来看,目前主流的 ACC 系统还可以分为两类:

自适应巡航。自动加减速,让车辆按照预设的速度或者与前车保持一定距离行驶。低于一定速度退出,一般是 30 公里/小时;

自适应巡航+自动启停 (Stop & Go)。能以任何速度进行巡航,包括在完全停止后随着前车的移动而恢复之前的行驶状态。

自动驾驶时代的前夜,是 ACC 巡航技术的崛起

《消费者报告》针对 ACC 功能的用户调研结果 | Consumer Reports

在美国《消费者报告》进行的一项关于「高级安全系统」的用户调研中,有 85% 的车主对 ACC「非常满意」,有 19% 的用户表示自适应巡航系统帮助他们成功避免了一次交通事故的发生,72% 的受访者对这套系统足够信任。

虽然从用户的角度来看,自适应只比定速巡航复杂了那么一点点,但从汽车工程层面来看,两项技术实现起来的难度完全不是一个等级的。

ACC 因为涉及到汽车的自动加减速控制,不但需要发动机管理系统 EMS 参与控制,自动变速箱控制器 TCU,电子稳定程序 ESP 以及电子驻车 EPB 都要介入,这其中还涉及到更复杂的人机交互界面设计和雷达、摄像头等外部传感器的管控。虽然成本不可避免地增加了,但它对驾驶体验的提升效果也是十分明显。特别是在高速公路上,可以大幅缓解人的紧张情绪。

如果说自动变速箱解放了人的左脚,自适应巡航解放了人的右脚,那么下一代的领航技术(autopilot)则让我们的双手得以短暂松开方向盘,朝着自动化驾驶的方向逐步迈进。

奔驰是最早让这项技术上车的主机厂。2013 年发布的最新一代奔驰 S 级车型搭载了「Distronic Plus with Steering Assist」智能系统。它本质上是在 ACC 的基础上增加了转向辅助的功能,这样系统能够自动控制方向盘转动,实现车道保持或低速工况下随前车小幅横向摆动的功能,从而让驾驶员的双手也得以解放出来。

功能的更进一步也意味着新硬件的升级。要对转向控制就必须有前视摄像头的加入,利用人工智能算法实现对车道线的检测,弥补了雷达传感器的缺陷(比如纵向速度和距离测量精度高,但横向较差)。而要更进一步,实现全速度范围内的加减速以及获得主动变道的能力,则需要更多传感器以及控制、执行机构的配合。当然,车辆的电控单元的数量也会大幅增加,软件算法以及量产前的测试工作都会相应变得很复杂。

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