一种全速巡航系统的设计

赵公旗，王 华，李 佳

（长城汽车股份有限公司技术中心 河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

定速巡航［1］激活巡航后，巡航车速固定，可方便驾驶员不用一直踩着油门，减轻驾驶疲劳。同时定速巡航一般在转向盘上设置有加减速按钮，驾驶者可以通过手指按下加减速按键，进行巡航车速的控制，十分便利。

自适应巡航［2］功能被激活后，雷达通过探测车前开阔情况或障碍物离本车的距离，来自动调节车速，更加灵活，摆脱了定速巡航更适合于高速行驶的境况，使得车辆可以在郊区开启自适应巡航功能，更进一步方便了人们驾驶车辆。但定速巡航局限适用于高速路况行驶，当期的自适应巡航因其自适应巡航速度一般在30～40km/h，不适用于城市路况。本文设计一种全速自适应巡航策略，提升车辆驾驶的便捷性和舒适性。

1 雷达选用

全速自适应巡航的控制需用到长距雷达［3］，使得车辆可探测距离达到1.0～200m的范围。同时检测角度需要满足一定水平角度，如图1所示。

图1 水平检测示意图

假设本车左侧或右侧有车辆要变道到本车道，此时需要本车能够及时检测到来车，定义来车车长为Lv，车道宽度为Ld，本车探测角度为β，同时假设来车变道后距离本车车距极小，则有如下对应关系

常见车道宽度在3.5～3.75m［4］，为方便计算这里取Ld=3.6m，取车长Lv=4.0m，取车间保留1.0m的安全距离，则可计算出β≈60°。因此可选用检测范围为60°的长距离雷达。图2展示的产品可满足要求：检测距离0.5～250m，检测范围0～60°。

图2 雷达产品示意图

辅助设备：摄像头。基于路面情况的复杂性，为更好地控制车速带给乘客的舒适感知，需引入摄像头。基于摄像头成像，辅以图像识别分析，在检测到轮胎前进轨迹上存在不平整路面或遇减速带时，及时做好复制制动提示，由车轮制动系统根据请求制定情况，进行制动。如图1所示，摄像头检测到车轮行车轨迹如黄色线。

2 全速自适应巡航逻辑策略设计

图3是全速自适应巡航系统逻辑框图。

图3 逻辑框图

当车辆前方道路通畅时，当前车速未达到设定的目标巡航车速时，自动加速至驾驶员设定的期望速度；当发现前方目标障碍物后，且检测到安全距离不足时，则系统应自动减速并且以舒适且安全的速度跟随目标，一旦系统再次探测到道路通畅，则再次加速至驾驶员设定的期望速度。

2.1 全速自适应巡航开启

当车辆电源达到ON挡后，系统进行自检，雷达系统、按键系统、摄像头系统不进行自检，上电默认处在关闭状态。

当按下cruise+set按钮后，系统检测当前系统状态，若可进入巡航，则将按钮信号发送至仪表系统，点亮仪表指示灯。此时默认巡航最大车速为当前车速，发送保持当前车速信号KeepVhSpd给动力系统。此时如果出现退出巡航条件时，则退出巡航；未出现退出条件时，发动机节气门开度保持当前状态，以虚拟加速踏板信号代替实际踏板信号。

驾驶员可通过+/-按钮设置目标巡航速度，可通过TimeGap按钮设置跟车车距。

车辆限速功能：当出现车速大于120km/h、行驶过程中驾驶员解开安全带或驾驶员出现疲劳驾驶时，自适应巡航系统应进行限速，主要通过AEB系统、ESP系统和动力系统配合限速。

2.2 快速退出巡航条件

出现如下条件时，系统则会快速退出巡航控制，由驾驶员接管控制车辆：驾驶员关闭巡航控制系统； 制动踏板被踩下；电子驻车（EPB）打开或手制动拉起；制动系统出现严重故障；变速器不在前进挡（D）上；动力系统出现严重故障；驾驶员override超过30s；车辆后溜；四门两盖之一被打开；车辆跟停后CDD无法提供足够的制动力hold车使得自车保持静止状态；前方目标车辆近距离（5m）内无切出迹象突然丢失；安全气囊系统故障。

2.3 缓慢退出条件

出现如下条件时，系统则应缓慢退出巡航控制：VDC功能激活；HDC功能激活；ABS功能激活；TCS功能激活；手制动系统进入浅制动状态；Cancel键被按下。

2.4 弯道跟随设计

探测并且测量视野范围内的目标，主要包括车距信息、车车间的相对速度、转向盘角度、横向位移等。

利用转向盘转角的角度及横向加速度来计算车辆的行进轨迹，通过雷达系统及摄像头系统识别并选择行进轨线内的目标车辆，通过监测前车相对速度，跟随前方目标车辆行驶，并保持安全和舒适的距离或以驾驶员期望的速度自动巡航。

同时，需要仪表显示屏上显示本车和目标车辆及其行驶轨迹，用于提示驾驶员，以便出现异常状况时，驾驶员能够及时作出一定的反应。

2.5 传感器布置［5］要求

在雷达天线屏蔽器的前方没有覆盖件或涂装过的保险杠。如果传感器必须装在一些覆盖件的后方，例如保险杠或天线屏蔽器，需特别注意覆盖件的材料选择、形状设计、涂料以及和传感器的相对位置。

覆盖件表面的水滴、水膜和积雪都可能引起额外的信号衰减并进一步导致性能和功能受限。对于无覆盖安装形式，传感器控制单元中的天线屏蔽器的设计可将上述不利影响降至最小。积雪可被可选的集成式天线屏蔽器-加热机构去除。对于有覆盖安装形式，传感器控制单元可以选择驱动外部天线屏蔽器-加热系统。

3 总结

全速自适应巡航系统是自动跟随车辆，保持安全舒适的距离，旨在适用于在正常气候下的常见路口使用，优于传统的自适应巡航系统。工作范围扩展至0—120 km/h（根据不同车辆可设置不同上限车速），在前方遇到静止目标车辆时，该系统能够自动制动以及请求ESP系统辅助制动，直到车辆停车或躲开障碍物，在道路通畅后，在驾驶员确认下自动启动该系统。

在复杂交通情况下和半径大于125 m的弧形道路上对相关目标物体进行可靠鉴别。无论在任何驾驶情况下，均应以驾驶员请求介入的优先级为最高级，巡航的开启条件必须首先检测制动系统状况，制动系统异常，应提示驾驶者及通过断油减速等方式保持车辆平稳减速。

该全速自适应巡航系统目前处于研发阶段，还未投入实际应用。

［1］ 胡克非.定速巡航系统的设计［D］. 武汉： 武汉理工大学， 2012.

［2］ BOSCH.汽车电气与电子［M］.魏春源，等，译.北京：北京理工大学出版社， 2004.

［3］ 郭锦屏，霍鹏飞.基于雷达跟踪的修正弹道辨识精度分析［J］.西安工业大学学报，2011（4）：392-396.

［4］ 百度百科. 车道宽度［OL］.http：//www.baike.baidu.com/item/%e8%bd%a6%e9%81%93%e5%ae%bd%e5%ba%a6/7994168?adapt=1&fr=aladdin.

［5］ 汤轲，李旭，熊荣飞，等.汽车TPMS天线整车布局仿真分析［C］//“现代汽车电子开发技术及能力突破”高级研修班， 2014.