自适应巡航控制中的Stop & Go功能详解

自适应巡航控制中的跟车行驶功能详解

1. 背景介绍

自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control, ACC）系统中的Stop & Go功能是提升驾驶舒适性和安全性的重要子功能，特别适用于城市拥堵路况和高速公路行驶场景。本文将从背景、功能定义、原理、传感器架构、实际应用案例以及总结与展望几个方面，详细介绍Stop & Go功能。自适应巡航控制功能详细介绍参考：自适应巡航控制（ACC）功能介绍。

随着城市交通的拥堵程度不断加剧，驾驶员在日常通勤中常常遇到频繁的起步和停车。这不仅增加了驾驶员的疲劳感，也提高了交通事故的风险。Stop & Go功能的引入，旨在减轻驾驶员的负担，提高行车安全性和舒适性。

Stop & Go功能的研发背景主要包括以下几个方面：

• 城市交通拥堵：在大城市的道路上，特别是在上下班高峰期，车辆频繁起步和停车是常态。驾驶员需要不断地加速和刹车，不仅增加了操作负担，还容易引发交通事故。
• 长途驾驶疲劳：在高速公路上，长时间驾驶会导致驾驶员疲劳，注意力难以持续集中。这种情况下，Stop & Go功能可以自动控制车辆的起步和停车，减少驾驶员的操作，缓解疲劳。
• 自动驾驶技术发展：Stop & Go功能是自动驾驶技术发展的重要组成部分。随着传感器技术和控制算法的进步，Stop & Go功能逐渐从高端车型普及到中低端车型，成为现代汽车的重要配置。

2. 功能定义

Stop & Go功能的具体定义如下：

• 跟随停车：当感知系统检测到前方目标车辆减速时，ACC系统将与前方目标车辆保持设定的安全距离。如果前车完全停车，ACC将控制自车跟随前车停车。
• 跟停起步：在自车跟随停车后，如果前车再次起步，且满足起步条件，自车将自动跟随前车起步。如果静止时间超过设定时间，系统将自动退出功能。

这些功能通过自动化控制，减少了驾驶员在拥堵交通中的操作负担，提高了行车的安全性和舒适性。

3. 功能原理

Stop & Go功能的实现依赖于多传感器数据融合和先进的控制算法。其工作原理如下：

• 目标检测：利用雷达和相机传感器实时检测前方车辆的位置和速度，判断前方车辆的减速和停车行为。雷达可以提供精确的距离和速度信息，相机可以识别车辆和交通标志。
• 目标跟踪算法：基于卡尔曼滤波、粒子滤波或者深度学习模型推理等相关算法，实时跟踪前方目标车辆的位置和速度，尤其在车辆减速和停车时保持高精度。目标跟踪算法需要处理传感器数据的噪声和不确定性，确保精确的目标检测。
• 数据融合：通过数据融合技术，综合分析多传感器数据，精确判断前方车辆的状态，并根据设定的安全距离和跟车逻辑调整自车的速度。数据融合技术可以提高系统的可靠性和准确性。结合雷达和相机数据，使用贝叶斯过滤或信息融合技术，提供更准确的环境感知，尤其在复杂交通环境中。数据融合算法需要实时处理大量传感器数据，确保系统的实时性和可靠性。
• 行为预测算法：预测前方车辆的行为，例如减速和停车意图，以提前做出反应。行为预测算法需要考虑多种因素，如车辆速度、加速度和环境信息，提供准确的预测结果。
• 速度控制：在前方车辆减速停车时，自车将自动减速并最终停车，保持设定的安全距离。在前方车辆起步时，自车将自动起步，跟随前车行驶。速度控制算法需要平滑调整车辆的速度，避免突然加速或减速。
• 控制算法：采用PID控制或模型预测控制（MPC）算法，平滑调整车辆速度和加速度，确保驾驶平稳。控制算法需要在不同的驾驶条件下保持稳定的性能，避免突然加速或减速。

4. 传感器架构

实现Stop & Go功能需要以下主要传感器：

• 雷达传感器：用于测量前方目标的距离和相对速度，提供高精度的距离信息。雷达具有良好的抗干扰能力，可以在恶劣天气条件下正常工作。
• 相机传感器：用于捕捉前方道路图像，识别车辆和交通标志，提供补充信息。相机可以提供高分辨率的图像数据，识别精细的目标。
• 超声波传感器：用于低速和停车情况下的近距离检测，确保安全。超声波传感器适用于近距离探测，精度高，反应快。

这些传感器通过数据融合技术，实现对前方目标的精准检测和跟踪，确保Stop & Go功能的有效执行。

5. 实际应用案例

Stop & Go功能在实际应用中具有广泛的场景，例如：

• 城市拥堵路段：在城市道路上，车辆频繁起步和停车，Stop & Go功能可以自动控制车辆的起步和停车，减轻驾驶员的负担。驾驶员只需在必要时进行干预，大大减少了操作频率。
• 高速公路拥堵：在高速公路上遇到拥堵路段，Stop & Go功能可以自动跟随前车，减少驾驶员的疲劳感。系统可以在较高车速下平稳工作，保证行车安全。
• 停车场进出：在停车场进出过程中，Stop & Go功能可以帮助车辆在低速情况下自动控制停车和起步，提高便利性。驾驶员可以更轻松地在狭窄的停车场内行驶，减少剐蹭风险。

6. 总结与展望

Stop & Go功能通过自动控制车辆的起步和停车，提高了驾驶的舒适性和安全性。随着传感器技术和控制算法的不断进步，Stop & Go功能将变得更加智能和精准，支持更高级别的自动驾驶功能。

未来，ACC系统将进一步优化多传感器数据融合技术，提升环境感知能力，实现更加智能的自动驾驶。随着技术的不断发展，ACC系统将广泛应用于更多车型，为驾驶员提供更加安全、便捷的驾驶体验。