Адаптивный круиз-контроль

Адаптивный круиз-контроль

 

Адаптивный круиз-контроль представляет собой модернизированную систему круиз-контроля, которая не только автоматически поддерживает скорость движения, но и соблюдает безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля, адаптируясь под текущую ситуацию на дороге.

 

Содержание

  1. Конструкция и функция адаптивного круиз-контроля
  2. Алгоритмы управления круиз-контролем
  3. Сфера применения и перспективы новых разработок

 

 

Как и базовая система круиз-контроля, ко­торая в течение многих лет поставлялась в виде компонента стандартной комплектации, система «адаптивного круиз-контроля» (АСС) может считаться системой повышения безо­пасности. Контроллер скорости автомобиля регулирует скорость движения до требуемой величины, заданной водителем, при помощи органа управления системы круиз-контроля. В дополнение к этой функции, адаптивный контроллер скорости автомобиля анализи­рует информацию об относительной скоро­сти и расстоянии до впереди идущего автомо­биля, а также о дополнительных параметрах движения управляемого вами автомобиля (например, угол поворота, скорость пово­рота) и использует данные для регулирова­ния расстояния между автомобилями. Таким образом, регулируется скорость и поддержи­вается безопасное расстояние до идущего впереди автомобиля. Адаптивный контрол­лер скорости автомобиля оборудован рада­ром дальнего действия, чтобы обнаруживать автомобили, движущиеся впереди по той же полосе, а также препятствия, движущиеся в пределах дальности действия датчиков и тре­бующие применения тормозов автомобиля (рис. «Компоненты системы адаптивного круиз-контроля (ACC) в легковом автомобиле» ).

 

Компоненты системы адаптивного круиз-контроля (ACC) в легковом автомобиле

 

Конструкция и функция адаптивного круиз-контроля

 

Адаптивный контроллер скорости автомо­биля — это система, избавляющая водителя от необходимости выполнять рутинные дей­ствия, но не от обязанности управлять авто­мобилем. Поэтому водитель может в любой момент взять под контроль функцию управ­ления, вмешавшись в ее работу или отключив ее (например, работая педалью акселератора или тормоза).

 

 

Датчик измерения расстояния

 

Современные системы адаптивного круиз- контроля (АСС) обычно оборудованы радар­ным датчиком, работающим в диапазоне ча­стот 76-77 ГГц (см. раздел «Датчики»). Лучи радара, излучаемые радарным датчиком, отражаются от идущих впереди автомоби­лей; анализируется их время возвращения, допплеровский сдвиг и соотношение ампли­туд. Эти величины используются для расчета расстояния, скорости и углового положения идущих впереди автомобилей. Электронные компоненты для анализа и управления (блок проверки радара) смонтированы в корпусе дат­чика. Они обмениваются данными через шину данных CAN с другими электронными блоками, отслеживающими скорость двигателя и дей­ствие тормозов (рис. «Принципиальная схема системы адаптивного круиз-контроля (ACC)» ).

 

Принципиальная схема системы адаптивного круиз-контроля (ACC)

 

Имеются также системы адаптивного круиз- контроля (АСС), использующие лазерные лучи инфракрасного диапазона (лидар). Принцип работы тот же, но при этом следует учитывать ограничение функциональности оптического зондирования в плохую погоду (туман, дождь, снег), по сравнению с радарным зондирова­нием.

Курсовая устойчивость

 

Для обеспечения надежной работы системы АСС в любых условиях, например, на пово­ротах, важно, чтобы можно было ассоцииро­вать впереди идущие автомобили с опреде­ленными полосами движения. Для этого информация от датчиков электронной си­стемы стабилизации движения ESP (угловая скорость поворота, угол поворота рулевого колеса, частота вращения колес и поперечное ускорение) анализируется в отношении фак­тической кривой движения транспортного средства, оснащенного АСС.

 

 

Ввод данных

 

Водитель вводит необходимую скорость движения и желаемый временной интервал, который может устанавливаться в диапазоне от 1 до 2 секунд. Временной интервал до впе­реди идущего автомобиля рассчитывается по сигналам от радара и сравнивается с вре­менным интервалом, заданным водителем. Если временной интервал меньше заданного, система адаптивного круиз-контроля отве­чает сообразно дорожной обстановке, сперва понижая обороты двигателя, а затем, при не­обходимости, автоматически подключая тор­моза автомобиля. Если заданный временной интервал превышен, автомобиль ускоряется до тех пор, пока не будет достигнута скорость впереди идущего автомобиля или скорость, заданная водителем.

Управление работой двигателя при круиз-контроле

 

Управление скоростью требует наличия элек­тронной системы управления двигателем. Эта система позволяет разгонять автомобиль до требуемой скорости или, при появлении пре­пятствия, затормаживать его посредством автоматически управляемого акселератора (регулирования оборотов и тяги).

Включение тормозов

 

Если торможения двигателем недостаточно, следует применить тормоза. Для этого лег­ковой автомобиль должен иметь модуль электронной системы стабилизации движения (ESP), которая может задействовать тормоза. Для коммерческого транспорта достаточно иметь электронную тормозную систему (EBS). Обычно также используются имеющиеся средства снижения скорости или торможения двигателем для уменьшения износа.

Поскольку система адаптивного круиз- контроля (АСС) конфигурируется, как система повышения комфорта, в настоящее время замедление, управляемое контроллером, огра­ничено величиной приблизительно 2-3 м/с2. Если этого оказывается недостаточно, в связи с текущей дорожной обстановкой (например, впереди идущие автомобили резко тормо­зят), водителю подается визуальный и аку­стический сигнал о том, что он должен взять управление на себя. Тогда водитель проводит торможение обычным образом. Система адап­тивного круиз-контроля не включает в себя функции безопасности дорожного движения, такие, как экстренное торможение.

При необходимости, при активирован­ной системе адаптивного круиз-контроля, системы ABS или ESP действуют в нестан­дартном режиме. В зависимости от настроек системы адаптивного круиз-контроля, вме­шательство систем ABS, TCS или ESP может привести к отключению системы адаптивного круиз-контроля.

Дисплей

 

Информация, отображаемая на ветровом стеклеВодитель должен получать, как минимум, следующую информацию:

  • индикация заданной скорости;
  • индикация состояния систем;
  • индикация желаемого временного интер­вала движения, выбранного водителем;
  • индикация режима «преследования», ин­формирующая водителя, действительно ли система контролирует расстояние до выявленного объекта.

Эта информация может быть выведена, на­пример, на приборную панель или на ветро­вое стекло (рис. «Информация, отображаемая на ветровом стекле» ) (см. раздел «Индикация на ветровом стекле» ).

Алгоритмы управления круиз-контролем

 

Модули управления круиз-контролем

 

В общем виде система управления и для лег­ковых, и для грузовых автомобилей состоит из трех модулей управления.

Круиз-контроль

 

Если радарный датчик не обнаружил впереди идущих автомобилей, система поддерживает скорость автомобиля, заданную водителем.

Система управления тяговым усилием

 

Радарный датчик обнаружил впереди идущие автомобили. Система поддерживает постоян­ный временной интервал до ближайшего ав­томобиля на постоянной величине.

Управление при поворотах

 

На крутых поворотах радарный датчик может «потерять» впереди идущий автомобиль ввиду ограниченного угла обзора. До тех пор, пока этот автомобиль не появится в поле зрения радара снова или пока система не переклю­чится в нормальный режим круиз-контроля, система принимает особые меры. В зависимо­сти от марки автомобиля, скорость, например, может поддерживаться постоянной, регулиру­ется боковое ускорение, или система адаптив­ного круиз-контроля отключается.

 

 

Обнаружение объектов и закрепление их за полосами движения

 

Основная задача радарного датчика и его электронных систем в том, чтобы обнаружи­вать объекты и закреплять их за соответству­ющими полосами движения: за той же, на которой находится собственный автомобиль, или за другой. Такое закрепление объектов за их полосами движения требует точности обнаружения впереди идущих автомобилей (с высоким разрешением), а также точного знания параметров движения собственного автомобиля. Решение относительно того, какой из обнаруженных объектов будет ис­пользоваться системой адаптивного круиз- контроля в качестве опорного, основано, главным образом, на сравнении между по­ложениями и параметрами движения выяв­ленных объектов и движением собственного автомобиля. В данном случае, в особен­ности для коммерческих автомобилей, не обязательно выбирать ближайший впереди идущий автомобиль в качестве опорного объ­екта. При некоторых условиях может быть более разумно выбирать второй автомобиль, а не ближайший, например, если легковой автомобиль вклинивается с соседней полосы и продолжает ускоряться, чтобы перестро­иться обратно.

Электронная структура

 

Кроме данных, получаемых от датчиков (рис. «Принципиальная схема системы адаптивного круиз-контроля (ACC)» ), система адаптивного круиз-контроля (АСС) требует дополнительных данных о работе двигателя, системе замедления (для коммерческих автомобилей), блоков управления трансмиссией и ESP; эти данные передаются по шине данных CAN. С другой стороны, эти блоки управления преобразуют ускорения, задаваемые системой адаптив­ного круиз-контроля в сигналы для двига­теля и тормозов. Координация управляющих сигналов (например, соотношение между требуемым торможением и возможностями тормозной системы) может происходить или в блоке ESP, или в управляющем компью­тере, или собственно в системе адаптивного круиз-контроля (АСС).

Регулировка

 

Радарный датчик установлен в передней ча­сти автомобиля. Направление сканирования радара сориентировано вдоль продольной оси автомобиля. Это направление регули­руется винтами, находящимися в месте кре­пления датчика. Если направление сбито под воздействием физических факторов, напри­мер, из-за деформации места установки, или по иной причине, требуется провести новую регулировку. Регулировка на незначительные отклонения производится автоматически, через алгоритмы, запрограммированные в программном обеспечении. Если требуется ручная регулировка, сообщение об этом по­сылается водителю.

 

 

Сфера применения и перспективы новых разработок

 

Легковые автомобили

 

Использование системы адаптивного круиз-контроля (АСС) увязано с наличием электронной стабилизации движения (ESP). Это — требование для применения активного торможения без участия водителя.

Грузовые автомобили

 

Торможение

 

Стандартная тормозная система начинает уча­ствовать в торможении только тогда, когда име­ющиеся средства замедления (или торможение двигателем) более недостаточны для замедле­ния автомобиля в том режиме, который пред­писан системой адаптивного круиз-контроля. Поэтому износ тормозов, вызываемый систе­мой адаптивного круиз-контроля, находится на том же уровне, как при управлении водителем, обладающим плавной манерой езды.

Наряду с описанными системами адаптивного круиз-контроля, имеются системы АСС, которые управляют только оборотами двигателя или уско­рением и торможением двигателем. Для таких си­стем диапазон применения ограничен существенно меньшим возможным замедлением, т.е. водитель вынужден чаще вмешиваться в управление.

Конструктивные требования

 

В общем виде и для автобусов, и для грузовиков, и для тракторов пригодна одна и та же система адаптивного круиз-контроля (АСС). Такая си­стема покрывает все требования относительно двигателей и тормозных систем, механических, полуавтоматических и автоматических коробок передач. Единственное значимое различие в конфигурации — для автобусов, в особенности — в отношении требований комфорта.

Некоторые основные требования к системам адаптивного круиз-контроля для коммерческих автомобилей существенно отличаются от тре­бований к системам для легковых автомобилей:

  • Требования к параметрам ускорения и тор­можения должны учитывать значительные различия в весе транспортных средств и мощности двигателя.
  • Маневры обгона и перестроения для грузо­виков происходят гораздо медленнее для грузовиков, чем для легковых автомоби­лей, что определяет различные требования к управлению и настройкам.
  • Динамика управления должна быть адап­тирована к ситуации, когда несколько автомобилей, оборудованных системами адаптивного круиз-контроля, движутся вместе в колонне.
  • Задача несколько упрощается в связи с тем, что грузовики имеют меньший диапа­зон скоростей, чем легковые автомобили.
  • Коммерческое применение грузовых автомо­билей означает, что основной упор при кон­фигурировании их систем делается на эконо­мичность, а не на спортивные качества или комфорт. Расход топлива и износ с приме­нением систем адаптивного круиз-контроля должен быть, как минимум, не хуже, чем при управлении средним водителем.

 

 

Перспективы развития систем адаптивного круиз-контроля (АСС)

 

Система адаптивного круиз-контроля «АСС plus»

 

Прежние системы адаптивного круиз-контроля имели функциональные ограничения, вызван­ные ограниченными возможностями датчиков и контроллеров. Ограниченная дальность и го­ризонтальная разрешающая способность при­водили к тому, что системы были применимы только при скоростях свыше 30 км/ч. Поэтому раньше системы адаптивного круиз-контроля не могли применяться на меньших скоростях и на стоянке. Система адаптивного круиз- контроля «АСС plus» (находящаяся в серийном производстве, начиная с 2009 года) оборудо­вана радарным датчиком с более широким угловым покрытием (±15°) и улучшенными способностями по обнаружению объектов, поэтому она работает и при торможении до остановки и трогании с места под управлением водителя. Чтобы вновь активировать такую си­стему, достаточно нажать на педаль акселера­тора в течение заданного интервала времени.

Благодаря своей большей гибкости и хоро­шей способности обнаруживать объекты на близком расстоянии, такая система адаптив­ного круиз-контроля может использоваться также и в дорожной пробке.

Система адаптивного круиз-контроля с отслеживанием по малым скоростям

 

Система адаптивного круиз-контроля «АСС LSF» (LSF: Отслеживание по малым скоростям), создана на основе системы адаптивного круиз- контроля «АСС plus». Данные от датчика радара дальнего действия в сочетании с данными от датчиков средней и малой дальности (датчиков радара ближнего действия и ультразвуковых датчиков) используются для обеспечения боль­шей надежности обнаружения объектов перед автомобилем по всей его ширине. Система адап­тивного круиз-контроля «АСС LSF» работает в диапазоне скоростей 0-200 км/ч, может затор­мозить автомобиль до полной остановки и ав­томатически включается снова через заданный промежуток времени.

Соединение системы адаптивного круиз- контроля (АСС) с системой навигации

 

Нa базе цифровых карт возможно пред­сказание поворотов дороги. В данном слу­чае можно, например, определить задание «через 50 м поворот», используя процессы интерполяции на основе существующих то­чек данных. В данном принципе могут содер­жаться проблемы, вызванные неточностью самих цифровых карт, или если карта не соответствует фактическому местоположе­нию на дороге. Однако, качество оцифровки карт постоянно повышается. В будущем до­полнительные функции станут возможны с добавлением дополнительной информации (такой, как количество полос или тип дороги).

Сочетание данных отдатчиков с видеоданными

 

Сочетание данных от датчиков с данными от видеокамеры помогает обнаруживать и классифицировать объекты. Это позволяет управлять автомобилем, ориентируясь также и на неподвижные объекты.

Сочетая возможности системы адаптив­ного круиз-контроля «АСС LSF» с видео тех­нологиями, в будущем станет возможно обе­спечивать полную линейную маршрутизацию во всех диапазонах скоростей, а также и в условиях движения по городу (FSR: полный диапазон скоростей).

Система адаптивного круиз-контроля (АСС) также может быть основой для разработки вспомогательных систем, автоматически вме­шивающихся в управление в опасных ситуациях, чтобы избежать аварий или свести к минимуму их последствия (см. ниже раздел «Предсказы­вающие системы экстренного торможения»). Перспективные разработки касаются автомати­ческого маневрирования при помощи рулевого управления для предупреждения аварий.

В следующей статье я расскажу о системах экстренного торможения.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *