自適應(yīng)巡航系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀文獻綜述ACC系統(tǒng)是同時將安全車距和速度同時作為跟蹤目標的輔助駕駛系統(tǒng)，ACC系統(tǒng)可以分為識別層、控制層、執(zhí)行層、人機交互層，給駕駛員帶來方便性以及舒適性，如圖1.1所示。圖1.1自適應(yīng)巡航系統(tǒng)工作原理示意圖ACC系統(tǒng)的歷史可追溯至20世紀中后期，在那個時候美國伊頓（EATON）公司便已著手相關(guān)內(nèi)容的研究。ACC系統(tǒng)是由日本三菱公司最初設(shè)計的預(yù)先距離控制系統(tǒng)PDC（PreviewDistanceControl）演化而來。1995年，三菱公司在日本推出了首款配置ACC系統(tǒng)的車型之后，美國的通用公司、日本的豐田公司和本田公司等也都緊隨其后，投入了ACC系統(tǒng)研發(fā)的大潮之中[3]。美國伊頓（EATON）在20世紀中葉已經(jīng)開始研究。ACC系統(tǒng)是由日本三菱最初設(shè)計的預(yù)先距離控制系統(tǒng)演變而來，日本三菱在1995年上市了第一個裝有ACC系統(tǒng)的車型，繼該車型之后，通用、本田和豐田等國際汽車行業(yè)知名品牌也紛紛效仿，ACC系統(tǒng)的開發(fā)于應(yīng)用由此進入研究熱潮。近年來，隨著相關(guān)研究的發(fā)展，ACC系統(tǒng)的控制技術(shù)不斷提高。隨著科技的飛速發(fā)展，人們對安全、舒適的要求也日益提高。ACC系統(tǒng)的配置對象由原來的豪華車轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓蕉嗟闹屑夀I車甚至低級車，各大汽車品牌廠商也開始大力投資ACC系統(tǒng)的控制技術(shù)，研發(fā)自有品牌的ACC控制技術(shù)，將被動安全輔助駕駛系統(tǒng)發(fā)展為更加先進的主動安全輔助駕駛系統(tǒng)。目前的ACC系統(tǒng)大多采用分層式控制結(jié)構(gòu)，總體控制器分為上、下兩層控制器，車輛上的各種傳感器可以感知、收集當前的駕駛環(huán)境。上層控制器可根據(jù)所收集的信息求解出滿足系統(tǒng)性能要求的期望加速度信號；下層控制器基于逆縱向動力學(xué)模型并根據(jù)上層控制器輸入的期望加速度信號，完成對車輛執(zhí)行層的控制，使系統(tǒng)的實際輸出快速響應(yīng)接近期望值，從而實現(xiàn)車輛的自適應(yīng)巡航控制。安全車間距離指的是當前行駛狀態(tài)下，自車與跟蹤前車行駛的理想車間距離。國內(nèi)外對于安全車間距模型的設(shè)定也有著不相同的算法。在初始階段，如SwaroopD[4]等研究者主要采用固定安全車距作為ACC策略的期望安全車距。然而，由于模型存在缺陷，該系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)當前路況和日益復(fù)雜的車輛跟隨環(huán)境條件，實用性相對較差，因此更先進的安全車距模型逐漸被采用。北京理工大學(xué)的裴曉飛等人[5]提出了用預(yù)測碰撞時間的倒數(shù)來表示本車與前車車距的概念。與傳統(tǒng)的固定跟車距離控制系統(tǒng)相比，采用預(yù)測碰撞時間的倒數(shù)作為車距的車輛控制性能得到了提高。浙江大學(xué)的羅莉華等人[6]在設(shè)計自適應(yīng)巡航控制策略時，分析比較了相同工況下各種車輛間距算法的實際性能。最后，他們發(fā)現(xiàn)如果車輛間距算法能夠考慮更有效的影響車輛行駛因素等，那么控制過程的性能將會更好。Schiehlen等人[7]推導(dǎo)出在極限工況下車輛不發(fā)生碰撞理想安全車距，與其他的安全車距算法對比，該安全車距算法能夠很好的保證ACC系統(tǒng)的安全性。韓國漢陽大學(xué)Yi等人[8]提出基于駕駛員行為意圖和道路附著系數(shù)的期望安全車距模型，首先根據(jù)路面附著系數(shù)確定避免發(fā)生碰撞的期望安全車距，然后通過試驗獲取駕駛員主觀特征數(shù)據(jù)，基于駕駛員車距保持行為意圖對安全車距進行修正，這與傳統(tǒng)的車間間距模型相比，控制更加地穩(wěn)定和高效。華南理工大學(xué)游峰等人[9]分析了車輛超車時的不同軌跡，提出了在高速公路超車時，車輛不發(fā)生追尾碰撞的最小安全車距模型。江蘇大學(xué)袁超春等人[10]提出了基于道路附著系數(shù)、最大制動加速度和駕駛員反應(yīng)時間的安全距離算法，使得ACC系統(tǒng)的安全性提高。ACC的控制策略主要功能是根據(jù)自車與前車的運動學(xué)關(guān)系以及自車的動力學(xué)狀態(tài)來決策出車輛下一時刻應(yīng)該進行的狀態(tài)，控制策略在很大程度上決定了車輛是否能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況，國內(nèi)外研究人員也提出了許多的控制算法，并且得到了較好的控制效果。武漢理工大學(xué)李想等人[11]提出了一種基于可變權(quán)重系數(shù)的線性二次型最優(yōu)控制策略，首先根據(jù)收集到的車速建立模糊控制器，動態(tài)選取權(quán)重系數(shù)，實現(xiàn)了較好的控制效果。華南理工大學(xué)趙克剛等人[12]根據(jù)車輛運動學(xué)方程和軌跡跟蹤狀態(tài)建立了軌跡跟蹤誤差模型，采用了線性二次型最優(yōu)控制方法，針對動態(tài)跟蹤誤差和能量消耗綜合最優(yōu)控制，通過不同速度下調(diào)整目標權(quán)重系數(shù)，實現(xiàn)了速度自適應(yīng)的車輛軌跡跟蹤。東北林業(yè)大學(xué)宋成舉[13]分析了不同期望間距下的變化特征，擬定車輛跟車過程中期望間距的一般函數(shù)形式，實現(xiàn)了多車跟蹤的穩(wěn)定性分析。清華大學(xué)劉中海[14]為消除影響系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提出了可變權(quán)重的串級模糊PID控制算法，該算法魯棒性較好。寶馬集團Presrl[15]基于PID控制算法設(shè)計的可用于轉(zhuǎn)彎道路的ACC系統(tǒng)。它是根據(jù)駕駛員的經(jīng)驗計算車間距后，來限制跟車控制。金斯頓大學(xué)PaymanShakouril等人[16]設(shè)計的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)采用了模型預(yù)測算法，在設(shè)計該車輛模型時定義為更加符合車輛模型特點的非線性車輛?？刂葡到y(tǒng)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)，內(nèi)環(huán)控制車輛的油門踏板和制動踏板，外環(huán)控制期望安全車距，并搭建了相應(yīng)的基于模型預(yù)測控制的控制模型，得到了較好的控制效果。北京理工大學(xué)的李肖含[17]提出了一種基于駕駛員操作經(jīng)驗的ACC模糊控制策略。設(shè)計了根據(jù)車間時距和車間時距變化、本車實際速度與期望車速的偏差和本車加速度決策出油門踏板壓力和制動踏板壓力的模糊控制器。通過搭建取發(fā)動機外特性曲線圖，并通過查表法得到實際發(fā)動機狀態(tài)，該控制策略有效性較高。吉林大學(xué)的朱冰[18]提出了一種基于數(shù)據(jù)的個性化ACC系統(tǒng)。建立數(shù)據(jù)收集平臺，并收集了來自84位駕駛員的大量實際駕駛數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了一種無監(jiān)督的聚類算法。北京理工大學(xué)龔建偉等人[19]運用了模型預(yù)測控制的方法，實現(xiàn)了車輛橫、縱向控制，并且進行了控制算法的仿真驗證，得到了很好的控制效果。綜上所述，各大高校、科研機構(gòu)以及各大汽車品牌已經(jīng)對自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)進行了很多的研討，但車輛并不是一個簡單的數(shù)學(xué)模型，是一個既有線性也有非線性系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)。因此有些算法難以對其進行精確的控制，而且在復(fù)雜的交通場景下也難以實現(xiàn)控制算法的魯棒性。參考文獻[1]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2019.[2]時寒冰.《時寒冰說:經(jīng)濟大棋局,我們怎么辦》[J].理論與當代,2011(12):52.[3]吳光強，張亮修，劉兆勇，郭曉曉.汽車自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].同濟大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，45（04）：544-553.[4]D.SWAROOP，J.K.HEDRICK，C.C.CHIEN，P.IOANNOU.AComparisionofSpacingandHeadwayControlLawsforAutomaticallyControlledVehicles1[J].Taylor&FrancisGroup，2007，23（1）.[5]裴曉飛，劉昭度，馬國成，葉陽.汽車主動避撞系統(tǒng)的安全距離模型和目標檢測算法[J].汽車安全與節(jié)能學(xué)報，2012，3（01）：26-33.[6]LuoLH，LiuH，LiP，etal.Modelpredictivecontrolforadaptivecruisecontrolwithmulti-objectives：comfort，fuel-economy，safetyandcar-following[J].JournalofZhejiangUniversity-ScienceA（AppliedPhysics&Engineering），2010，11（03）：191-201.[7]SchiehlenJ,SchwertbergerW.Adaptivecruisecontrolforcoaches[C].AVEC.96：24-28.[8].KYi，JHong，Y.D.Kwon.Avehiclecontrolalgorithmforstop-and-gocruisecontrol[J].ProceedingsoftheInstitutionofMechanicalEngineers，PartD：JournalofAutomobileEngineering，2001，215（10）.[9]游峰，張榮輝，王?，|，溫惠英，徐建閩.基于縱向安全距離的超車安全預(yù)警模型[J].華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，41（08）：87-92+98.[10]陸文昌，鄧傲，袁朝春，陳龍.基于GA+ACO的交通擁擠及事故規(guī)避系統(tǒng)研究[J].汽車工程學(xué)報，2015，5（05）：375-383.[11]李想，曾春年，羅杰，胡錦敏，王小龍.基于線性二次型最優(yōu)控制的自適應(yīng)巡航控制算法研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2019，41（02）：191-196.[12]趙克剛，郭泉成，裴鋒，梁政燾.基于最優(yōu)控制的智