1. 课程导入

欢迎进入《ACC自适应巡航系统工程》课程。ACC(Adaptive Cruise Control,自适应巡航控制)是智能驾驶领域最早实现大规模量产、也最能体现“感知—决策—控制”闭环思想的功能之一。它看似只是“自动跟车”,实则牵涉雷达/视觉感知、目标筛选、纵向动力学控制、人机交互、功能安全与法规认证等完整工程链条。本章作为导入,将帮助大家建立对ACC的整体认知地图,明确后续30章的学习路径。

一、ACC的定义与核心原理

ACC是在传统定速巡航(CC)基础上,通过前向传感器(毫米波雷达、摄像头或激光雷达)实时探测本车前方目标车辆,并自动调节油门与制动,使本车与目标车保持驾驶员设定的跟车时距或安全距离的驾驶辅助功能。其核心控制目标可概括为:

目标车速 v_set 与目标时距 τ_set 由驾驶员设定;系统根据前车距离 d、相对速度 Δv,计算期望加速度 a_cmd,并输出给动力与制动执行器。

从信号链角度看,ACC的典型闭环为:感知层(雷达/视觉输出目标距离、速度、角度)→ 决策层(目标筛选、跟车/巡航模式切换、期望加速度计算)→ 执行层(发动机扭矩、变速箱挡位、ESC制动)→ 车辆动力学→ 再次被传感器观测,形成反馈。理解这条信号链,是后续学习参数标定、故障排查与安全设计的基础。

二、发展历程:从定速到智能跟车

ACC的演进大致可分为四个阶段:

  • 萌芽期(1950s—1980s):定速巡航普及,雷达技术开始用于测距,但受限于体积与成本,未能量产。
  • 量产起步期(1990s—2000s):毫米波雷达成本下降,1995年三菱率先在日本推出量产ACC,随后奔驰、丰田等跟进,功能以高速跟车为主。
  • 普及与融合期(2010s):77GHz雷达、单目/双目摄像头普及,ACC与AEB、LKA融合,进入L2级辅助驾驶,起停型ACC(Stop & Go)成为标配。
  • 智能化期(2020s至今):域控制器、BEV感知、数据驱动算法引入,ACC向城市NOA、端到端控制演进,功能边界不断扩展。

这一历程说明:ACC不是孤立功能,而是随着传感器、算力与法规同步演进的系统工程产物。

三、系统价值与应用场景

ACC的价值可从用户、整车厂与社会三个维度理解。对用户而言,它降低长途驾驶疲劳、提升跟车舒适性;对整车厂而言,它是智能驾驶的基础功能与品牌差异化卖点;对社会而言,它有助于减少追尾事故、改善交通流稳定性。

场景典型工况ACC作用关键挑战
高速公路畅通巡航、前车减速保持设定车速与安全时距远距离目标识别、弯道丢失
城市拥堵Stop & Go 低速跟车自动起停、短时距跟随切入切出、静止目标误判
雨雾天气能见度下降辅助保持车距雷达衰减、摄像头致盲
匝道汇入旁车切入快速识别并调整车速目标筛选、误制动抑制

四、学习目标与整体课程框架

本课程面向系统工程视角,学习目标包括:掌握ACC的感知—决策—控制信号链;理解目标筛选、时距控制、加速度规划等核心算法;熟悉传感器、执行器与域控的接口与标定;具备功能安全、测试验证与故障排查的工程能力。

课程整体分为六大模块:基础与需求(第1—5章)、感知与目标管理(第6—11章)、决策与纵向控制(第12—18章)、执行器与车辆集成(第19—22章)、安全与法规(第23—26章)、测试、标定与复盘(第27—30章)。每章均围绕真实工程对象展开,避免空谈概念。

ACC 信号链闭环与课程模块映射 感知层 毫米波雷达 / 摄像头 距离 d、相对速度 Δv 决策层 目标筛选 / 模式切换 期望加速度 a_cmd 执行层 发动机扭矩 / 制动 / 挡位 ESC 减速请求 车辆 纵向动力学 反馈:实际车速、实际距离 课程六大模块 基础与需求 第1—5章 感知与目标 第6—11章 决策与控制 第12—18章 执行与集成 第19—22章 安全与法规 第23—26章 测试与复盘 第27—30章 核心参数速览 设定车速 v_set | 跟车时距 τ_set(1.0–2.5 s)| 期望加速度 a_cmd | 最小安全距离 d_min | 目标丢失保持时间 T_hold

五、常见误区与学习建议

误区一:把ACC等同于自动驾驶。ACC是纵向辅助功能,驾驶员仍需监控环境并随时接管。
误区二:认为时距越小越“智能”。时距过小会降低安全裕度,且受法规与舒适性约束。
误区三:忽视传感器局限。雷达对静止目标、弯道金属护栏可能误判,摄像头在逆光/雨雾下会致盲。
学习建议:每章先建立“信号从哪来、到哪去、受什么约束”的三问习惯;遇到算法公式,先画信号流再推导;遇到标定参数,先明确其物理意义与边界条件。这样在后续30章中,你会逐步从“知道ACC是什么”走向“能设计、能标定、能排障”。

本章作为全课程起点,已经勾勒出ACC的定义、发展脉络、系统价值与课程框架。接下来各章将沿着信号链逐层展开,从需求分析到感知融合,从纵向控制到安全验证,帮助大家建立完整的系统工程能力。