謝業(yè)軍，余天龍,付廣,林智桂,何逸波

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545007)

0 引言

近年來，隨著全球經(jīng)濟和社會的發(fā)展，國內(nèi)外的人均汽車保有量快速增長。隨之而來的城市交通擁堵和交通事故頻發(fā)等問題，嚴重影響人們的出行，同時也造成國民經(jīng)濟的巨大損失。據(jù)荊楚網(wǎng)武漢頻道報道，數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示武漢市2020年8月交通事故中，因車輛違規(guī)加塞交通違法行為引發(fā)的交通事故，占全市交通事故近三成，車輛違規(guī)加塞、惡意變道等不文明駕駛行為已經(jīng)成為交通擁擠和交通事故多發(fā)的主要原因之一。

目前，搭載有先進駕駛輔助系統(tǒng)(advanced driving assistance system,ADAS)的汽車正在高速發(fā)展，逐漸成為人們出行生活極其重要的部分。自適應巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系統(tǒng)是先進駕駛輔助系統(tǒng)中最常用的功能之一，屬于控制輔助類功能。ACC系統(tǒng)是對傳統(tǒng)的定速巡航系統(tǒng)的增強型系統(tǒng)，通過對發(fā)動機和制動系統(tǒng)的自動控制，既可以使車輛保持駕駛員設(shè)定的速度行駛，也可以使本車與前車保持駕駛員設(shè)定的車間時距行駛。ACC系統(tǒng)是一種舒適性配置，同時也是一種主動安全類配置，因此在ACC系統(tǒng)的開發(fā)過程中，采用有效的測試方法對其性能進行測試評價尤為重要。

在ACC系統(tǒng)測試方法研究方面，許多學者進行了多方面的探索。劉偉平提出了采用ABD駕駛機器人、RT3003等設(shè)備對跟車巡航侵入量、目標重合度、目標車切入切出等工況進行精確測試的方法。曾杰等結(jié)合先進的主動安全測試設(shè)備和場地測試條件,進行全速自適應巡航系統(tǒng)高速、低速工況下縱向性能表現(xiàn)測試與評價。張志波等結(jié)合多個國際法規(guī)標準ISO 15622—2010、ISO 22178—2009、ISO 22179—2009和我國各種道路限速要求，基于對某車輛ACC系統(tǒng)的測試，制定了適用于我國道路工況下的ACC測試方法。目前針對ACC系統(tǒng)切入工況的測試方法比較少，且大多測試工況來源于法規(guī)標準，不涉及前車切入的工況，無法覆蓋實際駕駛中前車加塞的情況，故文中基于ACC切入工況，設(shè)計了一種有效的性能測試方法。

1 ACC系統(tǒng)框架介紹

ACC系統(tǒng)的主要功能是通過對與前車的距離、配有ACC系統(tǒng)的自車動態(tài)運動、駕駛員指令等信息的處理，從而適應性地控制車速。

基于上述信息的收集,ACC系統(tǒng)控制策略會向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，并將相應的系統(tǒng)狀態(tài)信息告知駕駛員。

ACC通過車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(electronic stability program，ESP)、電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(electronic power steering，EPS)、發(fā)動機控制模塊(engine control module，ECM)、變速箱控制模塊(transmission control module，TCM)、車身控制模塊(body control module，BCM)、安全氣囊模塊(sensor digital module，SDM)、車載娛樂系統(tǒng)(in-car entertainment，ICE)及組合儀表(instrument cluster，IC)采集相關(guān)車輛狀態(tài)，并通過CAN總線發(fā)送給駕駛輔助前雷達，駕駛輔助前雷達結(jié)合自身探測的外部環(huán)境或駕駛輔助攝像頭(若采用雷達和攝像頭融合方案)探測的目標，判斷是否需要發(fā)出加速或減速請求給ESP，ESP中的相關(guān)控制模塊進行控制發(fā)動機扭矩或制動系統(tǒng)的介入，同時通過IC顯示相關(guān)信息給用戶，最終實現(xiàn)輔助駕駛員安全、舒適駕駛。ACC系統(tǒng)框架示意如圖1所示。

圖1 ACC系統(tǒng)框架示意

當駕駛員設(shè)定好期望車速以及與前車之間的車間時距后，ACC需通過駕駛員來激活。要想使車輛達到設(shè)定的期望車速和車間時距，就需要通過發(fā)動機的控制或者制動系統(tǒng)的介入才能實現(xiàn)。如果沒有前車，ACC將像傳統(tǒng)的定速巡航控制系統(tǒng)那樣工作，調(diào)節(jié)車輛的行駛速度使其達到駕駛員的設(shè)定速度。

2 性能測試方法

2.1 測試場地

測試場地示意如圖2所示。具體要求如下：①測試場地為干燥的瀝青路，且道路平坦，路面最小峰值的摩擦因數(shù)為0.9；②測試場地路面不能有凹坑、裂縫等；③測試場地路面上方不得有標志、龍門等設(shè)備，不能有其他障礙物；④測試場地不能有引起傳感器誤識別高的反射面或類似車輛輪廓的東西；⑤測試場地至少包含兩條車道的長直道，中間車道線為白色虛線；⑥直道長度要求最小為300 m。

圖2 測試場地示意

2.2 測試設(shè)備

測試設(shè)備名稱、數(shù)量及用途見表1。大平板與Euro NCAP、C-NCAP、i-VISTA等權(quán)威第三方測試機構(gòu)認可的假車目標相兼容，大平板與裝有高精組合慣導系統(tǒng)的測試車輛能實現(xiàn)同步，可以按照預設(shè)軌跡移動，模擬真實交通流。大平板系統(tǒng)包括大平板、主AP網(wǎng)橋、主機箱、遙控器、測試車輛AP網(wǎng)橋、測試車輛RT慣導以及RT固定基站。大平板系統(tǒng)及假車目標的安裝與連接方式如圖3所示。

表1 測試設(shè)備名稱、數(shù)量及用途

圖3 大平板系統(tǒng)及假車目標安裝與連接方式

測試設(shè)備的性能指標及對應的精度要求如下：

(1)原始采樣頻率不小于100 Hz。

(2)速度精度不大于0.1 km/h。

(3)俯仰角/側(cè)傾角精度不大于0.03°。

(3)側(cè)滑角精度不大于0.15°。

(4)加速度量程為±10。

(5)加速度線性度為0.01%。

(6)角速度量程為±100°/s。

(7)角速度線性度為0.05%。

(8)絕對定位精度不大于2 cm。

2.3 測試工況

ACC切入工況詳細描述為：測試車輛在距離前車200 m前達到設(shè)定車速的要求，開始進行整車CAN數(shù)據(jù)采集以及視頻錄制；以穩(wěn)定車速狀態(tài)行駛，前車按照測試工況的要求切入測試車輛所在車道，并沿車道中間行駛，過程中駕駛員雙手握住方向盤，使得行駛方向不發(fā)生偏離，并且不得干擾測試車輛的縱向駕駛。切入工況測試場景示意如圖4所示。

圖4 切入工況測試場景示意

圖4中，單車道寬度=3.7 m，測試車輛速度為，前車速度為，兩車速度差為Δ，前車切入橫向速度為，前車切入過程持續(xù)時間為，前車切入時測試車輛最前端與前車最后端的縱向距離為，前車切入時測試車輛最前端與前車最后端的時距為，前車切入后測試車輛的預計碰撞時間(理論計算值)為。上述各物理量之間關(guān)系式如下：

Δ=-；

(1)

(2)

(3)

將式(2)代入到式(3)，可得到以下公式：

(4)

由于測試車輛搭載有ACC系統(tǒng)，在前車切入的過程中即識別前車并做出制動響應，因此，當前車完成切入時，測試車輛實際的速度會比設(shè)定的速度低，因而實際的會比理論計算值大一些。

3 測試結(jié)果與分析

3.1 Dewesoft軟件介紹

Dewesoft軟件可以匹配多個支持的接口，這些接口可以在同一個數(shù)據(jù)文件中進行同步、采集、存儲和可視化。其支持的接口包括：視頻、GPS、IMU、CAN總線、以太網(wǎng)等。Dewesoft還包含許多用于可視化數(shù)據(jù)的可視化顯示。從交互式水平或垂直記錄儀、圖形、3D圖形、軌道、表格、開放街道地圖等。通過使用提前制定好的模板進行數(shù)據(jù)錄制與回放，可以讀取所需要的數(shù)據(jù)結(jié)果。Dewesoft軟件回放界面如圖5所示。

圖5 Dewesoft軟件回放界面

3.2 不同切入橫向速度下的測試

測試車輛速度為50 km/h，前車速度為40 km/h，保持速度差Δ=10 km/h、切入縱向距離=12 m這兩個參數(shù)一定，以切入橫向速度為單一變量，進行試驗設(shè)計，測試結(jié)果記錄、制動時縱向距離、制動時橫向距離、最大減速度、主觀感受及是否碰撞。不同切入橫向速度下的測試結(jié)果見表2。

表2 不同切入橫向速度下的測試結(jié)果

3.3 不同切入縱向距離下的測試

測試車輛速度為50 km/h，前車速度為40 km/h，保持速度差Δ=10 km/h、切入橫向速度=1.2 m/s這兩個參數(shù)一定，以切入縱向距離為單一變量，進行試驗設(shè)計。不同切入縱向距離下的測試結(jié)果見表3。

表3 不同切入縱向距離下的測試結(jié)果

3.4 不同速度差下的測試

測試車輛速度為40 km/h，前車速度分別為35、30、25 km/h，切入縱向距離=12 m、切入橫向速度=1.2 m/s這兩個參數(shù)一定，以速度差Δ為單一變量，進行試驗設(shè)計。不同速度差下的測試結(jié)果見表4。

表4 不同速度差下的測試結(jié)果

4 結(jié)論

(1)文中使用的ACC切入工況性能測試方法有效，且測試結(jié)果一致性較好。

(2)速度差和切入縱向距離一定時，切入橫向速度越大，也越大；速度差和切入橫向速度一定時，切入縱向距離越大，也越大；切入橫向速度和切入縱向距離一定時，速度差越大，會越小。

(3)在開發(fā)ACC系統(tǒng)性能時，考慮切入工況下，推薦最大減速度設(shè)計區(qū)間為2.2～2.6 m/s，推薦制動時橫向距離設(shè)計區(qū)間為2.1～2.8 m。