自动驾驶的婴儿学步——定速巡航

原创智驾最前沿 2023-02-07 08:30 165浏览 0评论 0点赞

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无需驾驶员介入，解放人类的双手、双脚，让汽车成为日常生活的第三空间，可以在乘车时进行观影、音乐、购物等娱乐，能将乘客安全地送达目的地，这些是自动驾驶发展的最终目标，也是众多汽车工程师在自动驾驶道路上一直追求、预期达到的结果。

目标虽如此，但想要让其实现却不是那么简单，为了能够实现最终目标，汽车工程师将目标阶段化，即将自动驾驶实现的程度一步步来完成，国际汽车工程师学会根据自动驾驶环境中驾驶员参与驾驶程度不断降低，自动驾驶系统参与驾驶程度不断提升，可以实现自动驾驶范围不断扩大，限制不断缩小，自动驾驶被分为L0级～L5级共6个等级，当达到L5级自动驾驶时，人类将可以摆脱控制汽车的需求，自动驾驶将可以完全实现。

无论什么技术都不是一蹴而就的，自动驾驶的发展也并不是现象中那么简单，就像教小孩子走路一样，为了让汽车可以实现自动驾驶，首先要教汽车如何去看路、如何去行走、如何去避让等。

那如何让汽车可以更快学会行驶？就像人类婴儿学步一样，首先要做的就是让汽车模仿走路，比如告诉车辆如何行驶是正确的，先让车辆可以在固定速度下自动行驶，而这一技术，便是定速巡航（CRUISECONTROLSYSTEM）缩写为CCS。

定速巡航作为高级辅助驾驶系统中较为早期的一项功能，现阶段已经在众多车辆上实现了搭载，定速巡航又称为定速巡航行驶装置、定速控制装置等，驾驶员将车辆驾驶到规定车速后，开启定速巡航功能，车辆便可以保持车速行驶。

定速巡航功能非常简单，只能将车速保持在驾驶员预定的数值上，只能提供相对恒定的驾驶速度，且并不会根据实际情况对车辆的驾驶状态进行调节或给予必要的预警提示，无法去应对多变的交通环境，因此，定速巡航系统的使用场景具有一定的限定范围。

原则上，定速巡航要在高速公路或全封闭的道路上使用，在诸如城市道路这种非封闭的道路上，交通环境千变万化，前方车辆突然减速，行人忽然行驶到车辆前方等现象经常出现，定速巡航系统无法应对。对于高速公路这种环境封闭，行驶方向单一的场景，则是定速巡航的用武之地。当行驶在高速公路上时，定速巡航系统的使用可以减少驾驶员驾车动作，仅需观察路况，必要时接管即可，可以减少驾驶员驾车疲劳，且车辆根据设定车速行驶时，还可以节省燃油消耗。

根据控制逻辑和控制方式对不同，现阶段的定速巡航主要分为3种类型，即机械拉线式定速巡航、电子式定速巡航、电子智能式多功能定速巡航，机械拉线式定速巡航通过机械拉线式控制车辆、电子式定速巡航和电子智能式多功能定速巡航采用电子式控制车辆。定速巡航设定后，驾驶员可通过操作控制开关来实现手动加速、减速、记忆恢复等功能，通过踩踏加速踏板或制动踏板、关闭控制开关来解除定速巡航系统。

机械拉线式定速巡航主要由控制开关、控制组件（巡航电脑）、伺服器（执行机构）组成，定速巡航的工作原理非常简单，即由巡航控制组件读取车速传感器发出的脉冲信号与设定的速度进行比较，从而发出指令由伺服器机械地调整节气门的开度变化，从而让车速始终保持在预定速度。

机械拉线式定速巡航可适用于大部分拉线式油门的车辆，开发成本较低，但其控制精确度较低，由于是机械式控制，容易出现机械故障卡位的可能，安全性、卡可靠性较差，随着汽车技术的发展，越来越多机械拉线式定速巡航被电子式定速巡航所取代。

电子式定速巡航摒除了拉线式定速巡航器的机械控制部分，完全采用精准电子控制，使控制更精准，避免了机械故障带来的风险，通过电子信号对汽车节气门开度进行控制，安全性更高，可以消除油门失控的可能，但由于其通用性差，需要转车专用，因此开发成本较高，普及性差。

如大众高尔夫的多款发动机都采用了电子节气门技术，使得发动机的进气量不直接由加速踏板来控制，而是由电控单元采集分析诸多信号（如加速踏板位置信号、发动机转速信号等）后通过控制节气门开度来精确控制，也就是说，这几款发动机的管理系统的电子节气门控制已具备了驱动节气门执行器的功能，因此可以很容易地将巡航控制功能集成到系统中，而通过实践证明，高尔夫的这几款发动机包括柴油发动机的控制单元中都预存有相应的巡航控制程序，只需激活就可使其运行。

对于装备自动变速器的高尔夫，系统通过调整发动机转速（控制节气门开度、喷油时间、点火提前角等）及变换变速器工作挡位实现按设定车速行驶。对于装备手动变速器的高尔夫，巡航控制系统将在相应挡位下根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速度保持一定。使用定速巡航功能不仅能大大地减轻驾驶员的疲劳强度，并且由于巡航控制系统能自动地维持车速，避免了不必要的加速踏板的人为变动，从而改善了汽车燃料经济性和发动机的排放性能，也就是说，会明显地降低油耗，这一点可通过高尔夫仪表上多功能显示器显示的瞬时油耗很直观地看出来。

定速巡航由于使用场景有限，且安全性无法确保，与自动驾驶的最终目标依旧相差很远，但定速巡航的出现为自动驾驶的发展奠定了技术基础，正如婴儿学步需要慢慢地学习，定速巡航系统，也为自动驾驶的发展跨出了第一步。随着汽车技术的发展，定速巡航的功能也已经得到了极速发展，更为智能的自适应巡航功能也应运而生，相较于定速巡航，自适应巡航可以适用于更多的道路情况，可以在驾驶员不干预的情况下，对汽车进行自动化调整，进一步提升了安全性和舒适性。

技术的发展就是如此，在0到1的发展过程中，会出现诸多的困难和阻碍，也可能只是跨出了很小的一步，但这很小的一步，却是最终目标实现过程中关键一步，自动驾驶的发展还有很长的路要走，但终究会实现。

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