從汽車被創(chuàng)造出來那天起，對自動駕駛能力的渴求就成了一代代工程師攻堅的方向。而自適應(yīng)巡航控制（Adaptive Cruise Control，簡稱『ACC』）的出現(xiàn)則讓普通消費者開始對自動駕駛汽車有了期待和暢想。回到 20 世紀，汽車制造商們開始從 17 世紀工程師們的成果上尋找靈感，最終 1958 款的克萊斯勒帝國（Chrysler Imperial）成了全世界第一臺搭載駕駛輔助系統(tǒng)的車型。
這臺老爺車當時配備的這套系統(tǒng)也叫做「autopilot」，不過和特斯拉沒什么關(guān)系。它接在發(fā)動機的驅(qū)動輪軸上，儀表臺的地方有一個撥盤可以設(shè)置巡航速度，還有一臺另加的電機通過調(diào)整檔位來維持車速。盡管現(xiàn)在量產(chǎn)車上使用的 ACC 系統(tǒng)經(jīng)過漫長的技術(shù)迭代已經(jīng)和之前的大不一樣了，但殊途同歸，目的都是讓駕駛盡可能地實現(xiàn)自動化。
1958 款克萊斯勒帝國車型搭載了一套 Auto-Pilot 定速巡航系統(tǒng) | GRautogallery
雖然真正意義上的自動駕駛汽車還沒有走入消費市場，但自適應(yīng)巡航系統(tǒng)的應(yīng)用讓用戶得以提前一窺無人車時代的端倪。系統(tǒng)開啟后，車輛能夠按照設(shè)定的跟車距離行駛，通過不斷調(diào)整車速來維持兩車的距離。駕駛員這個時候仍需要雙手握住方向盤，除非出現(xiàn)緊急情況，否則不需要對車輛進行干預(yù)。
回望這項功能的發(fā)展史，我們可以看到它技術(shù)的迭代與升級，以及依靠體驗逐漸積累和建立的用戶信任與滿意度，這是自動駕駛時代還不曾擁有的。
巡航功能的技術(shù)變遷
首先要明確的一點是，巡航功能，不管是定速巡航還是自適應(yīng)巡航，都算不上是安全功能，它們最大的作用是讓開車這件勞心費神的事兒變得舒心一些。而定速巡航（Cruise Control）作為鼻祖式的存在，最早可以追溯到 1788 年，當時詹姆斯·瓦特（James Watt）和馬修·博爾頓（Matthew Boulton）用它來控制蒸汽機的運行，而調(diào)速器這種裝置（Cruise Control 也是調(diào)速器的一種）則在 17 世紀就得到了應(yīng)用。
之后演變而來的定速巡航裝置則是由發(fā)明家和機械工程師拉爾夫·蒂托（Ralph Teetor）于 1948 年發(fā)明的，首次搭載這套系統(tǒng)的車型正是 1958 年上市的克萊斯勒帝國。
從技術(shù)原理上來看，定速巡航由 EMS 進行控制，EMS 會同時參考變速箱信號、當前車速和駕駛員設(shè)定速度，通過調(diào)整節(jié)氣門開度和變速箱等控制單元對車速進行調(diào)整，實現(xiàn)巡航。
開啟自適應(yīng)巡航功能的特斯拉儀表界面 | Electrek
只不過隨著整個社會的進步，道路交通也變得越來越復(fù)雜，只是控制車速已經(jīng)不能讓駕駛過程變得舒適了，這個時候自適應(yīng)巡航系統(tǒng)就上線了。
顧名思義，這套系統(tǒng)的關(guān)鍵在于「自適應(yīng)」三個字。它借助外部傳感器（雷達、攝像頭、激光傳感器等）檢測自車與前方車輛的距離和相對速度，并控制自身車速和前車保持固定的距離。假設(shè)前車變道離開，在未識別到新的目標物之前，它會控制車輛按照設(shè)定的車速行駛。
從可實現(xiàn)的功能等級來看，目前主流的 ACC 系統(tǒng)還可以分為兩類：
自適應(yīng)巡航。自動加減速，讓車輛按照預(yù)設(shè)的速度或者與前車保持一定距離行駛。低于一定速度退出，一般是 30 公里/小時;
自適應(yīng)巡航+自動啟停 （Stop & Go）。能以任何速度進行巡航，包括在完全停止后隨著前車的移動而恢復(fù)之前的行駛狀態(tài)。
《消費者報告》針對 ACC 功能的用戶調(diào)研結(jié)果 | Consumer Reports
在美國《消費者報告》進行的一項關(guān)于「高級安全系統(tǒng)」的用戶調(diào)研中，有 85% 的車主對 ACC「非常滿意」，有 19% 的用戶表示自適應(yīng)巡航系統(tǒng)幫助他們成功避免了一次交通事故的發(fā)生，72% 的受訪者對這套系統(tǒng)足夠信任。
雖然從用戶的角度來看，自適應(yīng)只比定速巡航復(fù)雜了那么一點點，但從汽車工程層面來看，兩項技術(shù)實現(xiàn)起來的難度完全不是一個等級的。
ACC 因為涉及到汽車的自動加減速控制，不但需要發(fā)動機管理系統(tǒng) EMS 參與控制，自動變速箱控制器 TCU，電子穩(wěn)定程序 ESP 以及電子駐車 EPB 都要介入，這其中還涉及到更復(fù)雜的人機交互界面設(shè)計和雷達、攝像頭等外部傳感器的管控。雖然成本不可避免地增加了，但它對駕駛體驗的提升效果也是十分明顯。特別是在高速公路上，可以大幅緩解人的緊張情緒。
如果說自動變速箱解放了人的左腳，自適應(yīng)巡航解放了人的右腳，那么下一代的領(lǐng)航技術(shù)（autopilot）則讓我們的雙手得以短暫松開方向盤，朝著自動化駕駛的方向逐步邁進。
奔馳是最早讓這項技術(shù)上車的主機廠。2013 年發(fā)布的最新一代奔馳 S 級車型搭載了「Distronic Plus with Steering Assist」智能系統(tǒng)。它本質(zhì)上是在 ACC 的基礎(chǔ)上增加了轉(zhuǎn)向輔助的功能，這樣系統(tǒng)能夠自動控制方向盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)車道保持或低速工況下隨前車小幅橫向擺動的功能，從而讓駕駛員的雙手也得以解放出來。
功能的更進一步也意味著新硬件的升級。要對轉(zhuǎn)向控制就必須有前視攝像頭的加入，利用人工智能算法實現(xiàn)對車道線的檢測，彌補了雷達傳感器的缺陷（比如縱向速度和距離測量精度高，但橫向較差）。而要更進一步，實現(xiàn)全速度范圍內(nèi)的加減速以及獲得主動變道的能力，則需要更多傳感器以及控制、執(zhí)行機構(gòu)的配合。當然，車輛的電控單元的數(shù)量也會大幅增加，軟件算法以及量產(chǎn)前的測試工作都會相應(yīng)變得很復(fù)雜。
特斯拉的 Autopilot 從功能構(gòu)成上來看，主要是由自適應(yīng)巡航和自動轉(zhuǎn)向組成的。只不過特斯拉把它叫做「Traffic-Aware Cruise Control（TACC）」。至于自動轉(zhuǎn)向，除了能夠?qū)崿F(xiàn)車道保持外，更新至最新版本的 Autopilot 上線了「Navigate on Autopilot」功能，它能夠在不提示車主的情況下實現(xiàn)自動變道。由于還是 beta 版本，實際體驗中系統(tǒng)經(jīng)常在不合理的時機變道，沒有減輕壓力不說，倒是先把人嚇得一身冷汗。美國《消費者報告》的試駕編輯調(diào)侃道，「這種感覺就像看著你的孩子開車一樣，心驚肉跳，亞歷山大！」。
用戶可以自行選擇將變道提示關(guān)掉，Autopilot 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動變動 | Engadget
不過特斯拉已經(jīng)算是在巡航和轉(zhuǎn)向功能上優(yōu)化做得很不錯的品牌了，隨著 FSD 硬件平臺的投入，未來也會在「TACC+Auto Steer」的基礎(chǔ)上釋放更多的自動駕駛能力。而根據(jù)《消費者報告》的調(diào)研顯示，除了特斯拉，凱迪拉克、福特、現(xiàn)代捷恩斯，林肯、奔馳、保時捷、沃爾沃車型搭載的 ACC 功能表現(xiàn)最佳。
ACC 的工作原理和局限性
正如上面所提到的，實現(xiàn) ACC 功能最關(guān)鍵的是雷達傳感器。系統(tǒng)開啟后，雷達對前車最遠的探測距離可以達到 200 米，一旦檢測到目標物，自車車速下降并維持設(shè)定的距離進行巡航。
為了保持距離，雷達會向監(jiān)測兩車距離的中央控制單元發(fā)送信號。以特斯拉的 Autopilot 為例，如果探測到前方有車輛，主動巡航控制可在任意車速下（靜止下也可以）啟動，但前提是自車與前車至少相距 150 厘米。一旦前車變道離開，系統(tǒng)會控制車輛加速至預(yù)設(shè)的速度行駛。而設(shè)定巡航速度的話，以特斯拉 Model 3 為例，將巡航控制桿向下移動到底一次，然后松開。這樣可以將巡航速度設(shè)為檢測到的速度限制或當前行駛速度，以較高速度為準。
假設(shè)行駛在多車道的公共道路上，傳感器檢測到前方出現(xiàn)多個可追蹤的車輛，這個時候 ACC 系統(tǒng)會進行甄別并選擇優(yōu)先目標進行跟車。如果有其他車輛超過了自車，ACC 會實施發(fā)動機管理并進行剎車，將車速逐步降下來。假設(shè)系統(tǒng)判定需要進行急剎，但減速過程消耗的能量超過了車輛能夠提供最大剎車動能的 30%，那么儀表上就會出現(xiàn)視覺信號并發(fā)出蜂鳴警報，提醒駕駛員手動進行剎車操作。
一套 ACC 系統(tǒng)主要由雷達和攝像頭兩種傳感器組成 | Extremtech
盡管目前各家的 ACC 技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，但由于傳感器硬件存在局限性，首當其沖，在天氣惡劣的情況下使用會受到影響，也存在一定的安全隱患。譬如遇到大雨或大雪天氣，位于前格柵或前擋泥板下的傳感器可能會因無法正常工作失靈。特斯拉 Model 3 的用戶手冊中就提示了下列幾種不宜開啟主動巡航控制的情況：
道路有急轉(zhuǎn)彎
能見度差（因大雨、大雪、濃霧等造成）
強光（比如迎面而來的前照燈燈光或直射的陽光）妨礙攝像頭視野時
雷達傳感器被遮擋（灰塵、遮蓋等）
擋風玻璃阻擋攝像頭的視野（水霧、塵土或貼紙遮擋等）
此外，就 ACC 本身而言，它的傳感器配置現(xiàn)在是沒辦法應(yīng)對變化的道路限速的。這也是為什么絕大多數(shù)品牌都建議用戶在高速公路或環(huán)城高速等結(jié)構(gòu)化道路上使用，因為這些地方的限速情況統(tǒng)一，基本不會有什么幺蛾子發(fā)生。比如凱迪拉克的 Super Cruise 就嚴格設(shè)定了可開啟的范圍（完成高精度地圖繪制的高速公路區(qū)域）。
還有就是在上面提到的多車道情況下，由于 ACC 系統(tǒng)配置的軟硬件能力有限，所以在遇到多個目標物的時候很可能會出現(xiàn)識別錯誤的情況。特別是有彎道的情況下，識別前車的錯誤率會更高一些。
通用 Super Cruise 系統(tǒng)有著嚴格的 ODD 限定，只能在繪制了高精度地圖的高速公路使用 | Consumer Reports
所以盡管 ACC 本身用起來可以增加駕駛的舒適性，但因為它依然不是真正的自動駕駛技術(shù)，所以不能完全依賴。一旦系統(tǒng)提醒可能需要接管的時候，一定要毫不猶豫地踩下剎車，避免意外情況的發(fā)生。
邁向自動駕駛時代的前夜
現(xiàn)階段，自適應(yīng)巡航系統(tǒng)還遠遠不能提供完整的自動駕駛體驗，但從《消費者報告》的用戶調(diào)研來看，目前大家對這項功能的滿意度和信任度非常高。就能力而言，絕大多數(shù)的 ACC 系統(tǒng)能夠做到與前車保持時距行駛，這已經(jīng)從某種程度上解放了司機們的雙腳。更先進更智能的，比如通用的 Super Cruise，盡管它的 ODD（OperaTIonal Design Domain，設(shè)計適用范圍）被限制得非常死，但在合適的工況下也算是完全實現(xiàn)了解放雙手。
隨著軟件算法以及傳感器硬件能力的提升，ACC 自然也會變得功能越來越復(fù)雜，這意味著機器將獲得越來越多的控制權(quán)，同時駕駛體驗有望得到大幅提升。更關(guān)鍵的是，因為體驗的提升人們的信任和滿意也許會因此逐漸「流向」自動駕駛，而不是因為那些酷炫的 Demo 和演示視頻。
借著自動駕駛技術(shù)進步的浪潮，我們完全可以期待「人」的監(jiān)管角色的逐步退場，以及人和機器以協(xié)同配合的方式完成一次又一次的安全出行。
下載文檔
