Adaptive Cruise
Control (ACC)
Crystal Menezes
Fábio Leite
Henrique Figueirôa
Marcelo Albuquerque
1
Introdução
• Cruise Control:
o Mantém a velocidade de condução de um veículo
previamente programada.
o Torna-se inoperante quando o motorista interage com
algum comando do veículo.
o Patente: 1955
• Adaptive Cruise Control:
o Funciona como um Cruise Control.
o É projetado para monitorar a velocidade do veículo da
frente e a distância entre os dois veículos.
o Patente: 1996
2
Introdução
• Com a utilização de um sensor de radar, o ACC pode:
Determinar a distância entre os dois veículos.
 Em torno de 200m.
o Determinar a velocidade do veículo que está na frente.
o Determinar a desaceleração do veículo.
 A velocidade fica entre 30 km/h e 180 km/h.
o Acelerar o veículo quando não encontrar obstáculos.
o
3
Dispositivo ACC
4
Como funciona o ACC?
5
Vídeo de Exemplo
6
Como funciona o ACC?
• Diagrama de blocos do ACC:
7
Como funciona o ACC?
• Sensores
Sensores de roda:
 Utilizados para medir a velocidade do veículo.
o Sensores de pedais:
 Utilizados para saber a posição atual do freio e do
acelerador.
o
8
Como funciona o ACC?
• Radares
o
Um subsistema de radar é utilizado para detectar
veículos na zona de relevância, medir a distância entre
os automóveis e também calcular a velocidade do veículo
que está a frente.
o
O radar utilizado pelo ACC deve ser capaz de detectar
carros de diferentes tamanhos.
9
Como funciona o ACC?
• Radares
o
Com o radar, é possível:
 Medir continuamente a posição e velocidade dos
objetos à frente;
 Ignorar todos os objetos irrelevantes;
 Distinguir os carros que estão em faixas distintas;
 Focar no carro mais relevante.
10
Como funciona o ACC?
• Interface com o usuário
o
Responsável pela comunicação de e para o motorista.
 O motorista deve estar consciente das medidas
tomadas pelo ACC.
o
A informação deve chegar no momento certo através de
um display e, talvez, por voz.
11
Como funciona o ACC?
• Atuadores
o
Sistemas responsáveis pelo ajuste do sistema de
aceleração e do sistema de freio do veículo.
o
São componentes controlados eletronicamente pela
Unidade de Controle.
12
Como funciona o ACC?
• Unidade de Controle
Mantém as informações atualizadas em relação ao
ambiente e determina os comandos de controle
correspondentes.
o O ACC pode operar em dois modos básicos:
 Controle de distância: Acompanha o veiculo relevante que está na frente - e controla a velocidade e a
distância em relação a esse veículo.
 Controle de velocidade: Quando não existe veículo na
frente, o controle é feito em relação a velocidade
setada pelo motorista.
o
13
Modelagem Formal
1) Ambiente ACC
• Ambiente dinâmico:
• Vários veículos em movimento;
• Velocidades diferentes;
• Diferentes distâncias.
• O ambiente pode ser restrito.
• Área do ambiente dividida em regiões.
14
Modelagem Formal
2) Regiões
• O ambiente é dividido em seis regiões:
15
Modelagem Formal
2) Regiões - Continuação
• A região "AWAY" desconsiderada.
• Zona de perigo (Região 4) nunca permitida.
16
Modelagem Formal
3) Suposições (Condições necessárias)
• Limite de velocidade.
• Veículo mais próximo rastreado.
• Zona de perigo não permitida
o Aviso com antecedência.
• Velocidade e distâncias desejadas setadas pelo motorista.
17
Modelagem Formal
4) Autômato: Baseado nas regiões listadas no número 2.
18
Métricas
• Para a modelagem e validação de um sistema ACC em um
ambiente em tempo real, é importante focar em algumas
métricas:
1) Tempo de execução
2) Tempo de resposta
3) Atraso de mudança de modo
4) Controle transferido para o Usuário
5) Execução de tarefas redundantes
19
Métricas
1) Tempo de Execução
• Necessário conhecimento para aplicações em tempo real,
• Importante para setar prioridades.
• Escalonamento de processos.
• RTOS tenta minimizá-lo.
• Medição – subtração entre tempos
20
Métricas
2) Tempo de resposta
• Diferentes tarefas possuem tempo de resposta diferente.
• Exemplo de tempo de resposta em ACC:
• Tempo entre a detecção de um veículo à frente e o início da
adaptação a velocidade adequada.
21
Métricas
3) Atraso de mudança de modo
• Diferença de tempo entre o tempo quando uma mudança de
modo é requisitada e o tempo em que a capacidade do
processador necessária é alocada.
• Calculado pela diferença entre o tempo em que a mudança
foi solicitada e o tempo em que a primeira tarefa no novo
modo é inicidada.
22
Métricas
4) Controle transferido para o usuário
• Nem sempre é possível para o ACC manter uma distância
segura.
• Motorista é alertado e o controle é transferido para o
mesmo.
23
Métricas
5) Execução de tarefas redundantes
• Mesmo quando o dado de um item fica 'ultrapassado', seu
valor ainda pode estar dentro de limites aceitáveis.
o Assim, não é necessário recalcular e/ou atualizar os
dados.
• Economiza recursos da CPU que pode ser utilizada para
executar outras tarefas de menor prioridade.
24
Descrição Física
• O ACC consiste de uma séria de componentes e sistemas
de interconexão.
• A comunicação entre os diferentes módulos é através de
uma rede de comunicação serial conhecida como Controller
Area Network (CAN).
25
Descrição Física
• CAN:
o Padrão de rede automotiva que utiliza um barramento
com dois fios para transmitir e receber dados.
 Se vários nós da rede tentam transmitir ao mesmo
tempo, um esquema de arbitragem é usado para
determinar qual nó irá controlar o barramento.
 A mensagem com maior prioridade - informação esta
retirada do cabeçalho - ganha a arbitragem.
26
Descrição Física
• ACC Module:
o Sua função principal é processar as informações do radar
e determinar se existe um veículo na frente.
o Quando o ACC está em "time-gap control", ele envia
informações para o Engine Control e o Brake Control
para que eles controlem a distância entre os veículos.
• Engine Control Module:
o Sua função principal é controlar a velocidade do veículo
com base nas informações recebidas pelo ACC Module e
pelo Instrument Cluster.
o Controla a velocidade através do uso do acelerador.
27
Descrição Física
• Brake Control Module:
o Sua função principal é determinar a velocidade do veículo
através das rodas e desacelerar o mesmo quando
solicitado pelo ACC Module.
o O sistema de freio é hidráulico com aprimoramento
eletrônico, assim como um freio ABS.
• Instrument Cluster:
o Sua principal função é processar os Switches Cruise e
enviar as informações para o ACC Module e o Engine
Control Module.
o Exibe informações para o motorista sobre o estado do
sistema.
28
Descrição Física
29
Descrição Física
• Cruise Switches:
o Anexados ao volante, possuem botões que permitem que
o motorista controle a operação do ACC.
 ON - iniciar a operação do ACC
 OFF - desativar a operação do.ACC.
 SET - estabelecer a velocidade e a distância.
 COAST - desacelerar.
 RESUME - recuperar a velocidade definida.
 TIME GAP (+) - aumentar o gap.
 TIME GAP (-) - diminuir o gap.
30
Descrição Física
31
Descrição Física
• Brake Switches:
o Existem dois "brake switches". Quando qualquer um dos
dois é ativado, o sistema vai para o estado de "standby
ACC".
• Brake Lights:
o Quando o Brake Control Module é acionado, os freios
respondem a um pedido do ACC. Desta forma, as luzes
de freio são acendidas para avisar aos veículos que
estão atrás que os freios estão em ação.
32
Descrição Física
33
Descrição Física
34
Sistema ACC
• Uma máquina de estados representando o dispositivo ACC
possui quatro estados:
•
•
•
•
OFF
STAND BY
DISTANCE CONTROL
SPEED CONTROL
35
Sistema ACC
• OFF: O sistema ACC não é funcional. Este estado é ativado
sempre que a ignição é ligada e o ACC estiver desligado.
• STAND BY: O sistema está esperando para obter o controle
do acelerador e do freio. O motorista está utilizando o
freio/acelerador, retirando o controle do sistema ACC.
• DISTANCE CONTROL: Neste modo, o sistema ACC tenta
alcançar e manter as configurações de distâncias setadas.
• SPEED CONTROL: Neste modo, o sistema ACC tenta
alcançar e manter as configurações de velocidade setada.
36
Sistema ACC
Estados e transições no sistema ACC:
37
Pesquisa
• Se você pudesse escolher apenas uma, qual dessas
tecnologias você gostaria de ver em seu próximo carro?
38
Pontos Fortes
• Aperfeiçoamento do Cruise Control.
• Ajuda motoristas mais velhos a conduzir com mais
segurança.
• Diminui o stress durante a condução do veículo.
• Diminuição das mudanças de faixas.
• Controla automaticamente as distâncias em relação ao
veículo da frente.
39
Pontos Fortes
• Alerta sonoro quando as distâncias são reduzidas a um
nível crítico.
• Compatível com todos os sistemas de frenagem.
• Reduz o desgaste do veículo e o consumo de combustível.
• Aumenta a vida útil do veículo.
40
Pontos Fracos
• Excesso de confiança na tecnologia do ACC.
o Pensar que o ACC pode ajudar a evitar uma colisão em
situações fora da capacidade da maioria dos sistemas.
• Falsa suposição de que os sistemas ACC sempre irão
ajudar a evitar uma colisão com um veículo parado.
41
Aplicações
• 1997 - Toyota Celsior
• 1998 - Nissan Cima, Nissan Primera, Mercedes-Benz
• 1999 - Jaguar XK-R
•
•
•
•
•
•
•
2000 - Lexus LS430/460
2003 - Honda Inspire, Legend
2004 - Cadillac XLR
2005 - Acura RL, Cadillac STS
2006 - Ford Mondeo, S-Max
2007 - Chrysler 200C
2009 - Sienna (XLE Limited Edition), Corolla
42
Aplicações
• 2010 - Prius
• 2011 - Dodge Charger, Dodge Durango
• 2012 - Mercedes-Benz C-Class
• Fabricado em série na Bosch desde o ano 2000.
o Até agora o sistema é oferecido principalmente como um
opcional para carros de classe alta e média.
o Em breve, os carros compactos também serão
disponibilizados com o ACC.
o Faz parte dos Sistemas Preditivos de Segurança.
43
Considerações Finais
Pesquisa realizada pela Senior Safety & Mobility:
• Mudanças no comportamento com o ACC:
o +50% mudam menos frequentemente de faixa;
o Quase 50% afirmam que o ACC alivia o stress causado
pelo trânsito nas auto estradas;
o
7% acham que o ACC os tornam mais vulneráveis aos
acidentes;
Porém:
o
o
Muitos motoristas não têm ciência das limitações do
sistema ACC;
44
Vários acham que o sistema evita batidas;
Conclusão
• O Adaptive Cruise Control é sistema de alerta para o
motorista, como também um sistema de atuação direta mas não total, que ajuda o condutor:
o
o
o
o
Evitar colisões,
Diminui as situações de risco para outros motoristas,
A aumentar o fluxo dos carros em vias de congestionamento,
Entre outros.
• Vários modelos de ACC já estão sendo empregados nos
carros "populares“ como, por exemplo, os novos modelos
da Volkswagen.
45
Vídeo de Exemplo
46
Vídeo de Exemplo
47
Referências
• [1]http://www.cse.msu.edu/~435cruise3/resources/Adaptive_
Cruise_Control_Sys_Overview.pdf
• [2] http://www.inautonews.com/customers-want-for-theirnext-car-night-vision-and-adaptive-cruise-control
• [3] http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_cruise_control
• [4]http://www.wabco-auto.com/products_wabco/driverassistance-systems/adaptive-cruise-control-acc
• [5]http://www.aaafoundation.org/pdf/AdaptiveCruiseControl.p
df
• [6] http://www.it.iitb.ac.in/~guru/
48
49