adaptive cruise control (acc) crystal menezes fábio leite henrique figueirôa marcelo albuquerque 1
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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
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Introdução
• Com a utilização de um sensor de radar, o ACC pode:
o 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.
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Como funciona o ACC?
• Sensores
o 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Como funciona o ACC?
• Unidade de Controle
o 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.
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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.
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Modelagem Formal
2) Regiões - Continuação
• A região "AWAY" desconsiderada.
• Zona de perigo (Região 4) nunca permitida.
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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.
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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 redundantes19
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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Sistema ACC
• Uma máquina de estados representando o dispositivo ACC possui quatro estados:
• OFF• STAND BY• DISTANCE CONTROL• SPEED CONTROL
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.
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Pesquisa
• Se você pudesse escolher apenas uma, qual dessas tecnologias você gostaria de ver em seu próximo carro?
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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 Muitos motoristas não têm ciência das limitações do
sistema ACC;o Vários acham que o sistema evita batidas; 44
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 Evitar colisões, o Diminui as situações de risco para outros motoristas, o A aumentar o fluxo dos carros em vias de congestionamento,o Entre outros.
• Vários modelos de ACC já estão sendo empregados nos carros "populares“ como, por exemplo, os novos modelos da Volkswagen.
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Referências
• [1]http://www.cse.msu.edu/~435cruise3/resources/Adaptive_Cruise_Control_Sys_Overview.pdf
• [2] http://www.inautonews.com/customers-want-for-their-next-car-night-vision-and-adaptive-cruise-control
• [3] http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_cruise_control
• [4]http://www.wabco-auto.com/products_wabco/driver- assistance-systems/adaptive-cruise-control-acc
• [5]http://www.aaafoundation.org/pdf/AdaptiveCruiseControl.pdf
• [6] http://www.it.iitb.ac.in/~guru/