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基于MATLAB/Simulink的ACC与CACC系统建模与仿真

沉默十年·2026-07-31·阅读 63 GEO检测（免费）
自适应巡航控制协同自适应巡航控制MATLAB
|难度：普通|阅读约 10 分钟

1. 自动驾驶巡航控制系统的技术背景

自适应巡航控制（ACC）和协同自适应巡航控制（CACC）是现代高级驾驶辅助系统（ADAS）的核心功能模块。这两种技术通过车辆间的信息交互与协调，显著提升了行车安全性和交通效率。

ACC系统最早出现在20世纪90年代末期，它通过毫米波雷达或激光雷达感知前方车辆状态，自动调节本车速度以保持安全距离。而CACC作为ACC的升级版本，引入了车间通信（V2V）能力，使车辆能够获取更远距离的前方路况信息，实现更平顺的速度协调。

在高速公路场景下，传统ACC系统存在两个主要局限：一是仅依赖本车传感器，感知范围有限；二是对前车加减速的响应存在延迟。CACC通过DSRC或C-V2X通信技术，能够获取前车的加速度指令等关键信息，使控制响应更加及时准确。

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2. MATLAB/Simulink建模环境搭建

2.1 软件配置要求

进行ACC/CACC联合建模需要以下MATLAB产品组件：

  • MATLAB R2021a或更新版本
  • Simulink基础模块库
  • Automated Driving Toolbox
  • Model Predictive Control Toolbox
  • Signal Processing Toolbox

安装时需特别注意：

安装Automated Driving Toolbox时会自动部署预置的3D场景和传感器模型，建议预留至少5GB磁盘空间

2.2 基础模型架构设计

在Simulink中建立的基础框架应包含：

  1. 车辆动力学模块：采用双积分器模型表示纵向动力学
    matlab复制G_vehicle = tf(1,[tau 1 0]);  % tau为发动机响应时间常数
  2. 传感器仿真模块：配置雷达参数
    • 最大探测距离：150m
    • 水平视场角：±15°
    • 更新频率：10Hz
  3. 通信延迟模块：模拟V2V通信的时变延迟
    matlab复制delay_time = 0.1 + 0.05*randn();  % 基础延迟100ms加随机扰动

3. ACC系统建模与参数整定

3.1 控制策略实现

ACC控制器采用分层设计：

  1. 上层决策器：
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