CN110015294A - 车道保持控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车道保持控制方法，一种车道保持控制方法，其包括：S10、通过摄像头获得车辆前方道路影像；S20、对所述摄像头获得的前方道路影像进行处理，并提取车道线信息；S30、计算车辆中心线与车道中心线之间的横向偏移量；S40、基于横向偏离量计算车辆的转向需求角度值，使得横向偏移量逐渐减小至零。本发明的车道保持控制方法，通过多维度冗余保护方案，有效提高了使用的安全性；以车道中心线保持为控制目标，车辆稳定沿车道中心线行驶；通过调整灰区的设计有效避免车辆横向振荡，提高了车辆的舒适性和安全性。

Description

车道保持控制方法
技术领域
本发明涉及辅助驾驶主动安全控制的技术领域，尤其涉及一种利用摄像头实现车道保持控制方法。
背景技术
经调查，因驾驶员疲劳等原因导致的偏离车道后造成的事故数量逐年攀升。为了降低风险，专利《CN102310858B车道保持控制方法和装置、以及用于车道脱离警告的装置》中公开了对于偏离车道的报警机制，通过对偏离车道的预判，结合驾驶员状态，通过声光报警进行警告，提示驾驶员按照车道线行驶。
在此技术背景下，FAW高端乘用车增加了主动纠偏技术作为驾驶员偏离车道时的辅助驾驶功能，如果驾驶员在行驶过程中，出现了无意识偏离车道的行为，在声光报警基础上，主动调用转向，实现对转向的主动控制，从而避免或者减小与相邻车道车辆发生碰撞的可能性。
但是，现有技术中的车道保持控制***在即将偏离车道时，提供一定反向作用力矩，该作用力矩可能会出现无法保持车辆稳定在车道线内行驶的情况，从而使得车辆产生“打乒乓球”的车辆振荡姿态，严重的情况下可能会出现翻车风险。
一般的，以提示驾驶员接管车辆，。本专利提供一种能够持续保持车辆在车道线内行驶的高性能控制方法，避免了常规LKA***的，降低翻车风险。
发明内容
本发明目的是一种车道保持方法，其能够持续保持车辆在车道线内行驶。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种车道保持控制方法，其包括：
S10、通过摄像头获得车辆前方道路影像；
S20、对所述摄像头获得的前方道路影像进行处理，并提取车道线信息；
S30、计算车辆中心线与车道中心线之间的横向偏移量；
S40、基于横向偏离量计算车辆的转向需求角度值，使得横向偏移量逐渐减小至零；结合ESC模块提供的车辆横向加速度信息和纵向加速度信息，预测车辆运行轨迹，动态调整转向需求角度值，使得车辆中心线单侧逼近车道线中心线前逐渐将偏航角修正为0；通过转向特性曲线，将转向需求角度值换算为扭矩请求值，并将该扭矩请求值输出给EPS。
可选的，所述摄像头安装于车辆的前部，并位于车辆Y向中心位置。
可选的，根据车辆的位置以及车道线信息，得到摄像头距离车道线左边界的距离d1，距离车道线右侧距离d2，计算得到车辆Y向中心线距离车道线中心线的横向偏移量为(d2-d1)/2；车辆的偏航角信息通过传感器获取。
可选的，在车道中心线的两侧分别定义预设宽度调整灰区，当车辆中心线位于所述调整灰区内时，不对转向***施加反向扭矩。
可选的，车道保持控制方法处于激活状态下，触发扭矩请求时，同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值，并设置扭矩安全限值和扭矩变化梯度限值；在执行车道保持控制方法中，在扭矩请求标志位未置位时发出的扭矩请求值，EPS反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态；在同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值时，EPS对发出的扭矩请求值进行再次校验，当扭矩值超出安全控制扭矩限制时，或者扭矩变化梯度超过扭矩变化梯度限值时，同样反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态。
可选的，当在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶状态下，退出车道保持控制方法。
可选的，当双侧车道线丢失时，快速退出车道保持控制方法；当单侧车道线丢失时，基于单侧车道线实现车道保持控制方法；当车道线混乱或者车道线不清楚时，缓慢退出车道保持控制***。
可选的，当EPS***出现异常，通过调用EBS完成左右两侧的差动制动来实现转向控制需求。
可选的，在驾驶员双手离开方向盘时，关闭车道保持***，并提示驾驶员自主控制方向盘。
本发明具有如下有益效果：本发明的车道保持控制方法，通过多维度冗余保护方案，有效提高了使用的安全性；以车道中心线保持为控制目标，车辆稳定沿车道中心线行驶；通过调整灰区的设计有效避免车辆横向振荡，提高了车辆的舒适性和安全性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种车道保持控制方法，其包括：
S10、通过摄像头获得车辆前方道路影像。
所述摄像头安装于车辆的前部，并位于车辆Y向(车辆行驶方向)中心位置，用于获取车辆前方的路面信息。
S20、对所述摄像头获得的前方道路影像进行处理，并提取车道线信息。
本实施例中，可以通过图像的滤波平滑、边缘检测及多帧图像跟踪，提取车道线信息。
S30、计算车辆中心线与车道中心线之间的横向偏移量。
本实施例中，根据车辆的位置以及车道线信息，可得到摄像头(即车辆中心)距离车道线左边界的距离d1，距离车道线右侧距离d2，计算可得车辆Y向中心线距离车道线中心线的横向偏移量为(d2-d1)/2；车辆的偏航角信息可以通过传感器获取。
S40、获得扭矩请求值，并将该扭矩请求值输出值EPS(电动助力转向***)。
基于横向偏离量计算车辆的转向需求角度值，使得横向偏移量逐渐减小至零，结合车辆运动趋势，即ESC模块提供的车辆横向加速度信息和纵向加速度信息，预测车辆运行轨迹，动态调整转向需求角度值，使得车辆中心线单侧逼近车道线中心线前逐渐将偏航角修正为0。通过转向特性曲线，将转向需求角度值换算为扭矩请求值，并将该扭矩请求值输出给EPS。
其中，车道保持控制方法的控制目标是车辆中心线的运行轨迹与车道中心线相重合，为此，本实施例中，在车道中心线的两侧分别定义预设宽度(例如0.5m)调整灰区，当车辆中心线位于所述调整灰区内时，不对转向***施加反向扭矩，从而降低车辆方向盘修正频次，提高舒适性和安全性。
本实施例中，保证车辆在车道线内稳定控制的安全性的同时，兼顾控制过程中的舒适性，在LKA触发车道中心线的循迹控制的过程中，不盲目追求居中准确性，控制单侧横向偏移量逐步趋向为零的过程中，杜绝超调控制，在横向偏移量小于特定值范围内，不对横向偏移量进行修正，降低横向控制的超调概率，提高舒适性。
当EPS在非外部控制模式下，不发送扭矩请求值至EPS。本实施例中，车道保持控制方法处于激活状态下，触发扭矩请求时，同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值，并设置扭矩安全限值和扭矩变化梯度限值对扭矩请求值、扭矩变化梯度进行限制，由此在执行车道保持控制方法中，在扭矩请求标志位未置位时发出的扭矩请求值，EPS反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态；在同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值时，EPS对发出的扭矩请求值进行再次校验，当扭矩值超出安全控制扭矩限制时，或者扭矩变化梯度超过扭矩变化梯度限值时，同样反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态。
当在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶状态下，退出车道保持控制方法；具体地，根据驾驶员疲劳状态的判断结果，在驾驶员处于疲劳状态或驾驶员注意力不集中时，发出请求驾驶员接管车辆的提示，同时退出车道保持控制方法。
以及，当车道线状态不满足控制要求或环境光线过暗，退出车道保持控制方法，具体地，为了避免由于车道线不清晰或车道线混乱，导致车辆控制异常、出现安全隐患，通过图像识别处理后，对车道线状态进行分类，主要包括双侧车道线丢失、单侧车道线丢失、车道线混乱或车道线不清晰等等，对于不同种类的车道线异常，当双侧车道线丢失时，快速退出车道保持控制方法；当单侧车道线丢失时，基于单侧车道线实现车道保持控制方法；当车道线混乱或者车道线不清楚时，缓慢退出车道保持控制***。
当EPS***出现异常，可通过调用EBS(电子制动***)完成左右两侧的差动制动来实现转向控制需求；本实施例中，考虑转向***因异常而失效时，将存在车辆无法执行转向动作，存在极大安全隐患，对此，通过EBS实现对左右两侧转向轮的差异化制动力分配，将实现车辆的转向动作，保证车辆的应急转向功能，能够在紧急工况下实现靠边停车动作。
也就是说，本实施例中的车道保持控制方法，作为驾驶辅助方法，设定了功能进入的必要条件，以保证行车安全，例如驾驶员的状态，如注意力集中，不疲劳等；路况条件，如车道线清晰、弯道半径大于门限值等；车辆的运行状态，如车速高于门限值、横纵向加速度小于门限值、转向***状态正常等等。
EPS的调用，要考虑驾驶员的驾驶状态，对于有驾驶员操作的行为视为驾驶员有意识的控制行为，应作为对车道保持控制的抑制条件；如制动踏板、转向灯、方向盘转角过大、横摆角变化率过大等，也就是说，所述驾驶员主动纠偏动作包括踩下制动踏板、拨动转向灯、控制方向盘并使得方向盘转角大于某一设定值，以及车辆横摆角变化率大于预设值，此时关闭车道保持控制方法。
本实施例中，所述车道保持控制方法还包括：在驾驶员双手离开方向盘时，此时视为非正常驾驶状态，此时激活车道保持控制十分危险，应作为EPS***介入的抑制条件，同时，应提示驾驶员自主控制方向盘，保持控制一定时间后，缓慢退出控制。
通过本发明的车道保持方法，能够有效地将车辆保持在车道内，并能够在功能触发后，稳定沿车道线中心线行驶，无反复振荡现象，舒适性好。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种车道保持控制方法，其特征在于，包括：
S10、通过摄像头获得车辆前方道路影像；
S20、对所述摄像头获得的前方道路影像进行处理，并提取车道线信息；
S30、计算车辆中心线与车道中心线之间的横向偏移量；
S40、基于横向偏离量计算车辆的转向需求角度值，使得横向偏移量逐渐减小至零；结合ESC模块提供的车辆横向加速度信息和纵向加速度信息，预测车辆运行轨迹，动态调整转向需求角度值，使得车辆中心线单侧逼近车道线中心线前逐渐将偏航角修正为0；通过转向特性曲线，将转向需求角度值换算为扭矩请求值，并将该扭矩请求值输出给EPS。
2.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，所述摄像头安装于车辆的前部，并位于车辆Y向中心位置。
3.根据权利要求2所述的车道保持控制方法，其特征在于，根据车辆的位置以及车道线信息，得到摄像头距离车道线左边界的距离d1，距离车道线右侧距离d2，计算得到车辆Y向中心线距离车道线中心线的横向偏移量为(d2-d1)/2；车辆的偏航角信息通过传感器获取。
4.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，在车道中心线的两侧分别定义预设宽度调整灰区，当车辆中心线位于所述调整灰区内时，不对转向***施加反向扭矩。
5.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，车道保持控制方法处于激活状态下，触发扭矩请求时，同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值，并设置扭矩安全限值和扭矩变化梯度限值；在执行车道保持控制方法中，在扭矩请求标志位未置位时发出的扭矩请求值，EPS反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态；在同时发送扭矩请求标志位和扭矩请求值时，EPS对发出的扭矩请求值进行再次校验，当扭矩值超出安全控制扭矩限制时，或者扭矩变化梯度超过扭矩变化梯度限值时，同样反馈无效的工作模式，并退出外部控制响应状态。
6.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，当在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶状态下，退出车道保持控制方法。
7.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，当双侧车道线丢失时，快速退出车道保持控制方法；当单侧车道线丢失时，基于单侧车道线实现车道保持控制方法；当车道线混乱或者车道线不清楚时，缓慢退出车道保持控制***。
8.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，当EPS***出现异常，通过调用EBS完成左右两侧的差动制动来实现转向控制需求。
9.根据权利要求1所述的车道保持控制方法，其特征在于，在驾驶员双手离开方向盘时，关闭车道保持***，并提示驾驶员自主控制方向盘。
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