LKA車道保持系統(tǒng)專利分析

王行

摘 要：以DWPI專利數(shù)據(jù)庫收錄的專利為樣本，從專利的視角對車道保持輔助系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行的統(tǒng)計和分析，通過對技術(shù)主題的統(tǒng)計和分析，了解車道保持輔助系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，理清該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)和專利分布情況。

關(guān)鍵詞：車道保持;駕駛輔助;主動控制;預(yù)警算法;信息傳感

截止2016年11月，在德溫特DWPI數(shù)據(jù)庫中檢索到涉及車道保持輔助系統(tǒng)的全球?qū)＠暾埞灿?480項(xiàng)。本文在這一數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上從專利申請的技術(shù)主題來對LKA車道保持技術(shù)的全球?qū)＠麪顩r進(jìn)行分析。

技術(shù)主題分析

智能汽車LKA車道保持技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)可以包括信息傳感技術(shù)、預(yù)警算法、主動控制這三個方面。

信息傳感技術(shù)

信息傳感技術(shù)的傳感精度會對車道線的識別準(zhǔn)確度有直接的影響[1]，且對行駛車道的識別可以有多種方法，LKA車道保持技術(shù)可以采用視覺傳感技術(shù)來對車道進(jìn)行識別，也可以采用雷達(dá)技術(shù)來對車道進(jìn)行監(jiān)測，同樣，還可以使用GPS技術(shù)來對車道及其走向進(jìn)行識別和判斷，進(jìn)而提供駕駛輔助。

羅伯特博世有限公司的專利DE102004061998A1提出了一種用于機(jī)動車的立體攝像機(jī)，通過多個攝像頭同時工作的方式進(jìn)行車道識別。

為了達(dá)到更高的車道識別精度，韓國現(xiàn)代株式會社的專US2014118182A1在車道保持輔助系統(tǒng)中提出同時采用攝影機(jī)和雷達(dá)識別車輛正在行駛的當(dāng)前車道的位置的方法。使用雷達(dá)識別固定障礙物的位置，計算行駛方向道路的整個寬度，使用攝影機(jī)檢測當(dāng)前車道寬度，從上述信息識別行駛方向道路的所有車道的數(shù)量和車輛正在行駛的車道。

預(yù)警算法

針對預(yù)警算法而言，傳統(tǒng)的使用單一算法的使用范圍非常有限，因此會導(dǎo)致LKA車道保持技術(shù)的誤報警率偏高，會對駕駛員的行車過程造成不必要的干擾，因此，有些駕駛員在車輛的行駛過程中會選擇關(guān)閉車道報警輔助裝置。目前，常規(guī)使用的預(yù)警算法有車輛當(dāng)前位置（Cars Center Position，CCP）算法、未來偏移距離（Future Offest Distance，F(xiàn)OD）算法和跨道時間（Time to Lane Cross，TLC）算法以及對上述三種算法的相關(guān)改進(jìn)。各國相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)致力于研究更高精度的預(yù)警算法和如何改進(jìn)現(xiàn)有算法，降低車道保持輔助系統(tǒng)的誤警率和漏警率。

TLC算法具有預(yù)警時間較長、能給駕駛員預(yù)留較長的反應(yīng)時間、且應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)，羅伯特博世的申請DE102011081892A中就是采用TLC算法進(jìn)行預(yù)警判斷的。

CCP算法可用汽車在道路上的當(dāng)前位置作為評價指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，但對車輛定位傳感器精度要求較高。杭州電子科技大學(xué)提出了一種采用CCP算法進(jìn)行車道偏離決策的方法，降低了輔助系統(tǒng)的誤警率。

主動控制

LKA車道保持技術(shù)目前還不是法規(guī)強(qiáng)制要求的車輛配置，但車輛行駛工況復(fù)雜，主動控制車輛回歸原車道不僅算法較復(fù)雜，且對執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求也較高。中高端車型裝配車道保持輔助系統(tǒng)的主動控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為制動和轉(zhuǎn)向兩類系統(tǒng)，其中基于制動系統(tǒng)的LKA車道保持技術(shù)通過控制左、右車輪的制動力矩產(chǎn)生差動制動來實(shí)現(xiàn)對車輛運(yùn)動狀態(tài)的控制;而基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的LKA車道保持系統(tǒng)包括基于電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車道保持系統(tǒng)和基于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車道保持，其技術(shù)原理是利用電機(jī)控制轉(zhuǎn)向器來改變車輪的運(yùn)動;在LKA車道保持系統(tǒng)進(jìn)行主動控制時，一旦駕駛員介入操縱車輛，車道保持輔助系統(tǒng)會停止控制由駕駛員接管車輛，避免引起人機(jī)沖突，造成駕駛員的反感。

豐田自動車株式會社的專利US2012029773A中車輛的控制裝置通過主動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對車輛進(jìn)行車道保持輔助控制。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)既可以是線控轉(zhuǎn)向（SBW）等電動轉(zhuǎn)角可變機(jī)構(gòu)，也可以是電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）。

通用汽車有限責(zé)任公司的專利US2012283907A中采用差動制動控制器以輸出差動制動命令給差動制動系統(tǒng)，其中輸出的制動命令指示差動制動系統(tǒng)為車輛車輪施加制動力，通過施加的制動力，使車輛沿著為車道居中操作確定的期望路徑行駛。

總結(jié)

本文以車道保持輔助系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)專利申請為研究對象，對全球?qū)＠暾堖M(jìn)行統(tǒng)計和篩選，從LKA車道保持技術(shù)的發(fā)展過程來看，日本的日產(chǎn)（NISSAN）、豐田汽車公司（Toyota Motor Corporation）、富士重工（Fuji Heavy Industries）、電裝（DENSO）株式會社，德國的博世（BOSCH）、奧迪（Audi）和美國的通用汽車公司（General Motors Company，GM）等少數(shù)技術(shù)積累深厚的公司，在技術(shù)上引領(lǐng)了該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和革新，相對來說，我國在LKA車道保持技術(shù)方面起步時間較晚，相關(guān)的技術(shù)研究也不夠深入，仍有很多的技術(shù)難題需要攻克。

參考文獻(xiàn)

[1]張德兆.基于彎道行駛的車輛自適應(yīng)巡航控制[D]，清華大學(xué)博世學(xué)位論文，2011.