本發(fā)明屬于車輛智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車道保持方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器技術(shù)的進(jìn)步，車道保持系統(tǒng)受到了越來越多的關(guān)注。該系統(tǒng)的目的是，在駕駛員無意識(shí)并不干擾正常駕駛的情況下，通過電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)主動(dòng)施加力矩糾正車輛姿態(tài)以避免交通事故。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對車道保持控制已有不少研究成果，例如，有的利用車道線偏離時(shí)間模型，因?yàn)榭紤]因子太少導(dǎo)致了性能不佳；有的建立了車輛的非線性模型，實(shí)時(shí)計(jì)算量非常大，不利于工程實(shí)現(xiàn)。更為重要的是，現(xiàn)有技術(shù)中的模型沒有考慮到駕駛員的意圖，導(dǎo)致功能使用一段時(shí)間之后就被關(guān)閉，失去了主動(dòng)安全保護(hù)的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題是車道保持功能策略簡單及不能識(shí)別駕駛員意圖，從而提供一種車道保持方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

一種車道保持方法，包括如下步驟：

建立基于前饋控制的車道保持控制模型；

獲取行車參數(shù)，所述行車參數(shù)包括控制力矩、偏離中心線的側(cè)向速度；

獲取車輛與車道中心線的偏離參數(shù)，所述偏離參數(shù)包括實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離；

根據(jù)所述偏離參數(shù)、所述行車參數(shù)以及所述車道保持控制模型獲取車道保持所需的正向力矩；

輸出所述正向力矩，以使車輛按照車道保持方式行駛。

可選地，所述的車道保持方法中，獲取車輛與車道中心線的偏離參數(shù)，所述偏離參數(shù)包括實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離的步驟中，所述預(yù)估偏離距離通過以下步驟獲?。?/p>

獲取所述正向力矩傳遞延遲時(shí)間；

根據(jù)所述延遲時(shí)間和所述側(cè)向速度得到所述預(yù)估偏離距離。

可選地，所述的車道保持方法中，獲取行車參數(shù)，所述行車參數(shù)包括控制力矩、偏離中心線的側(cè)向速度的步驟中，所述控制力矩通過以下步驟獲?。?/p>

獲取由駕駛員施加的力矩；

獲取車輛行駛過程中的側(cè)向力矩；

根據(jù)所述駕駛員施加的力矩和所述行駛過程中的側(cè)向力矩疊加得到控制力矩；

所述控制力矩與所述正向力矩方向相反時(shí)為阻力力矩，所述正向力矩加大；

所述控制力矩與所述正向力矩方向相同時(shí)為助力力矩，所述正向力矩減小。

可選地，所述的車道保持方法中，建立基于前饋控制的車道保持控制模型的步驟中：

所述車道保持控制模型為前饋比例積分微分控制模型。

可選地，所述的車道保持方法中，建立基于前饋控制的車道保持控制模型的步驟中，所述前饋比例積分微分控制模型通過以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

T(t)＝L_c(t)×P_c+L_p(t)×P_p+I×T_r(t)+D×V_l(t)；

其中，T(t)表示正向力矩，L_c(t)表示實(shí)際偏離距離，L_p(t)表示預(yù)估偏離距離，T_r(t)表示阻力力矩，V_l(t)表示側(cè)向速度，t表示當(dāng)前時(shí)間，P_c表示與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子，P_p表示與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子，I表示積分因子，D表示微分因子。

可選地，所述的車道保持方法中，建立基于前饋控制的車道保持控制模型的步驟中還包括如下步驟：

建立標(biāo)定數(shù)據(jù)表，所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表中分別記錄與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子P_c、與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子P_p和微分因子D這三個(gè)參數(shù)與車輛轉(zhuǎn)彎半徑R、行駛的傾角角度α、表征行駛道路位于彎道內(nèi)側(cè)或彎道外側(cè)的標(biāo)識(shí)位之間的對應(yīng)關(guān)系；

根據(jù)所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表，通過查表得到所述與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子、所述與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子和所述微分因子。

可選地，所述的車道保持方法中，還包括如下步驟：

判斷是否檢測到退出車道保持的操作；

若檢測退出車道保持的操作，則判斷當(dāng)前行駛速度是否大于或等于設(shè)定閾值；

若當(dāng)前行駛速度大于或等于設(shè)定閾值，則繼續(xù)輸出正向力矩使車輛按照車道保持方式行駛；否則輸出實(shí)際檢測到的力矩使車輛退出車輛保持方式。

可選地，所述的車道保持方法中，判斷是否檢測到退出車道保持的操作請求的步驟中：

所述退出車道保持的操作包括：打轉(zhuǎn)向燈的操作、踩踏制動(dòng)踏板的操作、踩踏加速踏板的操作、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的操作。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種車道保持裝置，包括如下步驟：

模型建立單元，用于建立基于前饋控制的車道保持控制模型；

第一參數(shù)獲取單元，用于獲取行車參數(shù)，所述行車參數(shù)包括控制力矩、偏離中心線的側(cè)向速度；

第二參數(shù)獲取單元，用于獲取車輛與車道中心線的偏離參數(shù)，所述偏離參數(shù)包括實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離；

力矩獲取單元，用于根據(jù)所述偏離參數(shù)、所述行車參數(shù)以及所述車道保持控制模型獲取車道保持所需的正向力矩；

力矩輸出單元，用于輸出所述正向力矩，以使車輛按照車道保持方式行駛。

可選地，所述的車道保持裝置中，所述第二參數(shù)獲取單元中包括：

時(shí)間獲取子單元，用于獲取所述正向力矩傳遞延遲時(shí)間；

距離獲取子單元，用于根據(jù)所述延遲時(shí)間和所述側(cè)向速度得到所述預(yù)估偏離距離。

可選地，所述的車道保持裝置中，所述第一參數(shù)獲取單元中包括：

第一力矩獲取子單元，用于獲取由駕駛員施加的力矩；

第二力矩獲取子單元，用于獲取車輛行駛過程中的側(cè)向力矩；

力矩疊加子單元，用于根據(jù)所述駕駛員施加的力矩和所述行駛過程中的側(cè)向力矩疊加得到控制力矩；所述控制力矩與所述正向力矩方向相反時(shí)為阻力力矩，所述控制力矩與所述正向力矩方向相同時(shí)為助力力矩；

力矩獲取單元，在所述控制力矩為阻力力矩，得到的所述正向力矩加大；在所述控制力矩為助力力矩，得到的所述正向力矩減小。

可選地，所述的車道保持裝置中，建立基于前饋控制的車道保持控制模型的步驟中：

模型建立單元中建立的所述車道保持控制模型為前饋比例積分微分控制模型。

可選地，所述的車道保持裝置中，模型建立單元中建立的所述前饋比例積分微分控制模型通過以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

T(t)＝L_c(t)×P_c+L_p(t)×P_p+I×T_r(t)+D×V_l(t)；

其中，T(t)表示正向力矩，L_c(t)表示實(shí)際偏離距離，L_p(t)表示預(yù)估偏離距離，T_r(t)表示阻力力矩，V_l(t)表示側(cè)向速度，t表示當(dāng)前時(shí)間，P_c表示與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子，P_p表示與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子，I表示積分因子，D表示微分因子。

可選地，所述的車道保持裝置中，還包括：

標(biāo)定子單元，用于建立標(biāo)定數(shù)據(jù)表，所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表中分別記錄與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子P_c、與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子P_p和微分因子D這三個(gè)參數(shù)與車輛轉(zhuǎn)彎半徑R、行駛的傾角角度α、表征行駛道路位于彎道內(nèi)側(cè)或彎道外側(cè)的標(biāo)識(shí)位之間的對應(yīng)關(guān)系；

查表子單元，用于根據(jù)所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表，通過查表得到所述與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子、所述與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子和所述微分因子。

可選地，所述的車道保持裝置中，還包括：

第一判斷單元，用于判斷是否檢測到退出車道保持的操作；

第二判斷單元，用于在所述第一判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)一步判斷當(dāng)前行駛速度是否大于或等于設(shè)定閾值；

所述力矩輸出單元，用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)繼續(xù)輸出正向力矩使車輛按照車道保持方式行駛；在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為否時(shí)，輸出實(shí)際檢測到的力矩使車輛退出車輛保持方式。

可選地，所述的車道保持裝置中，所述第一判斷單元中，所述退出車道保持的操作包括：打轉(zhuǎn)向燈的操作、踩踏制動(dòng)踏板的操作、踩踏加速踏板的操作、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方案至少具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明實(shí)施例所述的車道保持方法及裝置，在獲取車道保持所需正向力矩時(shí)，利用基于前饋控制的車道保持控制模型，通過基于反饋的控制模型，具有計(jì)算量少、穩(wěn)定性高且易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。而且，采用的行車參數(shù)包括阻力力矩、偏離中心線的側(cè)向速度、車輛與車道中心線的實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離，由于在行車過程中，會(huì)存在各個(gè)其他方面的控制力矩，會(huì)對最終得到的正向力矩產(chǎn)生影響，而且車輛當(dāng)前處于偏離車道的狀態(tài)，如果繼續(xù)行駛可能會(huì)繼續(xù)偏離車道中心線，提前預(yù)估車輛偏離中心線的距離。結(jié)合上述參數(shù)得到的正向力矩，能夠克服外界力矩的影響，使車輛克服當(dāng)前實(shí)際偏離距離同時(shí)克服預(yù)估產(chǎn)生的偏離距離，從而能夠真正保證車輛沿著當(dāng)前車道行駛。

(2)本發(fā)明實(shí)施例所述的車道保持方法及裝置，通過建立標(biāo)定數(shù)據(jù)表，記錄與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子P_c、與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子P_p和微分因子D這三個(gè)參數(shù)與車輛轉(zhuǎn)彎半徑R、行駛的傾角角度α、表征行駛道路位于彎道內(nèi)側(cè)或彎道外側(cè)的標(biāo)識(shí)位之間的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表，通過查表得到所述與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子、所述與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子和所述微分因子通過上述方案，車輛行駛在不同的路況時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)際路況的車道曲率半徑、傾角角度、及車輛處于彎道內(nèi)側(cè)還是外側(cè)這些實(shí)際情況，對比例因子和微分因子做出適應(yīng)性調(diào)整，從而使駕駛者的體驗(yàn)達(dá)到最佳狀態(tài)。

(3)本發(fā)明實(shí)施例所述的車道保持方法及裝置，在檢測退出車道保持的操作時(shí)，判斷當(dāng)前行駛速度是否大于或等于設(shè)定閾值；若當(dāng)前行駛速度大于或等于設(shè)定閾值，則按照車道保持繼續(xù)行駛；否則按照實(shí)際檢測到的操作行駛。采用這種方案，當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，不會(huì)突然的退出車道保持策略，一方面是為了保證行車過程中的安全性，另一方面也避免了高速行駛過程中，突然撤掉車道保持的助力給駕駛員帶來的不適感。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述車道保持方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述車輛行駛示意圖；

圖3為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所述車道保持方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述車道保持裝置的原理框圖；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述車道保持裝置的原理框圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以下實(shí)施例提供的車道保持方法及裝置，其核心點(diǎn)是令車輛能夠在行駛過程中實(shí)現(xiàn)手離開方向盤情況下的車道保持系統(tǒng)，同時(shí)能夠智能地探測到駕駛意圖從而在合適的時(shí)機(jī)退出控制，避免干擾到正常駕駛。并且，為了能夠?qū)⒈景l(fā)明實(shí)施例的方案應(yīng)用于高速公路上實(shí)現(xiàn)同樣的車道保持的目的，基于前饋控制的車道保持控制模型中的比例因子、模型因子能夠根據(jù)高速公路的實(shí)際路況進(jìn)行調(diào)整，因此車輛在彎道上行駛時(shí)，也能夠根據(jù)彎道的實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)車道保持功能。而且，為了避免車輛高速行駛時(shí)，突然撤掉車道保持正向力矩給駕駛員造成安全風(fēng)險(xiǎn)及不適感，在退出車道保持力矩介入前，對速度進(jìn)行判斷，速度過高時(shí)暫不執(zhí)行退出車道保持策略。下面通過具體的實(shí)施例對上述方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

另外需要注意的是，本文中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等，用于在類似要素之間進(jìn)行區(qū)別，并且不一定是描述特定的次序或者按時(shí)間的順序。另外，本文中對于不同步驟設(shè)置的步驟號(hào)，是便于描述清楚而設(shè)置的，其不應(yīng)該理解為對步驟先后順序的必要限定，對不同步驟之間的順序交換只要不影響方案實(shí)施，都應(yīng)看做對本發(fā)明實(shí)施例的簡單變形無需付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。要理解，這樣使用的這些術(shù)語在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下是可互換的，使得在此描述的主題的實(shí)施例如是能夠以與那些說明的次序不同的次序或者以在此描述的另外的次序來進(jìn)行操作。術(shù)語“連接”應(yīng)被寬泛地理解并且指的是電連接、機(jī)械連接、無線連接，直接地連接或者通過中間電路和/或元件間接地連接。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的上述方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種車道保持方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S101：建立基于前饋控制的車道保持控制模型。所謂前饋控制是指指通過收集整理信息、掌握規(guī)律、預(yù)測趨勢，正確預(yù)計(jì)未來可能出現(xiàn)的問題，提前采取措施，將可能發(fā)生的偏差消除在萌芽狀態(tài)中，為避免在未來不同發(fā)展階段可能出現(xiàn)的問題而事先采取的措施。

S102：獲取行車參數(shù)，所述行車參數(shù)包括控制力矩、偏離中心線的側(cè)向速度。參見圖2所示車輛行駛示意圖，車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)已經(jīng)偏離了車道中心線，虛線框中的車輛為預(yù)測的車輛將要到達(dá)的位置。因此，根據(jù)車輛當(dāng)前行駛狀態(tài)，能夠通過整車控制器或者車輛的中控系統(tǒng)直接采集到控制力矩T_r。偏離中心線的側(cè)向速度V可以通過如下方式獲得：獲得車輛當(dāng)前行駛速度，獲得車輛當(dāng)前行駛方向與車道中心線之間的夾角，車輛當(dāng)前行駛速度乘以該夾角的余弦值可以作為偏離車道的側(cè)向行駛速度。

S103：獲取車輛與車道中心線的偏離參數(shù)，所述偏離參數(shù)包括實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離。根據(jù)圖2，車輛與車道中心線之間的實(shí)際偏離距離為L_c。具體獲取該距離的方式可以為：在車輛上設(shè)置攝像頭，攝像頭能夠采集當(dāng)前位置與車道中心線之間的圖像或視頻信息，通過對該圖像或視頻信息進(jìn)行分析，通過比例換算即可得到該實(shí)際偏離距離。對于預(yù)估偏離距離，如圖2所示，虛線框?yàn)轭A(yù)估的車輛即將到達(dá)的位置，具體操作時(shí)，可以得到預(yù)計(jì)的車輛位置與當(dāng)前車輛位置之間的相對位置，根據(jù)該相對位置進(jìn)一步獲取車輛預(yù)估偏離距離L_p。

S104：根據(jù)所述偏離參數(shù)、所述行車參數(shù)以及所述車道保持控制模型獲取車道保持所需的正向力矩。

S105：輸出所述正向力矩，以使車輛按照車道保持方式行駛。

本實(shí)施例的上述方案中，利用基于前饋控制的車道保持控制模型，通過基于反饋的控制模型，具有計(jì)算量少、穩(wěn)定性高且易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。而且，采用的行車參數(shù)包括阻力力矩、偏離中心線的側(cè)向速度、車輛與車道中心線的實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離，由于在行車過程中，會(huì)存在各個(gè)其他方面的控制力矩，會(huì)對最終得到的正向力矩產(chǎn)生影響，而且車輛當(dāng)前處于偏離車道的狀態(tài)，如果繼續(xù)行駛可能會(huì)繼續(xù)偏離車道中心線，提前預(yù)估車輛偏離中心線的距離。結(jié)合上述參數(shù)得到的正向力矩，能夠克服外界力矩的影響，使車輛克服當(dāng)前實(shí)際偏離距離同時(shí)克服預(yù)估產(chǎn)生的偏離距離，從而能夠真正保證車輛沿著當(dāng)前車道行駛。

本實(shí)施例還提供一種優(yōu)選方案，對上述方案中的步驟S103中做如下改進(jìn)，所述預(yù)估偏離距離通過以下步驟獲?。?/p>

S1031：獲取所述正向力矩傳遞延遲時(shí)間；如果正向力矩輸出后，根據(jù)正向力矩控制車輛，會(huì)改變車輛的方向和速度，令車輛向車道中心線靠攏。但是正常情況下，正向力矩傳遞過程中一定會(huì)有一個(gè)延遲的時(shí)間，在該延遲時(shí)間內(nèi)，車輛還會(huì)按照當(dāng)前偏離角度及速度繼續(xù)行駛，因此在該時(shí)間內(nèi)車輛會(huì)繼續(xù)偏離車道中心線。傳遞扭矩的延遲時(shí)間根據(jù)實(shí)車動(dòng)力學(xué)測試測試即可得出。

S1032：根據(jù)所述延遲時(shí)間和所述側(cè)向速度得到所述預(yù)估偏離距離。步驟S102中已經(jīng)獲得了偏離中心縣的側(cè)向速度，根據(jù)側(cè)向速度和延遲時(shí)間可以得到預(yù)估偏離距離。

在本實(shí)施例提供的另一優(yōu)選方案中，對步驟S102做如下改進(jìn)，所述控制力矩通過以下步驟獲?。?/p>

S1021：獲取由駕駛員施加的力矩；即駕駛員通過對方向盤施力、通過踩加速踏板、制動(dòng)踏板等方式施加的力矩。

S1022：獲取車輛行駛過程中的側(cè)向力矩；該力矩可以是車輛行駛過程中實(shí)際道路所給予的側(cè)向力矩，例如道路不平等原因會(huì)對高速行駛的車輛施加一定的側(cè)向力從而產(chǎn)生側(cè)向力矩。

S1023：根據(jù)所述駕駛員施加的力矩和所述行駛過程中的側(cè)向力矩疊加得到控制力矩；在所述步驟S104中，獲取正向力矩時(shí)，所述控制力矩與所述正向力矩方向相反時(shí)為阻力力矩，所述正向力矩加大；所述控制力矩與所述正向力矩方向相同時(shí)為助力力矩，所述正向力矩減小。

可以理解，就是車道保持的時(shí)候，駕駛員的雙手也可以放在方向盤上，如果與車道保持扭矩的方向相反，這個(gè)就是阻力力矩，相應(yīng)地車道保持的扭矩就要增加；如果與車道保持扭矩的相同，那么有助于糾正車輛姿態(tài)，相應(yīng)地車道保持的扭矩就要減小。同時(shí)本方案還考慮到了側(cè)向力及側(cè)向速度的影響，當(dāng)車輛偏離角度較大、側(cè)向偏離速度較大的時(shí)候，相應(yīng)的糾正力矩也要更大。

本實(shí)施例還提供一種優(yōu)選方案，上述方案中步驟S101中所述車道保持控制模型為前饋比例積分微分控制模型。具體地，所述前饋比例積分微分控制模型通過以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

T(t)＝L_c(t)×P_c+L_p(t)×P_p+I×T_r(t)+D×V_l(t)；

其中，T(t)表示正向力矩，L_c(t)表示實(shí)際偏離距離，L_p(t)表示預(yù)估偏離距離，T_r(t)表示控制力矩，V_l(t)表示側(cè)向速度，t表示當(dāng)前時(shí)間，P_c表示與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子，P_p表示與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子，I表示積分因子，D表示微分因子。上述函數(shù)采用PID控制模型變形得到，結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的具體發(fā)明點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，其中的比例因子、積分因子和微分因子，均可根據(jù)實(shí)際車型、實(shí)際路況進(jìn)行設(shè)置。

車輛在行駛過程中，經(jīng)常需要在高速公路上行駛，實(shí)際的道路車道線有直線和彎道，一般設(shè)計(jì)限速120kph的高速公路彎道的曲率半徑最小值為650m-1000m；同時(shí)彎道還區(qū)分內(nèi)側(cè)和外側(cè)；高速公路一般都設(shè)計(jì)有側(cè)傾角度，還區(qū)分左傾和右傾。為了能夠適應(yīng)高速公路的路況，在高速路上行駛時(shí)同樣能采用車道保持方式，對上述步驟S101還進(jìn)行了如下改進(jìn)：

S1011：建立標(biāo)定數(shù)據(jù)表，所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表中分別記錄與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子P_c、與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子P_p和微分因子D這三個(gè)參數(shù)與車輛轉(zhuǎn)彎半徑R、行駛的傾角角度α、表征行駛道路位于彎道內(nèi)側(cè)或彎道外側(cè)的標(biāo)識(shí)位之間的對應(yīng)關(guān)系；也就是說比例因子和微分因子都是車道曲率半徑、側(cè)傾角度和彎道內(nèi)側(cè)/外側(cè)相關(guān)的函數(shù)。

S1012：根據(jù)所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表，通過查表得到所述與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子、所述與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子和所述微分因子。

優(yōu)選地，如圖3所示，在步驟S105之后還包括如下步驟：

S106：判斷是否檢測到退出車道保持的操作，若是則進(jìn)入步驟S107。

S107：判斷當(dāng)前行駛速度是否大于或等于設(shè)定閾值；若是則進(jìn)入步驟S108，否則進(jìn)入步驟S109。

S108：繼續(xù)輸出正向力矩使車輛按照車道保持方式行駛；

S109：輸出實(shí)際檢測到的力矩使車輛退出車輛保持方式。

車道保持是人-車-路在環(huán)的系統(tǒng)，車-路前饋智能PID控制系統(tǒng)最終閉環(huán)在人。因此主動(dòng)安全系統(tǒng)性能評價(jià)的第一要義就是既安全又舒適。本實(shí)施例為了優(yōu)化了駕駛員體驗(yàn)感受，特進(jìn)行了如下改進(jìn)：車道保持輸入的正向力矩，并不是隨意退出的，而是跟車速相關(guān)的函數(shù)，符合了高速情況下駕駛員追求安全的心理。除了常規(guī)打轉(zhuǎn)向燈之外，駕駛員可以通過在方向盤上施加反向阻力矩、踩制動(dòng)踏板、踩油門踏板和轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤來退出車道保持功能。當(dāng)確定退出車道保持后，則根據(jù)實(shí)際檢測到的駕駛員的輸入力矩對車輛進(jìn)行控制，以符合駕駛員的行車意圖。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種車道保持裝置，如圖4所示，包括：

模型建立單元101，用于建立基于前饋控制的車道保持控制模型；所謂前饋控制是指指通過收集整理信息、掌握規(guī)律、預(yù)測趨勢，正確預(yù)計(jì)未來可能出現(xiàn)的問題，提前采取措施，將可能發(fā)生的偏差消除在萌芽狀態(tài)中，為避免在未來不同發(fā)展階段可能出現(xiàn)的問題而事先采取的措施。

第一參數(shù)獲取單元102，用于獲取行車參數(shù)，所述行車參數(shù)包括控制力矩、偏離中心線的側(cè)向速度。

第二參數(shù)獲取單元103，用于獲取車輛與車道中心線的偏離參數(shù)，所述偏離參數(shù)包括實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離。

力矩獲取單元104，用于根據(jù)所述偏離參數(shù)、所述行車參數(shù)以及所述車道保持控制模型獲取車道保持所需的正向力矩。

力矩輸出單元105，用于輸出所述正向力矩，以使車輛按照車道保持方式行駛。

本實(shí)施例的上述方案中，利用基于前饋控制的車道保持控制模型，通過基于反饋的控制模型，具有計(jì)算量少、穩(wěn)定性高且易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。而且，采用的行車參數(shù)包括阻力力矩、偏離中心線的側(cè)向速度、車輛與車道中心線的實(shí)際偏離距離和預(yù)估偏離距離，由于在行車過程中，會(huì)存在各個(gè)其他方面的控制力矩，會(huì)對最終得到的正向力矩產(chǎn)生影響，而且車輛當(dāng)前處于偏離車道的狀態(tài)，如果繼續(xù)行駛可能會(huì)繼續(xù)偏離車道中心線，提前預(yù)估車輛偏離中心線的距離。結(jié)合上述參數(shù)得到的正向力矩，能夠克服外界力矩的影響，使車輛克服當(dāng)前實(shí)際偏離距離同時(shí)克服預(yù)估產(chǎn)生的偏離距離，從而能夠真正保證車輛沿著當(dāng)前車道行駛。

本實(shí)施例還提供一種優(yōu)選方案，所述第二參數(shù)獲取單元103中包括：

時(shí)間獲取子單元，用于獲取所述正向力矩傳遞延遲時(shí)間；如果正向力矩輸出后，根據(jù)正向力矩控制車輛，會(huì)改變車輛的方向和速度，令車輛向車道中心線靠攏。但是正常情況下，正向力矩傳遞過程中一定會(huì)有一個(gè)延遲的時(shí)間，在該延遲時(shí)間內(nèi)，車輛還會(huì)按照當(dāng)前偏離角度及速度繼續(xù)行駛，因此在該時(shí)間內(nèi)車輛會(huì)繼續(xù)偏離車道中心線。傳遞扭矩的延遲時(shí)間根據(jù)實(shí)車動(dòng)力學(xué)測試測試即可得出。

距離獲取子單元，用于根據(jù)所述延遲時(shí)間和所述側(cè)向速度得到所述預(yù)估偏離距離。

在本實(shí)施例提供的另一優(yōu)選方案中，所述第一參數(shù)獲取單元102中包括：

第一力矩獲取子單元，用于獲取由駕駛員施加的力矩；即駕駛員通過對方向盤施力、通過踩加速踏板、制動(dòng)踏板等方式施加的力矩。

第二力矩獲取子單元，用于獲取車輛行駛過程中的側(cè)向力矩；該力矩可以是車輛行駛過程中實(shí)際道路所給予的側(cè)向力矩，例如道路不平等原因會(huì)對高速行駛的車輛施加一定的側(cè)向力從而產(chǎn)生側(cè)向力矩。

力矩疊加子單元，用于根據(jù)所述駕駛員施加的力矩和所述行駛過程中的側(cè)向力矩疊加得到控制力矩；所述控制力矩與所述正向力矩方向相反時(shí)為阻力力矩，所述控制力矩與所述正向力矩方向相同時(shí)為助力力矩；

力矩獲取單元，在所述控制力矩為阻力力矩，得到的所述正向力矩加大；在所述控制力矩為助力力矩，得到的所述正向力矩減小。

也就是說，車道保持的時(shí)候，駕駛員的雙手也可以放在方向盤上，如果與車道保持扭矩的方向相反，這個(gè)就是阻力力矩，相應(yīng)地車道保持的扭矩就要增加；如果與車道保持扭矩的相同，那么有助于糾正車輛姿態(tài)，相應(yīng)地車道保持的扭矩就要減小。同時(shí)本方案還考慮到了側(cè)向力及側(cè)向速度的影響，當(dāng)車輛偏離角度較大、側(cè)向偏離速度較大的時(shí)候，相應(yīng)的糾正力矩也要更大。

本實(shí)施例還提供一種優(yōu)選方案，上述方案中，模型建立單元中建立的所述車道保持控制模型為前饋比例積分微分控制模型，具體地通過以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

T(t)＝L_c(t)×P_c+L_p(t)×P_p+I×T_r(t)+D×V_l(t)；

其中，T(t)表示正向力矩，L_c(t)表示實(shí)際偏離距離，L_p(t)表示預(yù)估偏離距離，T_r(t)表示阻力力矩，V_l(t)表示側(cè)向速度，t表示當(dāng)前時(shí)間，P_c表示與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子，P_p表示與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子，I表示積分因子，D表示微分因子。上述函數(shù)采用PID控制模型變形得到，結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的具體發(fā)明點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，其中的比例因子、積分因子和微分因子，均可根據(jù)實(shí)際車型、實(shí)際路況進(jìn)行設(shè)置。

為了能夠適應(yīng)高速公路的路況，在高速路上行駛時(shí)同樣能采用車道保持方式，對上述方案還進(jìn)行了如下改進(jìn)，模型建立單元還包括：

標(biāo)定子單元，用于建立標(biāo)定數(shù)據(jù)表，所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表中分別記錄與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子P_c、與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子P_p和微分因子D這三個(gè)參數(shù)與車輛轉(zhuǎn)彎半徑R、行駛的傾角角度α、表征行駛道路位于彎道內(nèi)側(cè)或彎道外側(cè)的標(biāo)識(shí)位之間的對應(yīng)關(guān)系；

查表子單元，用于根據(jù)所述標(biāo)定數(shù)據(jù)表，通過查表得到所述與實(shí)際偏離距離對應(yīng)的比例因子、所述與預(yù)估偏離距離對應(yīng)的比例因子和所述微分因子。也就是說比例因子和微分因子都是車道曲率半徑、側(cè)傾角度和彎道內(nèi)側(cè)/外側(cè)相關(guān)的函數(shù)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述裝置還包括：

第一判斷單元106，用于判斷是否檢測到退出車道保持的操作；

第二判斷單元107，用于在所述第一判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)，進(jìn)一步判斷當(dāng)前行駛速度是否大于或等于設(shè)定閾值；

所述力矩輸出單元105，用于在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為是時(shí)繼續(xù)輸出正向力矩使車輛按照車道保持方式行駛；在所述第二判斷單元的判斷結(jié)果為否時(shí)，輸出實(shí)際檢測到的力矩使車輛退出車輛保持方式。

車道保持是人-車-路在環(huán)的系統(tǒng)，車-路前饋智能PID控制系統(tǒng)最終閉環(huán)在人。因此主動(dòng)安全系統(tǒng)性能評價(jià)的第一要義就是既安全又舒適。本實(shí)施例為了優(yōu)化了駕駛員體驗(yàn)感受，特進(jìn)行了如下改進(jìn)：車道保持輸入的正向力矩，并不是隨意退出的，而是跟車速相關(guān)的函數(shù)，符合了高速情況下駕駛員追求安全的心理。除了常規(guī)打轉(zhuǎn)向燈之外，駕駛員可以通過在方向盤上施加反向阻力矩、踩制動(dòng)踏板、踩油門踏板和轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤來退出車道保持功能。當(dāng)確定退出車道保持后，則根據(jù)實(shí)際檢測到的駕駛員的輸入力矩對車輛進(jìn)行控制，以符合駕駛員的行車意圖。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。