車道保持專利技術綜述

張華

摘 要： 本文通過對車道保持領域專利文獻的收集、標引和梳理，分析了該領域車道保持技術申請情況、主要申請人研發方向以及技術分布情況，重點研究了車道保持技術的發展路線。

關鍵詞： 車道保持；專利分析

一、引言

汽車車道保持系統就是駕駛員輔助系統的關鍵技術之一。車道保持系統通過車輛傳感器檢測汽車車道偏離，通過電動助力轉向系統施加一定的轉向阻力矩，以避免車輛無意中偏離車道。汽車在車道上行駛時，通過車載攝像頭獲取前方道路圖像，將獲得的圖像傳輸給處理器進行車道線檢測并確定車道線信息，包括車道線的位置和形狀等。車道保持系統控制器根據圖像處理器的處理結果以及傳感器采集到的方向盤轉角、車速等車輛狀態信息，來確定車輛與車道線的相對位置。由于駕駛員注意力不集中而車輛即將要偏離車道時，控制器根據車輛狀態及車道線信息向車道保持系統控制器根發出控制信號，在車輛的轉向系統上增加一個與車輛偏離方向相反的力矩，以使汽車駛回道路中心。

二、車道保持專利技術概況

（1）申請量年度分布

在全球范圍內，車道保持專利申請量一直呈上升趨勢。專利申請起始于上世紀末，一直到2005年都處于相對低的水平，申請量較少，可以理解為技術起步階段；在2005年后，專利申請量有了穩步上升，這種上升趨勢一直到2010年，這期間是車道保持技術的平穩發展期；在2010-2015年期間，專利申請總量大幅上升，一直持續到2015年達到歷史高點。

（2）申請的地域分布

專利申請的地域分布可以反映出企業的產品市場重心特征。對車道保持專利申請的所在國家和地區產權組織分布進行統計，排名前五位的分別是，韓國、日本、德國、美國和中國，這五個國家占據了所有專利申請的近80%，是車道保持最主要的技術市場。可以看到的是，這五個國家也是目前全球最大的五個汽車制造生產地區，由此可見，車道保持作為汽車技術的一部分，與汽車產業密切相關。

（3）重要申請人統計分析

日本的日產自動車株式會社位居首位，有152篇；日本的豐田自動車株式會社的申請量位居第二，有141篇；韓國的現代摩比斯株式會社的申請量位居第三，有100篇。其次，德國的羅伯特·博世有限公司、美國的通用汽車環球科技運作有限責任公司的申請量緊隨其后，在全球范圍內都具備一定的競爭實力。總體上來講，這幾家企業的專利申請量比較接近，技術實力相對均衡。

三、車道保持專利技術發展路線

（1）車道保持技術的誕生

早在1999年，三菱自動車株式會社提出了一種用于汽車的車道保持控制設備（公開號：JPH1196497A），這是最早提出的車道保持系統。根據車輛相對行車道中心線的橫向位移量控制駕駛轉矩，以在回到車輛正行駛的行車道的中心位置的方向上產生偏航力矩，從而防止車輛在偏離行車道的情形下使車輛保持在行車道中行駛。

（2）基于消除駕駛員與乘客不適的改進

2005年，日產自動車株式會社公開了一種車輛的車道防偏設備（公開號：JP2005178743A），該設備能夠不管車輛的車道偏離狀態，執行防偏控制，而不會使駕駛員體驗到車輛動態性能方面的不舒適變化。在能夠執行避免車輛偏離行駛車道的防偏控制的機動車道防偏設備中，控制單元包括在車輛存在偏離車道的趨勢的情況下，響應車輛的轉彎狀態，計算防偏控制的轉向控制分配量和防偏控制的制動力控制分配量的防偏控制分配量計算部分。

2007年，日產自動車株式會社公開了一種車道偏離防止控制裝置及方法（公開號：JP2007296920A），其設計為使車道偏離防止控制適應乘客的控制感。車道偏離防止裝置包括：控制部分，其構造成執行防止車輛偏離車道的車道偏離防止控制，并且利用預定結束參數結束車道偏離防止控制；車輛狀態檢測部分，其構造成至少檢測在車道偏離防止控制開始時或者開始之后的車輛狀態；以及控制結束參數修正部分，其構造成根據車輛狀態檢測部分所檢測的車輛狀態修正預定結束參數。

（3）基于自動轉向的改進

2011年，日產自動車株式會社公開了一種車道偏離防止系統（公開號：CN101965282A），具有用于探測駕駛車道的探測器和確定主車輛是否具有從探測器所探測的駕駛車道偏離的趨勢的判斷裝置。當判斷裝置判斷存在偏離趨勢時，計算沿著避免偏離方向上的目標橫擺力矩，并且同時，當為主車輛預測的估計橫向加速度小于閾值時，該閾值可以基于為主車輛預測的估計減速度來提供，通過減小所計算的目標橫擺力矩來校正它。而且，車道偏離防止系統可以具有控制器，該控制器根據用橫擺力矩計算裝置計算的目標橫擺力矩，在主車輛的左/右車輪之間施加不同的制動力。

2013年，福特全球技術公司公開了一種用于機動車輛的車道保持方法，方法包括：確定機動車輛相對于目標車道中心線的橫向偏差和偏差角；利用橫向偏差和偏差角計算參考軌跡，以使機動車輛遵循參考軌跡而回到目標車道中心線；利用參考軌跡的曲率和機動車輛的縱向速度確定參考偏航率；將機動車輛的實際偏航率與參考偏航率進行比較，以確定控制偏差；將轉向輸入施加到機動車輛的轉向系統，以使控制偏差最小化。

（4）基于車道識別的改進

2007年，本田技研工業株式會社公開了一種車輛用行駛劃分線識別裝置（公開號：CN1954350A），具備：檢測車輛行駛速度的速度檢測裝置；圖像選擇裝置，其以由圖像合成裝置合成的拍攝圖像中任意的拍攝圖像的拍攝時刻為基準，將相隔對任意的拍攝圖像根據由所述速度檢測裝置檢測的行駛速度而決定的時間間隔，在過去拍攝的至少一個拍攝圖像作為要與所述任意的拍攝圖像合成的拍攝圖像進行選擇。

2010年，日本電氣株式會社公開了一種基于圖像來識別車道的車道識別系統（公開號：CN101911122A），合成鳥瞰圖像創建模塊通過連接通過將在多個不同的時間拍攝的原始圖像的對應局部區域轉換成鳥瞰圖像而獲得的多個鳥瞰圖像，創建合成鳥瞰圖像；候選車道線提取模塊通過使用所述原始圖像或者由原始圖像創建的所述鳥瞰圖像以及合成鳥瞰圖像的信息來檢測候選車道線；車道線位置估計模塊基于所述候選車道線的信息來估計車道線位置。

四、重要申請人專利技術分析

豐田自動車株式會社是世界一流的汽車制造商，其在中國申請了大量的關于汽車領域的專利，具體到車道保持方面的有52件，分別關于基于消除駕駛員與乘客不適的改進、車道識別技術以及自動轉向技術。豐田自動車株式會社的申請量高居首位，由此可見其在該領域具有超強的研發能力和大規模的專利布局，為該領域的龍頭企業。

現代摩比斯株式會社是排名世界前八的汽車零部件供應商。現代摩比斯株式會社在車道保持領域進入中國的時間較晚，其在2013年才開始提交申請，但其在短短三年間提交了34件專利申請，主要集中在車道識別技術以及自動轉向技術方面。

日產自動車株式會社是一家大型汽車制造商。其主要研發方向集中在消除駕駛員與乘客不適的改進、及自動轉向技術方向。可見日產自動車株式會社對車道保持技術的關注度非常高，投入了長期持續的研發資源，也獲得了非常豐富的研發成果。

五、結語

本文以專利視角對車道保持技術進行分析和整理，重點關注了車道保持技術的發展路線以及主要申請人的研發側重等信息，對于了解車道保持技術的發展具有很大幫助。■

參考文獻

[1] 秦洪懋 基于駕駛行為的車道偏離預警系統. [江蘇大學博士學位論文]. 江蘇：江蘇大學，2014.