一種商用車車道偏離預警系統報警方案優化設計

趙維偉，耿瑞東，陳曦

(中國第一汽車股份有限公司技術中心汽車電子部，吉林長春 130011)

一種商用車車道偏離預警系統報警方案優化設計

趙維偉，耿瑞東，陳曦

(中國第一汽車股份有限公司技術中心汽車電子部，吉林長春 130011)

隨著車輛主動安全系統匹配率的升高，人們對商用車領域車道偏離預警(LDW)系統的警示效果提出了更高的要求。針對國內商用車使用工況差、環境嘈雜等特點，采用先進的電子電氣架構理念，合理利用現有整車資源，對LDW系統報警方式進行優化設計，以提高報警有效性。

商用車；車道偏離預警；報警方案；優化設計

0 引言

車道偏離預警(Lane Departure Warning,LDW)系統在高速工況下，檢測車輛前方車道線，通過駕駛行為判斷駕駛員為無意識偏離車道時，利用聲、光等報警方式提示駕駛員按照車道線行駛。長時間處于高速工況下的商用車駕駛員極易疲勞駕駛，從而出現困頓狀態下的無意識偏離車道，與相鄰車道內車輛存在碰撞風險，可見，該功能對降低商用車交通事故具有較大作用。自2013年起歐盟法規要求新出廠的歐盟范圍內商用車必須具備該功能，率先從法律角度推動了該技術的發展。

隨著整車配備率的提高，商用車LDW系統的報警有效性問題日益突出。對于常規LDW系統的聲、光兩種報警方式，能夠對困頓狀態的駕駛員提供更有效的報警方式為聲音報警。但由于國內商用車應用工況多為山區、礦區，環境嘈雜，更有收音機等娛樂系統進行干擾，LDW報警音效果大大削弱；加之常規的聲音報警由較為封閉的儀表臺內的蜂鳴器提供，可達人耳處的報警音被儀表臺封閉空間衰減。

文中以降低商用車環境噪聲干擾、提高人耳處報警音為出發點，優化商用車LDW系統報警方案，提高系統有效性。

1 LDW系統簡介

LDW功能主要通過安裝于前風窗玻璃的攝像頭實現。車道偏離預警系統主要由圖像采集單元、中央處理單元、車輛狀態

傳感器及人機交互界面組成，見圖1。利用傳感器進行圖像識別，經中央處理器圖像處理后，分析本車與車道線的相對位置關系，結合當前車速狀態，通過人機交互界面進行報警。當檢測到本車距離當前車道邊界過近有可能偏入相鄰車道時，且駕駛員為無意識(未打轉向燈)偏離車道時，通過人機交互界面發出報警，從而提示駕駛員注意糾正方向盤，及時回到當前車道，降低事故發生的可能性，提高行車安全。

圖1 LDW功能結構示意圖

2 LDW系統的功能模型

LDW系統為實質性降低由于無意識偏離車道發生的碰撞事故，需結合駕駛員駕駛行為，通過車輛中心線與車道線之間的距離、車輛橫向加速度計算車輛壓線的時間TLC(Time to Lane Crossing)，在TLC小于設定值時，提供報警，提示駕駛員按照車道線內行駛。

TLC模型是LDW控制應用中最廣泛的一種，能夠盡可能早地判斷車輛偏離車道的風險。假設車輛的行進方向不變，如圖2所示，Blane為車道寬度，Bcar為車輛寬度，v為車輛行駛速度，其運動模型方程為：

y(L)=y0+sinθ·L

(1)

式中：L為車輛目前已經行駛的距離；θ為車輛行駛方向相對于車道線的夾角；y0為車輛前進過程中相對于車輛中心線的橫向偏移距離；y(L)為車輛已經行駛距離L時，總的橫向偏移量。通過距離的橫向偏移量和橫向偏移車速，計算得到偏離車道時間TLC，作為車道偏移的報警門限依據。

圖2 TLC模型示意圖

3 LDW系統報警方案

3.1 LDW報警條件

為協助駕駛員保證行車安全，同時避免報警過于頻繁對駕駛員造成干擾，LDW系統僅對駕駛員無意識偏離車道的行為進行報警，對于駕駛員的主動變道行為不進行報警。關于“無意識”狀態的判斷，主要基于對駕駛行為的分析，其主要依據為駕駛員是否大幅度轉動方向盤、開啟轉向燈或踩下制動踏板等主動操縱車輛的動作。

為了突出以人為本的原則，保證駕駛員對車輛的優先控制權，將駕駛員對車輛的主動控制作為LDW系統報警退出條件，避免對駕駛員主動駕駛行為造成干擾?；谏鲜鲈瓌t，對LDW系統報警進入退出條件進行詳細設計，主要包括如下內容。

LDW系統的報警進入條件：

(1)轉向燈未開啟；

(2)制動踏板未踩下；

(3)車速高于報警門限值；

(4)方向盤轉角變化率低于門限值；

(5)偏航角變化率低于門限值。

LDW系統的報警退出條件：

(1)駕駛員打轉向燈；

(2)駕駛員踩下制動踏板；

(3)車速低于報警門限值；

(4)方向盤轉角變化率大于門限值；

(5)偏航角變化率大于門限值。

3.2 LDW報警方案優化

LDW系統報警方式主要是聲、光報警，其中聲音報警是最直接、有效的報警方式，能夠在駕駛員困倦時，對駕駛員有警醒作用；圖標報警主要用來指示和區分車道偏離的方向。通常，系統報警的實現方式主要由儀表獨立完成，具體方案如圖3所示。

圖3 LDW報警方案示意圖

攝像頭將車輛前方路面圖像信息發送給LDW控制器，LDW對圖像進行處理，并對提取的車道線及車輛位置進行分析，按照公式(1)進行TLC計算；TLC達到報警門限時，LDW將報警需求發送給儀表，由儀表完成自身指示燈和揚聲器的驅動，完成圖標和聲音報警。

上述方案簡單易行，但對于商用車而言，由于其工作環境相對嘈雜、儀表臺相對封閉，報警聲被大幅度削減，不能有效到達人耳處。

為解決上述問題，提出了針對商用車的優化報警方案，將LDW的報警聲音改由車載終端輸出，取代了原有的儀表單獨實現的報警方案。

當接到LDW報警信息時，車載終端驅動駕駛室內的揚聲器報警，提高了人耳處聲音報警的音量，避免了儀表蜂鳴器報警音量小的缺點；另外，能夠通過分別驅動左側(或右側)揚聲器，對左側(或右側)偏離車道進行有效區分；車載終端在驅動揚聲器的同時，將收音機等娛樂系統靜音，降低環境干擾，從而使得報警有效性得到了顯著提高。詳細處理方案如圖4所示。

圖4 商用車LDW報警優化方案示意圖

4 結論

在法規的驅使下，商用車車道偏離預警系統逐步進入了飛速發展的階段，為車輛的行車安全提供了有力支持，同時對智能車的發展奠定了基礎。通過此次研究，對車道偏離預警系統有更為全面的了解，同時，設計了一種適用于商用車的車道偏離預警系統的報警方案，提高了報警的有效性。

【1】趙一兵.汽車安全輔助駕駛技術[M].北京：北京大學出版社,2014.

【2】鄭安文，郭健忠.汽車安全概論[M].北京：北京大學出版社,2015.

【3】席軍強.車輛信息技術[M].北京：北京理工大學出版社,2013.

【4】唐榮芳，龍志軍.汽車底盤電控技術[M].北京：化學工業出版社,2010.

【5】東華.車道偏離預警系統[J].電子產品世界，2005(13):71-72. DONG H.Lane Departure Warning System[J].Electronic Engineering & Product World,2005(13):71-72.

【6】董因平.高速汽車車道偏離預警系統研究[J].長春理工大學學報,2004,27(1):48-50. DONG Y P.A Review of Lane Departure Warning Highway System[J].Journal of Changchun University of Science and Technology,2004,27(1):48-50.

Optimal Design for Warning Mode of Commercial Vehicle Lane Departure Warning System

ZHAO Weiwei, GENG Ruidong, CHEN Xi

(Research & Development Center, China FAW Limited Company, Changchun Jilin 130011,China)

With more matching ratio of the vehicle active safety system, much higher requirement is raised to the commercial vehicle lane departure warning system warning mode. To resolve the problem, aiming at low working condition and noisy environment of commercial vehicle in China, the advanced concept of the complete EE architecture was used and the vehicle resource was reasonably distributed, the warning method of the commercial vehicle LDW system was optimized. Then the effectiveness of warning can be improved.

Commercial vehicle; Lane departure warning; Warning mode; Optimal design

2016-11-21

趙維偉(1989—)，女，工學學士，工程師，研究方向為主動安全電控系統。E-mail：zhaoweiwei@rdc.faw.com.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.03.006

U461.91

A

1674-1986(2017)03-022-03