車輛安全駕駛技術(shù)有兩個關(guān)鍵點,一是保障本車不與前車碰撞,二是保障本車在自己的車道上行駛,不偏離到其他車道上。當(dāng)然還有其他安全駕駛技術(shù),但根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計,這兩點技術(shù)如果能做到位,發(fā)生安全事故的概率會明顯變小。資源是有限的,要絕對杜絕安全事故的發(fā)生,需要花費巨額的資金進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。這里介紹車道保持系統(tǒng)工作原理及實例。

一、車道保持系統(tǒng)的基本功能

車道保持系統(tǒng)用于幫助司機使車輛一直保持在規(guī)定的某個車道上行駛,車輛不偏離車道(見圖1)。

圖1 車道保持系統(tǒng)的基本功能示意圖

如果車輛行駛偏離自己的車道,車道保持系統(tǒng)會讓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自動糾偏。

二、車道線識別的基本原理

在前車窗內(nèi)側(cè)的上方,安裝一個攝像頭(見圖2)。攝像頭能看清車道線,形成清晰的圖像。在計算機的幫助下,通過一定算法,判斷出車輛是否在規(guī)定車道內(nèi) 。如果偏離車道(左右偏離),計算機會給出報警信號和糾偏指令。攝像頭成像(這是傳統(tǒng)技術(shù))是基本要求,對圖像掃描后,形成數(shù)字信號,這是比較關(guān)鍵的技術(shù),接下來關(guān)鍵的是計算機芯片(處理器)的計算速度和存儲器容量大小。

圖2 車道線識別原理示意圖

通俗的講,攝像頭要滿足車用要求,車輛是高速運動的,攝像頭拍的照片要清晰,計算機芯片(處理器)也必須是專業(yè)級。

注意:道路上要劃分出車道是基礎(chǔ),其車道線清晰度的要求,符合國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17361和GB/T26773-2011。

圖3 國家符合標(biāo)準(zhǔn)的車道圖

三、車道保持系統(tǒng)工作原理

車道保持系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)分為:識別、分析、決策系統(tǒng)和控制執(zhí)行系統(tǒng)。

1)識別、分析、決策系統(tǒng)

通過攝像頭的畫面的處理,得出當(dāng)前車輛相對車道線的位置,偏離的方向和速度,當(dāng)車輛靠近識別出的邊界線且要駛離該車道時,系統(tǒng)會通過聲音和圖像對司機進(jìn)行提醒。其控制策略:

Ⅰ)如果車輛壓過車道邊界線之前,操縱了轉(zhuǎn)向撥桿(轉(zhuǎn)向燈亮了),那么就不會出現(xiàn)警告信號。這時該系統(tǒng)認(rèn)為,是司機的正常車道變換駕駛。

Ⅱ)在車輛靠近車道邊界線,系統(tǒng)會出現(xiàn)一次警告信號;

Ⅲ)在第一次警告出現(xiàn)后,車輛前輪遠(yuǎn)離對應(yīng)的車道邊界線,隨后后輪也靠近邊界線時,系統(tǒng)會就發(fā)出第二次警報。這樣,就可防止車輛在與車道邊界線平行行駛時持續(xù)出現(xiàn)這種警告。

Ⅳ)系統(tǒng)在發(fā)出告警信號的同時,發(fā)出輔助控制(糾偏)命令是有前提條件的,即駕駛員沒有打轉(zhuǎn)向燈并且沒有操作方向盤的情況下,車輛發(fā)生了車道偏離且車輛速度達(dá)到一定規(guī)定(乘用車一般約定為65公里/小時)時。

注意:如果駕駛員在操作方向盤,則系統(tǒng)認(rèn)為駕駛員是正常、有意圖的駕駛行為,系統(tǒng)不會對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)予以進(jìn)行控制。

2)控制執(zhí)行系統(tǒng)

接到?jīng)Q策系統(tǒng)的輔助控制命令時,由ESP系統(tǒng)或電機輸出轉(zhuǎn)向助力,使得車輛保持在道路內(nèi)行駛。控制執(zhí)行系統(tǒng)邏輯示意圖見圖4。

圖4 控制執(zhí)行系統(tǒng)邏輯示意圖

注意:轉(zhuǎn)向助力的大小和時長,由車道半徑、車速、偏離方向、偏離速度等參數(shù)(由不同傳感器給出,由計算機計算出來)控制執(zhí)行系統(tǒng)的電控轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理見圖5。這是一個負(fù)反饋平衡系統(tǒng)。

圖5 電控轉(zhuǎn)向機構(gòu)原理

①三個原件:步進(jìn)電機、轉(zhuǎn)矩傳感器、電機控制器。外加電源線和信號和控制線纜。

②控制策略:

a)車道保持系統(tǒng)是用于高速公路和路況良好的普通公路的,因此該系統(tǒng)只有在車速超過約65 km/h時才開始工作。(如果用戶有要求,按用戶設(shè)定,比如公交公司最高限速是50公里)。

b)如果車道被雪覆蓋著、道路過窄或者道路邊界線不清晰的情況下,車道保持系統(tǒng)會自動關(guān)閉。

說明:

①車道保持輔助系統(tǒng)屬于智能駕駛輔助系統(tǒng)的一種,它是在車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(LDWS)的基礎(chǔ)上對轉(zhuǎn)向控制協(xié)調(diào)裝置進(jìn)行控制。在換道前,必須打轉(zhuǎn)向燈。

②車輛速度低時,車道保持輔助系統(tǒng)不工作。

③如果是園區(qū)(碼頭)、企業(yè)物流車輛,再另外設(shè)置參數(shù)即可。