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车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆

阅读：659发布：2020-05-13

专利汇可以提供车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆，该方法包括以下步骤：获取车辆在当前车道的位姿信息；根据车辆的位姿信息得到车辆的前轮与车道线之间的横向距离；如果横向距离小于预设值，则判定车辆偏离出当前车道。本发明能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，以便在发生车道偏离时向用户发出报警信息，从而极大地提高了行车安全性。，下面是车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种车辆的车道偏离检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆在当前车道的位姿信息；
根据所述车辆的位姿信息得到所述车辆的前轮与车道线之间的横向距离；
如果所述横向距离小于预设值，则判定所述车辆偏离出所述当前车道。
2.根据权利要求1所述的车辆的车道偏离检测方法，其特征在于，所述横向距离包括：
所述车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及所述车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。
3.根据权利要求2所述的车辆的车道偏离检测方法，其特征在于，其中，所述第一横向距离为：
所述第二横向距离为：
其中，b为所述当前车道的宽度，bc为所述车辆的宽度，Xd为车辆中心线与车道中心线之间的距离。
4.根据权利要求2所述的车辆的车道偏离检测方法，其特征在于，其中，当所述第一横向距离和第二横向距离均大于所述预设值时，判定所述车辆未偏离出所述当前车道；
当所述第一横向距离或所述第二横向距离小于所述预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车辆的车道偏离检测方法，其特征在于，在判定所述车辆偏离出所述当前车道后，还包括：
发出车道偏离报警信息。
6.一种车辆的车道偏离检测系统，其特征在于，包括：
获取模块(110)，用于获取车辆在当前车道的位姿信息；
计算模块(120)，用于根据所述车辆的位姿信息得到所述车辆的前轮与车道线之间的横向距离；
处理模块(130)，用于当所述横向距离小于预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。
7.根据权利要求6所述的车辆的车道偏离检测系统，其特征在于，所述横向距离包括：
所述车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及所述车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。
8.根据权利要求7所述的车辆的车道偏离检测系统，其特征在于，其中，所述处理模块(130)用于：
当所述第一横向距离和第二横向距离均大于所述预设值时，判定所述车辆未偏离出所述当前车道；
当所述第一横向距离或所述第二横向距离小于所述预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。
9.根据权利要求6-8任一项所述的车辆的车道偏离检测系统，其特征在于，还包括：
报警模块(140)，用于当判定所述车辆偏离出所述当前车道后，发出车道偏离报警信息。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的车辆的车道偏离检测系统。

说明书全文

车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆。

背景技术

[0002] 据统计发生在高速公路上的交通事故有很大一部分是由于驾驶员疏忽而引起车辆偏离行驶路线但没有及时纠正方向盘转角导致碰撞引。造成车辆偏离行驶路线的原因很
多，比如爆胎、车辆四轮定位偏差、高速侧风或者路面不平等，而这些原因是很难完全避免
的。

[0003] 目前对于车道偏离识别的制定，国外各大ADAS(Advanced Driver Assistant System，先进驾驶辅助系统)开发厂商策略千差万别。目前的车道偏离识别策略都需要首先
对像机进行标定，然后构建道路、像机、车辆的坐标的几何模型，最后根据坐标间的转换关
系获得车辆宽度等信息。其中，像机的标定过程不仅复杂还容易受安装角度等因素的影响，
在行驶过程中若车辆发生震动将影响标定结果，进而影响车辆偏离识别结果的准确性。另
外，现有的EPS(Electric Power Steering，电动助力转向系统)只能在正常的车况和驾驶
状态下提供随速助力，并没有防止由于爆胎引起的自动转向功能及偏离行驶路线时提醒驾
驶员并纠正方向盘转角的功能，无法保证行车安全性。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

[0005] 为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆的车道偏离检测方法，该方法能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，以便在发生车道偏离时向用户发出报警信息，从而
极大地提高了行车安全性。

[0006] 本发明的另一个目的在于提出一种车辆的车道偏离检测系统。

[0007] 本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

[0008] 为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种车辆的车道偏离检测方法，包括以下步骤：获取车辆在当前车道的位姿信息；根据所述车辆的位姿信息得到所述车
辆的前轮与车道线之间的横向距离；如果所述横向距离小于预设值，则判定所述车辆偏离
出所述当前车道。

[0009] 根据本发明实施例的车辆的车道偏离检测方法，能够根据获取到的车辆的位置信息得到车辆前轮与车道线之间的横向距离，进而根据横向距离判断车辆是否偏离出当前车
道，即能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，以便在发生车道偏离时向用户发出报
警信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0010] 另外，根据本发明上述实施例的车辆的车道偏离检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

[0011] 在一些示例中，所述横向距离包括：所述车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及所述车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。

[0012] 在一些示例中，其中，所述第一横向距离为：

[0013]

[0014] 所述第二横向距离为：

[0015]

[0016] 其中，b为所述当前车道的宽度，bc为所述车辆的宽度，Xd为车辆中心线与车道中心线之间的距离。

[0017] 在一些示例中，其中，当所述第一横向距离和第二横向距离均大于所述预设值时，判定所述车辆未偏离出所述当前车道；当所述第一横向距离或所述第二横向距离小于所述
预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。

[0018] 在一些示例中，在判定所述车辆偏离出所述当前车道后，还包括：发出车道偏离报警信息。

[0019] 为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例提出了一种车辆的车道偏离检测系统，包括：获取模块，用于获取车辆在当前车道的位姿信息；计算模块，用于根据所述车辆的
位姿信息得到所述车辆的前轮与车道线之间的横向距离；处理模块，用于当所述横向距离
小于预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。

[0020] 根据本发明实施例的车辆的车道偏离检测系统，能够根据获取到的车辆的位置信息得到车辆前轮与车道线之间的横向距离，进而根据横向距离判断车辆是否偏离出当前车
道，即能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，以便在发生车道偏离时向用户发出报
警信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0021] 另外，根据本发明上述实施例的车辆的车道偏离检测系统还可以具有如下附加的技术特征：

[0022] 在一些示例中，所述横向距离包括：所述车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及所述车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。

[0023] 在一些示例中，其中，所述处理模块用于：当所述第一横向距离和第二横向距离均大于所述预设值时，判定所述车辆未偏离出所述当前车道；当所述第一横向距离或所述第
二横向距离小于所述预设值时，判定所述车辆偏离出所述当前车道。

[0024] 在一些示例中，还包括：报警模块，用于当判定所述车辆偏离出所述当前车道后，发出车道偏离报警信息。

[0025] 为了实现上述目的，本发明第三方面的实施例公开了一种车辆，包括本发明上述第二方面实施例所述的车辆的车道偏离检测系统。

[0026] 根据本发明实施例的车辆，能够实时准确地检测自身是否发生车道偏离，以便在发生车道偏离时向用户发出报警信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0027] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明

[0028] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0029] 图1是根据本发明一个实施例的车辆的车道偏离检测方法的流程图；

[0030] 图2是根据本发明一个实施例的车辆在当前车道的位置示意图；

[0031] 图3是根据本发明一个实施例的车辆的车道偏离检测方法的纠偏原理示意图；

[0032] 图4是根据本发明一个实施例的车辆的车道偏离检测系统的结构框图；

[0033] 图5是根据本发明另一个实施例的车辆的车道偏离检测系统的结构框图。

具体实施方式

[0034] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0035] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0037] 以下结合附图描述根据本发明实施例的车辆的车道偏离检测方法、系统及车辆。

[0038] 图1是根据本发明一个实施例的车辆的车道偏离检测方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

[0039] 步骤S1：获取车辆在当前车道的位姿信息。其中，车辆在当前车道的位姿信息例如包括车辆的位置和方向。换言之，也即是获取车辆在车道的当前位置和方向。

[0040] 步骤S2：根据车辆的位姿信息得到车辆的前轮与车道线之间的横向距离。

[0041] 具体地，在本发明的一个实施例中，横向距离例如包括：车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。换言之，也即根据
车辆当前位置和方向，计算分别计算车辆的左右前轮和左右车道线之间的横向距离。

[0042] 更为具体地，第一横向距离和第二横向距离例如通过如下公式计算：

[0043] 假设车辆行驶方向与车道线平行，给定车道宽度为b，Xd为车辆中心线与道路中心线之间的距离，车辆宽度为bc，例如图2所示。基于此，

[0044] 第一横向距离为：

[0045]

[0046] 第二横向距离为：

[0047]

[0048] 其中，b为当前车道的宽度，bc为车辆的宽度，Xd为车辆中心线与车道中心线之间的距离。

[0049] 步骤S3：如果横向距离小于预设值，则判定车辆偏离出当前车道。其中，预设值为预先设定的车轮距离车道线的安全值，取值例如为0。

[0050] 具体地说，在本发明的一个实施例中，步骤S3进一步包括：当第一横向距离和第二横向距离均大于预设值时，判定车辆未偏离出当前车道；当第一横向距离或第二横向距离
小于预设值时，判定车辆偏离出当前车道，并发出车道偏离报警信息。

[0051] 作为具体的示例，即当ΔXl＞0且ΔXr＞0时，判定车辆正常行驶，并没有发生车道偏离，不发出报警信号。当ΔXl＜0时，判定车辆发生左偏，启动报警，系统发出左侧偏离报
警信号；同理，当ΔXr＜0时，判定车辆发生右偏，系统发出右侧偏离报警信号。

[0052] 进一步地，在发明的一个实施例中，在当判定车辆偏离出当前车道后，该方法还包括：发出车道偏离报警信息。即当横向距离小于设置的安全值时判断车辆发生车道偏离，则
通过EPS系统发出报警信息，以提醒用户注意安全。

[0053] 进一步地，在本发明的一个实施例中，当判定车辆偏离出当前车道后，该方法还包括：获取当前的扭杆扭矩、目标扭杆补偿扭矩、电机振动扭矩和车辆默认转向策略下的对应
的助力扭矩；根据当前的扭杆扭矩、目标扭杆补偿扭矩、电机振动扭矩和车辆默认转向策略
下对应的助力扭矩对车辆的电动助力转向系统进行控制，以纠正车辆的位姿信息。

[0054] 结合图3所示，例如，当通过上述过程判断车辆处于偏离车道行驶状态时，EPS系统开始执行纠偏功能，具体执行策略例如图3所示。此时驱动单元算出功能要求扭杆补偿扭矩
MJksDes，该扭矩经过幅值和梯度限制后驱动单元最终输出目标扭杆补偿扭矩MlksRes。同
时驱动单元再输出一个电机振动扭矩MldwVib，该电机振动扭矩以一定电机振动频率
FldwVib和和一定电机振动幅度AldwVib施加激励于方向盘上，给驾驶员以偏离行驶的提
示。最终将扭矩传感器测得当前的扭杆扭矩Mmea(既驾驶员作用于方向盘的手力)、EPS在默
认转向策略(即常规转向策略)下的助力扭矩Mconv、在幅值和梯度限制后的目标扭杆补偿
扭矩MlksRes、电机振动扭矩MldwVib四个扭矩共同作用于小齿轮，小齿轮驱动齿条移动，产
生车辆纠偏功能最终所需要的转向力，实现纠偏功能，从而能够很好地解决车辆因爆胎引
起的车辆瞬时转向失稳或四轮定位偏差、斜坡路面行驶、高速侧风、轮胎严重缺气等引起的
车辆偏离直线轨道的情况的问题，使得爆胎失稳或车辆偏离直线轨道行驶时电机输出能够
纠正方向盘转角的力矩，防止碰撞事故的发生，提高了行车安全性。

[0055] 综上，该方法所采用的车道偏离判别策略为一种简单高效的判别的策略，并且执行过程中不需要对像机进行标定，仅对获得的图像信息(如车辆的位姿信息)进行分析，使
得系统的复杂性大大降低。该方法能够在车辆因爆胎引起的车辆瞬时转向失稳或四轮定位
偏差、斜坡路面行驶、高速侧风、轮胎严重缺气引起的车辆偏离直线轨道的情况的工况下，
通过车道偏离识别策略判断车辆偏离直线轨道，在通过带纠偏功能的EPS控制系统的电机
振动给驾驶员以提醒并调整助力电机输出力来达到纠正方向盘转向角功效，从而提高行车
安全性。

[0056] 根据本发明实施例的车辆的车道偏离检测方法，能够根据获取到的车辆的位置信息得到车辆前轮与车道线之间的横向距离，进而根据横向距离判断车辆是否偏离出当前车
道，即能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，并在发生车道偏离时向用户发出报警
信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0057] 本发明的进一步实施例还提出了一种车辆的车道偏离检测系统。

[0058] 图4是根据本发明一个实施例的车辆的车道偏离检测系统的结构框图。如图4所示，该车辆的车道偏离检测系统100包括：获取模块110、计算模块120和处理模块130。

[0059] 其中，获取模块110用于获取车辆在当前车道的位姿信息。其中，车辆在当前车道的位姿信息例如包括车辆的位置和方向。换言之，也即是获取车辆在车道的当前位置和方
向。获取模块110例如为相机。

[0060] 计算模块120用于根据车辆的位姿信息得到车辆的前轮与车道线之间的横向距离。

[0061] 具体地，在本发明的一个实施例中，横向距离例如包括：车辆的左前轮与左车道线之间的第一横向距离及车辆的右前轮与右车道线之间的第二横向距离。换言之，也即根据
车辆当前位置和方向，计算分别计算车辆的左右前轮和左右车道线之间的横向距离。

[0062] 更为具体地，第一横向距离和第二横向距离例如通过如下公式计算：

[0063] 假设车辆行驶方向与车道线平行，给定车道宽度为b，Xd为车辆中心线与道路中心线之间的距离，车辆宽度为bc。基于此，

[0064] 第一横向距离为：

[0065]

[0066] 第二横向距离为：

[0067]

[0068] 其中，b为当前车道的宽度，bc为车辆的宽度，Xd为车辆中心线与车道中心线之间的距离。

[0069] 处理模块130用于当横向距离小于预设值时，判定车辆偏离出当前车道，并发出车道偏离报警信息。其中，预设值为预先设定的车轮距离车道线的安全值，取值例如为0。

[0070] 具体地说，在本发明的一个实施例中，处理模块130用于：当第一横向距离和第二横向距离均大于预设值时，判定车辆未偏离出当前车道；当第一横向距离或第二横向距离
小于预设值时，判定车辆偏离出当前车道，并发出车道偏离报警信息。

[0071] 作为具体的示例，即当ΔXl＞0且ΔXr＞0时，判定车辆正常行驶，并没有发生车道偏离，不发出报警信号。当ΔXl＜0时，判定车辆发生左偏，启动报警，系统发出左侧偏离报
警信号；同理，当ΔXr＜0时，判定车辆发生右偏，系统发出右侧偏离报警信号。

[0072] 进一步地，在发明的一个实施例中，结合图5所示，该系统100还包括报警模块140。报警模块140用于在当处理模块130判定车辆偏离出当前车道后，发出车道偏离报警信息。
即当横向距离小于设置的安全值时判断车辆发生车道偏离，则发出报警信息，以提醒用户
注意安全。

[0073] 进一步地，在本发明的一个实施例中，该系统100例如还包括控制模块。控制模块用于在车辆偏离出当前车道后，获取当前的扭杆扭矩、目标扭杆补偿扭矩、电机振动扭矩和
车辆默认转向策略下的对应的助力扭矩，并根据当前的扭杆扭矩、目标扭杆补偿扭矩、电机
振动扭矩和车辆默认转向策略下对应的助力扭矩对车辆的电动助力转向系统进行控制，以
纠正车辆的位姿信息。

[0074] 作为具体的示例，例如，当处理模块130判断车辆处于偏离车道行驶状态时，控制模块控制EPS系统开始执行纠偏功能，此时驱动单元算出功能要求扭杆补偿扭矩MJksDes，
该扭矩经过幅值和梯度限制后驱动单元最终输出目标扭杆补偿扭矩MlksRes。同时驱动单
元再输出一个电机振动扭矩MldwVib，该电机振动扭矩以一定电机振动频率FldwVib和和一
定电机振动幅度AldwVib施加激励于方向盘上，给驾驶员以偏离行驶的提示。最终将扭矩传
感器测得当前的扭杆扭矩Mmea(既驾驶员作用于方向盘的手力)、EPS在默认转向策略(即常
规转向策略)下的助力扭矩Mconv、在幅值和梯度限制后的目标扭杆补偿扭矩MlksRes、电机
振动扭矩MldwVib四个扭矩共同作用于小齿轮，小齿轮驱动齿条移动，产生车辆纠偏功能最
终所需要的转向力，实现纠偏功能，从而能够很好地解决车辆因爆胎引起的车辆瞬时转向
失稳或四轮定位偏差、斜坡路面行驶、高速侧风、轮胎严重缺气等引起的车辆偏离直线轨道
的情况的问题，使得爆胎失稳或车辆偏离直线轨道行驶时电机输出能够纠正方向盘转角的
力矩，防止碰撞事故的发生，提高了行车安全性。

[0075] 综上，该车辆的车道偏离检测方法所采用的车道偏离判别策略为一种简单高效的判别的策略，并且执行过程中不需要对像机进行标定，仅对获得的图像信息(如车辆的位姿
信息)进行分析，使得系统的复杂性大大降低。该系统能够在车辆因爆胎引起的车辆瞬时转
向失稳或四轮定位偏差、斜坡路面行驶、高速侧风、轮胎严重缺气引起的车辆偏离直线轨道
的情况的工况下，通过车道偏离识别策略判断车辆偏离直线轨道，在通过带纠偏功能的EPS
控制系统的电机振动给驾驶员以提醒并调整助力电机输出力来达到纠正方向盘转向角功
效，从而提高行车安全性。

[0076] 需要说明的是，本发明实施例的车辆的车道偏离检测系统的具体实现方式与本发明实施例的车辆的车道偏离检测方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，
为了减少冗余，此处不再赘述。

[0077] 根据本发明实施例的车辆的车道偏离检测系统，能够根据获取到的车辆的位置信息得到车辆前轮与车道线之间的横向距离，进而根据横向距离判断车辆是否偏离出当前车
道，即能够实时准确地检测车辆是否发生车道偏离，并在发生车道偏离时向用户发出报警
信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0078] 本发明的进一步实施例还提供了一种车辆。该车辆包括本发明上述任意一个实施例所描述的车辆的车道偏离检测系统。

[0079] 根据本发明实施例的车辆，能够实时准确地检测自身是否发生车道偏离，并在发生车道偏离时向用户发出报警信息，从而极大地提高了行车安全性。

[0080] 另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

[0081] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0082] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同限定。

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