[发明专利]一种基于预瞄面积控制的车辆车道保持方法及系统

说明书

本发明公开一种基于预瞄面积控制的车辆车道保持方法及系统，根据本车道左道线参数和本车道右道线参数计算本车道中心线；根据本车道中心线和本车车速获取预瞄时间；根据预瞄时间、本车道左道线参数和本车道右道线参数计算预瞄面积；根据预瞄面积计算转向盘转角控制量；根据转向盘转角控制量控制车辆车道保持。本发明能够适应不同车速和不同道路曲率下的轨迹跟踪，精度较高，克服因预瞄点少带来的精度低问题；不需要车辆动力学模型参数，且计算量小、实时性好；系统采用模块化架构，方便单一模块算法更新而不必修改整个系统的程序。

技术领域

本发明涉及车辆车道保持领域，具体涉及一种基于预瞄面积控制的车辆车道保持方法及系统。

背景技术

车道保持系统(Lane Keeping Assist system，LKA)是高速公路自动驾驶最基本的辅助驾驶系统，是实现无人驾驶车辆横向运动控制的基本途径之一。其中，LKA是在车道偏离预警系统(Lane Departure Warning system，LDW)的基础上对汽车的主动转向控制，以纠正汽车在驾驶员非正常操作情况下的车道偏离行为，并将汽车控制在本车道内行驶。

当前，LKA大致可分为车道内保持和车道中心线保持两类技术路线，前者对汽车的转向干预较少，在车辆即将偏离车道时系统对方向盘施加扭矩，以帮助车辆回到本车道内，后者对汽车的转向干预较多，但舒适性更好。

在实现本发明技术过程中，目前现存的相关技术至少存在以下几个问题：

1.现有的车道保持技术通常取目标轨迹上的一个或两个预瞄点，根据单个目标点或两个目标点加权计算得到控制量，进而控制车辆沿目标轨迹行驶。由于视觉系统传感器精度和噪声的影响，选取单个或两个预瞄点使得控制精度较低，且采用恒定预瞄时间无法适应在不同车速和不同道路曲率下的轨迹跟踪，容易出现车辆偏离本车道或车辆行驶方向来回摆动的现象。中国专利公布号为 CN109383500A，公布日为2019年2月26日，发明名称为“基于预瞄点的车道保持方法及其辅助系统”，申请人为郑州宇通客车股份有限公司，该专利选取远近两个预瞄点，通过对两个预瞄点计算的转角控制量加权求和得到最终的转角控制量，所选取的预瞄点较少，没有考虑不同车速和不同道路曲率的因素。中国专利公布号为CN110733505A，公布日为2020年1月31日，发明名称为“一种汽车车道保持控制系统的控制策略”，申请人为上海格陆博实业有限公司，该专利中的车道保持算法只选取了一个预瞄点，当车速变化较大时，车辆的轨迹跟踪控制精度较低。

2.受总线负载限制的影响，通常要求控制算法具有较好的实时性。中国专利公布号为CN111086510A，公布日为2020年5月1日，发明名称为“一种基于预测函数控制的前轮转向车辆车道保持控制方法”，申请人为浙江大学，该专利根据车辆动力学模型建立偏差状态模型，并采用模型预测控制算法(Model Predictive Control，MPC)实现转角控制量的计算，算法中所需要的车辆动力学模型参数如转动惯量、侧偏刚度很难通过试验获得，特别是大型商用车，很难进行场地试验，且模型预测控制算法需要进行大量的大型矩阵运算，实时性不够，在车载芯片上很难运行，控制精度较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于预瞄面积控制的车辆车道保持方法及系统，1.解决现有车道保持控制算法采用预瞄点较少，导致在不同车速和不同道路曲率下的轨迹跟踪精度较低的问题；2.解决现有车道保持控制算法依赖车辆动力学模型参数的问题；3.解决现有车道保持控制算法存在过程复杂、计算量大、效率低的问题；4.解决现有车道保持控制系统无法让驾驶员根据自身的驾驶习惯和驾驶特性选择控制器介入的程度，使得驾驶员主观感受差，如对方向盘的控制频率过高加大驾驶员心理负担的问题。

本发明的技术方案为：一种基于预瞄面积控制的车辆车道保持方法，包括以下步骤：

H1，根据本车道左道线参数和本车道右道线参数计算本车道中心线；

H2，根据本车道中心线和本车车速获取预瞄时间；