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LKA系列（二）：LKA控制原理

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作者：焉知HYZY

LKA控制系统可分为感知层、决策控制层和执行层三部分：感知层用于采集车道信息及车辆信息；决策控制层基于LKA辅助力矩及真实驾驶员转向力矩生成虚拟驾驶员转向力矩；执行层主要为EPS系统，并采用虚拟驾驶员转向力矩替代了扭矩传感器检测到的驾驶员转向力矩。

LKA控制系统架构见下图1。

LKA系列（二）：LKA控制原理

图 1 LKA控制系统架构

一、 车道识别

车道识别为LKA系统功能实现的基础，其工作机理为：根据摄像头拍摄的图像，通过车道识别算法确定车辆在行车道的位置以及前行车道的走向。

车道识别功能包括探测和跟踪两个工作模式，其工作流程见图2。

LKA系列（二）：LKA控制原理

图 2 LKA车道识别工作流程图

目前利用摄像头进行车道识别时，主要根据典型的“暗—明——明—暗”过渡（路面—车道线——车道线—路面）进行搜索，因此车道线的识别能力受环境因素影响较大，具体见表1。

表 1 影响车道线识别的环境因素

LKA系列（二）：LKA控制原理

基于目前摄像头的技术水平，车道识别的风险需要依靠强大的算法进行规避，而强大的算法需要算力更强的计算平台予以支撑。

二、 LDW控制策略

基础LDW控制策略较为简单，即在车辆面临偏离车道危险时，LDW系统将在低于DLC（偏移车道线距离）或TLC（偏移时间）的门槛值时向驾驶员报警。

这种控制策略只关注车轮与车道线的距离，而不对车辆和车道进行预测。因此在弯道较多的公路上，即使驾驶员既不想转向也不是注意力不集中，也会在行车道曲线相交或道路狭窄段发生一个车轮接触到车道线的情况。在此种情况下，LDW发出的警报对驾驶者来说是一种负担。

为规避上述问题，高级LDW会根据车轮加速度、行车道曲率、与车道线的侧滑角、行车道宽度、左右车道线类型、行车道中的位置、加速踏板位置、制动位置、转向灯、方向盘转角等识别驾驶员意图，推迟或抑制警报，从而为驾驶员提供符合预期的系统行为。

同时，应通过HMI向驾驶员显示当前系统状态信息（系统已开启、已识别车道线、报警、报警抑制等），从而提升系统透明度、增强驾驶员信心。

三、 LDP控制策略

LDP为高级LDW的功能扩展，当车辆偏离车道，LDW首先会发出警告，如果确定驾驶员没有采取任何措施，则会进行主动转向干预。

LDP首先是一个安全系统，而不是一个舒适性系统，除EPS外，LDP还可以通过对单侧制动进行干预，控制车辆返回车道。

而为避免错误干预，LDP也应在确定驾驶员未采取任何措施后再进行干预，因此驾驶员意图识别为LDP控制功能的最大挑战。

四、 LCC控制策略

相较于LDP仅在车辆即将偏离车道时施加辅助转向力矩（图3(a)），LCC持续施加辅助转向力矩（图3(b)、图3(c)），以保证车辆偏离车道中心的距离始终在一定范围内。

LKA系列（二）：LKA控制原理

图 3 LKA辅助转向力矩特性

图3中LKA三类辅助转向特性说明见表2。

表 2 LKA辅助转向力矩特性说明

LKA系列（二）：LKA控制原理

五、 状态机

LDW和LDP的状态机见下图4。

LKA系列（二）：LKA控制原理

图 4 LDW和LDP状态机

LCC状态机见下图5。

LKA系列（二）：LKA控制原理

图 5 LCC状态机

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