CN105774901A - 车道保持控制系统及方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开的车道保持控制系统中，中央控制模块根据图像采集模块采集的图像判断车辆是否偏离车道。若是，中央控制模块确定偏离方向，并根据转矩传感模块采集的转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘。若驾驶员不在操作车辆方向盘，中央控制模块计算出车辆方向盘的回转角度，并根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块驱动转向电机主动转向；及若驾驶员在操作车辆方向盘，中央控制模块控制转向电机驱动模块驱动转向电机助力转向。上述车道保持控制系统，在车辆偏离车道时，能够根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向，有效降低事故的发生机率。本发明还公开车道保持控制方法及车辆。

Description

车道保持控制系统及方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车道保持控制系统、一种车道保持控制方法及一种车辆。

背景技术

随着中国汽车工业的高速发展，汽车主动驾驶安全性能正逐步成为人们重点关注的性能指标之一。

据一项汽车市场调查表明，近40％的致命交通事故源于驾驶员驾驶过程中无意识地偏离正确的行车道。现有的车辆辅助转向装置都是在驾驶员主动操作的情况下产生转向助力，在驾驶员没有意识的情况下发生的车道偏离危险并没有主动的转向调整操作，如何在恰当的时机让转向助力系统主动转向来避免事故的发生成了大家共同关注的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种车道保持控制系统、一种车道保持控制方法及一种车辆。

一种用于车辆的车道保持控制系统，包括图像采集模块、中央控制模块、转矩传感模块、转向电机驱动模块及转向电机；

该图像采集模块用于采集图像；

该转矩传感模块用于采集车辆方向盘的转矩传感信号；

该中央控制模块用于根据该图像判断车辆是否偏离车道；

若否，该中央控制模块用于根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；

若是，该中央控制模块用于确定偏离方向，并用于根据该转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；

若该驾驶员不在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制该转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向；及

若该驾驶员在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。

上述车道保持控制系统，根据图像采集模块采集的图像，在驾驶员不在操作车辆方向盘的情况下车辆偏离车道时，能够确定回转角度及偏离方向并根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向，有效降低事故的发生机率，保证了司乘人员的安全。

在一个实施方式中，当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩大于设定阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况不超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况超过该设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘。

在一个实施方式中，该回转角度由以下公式确定：

θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²，其中，θ_opt为该回转角度，L为该车辆的轴距，K为该车辆的转向系传动比，f(t+T)为该车辆的目标轨迹的侧向坐标，T为预瞄时间，y’(t)为该车辆的侧向速度，y(t)为该车辆的侧向坐标，d为预瞄距离。

在一个实施方式中，该图像包括中心线、左车道线及右车道线，当该中央控制模块根据该图像检测该左车道线在该中心线的右侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；

当该中央控制模块根据该图像检测到该右车道线在该中心线的左侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

在一个实施方式中，当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块用于连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，该中央控制模块将该左车道线标记为新右车道线，若否，该中央控制模块根据该图像重新判断车辆是否偏离车道；或

当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块用于连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，该中央控制模块将该右车道线标记为新左车道线，若否，该中央控制模块根据该图像重新判断车辆是否偏离车道。

一种用于车辆的车道保持控制方法，包括以下步骤：

S1：图像采集模块采集图像；

S2：中央控制模块根据该图像判断车辆是否偏离车道；若否，该中央控制模块根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；若是，进入步骤S3；

S3：该中央控制模块确定偏离方向，该中央控制模块根据转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；若否，进入步骤S4，若是，进入步骤S5；

S4：该中央控制模块计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动转向电机主动转向；及

S5：该中央控制模块控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。

在一个实施方式中，在步骤S3中，当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩大于设定阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况不超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘。

在一个实施方式中，在步骤S4中，该回转角度由以下公式确定：

θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²，其中，θ_opt为该回转角度，L为该车辆的轴距，K为该车辆的转向系传动比，f(t+T)为该车辆的目标轨迹的侧向坐标，T为预瞄时间，y’(t)为该车辆的侧向速度，y(t)为该车辆的侧向坐标，d为预瞄距离。

在一个实施方式中，该图像包括中心线、左车道线及右车道线，步骤S3还包括：当该中央控制模块根据该图像检测该左车道线在该中心线的右侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；或

当该中央控制模块根据该图像检测到该右车道线在该中心线的左侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

在一个实施方式中，该车道保持控制方法还包括步骤：

S6：当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，进入步骤S7，若否，返回步骤S2；或

当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，进入步骤S8，若否，返回步骤S2；

S7：该中央控制模块将该左车道线标记为新右车道线；

S8：该中央控制模块将该右车道线标记为新左车道线。

一种车辆，包括车道保持控制系统，该车道保持控制系统包括图像采集模块、中央控制模块、转矩传感模块、转向电机驱动模块及转向电机；

该图像采集模块用于采集图像；

该转矩传感模块用于采集车辆方向盘的转矩传感信号；

该中央控制模块用于根据该图像判断车辆是否偏离车道；

若否，该中央控制模块用于根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；

若是，该中央控制模块用于确定偏离方向，并用于根据该转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；

若该驾驶员不在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制该转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向；及

若该驾驶员在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。

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

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方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明较佳实施方式的用于车辆的车道保持控制系统的模块示意图；

图2是本发明较佳实施方式的车辆的结构示意图；

图3是本发明较佳实施方式的车道保持控制系统的车道偏离的算法流程图；

图4是本发明较佳实施方式的车道保持控制系统的车道偏离的判断示意图；及

图5是本发明较佳实施方式的车道保持控制系统的回转角度的算法示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，也可以是电连接或可以相互通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明较佳实施方式的用于车辆的车道保持控制系统100包括图像采集模块102、中央控制模块104、转矩传感模块106、转向电机驱动模块108及转向电机8。请结合图2，车道保持控制系统100应用在车辆200上。该车辆200包括摄像头1、轮速传感器2、真空助力制动3、加速踏板4、中央控制器5、电机驱动电路6、加速度传感器7、转向电机8、转角传感器9、转矩传感器10、方向盘11以及相关的线束。

该图像采集模块102用于采集图像。例如，请结合图2，图像采集模块102的图像可来自车辆的摄像头1。该摄像头1为一个小角度的摄像头。该摄像头1为前置摄像头，其安装在车辆200的前方，如安装在车辆200挡风玻璃处驾驶室车顶部的中间位置。摄像头1安装的位置要使摄像头1拍摄的图像中车道线的中心线在图像的中间。

该转矩传感模块106用于采集车辆方向盘11的转矩传感信号并发送至中央控制模块104。例如，转矩传感模块106的转矩传感信号可来自转矩传感器10。

该中央控制模块104用于根据该图像判断车辆是否偏离车道。若否，该中央控制模块104用于根据该图像继续判断车辆是否偏离车道。若是，该中央控制模块104用于确定偏离方向，并用于根据该转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘11。

若该驾驶员不在操作该车辆方向盘11，该中央控制模块104用于计算出该车辆方向盘11需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制该转向电机驱动模块108工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块108驱动该转向电机8主动转向。

若该驾驶员在操作该车辆方向盘11，该中央控制模块104用于控制该转向电机驱动模块108工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块108驱动该转向电机8助力转向。可以理解，中央控制模块104的功能可由中央控制器5实现，转向电机驱动模块108的功能可由电机驱动电路6实现。

具体在，在一个实施方式中，中央控制模块104接受摄像头1的图像，判断车辆是否偏离车道的过程如下：

a、中央控制模块104将图像沿图像的中心线将图像分成两半，对每半幅图像的每一行的像素点的亮度求平均值，记录其中大于平均亮度值得点。这些点中有很多还不是车道线上的点，需要再进行像素点亮度值的比较筛选，才可以确定最后的有效点；

b、利用霍夫变换找到在一条直线上的有效点，选出其中有效点数最多的三条直线；

c、分别对该三条直线进行跟踪，可以连续跟踪多帧的直线被标记为车道线，分别得到左车道线及右车道线；

d、判断车道线是否发生偏离，当中央控制模块104检测到左车道线在中心线的右侧时，中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向，当中央控制模块104检测到右车道线在中心线的左侧时，中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向；

e、当连续检测多帧该图像，得到左车道线在中心线的右侧时或者右车道线在中心线的左侧时，则将左车道线标记为新右车道线或将右车道线标记为新左车道线，并重新通过步骤a、b、c检测新左车道线或者新右车道线。

请结合图3，在上述步骤a中，在进行像素点的筛选时，设每一行被标记的像素点亮度值为L(x，y)(x为该标记像素点的x坐标)，满足以下公式的像素点为有效点：

[L(x，y)-L(x-3，y)]＞num；

[L(x+1，y)-L(x-2，y)]＞num；

[L(x+2，y)-L(x-1，y)]＞num；

其中num是一个经验值，需要多次测试才可以确定，例如num＝5。依次对其余的像素点进行相同的操作，记录符合上述条件的像素点L(x，y)，经过筛选，得到图像上的有效点集合。

在上述步骤b中，利用霍夫变换，找出在一条直线上的像素点，这时可能会找到多条直线，选出其中有效点数最多的三条直线。

在上述步骤c中，对该三条直线中的每一条都进行跟踪，跟踪方法可通过比较被检测到的直线的斜率及直线与x轴的交点x坐标，看检测到的直线是否连续，如果连续检测到的一条直线超过帧数m，侧标记该车道线为车道线，其中m为经验值，可通过多次测量确定，例如m＝25。

在上述步骤d中，请结合图4，车辆未偏离车道时，左车道线在图像中心线的左侧，右车道线在图像中心线的右侧。当中央控制模块104根据图像检测到左车道线在图像中心线的右侧时，则中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；当中央控制模块104根据图像检测到右车道线在图像中心线的左侧时，则中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

在上述步骤e中，当该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块104连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，该中央控制模块104将该左车道线标记为新右车道线，若否，该中央控制模块104重新根据该图像判断车辆是否偏离车道；或当该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块104用于连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，该中央控制模块104将该右车道线标记为新左车道线，若否，该中央控制模块104重新根据该图像判断车辆是否偏离车道。上述的帧数例如等于25。当然，在其它实施方式中，帧数可根据实际所需或检测精度进行调整，在此不应作为对本发明的限制。

如此，在该步骤e中，若连续检测多帧该图像后得到左车道线在该中心线的右侧，或右车道线在该中心线的左侧，那么车辆已转向至新的车道，中央控制模块104通过图像重新检测新车道的新左车道线或新右车道线。

当在步骤d中，中央控制模块104判断车辆偏离车道(左偏或右偏)后，中央控制模块104根据转矩传感模块106发送的转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘11。在一个实施方式中，当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩T_d大于设定阀值a_T时，该中央控制模块104判断该驾驶员在操作该车辆方向盘11。

当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩T_d小于该设定阀值a_T且小于该设定阀值a_T的情况不超过设定时间阀值a_t时该中央控制模块104判断该驾驶员在操作该车辆方向盘11。

当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩T_d小于该设定阀值a_T且小于该设定阀值a_T的情况超过该设定时间阀值a_t时，该中央控制模块104判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘11。

在一个实施方式中，请结合图5，该车辆方向盘11的回转角度计算过程如下：

在图5中，f(t)为车辆目标轨迹，y(t)为车辆当前位置侧向坐标，T为预瞄时间。假设预瞄距离为d，所谓的预瞄时间及预瞄距离为：车道保持控制系统在这个预瞄时间及预瞄距离内将车辆的车道偏离校正完成。预瞄时间与预瞄距离之间的关系为：

T＝d/v(1)

v为车速，对车辆当前位置侧向坐标y(t)微分可以得到车辆的侧向速度y’(t)，对车辆当前位置侧向坐标y(t)二阶微分可以得到车辆侧向加速度y”(t)，根据车辆侧向速度y’(t)与车辆侧向加速度y”(t)，可以预测t+T时刻车辆位置的侧向坐标：

y(t+T)＝y(t)+T×y’(t)+y”(t)×T²/2(2)

为了达到最好的目标轨迹跟踪效果，t+T时刻车辆位置的侧向坐标y(t+T)应该和t+T时刻目标轨迹的侧向坐标f(t+T)相等，因此有下式：

f(t+T)＝y(t+T)(3)

联解(2)和(3)式，可以得到最优侧向加速度：

y”(t)＝2×[f(t+T)-y(t)-T×y’(t)](4)

根据汽车运动学关系，可以得到侧向加速度y”与方向盘转角θ之间的关系：

y”＝v²/R＝v²×θ/K×L(5)

式(5)中，R为车辆的转向半径，v为车速，θ代表方向盘转角，K表示转向系传动比，L代表车辆的轴距。

联解式(1)(4)(5)，可以得到跟踪目标轨迹所需的最优车辆方向盘的回转角度θ_opt的表达式：

θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²(6)

得到回转角度后，中央控制模块104控制转向电机驱动模块108工作在主动转向模式下，由转向电机驱动模块108驱动转向电机8实行转向。

综上所述，上述车道保持控制系统100，根据图像采集模块102采集的图像，在驾驶员不在操作车辆方向盘11的情况下车辆偏离车道时，能够确定回转角度及偏离方向并根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块108驱动该转向电机8主动转向，有效降低事故的发生机率，保证了司乘人员的安全。

本发明较佳实施方式的用于车辆的车道保持控制方法，包括以下步骤：

S1：图像采集模块102采集图像；

S2：中央控制模块104根据该图像判断车辆是否偏离车道；若否，该中央控制模块104根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；若是，进入步骤S3；

S3：该中央控制模块104确定偏离方向，该中央控制模块104根据转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘11；若否，进入步骤S4，若是，进入步骤S5；

S4：该中央控制模块104计算出该车辆方向盘11需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制转向电机驱动模块108工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块108驱动转向电机8主动转向；及

S5：该中央控制模块104控制该转向电机驱动模块108工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块108驱动该转向电机8助力转向。

可以理解，上述车道保持控制方法可由上述实施方式的车道保持控制系统100实现。

其中，在步骤S3中，当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩大于设定阀值时，该中央控制模块104判断该驾驶员在操作该车辆方向盘11。

当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况不超过设定时间阀值时，该中央控制模块104判断该驾驶员在操作该车辆方向盘11。

当该中央控制模块104根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘11的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况超过设定时间阀值时，该中央控制模块104判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘11。

其中，在步骤S4中，该车辆方向盘11的回转角度由以下公式确定：

θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²，其中，θ_opt为该回转角度，L为该车辆的轴距，K为该车辆的转向系传动比，f(t+T)为该车辆的目标轨迹的侧向坐标，T为预瞄时间，y’(t)为该车辆的侧向速度，y(t)为该车辆的侧向坐标，d为预瞄距离。

图像包括中心线、左车道线及右车道线，其中，步骤S3还包括：当该中央控制模块104根据该图像检测该左车道线在该中心线的右侧时，该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；或，当该中央控制模块104根据该图像检测到该右车道线在该中心线的左侧时，该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

综上所述，上述车道保持控制方法，根据图像采集模块102采集的图像，在驾驶员不在操作车辆方向盘的情况下车辆偏离车道时，能够确定回转角度及偏离方向并根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块108驱动该转向电机8主动转向，有效降低事故的发生机率，保证了司乘人员的安全。

在一个实施方式中，该车道保持控制方法还包括步骤：

S6：当该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块104连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，进入步骤S7，若否，返回步骤S2；或

当该中央控制模块104判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块104连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，进入步骤S8，若否，返回步骤S2；

S7：该中央控制模块104将该左车道线标记为新右车道线；

S8：该中央控制模块104将该右车道线标记为新左车道线。

如此，若连续检测多帧该图像后得到左车道线在该中心线的右侧，或右车道线在该中心线的左侧，那么车辆已转向至新的车道，中央控制模块104通过图像重新检测新车道的新左车道线或新右车道线。

请参图2，本发明较佳实施方式的具有车道保持系统100的车辆200包括摄像头1、轮速传感器2、真空助力制动3、加速踏板4、中央控制器5、电机驱动电路6、加速度传感器7、转向电机8、转角传感器9、转矩传感器10、方向盘11以及相关的线束。

图像采集模块102的图像可来自车辆的摄像头1。转矩传感模块106的转矩传感信号可来自转矩传感器10。中央控制模块104的功能可由中央控制器5实现，转向电机驱动模块108的功能可由电机驱动电路6实现。

综上所述，上述车辆200，根据图像采集模块102采集的图像，在驾驶员不在操作车辆方向盘的情况下车辆偏离车道时，能够确定回转角度及偏离方向并根据回转角度及偏离方向控制转向电机驱动模块108驱动该转向电机8主动转向，有效降低事故的发生机率，保证了司乘人员的安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，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方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于车辆的车道保持控制系统，其特征在于，包括图像采集模块、中央控制模块、转矩传感模块、转向电机驱动模块及转向电机；

该图像采集模块用于采集图像；

该转矩传感模块用于采集车辆方向盘的转矩传感信号；

该中央控制模块用于根据该图像判断车辆是否偏离车道；

若否，该中央控制模块用于根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；

若是，该中央控制模块用于确定偏离方向，并用于根据该转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；

若该驾驶员不在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制该转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向；及

若该驾驶员在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。

2.如权利要求1所述的车道保持控制系统，其特征在于，当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩大于设定阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况不超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况超过该设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘。

3.如权利要求1所述的车道保持控制系统，其特征在于，该回转角度由以下公式确定：θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²，其中，θ_opt为该回转角度，L为该车辆的轴距，K为该车辆的转向系传动比，f(t+T)为该车辆的目标轨迹的侧向坐标，T为预瞄时间，y’(t)为该车辆的侧向速度，y(t)为该车辆的侧向坐标，d为预瞄距离。

4.如权利要求1所述的车道保持控制系统，其特征在于，该图像包括中心线、左车道线及右车道线，当该中央控制模块根据该图像检测该左车道线在该中心线的右侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；

当该中央控制模块根据该图像检测到该右车道线在该中心线的左侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

5.如权利要求4所述的车道保持控制系统，其特征在于，当该中央控制模块判断车车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块用于连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，该中央控制模块将该左车道线标记为新右车道线，若否，该中央控制模块根据该图像重新判断车辆是否偏离车道；或

当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块用于连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，该中央控制模块将该右车道线标记为新左车道线，若否，该中央控制模块根据该图像重新判断车辆是否偏离车道。

6.一种用于车辆的车道保持控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：图像采集模块采集图像；

S2：中央控制模块根据该图像判断车辆是否偏离车道；若否，该中央控制模块根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；若是，进入步骤S3；

S3：该中央控制模块确定偏离方向，该中央控制模块根据转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；若否，进入步骤S4，若是，进入步骤S5；

S4：该中央控制模块计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动转向电机主动转向；及

S5：该中央控制模块控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。

7.如权利要求6所述的车道保持控方法，其特征在于，在步骤S3中，当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩大于设定阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况不超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员在操作该车辆方向盘；

当该中央控制模块根据该转矩传感信号检测到该车辆方向盘的转矩小于该设定阀值且小于该设定阀值的情况超过设定时间阀值时，该中央控制模块判断该驾驶员不在操作该车辆方向盘。

8.如权利要求6所述的车道保持控制方法，其特征在于，在步骤S4中，该回转角度由以下公式确定：θ_opt＝2×L×K×[f(t+T)-T×y’(t)-y(t)]/d²，其中，θ_opt为该回转角度，L为该车辆的轴距，K为该车辆的转向系传动比，f(t+T)为该车辆的目标轨迹的侧向坐标，T为预瞄时间，y’(t)为该车辆的侧向速度，y(t)为该车辆的侧向坐标，d为预瞄距离。

9.如权利要求6所述的车道保持控制方法，其特征在于，该图像包括中心线、左车道线及右车道线，步骤S3还包括：当该中央控制模块根据该图像检测该左车道线在该中心线的右侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向；或

当该中央控制模块根据该图像检测到该右车道线在该中心线的左侧时，该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向。

10.如权利要求9所述的车道保持控制方法，其特征在于，该车道保持控制方法还包括步骤：

S6：当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是左偏方向时，该中央控制模块连续检测多帧该图像以判断该左车道线是否在该中心线的右侧，若是，进入步骤S7，若否，返回步骤S2；或

当该中央控制模块判断车辆偏离车道且该偏离方向是右偏方向时，该中央控制模块连续检测多帧该图像以判断该右车道线是否在该中心线的左侧，若是，进入步骤S8，若否，返回步骤S2；

S7：该中央控制模块将该左车道线标记为新右车道线；

S8：该中央控制模块将该右车道线标记为新左车道线。

11.一种车辆，其特征在于，包括车道保持控制系统，该车道保持控制系统包括图像采集模块、中央控制模块、转矩传感模块、转向电机驱动模块及转向电机；

该图像采集模块用于采集图像；

该转矩传感模块用于采集车辆方向盘的转矩传感信号；

该中央控制模块用于根据该图像判断车辆是否偏离车道；

若否，该中央控制模块用于根据该图像继续判断车辆是否偏离车道；

若是，该中央控制模块用于确定偏离方向，并用于根据该转矩传感信号判断驾驶员是否在操作车辆方向盘；

若该驾驶员不在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于计算出该车辆方向盘需要的回转角度，并根据该回转角度及该偏离方向控制该转向电机驱动模块工作在主动转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机主动转向；及

若该驾驶员在操作该车辆方向盘，该中央控制模块用于控制该转向电机驱动模块工作在助力转向模式下，该转向电机驱动模块驱动该转向电机助力转向。