CN108501959A - 一种车道偏离预警系统及其控制方法 - Google Patents

一种车道偏离预警系统及其控制方法 Download PDF

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姚伟萍
李蕊
石瑞林
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Abstract

本发明揭示了一种车道偏离预警系统，摄像头将获取的车辆前方车道线边界图像信息输送至摄像头处理模块，所述摄像头处理模块根据图像信息将车道偏离报警信号输送至CAN总线，所述CAN总线将报警信号输送至仪表控制器并由汽车仪表进行报警，所述CAN总线将报警信号输送至电动助力模块产生方向盘抖动进行报警。本发明车道偏离预警系统用户可自行设置报警灵敏度，操作方式非常人性化，系统报警类型全面，包括：声觉+视觉+触觉(方向盘振动)，用户可及时获取报警信息并及时介入车辆当前行驶状态，具备很强的实用性，此外，该系统使汽车更加安全，符合汽车安全化发展趋势。

Description

一种车道偏离预警系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及利用图像识别等技术对行车安全进行控制的技术。
背景技术
据交通部不完全统计，随着近年车辆保有量的大幅提升，每年约有50％的汽车交通事故是因为汽车偏离正常的行驶车道引起的，究其主要原因主要是驾驶员心神烦乱、注意力不集中或驾驶疲劳，因此不管处于什么天气情况或行车环境，如何准确、高效的监测车辆是否发生无意识车道偏离(非因驾驶员主动操作导致)，并且及时、合理的将报警信息“舒适”的传递给驾驶员，进而驾驶员采取及时的响应措施，便成为当前汽车安全的一项重点内容。
车道偏离预警系统一般由摄像头、控制器组成，当系统开启时，摄像头会时时采集车辆前方车道线状态，通过图像识别处理获取车辆在当前车道的位置参数，系统搭建车辆当前行驶工况模型，并将车道线等信息模拟显示在系统模型中。与此同时，在报警触发场景方面，系统判断当前车辆的自身状态，综合判断转向灯、危险报警灯、油门踏板、制动踏板等信息，并建立相应的延时报警机制；在报警方式方面，报警方式需简单、有效，在保证不影响驾驶员行车安全的前提下，尽可能多维度的提示用户报警信息，从而进一步提高车辆的行驶安全性。但目前的车道偏离预警系统均存在准确度、灵敏度低，并且操作、报警不够人性化，使得用户通过会关闭该系统行车。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种使用方便、运行稳定、操作人性化、感应灵敏可靠的车道偏离预警系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种车道偏离预警系统，摄像头将获取的车辆前方车道线边界图像信息输送至摄像头处理模块，所述摄像头处理模块根据图像信息将车道偏离报警信号输送至CAN总线，所述CAN总线将报警信号输送至仪表控制器并由汽车仪表进行报警，所述CAN总线将报警信号输送至电动助力模块产生方向盘抖动进行报警，汽车音响接收用户输入的报警灵敏度调节信号，并将灵敏度调节信号输送至音响控制器，所述音响控制器经CAN总线将灵敏度调节信号输送至摄像头处理模块。
车身控制器和转角传感器模块将车辆当前参数信号经CAN总线输送至摄像头处理模块。
系统设有系统开关，系统开关输出系统开关信号至仪表控制器，所述仪表控制器将系统开关信号经CAN总线输送至摄像头处理模块。
基于所述车道偏离预警系统的控制方法：
系统开启后，摄像头获取车道线边界信息；
汽车仪表显示控制方法如下：
当系统开启后，仪表上LED工作指示灯灰色常亮
当系统激活但并未报警时，仪表上LED工作指示灯绿色常亮，摄像头识别到单侧/双侧车道线时，仪表模拟图符中白色高亮显示单侧/双侧车道线
当系统报警时，仪表上LED工作指示灯黄色闪烁，仪表模拟图符中单侧/双侧车道线黄色闪烁；
当系统出现故障时，仪表中LED工作指示灯黄色常亮，并伴有文字报警信息。
当系统报警时，方向盘进行振动，并伴有蜂鸣器报警；
方向盘进行振动的控制方法如下：摄像头处理模块将方向盘振动信息传递给电动助力模块，电动助力模块控制相关电机正负双向规律转动，则将产生的振动经过车辆转向管柱传递给方向盘。
方向盘振动期间，若驾驶员主动转动方向盘，且与车辆偏离方向异侧，则方向盘振动停止，若驾驶员主动转动方向盘，且与车辆偏离方向同侧，则方向盘振动强度自动加大。
系统设有灵敏度设置，并设置不同的报警灵敏度，不同灵敏度下系统的报警工况不相同，当选择低灵敏度时，则触发报警的车辆距离车道线的阈值减小，当选择高灵敏度时，则触发报警的车辆距离车道线的阈值增大。
系统报警控制方法如下：满足条件1后，系统将从“检测车道线状态”切换至“无显示状态”，仪表图符中白色高亮显示的车道线将消失；
满足条件2后，系统将从“报警状态”切换至“检测车道线状态”，仪表图符中车道线由黄色闪烁切换至白色高亮状态；
当下述条件至少有一个条件满足时，条件1成立：
车速低于60km/h，功能抑制；车速恢复65km/h，功能恢复；
车速高于180km/h，功能抑制；车速恢复172km/h，功能恢复；
相关侧车道边界丢失超过4s，功能抑制；再次探测到相关侧车道边界超过4s，功能恢复；
车道宽度大于5.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复低于5.1m超过2s，功能恢复；
车道宽度低于2.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复高于2.7m超过2s，功能恢复；
当下述条件至少有一个条件满足时，条件2成立：
检测到相应侧转向灯开启，功能立刻抑制；相关侧转向灯关闭后超过3s，功能恢复，当车辆一侧转向灯开启，而车辆向另一侧发生无意识偏离，系统正常进行报警；
检测到踩下制动踏板力度较大，功能立刻抑制；踩下制动踏板力度较小超过3s，功能恢复；
检测到方向盘转动速率较高时，功能立刻抑制；方向盘转动速率较低时超过3s，功能恢复；
检测到踩下油门踏板力度较大时，功能立刻抑制；踩下油门踏板力度较小超过3s，功能恢复；
检测到危险报警灯开启，功能立刻抑制；再次关闭危险报警灯超过4s，功能恢复。
抑制条件包括车速大小、车道线是否丢失、车道的宽度、转向灯是否开启、危险报警灯是否开启、制动踏板是否踩下、油门踏板是否踩下、方向盘的转动速率。
系统开关控制方法如下：车辆上电后，系统默认开启，点击此开关按键一次，可循环切换开启/关闭系统；当用户1分钟内循环开启/关闭系统超过5次，仪表提示用户“操作频繁”，当用户2分钟内循环开启/关闭系统超过8次，系统被自动屏蔽，且仪表提示用户“操作频繁，车道偏离系统已关闭”，需在下一次车辆上电后，系统方可恢复。
本发明车道偏离预警系统用户可自行设置报警灵敏度，操作方式非常人性化，系统报警类型全面，包括：声觉+视觉+触觉(方向盘振动)，用户可及时获取报警信息并及时介入车辆当前行驶状态，具备很强的实用性，此外，该系统使汽车更加安全，符合汽车安全化发展趋势。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为车道偏离预警系统功能框图；
图2为车道偏离预警系统工作流程。
具体实施方式
此车道偏离系统在自身车辆发生无意识车道偏离时对驾驶员进行报警，其中无意识车道偏离既包括已经发生的车道偏离，也包括即将发生的车道偏离。在车道线边界可见的情况下，此系统使用视频系统(摄像头)的车道线边界探测系统测量自身车辆与车道两侧边缘线(包括：实线、虚线与点状线)的相对距离、方位及前方车道环境(如车道宽度)，并综合车辆自身相关系统(如车速、转向灯等)信息，将报警信息通过网络总线通讯实时传递给仪表及方向盘震动系统，进而提示驾驶员采取相关紧急措施。而且，此系统中搭建多个报警灵敏度模型，不同灵敏度模型下报警的阈值(与车道线间距离)有所不同，音响中亦可进行灵敏度的设置。
系统开关：车道偏离预警系统的开关按键通过导线接在车辆仪表上，仪表将硬线信号转换为CAN通讯信号并发送给摄像头处理模块，开关按键的工作指示灯亦由仪表驱动点亮。车辆上电后，系统默认开启，点击此开关按键一次，可循环切换开启/关闭系统，；当用户1分钟内循环开启/关闭系统超过5次，仪表提示用户“操作频繁”，当用户2分钟内循环开启/关闭系统超过8次，系统被自动屏蔽，且仪表提示用户“操作频繁，车道偏离系统已关闭”，需在下一次车辆上电后，系统方可恢复。
灵敏度设置：为使本系统设计更加人性化，在音响中给与用户设置灵敏度选项，其中包括三级灵敏度：高、中、低，不同灵敏度下系统的报警工况有所不同，较低灵敏度下，车辆距离车道线较近时才有可能报警，高灵敏度下，车辆距离车道线较远时便有可能报警。在音响中设置灵敏度时，音响将相应灵敏度信号发送给摄像头处理模块，摄像头处理模块切换内部模型后向音响控制器反馈确认更改信号，音响更新相应的灵敏度显示。
方向盘振动：当系统检测到车辆发生无意识车道偏离时，系统将进行方向盘振动报警。摄像头处理模块将方向盘振动信息传递给电动助力模块，电动助力模块控制相关电机正负双向规律转动，产生一定的频率的振动信息，并经过车辆转向管柱传递给方向盘。振动期间，若驾驶员主动采取较大力矩转动方向盘(与车辆偏离方向异侧)，方向盘振动立刻退出，给与驾驶员最高优先权，若驾驶员主动采取较大力矩转动方向盘(与车辆偏离方向同侧)，方向盘振动强度自动加大。
在显示界面报警方式维度方面，当系统开启后，仪表上LED工作指示灯灰色常亮；当系统激活但并未报警时，仪表上LED工作指示灯绿色常亮，摄像头识别到单侧/双侧车道线时，仪表模拟图符中白色高亮显示单侧/双侧车道线；当系统报警时(系统检测到车辆发生无意识车道偏离)，仪表上LED工作指示灯黄色闪烁，仪表模拟图符中单侧/双侧车道线黄色闪烁，方向盘进行振动，并伴有蜂鸣器报警；当系统出现故障时，仪表中LED工作指示灯黄色常亮，并伴有文字报警信息，如“请检查车道偏离系统”等。
工作逻辑说明：
条件1：满足条件1后，系统将从“检测车道线状态”切换至“无显示状态”，仪表图符中白色高亮显示的车道线将消失。
当下述条件至少有一个条件满足时，条件1成立：
车速低于60km/h，功能抑制；车速恢复65km/h，功能恢复
车速高于180km/h，功能抑制；车速恢复172km/h，功能恢复
相关侧车道边界丢失超过4s，功能抑制；再次探测到相关侧车道边界超过4s，功能恢复
车道宽度大于5.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复低于5.1m超过2s，功能恢复
车道宽度低于2.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复高于2.7m超过2s，功能恢复
条件2：满足条件2后，系统将从“报警状态”切换至“检测车道线状态”，仪表图符中车道线由黄色闪烁切换至白色高亮状态
当下述条件至少有一个条件满足时，条件2成立：
检测到相应侧转向灯开启，功能立刻抑制；相关侧转向灯关闭后超过3s，功能恢复。当车辆一侧转向灯开启，而车辆向另一侧发生无意识偏离，系统正常进行报警
检测到踩下制动踏板力度较大，功能立刻抑制；踩下制动踏板力度较小超过3s，功能恢复
检测到方向盘转动速率较高时，功能立刻抑制；方向盘转动速率较低时超过3s，功能恢复
检测到踩下油门踏板力度较大时，功能立刻抑制；踩下油门踏板力度较小超过3s，功能恢复
检测到危险报警灯开启，功能立刻抑制；再次关闭危险报警灯超过4s，功能恢复
在抑制条件维度方面，系统检测的抑制条件包括：车速大小、车道线是否丢失、车道的宽度、转向灯是否开启、危险报警灯是否开启、制动踏板是否踩下、油门踏板是否踩下、方向盘的转动速率等，综合上述抑制条件，系统计算何时进入何种报警状态。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车道偏离预警系统，摄像头将获取的车辆前方车道线边界图像信息输送至摄像头处理模块，所述摄像头处理模块根据图像信息将车道偏离报警信号输送至CAN总线，其特征在于：所述CAN总线将报警信号输送至仪表控制器并由汽车仪表进行报警，所述CAN总线将报警信号输送至电动助力模块产生方向盘抖动进行报警，汽车音响接收用户输入的报警灵敏度调节信号，并将灵敏度调节信号输送至音响控制器，所述音响控制器经CAN总线将灵敏度调节信号输送至摄像头处理模块。
2.根据权利要求1所述的车道偏离预警系统，其特征在于：车身控制器和转角传感器模块将车辆当前参数信号经CAN总线输送至摄像头处理模块。
3.根据权利要求1所述的车道偏离预警系统，其特征在于：系统设有系统开关，系统开关输出系统开关信号至仪表控制器，所述仪表控制器将系统开关信号经CAN总线输送至摄像头处理模块。
4.基于权利要求1-3所述车道偏离预警系统的控制方法，其特征在于：
系统开启后，摄像头获取车道线边界信息；
汽车仪表显示控制方法如下：
当系统开启后，仪表上LED工作指示灯灰色常亮
当系统激活但并未报警时，仪表上LED工作指示灯绿色常亮，摄像头识别到单侧/双侧车道线时，仪表模拟图符中白色高亮显示单侧/双侧车道线
当系统报警时，仪表上LED工作指示灯黄色闪烁，仪表模拟图符中单侧/双侧车道线黄色闪烁；
当系统出现故障时，仪表中LED工作指示灯黄色常亮，并伴有文字报警信息。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：当系统报警时，方向盘进行振动，并伴有蜂鸣器报警；
方向盘进行振动的控制方法如下：摄像头处理模块将方向盘振动信息传递给电动助力模块，电动助力模块控制相关电机正负双向规律转动，则将产生的振动经过车辆转向管柱传递给方向盘。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：方向盘振动期间，若驾驶员主动转动方向盘，且与车辆偏离方向异侧，则方向盘振动停止，若驾驶员主动转动方向盘，且与车辆偏离方向同侧，则方向盘振动强度自动加大。
7.根据权利要求4、5或6所述的控制方法，其特征在于：系统设有灵敏度设置，并设置不同的报警灵敏度，不同灵敏度下系统的报警工况不相同，当选择低灵敏度时，则触发报警的车辆距离车道线的阈值减小，当选择高灵敏度时，则触发报警的车辆距离车道线的阈值增大。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：系统报警控制方法如下：满足条件1后，系统将从“检测车道线状态”切换至“无显示状态”，仪表图符中白色高亮显示的车道线将消失；
满足条件2后，系统将从“报警状态”切换至“检测车道线状态”，仪表图符中车道线由黄色闪烁切换至白色高亮状态；
当下述条件至少有一个条件满足时，条件1成立：
车速低于60km/h，功能抑制；车速恢复65km/h，功能恢复；
车速高于180km/h，功能抑制；车速恢复172km/h，功能恢复；
相关侧车道边界丢失超过4s，功能抑制；再次探测到相关侧车道边界超过4s，功能恢复；
车道宽度大于5.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复低于5.1m超过2s，功能恢复；
车道宽度低于2.6m超过4s，功能抑制；车道宽度恢复高于2.7m超过2s，功能恢复；
当下述条件至少有一个条件满足时，条件2成立：
检测到相应侧转向灯开启，功能立刻抑制；相关侧转向灯关闭后超过3s，功能恢复，当车辆一侧转向灯开启，而车辆向另一侧发生无意识偏离，系统正常进行报警；
检测到踩下制动踏板力度较大，功能立刻抑制；踩下制动踏板力度较小超过3s，功能恢复；
检测到方向盘转动速率较高时，功能立刻抑制；方向盘转动速率较低时超过3s，功能恢复；
检测到踩下油门踏板力度较大时，功能立刻抑制；踩下油门踏板力度较小超过3s，功能恢复；
检测到危险报警灯开启，功能立刻抑制；再次关闭危险报警灯超过4s，功能恢复。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：抑制条件包括车速大小、车道线是否丢失、车道的宽度、转向灯是否开启、危险报警灯是否开启、制动踏板是否踩下、油门踏板是否踩下、方向盘的转动速率。
10.根据权利要求4、8或9所述的控制方法，其特征在于：系统开关控制方法如下：车辆上电后，系统默认开启，点击此开关按键一次，可循环切换开启/关闭系统；当用户1分钟内循环开启/关闭系统超过5次，仪表提示用户“操作频繁”，当用户2分钟内循环开启/关闭系统超过8次，系统被自动屏蔽，且仪表提示用户“操作频繁，车道偏离系统已关闭”，需在下一次车辆上电后，系统方可恢复。
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