CN114701495B - 车道偏离抑制方法、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车道偏离抑制方法、电子设备和存储介质。方括：当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线；从所述至少一条平行线和所述车道中心线中，选取距离所述车辆当前位置最近的、未选取过的线作为目标线；在所述目标线上确定目标位置，规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，并控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置；将所述目标位置作为新的当前位置，返回目标线的选取操作，直到所述车辆到达所述车道中心线。本实施例避免车道偏离抑制时产生过大转向角。

Description

车道偏离抑制方法、电子设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及智能驾驶领域，尤其涉及一种车道偏离抑制方法、电子设备和存储介质。

背景技术

理想情况下，车辆中心沿车道中心线行驶。当车辆即将偏离所在车道时，车道偏离抑制系统将对车辆进行纠偏抑制，使车辆中心平稳地回到车道中心线附近。

现有技术中，车道偏离抑制系统通过规划从车辆当前位置到车道中心线的轨迹，控制车辆沿所述轨迹回到车道中心线，如图1所示。由于轨迹规划可实现的距离范围有限，当前位置到轨迹终点的纵向距离D_plan具有一定取值范围，这使得大型车辆在一些高速运行的情况下通过较大转向角才能到达轨迹终点，容易出现安全隐患。尤其是在大型商用车高速行驶的情况下，由于商用车复杂的动态特性，将带来更大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种车道偏离抑制方法、电子设备和存储介质，以避免车道偏离抑制时产生过大转向角。

第一方面，本发明实施例提供了一种，包括：

当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线；

从所述至少一条平行线和所述车道中心线中，选取距离所述车辆当前位置最近的、未选取过的线作为目标线；

在所述目标线上确定目标位置，使所述当前位置到所述目标位置的纵向距离为正且在路径规划可实现的范围内；

规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，并控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置；将所述目标位置作为新的当前位置，返回目标线的选取操作，直到所述车辆到达所述车道中心线。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述实施例所述的方法。

本发明实施例在车辆即将偏离所在车道时，在车辆和车道中心线之间确定至少一条平行线，使车辆依次经过每条平行线逐步过渡到车道中心线；利用从车辆初始位置到最近的平行线之间、每两条平行线之间，以及最远的平行线到车道中心线之间的多段轨迹规划，代替现有技术中心从初始位置直接到车道中心线的轨迹规划。这使得在纵向规划距离受限的情况下，每一段规划轨迹的转向角都不是很大，从而避免了急速转向带来的安全隐患，尤其适用于大型商用车高速行驶的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种车道偏离抑制场景的示意图。

图2是本发明实施例提供的一种车道偏离抑制方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的判断车辆即将偏离所在车道的示意图。

图4是本发明实施例提供的平行线的示意图。

图5是本发明实施例提供的商用车场景的示意图。

图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，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。

图2是本发明实施例提供的一种车道偏离抑制方法的流程图。该方法适用于在车辆即将偏离所在车道时控制车辆回到车道中心线的情况，由电子设备执行。如图2所示，该方法具体包括：

S110、当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。

车辆所在车道指车辆中心所在的车道，侧向距离指垂直于车辆当前航向的距离。车辆到车道线的侧向距离指车辆中心到车道线的侧向距离。具体的，当车道线位于车辆左侧时，车辆到车道线的侧向距离为负；当车道线位于车辆右侧时，车辆到车道线的侧向距离为正。

设定阈值用于预测所述车辆偏离所在车道可能性。当车辆与所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，认为车辆即将偏离所在车道。可选的，根据车辆的一半宽度和预设偏离距离，确定所述设定阈值。其中，所述偏离距离用于限制所述车辆的一侧边缘到所述车道同侧车道线的最近距离。

具体的，如图3所示，以车辆向左偏离所在车道为例，当车辆逐渐偏离车道中心线时，车辆到左车道线的侧向距离绝对值|X|逐渐减小。当|X|<0.5×W+R时，认为车辆即将偏离所在车道。其中，W表示车辆宽度；R表示偏离距离，可以根据实际情况设置为一个较小值，例如0.1m。

响应于车辆即将偏离所在车道的判断结果，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。如图4所示，在车辆A和车道中心线之间确定了两条平行线TR1和TR2。所述至少一条平行线将作为车道偏离抑制的过渡线，使车辆依次经过这些过渡线逐步回归到车道中心线。

S120、从所述至少一条平行线和所述车道中心线中，选取距离所述车辆当前位置最近的、未选取过的线作为目标线。

将所述至少一条平行线和车道中心线作为待选线集合，并按照车辆当前位置到待选线的侧向距离绝对值对所有待选线进行排序。选取侧向距离绝对值最小（即距离车辆当前位置最近）的没有选取过的待选线，作为车道偏离抑制的下一条目标线。结合图4，车辆当前位置为A时，选取距离A最近的、未选取过的线TR1作为目标线。后续将对当前位置到目标线的轨迹进行规划。

S130、在所述目标线上确定目标位置，使所述当前位置到所述目标位置的纵向距离为正且在路径规划可实现的范围内。

所述目标位置将作为路径规划的终点，需在路径规划可实现的范围内确定。具体的，由于车辆对转向响应存在延时，如果当前位置到目标位置的纵向距离过近，车辆难以到达该位置，如图4中TR1上的B点；如果当前位置到目标位置的纵向距离过远，则可能影响路径规划对路况的适应性，导致路径规划的准确性不能保证。因此，目标位置的选取应当适中。

可选的，如果所述车辆为商用车且行驶在高速公路，则当前位置到目标位置的纵向距离选取1.75×V，其中，V表示当前车速。具体来说，根据商用车的尺寸和高速公路宽度，确定商用车即将偏离车道线时的大体位置；根据高速公路上的行驶车速（通常为60km/h至最高车速），综合考虑车辆对转向响应的延时和对动态路况的适应程度，结合道路测试，将1.75V作为优选值，避免纵向距离过近导致车辆反应不及时，或规划距离过远导致对动态路况应对不合理。本实施例仅给出一种可选方式，在实际应用中可以根据需要具体设置，不作严格限制。

S140、规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，并控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置；将所述目标位置作为新的当前位置，返回目标线的选取操作，直到所述车辆到达所述车道中心线。

以当前位置为起点、目标位置为终点进行路径规划，并控制车辆沿规划好的路径到达目标位置。然后将目标位置作为新的当前位置，返回执行步骤S120、S130和S140，循环往复，直到车辆到达车辆中心线，完成车道偏离抑制的过程。

具体来说，将目标位置作为新的当前位置后，从所述至少一条平行线和所述车道中心线中，选取距离所述车辆的新的当前位置最近的、未选取过的线作为新的目标线。在所述目标线上确定新的目标位置，使所述新的当前位置到所述新的目标位置的纵向距离为正在路径规划可实现的范围内。规划从所述新的当前位置到所述新的目标位置的新的行驶轨迹，并控制所述车辆沿所述新的行驶轨迹到达所述新的目标位置。如此循环往复，直到车道中心线被选为目标线，并控制所述车辆到达所述车道中心线。

本实施例在车辆即将偏离所在车道时，在车辆和车道中心线之间确定至少一条平行线，使车辆依次经过每条平行线逐步过渡到车道中心线；利用从车辆初始位置到最近的平行线之间、每两条平行线之间，以及最远的平行线到车道中心线之间的多段轨迹规划，代替现有技术中心从初始位置直接到车道中心线的轨迹规划。这使得在纵向规划距离D_plan受限的情况下，每一段规划轨迹的转向角都不是很大，从而避免了急速转向带来的安全隐患，尤其适用于大型商用车高速行驶的情况。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例对平行线的确定过程进行细化。可选地，所述当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线，具体包括如下步骤：

步骤一、通过车辆的前视摄像头，周期性探测所在车道上两条车道线的位置信息。

常见的车用摄像头能够通过拍摄到的路况信息拟合出车道线的一元多次方程，并向电子设备周期性发送车道线信息报文，所述一元多次方程描述车辆到每条车道线上的点的侧向距离和纵向距离的关系。下面以能够满足拟合精度的一元二次方程为例，说明摄像头发送的报文内容。对于任一车道线而言，车道线的拟合方程如下：

X=A0+A1×Y+A2×Y²（1）

其中，X表示摄像头到所述车道线上一点的侧向距离，Y表示摄像头到所述一点的纵向距离。由于前视摄像头安装在车辆中轴线，X等于车辆到所述一点的侧向距离，Y等于车辆到所述一点的纵向距离。

进一步的，A0对应于车辆到所述车道线的侧向距离。当车道线位于车辆右侧时，A0>0；当车道线位于车辆左侧时，A0<0。

摄像头周期性发送的报文内容包括车道线拟合方程的各次项方程系数{A0,A1,A2}，由这些系数构成表征车道线实时位置信息的拟合方程。可选的，报文发送周期为100ms。

步骤二、当所述车辆到所述两条车道线中任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值且在连续多个探测周期内逐步减小时，根据所述两条车道线的位置信息确定所述车道中心线的位置信息。

首先，判断车辆是否即将偏离所在车道。当车辆到一车道线的侧向距离绝对值|X|<0.5×W+R且|X|连续多个周期（例如3个周期）减小时，认为车辆即将偏离所在车道。通过增减对多个周期内的变化趋势的限定，能够增加判断的稳定性，避免频繁触发纠偏条件。

响应于车辆即将偏离所在车道的判断结果，根据所述两条车道线的位置信息确定所述车道中心线的位置信息。具体的，在以一元多次方程表示车道线信息的情况下，对所述两条车道线的各次项方程系数在所述两条车道线之间求平均；将对应于各次项的均值作为所述车道中心线的各次项方程系数，构成所述车道中心线的一元多次方程，所述一元多次方程描述车辆到车道中心线上的点的侧向距离和纵向距离的关系。

以上述方程（1）为例，左车道线的一元二次方程为：

X _l =A _l 0+A _l 1×Y _l +A _l 2×Y _l ²（2）

其中，X _l 表示车辆到左车道线上一点的侧向距离，Y _l 表示车辆到所述一点的纵向距离。

右侧车道线的一元二次方程为：

X_r=A_r0+A_r1×Y_r+A_r2×Y_r ²（3）

其中，X_r表示车辆到右车道线上一点的侧向距离，Y_r表示车辆到所述一点的纵向距离。

根据方程（2）和方程（3），可得到车道中心线的一元二次方程：

X _c =A _c 0+A _c 1×Y _c +A _c 2×Y _c ²（4）

其中，X _c 表示车辆到车道中心线上一点的侧向距离，Y _c 表示车辆到所述一点的纵向距离，且各次项方程系数满足：

A _c 0=0.5×(A _l 0+A_r0)，A _c 1=0.5×(A _l 1+A_r1)，A _c 2=0.5×(A _l 2+A_r2)（5）

步骤三、根据所述车道中心线的位置信息，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。

可选的，在以一元多次方程表示车道线信息的情况下，首先，根据所述多个点中任一点到所述车道中心线的侧向距离，对所述任一车道线和所述车道中心线的各次项方程系数分别进行线性插值；将各插值结果作为经过所述任一点的平行线的各次项方程系数，构成用于拟合所述平行线的一元多次方程。所述一元多次方程描述车辆到所述平行线上的点的侧向距离和纵向距离的关系。

也就是说，以一元二次方程为例，任一平行线的方程可以表示为：

X _p =A _p 0+A _p 1×Y _p +A _p 2×Y _p ²（6）

其中，X _p 表示车辆到所述平行线上一点的侧向距离，Y _p 表示车辆到所述一点的纵向距离；各次项系数A _p 0、A _p 1和A _p 2通过线性插值确定。

结合图4，在车辆A和车道中心线之间确定两条平行线TR1和TR2，具体过程如下：在所述车辆A到所述车道中心线的垂直线段AC上确定两个点E和F；计算E到车道中心线的侧向距离|EC|与半幅车道宽度|GC|的比值r，则经过E的平行线TR1的一元多次方程如下：

X _e =A _e 0+A _e 1×Y _e +A _e 2×Y _e ²（7）

其中，X _e 表示车辆到所述平行线上一点的侧向距离，Y _e 表示车辆到所述一点的纵向距离，且各次项系数A _e 0、A _e 1和A _e 2满足：

A _e 0=A _l 0+(1-r)×(A _c 0-A _l 0)，A _e 1=A _l 1+(1-r)×(A _c 1-A _l 1)，A _e 2=A _l 2+(1-r)×(A _c 2-A _l 2)（8）

经过F的平行线TR2的确定过程类似，不再赘述。

本实施例通过车辆的前视摄像头获取车道线的拟合方程，并根据平行线与车道线的平行关系，求解出平行线的的拟合方程，完整的反映了平行线上每个点的位置信息，有利于下一步借助各平行线进行准确的轨迹规划。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例对一典型应用场景下的平线性确定过程进行细化。如果所述车辆为商用车且行驶在高速公路上，可以推断：当所述车辆到所述两条车道线中任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值且在连续多个探测周期内逐步减小时，车辆中心大约位于所在半幅车道中心线上。

下面对这一结论进行解释。商用车的宽度约为2.4m，两车轮边缘之间距离约为2.32m，车辆中轴线到一侧车轮边缘距离约为1.16m。高速公路车道宽度为3.75m，半车道宽度为1.875m，1/4车道宽度约为0.935m,单条车道线宽度约为0.15m。因此当车轮处于车道线外边缘，车辆中轴线则接近半车道的中心（1.16-0.15/2 = 1.085≈0.935m），即当车轮即将偏出或刚刚偏出一侧车道线外边缘时，车辆中轴线和半车道的中心极为接近。

在这一场景下，所述根据所述车道中心线的位置信息，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线，包括：根据所述车道中心线的位置信息，确定所述车辆所在的半幅车道中心线；在所述半幅车道中心线与所述车道中心线之间，确定所述车道中心线的至少一条平行线，作为所述分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。

具体的，结合图5，以车辆向左偏离车道为例，假设左半幅车道中心线的一元多次方程如下：

X _lc =A _lc 0+A _lc 1×Y _lc +A _lc 2×Y _lc ²（9）

其中，X _lc 表示车辆到左半幅车道中心线上一点的侧向距离，Y _lc 表示车辆到所述一点的纵向距离。

由于左半幅车道中心线位于左车道线和车道中心线中间，因此根据左车道线的方程（2）和车道中心线的方程（4），得到方程（6）中的各次项方程系数：

A _lc 0=0.5×(A _l 0+A _c 0)，A _lc 1=0.5×(A _l 1+A _c 1)，A _lc 2=0.5×(A _l 2+A _c 2)（10）

如果在左半幅车道中心线与所述车道中心线之间确定一条平行线，则根据左半幅车道中心线的方程（9）（10）与所述车道中心线的方程（4）（5），得到平行线的一元多次方程如下：

X _lp =A _lp 0+A _lp 1×Y _lp +A _lp 2×Y _lp ²（11）

其中，X _lp 表示车辆到所述平行线上一点的侧向距离，Y _lp 表示车辆到所述一点的纵向距离，且各次项系数满足：

A _lp 0=0.5×(A _lc 0+A _c 0)，A _lp 1=0.5×(A _lc 1+A _c 1)，A _lp 2=0.5×(A _lc 2+A _c 2)（12）

进一步的，将方程（10）和（5）代入方程（12），可得：

A _lp 0=0.5×(0.5×(A _l 0+0.5×(A _l 0+A_r0))+0.5×(A _l 0+A_r0))（13）

A _lp 1=0.5×(0.5×(A _l 1+0.5×(A _l 1+A_r1))+0.5×(A _l 1+A_r1))（14）

A _lp 2=0.5×(0.5×(A _l 2+0.5×(A _l 2+A_r2))+0.5×(A _l 2+A_r2))（15）

根据以上公式，能够直接由摄像头获取的车道线位置信息得出平行线的位置信息。

同理，当车辆向右偏离车道时，假设右半幅车道中心线的一元多次方程如下：

X _rc =A _rc 0+A _rc 1×Y _rc +A _rc 2×Y _rc ²（16）

其中，X _rc 表示车辆到右半幅车道中心线上一点的侧向距离，Y _rc 表示车辆到所述一点的纵向距离，且各次项系数满足：

A _rc 0=0.5×(A _r 0+A _c 0)，A _rc 1=0.5×(A _r 1+A _c 1)，A _rc 2=0.5×(A _r 2+A _c 2)（17）

如果在右半幅车道中心线与所述车道中心线之间确定一条平行线，则平行线的一元多次方程可表示如下：

X _rp =A _rp 0+A _rp 1×Y _rp +A _rp 2×Y _rp ²（18）

其中，X _rp 表示车辆到所述平行线上一点的侧向距离，Y _rp 表示车辆到所述一点的纵向距离，且各次项系数满足：

A _rp 0=0.5×(A _rc 0+A _c 0)，A _rp 1=0.5×(A _rc 1+A _c 1)，A _rp 2=0.5×(A _rc 2+A _c 2)（19）

进一步的，

A _rp 0=0.5×(0.5×(A _r 0+0.5×(A _l 0+A_r0))+0.5×(A _l 0+A_r0)) （20）

A _rp 1=0.5×(0.5×(A _r 1+0.5×(A _l 1+A_r1))+0.5×(A _l 1+A_r1)) （21）

A _rp 2=0.5×(0.5×(A _r 2+0.5×(A _l 2+A_r2))+0.5×(A _l 2+A_r2)) （22）

本实施例给出了商用车在高速公路行驶且只确定一条平行线的一种简便算法。与乘用车相比，商用车体积更大，且多在高速公路上行驶。当商用车即将偏离所在车道时，车辆中心近似位于半幅车道中心线上，因此可以直接利用半幅车道中心线确定平行线，省去了线性插值系数r的测算过程，提高了计算效率。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例对行驶轨迹的规划过程进行细化。可选的，所述规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，具体包括如下步骤：

步骤一、根据所述目标线，预测所述车辆沿所述目标线行驶到所述目标位置时的航向角信息，作为所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置时的航向角信息。

所述航向角信息表示所述目标位置处的航向与当前航向之间的夹角信息。本实施例假设车辆沿待预测的行驶轨迹行驶到目标位置时的航向角与目标线上该位置处的航向角一致（即平行于两侧车道线），并将此航向角作为行驶轨迹的一项约束。

步骤二、根据所述当前位置、所述目标位置，以及所述航向角信息，规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹。

将当前位置、目标位置、以及所述航向角作为行驶轨迹的三项约束条件，可以拟合出行驶轨迹的轨迹方程。

可选的，首先，构建用于拟合从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹的一元多次方程，其中，所述一元多次方程描述所述当前位置到所述行驶轨迹上的点的侧向距离和纵向距离的关系，且常数项为0，其余各次项方程系数待定。

值得注意的是，这里的一元多次方程与前述实施例中的一元多次方程不完全同。此处的一元多次方程的坐标系以每次轨迹规划的新的当前位置为原点，而前述实施例的一元多次方程的坐标系以电子设备开始执行车道偏离抑制方法时的初始位置为原点。在第一次轨迹规划中，两个坐标系相同，两个方程也相同；但在后续的轨迹规划中，两个方程就不同了。

以一元二次方程为例，此处行驶轨迹的一元二次方程为：

X_t= A_t0 + A_t1×Y_t +A_t2×Y_t ²（23）

其中，X_t表示当前位置到规划轨迹上一点的侧向距离，Y_t表示当前位置到所述一点的纵向距离。由于当前位置的坐标永远为(0,0)，代入方程（23），可得：A_t0=0。即常数项为0，其余各次项系数待定。

构建一元多次方程后，将所述当前位置到所述目标位置的侧向距离和纵向距离代入所述一元多次方程，得到第一等式。

具体的，结合图4，当前位置到目标位置的纵向距离=D_plan，D_plan为预先设定值，设定原则见步骤S130的相关描述，不再赘述。

将目标线方程转换到以当前位置为原点的坐标下，得到新的目标线方程：

X _n =A _n 0+A _n 1×Y _n +A _n 2×Y _n ²（24）

其中，X _n 表示当前位置到目标线上一点的侧向距离，Y _p 表示当前位置到所述一点的纵向距离，且各次项系数A _n 0、A _n 1和A _n 2已知。具体转换过程可通过各变量的坐标变换实现，在此不再赘述。

将D_plan代入方程（24），得到当前位置到目标位置的侧向距离：

X _n =A _n 0+A _n 1×D_plan+A _n 2×D_plan ²

由于目标位置也是待确定的行驶轨迹上的一点，则将X_t=A _n 0+A _n 1×D_plan+A _n 2×D_plan ²,Y_t=D_plan代入方程（23）得到第一等式：

A _n 0+A _n 1×D_plan +A _n 2×D_plan ²=A_t1×D_plan+A_t2×D_plan ²（24）

与此同时，根据所述行驶轨迹的一元多次方程，得到所述当前位置到所述行驶轨迹上的点的侧向距离对纵向距离的一阶导数方程；将所述航向角信息代入所述一阶导数方程，得到第二等式。

具体的，以新的目标线方程（24）为例，求导得到侧向距离对纵向距离的一阶导数方程：

dX _n /dY _n =A _n 1+2×A _n 2×Y _n （25）

其中，dX _n /dY _n 反映目标线上一点的航向角正切值。

将目标位置的纵坐标Y _n =D_plan代入方程（25），得车辆沿目标线行驶到目标位置处的航向角正切值：

tanθ=A _n 1+2×A _n 2×D_plan（8）

同理，对行驶轨迹的一元二次方程（23）求导，得到侧向距离对纵向距离的一阶导数方程：

dX _t /dY _t =A _t 1+2×A _t 2×Y _t （24）

其中，dX _t /dY _t 反映行驶轨迹上一点的航向角正切值。

由于所述车辆沿所述目标线行驶到所述目标位置时的航向角信息，与所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置时的航向角信息相同，因此将Y _t =D_plan，

代入方程（24），得到第二等式：

A _n 1+2×A _n 2×D_plan=A _t 1+2×A _t 2×D_plan（25）

联立等式（24）和（25），求解其余各次项方程系数A _t 1和A _t 2。

需要说明的是，在一元N次方程（N>2）的情况下，根据三项约束条件无法直接求解各次项方程系数，这时可以根据最小二乘法等确定一组最优解，完成本次轨迹规划。

本实施例将车辆沿目标线行驶到目标位置时的航向角作为车辆从当前位置行驶到目标位置时的航向角，通过已知的目标线求解该航向角的信息，并将当前位置、目标位置和航向角信息作为约束条件，规划当前位置到目标位置的行驶轨迹。保证了多次轨迹规划整体的连贯性，使车辆平稳地过渡到车道中心线。

在上述实施例和下述实施例的基础上，本实施例对控制车辆沿规划的行驶轨迹行驶的过程进行细化。可选的，所述控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置，具体包括如下步骤：

步骤一、根据设定的纵向预瞄距离，确定所述行驶轨迹上各预瞄点的侧向距离偏差和航向角偏差，其中，所述预瞄距离为正且在预瞄可实现的范围内。

在得到规划的行驶轨迹之后，在此轨迹上进行预瞄，计算控制的偏差值。通常选取预瞄距离D_{pre =} 3m，将Y_t=D_pre代入方程（23）得：

侧向距离偏差：X_pre=A_t0 + A_t1×D_pre +A_t2×D_pre ²

航向角偏差：tanθ_pre=A_t1 + 2A_t2×D_pre

步骤二、根据所述侧向距离偏差和所述航向角偏差，确定所述车辆沿所述行驶轨迹行驶需要的转向角控制量。

可采用PID（Proportion Integration Differentiation，比例积分微分），LQR(Linear Quadratic Regulator，线性二次型调节器)等方法，依据所述偏差值计算控制量转向角。

以PID为例，具体实现过程为：对侧向距离偏差值进行积分、微分，得出一转向角控制量；对航向角偏差进行积分、微分，得出另一转向角控制量；将两个前轮转角加权叠加，得到最终的转向角控制量。

步骤三、根据所述转向角控制量，控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置。

根据转向角控制量与方向盘转角的对应关系，得出方向盘转角，从而控制方向盘进行转向，到达所述目标位置。

图6为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图6所示，该设备包括处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63；设备中处理器60的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器60为例；设备中的处理器60、存储器61、输入装置62和输出装置63可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器61作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的车道偏离抑制方法对应的程序指令/模块。处理器60通过运行存储在存储器61中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车道偏离抑制方法。

存储器61可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器61可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器61可进一步包括相对于处理器60远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置62可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置63可包括显示屏等显示设备。

可选地，该电子设备为车内的车道偏离抑制系统。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一实施例的车道偏离抑制方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (10)

1.一种车道偏离抑制方法，其特征在于，包括：

当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线；

从所述至少一条平行线和所述车道中心线中，选取距离所述车辆当前位置最近的、未选取过的线作为目标线；

在所述目标线上确定目标位置，使所述当前位置到所述目标位置的纵向距离为正且在路径规划可实现的范围内；

规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，并控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置；将所述目标位置作为新的当前位置，返回目标线的选取操作，直到所述车辆到达所述车道中心线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线之前，还包括：

根据车辆的一半宽度和预设偏离距离，确定用于预测所述车辆偏离所在车道可能性的设定阈值，其中，所述偏离距离用于限制所述车辆的一侧边缘到所述车道同侧车道线的最近距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当车辆到所在车道上任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值时，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线，包括：

通过车辆的前视摄像头，周期性探测所在车道上两条车道线的位置信息；

当所述车辆到所述两条车道线中任一车道线的侧向距离绝对值小于设定阈值且在连续多个探测周期内逐步减小时，根据所述两条车道线的位置信息确定所述车道中心线的位置信息；

根据所述车道中心线的位置信息，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车辆为商用车且行驶在高速公路上；

所述根据所述车道中心线的位置信息，确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线，包括：

根据所述车道中心线的位置信息，确定所述车辆所在的半幅车道中心线；

在所述半幅车道中心线与所述车道中心线之间，确定所述车道中心线的至少一条平行线，作为所述分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定分布在所述车辆与所述车道中心线之间的、平行于所述车道中心线的至少一条平行线，包括：

获取用于拟合所述车道中心线的一元多次方程，其中，所述一元多次方程描述所述车辆到所述车道中心线上的点的侧向距离和纵向距离的关系；

根据所述一元多次方程，在所述车辆到所述车道中心线的垂直线段上确定多个点；

根据所述多个点中任一点到所述车道中心线的侧向距离，对所述任一车道线和所述车道中心线的各次项方程系数分别进行线性插值；

将各插值结果作为经过所述任一点的平行线的各次项方程系数，构成用于拟合所述平行线的一元多次方程，其中，所述一元多次方程描述所述车辆到所述平行线上的点的侧向距离和纵向距离的关系。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，包括：

根据所述目标线，预测所述车辆沿所述目标线行驶到所述目标位置时的航向角信息，作为所述车辆从所述当前位置行驶到所述目标位置时的航向角信息；

根据所述当前位置、所述目标位置，以及所述航向角信息，规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹；

其中，所述航向角信息表示所述目标位置处的航向与当前航向之间的夹角信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前位置、所述目标位置，以及所述航向角信息，规划从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹，包括：

构建用于拟合从所述当前位置到所述目标位置的行驶轨迹的一元多次方程，其中，所述一元多次方程描述所述当前位置到所述行驶轨迹上的点的侧向距离和纵向距离的关系，且常数项为0，其余各次项方程系数待定；

将所述当前位置到所述目标位置的侧向距离和纵向距离代入所述一元多次方程，得到第一等式；

根据所述一元多次方程，得到所述当前位置到所述行驶轨迹上的点的侧向距离对纵向距离的一阶导数方程；

将所述航向角信息代入所述一阶导数方程，得到第二等式；

联立所述第一等式和所述第二等式，求解所述其余各次项方程系数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置，包括：

根据设定的纵向预瞄距离，确定所述行驶轨迹上各预瞄点的侧向距离偏差和航向角偏差，其中，所述预瞄距离为正且在预瞄可实现的范围内；

根据所述侧向距离偏差和所述航向角偏差，确定所述车辆沿所述行驶轨迹行驶需要的转向角控制量；

根据所述转向角控制量，控制所述车辆沿所述行驶轨迹到达所述目标位置。

9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至8任意一项所述方法。

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