CN116394933A - 车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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于晓阳
祝逍临
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Abstract

本发明公开了一种车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质。其中车道保持辅助控制方法，包括以下步骤：根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。有益效果：通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。

Description

车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
LKA(Lane Keeping Assist，车道保持辅助)是一种用于当驾驶员在驾驶过程中无意识偏出车道时帮助其将车辆保持在车道线内行驶的技术。伴随经济发展，全球的汽车数量也在逐年上涨，而随之而来的交通事故也在逐年增多。在这些交通事故中由于驾驶员注意力不集中、疲劳或误操作造成的车道偏离事故占比较大。据统计显示，在2016年至2021年间，美国发生各类交通事故共210万件以上，其中车道偏离事故占47％。我国于2021年因交通事故导致的死亡人数达52388人，其中因车道偏离引起的死亡人数占总数的39％。根据所述的数据可知，一旦发生车道偏离事故，将会产生极大的危害，因此对车道保持系统的研究具有重要意义。
而LKA作为驾驶辅助功能，在其工作期间，车辆需要同时响应驾驶员指令和系统指令，而如何很好的兼容系统指令和驾驶员指令，达到1+1>2的控制效果，实现安全性和舒适性共存，是所有驾驶辅助功能需要研究的重要课题。
中国发明专利申请号为CN201810160946.2名称为“一种车道保持系统及车道保持控制方法”中，通过设定转向盘转矩阈值的方法协调了驾驶员与车辆的关系，避免了车道保持系统阻止驾驶员换道操作，但是该方法单凭驾驶员转向力矩来开启和关闭车道保持系统，缺少驾驶员与车辆之间的信息交互，可能引起驾驶员的主观不适甚至反感；
中国发明专利申请号为CN201810988401.0名称为“一种智能汽车的人机共驾型车道保持辅助方法”中，虽然采用人机协同控制方法进一步减小了驾驶员与智能车辆的冲突，但是不同驾驶员风格差异较大，该方法无法较好的解决这一问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种车道保持辅助控制方法，包括以下步骤：
根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
在一个实施例中，所述根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka的步骤包括：
LKA激活时，根据前轮与车道线的距离以及车辆侧向偏出速度，确定第一LKA介入时刻T1；
根据可变标定时长和所述第一LKA介入阶段，确定第二LKA时刻T2。
在一个实施例中，所述根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka的步骤还包括：
分别标定LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数；
根据LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数，建立关于时间和扭矩系数的一元函数；
根据所述一元函数，确定任意时刻的第一扭矩系数TFlka。
在一个实施例中，所述根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv的步骤包括：
根据单位时间内采集的转向扭矩，确定转向扭矩均值；
根据所述转向扭矩和转向扭矩均值，所述转向扭矩动态标准差；
根据所述转向扭矩动态标准差和标定系数，确定第二扭矩系数TFdrv。
在一个实施例中，确定标定系数的方法包括：
在预设标定系数的范围内，根据实际行车数据，控制所述转向扭矩动态标准差在2N·m以内，确定实施标定系数。
第二方面，一种车道保持辅助控制装置，包括：
第一模块，用于根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
第二模块，用于根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
第三模块，用于根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
第三方面，一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述车道保持辅助控制方法的步骤。
第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述车道保持辅助控制方法的步骤。
本发明的有益效果：
对于车道保持辅助控制方法、装置、电子设备及存储介质，通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实施例提供的车辆的结构示意图；
图2是本实施例提供的车道保持辅助控制方法的流程示意图；
图3是本实施例提供的车道保持辅助控制装置的结构示意图；
图4是本实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本实施例提供一种车道保持辅助控制方法，应用于具有LKA功能的车辆上。
图1是本实施例中车辆的结构示意图，如图1所示，车辆10通常包括底盘12、车身14、前轮16和后轮18。车身14布置在底盘12上，并且基本上封闭车辆10的部件。车身14和底盘12可以共同形成框架。车轮16-18各自在车身14的相应拐角附近可旋转地连接到底盘12。在图示的实施例中，车辆10被描绘为客车。然而，应该理解的是，任何其他车辆，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、休闲车(RVs)、船舶、飞机等也可以使用。
如图所示，车辆10通常包括推进系统20、传动系统22、转向系统24、制动系统26、传感器系统28和致动器系统30。在该示例中，推进系统20可以包括电机，例如永磁(PM)电机。传动系统22被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统20传递到车轮16和18。
制动系统26被配置为向车轮16和18提供制动扭矩。在各种示例性实施例中，制动系统26可以包括摩擦制动器、线控制动器、诸如电机的再生制动系统和/或其他合适的制动系统。
转向系统24影响车轮16和/或18的位置。虽然为了说明的目的而被描述为包括方向盘25，但是在本公开范围内设想的一些示例性实施例中，转向系统24可以不包括方向盘。
传感器系统28包括一个或多个感测设备40a-40n，感测设备40a-40n感测车辆10的外部环境和/或内部环境的可观察条件，并产生与之相关的传感器数据。
致动器系统30包括一个或多个致动器装置42a-42n，其控制一个或多个车辆特征，例如但不限于推进系统20、传动系统22、转向系统24和制动系统26。在各种示例性实施例中，车辆10还可以包括图1中未示出的内部和/或外部车辆特征，例如各种门、行李箱和车厢特征，例如空气、音乐、照明、触摸屏显示部件等。
图2是本实施例提供的车道保持辅助控制的流程示意图，如图3所示，该控制方法包括步骤S10-S30。
步骤S10、根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka。
本实施例中，LKA功能依托于车道线才能工作，建议在路况良好且车道线清晰的道路上使用。在盲区监测报警功能工作时，即使驾驶员打开转向灯，LKA功能也不会退出。行驶在有道路边缘的车道时如隔离带、路沿，存在识别道路边缘为车道线的可能。
进一步，本实施例中，驾驶与可以通过中控屏开启LKA功能。开启LKA功能后在满足特定路况条件后激活。
本实施例中，可以根据预设路径以及对车道进行图像识别后确定激活LKA功能。
例如，预设路径是根据出发地和目的地基于现有路径确定方式确定的一条路径，车辆在行驶时将基于该路线，基于定位装置确定在路径中出现的转弯位置转弯，同时根据车道进行图像识别，符合即将转弯的工况时，激活LKA功能。
再如，根据对车道进行图像识别以及方向盘操作后确定激活LKA功能，利用转向盘转角传感器采集转向信号，然后对车道两侧边界线进行识别，通过比较车道线和车辆的行驶方向，判断车辆是否偏离行驶车道，若偏离行驶车道预设距离，激活LKA功能。
当然，本实施例并不限制上述方式激活LKA功能。
具体地，步骤S10包括步骤S101-步骤S102。
S101、LKA激活时，根据前轮与车道线的距离以及车辆侧向偏出速度，确定第一LKA介入时刻T1。
具体地，确定车辆的偏离方向，例如偏向左侧时，确定左前轮距离左侧车道线的距离L1，确定当前侧向偏向速度V1，则第一LKA介入时刻T1根据下列公式确定；
T1＝L1/V1。
S102、根据可变标定时长和所述第一LKA介入阶段，确定第二LKA时刻T2。
本实施例中，第二LKA时刻T2(单位为秒)根据下列公式确定：
T2＝T1+2。
即本实施例中，标定的时长为两秒。
进一步，步骤S10还包括标定过程：
分别标定LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数；
根据LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数，建立关于时间和扭矩系数的一元函数；
根据一元函数，确定任意时刻的第一扭矩系数TFlka。
根据实车LKA纠偏表现确定，由于TF越大系统控车权重越大，根据不同阶段需要的系统参与度不同，设置第一LKA介入时刻T1的第一扭矩系数大于LKA激活时的第一扭矩系数，LKA激活时的第一扭矩系数大于第二LKA时刻T2的第一扭矩系数。因此，从标定LKA激活时至第一LKA介入时刻T1的第一扭矩系数逐渐增大，从第一LKA介入时刻T1至第二LKA时刻T2的第一扭矩系数逐渐减小。
需要说明的是，第二LKA时刻T2之后保持第二LKA时刻T2的第一扭矩系数。
步骤S20、根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv。
具体地，步骤S20包括步骤S201-S203。
S201、根据单位时间内采集的转向扭矩，确定转向扭矩均值；
S202、根据所述转向扭矩和转向扭矩均值，所述转向扭矩动态标准差；
S203、根据所述转向扭矩动态标准差和标定系数，确定第二扭矩系数TFdrv。
通过转向盘转矩传感器读取一定时间范围内的驾驶员转向扭矩，每一周期的驾驶员转向扭矩为Trqn，通过求一定时间T的动态标准差判断驾驶员抖动强度，N为T时间内采集到的驾驶员转向扭矩值个数。例如系统运算周期为10ms，1s内采集到的驾驶员转向扭矩次数N＝100。
求T时间内的驾驶员转向扭矩均值
Figure BDA0004191575650000081
Figure BDA0004191575650000082
求T时间的动态标准差TrqM：
Figure BDA0004191575650000083
该动态标准差值乘以某一标定系数k，得到体现驾驶员控制意图的EPS应用扭矩系数TFdrv：
TFdrv＝k·TrqM。
需要说明的是，确定标定系数k的方法包括：
在预设标定系数的范围内，根据实际行车数据，控制所述转向扭矩动态标准差在2N·m以内，确定实施标定系数。
例如，首先，确定人机共驾中分配给驾驶员可调节的系数权重为0～0.4，即最大占比为0.4(根据实车表现可修改)；再根据实际行车数据，得到行车过程中一般驾驶员动态标准差为2N·m以内，所以可以反推出标定系数k为0.2。
如果要修改人机共驾中分配给驾驶员可调节的系数权重，或者匹配不同车辆行车过程中驾驶员力矩动态标准差不同，可修改标定系数k。
本实施例提供的车道保持辅助控制方法，通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。
本实施例还提供一种车道保持辅助控制装置，如图3所示，车道保持辅助控制装置包括第一模块31、第二模块32和第三模块33。
第一模块31用于根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
第二模块32用于根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
第三模块33用于根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
需要说明的是，本实施例提供的车道保持辅助控制装置还可以是运行于计算机设备中的一个计算机程序(包括程序代码)，例如车道保持辅助控制装置为一个应用程序，可以用于执行本申请实施例提供的上述方法中的相应步骤。
在一些可行的实施方式中，本实施例提供的车道保持辅助控制装置可以采用软硬件结合的方式实现，作为示例，本申请实施例的车道保持辅助控制装置可以是采用硬件译码处理器形式的处理器，其被编程以执行本申请实施例提供的车道保持辅助控制方法，例如，硬件译码处理器形式的处理器可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。
在一些可行的实施方式中，本实施例提供的车道保持辅助控制装置可以采用软件方式实现，其可以是程序和插件等形式的软件，并包括一系列的模块，以实现本发明实施例提供的车道保持辅助控制方法。
本实施例提供的车道保持辅助控制装置，通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。
本申请实施例还提供一种电子设备，图4是本申请实施例的电子设备的结构示意图，如图4所示，本实施例中的电子设备1000可以包括：处理器1001，网络接口1004和存储器1005，此外，上述电子设备1000还可以包括：用户接口1003，和至少一个通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口1003可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1004可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图4所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及设备控制应用程序。
如图4所示的电子设备1000中，网络接口1004可提供网络通讯功能；而用户接口1003主要用于为用户提供输入的接口；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的设备控制应用程序，以实现：
根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
应当理解，在一些可行的实施方式中，上述处理器1001可以是中央处理单元(central processing unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
具体实现中，上述电子设备1000可通过其内置的各个功能模块执行如上述控制方法各个步骤所提供的实现方式，具体可参见上述各个步骤所提供的实现方式，在此不再赘述。
本实施例提供的电子设备，通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，被处理器执行以实现上述实施例中车道保持辅助控制方法中的各个步骤，具体可参见上述各个步骤所提供的实现方式，在此不再赘述。
本实施例提供的计算机可读存储介质，通过根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka，根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv，根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF，在不增加额外硬件设备的基础上，通过实时调节EPS应用扭矩系数达到较好的人机共驾效果。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种车道保持辅助控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
2.根据权利要求1所述的车道保持辅助控制方法，其特征在于，所述根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka的步骤包括：
LKA激活时，根据前轮与车道线的距离以及车辆侧向偏出速度，确定第一LKA介入时刻T1；
根据可变标定时长和所述第一LKA介入阶段，确定第二LKA时刻T2。
3.根据权利要求2所述的车道保持辅助控制方法，其特征在于，所述根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka的步骤还包括：
分别标定LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数；
根据LKA激活时、第一LKA介入时刻T1、第二LKA时刻T2的第一扭矩系数，建立关于时间和扭矩系数的一元函数；
根据所述一元函数，确定任意时刻的第一扭矩系数TFlka。
4.根据权利要求1所述的车道保持辅助控制方法，其特征在于，所述根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv的步骤包括：
根据单位时间内采集的转向扭矩，确定转向扭矩均值；
根据所述转向扭矩和转向扭矩均值，所述转向扭矩动态标准差；
根据所述转向扭矩动态标准差和标定系数，确定第二扭矩系数TFdrv。
5.根据权利要求4所述的车道保持辅助控制方法，其特征在于，确定标定系数的方法包括：
在预设标定系数的范围内，根据实际行车数据，控制所述转向扭矩动态标准差在2N·m以内，确定实施标定系数。
6.一种车道保持辅助控制装置，其特征在于，包括：
第一模块，用于根据LKA介入阶段，确定对应的第一扭矩系数TFlka；
第二模块，用于根据驾驶员的控制意图，确定第二扭矩系数TFdrv；
第三模块，用于根据所述第一扭矩系数TFlka和所述第二扭矩系数TFdrv，确定目标扭矩系数TF。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，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5任一项所述车道保持辅助控制方法的步骤。
8.一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，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至5中任意一项所述车道保持辅助控制方法的步骤。
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