五万字一文读懂汽车车道保持辅助系统LKA

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2022.11.03浙江

一前言

在驾驶过程中，驾驶员注意力不集中或者疲劳驾驶，很有可能会导致车辆意外驶出车道，从而造成危险。疲劳和分心是无意中偏离车辆行驶车道线的最常见原因，如何让驾驶者保持注意力且预防驾驶者在注意力分散时发生意外，减低偏离车道的机率保障行车安全，是近年来各个车厂所努力的目标研究的重要课题。人容易疲劳，机器不容易疲劳，因此诞生了LKA车道保持辅助系统，开发了一种可以辅助驾驶员开车的功能——LKA车道保持辅助系统：主动帮助驾驶者将其车辆保持在车道内，避免或者降低事故的发生。

这个看起来不太起眼的配置，到底有多重要呢？根据美国IIHS在2011年的一项调查，车道偏离预警系统每年可以帮助减少3%的碰撞事故，5.4%的非致死严重碰撞事故以及23%的致死碰撞事故。美国国家公路交通安全署(NHTSA)2011年的数据显示，偏离车道导致了53%的道路死亡事故。据高速公路安全保险协会(IIHS)估算，在美国，车道偏离警示和车道保持辅助系统每年能挽救7500多人的生命。同时美国AAA机构也得出结论：车道偏离预警可以帮忙减少46%正面碰撞事故，因此在安全技术等级评定上给予其三颗星评价。2014年公路安全保险协会（IIHS）的研究报告就已指出，造成人员伤亡的交通事故中有40%的事故原因是由于疲劳、分心或突发状况导致偏离车道，根据NHTSA(美国高速公路安全管理局)的调查显示，有37%的死亡车祸肇因于车道偏离。比例之高让人开始重视LKA的重要性。

提到LKA，就必须先提到LDW(LaneDepartureWarning)车道偏离预警系统。LDW与LKA非常相似，是藉由摄像头监测道路上的标线，来判断车辆是否偏离车道。然而LDW系统并没有自动导正车身的功能，它只能提醒驾驶者车辆已经偏离车道，方向盘会发生震动，不过系统并不会采取任何干预转向的动作。车道保持辅助技术对增进道路安全有巨大潜力。

LKA系统对于现今车辆安全有很大的提升，因为LKA系统能有效防止因为驾驶者分心，而发生的意外性车道偏离，除了在偏离车道时发出警示，也会主动转向，使车辆保持在原有的车道内，对于道路安全有相当正面的帮助。

现在很多汽车上都配置了车道保持系统，它可以让汽车自动的在一个固定的车道内行驶，当汽车由于某种原因偏离车道时会提醒驾驶员并自动的纠正，大大提高了驾驶的安全性和便利性。

可见保持车辆不偏离车道是当下非常重要的安全保障。因此在当今辅助驾驶技术中，车道保持辅助（LKA）是非常重要的功能之一，也是全自动驾驶汽车基础的组成部分之一。随着国内摄像头技术、雷达技术的飞速发展以及中国制造的成本优势，相信更多的车辆会装备更加智能的驾驶辅助装备，为人们提供更好的驾乘体验。

1.针对车道保持辅助系统与电动助力转向功能的集成问题，设计了一种车道保持辅助系统架构。车道保持辅助力矩与电动助力转向力矩相叠加，经EPS电机输出，电动助力转向功能始终开启，保证驾驶员可以随时介入转向。

LKA（lanekeepingassist/assistance）中文名是车道保持辅助。车道保持辅助系统属于智能驾驶辅助系统中的一种，它是在车道偏离预警系统(LDWS)的基础上对刹车的控制协调装置进行控制，或对转向系统进行控制，辅助车辆保持在本车道内行驶。LKA功能是LDW系统的一个升级版。除了以各类方式提示驾驶员之外，车辆还会自动修正方向盘，使车辆回到当前行驶的车道中间去。以前有一些车型是通过车轮的细微刹车来调整车子行驶轨迹，而现在自动调整方向盘已经被普及到了市场中。车道保持辅助是介于辅助驾驶和车辆安全技术之间的一项功能，以控制车辆保持在车道内的位置，采取先提示警告再介入的方式进行干预：当系统检测出车辆产生偏移时，会发出声音或者方向盘、座椅的震动来警示驾驶者；当驾驶者没有做出反应，系统则会将车辆轻轻拉回车道，但当驾驶员对方向盘做出阻力，车辆将会撤销车道保持辅助的介入。

自动车道识别系统的多功能摄像头对任何行驶碾压道车道标志进行检测，在特定情况下，在离开车道前通过方向盘振动马达生成触觉警告驾驶员，到达安全驾驶的目的。主动车道保持辅助系统是基于自动车道识别系统的功能扩展。

是一种车辆行驶时借助一个摄像头识别行驶车道的标识线，能够实时监测车辆与车道线的相对位置，对将车辆保持在车道上提供支持，使车辆保持在原车道内行驶的系统。这套机构工作起来和人差不多，眼睛看（摄像头），脑袋思考（行车电脑），腿和胳膊执行（转向机构）。在触发的情况下可操控车辆回到车道和/或通过声音信号警告驾驶员，降低车辆意外偏离车道的风险。当车辆达到一定的速度时，如出现非主动车道偏离压线情况，系统可主动介入调节车辆转向，使其回归到原有车道内行驶。

车道保持辅助系统对行驶时保持车道提供支持。车辆行驶在行车线内时，借助一个摄像头识别行驶车道的标志线，当系统识别到车辆接近车道的标记线并可能脱离行驶车道，会给驾驶者一个警告提醒，以此来告知驾驶员注意行车安全！如果车辆行驶偏离所在车道，那么会通过声音信号/方向盘的振动提请驾驶员注意，并配合转向系统自动纠正，直接帮驾驶员打方向盘，将车拉回车道内，LKAS能正确地操控方向盘，通过向转向盘施加微小扭矩主动操控车辆回到车道中央，用于帮助司机使车辆一直保持在规定的某个车道上行驶，使车辆尽可能行驶在行车线内，不偏离车道，这样可以很大程度上减轻驾驶者的驾驶负担。如学车时旁边坐的教练，在偏离车道的时候，主动帮纠偏。

配备了电控机械式转向系统，主动式车道保持辅助系统不再是单单的提醒驾驶员注意行车，而是可以“主动了”，车载软件负责从这些图像中监测出车道标记以及在两条车道标记中的车道。如果在没有打转向灯的情况下汽车偏向某一侧车道标记，该系统将通过对电子机械式转向系统进行微小而有效的干预帮助汽车驶回“正道”。驾驶者可以通过MMI确定这个干预行为的反应速度，以及是否要结合方向盘振动进行警示。如果驾驶者选择早期干预，系统可保持汽车一直在车道的中央行驶。

车道保持辅助系统可在多种情况下防止驾驶者无意识地离开车道，即使所行驶的车道有些弯曲。电控车辆稳定行驶系统(ESP)能够有目的的反方向制动车轮，使车辆不压实线行驶。

同时仪表盘上会出现警示。如果车辆越过虚线车道线，会以方向盘震动方式提醒驾驶员向相反方向行驶。在刹车之前，也会出现触觉警示。在增强的系统中，当相邻车道被占据，此时如果车辆变换车道，就会有撞车的危险，那么系统也会做出反应。

如果车辆无意中偏离车道通过方向盘的震动，提供触觉上的警告（自动车道识别系统可实现该功能），然后通过单边制动，修正路径。在车道线是虚线的道路上，如果旁边车道有车辆，也能起作用（如：会车车辆、超车车辆）

这个功能也会根据不同的厂商来提供不同的应用水平。好一些的车型配置会很自然的修正车辆，而有一些则显得非常生硬会在两条线之间不停的修正。可别小看这个智能系统，它的作用可是很大的。在行车过程中，它专治那些开车不专心的人！

车辆加入了车道保持辅助功能能够及时发现车辆发生了车道偏离，并及时进行修正。尤其是狭窄复杂的道路上行驶时，具有车道保持辅助功能的车辆提升了驾驶的安全性。但车道保持辅助对车道标记的清晰度有一定要求，当车道标记清晰时，系统才能有效运行。

车道保持辅助系统借助前部摄像头进行车道识别，通过修正转向干预，帮助车辆在各种行车状况下保持在车道内。可用于双车道线和单车道线。车速大于65km/h时激活处于主动模式。

注意：车道保持系统功能退出后，系统不会做出提示，驾驶员需时刻保持对方向盘的控制。

如果车道保持辅助系统识别本车道两侧的标记线，那么系统处于待命状态，这通过组合仪表盘中的绿色指示灯显示。当系统处于待命状态下，如果在越过标记线前打了转向灯，那么就不会有警告，因为系统接受有目的的换道。由于该系统是为在高速公路和条件良好的兴建公路上行驶而设计的，因此它在车速约高于65km/h才开始工作。当车速≥60公里/h，它会控制转向系统，使车辆保持在自己车道内

车道保持系统通过摄像头传感器识别车道分界线，当车速≥60公里/h时，系统通过对转向系统的控制，使车辆保持在自己的车道内，可以随时干预并停用此功能；当车速

≤55公里/h时，车道保持系统功能自动退出。

驾驶员需时刻保持对方向盘的控制，功能推出时，系统不会做出提示。

目前，除了车道保持辅助（LKA），还有其它形式的交互式驾驶辅助系统，例如，车道偏离警告（LDW）和车道居中辅助（LCA）。

为了满足广大消费者的不同“口味”，准备了三种模式供选择，包括“车道偏离报警”“车道偏离辅助”或“车道中心保持”，而消费者对车道保持辅助（LKA）满意度最高。

车道偏离报警（LDW）：在车前安装摄像头，实时采集前方的车道线信息，当不打转向灯但车辆要偏出车道时，就会用声音或者方向盘震动温馨提示您：喂，您要越过线了！

既然有了车道偏离预警，是否就不再需要车道保持辅助系统啦？LKA是一定需要的，因为车道偏移预警只在车辆偏移行车线时才会发挥作用，但是LKA是经常辅助方向盘操作的功能，从而大幅度减轻驾驶的负担；车道偏离预警系统能帮助驾驶员意识到危机的来临，但若驾驶者一时紧张反应迟钝，结果依然是无济于事，不少车厂在配备车道偏离预警系统的同时还搭载了车道保持系统，当系统发现车辆已经偏离车道中心时会自动修正，微调方向盘，使得汽车保持在自己的车道内行驶。

车道保持辅助系统代替了车道偏离警告系统，它的警告方式比车道保持辅助系统要多（视觉、听觉和触觉警报），检测到意外的车道偏离时，该系统通过提供一个转向推回至车辆来辅助驾驶员将车辆保持在车道内。

1.基于EPS的车道保持辅助系统之系统组成架构如下图，主要由信息采集单元、电子控制单元和执行单元等组成，可分为四个部分：传感器、信号处理及决策控制模块、人机交互界面以及执行器。

车道保持辅助系统组成见下图

（1）传感器

信息采集单元主要通过多功能摄像头采集道路信息，通过传感器采集车辆状态信息，并把这些信息传送给电子控制单元。

主要有用于车道辨识的传感器，例如摄影机；测车身运动信息的传感器，例如:轮速传感器、惯性测量组件等；驾驶操作信息感测模块，比如驾驶转向的力矩和方向盘角度、方向灯信号、刹车踏板信号等。

其中车道辨识传感器是感测核心，其精度、可用性和可靠性影响车道保持辅助系统的质量。

2）摄像头为驾驶员辅助系统提供图像信息：

车道保持辅助系统（LaneAssist）

紧急辅助系统（EmergencyAssist）

堵车辅助系统

带有FrontAssist的自动车距控制系统（ACC）

行人识别功能

动态车灯辅助系统（DLA）

远光灯辅助系统（FLA）

摄像头的影像摄取传感器视距最大为60米。影像摄取传感器前面有一个6mm焦距的镜头。所使用的影像摄取传感器以黑白影像模式来获取车前路面的情况，其分辨率是640X480像素。影像摄取传感器获得影像由奥迪软件进行分析。系统控制单元J759卡在风挡支架上，该控制单元使用扩展CAN总线。

摄像头检测可视队列，例如车道标记。确定车辆意外移出车道时，将向驾驶员发出视觉、音频或触觉警告。前部摄像头具有单独的加热装置，防止摄像头正前方车窗玻璃区域起雾或结冰

前部多功能摄像头

前部多功能摄像头R242是摄像头和控制单元的集合体，安装在挡风玻璃内侧的后视镜上方。前部多功能摄像头附带红色滤光镜以增强对比度，以每秒30帧图像的频率拍摄，以保证在车速较快时，也能摄取足够多的的灰度图像，用于计算虚拟车道。

某前部多功能摄像头参数

某前部多功能摄像头安装位置

用专用工具对系统进行校准

前方摄影头、前方中距离雷达和后侧方中距离雷达的安装可能受到振动或者碰撞影响，使系统性能下降。此时，需要对前方摄影头、前方中距离雷达和后侧方中距离雷达进行重新校准。

校准的作用

校准是用来确定车载摄像头的实际方向角的。要想获得准确的警报提醒，就必须知道车载摄像头的准确安装位置。

这些因素可能会造成车载摄像头偏离规定的安装位置：支架或风挡玻璃的部件公差，制造公差。为了补偿这种偏差，就必须对系统进行校准。

校准过程就是要确定车载摄像头的三个方向角（相对于车的行驶方向）和摄像头的安装高度（相对于车辆的轮胎接触面）。这个校准过程纯粹是一种电子调节，摄像头不能进行机械调节。三个方向角的名称如下：

–横摇角（绕X轴的转动）

–纵摇角（绕Y轴的转动）

–横摆角（绕Z轴的转动）

（2）信号处理及决策控制模块

电子控制单元对采集的信息进行分析、计算、判断等，把控制指令传递给执行单元。当行驶偏离车道线后，电子控制单元计算出辅助转向盘操舵力，对应偏离的程度来控制转向盘操纵模块。

车道保持辅助系统摄像机与控制单元J852和图像处理控制单元J851。车道保持辅助系统控制单元与摄像头集成在一起。

系统控制单元（带摄像头）

车道保持辅助系统控制单元与摄像头是一体的。带摄像头的控制单元如下图

车道辨识模块辨识车道线信息并估算车辆与车道的相对关系，包含侧向偏移、方位角(headingangle)、曲率等信息。同时融合车道信息和车身运动信息，来提升车道辨识的准确性。

前视摄像头模块从车道保持辅助系统开关接收输入，并控制车道保持辅助系统开关指示灯输出。前视摄像头模块还通过串行数据与组合仪表、收音机和座椅位置记忆模块通信，以请求可视、音频或触觉警报。

轨迹控制会根据预测轨迹和目标轨迹估算行驶偏差，并考虑车辆动态响应特性与安全舒适因子计算实现轨迹控制命令。

系统状态决策模块根据车道偏离、车辆动态、驾驶者行为等信息作为系统功能作动与否的条件。有些设计也会结合盲点监测系统/并线辅助系统的信息，如在进行车道变换过程有碰撞可能时，车道保持辅助系统主动介入，使车辆驶回原车道以避免追撞。

转向手感力矩调整模块决定驾驶者系统使用感受，模块会调整可接受的辅助力矩给予驾驶者，避免过度干扰驾驶者的操作。

在车距控制装置控制单元中将摄像头对象数据与雷达探测并绘制的对象进行比较

（3）执行器

此系统应用的执行器为转向系统，转向控制器执行决策控制模块的命令提供驾驶辅助力矩。转向系统设计时须考虑系统共振与操作响应，以确保转向操作性能需求。

电子动力转向使用扭矩传感器来检测驾驶员输入并将此信息传递至前视摄像头模块。电子动力转向用于提供转向推回。

（4）人机交互界面

组合仪表/车辆方向显示屏。系统状态通常以图案显示在仪表，并搭配声音及/或触觉(例如：方向盘震动、座椅震动、拉紧安全带、或者短暂刹车等)的方式来提供警示信息。

车道保持辅助则在警告的基础上还会主动对车辆方向进行修正。一些系统会对单侧前车轮进行制动，使车辆方向回复至原来状态；而另一些系统则通过转动方向盘来达到同样的目的。在这两种情况下，司机都可以主动控制方向盘来抵消系统的动作。不用担心司机的力量不足以抵消系统自动转向力，那除非这辆车被黑客远程操控了。

1）带振动电机的多功能方向盘振动电机安装在方向盘右下辐条内，方向盘的振动是因为电机上的不平衡配重旋转而产生。该电机出现故障后不能单独更换，必须更换整个方向盘。振动（报警）大约持续1s。配备车道保持辅助系统的车需要使用多功能方向盘，这个电机通过转向柱电子控制单元J527来进行执行元件诊断。

振动电机振动电机由多功能方向盘控制单元J453来控制，该电机安装在方向盘辐条内。

2）车道保持功能开关控制大多配备在车辆的方向盘、仪表板或中控台上，其图标一般表现为两条平行线之间的汽车图像。找到并按下该按钮即可启动系统，这时背光图像便会亮起以提示车主正在运行车道保持功能。

启用后，系统检测到偏离车道便会通过声音通知车主。若车主没有进行调整，系统便会介入将车辆推入车道。与此同时，车主可以通过对转向输入一点阻力来取消系统介入。

车道保持辅助系统开关向前视摄像头模块提供输入，以打开或关闭车道保持辅助系统。前视摄像头模块向常开瞬时开关提供信号电压。按下开关时，信号电路被拉接至搭铁，提示前视摄像头模块已请求系统打开或关闭。

车道保持辅助系统开关还包含车道保持辅助系统开关指示灯，指示灯由前视摄像头模块控制，以指示车道保持辅助系统的打开和关闭状态。通过车道保持辅助系统开关启用系统时，前视摄像头模块将搭铁应用至开关指示灯，并点亮LED。不同车辆的车道保持辅助系统开关位置不同。

系统警告指示灯

对于车道保持辅助系统来说，当通过按钮打开系统时，黄色指示灯亮起，指示灯发生了变化（如图），后面新车型也将采用这种指示灯。如果系统已打开但未处于警告待命状态（黄色指示灯亮起），可能原因有：没有标志线；双手未放在方向盘上；未识别出标记线(如由于下雪、污染、潮湿或相反车道的灯光影响)；行驶速度低于约65km/h；行驶车道窄于约2.5米或宽于约4.5米（不同车型对应的宽度可能不同）；弯道过窄。

如果驾驶员的双手未保持在转向盘上，组合仪表将显示“请接管方向盘”文字提醒，提示驾驶员应主动操纵车辆。

组合仪表上的指示灯（见下图）

组合仪表上的指示灯如果呈黄色亮起，其原因可能如下：

·只有一条车道边界线或根本没有车道边界线。

·没能识别出车道边界线(比如因雪、脏污、潮湿或者逆光)。

·车辆正在行驶的车道上的边界线多于两条(比如道路施工时的白色和黄色边界线）

·车于低于约65km/h。

·车道宽度小于约2,5m或大于约5m。

·转弯太急(转弯半径小于约250m)。

车辆方向显示屏包含绿色和琥珀色车道保持辅助系统指示灯。这些指示灯向驾驶员提示车道保持辅助系统的当前状态，由前视摄像头模块通过串行数据控制。车速高于56km/h(35MPH)，系统检测到所需的车辆标记并准备好辅助时，车辆方向显示屏上的绿色指示灯将点亮。如果车辆意外离开车道，琥珀色指示灯将闪烁。

收音机控制车道保持辅助系统的音频警报。如果车辆意外离开车道，收音机将指令发出三次哔哔声，以此向驾驶员发出音频警报。

安全警报座椅（如装备）

座椅位置记忆模块控制座椅的触觉警报。如果车辆意外离开车道，且电动助力转向判定修正措施需要高于阈值的力，座椅位置记忆模块将根据车道偏离方向指令座椅左侧或右侧震动三次。

驾驶员可以根据自身驾驶习惯和喜好选择打开或者关闭此功能。

step1:

1）驾驶员通过组合仪表设置界面进行勾选开启车道保持辅助系统功能

按下中控台车道偏离预警按钮后，通过音响显示屏的设置选项进入车辆设置，在“车道辅助模式设置”中选择“车道偏离预警+车道保持”，此时LKS开启。

在车辆设置的“车道辅助模式设置”中选择“车道偏离预警”，即可关闭车道保持辅助系统，此时车道偏离预警系统正常开启。若直接通过按压中控台车道偏离预警按钮关闭，则会连同车道偏离预警功能一起关闭。

可在多媒体显示屏上依次点击：车辆设置→辅助驾驶与安全→车道保持辅助，然后在界面中选择开启或关闭车道偏离报警、车道偏离辅助功能。

进入设定菜单

点亮辅助图标

选择主动车道保持辅助系统

开启功能

2）LKA系统在每次启动车辆之后，就会默认开启，但驾驶者也可手动关闭，可通过方向盘左侧的开关栏关闭该功能。

驾驶员辅助系统按钮或MIB设置

②然后返回进入“44转向助力”系统

先点击“安全访问”，输入安全访问码“19249”成功后，点开编码控制，点击长编码帮助，

③然后返回进入“17仪表板”系统

点开编码控制,点击长编码帮助，把字节4bit6，把字节5bit2，把字节11bit1，打钩执行编码或者明文编码进行车道保持开通

④然后返回进入“5F信息电子设备”

点开匹配找到

汽车功能列表BAP-LDW_HAC_0X19改为“激活”汽车功能列表BAP-LDW_HAC_0X19_msg_bus改为扩展总线汽车菜单操作-menu_display_Lane_Departure_warning改为“激活”汽车菜单操作-menu_display_Lane_Departure_warning_over_threshold_high改为“激活”menu_display_road_sign_identification'wert='激活'/>menu_display_road_sign_identification_over_threshold_high'wert='激活'/>_traffic_sign_recognition_0x21'wert='激活'/>traffic_sign_recognition_0x21_msg_bus'wert='扩展数据总线'/>

⑤在76泊车辅助系统

方向稳定辅助系统，带电动转向辅助系统中改为已安装

⑥改完所有设置5F按电源重启键6秒重启“娱乐信息系统”完成。

⑦改后效果

step2:

驾驶员可通过组合仪表设置按键进行辅助模式选择。

1）仅报警模式：当车辆在高速高于60km/h偏离自车道后系统会发出视觉，听觉或触觉的警告；

2）辅助弱模式：车辆在车速高于60km/h偏离自车道后系统会介入工作使车辆返回自车道；

3）辅助强模式：车辆在车速高于60km/h偏离自车道中心线时系统会介入工作使车辆保持在车道中心线。

在MMI上设置警报提醒时刻与振动强度

如果用户使用车道保持辅助系统，那么可以在MMI中设置报警时刻和方向盘振动强度。

报警时刻：

>延后（late）：设置特性与自适相同。但只在一个车轮跃过识别到的行驶车道标志线时才发出警告。

用户可以在MMI中设置系统工作模式：提前或延迟。

另外用户可以关闭振动警告功能，这个在车道保持辅助系统中是没有的。

设置警报提醒时刻

司机自己可以来选定：是在无意中驶离车道前就提前进行警报提醒，还是在车辆已经接触车道边界线时才进行警报提醒。

MI上为这种设置提供了三种选择，可按下述来进入相应的子菜单：

–按压MMI面板上的功能按扭“Car”

–选择子菜单“Systeme”（系统）。

–选择“Audilaneassist”（奥迪车道辅助系统）。

–打开“Warnzeitpunkt”（警报时刻）选项。

–根据需要将警报时刻设置为“früh”（提前）、“adaptiv”（自适应）或“spaet”（滞后）。

step3:

驾驶员可通过组合仪表设置按键进行告警反馈方式选择

1）声音：

车辆偏离车道时，会发出声音报警以提醒驾驶员；

2）震动：车辆偏离车道时，方向盘会震动报警以提醒驾驶员

方向盘振动强度：

方向盘振动可以设置为Low（弱）Medium（中等）和Strong（强）。此时会引发一次振动以检查设置强度。注意，在奥迪车道保持辅助中，方向盘的振动无法关闭。

设置方向盘振动

司机在MMI上可以设置方向盘振动强度，分为三个等级。可按下述来进入相应的子菜单：

–打开“Lenkradvibration”（方向盘振动）选项。

–根据需要将方向盘振动设置为“schwach”（弱）、“mittel”（中）或“stark”（强）。

方向盘振动设置完成后，方向盘会以所设置的振动强度振动一次，

使得司机能够立即检查所设的强度。

对于驾驶员，有两个阶段的警告/干预：第一阶段为转向推回，如果车道保持辅助系统检测到车辆将穿过车道标记（尽管有其干预），第二阶段将发出警告，警告为鸣响或触觉座椅振动，如装备触觉座椅。如果触觉座椅振动座位为第二阶段警告，该振动将发生在座椅的侧面（发生车道偏离的一侧）。

系统操作有以下模式：

关闭状态：系统已被驾驶员使用车道保持辅助系统开关关闭。车道保持辅助系统指示灯不点亮。

系统未准备好辅助：系统已启用，且车道保持辅助系统指示灯已点亮。

系统准备好辅助：系统已启用，且系统已准备好对意外越道操作发出警报。车辆方向显示屏上的车道保持辅助系统指示灯点亮时，系统已准备好辅助。

step4:显示

将组合仪表上面切换到驾驶辅助界面，在打开车道保持辅助系统时，您看到车辆左和/或右侧的带色彩的线条：

–白线：车道保持辅助系统已打开，该侧处于警告待命状态。

–红线（左或右）：车道保持辅助系统在您离开车道前发出警告。

–线条未充色：虽然车道保持辅助系统已打开，但未处于待命警告状态

当按压车道保持辅助系统按钮后，黄色的系统符号亮起，但是此时车辆的系统不处于警告状态，只有当满足一定的条件后才会变成绿色。

ACC和车道保持系统组合的指示灯

ACC:已关闭或备用模式；车道保持辅助系统：未安装或已关闭

ACC:未安装ACC!车道保持辅助系统：已接通,已激活(会有振动提醒)并提醒右侧

ACC:已激活，系统已识别出一辆车；车道保持辅助系统:接通,但未激活(不会有振动提醒)

ACC:已激活,要求司机来接管；车道保持辅助系统:已接通并已激活(会有振动提醒)

ACC:已激活，系统已识别出一辆车；车道保持辅助系统:未安装或已关闭

ACC:已激活,当前没有识别出辆；车道保持辅助系统:已接通,已激活(会有振动提醒)并提醒左侧，单色显示屏上车道保持系统的显示

ACC:未安装ACC!车道保持辅助系统:已接通并已激活(在发出警告时相应侧的车道边界线会闪烁）

组合仪表中央显示屏上的文字信息

车道保持系统不可用，目前传感器什么也没探测到

可能的原因:

1）摄像机的视窗外侧脏污或者结冰了。在这种情况下司机应清洁脏污处和结冰。

2）摄像机的视窗内侧结有雾汽。在这种情况下应等一会，直至雾汽散尽。

3）因道路特性（比如覆盖着雪或者脏污）而导致车道边界线不易识别。

4）车道上无车道边界线

系统都是基于前挡风玻璃上的多功能摄像头工作的，若多功能摄像头探测到视野区域污浊，仪表将显示“摄像头功能受限”的文字提醒，同时有黄色故障灯亮起，提醒用户注意擦拭和清洗。

车道保持系统不可用

会在发生临时故障时出现。可能的原因:

1）CAN-总线系统的通讯出现问题，可稍后再试着启动该系统。

2）控制单元内部的温度过高。

车道保持系统不可用：系统故障

出现这种符号时，表示需要到服务站去检修了。

1）车道保持控制单元J759损坏

2）振动电机损坏

3）车道辅助系统按钮E517损坏

4）系统没有校准

车道偏离报警（LDW）和车道偏离辅助（LDP）任意功能被开启后，组合仪表显示屏上的车道保持辅助系统（LKA）状态指示灯点亮，呈绿色。可以选择震动和报警两种预警方式。

当车道偏离报警、车道偏离辅助开启时，则车道保持辅助系统（LKA）状态指示灯1点亮，呈绿色；当车道保持辅助系统出现任意故障时，则车道保持辅助系统（LKA）状态指示灯1点亮，呈黄色。

当车道保持辅助系统未检测到车道线时，车道线2为无车道线显示。

当车道保持辅助系统未激活时，车道线2显示呈灰色。

当车道保持辅助系统待命时，车道线2显示呈白色。

当车道偏离报警工作时，车道线2显示呈红色。

当车道保持辅助系统有方向盘力矩控制介入时，车道线2显示呈蓝色。

车道保持系统可应用与不同类型（实线、虚线、点状线）和颜色（白色、黄色、橙色和蓝色）的道路交通边线，具有直到保持、弯道保持以及舒适性变道功能。

可以通过单目摄像头来实现最远120米的识别距离，以及80米的道路标线识别，来保证车辆保持在车道线当中。

可以通过大屏来设置LKA是仅提醒（报警）的状态，当时速超过60公里每小时的时候，会通过报警音以及表显的提示，来提醒偏离车道了。

也可以把它设置为辅助弱或者辅助强，这样当车道出现偏离的时候，LKA就会自动的介入，帮助驾驶员去修正方向。它可以实现最大250米的转弯半径，这样就可以很好的帮助驾驶员保持方向始终在道路的标线当中。

适应场景

（5）车道保持辅助系统的挡风玻璃加热装置（Z67）

加热器Z67是1种电阻膜，该膜直接粘在前风挡玻璃上。它从车道保持辅助系统摄像机控制单元（J852）获得供电（见图3）。Z67是正温度系数（PTC）电阻，图像的对比度太弱的话，Z67就被激活，最长可持续工作约40min。

前挡风玻璃加热器

车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67为了去除摄像头视窗上的水雾和冰冻，车道保持辅助系统还装备有一个加热式的摄像头视窗，它与前风挡刮水器共同来完成这个任务。最长可连续工作约40分钟.

车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67是一种电阻膜，该膜直接粘在前风挡玻璃上。该膜有两个接头，其中一个接头用于在前挡风玻璃加热器激活时从车道保持辅助系统控制单元J759获得供电，另一个接头与汽车接地点相连。这个电阻膜上有多个并联的电阻，电流流过时电阻就被加热了，于是这些电阻就将风挡玻璃加热了。那么前风挡玻璃上的水雾会消失，冰雪会融化，最后刮水器将其彻底清除了。

电阻膜围绕在前风挡玻璃的一个区周围，车道保持辅助系统摄像头就通过这个区来探测车前环境状况。如果图像传感器获取的图像的对比度太弱，那么前挡风玻璃加热器Z67就被激活而工作了。若图像对比度太差，那么就无法准确识别车道边界线，于是车道保持辅助系统就切换到“不发出警报提醒”状态。如果车道识别图像的对比度又足够了的话，那么前风挡玻璃加热器就又关闭了。如果玻璃加热器没能清除视野障碍的话（如因脏污），那么组合仪表中央显示屏上会出现文字信息来提醒司机。

2.系统信息传递

车道保持辅助系统的前挡风玻璃加热器Z67直接由车道保持辅助系统控制单元来控制，这个控制只需要一个端子接头，该加热器在车内接地。

车道保持辅助系统按钮E517车道保持辅助系统按钮E517信息由方向盘电子系统控制单元J527来读入，该按钮位于转向灯拨杆上。

车道保持辅助系统的振动电机车道保持辅助系统的振动电机由多功能方向盘控制单元J453来控制，该电机安装在方向盘辐条内。

（1）车距调节控制单元J428

为了避免车道保持辅助系统和停车距离缩短系统同时发出警报，如果停车距离缩短系统同时激活了制动系统的话，车道保持辅助系统的方向盘振动功能就会被压制（就是暂不工作）。

该控制单元发送的信息表示的是车上识别出的是哪把点火钥匙，车道保持辅助系统控制单元利用这个信息将存储的司机设置分配给相应的点火钥匙。

（3）舒适系统中央控制单元J393

该控制单元发送的信息表示当前左、右转向灯是否已激活。

（4）转向柱电子系统控制单元J527

该控制单元发送的信息表示车道保持辅助系统按钮是否已经按下。该控制单元从车道保持辅助系统接收这个信息：是否应应激活振动电机来提醒司机。该信息随后会通过LIN-总线传给多功能方向盘，从而激活振动电机。5、MMIBasic或MMIHigh的前部信息显示和

（5）操纵控制单元J523

该控制单元将关系到车道保持辅助系统的司机设置方面的修改内容传给车道保持辅助系统控制单元，新的设置会被存储起来并分配给当前的车钥匙。

（6）发动机控制单元J623

（7）水平调节控制单元J197

该控制单元不断地将减振器的高度告知车道保持辅助系统，这个信息用于对摄像头高度以及摄像头纵、横摇角进行电子校正。

（8）ABS控制单元J104

该传感器传送车速信号（用于激活或关闭车道保持辅助系统）

以及横摆角速度。

2.基于ESP的车道保持辅助系统之系统组成架构如下图

3.车道保持系统需要校准的情况：

五原理

1.工作原理:

车道保持辅助（LKA)的工作原理是使用一个集成在前风挡玻璃内侧上方的内后视镜上的前视高分辨摄像头，一般安装在车内后视镜附近，将前向摄像机作为车道保持辅助的眼睛。

摄像头负责提取车辆前方的视觉数据，包括监测道路上的车道线，以及对前方障碍物、路牌等图像的收集。摄像头能看清车道线，形成清晰的图像，它全程监控着车辆正在行驶的前方车道的车道标记（中心和侧条纹），探测自车与车道边缘线相对距离与方位，智能识别车辆行驶过程中与所在车道的横向位移状态，实时监测车道变化和车辆在其车道上的位置。

该系统在计算机的帮助下，经过编程通过一定算法判断出车辆是否在规定车道内，可在车辆行驶轨迹太靠近车道标记时做出反应，车辆与车道线的距离低于规定的最小值，该系统就会介入。

一旦车辆在无意识情况下偏离车道标记的规定距离，偏离(左右偏离)自己的车道，且没有打转向灯，车道保持辅助就会开始行动。该动作可能首先是警告，然后会发生转向校正。行驶系统首先会发出警示音提示，系统将通过震动方向盘和仪表盘信息向驾驶员提醒，如驾驶员没有回应，车道保持辅助系统将通过控制电子助力转向(EPS)系统为驾驶员提供转向控制，在方向盘上施加力矩，也可自动调整EPS输出扭矩力，并辅助驾驶员使车辆保持在自身车道内，以帮助车辆回到当前行驶的正确的车道上来，减少车辆偏离车道的风险，提高驾驶安全性。在这个过程中，如果驾驶员打方向灯或者大角度转动方向盘，则系统默认车辆由驾驶员接管而停止干预。如果在有电动助力转向EPS的车辆中，在转向接管的情况下，通过其电子转向系统控制车辆，它轻轻地，但明显地反转向，以保持车辆在车道上。

当系统判定驾驶者对于即将越过车道标线的情况没有采取任何修正的动作时，会对转向系统下达修正方向的指令，但修正力道相当轻微，仪表盘也会发出提醒，请驾驶者手握方向盘。有效帮助、预防由于驾驶员注意力不集中在车辆无意间偏离车道时造成的事故。

车道保持系统能够暂时接管并控制车辆主动驶回原车道，如果对车辆控制介入更高，还可以根据需要进行主动制动减速等一系列复杂的动作。在没有电动助力转向的车辆中，它通过利用电子稳定程序（ESP）来制动单个车轮，对特定车轮施加制动压力时，它会将汽车拉回车道内，达到同样的效果。如果司机在不打灯的情况下压到任何一侧的行车线，方向盘会自动施加反作用力并且震动提醒以保证车辆安全。

驾驶员可以在任何时候主动抑制该功能，因此他们保持对车辆的控制，如果为了故意改变车道或转弯而启动转向灯，该系统就不会干预。

摄像头拍摄的每幅数字图像，均由车道保持辅助系统的处理器同步进行分析，检查灰度值是否存在大幅变化，例如深色沥青路面的白色车道分界线会使灰度值产生较大幅度的波动。

如果分析程序在所选取的扫描行内发现一处或者多处强烈的灰度值变化（图5所示），那么系统便在这些位置上分别设一个探测点或标记点，如果扫描到的标记点足够多,那么实际的车道走向就可以计算出来了（图6所示）。

根据所识别到的车道走向，车道保持辅助系统会从其内部设定的功能限制和驾驶安全角度出发，计算一条虚拟车道（图7所示），有了虚拟车道，结合车辆自身的位置就可以进行转向干预了。

3.监测到的异常情况，可分为以下2种：

（1）无意偏离道路虚线时

若驾驶员没有打转向灯，车辆越过车道虚线时，该系统将使方向盘发出脉冲式振动，提醒驾驶者及时纠正方向盘。若驾驶员仍未能及时做出车辆方向调整：

1）系统监测到虚线旁边车道没有车辆，将控制方向盘震动，提醒驾驶者及时纠正方向，若驾驶者不采取措施也可以变入侧方车道。

2）若系统监测到虚线旁边车道有车辆，且偏离车道有碰撞危险时，系统会主动对偏离虚线的另一侧的车轮进行制动，自动纠正车辆驶回原车道。

（2）无意偏离道路实线时

系统监测到车辆越过车道实线时，会即刻令方向盘震动来提醒驾驶员，若驾驶员仍未及时采取措施，系统会主动对偏离方另一侧的车轮进行制动，自动纠正车辆整体前进方向，使车辆驶回原车道。

4.它是如何工作的呢？

在车辆前部挡风玻璃上面发出一道“光束”，其实它是摄像头的照射范围。

车道保持辅助系统借助该摄像头识别车道的边界线，当车辆接近识别到的车道标记线并可能脱离行驶车道时，系统就会通过方向盘振动（方向盘内有一个不平衡电机）向驾驶员发出警告。如果在越过车道标记线前打开转向灯，警告就被抑制，因为系统接受有目的的换道。

由于该系统是为在高速公路和和条件良好的乡间公路上行驶而设计的，因此它在车速约高于65km/h才开始工作。

对于第一代的车道保持辅助系统，摄像头必须识别到车道的两条边界线才能正常工作。

如何工作呢？

主动式车道保持辅助系统借助前挡风玻璃上的摄像头识别行驶车道的标记线。如果车辆接近识别到的标记线并可能脱离行驶车道，那么系统会警告并修正转向。可以随时制止这个转向干涉。

当越过标记线时，方向盘会轻微振动（通过方向机产生，而不再是方向盘上面的不平衡电机）。此时信息娱乐系统中的振动警告必须已开启。

如果在跃过标记线前打了转向灯，那么处于待命状态的系统就不会发出警告。因为系统接受有目的的换道。

（1）系统工作模式

1）系统模式：转向干预“早”

在“早”模式中，一旦车辆不再处于车道中间时便会发生转向干预。转向干预的前提条件是：警告系统功能正常，而且没有操作转向信号灯。车辆离车道中心越远，系统转向力矩就越大。驾驶员觉察到作为转向建议的转向干预，而是否采纳该建议则由他自己决定。要想把车辆换到临近车道的话，则驾驶员的转向力矩必须大于反方向作用的系统转向力矩。

2）系统模式：转向干预“晚”

转向干预“晚”模式帮助驾驶员不致因疏忽而驶离车道。在该模式中，只有当车辆快要接近车道边界线时才会引发奥迪主动车道保持辅助系统的转向干预。如果驾驶员的转向力矩大于反方向作用的系统转向力矩，则车辆将继续朝相邻车道方向行驶。系统转向力矩将随之减小，直到最后数值为零。在这种情况下，系统认为驾驶员希望变换车道。

（2）系统工作状态

在激活模式下，系统借助前挡风玻璃上部的摄像头识别车道分界线，进而获取车道走向，当车辆将要偏离该系统计算的虚拟车道时，系统便会借助转向助力系统施加一个不超过3牛米的转向修正力矩，以保持车辆在特定车道行驶。

一般可对系统工作时转向干预点的早晚进行如下两种设置：

a)转向干预点“早“。此时系统以朝向车道中间的转向力矩形式进行持续干预；

b)转向干预点“晚“。此模式下，只有当车辆快要接近车道边界线时才会引发系统的转向干预；

转向干预点“早“

转向干预点“晚“

在待机模式下，摄像头仍会继续获取道路信息，并由系统进行分析。如果再次满足系统运行条件，则会重新切换至激活模式。

当车辆处于以下状态时，系统会进入待机模式：

a)驾驶员有意变道。例如在超车（与前车车速差别足够大）或者转弯时，那么打开转向灯就可以使系统暂时切换到待机模式；

b)车速：当车速高于每小时65公里时，系统切换到激活模式，当车速低于每小时60公里时，系统切换到待机模式；

速度对系统工作状态的影响

c)驾驶员手脱开方向盘超过8S；

车道保持辅助系统在该情况下能够主动辅助驾驶者，最大程度的避免意外情况发生。

该系统在车速约60~200公里/小时的速度范围内启动，系统通过位于前风挡玻璃后的摄像头，实时监测前方道路标线，若系统监测到异常，将及时作出相应反馈，从而避免危险。

5.以转向控制的横向控制系统来说，需配备电动助力转向系统(ElectricPowerSteering,EPS)，控制转向系统的电机来修正车辆的行驶方向；而以刹车控制方式的横向控制系统来说，需配有电子车身稳定系统(ElectronicStabilityControl,ESC/ESP)，通过控制个别轮胎刹车力以产生车辆横向力矩来修正车辆的行驶方向，目前市场在售车辆的车道保持辅助系统大多以转向控制方法来实现。

车道保持辅助（LaneKeepingAssistance，LKA）系统作为典型的横向先进驾驶员辅助系统（AdvancedDriverAssistanceSystem，ADAS）。驾驶辅助从LKA开始渗透到了车辆的纵向加横向的控制范畴，似乎应该会变得更安全了。但LKA大部分是基于摄像头的系统，与基于雷达系统的ACC往往是彼此独立的，甚至可能来自两个供应商。因此两套系统有时无法很好地共享数据，后续的路径规划自然也会受到影响。

目前L2级别的ADAS大部分是视觉为先、雷达为辅的系统。在LKA中，当车道线模糊时就会影响较大，甚至当没有识别到车道线时视觉算法干脆就不起作用了。

一起则是那个著名的加州公路致命事故，Autopilot在高速和匝道的交界处，因两种路面颜色不同（一个是沥青路，一个是水泥路），系统错把两种路面的连接线识别为车道线，so……

加州致命事故的场景分析

IIHS对主流的驾驶辅助系统进行的测试，各车型表现出的不一致实在是让人蒙圈。

IIHS的测试结果

之所以各系统会出现如此多元、无规则的表现，本质上是因这些系统的软硬件架构是由各自比较独立的单元构成。即便在LKA自身的系统中车道线检测与车辆控制也是两个独立的步骤，有彼此独立的代码与参数，在急转弯时系统可能会表现不佳，因为这需要提前计算出曲率，取决于是否有合适的预设。

LKA的系统流程

5.驾驶辅助系统是经由传感器侦测环境与车身的信息，实时告知驾驶者当下驾驶状态或者可能风险，并经由控制器决定出合适的驾驶命令给底盘系统修正车辆的行驶状态。

根据车辆控制的形式可分为纵向和横向控制，纵向控制掌管车辆加减速动作，横向控制掌管车辆横向动作。车道保持辅助系统属于横向控制系统，控制器在特定条件下可协助完成部分驾驶任务，驾驶员可依驾驶意图或环境状况随时取回车辆控制权。其功能为控制车辆横向运动，以避免非驾驶意图的车道偏移现象，让车辆维持于车道内行驶，适用在车道标线清晰且曲率在一定范围内的道路上，目前市面在售车辆大多需在车速大于60kph以上才开始运行，且不允许驾驶者释手驾驶过久。

目前自动驾驶领域常见的控制算法有：

LQR：线性二次型最优控制算法

PID：比例-积分-微分控制算法

MPC：模型预测控制算法

在这三种算法中，最常见的就是PID控制算法了。其原理是，在过程控制中，按比例（Proportion）、积分（Integral）和微分（Derivative）对偏差进行控制，其原理图如下。

PID控制的一大好处就是，可以选择控制的种类，比如，仅控制比例项（P控制）、仅控制比例项和微分项（PD控制），三者同时控制（PID控制），这三种不同的控制组合，也是目前比较常见的选择，每种不同的控制都有什么物理意义呢？

仿真目标

一个配备了车道线传感器和简单动力学模型的车辆（MAZDA），将在没有任何规定轨迹的情况下跟随道路车道线行驶。

场景

在PrescanGUI中，一系列的道路元素被相互连接以建立一条路线。一个马自达车辆被放在在这条路线的起点，并配备了一个车道线传感器。在传感器的配置中，只有一个前向距离被激活。此外，还使用了一个简单的车辆动力学模型。下图显示了测试设置的场景。

Simulink模型

在简单车辆动力学的Simulink模型中，一个25%的油门开度常数被设定为输入，作为车辆行驶的纵向动力。此外，自动换挡被选为变速箱模型。为了建立车道保持控制算法，因此考虑了两个几何维度。首先是近似的角度α，它是传感器航向（=车辆航向）与右侧车道车道线的切线的近似角。其次是传感器中心和第一个车道标记检测（左和右）之间的距离（见下图）。

来角度和中心距离的输出被乘以两个调整系数，然后相加。车辆模型的横向运动控制出现的方向盘角度是由这个相加的输出控制的，如下图。

角色马自达在没有任何规定轨迹的情况下跟随道路上的车道线信息。在PrescanGUI中，转向控制和车轮位移的动画被激活。这样做是为了更好地感受车辆的行为。

1.前言

国际标准化组织（ISO）、美国汽车工程师学会（SAE）以及欧盟新车安全评鉴协会（EuroNCAP）的测试报告也指出，车道保持系统的辅助行为不应突然终止，应平缓退出。Volvo设计的驾驶员超驰（DriverSteeringOverride，DSO）策略引入了随驾驶员转向力矩、道路曲率变化的比例因子，LKA力矩在驾驶员转向时减小，但仍存在持续干扰的情况。CeroneV等人设计的二自由度控制结构实现了自动车道保持和驾驶员操作的平滑切换，但系统状态过于模糊，实现较为困难。对LKA退出策略进行了设计，并利用主、客观评价方法优化了策略参数，提高了LKA系统的接受度，但并未考虑如何基于EPS系统实现。

为解决上述问题，对基于EPS的LKA系统进行了设计。在EPS扭矩传感器上叠加LKA辅助力矩，保证EPS助力功能始终开启；设计了LKA状态决策策略以及状态切换过程，避免干扰驾驶员。本文在离线仿真和驾驶模拟器半实物仿真试验的基础上，进行道路试验，结果表明该系统架构良好地集成了EPS功能和LKA功能，提高了系统的安全性和舒适性。

2.LKA控制策略

2.1LKA系统架构

图1LKA系统架构[11]

图2决策控制层结构

LKA系统可分为感知层、决策控制层和执行层三部分[11]，如图1所示：

图3车道保持辅助力矩控制模块组成

该结构使得EPS助力功能始终开启，无论LKA是否介入，驾驶员均可获得转向助力。感知层主要通过CAN总线获得传感器信息，决策控制层的车道保持辅助力矩控制如图3所示。

2.2状态决策策略

图4LKA系统状态转换策略

图3中的状态决策策略如图4所示，LKA系统具有关闭、待机和介入3种状态，状态的转换根据LKA激活条件和介入条件判断进行。定义激活条件系数α和介入条件系数β，辅助系数γ为α和β的逻辑与，即开启条件和介入条件同时满足时，取γ=1（介入状态），否则取γ=0（非介入状态），γ直接影响车道保持辅助控制器输出的力矩。

图5LKA激活条件判断流程

图6LKA介入条件判断流程

2.2.1LKA开关状态判断

LKA系统需要具有开关接口以保证驾驶员随时可以开启或关闭系统，避免系统对驾驶员持续产生干扰甚至引发事故。从人机交互装置接收LKA系统的开关信号，如果驾驶员关闭LKA系统，则激活条件系数α=0。

2.2.2车道线检测质量判断

由于实际道路车道线质量参差不齐，且传感器车道线检测能力有限，一侧车道线短时丢失的情况时有发生。为避免LKA系统反复开关，当仅有一侧车道线质量置信度符合要求时，系统会根据默认车道宽度计算得到另一侧车道线。如果两侧车道线检测置信度均低于设定的阈值，LKA进入关闭状态。

2.2.3变道判断

图7变道判断流程

变道判断考虑驾驶员力矩、转向灯开关、车辆横向偏移量等状态，判断流程如图7所示。

驾驶员力矩判断是为了避免LKA系统与驾驶员操作冲突，其判断条件为：

式中，T_driver(t)为驾驶员转向力矩；MT_threshold为驾驶员转向力矩积分阈值。

若式（2）成立，则认为驾驶员主动接管车辆，LKA系统进入变道待机状态，调整激活条件系数α=0。

转向灯开关信息通过CAN总线获得，转向灯开启说明驾驶员主动进行变道，LKA系统进入变道待机状态，避免对驾驶员的变道行为产生干扰。

车辆横向偏移量大于设定阈值，约1/2车身已经偏出车道时应将车辆控制权交还给驾驶员，LKA系统同样进入关闭状态。

LKA系统进入变道状态后，直到车辆再次回到车道中心线附近而且偏航角小于设定值时，均判定车辆处于变道过程，即LKA系统始终关闭。

式中，f(l)为传感器输出的基于车辆坐标系的车道线方程，其值为车辆正前方l距离处的横向偏移量；t_th为TLC的阈值；w为1/2车宽。

若f(t_th·v)

2.2.5车辆返回车道中心判断

LKA系统作为辅助系统不会持续介入太久，如果以同一TLC阈值作为LKA系统介入和退出的条件，会出现LKA系统介入后TLC变大，LKA退出，随后TLC又变小LKA再次介入，尤其在弯道中LKA易出现频繁介入和退出。

因此TLC条件仅作为LKA系统的介入条件，当LKA介入后，进行车辆返回车道中心判断，如果车辆横向偏移量和偏航角均小于设定阈值，则认为车辆返回车道中心，调整β=0。

综上，状态决策的LKA系统开启条件判断与介入条件判断包含多个状态，由多个判断流程组成，采用Stateflow进行建模可以清晰地表达各信号、条件以及状态之间的逻辑关系。

2.3车道跟随控制器

图8车道自动跟随控制

车道自动跟随控制器的结构原理如图8所示，可分为横向位置控制器和转向盘转角控制器。

2.3.1横向位置控制

横向位置控制器根据车道线识别模块得到的道路信息及车辆位置信息对车辆进行控制，包含基于横向偏移量的PD反馈控制和基于曲率的前馈控制两部分。由于偏航角反映横向速度的大小，即横向偏移量的微分，考虑到进行微分运算可能导致的稳定性问题，因而采用对横向偏移量和偏航角的P控制：

式中，θ_r为保持车道所需要的目标转角；y为车辆相对于当前车道的横向偏移量；Ψ为偏航角；K为前方道路曲率；k_y、k_Ψ、k_R分别为根据车辆结构参数设计的控制增益，可以依据车速进行调整。

为了避免转向盘转速过高导致危险，θ_r的变化斜率受到限制；同时，为了避免LKA系统介入的瞬间目标转角与实际转角相差过大导致转速过快，在LKA系统未介入时令目标转角等于实际转角。

2.3.2转向盘转角控制

将横向位置控制器计算得到的目标转角θ_r与转角传感器测得的实际转向盘转角θ作差，得到转角误差e，从而计算得到车道跟随力矩T_ha。转向盘转角控制器可依据转角闭环系统性能指标要求进行设计，亦可采用PID控制器，其输出为：

式中，k_p为比例项系数；k_i为积分项系数；k_d为微分项系数。

k_p、k_i、k_d可依据车速调整，以适应不同车速工况；积分项对消除转角跟踪稳态误差具有重要意义，为了消除积分饱和的负面效应，同时可以快速消除稳态误差，为积分项单独设定了饱和值，积分项达到饱和值后不再增加。

2.4输出力矩决策单元

为了便于对系统状态转换的过渡过程进行设计，输出力矩决策单元采用文献[8]提出的LKA力矩叠加结构。根据工作状态和虚拟车道跟随力矩获得车道保持辅助力矩T_lka=T_ha·γ。输出力矩决策单元的输入γ和T_ha，输出为T_lka。当γ=1时，LKA系统输出辅助力矩T_lka即为虚拟车道跟随驾驶员力矩T_ha；当γ=0时，车道保持系统输出的辅助力矩T_lka为零。

图9输出力矩决策

由于LKA系统从正常工作退出到待机或关闭状态通常是由于驾驶员主动转向引起，此时驾驶员会紧握转向盘，因而保证在LKA系统从正常工作退出到关闭状态过程中车道保持辅助力矩退出得平稳、顺畅尤为重要，避免驾驶员转向手感不适甚至驾驶恐慌。为了达到上述目的，辅助系数γ的变化率受到限制，如图9所示。

同时，在辅助系数γ从1降为0的过程中，车辆位置的变化可能导致车道跟随力矩T_ha的波动，从而使输出的辅助力矩T_lka波动，导致驾驶员手感不佳。如图9所示，采用选择模块在辅助系数γ从1降为0时切换到记忆模块存储的T_ha值，保证输出的辅助力矩T_lka在状态切换过程中线性变化，从而保证驾驶员的转向手感舒适。

3.离线仿真与半实物仿真

3.1离线仿真

3.1.1仿真模型

图10离线仿真结构

离线仿真结构如图10所示，车辆动力学仿真软件提供车辆模型与车道线检测信息，车道保持辅助控制器以及EPS系统模型在Simulink中搭建，车道线检测质量、转向灯信号等仿真输入也由Simulink实现。

3.1.2离线仿真结果

图11直道LKA系统介入仿真结果

车速70km/h直线道路仿真结果如图11所示，车辆逐渐偏离车道，第12s时介入条件满足，辅助系数γ由0调整为1，此时车辆偏出车道中心线约0.7m，LKA系统开始介入。转向盘转角变化率受到限制，转角平稳变化，车辆平缓返回车道中心线附近，此后，LKA系统主动平缓退出。

图12弯道LKA系统介入仿真结果

车速70km/h时LKA系统在弯道中的仿真测试结果如图12所示，车辆横向偏移量0.2m时LKA系统即介入。测试弯道包含左转弯和右转弯，最小曲率半径200m，在LKA系统控制下车辆返回车道中心线附近，横向偏移量控制在0.09m以内。

3.2驾驶模拟器半实物仿真

图13固定基座驾驶模拟器

图14LKA开启/关闭情况下的变道对比

为了验证本文设计的LKA系统退出过程不对驾驶员产生干扰，在驾驶模拟器上进行了对比试验：驾驶员分别在LKA系统开启和关闭的状态下不开启转向灯进行变道超车操作，并记录对比驾驶员转向力矩、转向盘转角和车辆横向偏移量。试验结果如图14所示，两种情况下转向盘转角与横向偏移量变化过程接近，LKA系统退出时扭矩传感器值没有明显波动，驾驶员接管过程平稳，LKA系统未对驾驶员变道产生明显干扰，验证了LKA系统退出过程设计的合理性。

4.实车道路试验

4.1试验平台

图15实车试验平台

道路试验在如图15所示的试验平台上进行，试验车为一款B级车。车辆安装了单目摄像头以检测车道线；控制器采用快速原型控制器；为了最大限度地保留原车EPS控制器的功能，对EPS扭矩传感器信号进行了替代，通过在原扭矩传感器信号上叠加辅助力矩值得到虚拟驾驶员转向力矩，EPS控制器会根据虚拟驾驶员转向力矩、车速及助力曲线控制EPS电机力矩，符合图1的系统结构。

常见的EPS扭矩传感器输出信号有模拟电压信号和单边半字节传输协议信号等，通过对原信号解析获得扭矩传感器真实输出，叠加LKA辅助力矩后输出给原车EPS控制器，从而实现转向介入。

4.2试验结果

图16实车LKA系统直道介入试验结果

直道测试结果如图16所示，车辆偏出车道过程中LKA系统可以及时介入使车辆保持在车道中心，车辆最大横向偏移量达到0.72m后平稳减小，5s后车辆回到车道线中心。由于实车的转向盘小转角跟踪效果难以如仿真一样理想，车辆返回车道中心耗时较仿真要长。

5.结束语

本文设计的力矩叠加架构可以将电动助力转向功能与车道保持辅助功能良好地集成在一起，提高了人机交互的安全性和舒适性。但如何选择最优的控制参数，以及实现驾驶员个性化自适应有待进一步研究。

7.基于ESP的车道保持辅助系统之原理

当车辆时速达到60公里时，系统便开始工作。摄像头自动寻找道路标记，同时雷达传感器开始监控汽车周围的路况。

其中，后方的雷达传感器监控后方车辆，随时注意后方车辆的超车行为。

远距雷达监控前方交通状况，近距雷达监测车辆的变道情况。

如果雷达系统报告相邻车道已被占据，ESP能够进行单侧刹车干预，

将车辆带离危险区域。

主动式车道保持辅助系统在60~200Km/h的速度范围内启用，可以防止车辆偏离车道。一旦摄像头发现本车也过车道虚线，方向盘会立即震动，提醒驾驶者回正。当识别到本车越过实线时，系统在震动方向盘后实施单侧制动进行干预，使本车自动返回原来的车道。

当您的座驾偏离车道压线时

方向盘将发出震动警报

系统将在警报声后

通过单侧制动进行介入

辅助车辆回正

意外偏离精准回正

前言

本标准按照GB/T11-2009给出的规则起草。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。本标准由全国汽车标准化技术秀员会(SAC/TC114)自口。

乘用车车道保持辅助(LKA)系统性能要求及试验方法

1范围

本标准规定了乘用车车道保持辅助(LKA)系统的术语和定义、要求、试验条件和试验方法。本标准适用于安装有车道保持辅助(LKA)系统的M1类汽车，其它车辆可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。

GB57683道路交通标志和标线

GB/T26773-2011智能运输系统车道偏离报警系统性能要求与检测方法

GB/T34590道路车辆功能安全

3术语和定义

GB5768.3、GB/T26773-2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出GB/T26773-2011中的某些术语和定义。

3.1车道lane

驾驶员不需改准行驶路径的没有仟何周宗障碍物干扰的行钟区域[GB/T26773-2011，定义3.1]

3.2车道边线laneboundaryline

用于确定车道边界的可见道路交通标线

3.3车道偏离lanedeparture

车辆前轮的外缘超出或将要超出车道边线

3.4偏离速度rateofdeparture

车辆偏离车道边线时速度的垂直分量。

3.5车道保持辅助lanekeepingassist;LKA

实时监测车辆与车道边线的相对位置，持续成在必要情况下控制车辆横向运动，使车辆保持在原车道内行驶。

3.5.1车道偏离抑制lanedepartureprevention

实时蓝测车辆与车道边线的相对位置，在车辆将发生车道偏离时控制车辆横向运动，辅助驾驶员将车辆保持在原车道内行驶。

3.5.2车道居中控制lanecenteringcontrol

实时监测车辆与车道边线的相对位置持续自动控制车辆横向运动，使车辆始终在车道中央区域行

4要求

4.1一般要求

4.1.1系统应能在车道边线状态良好的环境下识别车辆与车道边线的相对位置辅助驾驶员将车辆保持在原车道内行驶。

4.1.2系统至少应具备车道偏离抑制或车道居中控制功能。

4.1.4系统应具备手动开/关功能，且应避免驾驶员误操作。

4.1.5系统应监测自身状态并向驾驶员提示清晰，易懂的状本信息包括系统故障、系统待机/激活、系统开/关等。其中，系统开/关信息可通过调取菜单等间接方式查看。

4.1.6系统应设置功能抑制、失效、退出条件并通过机动车产品使用说明书予以说明。

4.1.7系统的状态转换参见附录A。

4.1.8系统的功能安全应符合附录B。

4.2性能要求

4.2.1车道偏离抑制功能应确保车道信离不超过车道边线外侧0.4m；车道居中控制功能应确保车道偏离不超过车道边线外侧。

4.2.2车道偏离抑制功能引起的车辆纵向减速度应不大于3m/s^2，引起的车速减少量应不大于5m/s。

4.2.3系统激活时引配的车辆横向加速度应不大于3m/s^2，车辆横向加速度变化率应不大于5m/s^2。

4.2.4系统至少应在70km/h~120km/h的车速范围内正常运行。

5试验条件

5.1试验环境要求

除特殊规定外，试验环境要求如下:

a)能见度大于1km;

b)平均风速不大于3m/s，最大风速不大于5m/s;

5.2试验道路要求

试验道路应满足以下条件:

试验车辆的质量应处于整车整备质量加上驾驶员和测试设备的总质量(驾驶员和测试设备的总质量不超过150kg)与最大允许总质量之间，试验开始后不应改变试验车辆的状态。

5.4试验仪器要求

5.4.1仪器测试参数

试验车辆数据采集及记录仪器的测试参数，包括但不限于以下内容;

a)试验车辆在整个测试过程中的车速；

5.4.2仪器测量精度要求

试验车辆数据采集及记录仪器应至少满足以下精度要求:

a)车速精府要求0.1k/h；

6试验方法

6.1试验类型

共有以下三种类型试验:

a)直道车道偏离抑制试验;

试验中，试验车辆在车道内沿直线行驶，待试验车辆达到并以(70士2)km/h的恒定车速行驶后，使试验车辆以(0.4士0.2)m/s的偏离速度向左或右进行偏离，如下图1所示，试验过程应满足4.2.1中的要求。

图-1道车道偏离抑制试验操作图示

6.3弯道车道偏离抑制试验

试验道路为一段直道连接一段弯道其中弯道的长度应保证车辆能够行驶5s以上。弯道分为定曲率部分和变曲率部分:定曲率部分的曲率为2x10^-31/m(半经<=500m)，变曲率部分为直道和定曲率部分弯道的连接段，其曲率随弯道长度从0线性增加到2x10^-31/m，曲率变化率dc/ds不超过4x10^-51/m^2，如下图2所示:

说明:

S1-变曲率部分:

图2弯道车道偏离抑制试验道路图示

6.4车道居中控制试验

试验道路为一段直道连接一段弯道其中弯道的长度要保证车辆能够行驶5s以上。弯道分为定曲率部分和变曲率部分:定曲率部分的曲率为2x10^-31/m(半经<=500m)，变曲率部分为直道和定曲率部分弯道的连接段，其曲率随弯道长度从0线性增加到2x10^-31/m，曲率变化率dc/ds不超过4x10^-51/m^2，如下图3所示:

S1-变曲率部分;

图-3车道居中控制试验道路图示

附录A

(资料性附录)

系统状态与转换

系统状态与转换如图A.1所示:

图A.1系统状态与转换

a)LKA系统开启、关闭可自动或手动进行:

当处于待机状态时，LKA系统应实时监测车辆运行状有，但不执行任何车道保持操作。当运行状态满足系统激活条件时系统可自动或经驾驶员确认后由待机状态转换为激活状态:

当处于激活状态时，LKA系统应实时监测车辆运行状态。当满足系统退出条件时，由激活状态退出为待机状态;

附录B

(规范性附录)

B.1总则

本附录规定了车道保持辅助(LKA)系统在功能安全方面的文件、故障策略及确认试验的特殊要求。木附最不针对车道保技辅助(LKA)系统的标称性能，也不作LKA系统功能安全开发的具体指导，而是规定设计过程中应遵循的方法和系统验证确认时应具备的信息以证明系统在正常运行和故障状态下均能确保实现功能安全概念，并满足本标准规定的，所有适用的性能要求。

B.2.1要求

应具备相应的文件来说明系统的功能概念，功能安全概念，并满足以下要求

a)说明系统的功能概念，内外部接口、潜在的失效风险及安全措施；

注2:描述从整车层面可感知的功能并细化。

示例:常见的运行条件有;供电、车速等，常见的约束限制有;环境温度、混度、报动等。

注1:若一个组件集成了多种功能，为了清晰和便于解释，在示意图中可用多个模块表示。

B.2.3危害分析和风险评估

示例:典型的分析方法，例如，危险与可操作性研究(AZ0P)。

B.2.3.2应根据车辆目标使用场景及目标用户，给出潜在危害清单，并定义相应的汽车安全完整性等级(ASIL)，参见GB/T34590.3。

B.2.3.3应针对潜在危害，定义安全目标，并进行归类。

a)利用部分系统维持工作如在发生特定失效时选择维持部分性能的运行模式，应说明条件并界定其效果。

b)切换到独立的备用系统如选择备用系统方式来实现安全目标，应对切换机制的原理、冗余度逻辑水平和备份系统检查特征进行说明并界定备用系统的效果。

B.2.4.2LKA系统发生功能失效时，应通过报警信号或提示信息等方式警告驾驶员。即使是由驾驶员主动通过开关或专用方式切断功能来使LKA系统停止工作，系统仍应提供必要的警示。

B.2.4.3应解释系统中软件的概要结构并注明所使用的设计方法和工具。

B.2.5安全分析

应通过安全分析从总体上说明对影响系统安全目标的故障或故障组进行了有效识别和处理，以此来支持上述文件。

分析可采用潜在失效模式及后果分析(FMEA)、故障树分析(FTA)或适合系统安全分析的其它类似方法。

B.2.6确认试验

a)确认系统的功能概念

七分类

1.根据车道保持控制方式可分为两种形式：

(1)第一种形式为当靠近车道线时，系统才会提供转向修正力矩来改变车辆行驶方向，使车辆维持在车道内行驶，转向修正力矩与车辆于车道的关系如图(a)。

(2)第二种形式为全程进行转向控制，转向修正力矩是根据偏离车道中心线的程度进行调整，以确保车辆维持在车道中心线附近行驶，转向修正力矩与车辆于车道的关系如图(b)。

八作用

1.车道保持系统主动协助司机保持在有车道线的车道上，用于帮助司机来使车辆一直保持在某个车道上行驶。通过早期纠正驾驶错误，增强安全性；在无意中偏离标记车道的情况下，轻轻地，但明显地反转向。在多车道高速公路和城市道路上，该系统可以帮助车辆保持在现有车道行驶。它可以减少驾驶员负担，防止驾驶失误。保持车辆在当前车道中，可以显著提高驾驶舒适性，例如，在长途旅行和拥挤的市内交通中。

该系统使用一个摄像头来识别车道的边界线，当识别出车辆所在的车道边界线时，车道保持系统就会介入工作了。

当车辆靠近识别出的边界线而要驶离该车道时，方向盘就会振动来对司机进行提醒。当车道保持系统正在工作时，如果在车辆压过车道边界线之前操纵了转向拨杆（转向灯亮了），那么就不会出现这种振动警告了，因为该系统这时认为是司机想要变换车道了。

这种方向盘振动警告在车辆靠近和穿过车道边界线时只出现一次，只有当在第一次警告出现后，车辆已离相应的车道边界线足够远而随后又再次靠近这个边界线时，才会第二次发出这种警报，这样就可防止车辆在与车道边界线平行行驶时持续出现这种警告。在驾驶员注意力不集中或疲劳驾驶出现车辆偏转时，系统进行主动修正、转向干预；当驾驶员操作转向信号灯时，系统进入被动模式（待机状态）

车道保持系统是用于高速公路和路况良好的普通公路的，因此该系统只有在车速超过约65km/h才开始工作。当环境条件较差时，比如路面很脏或者路面被雪覆盖着、道路过窄或者道路边界线不清楚（在高速公路修路时），那么车道保持系统会被暂时关闭，组合仪表上会向用户显示出该系统当前的状态。

2.其它功能

（1）单线侦测功能：

即使只识别出一条车道边界线，车道保持辅助系统也仍能处于警报准备状态（必要的话就可报警）。这对于路沿这样的车道边界线以及车道中心线，该系统均能应付了。

（2）弯道自适应警告功能：

在MMI上为用户提供三种警报时刻设置：提前、中等、滞后。扩展功能“通过弯道时的自适应式警告时刻”只能用于“中等”和“滞后”这两个状态中。在驶过弯道时，车道保持辅助系统允许车辆稍微压过中线一点。如果车道保持辅助系统识别出中线是虚线，那么允许公差就会比实线要大一些。

如果配有车道保持辅助系统，那么在灯光拨杆的上面有一个单独按钮（图中箭头所指），旁边还有一个车道保持辅助系统的符号。

（3）领先的EPS车速感应电子动力转向系统

在驾驶处于高速状态时，感觉方向盘非常的扎实稳重，而一旦车辆进入低速状态，方向盘又变的轻便灵活。但此时会有一个问题出现，那就是如果在高速行驶中，需要修正方向的时候，稳重的方向盘意味着需要更大的力道去转动，而在低速状态时，灵活轻便的方向盘则需要不断的去修正车辆方向，这时车道保持辅助系统的好处就显现出来了，这套系统拥有全自动随速助力功能，能够根据车速精确调整转向助力大小。

当驾驶在没有打开转向灯就准备变道的时候，车道保持辅助系统就认定是驾驶者无意识的车道偏离行为，开始主动干预车辆的电子助力转向系统，指令方向盘自动修正方向，回到车道中央行驶。

车道保持辅助系统的反应非常的迅速，几乎就是在没打转向灯准备并道的瞬间，方向盘就开始回正，保持在车道内行驶。而在打了转向灯之后正常并线超车时，车道保持辅助系统就很聪明的没有干预正常的驾驶操作，这一点显得非常的智能化。

1）前风挡处的车道保持辅助系统摄像头

这个摄像头就是车道保持辅助系统摄像头，在驾驶车速大于65km/h，转弯半径大于250m，未打转向灯，车道宽度大于2.8m并小于4.4m状态下，此摄像头能够自动监控路面分道线位置，并传回行车电脑进行数据分析。

2）将识别出的分道线显示在仪表盘屏幕

能够顺利的识别道路上的白色及黄色的实线和虚线，并显示在仪表盘中间的屏幕中。

（3）驾驶员方向盘脱手警告功能：

脱手方向盘10s后通过仪表中央显示屏的文字和蜂鸣器声音提醒。

对“大撒把”这种行为主动警示

车道保持辅助系统不仅纠正了不少人不打转向灯就并道、“大撒把”等不良的驾驶习惯，同时也有效预防了行车变道事故的发生，让驾乘者可以一路放心驰骋。

脱手行驶时功能关闭

能向驾驶员提供支持保持车辆行驶车道。该系统的工作前提是驾驶员在行驶时双手始终放在方向盘上。根据转向力矩传感器G269测出的转向力矩可识别驾驶员是否手把方向盘行驶。如果确定驾驶员脱手行驶，那么该功能就暂时被关闭。系统的功能指示灯的颜色由绿色变为黄色。若驾驶员接着又握住了方向盘，功能就又被激活。

脱手行驶时提醒

在激活车道辅助系统的条件下，系统能识别驾驶员手握方向盘。当识别到驾驶员的手脱离方向盘时，系统即作出反应：向驾驶员发出声音和视觉警告并要求驾驶员重新握住方向盘。如果在发出警告后的两秒钟内没有反应，那么主动车道辅助系统就自行关闭。

（4）越道警报

符合以下条件时，系统将发出警报：已启用正确的转向信号，将启用的转向信号解释为有意越道：操作人员进行了有意转向操作；操作人员进行了有意加速操作；操作人员进行了有意制动操作。

越道警报包含以下功能：

1）琥珀色车道保持辅助系统指示灯将闪烁。

2）来自电子动力转向的“推回”转向扭矩输入（或推动）防止车道偏离

3）通过收音机发出三次蜂鸣声。或如装备，座椅左侧或右侧震动三次。

前视摄像头模块可指令驾驶员信息中心显示各种消息，以向驾驶员发出系统故障警报或状态信息。车道保持系统在高速自适应巡航非常实用，驾车更安全。如果要实现这个功能，只需要刷程序就可以。部分车型需要安装车道保持开关，再刷程序实现。

（6）行车道引导：

自适应车道引导：在带有两条标线的道路（左侧和右侧）上，可以实现持续的车道引导；车辆在车道内的引导位置，将与驾驶员的意愿相适应。

通过采取修正干预转向操作，系统辅助驾驶员将车辆保持在车道内（车速70km/h至210km/h左右），以便主动避开可能存在的侧面碰撞。该系统根据情况并在系统限制范围内尽可能将车辆对准其车道。该系统包括下列四项子功能：

1）车道偏离警告系统车速范围70km/h-210km/h

报警功能：车辆识别到与侧方其它车辆越来越接近发出警告：方向盘振动形式的触觉警告（运用不平衡式作动器）；相应报警灯形式的车外视镜视觉警告。

修正干预转向操作：修正干预转向操作朝着车道可用空间的方向引导。

2）减少侧面碰撞警告系统车速范围30km/h-210km/h

报警功能：车辆识别到与侧方其它车辆越来越接近时发出警告；方向盘振动形式的触觉警告（运用不平衡式作动器）；相应报警灯形式的车外视镜视觉警告。

30km/h-75km/h，单次方向盘抖动形式的额外警告

修正干预转向操作：修正干预转向操作未触发；而仅是朝着可能与车辆相撞的已识别物体反方向发出单次方向盘抖动警告。

3）车道偏离警告系统车速范围70km/h-210km/h

报警功能：车道偏离警告功能识别到车道偏离时会被触发，运用不平衡式作动器发出方向盘振动形式的关联触觉警告，以及相应报警灯形式的车外视镜视觉警告。

修正干预转向操作：如果车辆朝旁侧侧车道移动，那么修正干预转向操作会朝着原车道方向引导。

4）变道报警车速范围70km/h-210km/h

报警功能：变道警告系统功能识别到变道可能造成碰撞时会被触发。运用不平衡式作动器发出方向盘振动形式的关联触觉警告，以及相应报警灯形式的车外视镜视觉警告。

修正干预转向操作：如果车辆朝旁侧侧车道移动，那么修正干预转向操作会朝着原车道方向引导。该系统在系统限制范围内工作，可检测车道线、路边构筑物，基于该信息，系统导出虚拟驾驶路径，然后在该路径内引导车辆，转向干预的帮助有助于将车辆保持在车道的中央。这些系统只能在系统限制范围内运行，并且只能帮助驾驶员，但是司机仍须负责驾驶车辆，并须时刻保持警觉。

行驶时操作MMI系统

如果在系统激活时，用户操作MMI系统，那么转向干预会提前进行，且干预力矩较大，同时方向盘警告也提前。

（8）有意识换道而不打转向灯

如果驾驶员打开转向灯更换车道，那么系统不会干预，因为系统推定这是一次有意识的更换车道。在满足一定条件的情况下，系统将有些不打开转向灯的换道确定为有目的的换道。这些条件是：识别到车辆前方有车和人；与前方车辆保持典型的超车距离；与前方车辆保持的足够大的车速差，在识别到这些情况时，系统不会发出警告或进行干预。

（9）识别到相邻车道上有障碍物时的反应

无意间脱离自己的车道非常危险，尤其是在脱离自己的车道后车辆可能会直接受到损坏时就更危险，如在车道标记线旁有导向护栏或者在邻近车道上有车辆行驶时。如果识别到这种情况，主动车道辅助系统就会提前发出振动警告，而驾驶员此时就要用更大的力量去克服系统转向干预（系统模式为“晚”时才适用），为实现这一附属功能，车辆必须至少配置前后部驻车辅助系统，如果车辆还装有自适应巡航系统，那么系统就能更可靠地识别障碍物。

（10）换道辅助系统激活的反应

在主动式车道保持辅助系统处于待命就绪状态时，如果被激活的侧向辅助系统识别到邻近同行的或逐渐接近的车辆可能造成危险，而驾驶员打了转向灯的话，那么在车辆脱离行驶车道前会实施让人感觉得到的转向干预，这一干预的目的是让车辆保持行驶车道。

八优缺点

车道保持辅助不是万全的，它需要特定的条件和环境。首先，必须明确车道保持辅助系统不是万无一失的，如果系统出现故障，仍然需要车主注意并迅速采取行动。其次，有时车道保持辅助会被集成在巡航控制中，这种情况下需要先启用自适应巡航控制系统。还有就是车道保持辅助对车道标记清晰度有较高要求，要求车道标记清晰且不得有覆盖和严重褪色，当“眼睛”-摄像头无法看到车道线或看不清的时候，如车道线被遮挡，功能会不能正常使用，因此建议在路况良好且车道线清晰的道路上使用效果会更好。

车道保持功能虽然功能强大，在理想的状态下确实能起到主动安全的作用，但是实际工作起来可能车主会褒贬不一。主要是因为车道保持功能是基于车道线工作，摄像头的辨识能力会受到天气和照明度的影响，在很多场景下LKA可能会撂挑子，比如雨雪潮湿天气的情况下，或在日出日落之时，阳光过强，以及逆光，光线会直射摄像头及频繁变换光线和阴影等等以致系统性能会有显著的下降，严重情况下系统会发出告警（包含声音、文字、故障灯）。

由于系统基于视觉识别，可能存在识别错误的情况，比如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。另外受到驾驶控制能力的限制，目前的车道保持辅助对于急转弯这样的极限工况下，控制能力就会不足，比如系统无法在弯道半径小于250m的道路上激活，或者即使激活，车辆有可能发生偏离自车道的现象等等。

车道偏离系统在科技感和实用性上都有着不错的表现，为何会有不少车主选择关闭它呢？要知道车道偏离系统是在驾驶人无意识到车辆发生偏离车道时才会介入，而判断是否是“无意识”这个条件最关键的一点就是看司机是否拨动转向灯，如果是打灯后并线，车道偏离预警功能并不会贸然介入，而对于不打灯并线或是压线的情况，系统自然会频繁报警，使得司机“不得安宁”，由此看来对帮助驾驶者养成良好驾驶习惯同样有着重要作用。若是行驶在狭窄拥挤的乡镇道路上，则很有可能发生压线的情况，但是要知道在这种情况下车内的摄像头也已经很难识别到道路上的分道线了。

现如今拥有“防出轨”配置的车辆已经不仅局限于高端车型，在不少20万元以下的家用车上逐渐得到普及，当在高速上行驶时尤其容易发生疲劳驾驶、走神车辆跑偏车道的情况，这也是车道偏离预警功能产生的初衷，要知道率先搭载车道偏离预警功能的并不是昂贵的豪车，而是常年通行在高速路上的商用卡车，因此在高速路上关闭此项功能实在是非常不理智的行为；而在城市道路中，车道偏离预警功能也可以帮助不少司机养成并线打灯的良好习惯，仍然具有着积极意义。

九故障分析

奔驰仪表提示“车道保持辅助系统无功能”

故障现象：仪表盘显示屏中出现信息“车道保持辅助系统不可用”。

涉及车型：型号166、172、205、207、212、213、217、218、222、231、254和292，带代码238（主动式车道保持辅助系统），信号117、242、246，带代码476（自动车道识别功能）。

故障原因：方向盘电子装置135控制单元的电源故障。

方向盘电子装置N135位置

处理措施：

1、通过外接电源为方向盘中的振动电机供电（12V，越3秒钟）。如果振动电机功能不可用，则单独订购，进行更换或者更换方向盘。如果振动电机可以工作，则转至步骤2。

2、更换方向盘电子装置N135：这里要注意三个螺栓的拧紧扭矩，因为它们是自攻螺栓，螺栓拧紧扭矩必须达到7Nm。如果达到7Nm扭矩，则提供XENTRY促动振动电机并检查喇叭功能。如果未达到7Nm扭矩，则更换方向盘。

一辆行驶里程约3万km、配置274发动机的奔驰C300轿车。该车只要打开点火开关，方向盘就开始震动，仪表中央的多功能显示屏提示“车道保持辅助系统停止运作”。

故障诊断：连接诊断仪进行快速测试，转向柱模块N80设置了故障码（如图1所示）：BlE9F15方向盘电子装置存在功能故障，存在对正极短路或断路；BlEB015车道保持辅助系统存在故障，存在对正极短路或断路；还有一个存储状态的故障码B1E9F19方向盘电子装置存在功能故障，超出电流极限值。

查看车籍卡，此车装配了车道保持辅助系统（CODE476），如图2、图3所示。此系统的主控模块是A40/11平面探测多功能摄像头，此系统的功能是检测是否存在无意中驶过车道标记线的现象，系统通过位于车内后视镜前方的平面探测多功能摄像头A40/11以光学方式记录和识别跨越车道标记线的行为，在综合考虑驾驶员的操作后，在特定条件下通过触发在方向盘上的震动电机向驾驶员发出触觉警告，方向盘震动电机生成触觉警告。

车主可以在仪表中的辅助菜单中选择以下操作模式：①标准，灵敏度增加（较早地发出警告且较频繁）；②适中，灵敏度降低（较迟地发出警告且不是很频繁）。

如果识别到以下驾驶员操作情况，系统就不会警告或抑制警告：①明显地主动转向（转向干预）（由转向柱模块N80内部的方向盘转角传感器识别）；②制动（由电控车辆稳定行驶系统ESP控制单元N30/4提供制动踏板状态信息）、加速（由发动机控制单元N3/10将有关加速踏板位置的信息）或抄近角（由平面探测多功能摄像头A40/11检测到车辆主动抄近角）；③转向信号（由转向柱管模块N80直接读取组合开关的开关位置）；④运动型驾驶（高速转弯或剧烈加速）（由集成在辅助防护系统控制单元N2/10中的加速度传感器检测加速度／横摆率）。

车道保持辅助系统主控模块A40/11（平面探测多功能摄像头）还监测位于驾驶员附近以及在操作时会影响驾驶员注意力的控制器或开关，如果检测到控制干预时，车道保持辅助系统会认为驾驶员精力分散，车道保持辅助系统会更快更频繁地发出警告，车辆位于车道标记附近或跨越车道标记时，会立即输出主动警告，比如：音频系统控制，驾驶员侧电动车窗和外部后视镜调节开关组，多功能方向盘左侧按钮组或多功能方向盘右侧按钮组等。

系统发出警告的具体条件包括：①平面探测多功能摄像头的车道识别；②车速在60～200km/h；③弯道半径大于150m;④识别到车道偏离。

系统发出警告工作顺序如下：平面探测多功能摄像头A40/11将促动方向盘震动电机的请求通过外围设备控制器区域网络（CAN），电子点火开关控制单元和底盘FlexRay传送至转向柱管模块控制单元N80，转向柱管模块控制单元将该请求通过转向机构局域互联网（LIN）传送至方向盘电子装置N135，后者随后促动方向盘震动电机M99，方向盘震动电机被持续促动1.5s触觉警告的强度与车速匹配，以避免高速行驶时来自悬架的可察觉影响。

方向盘电子装置N135位于多功能方向盘（MFL）的正后方（如图4、图5所示），转向柱的转向柱管上。通过直通线路读取来自以下部件的信号：①R22/4方向盘加热图14方向盘电子装置N135位置器；②S110左侧多功能方向盘按钮组；③S111右侧多功能方向盘按钮组；④S111/1方向盘换高挡按钮；⑤5110/1方向盘换抵挡按钮；⑥4个喇叭按钮N135s1、N135s2、N135s3、N135s4;⑦M99方向盘震动电机。

根据故障码和故障原因分析，可能的故障原因有：

（1）方向盘电子装置N135对正极短路或断路；

（2）方向盘震动电机M99导线对正极短路；

（3）方向盘电子装置N135内部电气故障。

检查发现方向盘电子装置N135插头未见松动，供电和搭铁电压无异常；部件N135的导线未见破皮或磨损；拆检N135发现方向盘电子装置内部的电子元件已烧蚀，如图6所示。

找同款车调试后，功能恢复正常。

综上所述，部件N135内部元件烧蚀导致方向盘震动电机M99一开点火开关就工作。

故障排除：更换方向盘电子装置N135后故障排除。

故障总结：方向盘电子装置N135通过转向机构局域互联网（LIN）与转向柱管模块N80进行通信，并且直接驱动方向盘震动电机,M99，这是车道保持辅助系统工作原理的重要环节和内容，掌握这一知识点，对分析可能的故障原因非常重要。

故障信息：仪表盘显示屏中出现“车道保持辅助系统不可用”。

故障原因：因方向盘电子装置N135控制单元的电源导致故障

1：通过外接电源为方向盘中的振动电机供电（12伏，约3秒钟）如果振动电机功能不可用，请更换振动电机。

2：如果振动正常，则更换方向盘电子装置N135。

注意：

请注意三个螺栓的拧紧扭矩，因为它们是自攻螺栓。螺栓拧紧扭矩必须达到7Nm。达到7Nm扭矩-;通过XENTRY促动振动电机并检查喇叭功能。未达到7Nm扭矩-更换方向盘。

故障描述：车子启动后，仪表提示车道保持辅助系统停止运作。

故障原因汇总：

1，前风挡有脏物；

2，摄像头线路故障；

3，摄像头故障；

4，车道保持辅助系统故障。

故障原因1：前风挡有脏物。

自行查看前风挡是否有脏物，如果前风挡有脏物会挡住内后视镜摄像头，导致其无法正常工作，进而出现车道保持辅助系统停止运作的故障。

解决方案1：车主可自行清理前风挡脏物，无需费用。

故障原因2：摄像头线路故障。

可查看摄像头线路是否有破损、断开的现象，用万用表量取摄像头线路，分析其是否存在短路问题，即可确认故障。

解决方案2：维修故障线路，非人为原因，质保期内4S店免费维修。如果脱保，4S店的维修费用在400-600元左右，维修店的费用在200-400元左右。

故障原因3：摄像头故障。

量取摄像头的电阻值，分析其电阻值是否在正常范围内，即可确认故障。如果摄像头出现故障，车道保持辅助系统会停止运作。

解决方案3：更换摄像头，质保期内4S店免费更换。如果脱保，4S店的更换费用在8000-10000元左右，维修店的费用在6000-8000元左右。

故障原因4：车道保持辅助系统故障。

如果车道保持辅助系统出现问题，也会造成车道保持辅助系统停止工作，可查看车道保持辅助系统版本。

解决方案4：升级车道保持辅助系统，质保期内4S店免费升级。如果脱保，4S店的原厂升级费用在300-500元左右。

奥迪车道保持辅助系统是1种驾驶员辅助系统，其作用是帮助驾驶员将车辆保持在选定车道上行驶。1台摄像机用来检测车道上的边界线，当检测到车辆两边的车道边界线符合要求时，系统就进入预警状态。只要车辆逼近任何一条系统识别出的边界线，系统就会通过电机振动方向盘警告驾驶员。假如系统处于预警状态，而驾驶员事先打开转向灯，系统就会认为车辆要正常变道，不会振动报警。由于该系统是为在高速公路和条件良好的乡间公路上行驶而设计的，因此它在车速高于65km/h才开始工作。目前，奥迪车道保持辅助系统已经可以在A4、A6、Q7、A8等车型上作为选配安装，大大提高了车辆的安全性能，但同时也给汽车的使用和维修带来一定的困难。基于此，本文就如何正确对奥迪车道保持辅助系统的故障进行诊断及维修进行阐述，对汽车维修有一定的指导意义。

三、结语重点介绍了故障诊断时如何对部件、电路及控制单元进行检查，并以奥迪A6L为例详细介绍了故障诊断方法和步骤。

1.车道保持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。

在清晰车道上的真实情况

当未识别到车道标记时，或并不是总能识别标志线，比如劣质路面，由于下雪、污染、潮湿或相反车道的灯光影响，或因没有车道标记/标志线，例如行驶在乡村的道路上，或只有一条标志线（有的可以识别单线），或在雪天、雨天或其它驾驶条件下无法确定车道标记，车辆会误认标志线，发生此类情况时，务必立即关闭此系统。车道保持系统不能用于车道线不可见或者不明显的道路，车道标记线脏污、磨损或被积雪/污渍覆盖，摄像头不能区分覆雪和车道标识线，会导致车道保持辅助系统退出，并会通过组合仪表显示屏向驾驶员传递系统退出的信息。

2.车道保持系统具有系统局限性，前方摄影头、前方中距离雷达和后侧方中距离雷达的视野不能被污染物遮挡，如果遇到摄像头镜头因为雾、脏物被遮盖、污损等情况，或摄像头镜片区域结冰，就无法使用此功能。摄像头前方的挡风玻璃区域因为雾、脏物、挡风玻璃损坏或其它可能阻碍摄像头检测车道标记的因素而受阻，摄像头无法识别所有的行驶车道标记线，可能出现误将行驶车道结构或物体识别成标记线的情况，这可能导致错误的警告或不发出警告。摄像头的能见度可能会由于前方行驶的车辆、下雨、下雪以及猛烈溅起的水花和相反车道的灯光照射而降低，这会导致车道保持辅助系统无法识别或错误识别标记线。

灰度级摄像头拍摄的图像

3.行驶在有道路边缘的车道时，如隔离带、路沿，路边护栏、马路牙，存在识别道路边缘为车道线的可能，或其它的路面结构或物体也可能无意中被识别为车道标记线，这会导致转向干预多余或缺失。当道路线与路沿相距较近，此时如道路表现不清晰，如在隧道内边界车道，摄像头的识别可能出现车道线与路沿之间切换，导致方向盘来回摆动。

4.车辆行驶时，驾驶员双手必须始终握住方向盘，沿正确的车道行驶，随时做好转向的准备。双手不能离开方向盘，不能通过外部物体重力代替手握方向盘。系统如果判定驾驶员没有握好方向盘，或驾驶员长期手轻搭在方向盘上有可能会发出脱手警告，此时请驾驶员紧握方向；如果双手离开方向盘，车道保持辅助系统会自动退出；小幅度操作方向盘时，该功能也会退出。

5.车道保持系统在两侧有车道标线的车道内的工作车速有的范围在155km/h~80km/h；有的车速达到60km/h/65km/h/64km/h或以上才开始运行；有的行驶车速低于60km/h或65km/h时受限。

6.车道保持系统不能用于弯道半径过小/弯道过窄的道路，有的弯道半径＞150米，有的车道半径≥250m，系统无法在弯道半径小于250m的道路上激活，或者即使激活，车辆有可能发生偏离自车道的现象。在过弯道路行驶，系统确定弯道超出车辆调节范围，偏离车道时，此系统会自动关闭，不会有任何提醒。过内侧弯道时，车辆会离外侧线近一点。

不适用于超宽和超窄的道路，行驶车道窄于约2.5米或宽于约5米。车道保持系统工作的最小车道宽度为2.5m，最大车道宽度为5.5m。可探测的车道宽度范围：2.5米-4.6米可识别不同颜色的车道标线；可扫描高达60米范围的车道标线；夜间最远仅可达30米。

7.车道保持功能在盲区监测报警功能工作时，即使驾驶员打开转向灯，系统也不会退出；当驾驶员接管了车道保持辅助系统的校正转向力矩时，或驾驶方式非常运动时，车道保持系统会不工作；在强制动时可能不会有修正转向干预；因系统工作时要轮胎进行转向配合，若轮胎气压过低、过度磨损，会使车辆跑偏、系统性能下降功能都会降低；车道保持辅助系统不会连续控制车辆。

车道偏离预警系统和车道保持辅助系统在动作发生之后的5秒以内急刹车、危险警报灯关闭，急加速、急转弯等特殊操作之后的10秒内是被抑制的，即使达到动作条件也不会采取动作。

8.车道保持辅助系统不适用于能见度下降的恶劣天气，必须按能见度、天气状况、道路及交通状况调整车速以及与前车之间距离，不得过近。在比较恶劣的路况，如泥泞路面或者雨雪天气里，可能出现车道线误识别的情况，该功能工作可能会受限，影响车辆安全，不建议开启。

系统性能受天气、照明度的影响，在晨曦，日落时分，光线直射摄像头以及雨雪潮湿天气的情况下，在E-NCAP的报告中指出，恶劣的环境雨雪天气(下雪、大雾)、雾、雨、降雪引起的能见度不良，前风挡脏污、损坏；或对面来车或较低的太阳照射角度导致的炫目；系统性能会有显著的下降，严重情况下系统会发出告警（包括声音、文字、故障灯）。

为安全起见，在路况不良和/或天气条件差(例如结冰、有雾、布满碎石、大雨滂沱、下大雪或发生滑水现象)等情况下，不允许使用主动式车道保持辅助系统，否则有发生事故的危险！

10.车道保持辅助系统不适用于分岔路口道路、沥青接缝、高速公路出口；不适用于有车辆印记（如轮胎印）的道路；不适用于车道数增加或减少的道路。不适用于原车道与新车道之间存在较大的偏差道路。无法识别道路标识（锥筒），故不适用于施工路面。

有临时标识线的施工现场

车道隔离栏

2.开启条件

当满足以下条件时，车道保持辅助系统可正常工作：

（1）车道保持辅助系统开关打开

2）车道偏离预警系统正常工作

3）路边标线清晰可见，标识线必须能够识别车道边界线，标识线间距：最多两倍于标识线本身长度；摄像头必须能够识别车道边界线，摄像头必须视线畅通，只有在识别到车道标记线的一侧才会进行转向干预。

4）道路比较宽阔，车道宽度：2.45至4.60m，行驶车道不能窄于2.5米或宽于5米。

5）车速在在60km/h至180km/h范围内，最低速度：65km/h，时速在65km以上

6）道路上有两条清晰的标记线

7）弯道不能过窄

8）摄像头不得被遮挡

9）没有打转向灯

11）若驾驶员无意地偏离了车道，则方向盘将发生脉冲式的振动（持续1.5S），用以对驾驶员进行警示；当转向灯信号被激活时，警告功能受到限制。

车道保持辅助系统无法将车辆保持在行驶道上，系统先通过警告向驾驶员提醒车辆偏离车道，再通过修正转向干预提示驾驶员车要离开车道，驾驶员始终负责将车辆稳定在行驶车道上。作为一个辅助驾驶功能，不会自动驾驶，不能大意，它只是辅助驾驶员驾驶，不会自动驾驶车辆，使用不当或疏忽大意可能引发交通事故，严重致伤人员，驾驶员需要集中精力观察道路以及交通状况，应该时刻注意路况，谨防事故发生，驾驶员必须安全驾驶，始终对驾驶安全负全责。

电动助力转向（ElectricPowerSteering，EPS）具有节能环保、符合驾驶辅助功能需求等优点，近年来在乘用车市场越来越多地替代液压助力转向。随着EPS的普及，越来越多的LKA系统以EPS作为其执行机构。

车道保持系统往往并不是一项独立存在的配置，它经常会与其它主动安全系统配合使用，如包括自适应巡航系统，主动动刹车系统以及LKA车道保持系统在内的驾驶辅助系统。当今比较常见的是它与自适应巡航，主动刹车等功能结合从而完成的不同等级的自动驾驶功能。