王翠亭+王聰

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心 湖北省 武漢市 430070）

摘 要： 車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是安全輔助駕駛系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)的研究對(duì)提高交通安全，降低人員和經(jīng)濟(jì)損失具有重大意義，文章結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和專利，從國(guó)內(nèi)外專利申請(qǐng)量、重要申請(qǐng)人分析等方面分析了車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的重要技術(shù)分支的演變進(jìn)行了梳理，該研究對(duì)國(guó)內(nèi)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展方向有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞： 車道；偏離；綜述；預(yù)警

1車道偏離預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)概述

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是安全輔助駕駛技術(shù)中必不可少的系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。它的功能是輔助駕駛員在正確車道中行駛，當(dāng)駕駛員因疲勞、疏忽和注意力不集中等原因?qū)е萝囕v跨越車道邊界行駛時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)向駕駛員發(fā)生警告信號(hào)，避免車道偏離事件的發(fā)生[1]。目前，世界上很多國(guó)家已經(jīng)就如何防止防止車道偏離研制出一些各具特色的車道偏離警告系統(tǒng)，如LDW系統(tǒng)、AWS系統(tǒng)、AutoVue系統(tǒng)等[2]，車道偏離系統(tǒng)能夠有效防止駕駛員疏忽造成的車道偏離事故發(fā)生，因此車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的研究對(duì)提高道路交通安全有重大意義。 2車道偏離預(yù)警系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

如圖1所示，是國(guó)外歷年來車道偏離預(yù)警系統(tǒng)專利申請(qǐng)量，其可以分成三個(gè)階段。第一階段是車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的起步階段是在（2000年以前），車道偏離預(yù)警系統(tǒng)處于研究的階段，第二階段是穩(wěn)步發(fā)展階段（2000年-2004年），專利申請(qǐng)保持者穩(wěn)步的增長(zhǎng)，從2000年的19件增長(zhǎng)到2004年的88件，增長(zhǎng)速度比較穩(wěn)定。然而從2004年到2014年，出現(xiàn)了急速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，到了2014年已經(jīng)到了438件，可以看出最近幾年是該申請(qǐng)方向研究比較熱門的時(shí)間。

相對(duì)于國(guó)外的發(fā)展，從圖1中可以看，國(guó)內(nèi)發(fā)展情況起步比較晚，當(dāng)2004年全球進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期時(shí)，在中國(guó)才有相關(guān)的專利申請(qǐng)，通過閱讀發(fā)現(xiàn)2004年的10件專利申請(qǐng)均是國(guó)外公司的申請(qǐng)，其中9件來自于日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社，可見，在國(guó)外市場(chǎng)的帶動(dòng)下，中國(guó)關(guān)于車道偏離預(yù)警方向的專利申請(qǐng)才開始有了初始的發(fā)展，直到2008年開始了比較迅速的發(fā)展并一直到現(xiàn)在，這與全球重要技術(shù)原創(chuàng)國(guó)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視以及中國(guó)申請(qǐng)人對(duì)該方向研發(fā)的重視有很大的關(guān)系。

如圖2所示，是車道偏離預(yù)警系統(tǒng)在日本、德國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)以及中國(guó)的總體分布情況。從圖中可以看出，歐洲、韓國(guó)、日本、美國(guó)是專利申請(qǐng)的主要目標(biāo)地區(qū)，這說明上述全球車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的申請(qǐng)人對(duì)上述地區(qū)的專利市場(chǎng)比較重視。

3 車道偏離預(yù)警系統(tǒng)重要申請(qǐng)人研究

3.1日產(chǎn)專利技術(shù)分析

日產(chǎn)作為車道偏離預(yù)警系統(tǒng)國(guó)內(nèi)及全球范圍內(nèi)的重要申請(qǐng)人，在該領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。該國(guó)的申請(qǐng)文獻(xiàn)在車道偏離預(yù)警的方向上主要是在控制方法方面的改進(jìn)，根據(jù)控制目的，則該國(guó)又偏重于協(xié)調(diào)車道偏離預(yù)警與駕駛員感覺之間的關(guān)系的研究，如“防止偏離行車線裝置”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N200510132065）提供了一種防止偏離行車線裝置，其車道偏離預(yù)警與行車線橫擺角無關(guān)，避免使駕駛者早期產(chǎn)生動(dòng)作感而產(chǎn)生的不適感；而“車道偏離防止裝置及方法”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N200710097301）則是通過對(duì)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)控制感時(shí)間的控制來防止駕駛員的不適感；對(duì)于精確控制方面的研究，也有相關(guān)文獻(xiàn)，如“車輛動(dòng)力學(xué)控制設(shè)備”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N200410004874）是通過平衡車輛穩(wěn)定性控制與車道偏離控制之間的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)精確控制，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，日本大多數(shù)的申請(qǐng)是關(guān)于車道偏離預(yù)警方向中控制策略方面的。

3.2通用環(huán)球?qū)＠夹g(shù)分析

通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司作為在中國(guó)市場(chǎng)的重要申請(qǐng)人，在該領(lǐng)域具有重要地位。通過研究相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，該申請(qǐng)人在車道偏離預(yù)警研究的行為環(huán)境感知和車道偏離預(yù)警控制方法兩個(gè)方面都有相關(guān)研究，行車環(huán)境感知技術(shù)主要分為視覺系統(tǒng)的改進(jìn)和數(shù)據(jù)融合兩個(gè)方面，視覺系統(tǒng)改進(jìn)主要是從傳感器的布置，如“使用前視和后視攝像機(jī)的車道融合系統(tǒng)”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N201110258002）以及“具有前攝像機(jī)和后攝像機(jī)的穩(wěn)健的車輛側(cè)向控制”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N201110257988）中通過直接使用前和后攝像機(jī)圖像作為輸入，與道路曲率的指示器一起來通過多向輸入源來進(jìn)行更可靠和穩(wěn)定的控制；而“提供環(huán)繞車輛的圖像的多個(gè)照相機(jī)”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N201310158018 ）則提供環(huán)繞車輛的多個(gè)照相機(jī)來確保數(shù)據(jù)的精度，而“車道追蹤系統(tǒng)”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N201210509802）則是通過改變攝像頭的配置，將攝像頭配置為從寬角度視野接收道路圖像，從而避免前方車輛太靠近時(shí)前方車輛會(huì)阻擋攝像頭對(duì)車道標(biāo)記的觀察從而造成邊界車道線難以識(shí)別或不可識(shí)別的問題；除了對(duì)攝像頭方面的改進(jìn)，通用汽車還側(cè)重傳感器融合技術(shù)的研發(fā)，如“通過用于車道居中/保持的對(duì)象車輛信息的車道感測(cè)增強(qiáng)”（申請(qǐng)?zhí)?：CN201210187902）中通過多個(gè)傳感器的組合，從而防止單一視覺系統(tǒng)的準(zhǔn)確性不高的問題，而“在道路改變情境中使用導(dǎo)航輸入的錨車道選擇方法”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N201210187902）中，則融合了數(shù)字地圖和前方車輛信息以及機(jī)器視覺，從而可以更精確的估計(jì)車道。

對(duì)于控制方法的研究，通用汽車主要是從事了駕駛員開啟和關(guān)閉車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的方便性和駕駛員在操作時(shí)的舒適性研究，對(duì)于駕駛員使用方便性研究，如“可選擇的車道偏離警告系統(tǒng)及方法”（申請(qǐng)?zhí)朇N200680035400）中可以基于操作者的喜好調(diào)整車道偏離警告系統(tǒng)，而“用于自動(dòng)車道居中和車道變換控制系統(tǒng)的路徑生成算法”（申請(qǐng)?zhí)枺篊N200980123295）一種旨在使乘客獲得舒適感的自主或半自主車輛中的為車道居中和車道變換提供平穩(wěn)操作的系統(tǒng)和方法。相對(duì)于日本而言，美國(guó)更加側(cè)重行為環(huán)境感知方面的研究。

4 技術(shù)路線

行為環(huán)境感知是車道偏離預(yù)警技術(shù)的基礎(chǔ)，目的是為系統(tǒng)提供必要的輸入?yún)?shù)，本章對(duì)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)中的重要技術(shù)分支-行為環(huán)境感知技術(shù)做了進(jìn)一步詳細(xì)的分析，主要從技術(shù)發(fā)展路線方面進(jìn)行分析。

如圖3所示，其為行為環(huán)境感知技術(shù)的演變史，主要表現(xiàn)形式為時(shí)間軸，橫坐標(biāo)表示申請(qǐng)日，文件號(hào)以申請(qǐng)?zhí)柕男问奖憩F(xiàn)。

從圖3中可知，最初的行為環(huán)境感知檢測(cè)模塊是基于道路基礎(chǔ)的，通過埋設(shè)標(biāo)志物如磁鐵等來進(jìn)行道路路線識(shí)別，然而這種方式對(duì)道路的改造成本高、周期長(zhǎng)，自從機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，從1997年起，關(guān)于車道保持大量的研究采用的傳感器均是相機(jī)，并且采用的是前視相機(jī)，即通過將相機(jī)安裝在車輛的前方來探測(cè)前方路線特征，在近距離處的阻擋大部分?jǐn)z像機(jī)視野的領(lǐng)先車輛、以及使攝像機(jī)圖像模糊的低能見度天氣情況，例如雨和霧。在這些情況下，當(dāng)不能從前視攝像機(jī)獲取可用的圖像時(shí)，依賴于攝像機(jī)的圖像作為輸入的系統(tǒng)不能運(yùn)行，于是有了添加后視相機(jī)以及側(cè)視相機(jī)等多種方式進(jìn)行輔助的技術(shù)的發(fā)展，從而確保系統(tǒng)的精度以及可靠性。為了能夠檢測(cè)前方障礙物，防止碰撞，也有一部分研究將雷達(dá)技術(shù)融合進(jìn)車道偏離預(yù)警中，而從2013年起車道偏離預(yù)警系統(tǒng)則側(cè)重與多傳感器技術(shù)融合的發(fā)展，將GPS導(dǎo)航技術(shù)、無線通信技術(shù)以及磁導(dǎo)航技術(shù)融合進(jìn)來，現(xiàn)有的車道偏離預(yù)警正向著智能化、人性化的方向發(fā)展。

5結(jié)束語

本文針對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)外的專利申請(qǐng)量進(jìn)行了分析，通過分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在車道偏離預(yù)警領(lǐng)域已經(jīng)有所發(fā)展，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量也占有一定比例，然而，由于起步較晚，相較于國(guó)外申請(qǐng)還有所差距，且存在申請(qǐng)人分散、未形成清晰、完整的技術(shù)脈絡(luò)的問題，對(duì)于專利市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)目前還沒有足夠的重視，在后續(xù)的研究過程中，可以通過對(duì)國(guó)外重要申請(qǐng)人申請(qǐng)方向的研究來合理專利布局，減少和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。

參考文獻(xiàn)

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