陳桂銀

摘 要： 車道保持輔助系統(tǒng)是典型的駕駛員輔助駕駛系統(tǒng)之一，它針對駕駛員注意力分散而未控制車輛致使車輛偏離車道而設計，保證車輛在車道內安全行駛。本文首先簡要介紹了車道保持輔助系統(tǒng)及相關特點，在此基礎上分析了車道保持輔助系統(tǒng)的全球的專利情況。

關鍵詞： 車道保持輔助系統(tǒng)；信息傳感技術；預警算法；主動控制

一、前言

隨著中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量不斷增加，交通事故總量也在不斷攀升，根據(jù)公安部交通管理局的2013年事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，93.12%的交通事故是由于機動車駕駛員的不當行為造成。所以，減少因駕駛員的不當操作引發(fā)的事故是必須面對且急需解決的[1]。

車道保持輔助系統(tǒng)作為駕駛員輔助系統(tǒng)的重要一部分，往往放置于開發(fā)前期，通過車道保持技術實現(xiàn)駕駛員的輔助逐步向無人駕駛邁進。采用智能的駕駛員輔助系統(tǒng)控制能大大降低交通事故的發(fā)生率，提高車輛的形式安全及道路交通的運輸能力[2]。

二、車道保持輔助系統(tǒng)技術介紹

（一）、車道保持輔助系統(tǒng)技術

車道保持輔助系統(tǒng)一般由圖像采集裝置、ECU、預警裝置、主動控制執(zhí)行機構和車載電腦五部分組成，圖像采集裝置獲取車道邊界線信息并傳遞給ECU，ECU綜合車速信號、轉向燈信號、轉向盤轉角信號和力矩信號燈車輛狀態(tài)信號判斷車輛是否有偏離車道的危險。如果有偏離車道的危險，ECU則向預警裝置發(fā)送指令，預警執(zhí)行機構向駕駛員發(fā)送預警信號；如果預警一定時間后車輛仍存在偏離車道的危險，ECU則會向執(zhí)行機構發(fā)送指令，在駕駛員干預的情況下主動控制車輛回歸原車道，車道保持輔助系統(tǒng)基本結構如下圖1所示：

（二）、車道保持輔助系統(tǒng)技術發(fā)展

日本汽車企業(yè)在車道保持輔助系統(tǒng)方面的研究起步較早，三菱汽車公司是最早進行車道保持輔助系統(tǒng)研發(fā)的汽車企業(yè)之一，其在1999年成功將車道保持輔助系統(tǒng)安裝在一款模型車上，該系統(tǒng)具有兩個特點：一是除視覺和聽覺預警裝置還采用觸覺預警裝置，通過轉向盤振動向駕駛員發(fā)送警告信號；二是車道保持系統(tǒng)除提供預警外，如果預警未引起駕駛員注意，車道保持系統(tǒng)會主動控制車輛。

與日系汽車企業(yè)相比，歐美汽車企業(yè)在這方面的研究起步稍晚。美國福特汽車公司在其2012年推出的福特探險者、Fusion、林肯MKS上都裝配車道保持輔助系統(tǒng)，它不僅能處理圖像信息和識別車道線，還能識別車輛和行人、控制大燈等，有助于實現(xiàn)整車集成控制降低控制器冗余度。

我國在車道保持輔助系統(tǒng)的研發(fā)和商用領域起步較晚，隨著汽車市場不斷成熟車輛主動安全主件引起廣泛關注，車道保持輔助系統(tǒng)將會不斷增加。廈門金龍公司是國內汽車領域最早進行車道偏移預警系統(tǒng)自主研發(fā)的企業(yè)之一，金龍客車于2013年推出的一種車載計算機信息系統(tǒng)KL-988包括車道偏移預警系統(tǒng)，車輛安裝此車載計算機信息系統(tǒng)以接受車輛狀態(tài)信號例如車速、轉向盤轉角和轉矩、制動踏板開度和制動力等。

三、車道保持輔助系統(tǒng)專利情況分析

（一）、申請量趨勢分析

截止2016年11月，在德溫特DWPI數(shù)據(jù)庫中檢索到涉及車道保持輔助系統(tǒng)的全球專利申請共計2480項。圖2示出了車道保持輔助系統(tǒng)技術全球專利申請發(fā)展趨勢，全球車道保持輔助系統(tǒng)技術的發(fā)展大致經歷了以下三個主要階段：

1. 技術萌芽期（1997年-2002年）：1997年豐田公司提出了關于車道偏離防止裝置的申請，屬于最早的車道保持輔助系統(tǒng)的申請之一。通過檢測器檢測到車輛偏離車道后，通過控制器控制車輛轉角使車輛回到車道。該階段屬于車道保持輔助系統(tǒng)技術的初期，各年申請量維持在一個較低的水準，而且發(fā)展速度也較慢，未形成規(guī)模效應。。

2. 高速發(fā)展期（2003年-2014年）：隨著汽車的普及，消費者安全意識在不斷提升，對車輛主動安全性的要求也越來越高，汽車智能化越來越受到重視，各大廠家也投入大量人力物力進行車道保持輔助系統(tǒng)的研發(fā)，于此同時，許多申請人也進行了大量的專利申請，其增長幅度明顯，專利申請量與申請人的數(shù)量都呈快速增加態(tài)勢。

3. 成熟發(fā)展期（2014年至今）：這一階段的專利申請數(shù)量有所回落，申請人數(shù)量基本保持穩(wěn)定，主要是因為第二階段的發(fā)展勢頭有所緩解，相關技術漸趨成熟，進行車道保持輔助系統(tǒng)的競爭格局基本形成。該時期中國專利申請數(shù)量也有較大的增長，有追趕國外同行之勢。

（二）、申請人分析

從全球專利申請主要申請人排名情況來看，主要申請人為日產、豐田、博世、現(xiàn)代、富士重工業(yè)、電裝、通用、奧迪，可以看出申請人均為規(guī)模較大的公司，且大部分為日企，僅兩家德企和一家美企，這與日本作為智能車行業(yè)申請量大國相適應。前八個主要申請人中未出現(xiàn)中國申請人，原因可能是國內的汽車行業(yè)起步較晚，在智能車技術方面更是如此，與國外大型企業(yè)相比，缺少相應智能車的研發(fā)實力，仍然處于摸索階段，并沒有投入大量人力物力進行相關專利申請與布局，從統(tǒng)計的整體申請人的情況來看，中國內的申請人的數(shù)量不少，但密集度很低，未能出現(xiàn)申請量較多的國內申請人。

（三）、技術主題分析

智能車車道保持輔助系統(tǒng)技術關鍵技術包括信息傳感技術、預警算法和主動控制三個方面。

1. 信息傳感技術。

信息傳感技術精度直接影響車道線識別結果，車道識別的方法多種多樣，車道保持輔助系統(tǒng)有使用視覺傳感技術識別車道，也有使用雷達監(jiān)測車道，還有采用GPS技術進行識別的。

2. 預警算法

在預警算法方面，單一算法使用范圍有限導致車道保持輔助系統(tǒng)的誤警率比較高，部分駕駛員行車中甚至選擇關閉車道報警輔助系統(tǒng)。應用范圍較廣的預警算法有跨道時間（TLC）算法、未來偏移距離（FOD）算法和車輛當前位置（CCP）算法以及對這三種算法的改進。

3. 主動控制

車道保持輔助系統(tǒng)的主動控制執(zhí)行機構大致分為轉向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)兩類，基于轉向系統(tǒng)的車道保持輔助系統(tǒng)包括基于EPS的車道保持輔助系統(tǒng)和基于線控轉向系統(tǒng)SBW的車道保持輔助系統(tǒng)，原理是利用電機控制轉向器以改變車輪運動方向；基于制動系統(tǒng)的車道保持輔助系統(tǒng)則控制左右車輪制動力矩產生差動制動來控制車輛運動狀態(tài)。

四、總結

從車道保持輔助系統(tǒng)技術發(fā)展來看，日本的日產、豐田、富士、電裝，德國的博世、奧迪和美國的通用等幾個大的企業(yè)，引領整個行業(yè)的發(fā)展，我國在這方面起步較晚，研究也不夠深入，仍有很多難題需要攻克，才能夠縮短與行業(yè)領先水平的差距。

參考文獻

[1]方文平. 基于BP神經網(wǎng)絡的車道保持控制仿真研究[D]，吉林大學碩士學位論文，2009.

[2]陳慧，徐建波. 智能汽車技術發(fā)展趨勢.中國集成電路. 2014：65～70.