一种车道中央保持控制系统的制作方法

本实用新型属于车辆智能控制技术领域，具体涉及一种车道中央保持控制系统。

背景技术：

随着汽车工业的发展，车辆行驶的安全性得到越来越多的重视，车辆一般都配置了多种用于安全驾驶的系统，其中之一为车道保持辅助系统(LKAS)。当车辆由于驾驶员注意力不集中并且驾驶员未及时纠正车辆偏离车道运动时，车道保持系统能够防止车辆从其车道偏离并控制转向干预使车辆保持在原车道。

由于车道保持系统通过检测车道偏离从而控制转向干预，而车道偏离的检测是以车辆距离车道边界的距离为判断依据，导致车道保持只能在车辆快要偏离车道边界时对行驶方向进行修正和干预，无法使车辆跟随车道中央行驶，进而导致转向干预次数增多，车辆安全性和舒适性降低。

另外，车道保持系统一般通过分析摄像头采集的图像从而提取车道信息。但是，摄像头采集的图像无法提供道路曲率、坡度、倾斜度等信息，导致车道保持系统对道路跟随的质量较差，安全性和舒适性不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于公开一种车道中央保持控制系统，使车辆跟随车道中央运动，提高车道保持的性能，尤其是改善车道保持的安全性和舒适性。

本实用新型公开的一种车道中央保持控制系统，包括高精地图服务器和车辆端系统；所述高精地图服务器存储有包括道路曲率、坡度、倾斜度在内的高精地图数据；所述车辆端系统包括地图数据存储器、GPS接收器、摄像头组、车辆运行数据采集器、车道中央保持控制器、转向控制器；所述车道中央保持控制器分别与所述地图数据存储器、GPS接收器、摄像头组、车辆运行数据采集器、转向控制器通信连接；

所述地图数据存储器通过网络与所述高精地图服务器连接，用于从高精地图服务器获取车辆所处车道的高精地图数据，并输入所述车道中央保持控制器；

GPS接收器，用于接收GPS数据，定位车辆位置并输入所述车道中央保持控制器；

摄像头组，用于采集道路图像数据并输入所述车道中央保持控制器，由车道中央保持控制器识别车辆的左右车道标识以及判断车辆所处车道的中央位置；

车辆运行数据采集器，用于采集车辆偏航角和速度并输入车道中央保持控制器；

车道中央保持控制器，用于基于所述地图数据存储器、GPS接收器、摄像头组、车辆运行数据采集器的输入相应控制转向控制器动作；

转向控制器，用于根据车道中央保持控制器的控制相应动作。

进一步的，所述摄像头组至少包括3个摄像头：安装在车辆前方用于采集车辆前方道路图像数据的前置摄像头，以及安装在车辆左右两侧用于采集车辆两侧的道路图像数据的左右摄像头。

本实用新型不仅能够使车辆跟随车道中央运动，并且能够有效提升车道保持系统对道路跟随的质量，提升车道保持的安全性和舒适性。

附图说明

图1是实施例公开的一种车道中央保持控制系统总体结构框图。

图2是实施例公开的一种车道中央保持控制系统中以俯视图方式示出的摄像头组安装位置图。

图3是实施例公开的一种车道中央保持控制系统中以俯视图方式示出的车道中央虚拟车辆控制路径上及预瞄点示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步描述。

实施例

请参阅图1，本实施例公开的一种车道中央保持控制系统，包括高精地图服务器100和车辆端系统200；高精地图服务器100存储有包括道路曲率、坡度、倾斜度在内的高精地图数据；车辆端系统200包括地图数据存储器201、GPS接收器202、摄像头组203、车辆运行数据采集器204、车道中央保持控制器205、转向控制器206；车道中央保持控制器205分别与所述地图数据存储器201、GPS接收器202、摄像头组203、车辆运行数据采集器204、转向控制器206通信连接；其中：

地图数据存储器201通过网络与高精地图服务器100连接，用于从高精地图服务器100 获取车辆所处车道的高精地图数据，并输入所述车道中央保持控制器205；

GPS接收器202，用于接收GPS数据，定位车辆位置并输入所述车道中央保持控制器205；

摄像头组203，用于采集道路图像数据并输入所述车道中央保持控制器205，由车道中央保持控制器205识别车辆的左右车道标识以及判断车辆所处车道的中央位置；

车辆运行数据采集器204，用于采集车辆偏航角和速度并输入车道中央保持控制器205；

车道中央保持控制器205，用于基于地图数据存储器100、GPS接收器202、摄像头组203、车辆运行数据采集器204的输入相应控制转向控制器206动作；

转向控制器206，用于根据车道中央保持控制器205的控制相应动作。

进一步的，如图2所示，摄像头组203至少包括3个摄像头：安装在车辆前方用于采集车辆前方道路图像数据的前置摄像头，以及安装在车辆左右两侧用于采集车辆两侧的道路图像数据的左右摄像头。

工作原理

请参阅图1及图3，本实施例的工作原理参考如下：

(1)地图数据存储器201从高精地图服务器100获取车辆所处车道的包括道路曲率、坡度、倾斜度在内的高精地图数据。

(2)摄像头组203采集道路图像数据并输入车道中央保持控制器205，车道中央保持控制器205识别车辆的左右车道标识，并判断车辆所处车道的中央位置。

(3)GPS接收器202接收GPS数据，定位车辆位置并输入车道中央保持控制器205，以及车辆运行数据采集器204获取车辆偏航角和速度并输入车道中央保持控制器205。

(4)车道中央保持控制器205基于输入的高精地图数据、车辆所处车道的中央位置、车辆位置、车辆偏航角和速度，生成一条沿车辆所处车道中央的虚拟车辆控制路径。

(5)车道中央保持控制器205通过计算生成虚拟车辆控制路径上的预瞄点位置，并利用所述预瞄点位置确定车辆跟踪虚拟车辆控制路径的方向偏差角，将方向偏差角、道路曲率、坡度、倾斜度输入输入转向控制器206。

如图3所示，位于开始位置1的车辆与所处车道的中央位置2的垂直距离为dy，车辆以速度v沿着前进方向运动，且与中央位置2的车辆偏航角为ψ。其中，中央位置2是通过摄像头组检测并计算得到的车道的中心线(虚拟车辆控制路径)，垂直距离dy可根据GPS数据和中央位置2的计算得到，车辆速度v和车辆偏航角ψ可从车道运行数据采集器获取。

由图3可知，预瞄点位置的距离L为：其中，dx＝(v*tanψ)dy，dy为车辆到所处车道的中央位置的垂直距离，v为车辆的速度，ψ为车辆偏航角；预瞄点位置确定车辆跟踪所述虚拟车辆控制路径的方向偏差角θ为：

(6)转向控制器206根据方向偏差角、道路曲率、坡度、倾斜度控制车辆沿所处车道中央方向偏差最小行驶。

根据中国标准车道线宽度3.75m，本实施例的车道中央保持控制系统优选的启用条件为：车辆与所处车道的中央位置的垂直距离大于或等于0.9m，并且车辆速度大于或等于20km/h，即满足dy≥0.9m且v≥20km/h时启用。

本实施例不仅能够使车辆跟随车道中央运动，并且可以通过高精地图提供的道路曲率、坡度、倾斜度等高精地图数据作为车辆转向控制的控制参数，能够有效提升车道保持系统对道路跟随的质量，提升车道保持的安全性和舒适性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。