[发明专利]一种人机共驾的车道偏离辅助系统及其车道偏离辅助方法

权利要求书

1.一种人机共驾的车道偏离辅助系统，其特征在于，其包括：

辅助决策模块，其用于判断车辆是否偏离车道，并在判断车辆偏离车道时协调驾驶员与车道偏离辅助系统对车辆的控制权；

控制器模块，其用于在车辆偏离车道时主动纠正车辆姿态，保证车辆始终在车道中心线附近行驶，保证行车安全；

执行模块，其用于执行控制器模块的控制信息，完成车道偏离辅助；

其中，所述辅助决策模块包括：感知模块，其用于获取车辆行驶过程中的状态信息；期望路径规划模块，其用于根据所述状态信息预测车辆的行驶轨迹；车道偏离预警模块，其用于根据所述行驶轨迹采用TLC预警算法、CCP预警算法、TLC和CCP联合预警算法，来判断车辆是否偏离车道；驾驶员状态识别模块，其在车辆偏离车道时，协调驾驶员与辅助系统对车辆的控制权；

所述TLC预警算法：

其中DLC为车辆从当前位置行驶至车道边界线过程中车辆经过的距离，v_x是车辆的纵向运动速度；

1)当TLC≤T_tw，此时车道偏离辅助系统启动，式中T_tw为车道偏离辅助系统启动的最低阈值；

2)当TLC≤T_tc＝T_tw+T_tr，车道偏离辅助系统启动，式中T_tc为车道偏离辅助系统启动的阈值；T_tr为车道偏离辅助系统启动至驾驶员采取措施过程中驾驶员的反应时间；

3)当TLC＞T_of，此时视为车辆在安全行驶，车道偏离辅助系统处于关闭状态，式中T_of为车道偏离辅助系统关闭的阈值；

所述CCP预警算法：

汽车前轮相对于左右道路边界的位置：

其中b为道路宽度，b_c为车辆宽度，y₀为道路中心与车辆纵向轴线的距离，Δy_l和Δy_r为左右车轮到相应边界的位置；

1)当Δy_l﹥0并且Δy_r﹥0，说明车辆在车道内行驶，不需发出预警；

2)当Δy_l﹤0或者Δy_r﹤0，说明车辆偏离车道，系统发出预警；

TLC和CCP联合预警算法：

偏离速度为车辆偏离车道时垂直于车道边界线的速度

v＝v_x*sinβ+v_y*sinβ

其中v_x为纵向速度，v_y侧向速度，β为车辆的相对偏航；

1)当偏离速度v大于0.6m/s时表明车辆正以较大速度靠近车道边界，此时启动TLC预警算法；

2)当偏离速度v小于0.6m/s时表明车辆靠近车道边界的速度较小，此时启动CCP预警算法。

2.如权利要求1所述的人机共驾的车道偏离辅助系统，其特征在于，预测车辆的行驶轨迹时，采用的预测方法包括以下步骤：

步骤1)为描述空间任意点经摄像机成像后的坐标，定义世界坐标系和像素坐标系；世界坐标系用O-XYZ表示，坐标原点O位于摄像机光学中心在地面的投影，Z轴为车辆初始行驶方向，Y轴垂直于地面，X轴满足左手定则；像素坐标系用o₁-cr表示，坐标原点o₁位于图像左上角，c和r轴平行于成像面；

步骤2)根据车道消失线方程，将世界坐标系下的初始车道模型推导到像素坐标系下的目标车道模型；

步骤3)根据步骤2建立的目标车道模型得到车道曲率i，并根据公式(1)得到期望的车辆行驶路径r_g(k+i)：

r_g(k+i)＝r_v(k+i)cosΨ(k)+iTv_xsinΨ(k)+Y(k) (1)

其中，T为采样周期，k为采样时刻，Ψ为车辆横摆角，v_x为车辆纵向速度，Y(k)为k时刻车道线上的期望位置，r_v(k+i)为车辆的侧向位移；所述状态信息包括车辆横摆角Ψ、车辆纵向速度v_x、期望位置Y(k)、车辆的侧向位移r_v(k+i)。