LDW车道偏离预警功能介绍

作者 | 北湾南巷

出品 | 汽车电子与软件

车道偏离预警（LDW- Lane Departure Warning）功能在车辆无意识车道偏离的情况下对驾驶员进行报警，可以减少侧向碰撞的发生，车道偏离预警包括已经发生的车道偏离和即将发生的车道偏离。

在车道边线清晰可见的情况下， LDW使用前视摄像头测量自身车辆与车道两侧车道线的相对距离和位置，报警可以通过视觉、声音或震动等多种形式体现。

#01

车道偏离预警系统是一种方便的车载设施，它利用摄像头图像和车辆信号信息识别前方车道，并在偏离车道时向驾驶员发出警报。它由摄像机单元组成，并通过计算摄像机图像输入信号来识别车道。通过在摄像头单元上感测前方车道进行屏幕图像处理的传感器模块感测车道以保持车道，并计算关键参数，即车辆中心偏移、道路宽度、车辆行驶角度和道路曲率。

以下步骤是通过视频图像处理的车道识别过程：

1. 道路图像输入过程中的车道感测

2. 以车道为重点的过滤计算

3. 车道候选点的提取（估计为车道的组成点）

4. 通过候选点感知车道

如下图所示，为LDW系统一般构成，

LDW系统构成

LDWS系统构成以及功能

LDWS的相机单元使用视频信号输入来处理以下功能：

• 检测和分析车道

• 检测前面车辆的灯光

• 检测和分析上述车辆的状态，必要时向驾驶员发出警告声音（或信息）

• 使用高速CAN通信传输信息

基于视频系统的驾驶员辅助功能车道偏离报警（LDW）在车辆无意识偏离车道时提醒驾驶员。根据GB/T26773-2011中的定义，车道偏离报警系统的功能构成如下图所示，其中抑制请求、车速测量、驾驶员优先选择以及其他附加功能是可选的。

系统功能组成

LDW在自身车辆发生了无意识车道偏离的情况下对驾驶员进行告警。无意识的车道偏离既包括已经发生的车道偏离，也包括即将发生的车道偏离。对驾驶员的告警可以减少侧向碰撞以及其它相关事故的发生。

在车道边线可见的情况下，LDW使用视频系统的车道边线探测系统测量自身车辆与车道两侧边缘线的相对距离与方位。除了使用这些几何信息触发告警之外，环境因素也会被检查以抑制由于有意的车道偏离而触发的告警。

在整车系统中，告警可以通过视觉、声音或触觉形式体现。LDW对不同类型（实线、虚线和点状线）和颜色（白色、黄色、橙色和蓝色）的道路标记线均有效。LDW对没有车道标记线的路沿也有效。

车道偏离报警示意图

1-车道边界；2-车道偏离点；3-报警临界线；4-最早报警点；5-最迟报警线；

a-当满足报警条件且没有抑制请求时，则发出车道偏离报警

LDW 典型用例

使用案例图例	使用案例描述
图1	无意识车道偏离（早/晚） · LDW发出早报警，比如在车辆压线之前（阈值可调）。 · LDW发出晚报警，比如车辆已压线（阈值可调）。
图2	有意识车道偏离 · 在转向灯开启的情况下，LDW不发出报警 · 对于点触式转向灯（转向灯短暂闪烁并自动关闭），LDW报警同样会被抑制 · 转向灯未开启情况下，LDW仍需估计驾驶员的变道意图
图 3	非相关侧转向灯开启 · 如果驾驶员开启了一侧转向灯但车辆向另一侧偏离，报警会正常发出。
图4	弯道切入 · 车辆通过弯道时，驾驶员主动压线，LDW不触发报警 · 在这种情况下，系统会虚拟地将车道边界向弯道内侧移动，避免发出干扰驾驶员的报警
图5	并道 · 在车道合并的情况下（自身车道逐渐变窄）如果未发生车道偏离，LDW不触发报警。LDW可以预测车道宽度的改变并抑制报警
图6	窄道 · 如果车道过窄，比如乡村道路，LDW会推迟报警
图7	骑线行驶 · 如果驾驶员故意靠近车道线或骑线行驶，LDW不触发报警，这种事件可能在一些情形下发生，比如被救护车或警车超越之时。
图8	单线 · LDW只针对有车道线一侧报警

#03

如图所示，为一种LDW的状态机简图：

该状态机可实现：

1. 车道偏离报警系统在离开道路或驶入相邻车道时，通过视觉警报和方向盘的听觉警报和触觉反馈向客户发出警报。

2. 当系统处于激活状态时，它将在“正常灵敏度”或“高灵敏度”设置下运行。当系统在“正常灵敏度”设置下运行时，它只会在车辆稳定行驶时提醒驾驶员车道偏离，这意味着它对设置警报的“灵敏度”低于“高灵敏度”设置。当系统以“高灵敏度”设置运行时，当车辆在比“正常灵敏度”设置更动态的条件下运行时，它将提醒驾驶员车道偏离。

3. 当系统激活时，该功能将使用运动数据（车速、转向角和车辆姿态数据）以及来自追踪道路上车道标记的前向摄像头的视觉数据，来检测车辆何时偏离其当前车道。

4. 当此警告事件以视觉方式发生时（通过组合仪表信息中心中与蜂鸣音相关的图标），并向驾驶员提供触觉反馈（通过方向盘）以提醒他们此情况。

5. 此功能仅在可校准的设定速度以上和稳定的驾驶条件下（无剧烈制动、加速或转向）工作。

#04

输入：

选项1：切换请求

应在仪表板菜单中为驾驶员提供一个页面，以启用或禁用LDW功能

• 驾驶员按下LDW选择线，仪表面板将信号“LDWOnOffReq”的值设置为“0x1”（按下），并将其发送到车辆CAN总线

• 驾驶员不按下LDW选择线，仪表板组合仪表将信号“LDWOnOffReq”的值设置为“0x0”（未按下），并将其发送到车辆CAN总线

注意：也可以使用硬接线按钮

选项2：灵敏度设置

驾驶员无动作，仪表板组合仪表向车辆CAN总线发送值为“0x0”的信号“LDW灵敏度”（无动作）

• 驾驶员按下低灵敏度选择线，仪表板组合仪表向车辆CAN总线发送值为“0x1”的信号“LDW灵敏度”（正常灵敏度）

• 驾驶员按下高灵敏度选择线，仪表板组合仪表向车辆CAN总线发送值为“0x1”的信号“LDW灵敏度”（高灵敏度）

注意：当“LDW_Status”值为“0x0”（关闭）、“0x3”（故障）或“0x4”（摄像头被遮挡）或“LDW_Status”值由于通信错误而不可用时，不应允许设置LDW Sentivity

输出：

1. 状态信号灯

图标可以像图片K.25或K.16一样应用

仪表板上应有一个指示灯图标，用于指示LDW的运行状态。

• 当输入信号“LDW_Status”为“0x0”（关闭）时，仪表板组合仪表不显示LDW信号灯

• 当输入信号“LDW_Status”为“0x1”（LDW待机）或“0x2”（LDWactive）时，仪表板组合仪表显示绿色的LDW信号灯图标

• 当输入信号“LDW_Status”为“0x3”（LKS故障）或“0x4”（摄像头被遮挡）时，仪表板组合仪表（仪表面板）显示黄色的LDW信号灯图标

• 当输入信号“LDW_Status”因通信故障而不可用时，仪表板组合仪表（仪表面板）显示黄色的LDW信号灯图标

2. 操作灵敏度

当“LDW_Status”为“0x1”（LDW standby）或“0x2”（LDW active）时：

• 当输入信号“LDW_Sensitivity”为“0x0”（正常灵敏度）时，仪表面板在灵敏度选择页面中标记LDW“低灵敏度”

• 当输入信号“LDW_Sensitivity”为“0x1”（高灵敏度）时，仪表面板在灵敏度选择页面中标记LDW“高灵敏度”

3. 线路跟踪状态 

4. 触觉警告

如果输入的振动频率和幅度值为有效值，并且振动幅度不为零，EPS 应按照如下频率和幅度以正弦形式振动方向盘：

Frequency–信号“LDW_VibFreq”的值

振幅–信号“LDW_VibAmp”的值

如果警告配置文件是从电动助力转向EPS侧定义的，那么LDW只需要发出警告请求也是可以接受的, 这里方向盘震动电机是一种可以将震动信号转换成机械振动的装置，通过振动方向盘的方式，提醒驾驶员注意行驶安全。例如当车辆偏离车道或者与前方车辆距离过近时，方向盘震动电机会自动发出警示信号，提醒驾驶员注意。

5. 文本显示（可选）

当信号“LDW_TextInfoForDriver”的值为“0x0”（无显示）时，仪表面板不应显示任何文本信息

当信号“LDW_TextInfoForDriver”的值为“0x1”（LDW不可用，临时故障）时，仪表面板可以显示一条文本消息，指示LDW由于临时故障而不可用

当信号“LDW_TextInfoForDriver”的值为“0x2”（LDW不可用，摄像头被遮挡）时，仪表板组合仪表可以显示一条文本消息，指示LDW由于摄像头失明而不可用

当信号“LDW_TextInfoForDriver”的值为“0x3”（LDW不可用，永久故障）时，仪表面板可以显示一条文本消息，指示LDW由于永久故障而不可用

当信号“LDW_TextInfoForDriver”由于CAN通信故障而不可用时，仪表板组合仪表可以显示一条文本消息，指示LKS由于永久故障而不可使用。

小结：

LDW系统通常是通过安装在车内挡风玻璃上的摄像头，采集分析行车道路线来判断车子是否处于行车道内。在监测到车子在不受控的情况下偏向一侧车道时给驾驶员发出警示，一般通过位于车辆A柱内侧的警示灯、方向盘或驾驶席座椅上的偏心电动机或者蜂鸣器等发出对应的提醒。

参考：       

1. Lane Departure Warning: What LDW Is & How It Works

2. Lane Departure Warning - My Car Does What

3. 智能辅助驾驶系统之LDW（1）-智车联盟

4. 车道偏离报警LDW-CSDN博客