導(dǎo)讀

邊看手機(jī)邊開車，導(dǎo)致車輛發(fā)生事故的不計其數(shù)，開車接打電話、與人交流、長途疲勞駕駛等外在因素擾亂駕駛員的注意力導(dǎo)致車輛偏離車道，沒有及時修正，就很容易發(fā)生事故危險。

如何讓駕駛員保持注意力集中且預(yù)防駕駛員在注意力分散時發(fā)生意外，降低車輛偏離車道保證行車安全，成為了各個車廠重點研究的目標(biāo)之一。人的注意力會被分散，但機(jī)器不會，LKA車道保持輔助系統(tǒng)開發(fā)了一種可以智能輔助駕駛員開車的功能，可以幫助駕駛員在車道內(nèi)安全行駛。它可以控制基于車道偏離警告系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，幫助車輛保持在規(guī)定車道上安全行駛，提高行車的主動安全性，減小駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān)。

01

LKA系統(tǒng)控制原理

LKA屬于ADAS智能駕駛輔助系統(tǒng)中的一種。車道保持輔助系統(tǒng)利用視覺傳感器采集道路圖像，計算車輛在車道中的位置及運(yùn)動信息，利用車輛的轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)對車輛進(jìn)行控制。如果車輛接近識別到標(biāo)記線并可能脫離行駛車道，會通過方向盤的振動或是聲音來提醒駕駛員注意，車道保持輔助系統(tǒng)會對車輛施加干預(yù)，防止車輛無意識偏離車道。

LKA系統(tǒng)分為感知層、決策控制層、底層執(zhí)行層和人機(jī)交互四個模塊。

感知層：用于集車道線信息和車輛信息，車道信息可以通過安裝在車頭位置的前視多功能攝像頭實現(xiàn)，而且車輛信息的獲取依賴于車輛自身的傳感器；

決策控制層：能夠根據(jù)感知層反饋的偏差信息計算LKA輔助力矩，并給予LKA輔助力矩和真實駕駛員轉(zhuǎn)向力矩生成虛擬駕駛員轉(zhuǎn)向力矩；

執(zhí)行層：主要為EPS，EPS能夠響應(yīng)虛擬駕駛員轉(zhuǎn)向力矩，從而實現(xiàn)對車輛位姿的修正。

人機(jī)交互：車內(nèi)系統(tǒng)在進(jìn)入或退出車道保持功能時會有一些屏幕操作提示，以及車輛偏離車道壓線的時候的時候會預(yù)警，發(fā)生無意識偏離時也會啟動糾偏功能等。

02

LKA車道保持系統(tǒng)的組成

LKA用于輔助駕駛員將車輛保持在車道線內(nèi)行駛，是一項在車道偏離預(yù)警LDW功能上發(fā)展而來的橫向運(yùn)動控制ADAS功能。

一般包括三項子功能：

LKA智能輔助系統(tǒng)能夠向駕駛員或整車提供系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)信息，緩解駕駛強(qiáng)度；能夠探測車輛相對于車道邊界的橫向位置；能夠預(yù)報警，讓車輛保持在車道線內(nèi)行駛。具體功能可分為如下三種：

1.車道偏離預(yù)警(LDW)：借由攝像頭檢測道路上的標(biāo)線來判斷車輛是否偏離車道，當(dāng)駕駛員跑神時發(fā)生車輛偏離車道時，車輛通過聲音、視覺和振動等方式向駕駛員發(fā)出預(yù)警。但是它只能提醒駕駛者車輛已經(jīng)偏離車道，不會主動采取任何轉(zhuǎn)向的措施。

2.車道偏離干預(yù)(LDP)：當(dāng)車輛偏離車道，快要駛離車道之前，通過施加適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向修正車輛位置，通常比較粗暴，是一個安全功能，比較少考慮舒適性。

3.車道居中控制(LCC/LCA)：讓車道順著車道中心走，即使駕駛員短暫脫手駕駛，車輛也會居中行駛減少駕駛員負(fù)擔(dān)，提高駕駛舒適性。

03

LKA系統(tǒng)設(shè)計的核心和難點

LKA輔助系統(tǒng)實質(zhì)是對車輛的一種橫向控制，一是對車輛的橫向距離控制，二是對方向盤的轉(zhuǎn)角大小進(jìn)行控制。如何設(shè)計LKA系統(tǒng)，就是基于車輛橫向動力學(xué)設(shè)計橫向控制器。

LKA設(shè)計的難點：

1.環(huán)境精準(zhǔn)識別（車道線識別）困難

車道線污損、車道線不清楚、天氣因素以及復(fù)雜的道路環(huán)境等都會導(dǎo)致無法精準(zhǔn)識別車道線。對于求取車道線參數(shù)需要對多個攝像頭輸出的車道線信息進(jìn)行融合，以達(dá)到更加理想的效果。

2.基于EPS系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向執(zhí)行系統(tǒng)性能。

04

課程介紹

如何求解方向盤轉(zhuǎn)角，計算最優(yōu)控制解，本次訓(xùn)練營會利用LQR控制算法計算反饋控制量和前饋控制量求得方向盤轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)EPS控制，完成LKA功能開發(fā)。

如何建立車輛動力學(xué)模型，計算道路曲率，求解車道線參數(shù)，在《自動駕駛控制算法中級訓(xùn)練營》都會一一詳解。

《自動駕駛控制算法中級訓(xùn)練營》從現(xiàn)代控制理論入手，通過三大控制算法學(xué)習(xí)，建立動力學(xué)模型，建立ACC與LKA的控制器模型并實現(xiàn)仿真，并通過項目作業(yè)讓學(xué)員掌握建模和仿真的實踐能力，提升控制算法開發(fā)能力，建立一套屬于自己的模型。

課程大綱

直播1：建立車輛動力學(xué)模型

直播2：基于動力學(xué)模型設(shè)計狀態(tài)觀測器、反饋控制器

直播3：基于QP估計車輛橫向行駛曲率

直播4：基于動力學(xué)模型設(shè)計LQR控制器

直播5：基于KF的多傳感器融合與多目標(biāo)跟蹤

直播6：換道行為決策與路徑規(guī)劃方法

直播7：基于LQR設(shè)計ACC控制器并實現(xiàn)閉環(huán)仿真

直播8：基于LQR設(shè)計LKA控制器并實現(xiàn)閉環(huán)仿真

課程收益

• 掌握經(jīng)典/現(xiàn)代控制理論，并通過項目實踐、應(yīng)用；
  

• 利用MATLAB/Simulink對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)辨識及特性分析；

• 運(yùn)用不同方法對系統(tǒng)模型進(jìn)行求解；

• 能夠設(shè)計ACC控制器并實現(xiàn)仿真；

• 能夠設(shè)計LKA控制器并實現(xiàn)仿真。

  
  

建議基礎(chǔ)

• 需要有一定的C語言或者M(jìn)ATLAB語言基礎(chǔ)；
  

• 建議理工科類專業(yè)背景，擁有控制理論基礎(chǔ)。

  
  

面向?qū)ο?/strong>

• 希望從事自動駕駛控制研發(fā)的在校學(xué)生，理工科背景，本科及以上學(xué)歷；

• 0-3年電子電氣開發(fā)經(jīng)驗背景的工程師希望轉(zhuǎn)崗至駕駛控制研發(fā)崗位；

• 剛進(jìn)入自動駕駛控制算法相關(guān)崗位，想要快速提升自己專業(yè)知識能力的工程師。

報名咨詢

課程形式：在線直播授課，班級群答疑

課程周期：在線8次直播課+8次項目大作業(yè)，學(xué)習(xí)周期1.5個月

聯(lián)系人：汽車學(xué)堂堂主

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