导读

边看手机边开车，导致车辆发生事故的不计其数，开车接打电话、与人交流、长途疲劳驾驶等外在因素扰乱驾驶员的注意力导致车辆偏离车道，没有及时修正，就很容易发生事故危险。

如何让驾驶员保持注意力集中且预防驾驶员在注意力分散时发生意外，降低车辆偏离车道保证行车安全，成为了各个车厂重点研究的目标之一。人的注意力会被分散，但机器不会，LKA车道保持辅助系统开发了一种可以智能辅助驾驶员开车的功能，可以帮助驾驶员在车道内安全行驶。它可以控制基于车道偏离警告系统的转向系统，帮助车辆保持在规定车道上安全行驶，提高行车的主动安全性，减小驾驶员的驾驶负担。

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LKA系统控制原理

LKA属于ADAS智能驾驶辅助系统中的一种。车道保持辅助系统利用视觉传感器采集道路图像，计算车辆在车道中的位置及运动信息，利用车辆的转向和制动系统对车辆进行控制。如果车辆接近识别到标记线并可能脱离行驶车道，会通过方向盘的振动或是声音来提醒驾驶员注意，车道保持辅助系统会对车辆施加干预，防止车辆无意识偏离车道。

LKA系统分为感知层、决策控制层、底层执行层和人机交互四个模块。

感知层：用于集车道线信息和车辆信息，车道信息可以通过安装在车头位置的前视多功能摄像头实现，而且车辆信息的获取依赖于车辆自身的传感器；

决策控制层：能够根据感知层反馈的偏差信息计算LKA辅助力矩，并给予LKA辅助力矩和真实驾驶员转向力矩生成虚拟驾驶员转向力矩；

执行层：主要为EPS，EPS能够响应虚拟驾驶员转向力矩，从而实现对车辆位姿的修正。

人机交互：车内系统在进入或退出车道保持功能时会有一些屏幕操作提示，以及车辆偏离车道压线的时候的时候会预警，发生无意识偏离时也会启动纠偏功能等。

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LKA车道保持系统的组成

LKA用于辅助驾驶员将车辆保持在车道线内行驶，是一项在车道偏离预警LDW功能上发展而来的横向运动控制ADAS功能。

一般包括三项子功能：

LKA智能辅助系统能够向驾驶员或整车提供系统当前的状态信息，缓解驾驶强度；能够探测车辆相对于车道边界的横向位置；能够预报警，让车辆保持在车道线内行驶。具体功能可分为如下三种：

1.车道偏离预警(LDW)：借由摄像头检测道路上的标线来判断车辆是否偏离车道，当驾驶员跑神时发生车辆偏离车道时，车辆通过声音、视觉和振动等方式向驾驶员发出预警。但是它只能提醒驾驶者车辆已经偏离车道，不会主动采取任何转向的措施。

2.车道偏离干预(LDP)：当车辆偏离车道，快要驶离车道之前，通过施加适当的转向修正车辆位置，通常比较粗暴，是一个安全功能，比较少考虑舒适性。

3.车道居中控制(LCC/LCA)：让车道顺着车道中心走，即使驾驶员短暂脱手驾驶，车辆也会居中行驶减少驾驶员负担，提高驾驶舒适性。

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LKA系统设计的核心和难点

LKA辅助系统实质是对车辆的一种横向控制，一是对车辆的横向距离控制，二是对方向盘的转角大小进行控制。如何设计LKA系统，就是基于车辆横向动力学设计横向控制器。

LKA设计的难点：

1.环境精准识别（车道线识别）困难

车道线污损、车道线不清楚、天气因素以及复杂的道路环境等都会导致无法精准识别车道线。对于求取车道线参数需要对多个摄像头输出的车道线信息进行融合，以达到更加理想的效果。

2.基于EPS系统的主动转向执行系统性能。

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课程介绍

如何求解方向盘转角，计算最优控制解，本次训练营会利用LQR控制算法计算反馈控制量和前馈控制量求得方向盘转角，实现EPS控制，完成LKA功能开发。

如何建立车辆动力学模型，计算道路曲率，求解车道线参数，在《自动驾驶控制算法中级训练营》都会一一详解。

《自动驾驶控制算法中级训练营》从现代控制理论入手，通过三大控制算法学习，建立动力学模型，建立ACC与LKA的控制器模型并实现仿真，并通过项目作业让学员掌握建模和仿真的实践能力，提升控制算法开发能力，建立一套属于自己的模型。

课程大纲

直播1：建立车辆动力学模型

直播2：基于动力学模型设计状态观测器、反馈控制器

直播3：基于QP估计车辆横向行驶曲率

直播4：基于动力学模型设计LQR控制器

直播5：基于KF的多传感器融合与多目标跟踪

直播6：换道行为决策与路径规划方法

直播7：基于LQR设计ACC控制器并实现闭环仿真

直播8：基于LQR设计LKA控制器并实现闭环仿真

课程收益

• 掌握经典/现代控制理论，并通过项目实践、应用；
  

• 利用MATLAB/Simulink对系统进行参数辨识及特性分析；

• 运用不同方法对系统模型进行求解；

• 能够设计ACC控制器并实现仿真；

• 能够设计LKA控制器并实现仿真。

  
  

建议基础

• 需要有一定的C语言或者MATLAB语言基础；
  

• 建议理工科类专业背景，拥有控制理论基础。

  
  

面向对象

• 希望从事自动驾驶控制研发的在校学生，理工科背景，本科及以上学历；

• 0-3年电子电气开发经验背景的工程师希望转岗至驾驶控制研发岗位；

• 刚进入自动驾驶控制算法相关岗位，想要快速提升自己专业知识能力的工程师。

报名咨询

课程形式：在线直播授课，班级群答疑

课程周期：在线8次直播课+8次项目大作业，学习周期1.5个月

联系人：汽车学堂堂主

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