车道偏离预警系统专利技术综述

王翠亭+王聪

（国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 湖北省 武汉市 430070）

摘 要： 车道偏离预警系统是安全辅助驾驶系统的重要组成部分，系统的研究对提高交通安全，降低人员和经济损失具有重大意义，文章结合现有技术和专利，从国内外专利申请量、重要申请人分析等方面分析了车道偏离预警系统的研究现状，并对车道偏离预警系统的重要技术分支的演变进行了梳理，该研究对国内车道偏離预警系统的发展方向有一定指导作用。

关键词： 车道；偏离；综述；预警

1车道偏离预警系统技术概述

车道偏离预警系统是安全辅助驾驶技术中必不可少的系统，是智能交通系统的重要组成部分。它的功能是辅助驾驶员在正确车道中行驶，当驾驶员因疲劳、疏忽和注意力不集中等原因导致车辆跨越车道边界行驶时，系统会及时向驾驶员发生警告信号，避免车道偏离事件的发生[1]。目前，世界上很多国家已经就如何防止防止车道偏离研制出一些各具特色的车道偏离警告系统，如LDW系统、AWS系统、AutoVue系统等[2]，车道偏离系统能够有效防止驾驶员疏忽造成的车道偏离事故发生，因此车道偏离预警系统的研究对提高道路交通安全有重大意义。 2车道偏离预警系统国内外发展概况

如图1所示，是国外历年来车道偏离预警系统专利申请量，其可以分成三个阶段。第一阶段是车道偏离预警系统的起步阶段是在（2000年以前），车道偏离预警系统处于研究的阶段，第二阶段是稳步发展阶段（2000年-2004年），专利申请保持者稳步的增长，从2000年的19件增长到2004年的88件，增长速度比较稳定。然而从2004年到2014年，出现了急速增长的趋势，到了2014年已经到了438件，可以看出最近几年是该申请方向研究比较热门的时间。

相对于国外的发展，从图1中可以看，国内发展情况起步比较晚，当2004年全球进入迅速发展时期时，在中国才有相关的专利申请，通过阅读发现2004年的10件专利申请均是国外公司的申请，其中9件来自于日产自动车株式会社，可见，在国外市场的带动下，中国关于车道偏离预警方向的专利申请才开始有了初始的发展，直到2008年开始了比较迅速的发展并一直到现在，这与全球重要技术原创国对中国市场的重视以及中国申请人对该方向研发的重视有很大的关系。

如图2所示，是车道偏离预警系统在日本、德国、韩国、美国以及中国的总体分布情况。从图中可以看出，欧洲、韩国、日本、美国是专利申请的主要目标地区，这说明上述全球车道偏离预警系统的申请人对上述地区的专利市场比较重视。

3 车道偏离预警系统重要申请人研究

3.1日产专利技术分析

日产作为车道偏离预警系统国内及全球范围内的重要申请人，在该领域具有举足轻重的地位。该国的申请文献在车道偏离预警的方向上主要是在控制方法方面的改进，根据控制目的，则该国又偏重于协调车道偏离预警与驾驶员感觉之间的关系的研究，如“防止偏离行车线装置”（申请号：CN200510132065）提供了一种防止偏离行车线装置，其车道偏离预警与行车线横摆角无关，避免使驾驶者早期产生动作感而产生的不适感；而“车道偏离防止装置及方法”（申请号：CN200710097301）则是通过对车道偏离预警系统控制感时间的控制来防止驾驶员的不适感；对于精确控制方面的研究，也有相关文献，如“车辆动力学控制设备”（申请号：CN200410004874）是通过平衡车辆稳定性控制与车道偏离控制之间的关系来实现精确控制，根据研究发现，日本大多数的申请是关于车道偏离预警方向中控制策略方面的。

3.2通用环球专利技术分析

通用汽车环球科技运作公司作为在中国市场的重要申请人，在该领域具有重要地位。通过研究相关文献发现，该申请人在车道偏离预警研究的行为环境感知和车道偏离预警控制方法两个方面都有相关研究，行车环境感知技术主要分为视觉系统的改进和数据融合两个方面，视觉系统改进主要是从传感器的布置，如“使用前视和后视摄像机的车道融合系统”（申请号：CN201110258002）以及“具有前摄像机和后摄像机的稳健的车辆侧向控制”（申请号：CN201110257988）中通过直接使用前和后摄像机图像作为输入，与道路曲率的指示器一起来通过多向输入源来进行更可靠和稳定的控制；而“提供环绕车辆的图像的多个照相机”（申请号：CN201310158018 ）则提供环绕车辆的多个照相机来确保数据的精度，而“车道追踪系统”（申请号：CN201210509802）则是通过改变摄像头的配置，将摄像头配置为从宽角度视野接收道路图像，从而避免前方车辆太靠近时前方车辆会阻挡摄像头对车道标记的观察从而造成边界车道线难以识别或不可识别的问题；除了对摄像头方面的改进，通用汽车还侧重传感器融合技术的研发，如“通过用于车道居中/保持的对象车辆信息的车道感测增强”（申请号 ：CN201210187902）中通过多个传感器的组合，从而防止单一视觉系统的准确性不高的问题，而“在道路改变情境中使用导航输入的锚车道选择方法”（申请号：CN201210187902）中，则融合了数字地图和前方车辆信息以及机器视觉，从而可以更精确的估计车道。

对于控制方法的研究，通用汽车主要是从事了驾驶员开启和关闭车道偏离预警系统的方便性和驾驶员在操作时的舒适性研究，对于驾驶员使用方便性研究，如“可选择的车道偏离警告系统及方法”（申请号CN200680035400）中可以基于操作者的喜好调整车道偏离警告系统，而“用于自动车道居中和车道变换控制系统的路径生成算法”（申请号：CN200980123295）一种旨在使乘客获得舒适感的自主或半自主车辆中的为车道居中和车道变换提供平稳操作的系统和方法。相对于日本而言，美国更加侧重行为环境感知方面的研究。

4 技术路线

行为环境感知是车道偏离预警技术的基础，目的是为系统提供必要的输入参数，本章对车道偏离预警系统中的重要技术分支-行为环境感知技术做了进一步详细的分析，主要从技术发展路线方面进行分析。

如图3所示，其为行为环境感知技术的演变史，主要表现形式为时间轴，横坐标表示申请日，文件号以申请号的形式表现。

从图3中可知，最初的行为环境感知检测模块是基于道路基础的，通过埋设标志物如磁铁等来进行道路路线识别，然而这种方式对道路的改造成本高、周期长，自从机器视觉技术的发展，从1997年起，关于车道保持大量的研究采用的传感器均是相机，并且采用的是前视相机，即通过将相机安装在车辆的前方来探测前方路线特征，在近距离处的阻挡大部分摄像机视野的领先车辆、以及使摄像机图像模糊的低能见度天气情况，例如雨和雾。在这些情况下，当不能从前视摄像机获取可用的图像时，依赖于摄像机的图像作为输入的系统不能运行，于是有了添加后视相机以及侧视相机等多种方式进行辅助的技术的发展，从而确保系统的精度以及可靠性。为了能够检测前方障碍物，防止碰撞，也有一部分研究将雷达技术融合进车道偏离预警中，而从2013年起车道偏离预警系统则侧重与多传感器技术融合的发展，将GPS导航技术、无线通信技术以及磁导航技术融合进来，现有的车道偏离预警正向着智能化、人性化的方向发展。

5结束语

本文针对国内和国外的专利申请量进行了分析，通过分析发现，我国在车道偏离预警领域已经有所发展，国内申请量也占有一定比例，然而，由于起步较晚，相较于国外申请还有所差距，且存在申请人分散、未形成清晰、完整的技术脉络的问题，对于专利市场，国内目前还没有足够的重视，在后续的研究过程中，可以通过对国外重要申请人申请方向的研究来合理专利布局，减少和发达国家之间的差距。

参考文献

[1]罗强，面向高速公路行车安全预警的车道偏离及换道模型研究[D].华南理工大学，2014.

[2]贾立山，体现驾驶员特性的车道偏离预警系统关键技术研究[D].华中科技大学，2011.