车道保持专利技术综述

张华

摘 要： 本文通过对车道保持领域专利文献的收集、标引和梳理，分析了该领域车道保持技术申请情况、主要申请人研发方向以及技术分布情况，重点研究了车道保持技术的发展路线。

关键词： 车道保持；专利分析

一、引言

汽车车道保持系统就是驾驶员辅助系统的关键技术之一。车道保持系统通过车辆传感器检测汽车车道偏离，通过电动助力转向系统施加一定的转向阻力矩，以避免车辆无意中偏离车道。汽车在车道上行驶时，通过车载摄像头获取前方道路图像，将获得的图像传输给处理器进行车道线检测并确定车道线信息，包括车道线的位置和形状等。车道保持系统控制器根据图像处理器的处理结果以及传感器采集到的方向盘转角、车速等车辆状态信息，来确定车辆与车道线的相对位置。由于驾驶员注意力不集中而车辆即将要偏离车道时，控制器根据车辆状态及车道线信息向车道保持系统控制器根发出控制信号，在车辆的转向系统上增加一个与车辆偏离方向相反的力矩，以使汽车驶回道路中心。

二、车道保持专利技术概况

（1）申请量年度分布

在全球范围内，车道保持专利申请量一直呈上升趋势。专利申请起始于上世纪末，一直到2005年都处于相对低的水平，申请量较少，可以理解为技术起步阶段；在2005年后，专利申请量有了稳步上升，这种上升趋势一直到2010年，这期间是车道保持技术的平稳发展期；在2010-2015年期间，专利申请总量大幅上升，一直持续到2015年达到历史高点。

（2）申请的地域分布

专利申请的地域分布可以反映出企业的产品市场重心特征。对车道保持专利申请的所在国家和地区产权组织分布进行统计，排名前五位的分别是，韩国、日本、德国、美国和中国，这五个国家占据了所有专利申请的近80%，是车道保持最主要的技术市场。可以看到的是，这五个国家也是目前全球最大的五个汽车制造生产地区，由此可见，车道保持作为汽车技术的一部分，与汽车产业密切相关。

（3）重要申请人统计分析

日本的日产自动车株式会社位居首位，有152篇；日本的丰田自动车株式会社的申请量位居第二，有141篇；韩国的现代摩比斯株式会社的申请量位居第三，有100篇。其次，德国的罗伯特·博世有限公司、美国的通用汽车环球科技运作有限责任公司的申请量紧随其后，在全球范围内都具备一定的竞争实力。总体上来讲，这几家企业的专利申请量比较接近，技术实力相对均衡。

三、车道保持专利技术发展路线

（1）车道保持技术的诞生

早在1999年，三菱自动车株式会社提出了一种用于汽车的车道保持控制设备（公开号：JPH1196497A），这是最早提出的车道保持系统。根据车辆相对行车道中心线的横向位移量控制驾驶转矩，以在回到车辆正行驶的行车道的中心位置的方向上产生偏航力矩，从而防止车辆在偏离行车道的情形下使车辆保持在行车道中行驶。

（2）基于消除驾驶员与乘客不适的改进

2005年，日产自动车株式会社公开了一种车辆的车道防偏设备（公开号：JP2005178743A），该设备能够不管车辆的车道偏离状态，执行防偏控制，而不会使驾驶员体验到车辆动态性能方面的不舒适变化。在能够执行避免车辆偏离行驶车道的防偏控制的机动车道防偏设备中，控制单元包括在车辆存在偏离车道的趋势的情况下，响应车辆的转弯状态，计算防偏控制的转向控制分配量和防偏控制的制动力控制分配量的防偏控制分配量计算部分。

2007年，日产自动车株式会社公开了一种车道偏离防止控制装置及方法（公开号：JP2007296920A），其设计为使车道偏离防止控制适应乘客的控制感。车道偏离防止装置包括：控制部分，其构造成执行防止车辆偏离车道的车道偏离防止控制，并且利用预定结束参数结束车道偏离防止控制；车辆状态检测部分，其构造成至少检测在车道偏离防止控制开始时或者开始之后的车辆状态；以及控制结束参数修正部分，其构造成根据车辆状态检测部分所检测的车輛状态修正预定结束参数。

（3）基于自动转向的改进

2011年，日产自动车株式会社公开了一种车道偏离防止系统（公开号：CN101965282A），具有用于探测驾驶车道的探测器和确定主车辆是否具有从探测器所探测的驾驶车道偏离的趋势的判断装置。当判断装置判断存在偏离趋势时，计算沿着避免偏离方向上的目标横摆力矩，并且同时，当为主车辆预测的估计横向加速度小于阈值时，该阈值可以基于为主车辆预测的估计减速度来提供，通过减小所计算的目标横摆力矩来校正它。而且，车道偏离防止系统可以具有控制器，该控制器根据用横摆力矩计算装置计算的目标横摆力矩，在主车辆的左/右车轮之间施加不同的制动力。

2013年，福特全球技术公司公开了一种用于机动车辆的车道保持方法，方法包括：确定机动车辆相对于目标车道中心线的横向偏差和偏差角；利用横向偏差和偏差角计算参考轨迹，以使机动车辆遵循参考轨迹而回到目标车道中心线；利用参考轨迹的曲率和机动车辆的纵向速度确定参考偏航率；将机动车辆的实际偏航率与参考偏航率进行比较，以确定控制偏差；将转向输入施加到机动车辆的转向系统，以使控制偏差最小化。

（4）基于车道识别的改进

2007年，本田技研工业株式会社公开了一种车辆用行驶划分线识别装置（公开号：CN1954350A），具备：检测车辆行驶速度的速度检测装置；图像选择装置，其以由图像合成装置合成的拍摄图像中任意的拍摄图像的拍摄时刻为基准，将相隔对任意的拍摄图像根据由所述速度检测装置检测的行驶速度而决定的时间间隔，在过去拍摄的至少一个拍摄图像作为要与所述任意的拍摄图像合成的拍摄图像进行选择。

2010年，日本电气株式会社公开了一种基于图像来识别车道的车道识别系统（公开号：CN101911122A），合成鸟瞰图像创建模块通过连接通过将在多个不同的时间拍摄的原始图像的对应局部区域转换成鸟瞰图像而获得的多个鸟瞰图像，创建合成鸟瞰图像；候选车道线提取模块通过使用所述原始图像或者由原始图像创建的所述鸟瞰图像以及合成鸟瞰图像的信息来检测候选车道线；车道线位置估计模块基于所述候选车道线的信息来估计车道线位置。

四、重要申请人专利技术分析

丰田自动车株式会社是世界一流的汽车制造商，其在中国申请了大量的关于汽车领域的专利，具体到车道保持方面的有52件，分别关于基于消除驾驶员与乘客不适的改进、车道识别技术以及自动转向技术。丰田自动车株式会社的申请量高居首位，由此可见其在该领域具有超强的研发能力和大规模的专利布局，为该领域的龙头企业。

现代摩比斯株式会社是排名世界前八的汽车零部件供应商。现代摩比斯株式会社在车道保持领域进入中国的时间较晚，其在2013年才开始提交申请，但其在短短三年间提交了34件专利申请，主要集中在车道识别技术以及自动转向技术方面。

日产自动车株式会社是一家大型汽车制造商。其主要研发方向集中在消除驾驶员与乘客不适的改进、及自动转向技术方向。可见日产自动车株式会社对车道保持技术的关注度非常高，投入了长期持续的研发资源，也获得了非常丰富的研发成果。

五、结语

本文以专利视角对车道保持技术进行分析和整理，重点关注了车道保持技术的发展路线以及主要申请人的研发侧重等信息，对于了解车道保持技术的发展具有很大帮助。■

参考文献

[1] 秦洪懋 基于驾驶行为的车道偏离预警系统. [江苏大学博士学位论文]. 江苏：江苏大学，2014.