辅助驾驶功能开发-功能规范篇(01)-车道偏离报警LDW

1. 车道偏离报警功能概述

    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。

   2. 典型用例

表1 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） LDW发出早报警，比如在车辆压线之前（阈值可调）。
图2	无意识车道偏离（晚） LDW发出晚报警，比如车辆已压线（阈值可调）。
图3	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。即使转向灯未开启，LDW也可以估量驾驶员的变道意图。
图4	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5	弯道切入  在车辆通过弯道时， 如果驾驶员主动压  线，LDW不发出报警。在这种情况下，系统会虚拟地将车道边界向弯道内侧移动，这样可以避免发出干扰驾驶员的报警。
图6	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不发出报警。LDW可以预测车道宽度的改变并抑制报警。
图7	窄道 如果车道过窄，比如乡村道路，LDW会推迟报警。
图8	骑线行驶 如果驾驶员故意靠近车道线或骑线行驶，LDW不发出报警。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9	单线 LDW只针对有车道线一侧报警。

2.1 功能开启

   LDW在下列条件全部满足的情况之下会被开启（可以根据客户需求进行配置）：

• 摄像头初始化正确完成。
• 驾驶员通过硬开关或软开关开启了LDW功能，或者LDW在之前的点火周期已开启。
• LDW未检测到故障，例如摄像头失明或过热。
• LDW根据车辆配置码被开启。

2.2 功能解除

    LDW在下列任何一个条件满足的情况之下会被解除（可以根据客户需求进行配置）：

• 驾驶员通过硬开关或软开关关闭了LDW功能，或功能已经在之前的点火周期关闭。
• LDW检测到故障，例如摄像头失明或过热。故障解除后，驾驶员需要重新开启功能。
• LDW根据车辆配置码被关闭。 

3.  状态机/工作序列

3.1 状态迁移图

LDW状态迁移图见图10。

图10：LDW状态机

3.2 状态与事件

3.2.1 State状态

LDW会使用两种状态

• 主状态
• 子状态

主状态有三种可能性：

• MAINST_OFF
• MAINST_ON
• MAINST_ERROR

针对每一侧（左侧和右侧），子状态有三种可能性：

• SUBST_IDLE
• SUBST_READY
• SUBST_ACTIVE

表2给出了输出信号的映射机制：

表2：LDW状态到输出信号的映射机制

输出信号值	主状态	左侧子状态	Sub State Right 右侧子状态	Comments 说明
LDW_Status
LDW off	MAINST_OFF
LDW standby	MAINST_ON	SUBST_IDLE	SUBST_IDLE
LDW active	MAINST_ON	SUBST_READY SUBST_ACTIVE	SUBST_READY SUBST_ACTIVE	只需一侧（左侧或右侧）子状态满足条件即可。
LDW failure	MAINST_ERROR
Camera blocked	MAINST_ERROR
LDW_LeftTrackingStatus
No display		SUBST_IDLE
Line trakcing		SUBST_READY
Warning		SUBST_ACTIVE		相应的振动报警频率和幅度会发送出去。
LDW_RightTrackingStatus
No display			SUBST_IDLE
Line trakcing			SUBST_READY
Warning			SUBST_ACTIVE	相应的振动报警频率和幅度会发送出去。

3.2.2 Events事件

    按状态迁移图所示，事件可以触发状态的改变，相关的事件描述见表3。

表3：事件

条件	备注
EnableConditionFulfilled (下述条件均需满足)
摄像头初始化已正确完成
驾驶员已将功能开启，或者功能在之前的点火周期已开启
功能已被配置
ErrorDetected （下述条件中至少一项需满足)
永久性系统硬件故障被检测到
临时性系统硬件故障被检测到
摄像头永久性失明被检测到
摄像头处在过热保护模式
摄像头处在高压保护模式
运行时间故障导致系统热重启
相关的通信故障被检测到，例如报文超时，报文计数器故障，冗余检查故障和数据长度故障
相关的信号故障被检测到，例如输入的车速信号无效
NormalSuppressionActive (下述条件中至少一项需满足) 注：各抑制源可以独立配置。
速度过低： VDisplay > 60 kph解除抑制 VDisplay < 55 kph触发抑制 条件满足后需等待3秒钟以开启抑制 条件满足时立即解除抑制
速度过高： VDisplay < 172 kph解除抑制 VDisplay > 180 kph触发抑制 条件满足后需等待5秒钟以开启抑制 条件满足时立即解除抑制
横摆角速率过高： YawRate < 0.20 rad/s解除抑制 YawRate > 0.25 rad/s触发抑制 条件满足后立即开启抑制 条件满足后需等待1秒钟以解除抑制
自车道丢失： 探测到相关侧车道边界时解除抑制 相关侧车道边界丢失时触发抑制 条件满足后立即开启抑制 条件满足后需等待3秒钟以解除抑制
车道过宽： LaneWidth < 5.2 m解除抑制 LaneWidth > 5.5 m触发抑制 条件满足后需等待3秒钟以开启抑制 条件满足后需等待1秒钟以解除抑制
车道过窄 LaneWidth > 2.6 m解除抑制 LaneWidth < 2.5 m触发抑制 条件满足后需等待3秒钟以开启抑制 条件满足后需等待1秒钟以解除抑制
车道曲率过高： LaneCurvature < 0.0033 m-1解除抑制 LaneCurvature > 0.004 m-1触发抑制 条件满足后需等待2秒钟以开启抑制 条件满足后需等待4秒钟以解除抑制
变道： 未检测到变道时解除抑制 检测到变道时触发抑制 条件满足后需等待0.5秒以开启抑制 条件满足后需等待3秒钟以解除抑制	变道事件表示车辆的自身车道发生了改变，例如车辆中心线偏出了当前车道边线。
ABS和ESP作用： ABS和ESP未激活时解除抑制 ABS或ESP激活时触发抑制 条件满足后立即开启抑制 条件满足后需等待1秒钟以解除抑制
ReactionOnlySuppressionActive (下述条件中至少一项需满足) 注：各抑制源可以独立配置。
转向灯： 相关侧的转向灯关闭时解除抑制 相关侧的转向灯开启时触发抑制 条件满足后立即触发抑制 条件满足后需等待5秒钟以解除抑制
制动： BrakePressure < 3 bar解除抑制 BrakePressure > 10 bar触发抑制 条件满足后立即触发抑制 条件满足后需等待4秒钟以解除抑制
转角速率： 方向盘转角速率小于解除阈值时解除抑制 方向盘转角速率大于激活阈值时触发抑制 条件满足后立即触发抑制 条件满足后需等待4秒钟以解除抑制 阈值设置见图11 图11：转角速率抑制阈值	只对低灵敏度下的LDW有效
油门踏板速率过高： AccPedatRate < 30 %/s解除抑制 AccPedalRate > 70%/s触发抑制 条件满足后立即触发抑制 条件满足后需等待4秒钟以解除抑制	只对低灵敏度下的LDW有效
Warn abort: 当系统报警时间超过最长限制（2 s）时触发抑制 报警抑制最短为3秒钟
危险警报灯： 危险警报灯关闭时解除抑制 危险警报灯开启时触发抑制 条件满足后立即开启抑制 条件满足后需等待5秒钟以解除抑制	可选项
ReactionActive (下述条件需满足)
报警条件已满足： 前轮边缘 0.7 s（可调谐）之后将穿越报警线时触发此事件 如果功能在LDW模式下运行，报警线即为车道边界线的内边缘 如果功能在RDP或LKS模式下运行，报警线可以向外侧移动约10 cm。 报警线设置的示例见图12： 图12：报警线设置 针对低灵敏度设置，弯道的车道边界会被虚拟向内侧弯方向移动，最大横移量可达20 cm 针对低灵敏度设置，窄道的车道宽度会被虚拟扩展，最大横移量可达20 cm

对于主状态迁移相关的事件，“!EnableConditionFulfilled”的优先级高于“ErrorDetected”，这表明如果此功能被关闭，即使有故障被探测到，功能仍旧处于“MAINST_OFF”。

对于子状态迁移，事件的优先级顺序如下：

• 最高优先级 – “NormalSuppressionActive”
• 第二优先级 – “ReactionOnlySuppressionActive”
• 第三优先级 – “ReactionActive”

4. 性能

表4 性能指标

关键性能指标	性能
可用性	高于95%
误报率	低于1/1000 km
漏报率	低于1/1000 km

    LDW可以满足下述标准：NHTSA Lane Departure Warning System NCAP Confirmation Test Feb 2013。

    LDW可以满足下述标准：ISO 17361 – 2007 Intelligent transport systems – Lane Departure warning systems – Performance requirements and test procedures。

    LDW可以满足下述标准：UNECE Regulation No. 130 Uniform provisions concerning the approval of motor vehicles with regard to the Lane Departure Warning System (LDWS)。

    LDW可以满足下述标准：GB/T 26773–2011 智能运输系统 – 车道偏离报警系统 – 性能要求与检测方法。

5. 局限性

     LDW功能会受限于摄像头故障，摄像头遮挡以及在章节“状态机/工作序列”中列举的各种抑制事件。如果摄像头未正确校准，性能会降低。 LDW性能受天气、照明度和车道线清晰度的影响。在背光，日落，路面被冰雪覆盖以及路面磨损严重的情况下，性能会有显著的下降。见图13。

图13：性能下降的典型路况

6.验证

     LDW的性能通过硬件在环模拟进行评估。记录下来的视频文件和标记好的基础事实（例如手工标记的车道边线）作为输入，LDW的输出就可以参考标记的车道变线进行评估。除此之外，性能还会通过实车耐久性测试和场地测试进行评估。功能性能由客户进行最终确认。

7. 接口

     摄像头通过车辆CAN总线与车辆进行通信。对于功能的输入和输出信号，参考客户定义的CAN矩阵。

8. 功能安全

    按照ISO26262的要求，LDW功能被评定为QM。