辅助驾驶功能开发-功能规范篇(03)-车道居中保持LCC

1. 车道居中保持功能概述

    LCC通过控制电子助力转向（EPS）系统为驾驶员提供转向控制并辅助驾驶员使车辆保持在自身车道内。驾驶员的主要获益是减少转向负担，提高驾驶舒适性。虽然LCC可以在一些情况下让车辆保持在车道中间形式，但是此功能并非以自动驾驶为意旨，故而驾驶员脱手时会被系统警告。LCC使用以视频成像系统为基础的车道边线探测系统来测量车辆相对于左侧和右侧车道线的距离和方位。

    驾驶员主动变道的状况也会被检查并对功能进行抑制。LCC可以应用于不同类型（实线、虚线和点状线）和颜色（白色、黄色、橙色和蓝色）的道路交通边线。LCC也可以应用于没有车道线的路沿。LCC不适合在城市交通状况下使用。

2. 典型使用场景

使用案例图例	使用案例描述
图1	直道保持辅助 LCC持续控制EPS以减少驾驶员的转向负担，如果驾驶员没有执行转向操作，LCC可以在一段时间内将车辆保持在车道中心附近，这段时间通常是20 s，此后系统会对驾驶员发送脱手警告。如果驾驶员没有反应，LCC会关闭。
图2	弯道保持辅助 LCC在弯道上持续控制EPS以减少驾驶员的转向负担。一般而言，系统可以支持的最小车道半径为250 m，此数值也与EPS的接口有关，例如最大可以支持的LCC扭矩。
图3	车道返回 如果LCC的作用开始于车辆远离车道中心的某一点，LCC可以平缓的将车辆转回车道中心，即使是在脱手驾驶的情况下。
图4	驾驶员变道 如果驾驶员想要变道，例如开启转向灯或快速转向，LCC可以逐渐减小对车辆的控制，以保证驾驶员能够舒适变道。
图5	单侧车道线短暂丢失 如果单侧车道线短暂丢失，LCC不会关闭，此时LCC的控制会基于一侧车道线而进行。
图6	黄线 LCC也可以应用于黄色车道线，例如建筑区域的边线。

 2.1 功能开启

LCC在下列条件全部满足的情况之下会被激活（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LCC功能，或者LCC在之前的点火周期已开启。
• LCC未检测到故障，例如摄像头失明或过热。
• LCC根据车辆配置码被开启。  

 2.2 功能解除

    LCC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LCC功能，或功能已经在之前的点火周期关闭。
• LCC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。
• LCC根据车辆配置码被关闭。

3. 状态机/工作序列

图7：LCC状态机

3.1 状态和事件

3.1.1 状态

LCC包括两种状态：

• 主状态
• 子状态

主状态有三种可能性：

• MAINST_OFF
• MAINST_ON
• MAINST_ERROR

子状态有三种可能性：

• SUBST_IDLE
• SUBST_READY
• SUBST_ACTIVE

LCC的输出信号映射逻辑见表2。

表2：LCC输出信号映射逻辑

输出信号值	主状态	子状态	说明
LCC_Status
LCC off	MAINST_OFF
LKS standby	MAINST_ON	SUBST_IDLE
LKS active	MAINST_ON	SUBST_READY SUBST_ACTIVE	只需一侧（左侧或右侧）子状态满足条件即可。
LKS failure	MAINST_ERROR
Camera blocked	MAINST_ERROR
LKS_LeftTrackingStatus
No display		SUBST_IDLE
Tracking		SUBST_READY
Intervention		SUBST_ACTIVE
LKS_RightTrackingStatus
No display		SUBST_IDLE
Tracking		SUBST_READY
Intervention		SUBST_ACTIVE
LKS_TorqueRequest
= 0 Nm		SUBST_IDLE SUBST_READY
!= 0  Nm		SUBST_ACTIVE

3.1.2 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

Conditions	Comments
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 条件满足后立即开启抑制 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 条件满足后立即开启抑制 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 条件满足后需等待5秒钟开启抑制 条件满足后需等待1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
车道线丢失： 两侧车道线均被探测到时解除抑制 至少有一侧车道线未被探测到时触发抑制 条件满足后需等待3秒钟以开启抑制 条件满足后需等待3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 即使抑制已经开启，系统还是会持续作用3秒钟以维持驾驶员接管警告 条件满足后需等待1秒钟以解除抑制
驾驶员介入 TorsionBarTorque < 1.5 Nm 或手力矩方向与LKS请求力矩方向相同解除抑制 驾驶员手力矩 > 1.5 Nm且手力矩方向与LKS请求力矩方向不同激活抑制 条件满足后等待3秒钟以激活抑制 条件满足后等待0.5秒钟以解除抑制	可选
脱手： TorsionBarTorque > 0.4 Nm解除抑制 TorsionBarTorque < 0.3 Nm激活抑制 条件满足后等待20秒钟以激活抑制 条件满足后等待3秒钟以解除抑制
ReactionOnlySuppressionActive 注：各抑制源可以独立配置。
转向灯： 转向灯关闭时解除抑制 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： < 3 bar解除抑制 > 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8 图8：转角速率抑制阈值	只针对低灵敏度的LCC
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	只针对低灵敏度的LCC
EPS就绪： EPS就绪时解除抑制 EPS未就绪时触发抑制 EPS就绪表示EPS处于状态“EPS_LKSConrolReady”或“EPS_LKSControlActive” 条件满足后立即开启抑制 条件满足时立即解除抑制
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)
作用条件满足： 始终激活 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

4. 性能

关键性能指标	性能
可用性	高于95%
误触发率	低于1/1000 km （总体而言） 低于1/500 km （建筑区域）

LCC fulfills the standard: ISO 11270 - 2014 intelligent transport systems - Lane keeping assistance systems (LKAS) - Performance requirements and test procedures.

5. 局限性

    LCC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9。

图9：性能下降的典型路况

6. 验证

    LCC的性能通过实车耐久性测试和场地测试进行评估。功能的可用性可以自动计算，例如通过输出的CAN信号。误触发率基于测试人员的主观评估而获得。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，LCC功能被评定为QM。