据统计，因汽车偏离正常的行驶车道而引发交通事故的数量约占全球汽车交通事故发生数量的 50%，在如何降低这个比例，如何降低行车风险，保障驾驶员的人身财产安全等问题，得到人们越来越大的重视。本期就给大家简单介绍汽车横向运动的 “安全保镖”（LDW、LKA）。
那什么是 LDW 和 LKA 呢？
- LDW 车道偏离警告系统，利用视觉传感器、红外传感器等获取汽车前方车道信息，运用算法检测识别到行车车道两侧的标识线，判断车辆是否行驶在车道中间位置。在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，系统会及时启动警报装置，提醒驾驶员进行修正。
图 1. LDW 车道偏离警告系统
- LKA 车道保持辅助系统，是在 LDW 的基础上升级加入了对汽车的转向微调装置（电子助力转向 EPS 系统），实现车道偏离未超过设定阀值时，车辆自动进行转向微调使得车辆继续沿当前车道安全行驶。
图 2. LKA 车道保持辅助系统
LDW 与 LKA 都是主要依靠前视多功能摄像头（设置在前风挡玻璃内后视镜处）用于进行车道线的感知，而 LKA 为了实现车辆的横向运动的控制加入了 ESP “执行器”，更大程度上降低车辆“无意识”横向移动的风险。
图 3. 前视多功能摄像头与 ESP 系统
LDW 又可根据安装传感器的位置的不同分为侧视系统和前视系统，无论是侧视系统还是前视系统，都由道路和车辆状态感知、车道偏离评价算法和信号显示界面三个基本模块组成。通过状态感知模块感知道路几何特征和车辆的动态参数，然后再由车道偏离算法对所获取的数据进行处理，计算车道偏离的可能性，必要的时候通过信号显示界面向驾驶员提示警报。
图 4. 汽车车道偏离
LDW 车道偏离警告检测方式大致分为了 3 种：基于车辆在车道的当前位置、基于将来偏移量的不同和基于车辆偏移接触车道线的时间。
- 基于车辆在车道的当前位置，也就是实时检测车辆与车道两边界的距离，判断车辆是否沿车道的中间位置行驶，通过对比车辆拟轴线与车道中心线的距离位置，以及与左右两侧车道线的距离，判断汽车偏左（偏右）行驶，及时进行警报提醒。
图 5. 基于车辆在车道的当前位置检测方式
- 基于将来偏移量的不同，考虑到每个驾驶员的不同驾车习惯，可设定一定的偏移量来绘制虚拟边界， 保障车辆在沿当前车道直线行驶及转向行驶的安全。
- 基于车辆偏移接触车道线的时间，估计车辆的运动方向，尽早的检测到可能发生的车道偏移。通过算法构建车辆以后几秒的运动假设模型，计算出车辆触及车道线偏离车道的时间。
图 6. 基于车辆偏移接触车道线的时间检测方式
LDW 车道偏离系统运作的动态过程：
图 7. LDW 车道偏离系统运作图
- 先通过摄像头传感器获取道路图像信息；
- 在通过对图像进行预处理，优化所捕捉到的图像信息；（路面坐标与图像坐标的转换、道路图像的灰度化处理压缩信息量等）
图 8. 路面坐标与图像坐标转换
- 车道识别，针对图像中捕捉的车道信息进行特殊处理；
图 9. 车道识别
- 车道线识别跟踪，实时的捕捉、跟踪车道线，精准测量车辆与两侧的车道线距离；
图 10. 车道线识别跟踪
- 处理数据，判断是否需要警报提醒驾驶员，及时修正。
LKA 是在 LDW 系统的基础上升级的，加入了电子助力转向 EPS 系统，在驾驶员没有开启转向灯的前提下，系统检测车辆将会发生偏移，将要偏离当前行驶车道时候，系统会警报提示驾驶员及时的修正车辆行驶方向，若提示后驾驶员没有进行修正操作，那么系统就会介入，进行细微的干预方向盘转动操作，对车辆的行驶方向进行一定角度的修正，使得车辆及时的调整行驶方向继续沿当前车道安全行驶。
图 11. LKA 系统车道偏移修正
LKA 车道保持辅助系统大致可分为感知层、决策层、执行层三个层次。
图 12. LKA 车道保持辅助系统层次
LDW 与 LKA 系统的应用在很大程度上减少了车辆行驶过程中出现车道偏移的情况，降低了行车风险，让驾车变得更为安全可靠。
以上就是关于汽车横向运动的“安全保镖”（LDW、LKA），希望对大家有所帮助，不要忘记点击页面右上角关注哦，我们下期再见~
附录：参考文献
- 车元素，LDW 车道偏离预警系统功能介绍及车速在多少时启动
- 华强电子网，华仔，车道偏离报警（ldw）系统技术简介
- 百度文库，车道偏离预警系统（LDW）研究报告资料
- 个人图书馆，yeshuheng，焉知自动驾驶
- 电子说，工程师吴畏，五分钟看懂 LKA 车道保持系统
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