[发明专利]一种基于可拓逻辑的智能车道保持系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于可拓逻辑的智能车道保持系统，其特征在于，包括摄像头、路面附着系数观测器、转向盘转角传感器、信号处理模块、可拓模块、ECU、转向模块和差动制动模块；

所述摄像头设置在车辆前部，用于获得车辆前方道路图片，并将其传递给信息处理模块；

所述信息处理模块根据摄像头传来的道路图片进行车道线提取，计算出车辆中心线与所处车道中心线的横向偏移量x，并将其传递给所述ECU；

所述转向盘转角传感器用于采集转向盘转角信号，并将所采集信号传递给可拓模块；

所述路面附着系数观测器用于估计路面附着系数，并将所采集信号传递给可拓模块；

所述可拓模块用于将接收到的路面附着系数信号、转向盘转角信号作为特征量，依据特征量划分可拓集，并且根据计算出的关联函数值判断车辆所处的域；

所述转向模块包括转向电机，用于控制车辆进行转向；

所述差动制动模块包括四个轮毂电机，用于控制车辆进行差动制动；

所述ECU用于在x大于预设的阈值ε时，根据可拓模块传来的车辆所处的域信号，协调控制转向模块、制动模块工作。

2.基于权利要求1所述的基于可拓逻辑的智能车道保持系统的保持方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，摄像头拍摄车辆前方道路图片，并将其传递给信息处理模块；

转向盘转角传感器、路面附着系数观测器分别采集转向盘转角信号、路面附着系数后将其传递给可拓模块；

步骤2)，信息处理模块根据道路图片进行车道线提取，计算出车辆中心线与所处车道中心线的横向偏移量x；

步骤3)，ECU将x和预设的阈值ε进行比较，当横向偏移量x大于设定阈值ε时：

步骤3.1)，可拓模块计算出的关联函数值判断车辆所处的域，将其传递给ECU：

步骤3.1.1)，选取特征量；

选取路面附着系数μ、转向盘转角θ作为两个特征量，并且以路面附着系数μ为坐标系的横坐标、转向盘转角θ作为坐标系纵坐标建立直角坐标系；

步骤3.1.2)，划分可拓集；

将所述直角坐标系分为经典域、可拓域和非域；

所述经典域的范围为μ₂≤μ≤μ₃且-θ₁≤θ≤θ₁，其中μ₂、μ₃分别为预设的车辆在经典域内的最小路面附着系数和最大路面附着系数，θ₁为预设的车辆在经典域内的最大转向盘转角；

所述可拓域的值范围为μ₁≤μ＜μ₂且-θ₂≤θ≤θ₂，或者μ₂≤μ≤μ₃且θ₁＜∣θ∣≤θ₂，其中μ₁为预设的车辆在可拓域内的最小路面附着系数，θ₂为预设的车辆在可拓域内的最大转向盘转角；

所述非域的范围为0≤μ＜μ₁或者μ₁≤μ≤μ₃且∣θ∣≥θ₂；

步骤3.1.3)，计算关联函数K(s)；

在所建立的直角坐标系上定义一点S₀的坐标为(μ₃，0)，令则在直角坐标系内的任何一点S(μ，θ)的关联函数定义为：

式中，D表示经典域；

步骤3.1.4)，根据计算得到的关联函数K(s)，判断车辆所处的域：

当0K(s)≤1时，车辆所处的域为经典域；

当K(s)≤-1时，车辆所处的域为非域；

当-1K(s)≤0，车辆所处的域为可拓域；

步骤3.2)，ECU根据车辆所处的域控制差动制动模块、转向模块工作：

当车辆所处的域为经典域时，采用差动制动对车道偏离进行控制，ECU控制差动制动模块进行工作，转向模块不工作；

当车辆所处的域为非域时，采用转向对车道偏离进行控制，ECU控制转向模块进行工作，差动制动模块不工作；

当车辆所处的域为可拓时，采用差动制动和转向联合控制策略对车道偏离进行控制，ECU控制差动制动模块和转向模块同时工作。