车道偏离保持系统（LKA：Lane Keeping Assist）功能介绍

以下文章来源于汽车电子与软件，作者北湾南巷

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作者| 北湾南巷

出品| 汽车电子与软件

车道偏离保持系统（LKA）是一种先进驾驶辅助系统（ADAS），主要通过实时监测车辆在车道中的位置，当检测到车辆即将无意识地偏离车道边界时，系统通过控制电子助力转向（EPS）系统自动施加轻微的转向力，以帮助驾驶员将车辆引导回车道中央，从而有效降低因注意力分散、疲劳驾驶等因素导致的侧向偏移和碰撞风险。

#01

系统构成及工作原理

1.1系统构成

车道保持辅助系统（LKA）是一项基于环境感知与车辆动态控制的智能驾驶辅助功能，主要用于在高速或城市道路中，防止车辆无意识偏离本车道，从而提升行车安全性。LKA系统的整体架构由三个核心组成部分构成：车道识别传感器、电子控制单元（ECU）以及电子助力转向系统（EPS）。

LKA系统通过前视摄像头实现对车道的感知，借助ECU进行高精度轨迹计算与控制决策，并由EPS系统完成实际转向执行，三者紧密协同，共同构建起一套可靠的车道保持辅助机制，有效提升了行车安全性和驾驶舒适性。

1.2 工作原理

LKA系统的感知核心为安装在前挡风玻璃上方的前视摄像头，该摄像头可持续采集前方路况图像，识别车道线并实时监测车辆与车道的相对位置关系。系统支持识别多种类型的车道线（包括实线、虚线）和多种颜色（如白色、黄色、橙色和蓝色），适应性强，能够覆盖大多数道路场景。此外，即使道路没有明确的交通边线，只要存在可识别的分界线，LKA依然可以正常工作。典型识别参数包括车道宽度、车辆中心与车道中心的偏移量、航向角以及当前偏离趋势等。

1.2.1适用条件

LKA系统的有效工作范围通常设定在车速 60 km/h 至 150 km/h 之间，适合中高速行驶场景；支持的车道宽度为 2.5 米至 5.5 米，道路最小转弯半径应大于 250 米，以确保系统识别与计算的精度和稳定性。

1.2.2偏离趋势判断逻辑

当系统检测到车辆在未打转向灯的情况下，出现明显的向左或向右偏移，并且该偏移趋势可能导致车辆接触或跨越车道边界时，系统将判断为“无意识偏离”。此时LKA会立即进入控制准备阶段，为干预提供决策依据。

1.2.3辅助控制执行机制

在识别出偏离风险后，系统控制器将综合分析车辆当前的行驶速度、横向偏移角、侧偏速度等参数，计算出合适的转向干预扭矩。该扭矩值随后通过控制指令传递至EPS电机，驱动转向系统实现缓慢、渐进、柔和的修正操作，使车辆回到车道中心。整个过程控制平稳，避免突兀或生硬的转向动作，确保驾驶舒适性。

1.2.4驾驶员优先原则

为了保障驾驶体验与控制主导权，LKA系统始终遵循“驾驶员优先”原则。若在偏移发生过程中，驾驶员主动施加方向盘转向或开启转向灯，系统会立即中止干预操作，将车辆控制完全交由驾驶员处理，从而避免对正常驾驶行为造成干扰。

#02

功能开启与解除

2.1 Function Activation（功能开启）机制详解——LKA系统激活条件

车道偏离保持系统（LKA）在整车生命周期中并非始终处于激活状态，而是需要在系统硬件与软件准备就绪后，依据多个关键激活条件综合判断是否允许进入工作状态。该激活机制不仅确保系统运行的安全性与稳定性，也为主机厂提供了灵活的功能控制策略。

2.1.1功能激活的逻辑入口与意义

LKA的功能激活（Function Activation）并不等同于功能运行，而是表示系统已满足所有激活前提，具备进入运行状态的基础条件。若条件不满足，系统将保持待机或不可用（Not Available）状态，即便驾驶员尝试手动开启，也无法进入工作模式。

2.1.2激活所需满足的典型前置条件

系统激活逻辑通常基于如下四大必要条件（可根据客户项目自定义调整）：

硬件初始化完成

EPS控制器、摄像头、雷达（若有）、LKA ECU等关键子系统需成功完成上电自检。

要求通信总线（如CAN/LIN/FlexRay）正常建立并稳定。

电源电压在工作区间（如9~16V），系统无过压/欠压报警。

传感器供电稳定，无硬件故障码（DTC）挂起。

标准信号：

HW_Init_Completed == TRUE

HMI开启LKA功能，或点火周期中已开启

驾驶员可通过中控菜单、组合仪表或方向盘按键选择开启/关闭LKA功能。

若上一个点火周期中LKA为“开启状态”，则当前点火周期可默认自动恢复激活。

具备“记忆上次状态”功能的车型，还可支持用户偏好自动保存。

可能信号示例：

LKA_HMI_Request == ON

LKA_Status_LastCycle == ON

LKA功能正常（无系统级故障）

LKA系统本身状态为“可用”，无软硬件故障。

ECU与EPS、摄像头之间通信正常，执行器状态正常。

无挂起的功能故障码（如摄像头遮挡、标定失败等）。

状态信号：

LKA_Fault_Flag == FALSE

LKA_Status == OK

车辆配置码（VC Code）中已授权启用LKA功能

OEM在车辆配置阶段需通过诊断配置参数（VC Code/Variant Coding）授权LKA。

常见应用场景包括：高配车型具备该功能，低配车型未配置。

开关状态受工厂软件配置影响，通常由后台写入，无法由驾驶员控制。

信号标志：

LKA_Coding_Enabled == TRUE

2.1.3客户定制化配置项说明（可选配置）

主机厂可根据整车策略灵活配置功能激活策略，常见配置项包括：

2.1.4功能激活后状态监控与维持

即便LKA已激活，系统仍会在运行过程中持续监控以下参数，确保功能持续可用：

车速处于允许区间（如30km/h~150km/h）

车道线检测成功

转向灯未开启

驾驶员无主动转向操作（或符合设定的最小转向力门槛）

若运行中检测到不满足运行条件，系统将主动退出干预模式，但激活状态保持不变。

2.1.5激活失败的典型原因与应对策略

LKA系统的“功能激活”机制是其进入正常工作状态的前提门槛，通过多层次硬件状态、软件逻辑、用户设置、OEM配置的联合判断，确保在安全、稳定、受控的条件下进入功能运行模式。它不仅体现了系统安全设计的严谨性，也为整车厂提供了高度可配置与定制化的能力。

2.2Function Deactivation（功能解除）机制详解——LKA系统退出激活条件

LKA（Lane Keeping Assist）系统功能解除（Deactivation）指的是系统退出“功能激活状态”，不再具备进入控制/干预运行的前提能力，通常由驾驶员意图、系统状态变化或车辆配置策略触发。

2.2.1能解除的目的与系统角色

LKA作为一项主动干预类安全功能，在解除时必须保证：

驾驶员明确知情或系统给予清晰提示；

系统退出时不会产生错误干预；

对车辆控制系统（如EPS）不再发出指令；

HMI（人机交互界面）实时同步当前状态。

2.2.2功能解除的三大典型触发条件（标准化可配置）

LKA功能可通过下列任一条件满足时被解除，不同OEM项目可根据需求进行定制配置：

HMI关闭LKA功能/本点火周期中未开启

主动触发场景：驾驶员通过仪表菜单、物理按键或中控界面关闭LKA功能。

自动恢复机制：若系统支持“记忆上次状态”，当前未开启状态将保持至下一个点火周期。

仪表显示：LKA状态指示符熄灭，可能显示“LKA已关闭”或无图标。

典型信号变更：

LKA_HMI_Request = OFF

LKA_Enabled_Flag = FALSE

应用情境：

驾驶员偏好关闭干预；

在特殊路况（如连续弯道、施工区域）下希望完全手动驾驶。

LKA功能故障（系统级不可用）

LKA核心软硬件模块出现故障时将立即触发功能解除，常见触发源包括：

系统行为：

清除所有控制指令；

触发故障码（DTC）挂起；

LKA状态设为“Not Available”；

HMI显示“LKA系统故障，请检查”提示。

标准信号：

LKA_Fault_Active = TRUE

LKA_Status = FAILED

车辆配置码被关闭/功能未授权

OEM配置阶段未激活LKA功能，或由于后续配置变更（如ECU更换、售后编码）将功能禁用。

通常通过诊断工具写入的Variant Coding参数控制，用户不可直接更改。

功能配置码状态决定是否允许LKA激活，在配置为“禁用”状态下，无论硬件状态如何，LKA始终保持未激活状态。

信号体现：

LKA_Coding_Enabled = FALSE

系统可能直接屏蔽HMI界面的LKA功能项（即UI不可见）。

2.2.3功能解除后系统的状态响应与处理逻辑

一旦解除触发，系统需完成以下响应流程：

2.2.4可配置的解除策略逻辑（OEM可定制参数项）

主机厂可根据安全策略、客户需求、整车控制策略定义以下功能解除相关配置项：

2.2.5与其它系统的协同解除策略

LKA解除常与以下系统状态发生交互，主控逻辑中需包含联动判断：

2.2.6HMI反馈策略与用户提示设计建议

功能解除后，需在用户界面上给予清晰、易懂、实时的提示，以增强用户理解与信任：

LKA的“功能解除”逻辑是确保系统在不安全或不合规条件下主动退出干预的重要策略，其设计必须兼顾：

系统安全性保障；

用户可感知与反馈；

与整车策略的联动一致性；

对功能状态切换逻辑的清晰可控。

此外，主机厂可通过Variant Coding、策略参数灵活地调整功能激活与解除条件，以适应不同市场法规与用户需求。

#03

状态机及典型工况

3.1State Machine / Operating Sequence状态机/工作序列

State machine diagram状态迁移图

LKA状态机

状态转换条件解释（通用）

LKA包括两种状态：

主状态层（Main State）

子状态层（Sub State）：在MAINST_ON状态下分为两个区域：

Sub State of Left（左子状态）

Sub State of Right（右子状态）

主状态共有三个：

每一侧（左侧和右侧）有三种子状态：

SUBST_READY（绿色椭圆）：初始准备状态

当NormalSuppressionActive为真，跳转至SUBST_IDLE。

当!NormalSuppressionActive && (ReactionActive && !ReactionOnlySuppressionActive)或ReactionActive || ReactionOnlySuppressionActive，跳转至SUBST_ACTIVE。

SUBST_IDLE（白色椭圆）：空闲状态，表示处于等待或无动作阶段。

条件：

从SUBST_READY来：NormalSuppressionActive

可跳转到SUBST_ACTIVE：!NormalSuppressionActive && (ReactionActive && !ReactionOnlySuppressionActive)或ReactionActive || ReactionOnlySuppressionActive

SUBST_ACTIVE（红色椭圆）：活动状态，表示系统正在运行某些反应任务。

可回到SUBST_IDLE，条件是NormalSuppressionActive

LKA状态与输出信号的映射机制：

该状态图定义了一个主控系统从“关闭开启错误恢复”及其在开启状态下的左右两个子模块的三态流转逻辑，通过复杂的条件控制其响应行为，保障系统的灵活响应和安全切换。

3.2Typical Use Cases典型用例

#04

LKA性能限制条件

LKA（车道保持辅助）系统的性能受到多个外部环境因素的显著影响，尤其是天气、照明条件以及车道线的清晰度。以下是具体影响因素：

总 结：

车道保持辅助系统（LKA）是现代车辆中不可或缺的安全技术之一。它不仅能够提高驾驶员的驾驶安全性和舒适性，还为未来的自动驾驶技术打下基础。随着技术的不断进步和完善，LKA系统将在各种复杂的驾驶环境中发挥更大的作用，推动汽车行业向着更加智能化、自动化的方向发展。然而，系统的环境适应性、传感器精度和法规监管等问题仍需进一步解决，以确保LKA技术的普及和安全应用。

参考：

1.Lane Keeping Assist System (LKAS) | HR-V 2024 | Honda Owner's Manual

2.Honda | Lane-Keep-Assist-System

3.What is lane keep assist? - carsales.com.au

4.kia.com/content/dam/kia2/in/en/content/ev6-manual/topics/chapter6_16_3.html

5.Lexus Safey System+ Settings | North Park Lexus at Dominion

6.Lane Keeping Assist System (LKAS): My Car Does What