CN101765757A

CN101765757A - 逆行警告装置、逆行警告方法

Info

Publication number: CN101765757A
Application number: CN200980100049A
Authority: CN
Inventors: 古仲大辅; 中村正树; 中尾功一; 石川知章; 三浦直人; 吉田真树; 勘场基辉; 鹤见洁
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: EP2261603A4; WO2009125815A1; EP2261603A1; JP2009250964A; JP5015849B2; US8421648B2; EP2261603B1; CN101765757B; US20110121992A1

Abstract

本发明提供一种逆行警告装置(100)，其特征在于具备：检测本车辆的车速的车速检测单元(21)；检测本车位置的单元(24)；当本车辆的车速变为预定值以下时检测本车辆的车长方向相对于车道区分线的角度的角度检测单元(22)；在本车位置为行驶在高速道路的干道上、且角度变为了大致90度的情况下，向乘员发出警告的警告单元(32、25)。

Description

逆行警告装置、逆行警告方法

技术领域

本发明涉及有可能在已确定行驶方向的道路上逆行的情况下进行警告的逆行警告装置及逆行警告方法。

背景技术

驾驶者虽然要按照确定了的行进方向在车道上行驶，但在单侧的车道数为多条时等情况下，本打算进行U形转弯而在对向行车道上行驶，但有时会在之前行驶的车道上逆行。关于这一点，提出了对逆行进行检测并向乘车者发出警告的导航装置(例如参照专利文献1)。在专利文献1中记载了一种导航装置，该导航装置将禁止逆行道路信息存储在数据库中，当本车辆在与禁止逆行道路的顺方向的相逆的方向上行驶时，向驾驶者发出警告。

此外，提出了检测U形转弯的U形转弯检测装置(例如参照专利文献2、3)。在专利文献2中记载了一种U形转弯检测装置，该装置在本车辆的转弯角度在预定范围内且转弯时的平均曲率小于阈值时，判定为本车辆进行了U形转弯。此外，在专利文献3中提出了一种U形转弯检测装置，该装置在预定时间内检测出本车辆反转了行进方向及横过行车道区分线这两种情况时，检测出车辆进行了U形转弯。

此外，提出了一种逆行检测装置，该装置用车辆的前方摄像头对前方进行拍摄，进行图像处理来对逆行进行检测(例如参照专利文献4)。在专利文献4中记载了一种逆行检测装置，该装置在从图像检测出中央分离带时，根据道路标识的颜色信息及道路左侧和右侧的道路标识的大小对逆行进行检测，没有检测出中央分离带时，将存储在道路地图信息的车道数和从图像数据检测的行车道数进行比较，在与本车道相比而靠右侧的车道数比左侧少时检测出逆行。

然而，在专利文献1、4记载的方法中，不会在车辆在逆方向上行驶之前检测出逆行，所以存在在反转前或开始逆行前难以向驾驶者发出警告的问题。此外，在如专利文献2或3中记载的那样检测U形转弯时，在检测出U形转弯时车辆已经反转到逆方向，所以难以在反转前或开始逆行前向驾驶者发出警告。如果本车辆一旦反转，则由于存在从顺方向行驶过来的其他车辆，所以本车辆难以将方向转换到顺方向，因此考虑优选在本车辆反转前进行警告。

专利文献1：日本特开2007-139531号公报

专利文献2：日本特开2006-030116号公报

专利文献3：日本特开2006-344164号公报

专利文献4：日本特开2007-140883号公报

发明内容

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种能够在开始逆行前检测出有可能逆行的逆行警告装置及逆行警告方法。

鉴于上述课题，本发明是一种逆行警告装置，该逆行警告装置对有逆行的可能性这一情况进行检测，其特征在于，包括：对本车辆的车速进行检测的车速检测单元；对本车位置进行检测的单元；角度检测单元，当本车辆的车速变为预定值以下时，对本车辆的车长方向相对于车道区分线的角度进行检测；以及警告单元，在本车位置为行驶在高速道路的干道上、且所述角度变为了大致90度的情况下，对乘员发出警告。

根据本发明，在角度变为了大致90度的情况下向乘员发出警告，所以能够检测出为进行U形转弯之前、即检测出存在开始逆行的逆行的可能性，能够在逆行之前发出警告。

能够提供一种能够在逆行开始前检测出存在逆行的可能性的逆行警告装置和逆行警告方法。

附图说明

图1是逆行警告装置的框图的一例(实施例1)。

图2是表示逆行警告装置检测逆行的顺序的流程图(实施例1)。

图3A是示意表示车辆的U形转弯过程的图的一例。

图3B是表示车辆的U形转弯过程中的转弯角度的一例的图。

图4A是示意表示车辆U形转弯的过程的图的一例。

图4B是表示车辆的U形转弯过程中的转弯角度的一例的图(K形转弯)。

图5是逆行警告装置的框图的一例(实施例2)。

图6A是示意表示车长方向相对于行车道区分线的横摆角的图的一例。

图6B是说明拍摄到的图像数据及车长方向的检测的图的一例(横摆角0度)。

图6C是说明拍摄到的图像数据及车辆的方向的检测的图的一例(横摆角90度)。

图7是表示逆行警告装置检测逆行的顺序的流程图(实施例2)。

图8A是示意表示车辆U形转弯的过程的图的一例。

图8B是表示车辆的U形转弯途中的图像数据的一例的图。

符号说明

20控制部

21车速传感器

22陀螺仪传感器

23地图DB

24GPS接收机

26后部摄像头

31逆行判定部

32警告要求部

100逆行警告装置

具体实施方式

下面，参照附图列举实施例来对为了实施本发明的优选方式进行说明。

实施例1

本实施例的逆行警告装置100，在高速道路的干道上，以车速变为预定以下时的车长方向为基准检测转弯角度，检测出转弯角度变为了预定值(例如，90度左右)这一情况，从而检测出本车辆存在逆行的可能性。高速道路的干道为无法U形转弯行驶的构造，所以U形转弯行驶的可能性极小为好。因此，在高速道路的干道上，在车速为预定值以下的状态下转弯角度超过了预定值时，能够可靠地检测出可能在高速道路上逆行。

在高速道路上连接有用于进入的斜道等、和/或用于与普通道路、相同的高速道路的其他行车道或其他高速道路分离/合流的侧道、分离道或合流道(下面与斜道合并而简称为侧道)，本车辆能够在侧道上行驶，但有时侧道弯曲90度以上或具有螺旋状的构造。此外，在高速道路上设有停车区域，存在在停车区域以车速为预定值以下的状态左转右转或转弯的情况。但是，本实施例的逆行警告装置不判定在侧道、停车区域是否存在逆行的可能性，所以即使在低速状态下转弯角度超过预定值，也不会错误判断为可能逆行。

图1表示本实施例的逆行警告装置100的框图。逆行警告装置100由控制部20控制，车速传感器21、陀螺仪传感器22、地图DB(Data Base，数据库)23、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)接收机24及仪表面板25经由CAN(Controller Area Network，控制器局域网)和/或专用线而连接于控制部20。控制部20由具备CPU、RAM、ROM及输入输出接口的计算机等构成，例如控制导航系统的导航ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元)能够兼用。导航ECU检测本车辆的位置、车速、行驶方向，所以具有实现逆行警告装置100所要求的功能，通过兼用能够节约车载空间，抑制重量增加。

车速传感器21将在本车辆的各轮所具备的转子的圆周上以一定间隔设置的凸部通过时的磁通量的变化整形为脉冲波形，基于单位时间的脉冲数，对每个轮测量车轮速。对车轮速乘以根据轮胎的外径和/或凸部的间隔确定的修正值，则得到车速。

陀螺仪传感器22是例如由微机械加工形成的振动片型陀螺仪传感器，将根据本车辆的转弯速度产生的哥氏力(Coriolis force)作为由电极间的变化产生的电压信号来进行取出。对转弯速度即横摆率在时间上进行积分，得到转弯角度，所以通过对陀螺仪传感器22的输出进行时间积分，能够检测转弯角度。

地图DB23由HDD(Hard Disk Drive，硬盘)和/或闪存等构成，与纬度和/或经度等位置信息相对应地存储道路地图信息。道路地图信息是对应有构成道路的路段(link)的路段信息、连接路段和路段的节点(交叉点、路段上的每隔预定间隔的点)的节点信息的图表状的数据库。路段信息包括路段长度、宽度、连接节点、连接方向等，所以通过道路地图信息能再现实际的道路网。此外，地图DB23按每个路段登记有高速道路、普通道路等道路种类，进一步如果是高速道路则登记有对干道、侧道及停车区域进行区别的信息。有时以与高速道路同样的意思使用汽车专用道路这个词，但本实施方式中不区分二者，都称为高速道路。

GPS接收机24捕捉围绕地球周围旋转的优选四个以上的GPS卫星，根据来自各GPS卫星的电波的到达时间，检测本车辆的位置(纬度、经度、标高)。可以利用已知位置的基准站发送的FM广播的电波来修正GPS的测量结果的误差，从而高精度地检测本车辆的位置。

控制部20以GPS接收机24检测到的本车辆的位置信息为起点，在陀螺仪传感器22检测出的本车辆的行进方向上累计车速传感器21检测的行驶距离，高精度地推定本车辆的位置。此外，利用本车辆的周围的道路地图，通过在相对于所推定出的位置最确切的道路上匹配(matching)本车辆的位置的地图匹配来修正本车辆的位置。

仪表面板25在检测出逆行时发出警报声或从扬声器输出警告消息，此外，在液晶、抬头显示器(head up display)等显示部上对警告消息和/或表示逆行的图标进行显示等，向驾驶者发出警告。需说明的是，也可以仅输出听觉的警告和视觉的警告中的任一方。

此外，控制部20具有通过CPU执行程序或ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)等的硬件安装的、逆行判定部31和警告要求部21，该逆行判定部31判定是否存在本车辆逆行的可能性，该警告要求部32在判定为存在逆行的可能性的情况下向仪表面板25要求警告。

使用图2的流程图说明逆行警告装置100检测逆行的顺序。图2的流程图例如在车辆进入高速道路时启动，以预定的循环时间重复执行。

当进入高速道路时，逆行判定部31根据本车辆的位置判定是否行驶在高速道路的干道上(S10)。可以通过从铺设在路侧的通信部接收意为正在高度道路的干道上行驶的信息来进行判定。在没有在高速道路的干道上行驶的情况下(S10的“否”)，直接结束图2的处理。

在正行驶在高速道路的干道上的情况下(S10的“是”)，逆行判定部31判定车速传感器21检测出的车速是否小于车速判定阈值V₀(S20)。车速判定阈值V₀是预先确定的常数，为了进行U形转弯需要明显地降低车速，所以将该减速时的一般的车速设为车速判定阈值(例如，V₀＝20[km/h])。在车速不小于车速判定阈值V₀的情况下(S20的“否”)，图2的处理直接结束。

在车速比车速判定阈值V₀小的情况下(S20的“是”)，逆行判定部31存储车速变为不到车速判定阈值V₀时或步骤S20的判定时的行进方向(S30)。因此，车速变为小于车速判定阈值V₀时的行进方向为零度(基准值)。需说明的是，步骤S30的处理仅执行1次，在车速比车速判定阈值V₀小的期间，行进方向不更新。

然后，以设为零度的行进方向为基准，开始测量本车辆的转弯角度(S40)。如上所述，通过对陀螺仪传感器22的输出进行时间积分能够检测转弯角度，所以例如通过累计每微小时间的横摆率来检测转弯角度。

图3A示出示意表示本车辆进行U形转弯的过程的图，图3B示出本车辆的U形转弯过程中的转弯角度的一例。在图3A中，以状态“I”表示车速变为小于车速判定阈值V₀时。因此，在图3B中，状态“I”的转弯角度为零。

本车辆继续U形转弯，经过状态“II”变为状态“III”时，本车辆的车长方向恰好朝向宽度方向，所以在状态“III”时，转弯角度约为90度。进而，本车辆继续U形转弯，当经过状态“IV”变为状态“V”时，本车辆反转到车道的逆方向，所以在状态“V”，转弯角度为约180度。

返回图2，逆行判定部31在车速超过车速判定阈值V₀之前的期间，重复判定转弯角度是否超过了反转判定阈值θ₀(S50)。如果将反转判定阈值θ₀设为90度，则能够在图3A的状态“III”检测出本车辆的逆行。在转弯角度超过反转判定阈值θ₀之前的期间，在车速变为了车速判定阈值V₀以上的情况下，图2的处理直接结束，所以例如卷入拥塞、转弯角度超过反转判定阈值θ₀之前车速增大时，则能够防止误判定为存在逆行的可能性。

在转弯角度超过了θ₀的情况下(S50的“是”)，逆行判定部31能够判定为本车辆即将逆行，由警告要求部32通过听觉或视觉的至少一方向驾驶者发出警告(S60)。

需说明的是，优选即使逆行的可能性并不一定可靠但也在逆行开始前进行警告，所以例如可以将反转判定阈值θ₀设定为80度左右。可以认为在高速道路的干道上在预定速度以下、转弯速度变为80度以上的情况很少，将单纯的车道变更误判定为可能逆行从而发出不必要的警报的可能性较低。此外，为了可靠地检测出存在逆行的可能性，例如也可以将反转判定阈值θ₀设定为100度。

本实施例的逆行警告装置100对是高速道路的干道这一情况进行检测，仅在高速道路的干道上行驶期间的情况下，根据车速和转弯速度对存在逆行的可能性这一情况进行检测，所以能够在逆行开始前或逆行刚开始后向驾驶者发出警告，能够防止高速道路上的逆行于未然。

(进行K形转弯的情况(车道数的影响))

如图3A所示那样，高速道路大多是多条车道，例如当是3条车道以上时，则不进行K形转弯就能够实现U形转弯的情况较多。在此情况下，即使道路为四车道以上，也能够通过本实施例的方法检测出存在逆行的可能性。与此相对，在两车道以下的高速道路、由转弯半径大的车辆在三车道的高速道路上进行U形转弯的情况下，存在本车辆进行K形转弯的情况，本实施例的逆行警告装置100即使在本车辆进行K形转弯的情况下，也同样地能够检测出存在逆行的可能性。

图4A示出示意表示本车辆进行U形转弯的过程的图，图4B表示本车辆的U形转弯过程中的转弯角度的一例。在图4A和图4B中，省略与图3A和图3B相同的部分的说明。图4A的高速道路的单侧是两车道。因此，本车辆在状态“III”后，进行K形转弯而变为状态“S”。状态S时的转弯角度已经接近180度，所以将反转判定阈值θ₀设为例如100度的情况下，也能够在从状态“III”到状态“S”的期间检测出存在逆行的可能性。

另外，在逆行开始前，转弯角度一定为水平，所以当将反转判定阈值θ₀取为例如80度～90度时，能够与其后的K形转弯无关地对存在逆行的可能性这一情况进行检测。

在本车辆进行K形转弯的情况下，变速档位传感器表示“后退”，所以根据变速档位传感器的信号检测出K形转弯，在后退行驶时车速即使变为车速判定阈值V₀以上，也禁止步骤S20的判定。由此，在后退行驶时车速即使变为车速判定阈值V₀以上，也能够在K形转弯的前后检测出存在逆行的可能性。

实施例2

在本实施例中，对处理后部摄像头(back camera)26拍摄的图像来检测存在逆行的可能性的逆行警告装置100进行说明。在高速道路上，在路面上标示有划分行驶道的车道区分线，车道区分线具有平行于行驶道的直线状的形状。因此，认为本车辆进行U形转弯而开始逆行之前的期间，本车辆的车长方向与车道区分线必定经过成直角的状态，通过监视由后部摄像头26拍摄到的车道区分线的角度，从而能够对存在逆行的可能性这一情况进行检测。

图5表示本实施例的逆行警告装置100的框图。在图5中，对与图1相同结构部分标记同样的符号并省略其说明。本实施例的逆行警告装置100具有后部摄像头26及图像处理部27。

后部摄像头26在本车辆的后部的保险杠(bumper)的大致中央和/或后玻璃的上侧的大致中央使光轴朝向车辆后方且稍向下地配置。后部摄像头26由内置有CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补型金属氧化物半导体)等光电转换元件的摄像单元构成。后部摄像头26读出光电转换元件的电压，对该模拟信号进行A/D转换并转换为预定的亮度等级的数字数据(下面称为图像数据)。后部摄像头26是单色摄像头，但可以是能够进行彩色摄像的摄像头，还可以是立体摄像头。后部摄像头26对后方的预定范围的图像数据以在一秒期间15～30帧的速度进行拍摄，依次存储于存储器。

图像处理部27读出存储于存储器的图像数据，识别车道区分线，检测本车辆的车长方向相对于车道区分线的角度(下面简称为横摆角)。图6A是示意表示车长方向相对于车道区分线的横摆角的图。车道区分线的检测例如由LKAS(Lane Keeping Assist System，协助维持行驶路线系统)等使用公知的方法。具体而言，一条车道区分线相对于路面具有高频成分的边沿(edge)，所以当将图像数据的亮度值在水平方向和垂直方向上微分时，则在白线的两端得到峰值，连接它们的边缘线能够进行推定。根据推定出的多个边缘线考虑车道区分线的宽度，提取成一对的多组车道区分线的候补线，从多组车道区分线的候补线中，根据从亮度和/或与路面的对比度确定的阈值和/或宽度阈值、是线状的形状等特征，使用匹配等手法，选定被认定为白线的一条白线。通过对选定的白线具有的多个边沿进行霍夫变换(hough transformation)，从而得到拍摄到的左右或左右中任一条的白线的直线式。

图6B(C)是对拍摄到的图像数据和车长方向的检测进行说明的图。在本车辆的车长方向与车道区分线大致平行的情况下(横摆角为零)，图像数据变为如图6B所示，在本车辆的车长方向与车道区分线大致垂直的情况下(横摆角为90度)，图像数据变为如图6C所示。在此，后部摄像头26的光轴相对于路面所成的角度是固定的，所以根据横摆角，拍摄到的车道区分线与例如图像数据的预定的基准线L所成的角度α唯一确定。

因此，对应于横摆角，预先登记拍摄到的车道区分线与基准线L所成的角度α，则能够根据拍摄到车道区分线与基准线L所成的角度α，对车长方向(横摆角)进行检测。图6B(C)中以垂直于图像数据的线为基准线L。

因此，逆行判定部31根据角度α检测本车辆的横摆角，通过比较横摆角与反转判定阈值θ₀，能够检测出存在逆行的可能性。

使用图7的流程图对逆行警告装置100检测逆行的顺序进行说明。图7的流程图例如当车辆进入高速道路时启动，以预定的循环时间重复。

当进入高速道路时，逆行判定部31根据本车辆的位置判定是否行驶在高速道路的干道上(S10)。没有行驶在高速道路的干道上的情况下(S10的“否”)，图2的处理直接结束。

在行驶在高速道路的干道上的情况下(S10的“是”)，逆行判定部31判定车速传感器21检测出的车速是否小于车速判定阈值V₀(S20)。步骤S20的判定与实施例1相同。

在车速比车速判定阈值V₀小的情况下(S20的“是”)，逆行判定部31根据从图像数据检测出的角度α算出横摆角(S35)。图像数据依次存储于存储器，所以逆行判定部31根据各图像数据算出横摆角。

然后，逆行判定部31判定横摆角是否超过了反转判定阈值θ₀(S55)。图8A示出示意表示本车辆进行U形转弯的过程的图，图8B表示本车辆的U形转弯途中的图象数据的一例。在图8A中，以状态“I”表示车速变为小于车速判定阈值V₀时。在状态“I”下，本车辆的车长方向与车道区分线大致平行，所以与图6B同样地在图像数据中车道区分线为大致“

”字。

当本车辆继续U形转弯时，图像数据中的车道区分线以时针旋转的方式旋转，变为状态“III”时，图像数据的车道区分线朝向水平方向。即，状态“III”时，本车辆的车长方向与车道区分线正交，横摆角变为90度。进而，当本车辆继续U形转弯时，则图4A的本车辆经过状态“IV”变为状态“V”，与此相伴，图像数据中的车道区分线以时针旋转方式旋转，在状态“V”下图像数据的车道区分线再次变为大致“

”字。

返回图7，逆行判定部31在车速超过车速判定阈值V₀之前的期间，重复判定横摆角是否超过了反转判定阈值θ₀(S55)。如果将反转判定阈值θ₀设为90度，则能够在图8A的状态“III”检测出本车辆存在逆行的可能性。此外，如果将反转判定阈值θ₀设为80度，则能够更早地检测出存在逆行的可能性，如果将反转判定阈值θ₀设为100度，则能够确切地检测出存在逆行的可能性。

在横摆角超过了θ₀的情况下(S55的“是”)，逆行判定部31判定为本车辆存在逆行的可能性，由警告要求部32通过听觉或视觉的至少一方向驾驶者发出警告(S60)。

本实施例的逆行警告装置100对是高速道路的干道进行检测，仅在高速道路的干道上行驶期间的情况下，根据车速以及解析图像数据取得的车长方向(横摆角)来对存在逆行的可能性这一情况进行检测，所以能够在逆行开始前或逆行刚开始后，向驾驶者发出警告，能够防止高速道路上的逆行于未然。

在本实施例中，从图像数据以数值检测出横摆角，比较了横摆角和反转判定阈值θ₀，但也可以例如根据图像数据的车道区分线变为了水平这一情况来检测出存在逆行的可能性。图像数据的车道区分线变为了水平这一情况能够仅从图像数据中检测出，所以当后部摄像头26的光轴垂直于车轴时，则不需要对应于横摆角而预先登记拍摄到的车道区分线和基准线所成的角度α，所以能够抑制成本增加。此外，在此情况下，可以对变为了水平的车道区分线进一步以时针旋转方式进行了旋转(从图8B的状态“III”向状态“IV”转变)这一情况进行检测，从而检测出存在逆行的可能性。通过将状态间的转变状态设为判定对象，从而能够容易防止误判定。

此外，在图8和图8B中，以三车道的道路为例进行了说明，但即使是一车道或二车道的道路，后部摄像头26拍摄左右的任一方的车道区分线，所以也同样能够算出横摆角，或也能够检测出图像数据的车道区分线变为了水平这一情况。此外，即使本车辆进行K形转弯，在逆行开始前车道区分线也必定变为水平。因此，本实施例的逆行警告装置100与实施例1同样地能够与车道数无关地对存在逆行的可能性这一情况进行检测。

本国际申请主张基于2008年4月11日申请的日本专利申请2008-103498号的优先权，将日本专利申请2008-103498号的全部内容援用于本国际申请。

Claims

1.一种逆行警告装置，该逆行警告装置对有逆行的可能性这一情况进行检测，其特征在于，包括：

对本车辆的车速进行检测的车速检测单元；

对本车位置进行检测的单元；

角度检测单元，当本车辆的车速变为预定值以下时，对本车辆的车长方向相对于车道区分线的角度进行检测；以及

逆行检测单元，在本车位置为行驶在高速道路的干道上、且所述角度变为了大致90度的情况下，检测出存在逆行的可能性。

2.根据权利要求1所述的逆行警告装置，其特征在于，

所述角度检测单元以车速变为了预定值以下时的所述车长方向为基准，通过对横摆率进行时间积分来检测所述角度。

3.根据权利要求1或2所述的逆行警告装置，其特征在于，

包括警告单元，该警告单元在所述逆行检测单元检测出有逆行的可能性这一情况时，向乘员发出警告。

4.一种逆行警告方法，该逆行警告方法对有逆行的可能性这一情况进行检测，其特征在于，包括：

车速检测单元对本车辆的车速进行检测的步骤；

对本车辆行驶在高速道路的干道上这一情况进行检测的步骤；

当本车辆的车速变为预定值以下时，角度检测单元对本车辆的车长方向相对于车道区分线的角度进行检测的步骤；以及

逆行检测单元在所述角度变为了大致90度的情况下，检测出存在逆行的可能性的步骤。