JPH10103966A - 車線逸脱警告装置 - Google Patents
車線逸脱警告装置Info
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- JPH10103966A JPH10103966A JP8258940A JP25894096A JPH10103966A JP H10103966 A JPH10103966 A JP H10103966A JP 8258940 A JP8258940 A JP 8258940A JP 25894096 A JP25894096 A JP 25894096A JP H10103966 A JPH10103966 A JP H10103966A
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Abstract
に、自律航法を併用することにより、車線の逸脱を的確
に判断し警告する。 【解決手段】自律航法により車両の位置を推定する車両
位置推定部14と、道路マーカの座標データ列を記憶し
た道路マーカ地図メモリ15と、車両の位置を道路マー
カの並ぶライン上に投影することにより、車両のライン
からのずれdを求め、このずれdを閾値d0 と比較する
ことによって、車線逸脱を検出する逸脱検出部19と、
逸脱警告部20とを備える。
Description
を布設し、この道路マーカを検出することにより車両の
道路マーカからのずれを検出して車線からの逸脱を警告
する車線逸脱警告装置に関するものである。
通信により、車両の車線位置、走行距離、速度、加速
度、他車両との車間距離等を情報として採り入れ、この
情報に基づいてドライバに警告したり、車両のブレーキ
操作、アクセル操作、ステアリング操作等の指令を発生
し運転装置に伝えたりする自動運転システムが知られて
いる。
車両の走行距離(所定の基準点からの相対的な走行距
離)、車両が道路のどの車線を走行しているか、車線を
外れていないか、あるいは車線のどの部分(車線の中
央、左寄り又は右寄り)を走行しているか、車線に沿っ
て真っ直ぐに走っているか若しくは斜めに横切っている
か等を正確に認識することが重要である。
を撮影し画像認識することにより、走行位置を判定する
技術は提案されているが(例えば特開平7−77431
号公報参照)、カメラや画像処理装置が必要になり、判
定アルゴリズムが複雑になるため、より簡易に走行位置
を認識することのできる装置が望まれていた。そこで、
道路面に道路の方向に沿って磁気ネイルを埋め込み、車
体に設けた磁気センサによってこの磁気ネイルを検出す
ることにより、車両の走行距離や車体の横方向の変位を
検出するシステムが提案されている(1994年9月13日米
国特許第 5,347,456号、1992年5月14日PCT国際公開
WO 92/08176 号参照)。
気テープから生ずる磁界を利用して車両の位置を検出す
るシステムも提案されている。これらの磁気ネイル、磁
気テープ等、車両の走行位置を検出するため道路に設け
られた設備を「道路マーカ」と総称することとする。自
動運転システムを搭載した車両は、前記のように道路マ
ーカを検出することによって、車両の走行位置を知るこ
とができる。
ていないか、あるいは車線のどの部分を走行している
か、車線に沿って真っ直ぐに走っているか若しくは斜め
に横切っているか等を正確に認識するためには、車両の
道路マーカからのずれを認識する必要がある。最も普通
に考えられる方法は、道路マーカを検出する検出素子を
複数個、車両のバンパーの底部等に並べ、いずれの検出
素子が道路マーカを検出しているかにより、道路マーカ
からのずれを算出する方法である。
出素子を取付け、真中に検出素子が道路マーカを検出し
ているときは車線の中央を走行しているとし、左の検出
素子が道路マーカを検出しているときは車線の右寄りを
走行しているとし、右の検出素子が道路マーカを検出し
ているときは車線の左寄りを走行しているとする。しか
し、前記の検出方法では、検出素子の取付け長さを超え
て車線を逸脱したときは、道路マーカからのずれが分か
らなくなる。しかも、検出素子の取付け長さは車体の幅
に限定される。
検出信号に基づいて車両の推定位置を算出する自律航法
が知られている。そこで、本発明は、道路マーカの座標
データ列を記憶するとともに、自律航法を併用すること
により、車線の逸脱を的確に判断し警告することができ
る車線逸脱警告装置を実現することを目的とする。
置は、自律航法により車両の位置を推定する車両位置推
定手段と、道路マーカの座標データ列を記憶した道路マ
ーカ地図メモリと、車両の位置を道路マーカの並ぶライ
ン上に投影することにより、車両のラインからのずれd
を求め、このずれdを閾値d0 と比較することによっ
て、車線逸脱を検出する逸脱検出手段と、逸脱警告手段
とを備えるものである(請求項1)。
れた車両の位置を道路マーカの並ぶライン上に投影する
ことにより、車両のラインからのずれdを求めることが
できる。このずれが、閾値d0 以上であれば、車線逸脱
を検出し警告することができる。本発明の車線逸脱警告
装置は、前記請求項1記載の要素に加えて、道路マーカ
を検出するマーカ検出手段と、マーカ検出手段により検
出された道路マーカと、座標データメモリに記憶されて
いる道路マーカとの対応付けをし、車両位置推定手段に
より推定された車両の位置に基づいて、前記マーカ検出
手段により検出された道路マーカの推定位置を算出し、
この道路マーカの推定位置と、座標データメモリに記憶
されている道路マーカの座標データとを比較することに
より、自律航法により推定された車両の位置を補正する
位置補正手段とをさらに備えるものである(請求項
2)。
れた車両の位置を、道路マーカ地図メモリに記憶された
道路マーカの座標データ列に基づいて、正確に補正する
ことができる。したがって、車両のラインからのずれd
を正確に求めることができる。前記閾値d0 は、請求項
3記載の(a) 〜(d) のいずれか又はこれらの組合せの基
準に基づいて設定することができる(請求項3)。
おりである。 (a) :車両の幅が広いと車線を逸脱しやすいので、閾値
d0 を小さくする。 (b) :車線幅が狭いと車線を逸脱しやすいので、閾値d
0 を小さくする。 (c) :ヨー角φが大きいときは、ラインから離れるスピ
ードが速いことを意味するので、早めに警告を出さない
と走行上危険であるから、閾値を小さく設定する。ヨー
角φが小さいときは、ハンドルの切り返しも容易なので
警告が遅くなってもよいと考え閾値を大きめに設定す
る。 (d) :車線を規定する白線からガードレール又は側壁ま
での距離が短いと、早めに警告を出さないと衝突の危険
性があるので、閾値d0 を小さめにする。この距離が比
較的長いときは閾値d0 を大きめにする。
付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、道路マ
ーカとして車線の真中に磁気ネイルを埋め込んだ道路を
低空から見た図である。磁気ネイルは、直径3cm、長
さ10cm程度の強磁性体の釘からなるものである。
チL(例えば1〜2m)を周期として所定のコード(例
えば1をN極、−1をS極とすれば−1,1,−1,
1,‥‥)に従って配列される。なお極性は、地表面に
向いている磁界の極性を意味する。図2は、車線逸脱警
告装置を含む車載装置を示すブロック図である。車載装
置は、走行距離検出部11と、走行方向検出部12と、
両検出部11,12から出力される走行距離検出信号、
走行方向検出信号に基づいて自律航法により推定位置を
算出する位置推定部14と、道路に埋め込まれた磁気ネ
イルの磁界を検出するための磁界検出部13及び波形整
形部13aと、磁気ネイルにより構成されるコードや座
標データ列を格納した道路マーカ地図メモリ15と、磁
気ネイルのコードを検出し、これと道路マーカ地図メモ
リ15に記憶されている座標データ等とを比較して、位
置推定部14で検出された推定位置を補正する位置補正
部16と、逸脱検出部19と、逸脱警告部20とを備え
ている。
モリ15、位置補正部16により位置検出部18を構成
する。さらに詳細に説明すると、前記走行距離検出部1
1として、例えば車輪速センサが使用可能である。この
車輪速センサは、車輪の回転を検出する磁気センサを有
し、磁気センサからの出力正弦波信号の波数をカウンタ
によりカウントすることにより車輪の回転数を得、カウ
ンタから出力されるカウントデータに対して、乗算器に
より車輪の外周を示す所定の定数を乗算することにより
検出周期Δt(周期番号をnで表す。)当りの走行距離
を検出するものである。なお、それ以外に、ドップラシ
フト等に基いて車両の走行速度を検出し、積分すること
により走行距離を検出する構成の車速センサ等、従来公
知の構成のものも使用可能である。
位時間当りの回転角度データを出力するジャイロが使用
可能である。このジャイロの例として、振動ジャイロ、
光ファイバジャイロ、差動型車輪速センサがあげられ
る。また、地磁気の水平分力を検出する地磁気センサを
使用することもでき、地磁気センサと前記ジャイロとの
組合せを採用することも可能である。
底部に設けられ、図3に示すように、磁気抵抗素子1を
細長いゴム状の永久磁石3の上に複数個並べ、それぞれ
から出力電圧を取り出す回路構成としている。磁気抵抗
素子1は、磁界を加えることによって電気抵抗が変化す
る素子であり、InSb,GaAs,InAs等の半導
体材料がよく用いられる。本実施の形態では、基板の上
に真空蒸着法によりInSb薄膜を形成した素子を用い
るが(例えばトヨコム東洋通信機株式会社製の「磁気抵
抗素子TMS−Dシリーズ」が使用可能である)、これ
以外に、バルク(単結晶)型の磁気抵抗素子を使用して
もよい。
界を、磁界検出部13のいずれかの磁気抵抗素子が検出
すれば、その変化により磁気ネイルのコードを読み取る
ことができる。また、磁界検出部13のいずれの磁気抵
抗素子が検出しているのかを知ることによって、車両の
中心線と磁気テープとの横方向の相対距離(以下
「L m 」と書く)を検出することもできる。
により構成されるコードや位置情報が格納されているも
のである。ここで、前記道路マーカ地図メモリ15の記
憶構造は、表1のようになる。
路線、区間ごとに対応して、地点の番号、埋め込まれた
磁気ネイルのその地点の極の区別(「磁気ネイルの符
号」という)、東向きをx方向とし北向きをy方向とし
た相対座標を記憶している。例えば、出発点となる地点
の番号は0、その地点に埋め込まれた磁気ネイルの符号
はS、地点の相対座標は(0,0)となっている。
ら出力される距離データΔDn を取り込むとともに、走
行方向検出部12から出力される角速度データωn を取
り込み、前回の角速度ωn-1 と今回の角速度ωn との平
均Ωn Ωn =(ωn-1 +ωn )/2 を求め、これに周期Δtをかけ、前回の方位θn-1 に加
算することにより今回の方位θn を求める。
方位Θn を求め、 Θn =(θn +θn-1 )/2 そしてこの平均方位Θn に基づいて、前記距離ΔDn の
東西方向成分Δxn (=ΔDn × cosΘn )、および南
北方向成分Δyn (=ΔDn × sinΘn )を検出し、前
回の推定位置データ(xn-1 ,yn-1 )に対して前記各
成分Δxn ,Δy n を加算することにより、現在の推定
位置(xn ,yn )を検出する。
があるが、この初期位置(x0 ,y0 )は、出発点とな
る磁気ネイルを検出した時点の車両位置を、例えば
(0,0)に設定してそれを採用すればよい。
長さを超えて車線を逸脱していないことを前提として、
この推定位置(xn ,yn )を、道路マーカ地図メモリ
15に格納された相対座標に基づいて補正する。この補
正方法を説明すると、まず、コース出発点を特定する。
ここで、コース出発点の特定は、次のようにして行う。
車両は、高速道路に入る前に通信手段、例えばビーコン
から、当該高速道路の路線名、区間名の情報を受ける。
ナビゲーション装置を搭載していれば、ナビゲーション
装置から路線名、区間名の情報を受けてもよい。この情
報により、道路マーカ地図メモリ15に記憶されている
データ群の記憶場所を特定することができる。
が埋め込まれており、車両が当該入口から高速道路に入
ると、最初は特定の符号(例えばS極)が現れ、その後
両符号が所定のコードに従って現れる。この最初の特定
の符号を初めて検出した地点を出発点とする。その後、
磁気ネイルにより構成されるコードを読み取ることによ
り、相対座標を知ることができる。
1,‥‥といった単純なものであれば、検出した符号を
カウントするだけで、何番目の地点であるかが分かるの
で、表1を参照して相対座標を知ることができる。位置
補正部16は前記コードの読み取り結果に基づき、道路
マーカ地図メモリ15を参照して相対座標(以下「(x
m ,ym )」と書く)を読み出す。
s )を求める。一般に、当該車両推定位置(xs ,
ys )は、図4に示すようにいずれかの検出周期Δtの
始めの車両推定位置(xn-1 ,yn-1 )と終わりの車両
推定位置(xn ,yn )との間に存在するので、車両推
定位置(xs ,ys )は、検出周期Δtの始めの時刻T
n- 1 と、終わりの時刻Tn と、符号が検出された時刻T
m とを使えば、 xs =xn-1 +(xn −xn-1 )(Tm −Tn-1 )/Δt ys =yn-1 +(yn −yn-1 )(Tm −Tn-1 )/Δt で求められる。
及び前記相対距離Lm に基づいて推定される相対座標
(x′m ,y′m )と、道路マーカ地図メモリ15に記
憶されている相対座標(xm ,ym )との関係を求め
る。図5は、車両推定位置(xs,ys )と推定位置
(x′m ,y′m )との位置関係を表した図であり、車
両の走行方向はθn で表されている。方向θn の符号は
反時計回りを正とし、相対距離Lm の符号は車両の左側
に磁気テープ又は誘導線を検出したときを正とする。同
図に示した関係より、推定位置(x′m ,y′m )は、
Lm とθn とを用いて x′m =xs −Lm sin θn (1) y′m =ys +Lm cos θn (2) で表される。
推定位置(x′m ,y′m )と、道路マーカ地図メモリ
15から読みだした磁気ネイルの座標(xm ,ym )と
を比較し、その差を求める。 Δx=xm −xs Δy=ym −ys この差Δx,Δyが車両推定位置(xn ,yn )の補正
量となる(以下、添字nを省略して、推定位置(x,
y)と書く)。すなわち、車両推定位置(x,y)を、 x=x+Δx y=y+Δy として補正することができる。補正された推定位置
(x,y)は、GPS(Global Positioning System) 等
と比べて極めて精度が高い。
抗素子の取付け長さを超えて車線を逸脱していないこと
を前提としていた。もし、磁気抵抗素子の取付け長さを
超えて車線を逸脱すれば、車両の中心線と磁気テープと
の横方向の相対距離Lm が求まらないので、前述した処
理を行うことはできない。この場合は、位置推定部14
から出力される車両の推定位置(x n ,yn )をそのま
ま車両の推定位置(x,y)として採用することにな
る。
いて説明する。この警告の判断は、車両が、磁気抵抗素
子の取付け長さを超えて車線を逸脱しても、逸脱してい
なくても行うことができる(逸脱していないのに警告す
るのは無用という気もするが、警告しきい値は任意に設
定することができる)。まず、逸脱検出部19は、車両
推定位置(x,y)を磁気ネイルの並んでいるライン上
の位置へ投影する。
(xm0,ym0)、次の番号に対応する磁気ネイルの座標
(xm1,ym1)及び推定位置(x,y)を示す図であ
る。ライン上の補正すべき位置を(xb ,yb )と書く
ことにすると、(xb ,y b )は、推定位置(x,y)
からラインに垂線を引くことにより求められる。 xb =xm0+(xm1−xm0)R yb =ym0+(ym1−ym0)R ここで、Rは、 R={(xm1−xm0)(x−xm0)+(ym1−ym0)
(y−ym0)}/{(xm1−xm0)2 +(ym1−ym0)
2 } で定義される。
と、車両推定位置(x,y)との距離d d=SQRT{(x−xb )2 +(y−yb )2 } が車両のラインからのずれになる。逸脱検出部19は、
このずれdが閾値d0 よりも大きいと判断すれば、逸脱
警告部20から音声により警告を出す。勿論、音声で警
告を出すのに代えて、ディスプレイ(図示せず)に警告
を表示させてもよい。また、警告を出すのと同時に、ブ
レーキ操作、アクセル操作、ステアリング操作等を行う
アクチュエータに指令信号を与えてもよい。
き、ステアリング操作があったときとする。また、ウィ
ンカー操作、ステアリング操作に伴ってラインからのず
れdが閾値d0 を越えたときは、初めから警告をしない
ようにしてもよい。なお、前記閾値d0 は、例えば、車
両の幅、車線幅を考慮して選ぶことができる。この場
合、車両の幅は、当該車両に固有の値として保有してお
けばよく、車線幅は、高速道路の路線、区間ごとに対応
して、データとして道路マーカ地図メモリ15に格納し
ておけばよい。
mのときは、閾値d0 を0.85mに設定する。閾値d
0 の設定をするとき、図7に示すように、車両の走行方
向と磁気ネイルの並んでいるラインとのヨー角φを考慮
してもよい。ここで、ヨー角φは、道路マーカからのず
れdの時間変化に基づいて算出することができる。ヨー
角φが大きいときは、ラインから離れるスピードが速い
ことを意味するので、閾値を小さく設定する。ヨー角φ
が小さいときは、ハンドルの切り返しも容易なので警告
が遅くなってもよいと考え閾値を大きめに設定する。
行を行っているときは、ヨー角φは±1.5°以内、車
線変更を行うときはヨー角φは3°〜5°程度になる。
したがって、ヨー角φが1.5°未満のときは車線の境
界を示す白線ぎりぎりで警告を与え、ヨー角φが1.5
°以上3°未満のときは白線の30cm内側で警告を与
え、ヨー角φが3°以上のときは白線の50cm内側で
警告を与えるようにする。
なく、ガードレール又は側壁までの距離を考慮して決定
することもできる。この場合、白線とガードレール又は
側壁までの距離を道路マーカ地図メモリ15に格納して
おき、この距離が比較的短いときは閾値d0 を小さめに
し、この距離が比較的長いときは閾値d0 を大きめにす
る。
値を変えることもできる。ドライバによっては、左寄り
を走行する人、右寄りを走行する人がいる。この場合
は、過去の走行内容を学習しておき、右側と左側とで閾
値を変える。また、車両の性能等により、左右のぶれが
大き目の場合があるので、この場合も、過去の走行内容
を学習しておき、左右のぶれが大きいときは閾値を小さ
めに設定する。
によれば、自律航法により求められた車両の位置を道路
マーカの並ぶライン上に投影することにより、車両のラ
インからのずれdを求めることができる。このずれdに
基づいて車線の逸脱を的確に判断し警告することができ
る。
航法により求められた車両の位置を、道路マーカ地図メ
モリに記憶された道路マーカの座標データ列に基づい
て、正確に補正することができ、車両のラインからのず
れdを正確に求めることができる。
埋め込んだ道路を低空から見た図である。
ク図である。
複数個並べ、それぞれから出力電圧を取り出す回路構成
を示す図である。
(xn-1 ,yn-1 )と終わりの車両推定位置(xn ,y
n )との間の車両推定位置(xs ,ys )の算出方法を
説明する図である。
標(xm ,ym )との位置関係を説明する図である。
いるライン上の位置へ投影する方法を説明する図であ
る。
いるライン上の位置へ投影する場合にヨー角φを考慮し
て投影する方法を説明する図である。
Claims (3)
- 【請求項1】道路に道路マーカを布設し、この道路マー
カを検出することにより、車両の道路マーカからのずれ
を検出して車線からの逸脱を警告する装置であって、 自律航法により車両の位置を推定する車両位置推定手段
と、 道路マーカの座標データ列を記憶した道路マーカ地図メ
モリと、 車両の位置を道路マーカの並ぶライン上に投影すること
により、車両のラインからのずれdを求め、このずれd
を閾値d0 と比較することによって、車線逸脱を検出す
る逸脱検出手段と、逸脱警告手段とを備えることを特徴
とする車線逸脱警告装置。 - 【請求項2】道路マーカを検出するマーカ検出手段と、 マーカ検出手段により検出された道路マーカと、座標デ
ータメモリに記憶されている道路マーカとの対応付けを
し、車両位置推定手段により推定された車両の位置に基
づいて、前記マーカ検出手段により検出された道路マー
カの推定位置を算出し、この道路マーカの推定位置と、
座標データメモリに記憶されている道路マーカの座標デ
ータとを比較することにより、自律航法により推定され
た車両の位置を補正する位置補正手段とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1記載の車線逸脱警告装置。 - 【請求項3】前記閾値d0 は、次の(a) 〜(d) のいずれ
か又はこれらの組合せの基準に従って設定されるもので
あることを特徴とする請求項1記載の車線逸脱警告装
置。 (a) 車両の幅が広いと閾値d0 を小さくする。 (b) 車線幅が狭いと閾値d0 を小さくする。 (c) 車両の走行方向と磁気ネイルの並んでいるラインの
方向との差であるヨー角φが大きいと閾値d0 を小さく
する。 (d) 車線を規定する白線からガードレール又は側壁まで
の距離が短いと閾値d0を小さくする。
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---|---|---|---|
JP25894096A JP3743071B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 車線逸脱警告装置 |
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