JP3743071B2 - Lane departure warning device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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車線逸脱警告装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
道路と車両との通信又は車両と車両との通信により、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。
【0003】
このような自動運転システムにおいては、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。
【0004】
従来では、車載カメラを通して道路の状態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)。
【0005】
さらに、磁気テープを道路に貼り付け、磁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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車線を外れていないか、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。
【0007】
例えば、バンパーの底部の左右と真中に検出素子を取付け、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。
【0008】
一方、車両の走行距離検出信号、走行方向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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の車線逸脱警告装置は、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)。
【0010】
この構成によれば、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)。
【0011】
この構成によれば、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)。
【0012】
(a) 〜(d) の基準を採用する理由は次のとおりである。
(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d0 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。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添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。
【0014】
磁気ネイルは、N極とS極とが、所定ピッチ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。
【0015】
これら位置推定部14、道路マーカ地図メモリ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11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。
【0016】
前記走行方向検出部12には、例えば、単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。
【0017】
前記磁界検出部13は、例えばバンパーの底部に設けられ、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。
【0018】
道路に沿って埋め込まれた磁気ネイルの磁界を、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「Lm 」と書く)を検出することもできる。
【0019】
道路マーカ地図メモリ15は、磁気ネイル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。
【0020】
【表1】
【0021】
道路マーカ地図メモリ15は、高速道路の路線、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。
【0022】
位置推定部14は、走行距離検出部11か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。
【0023】
θn =Ωn Δt+θn-1
さらに、前回の方位θn-1 と、今回の方位θn との平均方位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 ,Δyn を加算することにより、現在の推定位置(xn ,yn )を検出する。
【0024】
xn =xn-1 +Δxn
yn =yn-1 +Δyn
なお、推定位置の初期位置(x0 ,y0 )を決める必要があるが、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。
【0025】
位置補正部16は、磁気抵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、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。
【0026】
高速道路の入口と出口との間に磁気ネイル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。
【0027】
また、例えばコードが−1,1,−1,1,‥‥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「(xm ,ym )」と書く)を読み出す。
【0028】
次に、当該時点の車両推定位置(xs ,ys )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Tn-1 と、終わりの時刻Tn と、符号が検出された時刻Tm 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。
【0029】
そして、当該車両推定位置(xs ,ys )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。
【0030】
ここで、前記(1) 式及び(2) 式で示された推定位置(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。
【0031】
前述した位置補正部16の処理は、磁気抵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(xn ,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。
【0032】
次に、車線からの逸脱を警告する方法について説明する。
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。
【0033】
図6は、最近検出された磁気ネイルの座標(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 ,yb )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。
【0034】
このライン上への投影位置(xb ,yb )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。
【0035】
警告の解除は、ウィンカー操作があったとき、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。
【0036】
例えば、車線幅3.5m、車両の幅1.8mのときは、閾値d0 を0.85mに設定する。
閾値d0 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。
【0037】
具体的にいうと、一般に車両が直線維持走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。
【0038】
また、閾値d0 を車両の幅、車線幅だけでなく、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。
【0039】
さらに、ドライバの運転の癖によって、閾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。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明の車線逸脱警告装置によれば、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。
【0041】
特に、請求項2記載の発明であれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】磁気抵抗素子を細長いゴム状の永久磁石の上に複数個並べ、それぞれから出力電圧を取り出す回路構成を示す図である。
【図4】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 )との間の車両推定位置(xs ,ys )の算出方法を説明する図である。
【図5】車両推定位置(xs ,ys )と磁気ネイルの座標(xm ,ym )との位置関係を説明する図である。
【図6】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方法を説明する図である。
【図7】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。
【符号の説明】
1 磁気抵抗素子
2 抵抗素子
3 永久磁石
11 走行距離検出部
12 走行方向検出部
13 磁界検出部
13a 波形整形部
14 位置推定部
15 道路マーカ地図メモリ
16 位置補正部
17 アンテナ
17a 受信復調部
17b ループコイル
17c ループコイル
17d 90°移相器
17e ハイブリッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lane departure warning device that lays out a road marker on a road and detects a deviation of the vehicle from the road marker by detecting the road marker to warn of departure from the lane.
[0002]
[Prior art]
By using the communication between the road and the vehicle or the communication between the vehicle and the vehicle, the lane position of the vehicle, the travel distance, the speed, the acceleration, the inter-vehicle distance from other vehicles, etc. are taken as information, and the driver is warned based on this information, 2. Description of the Related Art There is known an automatic driving system that generates commands such as a vehicle brake operation, an accelerator operation, and a steering operation and transmits them to a driving device.
[0003]
In such an automatic driving system, the travel distance of the vehicle (relative travel distance from a predetermined reference point), which lane of the road the vehicle is traveling on, whether it is not off the lane, or which lane It is important to accurately recognize whether the vehicle is traveling in the part (center of lane, left side or right side), running straight along the lane, or crossing diagonally.
[0004]
Conventionally, a technique for determining a traveling position by photographing a road state through an in-vehicle camera and recognizing an image has been proposed (see, for example, JP-A-7-77431), but a camera and an image processing device are necessary. Therefore, since the determination algorithm is complicated, an apparatus that can more easily recognize the traveling position has been desired.
Therefore, a system has been proposed in which a magnetic nail is embedded in the road surface along the direction of the road, and this magnetic nail is detected by a magnetic sensor provided on the vehicle body, thereby detecting the travel distance of the vehicle and the lateral displacement of the vehicle body. (See US Pat. No. 5,347,456 on September 13, 1994, PCT International Publication WO 92/08176 on May 14, 1992).
[0005]
Further, a system has been proposed in which a magnetic tape is attached to a road and the position of the vehicle is detected using a magnetic field generated from the magnetic tape.
The equipment provided on the road in order to detect the traveling position of the vehicle, such as these magnetic nails and magnetic tape, will be collectively referred to as “road marker”.
A vehicle equipped with an automatic driving system can know the traveling position of the vehicle by detecting the road marker as described above.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to accurately recognize whether it is not off the lane, or which part of the lane is running, whether it is running straight along the lane or crossing diagonally, etc. It is necessary to recognize the deviation.
The most common method is to arrange a plurality of detection elements for detecting a road marker on the bottom of a vehicle bumper, etc., and calculate the deviation from the road marker depending on which detection element detects the road marker. Is the method.
[0007]
For example, if the detection elements are attached to the left and right and middle of the bottom of the bumper, and the detection element detects a road marker in the middle, it is assumed that the vehicle is traveling in the center of the lane, and the left detection element detects the road marker. It is assumed that the vehicle is traveling on the right side of the lane when the vehicle is on the road, and the vehicle is traveling on the left side of the lane when the right detection element detects the road marker.
However, in the detection method described above, when the vehicle deviates from the lane beyond the attachment length of the detection element, the deviation from the road marker is not known. Moreover, the mounting length of the detection element is limited to the width of the vehicle body.
[0008]
On the other hand, autonomous navigation is known in which an estimated position of a vehicle is calculated based on a vehicle travel distance detection signal and a travel direction detection signal.
Accordingly, an object of the present invention is to realize a lane departure warning device capable of accurately determining and warning a lane departure by storing a coordinate data string of road markers and using autonomous navigation together. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A lane departure warning device according to the present invention includes a vehicle position estimating means for estimating the position of a vehicle by autonomous navigation, a road marker map memory storing a coordinate data string of road markers, and the vehicle position on a line on which road markers are arranged. A deviation d from the line of the vehicle is obtained by projection, and a deviation detecting means for detecting a lane deviation is detected by comparing the deviation d with a threshold value d 0 and a deviation warning means. 1).
[0010]
According to this configuration, the deviation d from the line of the vehicle can be obtained by projecting the position of the vehicle obtained by the autonomous navigation onto the line where the road markers are arranged. If this deviation is greater than or equal to the threshold d 0 , a lane departure can be detected and alerted.
The lane departure warning device according to the present invention includes a marker detection means for detecting a road marker, a road marker detected by the marker detection means, and a road stored in a coordinate data memory, in addition to the elements described in
[0011]
According to this configuration, the position of the vehicle obtained by autonomous navigation can be accurately corrected based on the coordinate data string of the road marker stored in the road marker map memory. Therefore, the deviation d from the vehicle line can be accurately obtained.
The threshold value d 0 can be set based on any one of (a) to (d) described in claim 3 or a combination thereof (claim 3).
[0012]
The reasons for adopting the criteria (a) to (d) are as follows.
(a): since easily depart from the lane width of the vehicle is large, reduce the threshold d 0.
(b): Since the lane width is likely to deviate from the narrow and lanes to reduce the threshold d 0.
(c): When the yaw angle φ is large, it means that the speed of moving away from the line is fast. Therefore, it is dangerous for driving unless warning is given early, so the threshold is set small. When the yaw angle φ is small, it is easy to turn the steering wheel, so the warning may be delayed, and the threshold value is set larger.
(d): the distance from the white line defining a lane to guardrail or sidewall is short, there is a risk of collision and not issue a warning to the early, to smaller threshold d 0. When this distance is relatively long to large threshold d 0.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a view of a road in which a magnetic nail is embedded in the middle of a lane as a road marker, viewed from a low sky.
The magnetic nail is composed of a ferromagnetic nail having a diameter of about 3 cm and a length of about 10 cm.
[0014]
A magnetic nail has N poles and S poles with a predetermined pitch L (for example, 1 to 2 m) as a period, and a predetermined code (for example, 1 is N pole and -1 is S pole, -1, 1, -1, 1,... The polarity means the polarity of the magnetic field facing the ground surface.
FIG. 2 is a block diagram showing an in-vehicle device including a lane departure warning device. The vehicle-mounted device calculates the estimated position by autonomous navigation based on the travel distance detection unit 11, the travel
[0015]
The
More specifically, for example, a wheel speed sensor can be used as the travel distance detector 11. This wheel speed sensor has a magnetic sensor that detects the rotation of the wheel, and counts the wave number of the output sine wave signal from the magnetic sensor by the counter to obtain the wheel rotation speed, and outputs the count data output from the counter. On the other hand, the travel distance per detection period Δt (period number is represented by n) is detected by multiplying a predetermined constant indicating the outer periphery of the wheel by a multiplier. In addition, a conventionally known configuration such as a vehicle speed sensor configured to detect a travel distance by detecting a travel speed of a vehicle based on a Doppler shift or the like and integrating it can be used.
[0016]
For the traveling
[0017]
The
The
[0018]
If any one of the magnetoresistive elements of the
[0019]
The road
Here, the storage structure of the road
[0020]
[Table 1]
[0021]
The road
[0022]
The
Ω n = (ω n-1 + ω n ) / 2
Is multiplied by the period Δt and added to the previous azimuth θ n−1 to obtain the current azimuth θ n .
[0023]
θ n = Ω n Δt + θ n-1
Further, an average azimuth Θ n between the previous azimuth θ n-1 and the current azimuth θ n is obtained,
Θ n = (θ n + θ n-1 ) / 2
Then, based on the average orientation theta n, the distance [Delta] D n east-west direction component [Delta] x n a (= ΔD n × cosΘ n) , and detects a north-south direction component Δy n (= ΔD n × sinΘ n), the previous estimate The current estimated position (x n , y n ) is detected by adding the components Δx n and Δy n to the position data (x n−1 , y n−1 ).
[0024]
x n = x n-1 + Δx n
y n = y n-1 + Δy n
It is necessary to determine the initial position (x 0 , y 0 ) of the estimated position. This initial position (x 0 , y 0 ) is the vehicle position at the time of detecting the magnetic nail as the starting point, for example ( It may be set to 0,0) and adopted.
[0025]
The position correction unit 16 uses the estimated coordinates (x n , y n ) as relative coordinates stored in the road
The correction method will be described. First, the course starting point is specified.
Here, the course starting point is specified as follows. Before entering the expressway, the vehicle receives information on the route name and section name of the expressway from a communication means such as a beacon. If the navigation device is installed, the route name and section name information may be received from the navigation device. With this information, the storage location of the data group stored in the road
[0026]
Magnetic nails are embedded between the entrance and exit of the highway. When a vehicle enters the highway from the entrance, a specific code (for example, S pole) appears first, and then both codes follow a predetermined code. appear. The point where the first specific code is detected for the first time is taken as the starting point. Thereafter, the relative coordinates can be known by reading a code composed of magnetic nails.
[0027]
For example, if the code is a simple one such as -1, 1, -1, 1,..., It is possible to know the position by simply counting the detected code. To know the relative coordinates.
The position correction unit 16 reads the relative coordinates (hereinafter referred to as “(x m , y m )”) with reference to the road
[0028]
Next, the estimated vehicle position (x s , y s ) at that time is obtained. In general, the estimated vehicle position (x s , y s ) includes the estimated vehicle position (x n−1 , y n−1 ) at the beginning and the estimated vehicle position at the end of any detection period Δt as shown in FIG. (X n , y n ), the vehicle estimated position (x s , y s ) is detected by the sign of the start time T n-1 and the end time T n of the detection cycle Δt. If the time Tm is used,
x s = x n-1 + (x n -x n-1 ) (T m -T n-1 ) / Δt
y s = y n−1 + (y n −y n−1 ) (T m −T n−1 ) / Δt
Is required.
[0029]
Then, relative coordinates (x ′ m , y ′ m ) estimated based on the estimated vehicle position (x s , y s ) and the relative distance L m, and relative coordinates stored in the road
y ′ m = y s + L m cos θ n (2)
It is represented by
[0030]
Here, the estimated position (x ′ m , y ′ m ) indicated by the above equations (1) and (2) and the coordinates (x m , y m ) of the magnetic nail read from the road
Δx = x m −x s
Δy = y m −y s
The difference Δx, Δy becomes the correction amount of the estimated vehicle position (x n , y n ) (hereinafter, the subscript n is omitted and the estimated position (x, y) is written). That is, the estimated vehicle position (x, y) is
x = x + Δx
y = y + Δy
As can be corrected. The corrected estimated position (x, y) is extremely accurate as compared with GPS (Global Positioning System) or the like.
[0031]
The processing of the position correction unit 16 described above is based on the assumption that the installation length of the magnetoresistive element has not been exceeded and the vehicle has not deviated from the lane.
If, by deviating from the lane beyond the mounting length of the magnetoresistive element, the lateral relative distance L m between the center line and the magnetic tape of the vehicle is not determined, it is impossible to perform the processing described above. In this case, the estimated position (x n , y n ) of the vehicle output from the
[0032]
Next, a method for warning the departure from the lane will be described.
This warning can be judged whether the vehicle has deviated from the lane beyond the installation length of the magnetoresistive element or not deviated (it is useless to warn that it has not deviated). However, the warning threshold can be set arbitrarily).
First, the
[0033]
FIG. 6 is a diagram showing the recently detected magnetic nail coordinates (x m0 , y m0 ), the magnetic nail coordinates (x m1 , y m1 ) corresponding to the next number, and the estimated position (x, y). .
If the position to be corrected on the line is written as (x b , y b ), (x b , y b ) can be obtained by drawing a perpendicular to the line from the estimated position (x, y).
x b = x m0 + (x m1 −x m0 ) R
y b = y m0 + (y m1 −y m0 ) R
Where R is
R = {(x m1 −x m0 ) (x−x m0 ) + (y m1 −y m0 ) (y−y m0 )}
/ {(X m1 -x m0 ) 2 + (y m1 -y m0 ) 2 }
Defined by
[0034]
The distance d between the projection position (x b , y b ) on this line and the estimated vehicle position (x, y)
d = SQRT {(x−x b ) 2 + (y−y b ) 2 }
Deviates from the vehicle line.
If the
[0035]
The warning is released when there is a winker operation or a steering operation. Further, when the deviation d from the line exceeds the threshold value d 0 due to the blinker operation and the steering operation, the warning may not be given from the beginning.
The threshold value d 0 can be selected in consideration of the width of the vehicle and the lane width, for example. In this case, the width of the vehicle may be held as a value unique to the vehicle, and the lane width may be stored in the road
[0036]
For example, when the lane width is 3.5 m and the vehicle width is 1.8 m, the threshold value d 0 is set to 0.85 m.
When setting the threshold value d 0 , as shown in FIG. 7, the yaw angle φ between the traveling direction of the vehicle and the line along which the magnetic nails are arranged may be taken into consideration. Here, the yaw angle φ can be calculated based on the time change of the deviation d from the road marker. When the yaw angle φ is large, it means that the speed away from the line is fast, so the threshold value is set small. When the yaw angle φ is small, it is easy to turn the steering wheel, so the warning may be delayed, and the threshold value is set larger.
[0037]
Specifically, the yaw angle φ is generally within ± 1.5 ° when the vehicle is traveling in a straight line, and the yaw angle φ is about 3 ° to 5 ° when changing lanes. Therefore, when the yaw angle φ is less than 1.5 °, a warning is given at the margin of the white line indicating the lane boundary, and when the yaw angle φ is 1.5 ° or more and less than 3 °, a warning is given 30 cm inside the white line, When the yaw angle φ is 3 ° or more, a warning is given 50 cm inside the white line.
[0038]
Further, the threshold value d 0 can be determined in consideration of not only the vehicle width and lane width but also the distance to the guard rail or the side wall. In this case, it may be stored the distance to the white line and the guardrail or sidewalls in the road
[0039]
Furthermore, the threshold value can be changed according to the driving habits of the driver. Depending on the driver, there are people who run to the left and people who run to the right. In this case, the past traveling content is learned, and the threshold value is changed between the right side and the left side.
In addition, since the left and right shake may be large depending on the performance of the vehicle, the past driving content is learned in this case, too, and the threshold is set smaller when the left and right shake is large.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the lane departure warning device of the present invention, the deviation d from the vehicle line can be obtained by projecting the position of the vehicle obtained by the autonomous navigation onto the line where the road markers are arranged. Based on this deviation d, it is possible to accurately determine and warn of a lane departure.
[0041]
In particular, according to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view of a road in which a magnetic nail is embedded in the middle of a lane as a road marker, viewed from a low sky.
FIG. 2 is a block diagram showing an in-vehicle device including a lane departure warning device.
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration in which a plurality of magnetoresistive elements are arranged on an elongated rubber-like permanent magnet and an output voltage is taken out from each of them.
FIG. 4 shows a vehicle estimated position (x s ) between a vehicle estimated position (x n−1 , y n−1 ) at the beginning and a vehicle estimated position (x n , y n ) at the end of any detection period Δt. , Y s ) is a diagram for explaining a calculation method.
[5] the vehicle estimated position (x s, y s) and magnetic nails coordinates (x m, y m) is a diagram illustrating the positional relationship between the.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of projecting a vehicle estimated position (x, y) to a position on a line where magnetic nails are arranged.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of projecting a vehicle estimated position (x, y) in consideration of a yaw angle φ when projecting to a position on a line where magnetic nails are arranged.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。A device that warns a deviation from a lane by detecting a deviation of the vehicle from the road marker by laying a road marker on the road and detecting the road marker,
Vehicle position estimation means for estimating the position of the vehicle by autonomous navigation;
A road marker map memory storing a coordinate data string of road markers,
Deviation detecting means for detecting a lane departure by calculating a deviation d from the vehicle line by projecting the position of the vehicle onto a line on which road markers are arranged, and comparing this deviation d with a threshold value d 0 , A lane departure warning device comprising a warning means.
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。Marker detection means for detecting a road marker;
The road marker detected by the marker detection unit is associated with the road marker stored in the coordinate data memory, and detected by the marker detection unit based on the vehicle position estimated by the vehicle position estimation unit. The estimated position of the road marker is calculated, and the estimated position of the road marker is compared with the coordinate data of the road marker stored in the coordinate data memory, thereby correcting the position of the vehicle estimated by autonomous navigation. The lane departure warning device according to claim 1, further comprising position correction means.
(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。The threshold d 0, the following (a) ~ lane departure warning system according to claim 1, characterized in that to be set according to the criteria of either or a combination thereof (d).
(a) the width of the vehicle and to reduce the threshold d 0 broad.
(b) the lane width and to reduce the threshold d 0 narrow.
(c) When the yaw angle φ, which is the difference between the traveling direction of the vehicle and the direction of the line where the magnetic nails are arranged, is large, the threshold d 0 is decreased.
(d) the distance from the white line defining a lane to guardrail or sidewall and to reduce the threshold d 0 short.
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