JPH10162300A

JPH10162300A - 車線検出方法

Info

Publication number: JPH10162300A
Application number: JP31831696A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimizu; 修清水
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】道路マーカを検出することにより車両の走行し
ている車線を正確に検出することのできる車線検出シス
テムを実現する。【解決手段】車線と車線との境界に車線境界道路マーカ
を設置し、この道路マーカに車線検出のための符号を設
定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【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道路上
の車線位置を検出する車線検出システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】路上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し、究極的には一定の車間距離を
保ちつつ隊列走行をして渋滞を解消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、あるいは前方車両との車間距離を正確に認識する
ことが重要である。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、走行位置や車
間距離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。

【０００４】また、レーザレーダを車両に搭載して、パ
ルス状のレーザビームを前方に照射し、先行車両のリフ
レクタからの反射光の伝搬時間を計測して車間距離を検
出する技術も実現されているが（青野，真保，早舷「走
行環境認識技術の動向」自動車技術Vol.48, No.9, 第５
４−５９頁, 1994）、前方を走行する車両からの反射の
他に、反対車線を走行する車両、ガードレール、道路側
壁などからも反射があるため、これらの障害物をも前方
車両と認識してしまい、誤った警告を発するという難点
がある。

【０００５】そこで、図８に示すように道路面に道路の
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 5,34
7,456号、1992年５月14日ＰＣＴ国際公開ＷＯ 92/08176
号参照）。

【０００６】また、１対の導線を道路に埋め込み、電磁
誘導結合を利用して車両との信号の授受を行うシステム
も提案されている。さらに、極性が交互に変わる磁気テ
ープを道路に貼り付け、磁気テープから生ずる磁界を利
用して車両との信号の授受を行うシステムも提案されて
いる。これらの磁気ネイル、誘導線、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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記のように道路マー
カを利用する場合、自動運転システムを搭載した車両は
道路マーカを正確に検出することによって、車両の走行
位置を知る必要がある。ところが、車両の走行方向に沿
った位置は知ることができても、車両の走行方向と垂直
な方向の位置、具体的には走行している車線が何番目の
車線かを認識することはできない。車線の認識ができな
いと、隊列走行の実現も困難になってしまう。

【０００８】そこで、本発明は、道路マーカを検出する
ことにより車両の走行している車線を正確に検出するこ
とのできる、信頼性のある車線検出システムを実現する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の車線検出システ
ムは、車線と車線との境界に車線境界道路マーカを設置
し、この道路マーカに車線検出のための符号を設定した
ものである。前記の構成によれば、車両は、車線をまた
ぐ時に、符号を検出することによって、ある特定の車線
から他の特定の車線に入ったということが分かるので、
自車の車線を検出することができる。

【００１０】前記車線境界道路マーカは、車線と車線と
の境界を識別するための視覚的な外観を備えていること
が好ましい（請求項２）。このようにすれば、センサに
より自動的に車線検出をする機能と、運転者の視覚認識
により車線検出をする機能とを合わせ持つことができ
る。具体的には前記車線境界道路マーカは、表面に色彩
を施した磁気テープであることが好ましい（請求項
３）。

【００１１】この場合は、磁気テープ自体が車線の境界
を画定する白線の役割を果たす。

【００１２】

【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、車線境
界道路マーカとして、高速道路の左右２つの車線の境界
に車線境界磁気テープを設け、車線の真中に位置検出用
磁気テープを３列設けた道路を低空から見た図である。
位置検出用磁気テープは目立たないように道路の色とほ
ぼ同じ色に着色されているが、車線境界磁気テープは、
車両通行帯境界線と兼用するために白色等の所定の色に
着色されている。

【００１３】図２は、道路に貼られた車線境界磁気テー
プ又は位置検出用磁気テープの斜視図を示す。磁気テー
プは、車線幅３．５ｍに３本貼られ、磁気テープ同士の
間隔は約５０ｃｍである。磁気テープは、強磁性体粉末
を充填した厚さ１ｃｍ、幅２０ｃｍ程度のゴム製のテー
プであり、Ｎ極とＳ極とが、所定ピッチａ（例えば３０
ｃｍ）を周期として配列されている（以下、Ｎ極を１、
Ｓ極を−１で表すことがある）。

【００１４】図３は、３本の車線を有する道路の磁気テ
ープの配列を示す平面図である。各車線の境界には車線
境界磁気テープを貼りつけ、各車線の中央には位置検出
用磁気テープを３列貼りつけている。位置検出用磁気テ
ープは、１車線あたり３列貼りつけられているので、一
番右の列を構成する符号を下位の桁とみなし、真中の列
を構成する符号を中位の桁とみなし、一番左の列を構成
する符号を上位の桁とみなして、上中下の各桁の符号に
より符号の組合せ（以下「コード」という）が構成され
る。例えば、走行方向に沿って、(1,1,1),(1,1,-1),(1,
-1,1),‥‥というコードが作られている。

【００１５】前記ピッチａの値や、このコードの意味内
容は、予め道路側と車載装置の側で取り決められてい
る。コードの意味内容として、道路上の絶対位置情報、
道路の形状情報、交通規制情報がある。より具体的にい
えば、道路の形状情報として、この先にカーブがあれば
その曲がる方向と曲率半径、坂があればアップダウンの
区別と勾配等があげられる。交通規制情報として、交差
点の特定、車線数の減少、規制速度の変更等の情報があ
げられる。

【００１６】車線境界磁気テープは、合計４本あり、そ
れぞれ第１車線左、第１，２車線間、第２，３車線間、
第３車線右と表示する。図４は、車線境界磁気テープの
符号の配列例を示す図である。第１車線左の列にはＳ極
のみが配列され、第１，２車線間には、Ｎ極とＳ極と
が、所定ピッチａを周期として交互に配列されている。
第２，３車線間では、磁気テープが配列されているが、
そのＮ極とＳ極の符号変化の周期は２倍となっている。
第３車線右では、Ｎ極のみが配列されている。

【００１７】したがって、車両が１，−１，１，−１，
‥‥というコードを読み取れば、第１，２車線間をまた
いでいることが分かり、１，１，−１，−１，‥‥とい
うコードを読み取れば、第２，３車線間をまたいでいる
ことが分かる。車線境界磁気テープの符号の配列は図４
の例に限られるものではない。図５は、車線境界磁気テ
ープの符号の配列の他の例を示す図である。この配列に
よれば、Ｎ極とＳ極の他、磁化されない区間を設け、こ
の区間をコードのヘッダとして用いている。車両が１，
−１というコードを読み取れば、第１，２車線間をまた
いでいることが分かり、−１，１というコードを読み取
れば、第２，３車線間をまたいでいることが分かる。

【００１８】図６は、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
れた磁気テープの磁界を検出するための磁界検出部１３
と、道路に沿って埋め込まれた磁気テープの磁界を、磁
界検出部１３のいずれの磁気抵抗素子が検出したのかを
特定する検出素子特定部１３ｄ及び波形整形部１３ａ，
１３ｂ，１３ｃと、磁気テープのコードを解読し、これ
により道路上の絶対位置を示す絶対位置信号を出力する
コード解読部１９と、位置推定部１４で検出された推定
位置を前記絶対位置信号でリセットする位置決定部１６
と、マイクロ波又はミリ波により検出された車両の絶対
位置信号を他の車両に送信し、他の車両からの絶対位置
信号を受信する送受信部２０とを備えている。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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７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。

【００２２】検出素子特定部１３ｄは、道路に沿って埋
め込まれた磁気テープの磁界を、磁界検出部１３のいず
れの磁気抵抗素子が検出したのかを特定する。この特定
は、磁気抵抗素子を順に走査し、閾値以上の出力電圧が
検出された時点でその磁気抵抗素子を特定することによ
り行う。磁気テープの列数と同数の磁気抵抗素子が特定
されれば、出力電圧の符号（±）を決定する。

【００２３】コード解読部１９は、この出力電圧の符号
により、磁気テープのコードを読み取ることができる。
そして、読み取ったコードに含まれる道路上の絶対位置
情報と、ピッチａとに基づいて、道路上の絶対位置０，
１ａ，２ａ，３ａ，‥‥を算出する。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ΔＤ
_nを取り込み、走行方向検出部１２により検出される走
行方向を考慮して、前回の推定位置データＤ_n-1に対し
て前記成分ΔＤ_nを加算することにより、現在の推定位
置Ｄ_nを検出する。

【００２４】なお、推定位置の初期位置Ｄ₀を決める必
要があるが、この初期位置Ｄ₀は、コード解読部１９か
ら絶対位置信号を受け入れた時点ごとに、その絶対位置
信号が示す座標ｍａ（ｍは０，１，２，３，‥‥のいず
れか）を初期位置Ｄ₀としてそれを採用すればよい。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、磁気テープの列数に応じた数の磁界の検出ができな
くなるが、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Ｄ_nのみに基づいて位置検出を続けるこ
とになる。

【００２５】送受信部２０は、検出された車両の推定位
置Ｄ_nに相当する信号を他の車両に送信し、他の車両か
らの推定位置を示す信号を受信する。このとき、走行中
の車線、車両のコード番号、速度、加速度などの情報も
やりとりする。そして、互いの車間距離を計算し、常に
一定の間隔で走行できるように、自車の自動ブレーキ操
作、自動アクセル操作などの自動運転を行う。

【００２６】次に、車両が車線を外れて隣の車線に入ろ
うとするときの処理を説明する。車両が隣の車線に入ろ
うとするときは、位置検出用磁気テープの磁界をまった
く検出できず、車線境界磁気テープのみの磁界を検出す
る期間がある。したがって、検出素子特定部１３ｄが、
道路に沿って埋め込まれた磁気テープの磁界を１つの磁
気抵抗素子のみが検出していることを判定し、コード解
読部１９が、出力電圧の符号により、車線境界磁気テー
プの所定のコードを読み取れば、車両がいずれの車線間
をまたいでいるかということが分かる。

【００２７】なお、車両が隣の車線に入るのに、通常数
秒かかるので、この車線境界磁気テープのみの磁界を検
出する期間、すなわち、道路に沿って埋め込まれた磁気
テープの磁界を１つの磁気抵抗素子のみが検出する期間
も数秒は続くと考えられる。よって、コード解読部１９
が、出力電圧の符号により、車線境界磁気テープの所定
のコードを読み取る時間は、この数秒の間に行えばよい
ことになる。

【００２８】車両がいずれの方向に車線間をまたいでい
るかという情報は、例えば走行方向検出部１２で検出
される回転角の符号、又は所定のセンサで検出したス
テアリング角の符号に基づいて判定することができる。
また、車線の変更をする前に走行していた車線は、車両
がいずれの車線間をまたいだかという事実と、車両がい
ずれの方向に車線間をまたいだかという事実から推定す
ることができる。

【００２９】したがって、以上の情報から、車両がどの
車線からいずれの隣接車線に変更しようとしているのか
が分かる。なお、車両が最初に車線間をまたぐまでは、
車線情報は分からない訳ではなく、次のようにして知る
ことができる。高速道路の料金ゲートを出て高速道路の
車線に入るところで位置検出用磁気テープに車線情報を
与えておく。車両が高速道路を走行した最初、いずれか
の車線を走行すると、車載装置は、位置検出用磁気テー
プから車線情報を受けることができる。

【００３０】なお、位置検出用磁気テープに常に車線情
報を含めておけば、本発明のような処理は不要とも思わ
れるが、位置検出用磁気テープに含めることのできる情
報量に限度があるので（本実施形態では位置検出用磁気
テープは３列としていたが、通常１列のみのことが多
い）、位置検出用磁気テープに頼れるケースは少ない。
車両が車線変更をしたときは、自動運転に必要な情報と
して、新たな車線の情報を登録する。この車線情報は、
高速道路走行中の追い越しや緊急障害物回避などの判断
に必須の情報となる。

【００３１】また、車線変更中は、「車線が第○車線か
ら第×車線に変わろうとしています」というアナウンス
をしてもよく、車線変更後は、「車線が第○車線から第
×車線に変わりました」というアナウンスをしてもよ
い。以上図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明
したが、本発明の実施形態は前記のものに限られるもの
ではない。前記の実施形態では、道路マーカとして道路
に貼られた磁気テープを利用したが、磁気テープではな
く、磁気ネイル（磁化された釘）を埋め込んでもよい。
また、道路に発光素子を埋め込み、車両でその発光色を
識別するようにしてもよく、道路に反射板を埋め込み、
車両でその反射色を識別するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の車線検出シ
ステムによれば、車両は、車線をまたぐ時に、車線境界
道路マーカの符号を検出することによって、ある特定の
車線から他の特定の車線に入ったということが分かるの
で、走行中の車線を特定することができる。この車線情
報は、高速道路走行中の追い越しや緊急障害物回避など
の判断に必須の情報として利用することができる。

【００３３】請求項２又は請求項３記載の車線検出シス
テムによれば、前記車線境界道路マーカが、車線と車線
との境界を識別するための視覚的な外観を備えているの
で、車両通行帯境界線と兼用することができ、道路マー
カの設置コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車線境界道路マーカとして、高速道路の左右２
つの車線の境界に車線境界磁気テープを設け、さらに車
線の真中に位置検出用磁気テープを３列設けた道路を低
空から見た図である。

【図２】道路に貼られた車線境界磁気テープ又は位置検
出用磁気テープの斜視図である。

【図３】３本の車線を有する高速道路の磁気テープの配
列を示す平面図である。

【図４】車線境界磁気テープの符号の配列を示す図であ
る。

【図５】車線境界磁気テープの符号の配列の他の例を示
す図である。

【図６】車載装置の構成を示すブロック図である。

【図７】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８】高速道路の車線の真中に磁気ネイルを１列埋め
込んだ状態を低空から見た図である。

【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，１３ｂ，１３ｃ波形整形部１３ｄ検出素子特定部１４位置推定部１６位置決定部１９コード解読部２０送受信部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路の走行方向に道路マーカを布設し、こ
の道路マーカをセンサで検出することにより、車両の位
置を検出する車線検出システムであって、車線と車線との境界に車線境界道路マーカを設置し、こ
の道路マーカに車線検出のための符号を設定したことを
特徴とする車線検出システム。
【請求項２】前記車線境界道路マーカは、車線と車線と
の境界を識別するための視覚的な外観を備えていること
を特徴とする請求項１記載の車線検出システム。
【請求項３】前記車線境界道路マーカは、表面に色彩を
施した磁気テープであることを特徴とする請求項１記載
の車線検出システム。