
道路交通用語では、車線逸脱警報システム( LDWS ) は、高速道路や幹線道路で車両が車線から外れ始めたときに(その方向の方向指示器が点灯していない限り) ドライバーに警告するように設計されたメカニズムです。これらのシステムは、衝突の主な原因であるドライバーのミス、注意散漫、眠気に対処することで事故を最小限に抑えるように設計されています。2009 年に、米国国家道路交通安全局(NHTSA) は、自動車に車線逸脱警報システムと前方衝突警報システムを義務付けるべきかどうかの調査を開始しました。[ 1 ] [ 2 ]
システムには4つの種類があります。
もう一つのシステムは、緊急車線維持(ELK)です。緊急車線維持は、実線の車線標示を超えて逸脱した車両に修正を加えます。[ 3 ]
単独車両事故や正面衝突の主な原因の一つは車線逸脱です。横方向サポートシステム(LSS)の目的は、このような衝突を回避することです。[ 3 ]
これらの LSS システムがない場合、車線逸脱は意図せず発生する可能性があります。車は車線の端に向かって流れ、車線を横切ります。そして、車は潜在的に危険な状況に陥ります。[ 3 ]このシステムは、車線の端が線でマークされていない場合は機能しません。


車線逸脱警報システムの背後で使用される車線検出システムは、ハフ変換とキャニーエッジ検出器の原理を用いて、自動車のフロントカメラから送られるリアルタイムのカメラ画像から車線を検出します。車線検出アルゴリズムが車線逸脱警報を支援する仕組みの基本的なフローチャートを図に示します。


車線警告/車線維持システムは、以下の原理に基づいています。
ヨーロッパでは、車線逸脱警報システムは、欧州委員会規則EU-351/2012などの視覚的な車線標示識別基準と互換性がある必要がある。
この技術のコンセプトと実動モデルは、1988年にイギリスの発明家ニック・パリッシュによって発明され、イギリスのローバーSD1に搭載された。特許出願番号8911571.1は1989年に行われた。
ヨーロッパで最初の量産型車線逸脱警報システムは、米国企業Iteris社がメルセデス・ベンツの商用トラック「アクトロス」向けに開発しました。このシステムは2000年にデビューし、現在では多くの新型乗用車、SUV、トラックに搭載されています。[ 5 ]
2002年、フレイトライナー・トラックの北米向け車両にIterisシステムが搭載可能になった。これらのシステムでは、意図しない車線逸脱が発生した場合、車線から逸脱した車両の側面に路面振動音が発生し、ドライバーに警告する。ただし、車線を逸脱する前にドライバーが方向指示器を作動させた場合は、警告は発生しない。
日産自動車は、日本で販売されているシーマ450XVリミテッド(F500)に車線維持支援システムを搭載し始めた。 [ 6 ]
トヨタは、日本で販売されているカルディナやアルファード[ 8 ]などのモデルに車線監視システム[ 7 ]を導入しました。このシステムは、車両が車線から逸脱し始めているように見える場合にドライバーに警告します[ 9 ]。
ホンダはインスパイアにレーンキープアシストシステム(LKAS)を搭載しました。[ 10 ] [ 11 ]このシステムは、高速道路で車線を維持するためにステアリングトルクの最大80%を提供します。また、ドライバーのステアリング入力を最小限に抑えることで、高速道路での運転をより楽にするようにも設計されています。[ 12 ]バックミラーのすぐ上のフロントガラス上部に設置されたカメラが、40度の半径で前方の道路をスキャンし、高速道路の車線境界を区切るために使用される点線の白線を拾います。コンピューターは、ドライバーが特定の車線に「ロック」されていることを認識し、カーブの鋭さを監視し、ヨーや車速などの要素を使用して必要なステアリング入力を計算します。[ 13 ]
2004年、北米で初めて利用可能な乗用車用システムが、イテリスとヴァレオが日産向けに共同開発したもので、インフィニティFXと(2005年には)M車両に搭載されました。[ 14 ]このシステムでは、(ミラーの上にあるオーバーヘッドコンソールに取り付けられた)カメラが道路の車線標識を監視します。車両が標識から逸脱し始めると、警告音が鳴り、ドライバーに警告します。また、2004年には、トヨタがクラウンマジェスタに車線維持支援機能を追加し、車両を車線内に維持するために小さな逆操舵力を加えることができるようになりました。[ 15 ]
シトロエンは、2005年モデルのC4とC5、そしてC6にLDWSを初めて搭載したヨーロッパのメーカーとなった。このシステムは赤外線センサーを使用して路面の車線標識を監視し、シートの振動機構が逸脱をドライバーに警告する。[ 4 ]
レクサスはLS 460に、ステレオカメラとより高度な物体およびパターン認識プロセッサを使用するマルチモードレーンキープアシストシステムを導入しました。このシステムは、音声と視覚による警告を発するだけでなく、(電動パワーステアリングまたはEPSを使用して)車両を操舵して車線を維持します。また、車両を適切な車線に戻そうとする際に、ドライバーがステアリングホイールを過剰に修正したり「のこぎりのように」切ったりしないように、逆操舵トルクを適用します。[ 16 ]レーダークルーズコントロールシステムが作動している場合、レーンキープ機能はステアリングトルクを提供することでドライバーのステアリング入力の負担を軽減するのに役立ちますが、ドライバーがアクティブでなければ、システムは非アクティブになります。[ 17 ] [ 18 ]
2007年、アウディはQ7にアウディレーンアシスト機能[ 19 ]を初めて搭載し始めた。このシステムは、日本の「アシスト」システムとは異なり、実際の運転には介入せず、車両が車線から逸脱しているように見える場合にステアリングホイールを振動させる。アウディのLDWシステムは、シトロエンの下方監視赤外線センサーではなく、可視範囲内の前方監視ビデオカメラに基づいている。[ 20 ]また、2007年には、インフィニティが2004年のシステムの新しいバージョンであるレーンデパーチャープリベンション(LDP)システムを提供した。この機能は、車両安定制御システムを利用して、適切なホイールに穏やかなブレーキ圧をかけることで、ドライバーが車線を維持するのを支援する。[ 21 ]
ゼネラルモーターズは、2008年モデルのキャデラックSTS、DTS、ビュイック・ルサーンに車線逸脱警告システムを導入しました。ゼネラルモーターズのシステムは、ドライバーに警告音とダッシュボードの警告表示で警告します。BMWも5シリーズ(E60)と6シリーズに車線逸脱警告システムを導入し、振動するステアリングホイールを使用して意図しない車線逸脱をドライバーに警告します。2013年後半、BMWはシステムを更新し、再設計されたBMW X5に初めて搭載されたトラフィックジャムアシスタントを追加しました。このシステムは時速25マイル(40km /h)未満で動作します。ボルボは、 2008年モデルのS80、V70、XC70エグゼクティブカーに車線逸脱警告システムとドライバーアラートコントロールを導入しました。[ 22 ]ボルボの車線逸脱警告システムは、カメラを使用して道路標識を追跡し、ドライバーがウインカーを出さずに車線を逸脱すると警告音を発します。 BMW、ボルボ、ゼネラルモーターズが使用しているシステムは、Mobileyeの中核技術に基づいている。
メルセデス・ベンツは新型Eクラスに車線維持支援機能を搭載し始めた。[ 23 ]このシステムは、車両が車線から逸脱し始めているとドライバーに警告する(ステアリングホイールの振動で)。また、ドライバーが意図的に車線を逸脱している(例えば、急カーブを曲がるなど)と判断した場合、自動的に非アクティブ化して再度アクティブ化する機能も備えている。さらに新しいバージョンでは、ブレーキシステムを使用して車両の車線維持を支援する。
起亜自動車は、 2011年モデルの高級セダン「カデンツァ」に、一部の市場限定でオプションの車線逸脱警報システム(LDWS)を提供していました。このシステムは、ダッシュボードのアイコンを点滅させ、白い車線標識を越えると警告音を発し、黄色い車線標識を越えるとより大きな警告音を発します。このシステムは、ウインカーを作動させるか、ダッシュボードの解除スイッチを押すと解除されます。車両の両側に設置された光学センサーを使用して作動します。
アウディA7にアウディ・アクティブ・レーン・アシストが搭載される。
Mobileyeは、車線標識を検出し、方向指示器を使用せずに車両が走行車線から逸脱したかどうかを識別するシステムを開発した。 [ 24 ]
メルセデスは、2013年にモデルチェンジしたSクラスに、ステアリングアシストとストップ&ゴーパイロット機能を備えたディストロニックプラスを搭載し始めた。
テスラ モデル S は、2014 年の発売時に高度なレーン アシスタンス システムを搭載しました。[ 25 ]また、フロント カメラがコンピュータ ビジョン文字認識システムを使用して交通速度制限を読み取り、それを車に伝えるスピード アシスト機能も搭載されました。交通標識のない道路では、GPS データに依存します。車が時速 30 マイル (48 km/h)を超えて車線から外れると、システムがビープ音を鳴らし、ステアリング ホイールが振動して、意図しない車線変更をドライバーに警告します。これは、速度制限違反の場合にも発生します。
フィアットは、TRWの車線維持支援システム(ハプティック車線フィードバックシステムとも呼ばれる)をベースにした車線維持支援機能を発表する。このシステムは、車線検出カメラとTRWの電動パワーステアリングシステムを統合したもので、意図しない車線逸脱が検出された場合(方向指示器が作動して車線変更の意思表示をしていない場合)、電動パワーステアリングシステムが穏やかなトルクを発生させ、ドライバーを車線の中央に戻すのを助ける。2008年にランチア・デルタに導入されたこのシステムは、2008年のイタリア自動車技術協会最優秀自動車イノベーション賞を受賞した。プジョーは、新型308でシトロエンと同じシステムを導入した。
車線逸脱警報システムは、運輸業界において予防とリスク報告を組み合わせたものです。Viewnyxはビデオベースのテクノロジーを応用して、運送会社の運転責任コストの削減を支援しています。安全管理者にドライバーと運送会社のリスク評価レポートとツールを提供することで、高リスク行動を排除するための積極的な指導とトレーニングを促進します。Lookout Solutionは北米の運送会社で使用されており、携帯電話を介して車線逸脱警報システムを実装する研究が行われています。[ 26 ]
米国道路安全保険協会は、ドライバーが自動安全システムに頼りすぎると注意力が低下したり、システムの動作状況を監視するダッシュボードの表示に気を取られたりする可能性があると懸念を示した。
2 つの独立した研究で、車線維持システムと死角監視システムは、同じ車両でもこれらのシステムが搭載されていない車両よりも衝突率が低いことがわかりました。2009 年から 2015 年の間に 25 州の警察の衝突データによると、これらのシステムがオプションとして販売された車種では、単独車両、側面衝突、正面衝突の発生率が 11% 減少し、そのような衝突での負傷者数は 21% 減少しました。サンプルサイズは、人口統計学的変数やその他の変数を制御するには十分ではありませんでした。[ 27 ]

車線維持支援システム(LKA)は、車線逸脱警報システムに加えて、車両が車線内に留まるように自動的に作動する機能です。一部の車両では、アダプティブクルーズコントロールと車線維持システムを組み合わせることで、さらなる安全性を確保しています。
これらの機能の組み合わせにより半自動運転車が実現するが、ほとんどの場合、運転者は使用中に車両を制御し続ける必要がある。これは、車線維持機能に関連する制限によるものである。[ 28 ]
現代の車両システムでは、ハフ変換やキャニーエッジ検出技術と呼ばれる画像処理技術を用いて車線維持支援システムが実現されています。これらの高度な画像処理技術は、車両前部に取り付けられた前方カメラから車線データを抽出します。NvidiaのDrive PX1のような強力なコンピュータを用いたリアルタイム画像処理は、多くの自動車メーカーによって、車線検出アルゴリズムが重要な役割を果たす完全自動運転車を実現するために使用されています。高度な車線検出アルゴリズムは、深層学習やニューラルネットワーク技術を用いて開発されています。[ 29 ] Nvidiaは、ニューラルネットワークベースのトレーニングメカニズムを用いて車線維持を含む自動運転機能の開発において高い精度を達成しています。このメカニズムでは、車に搭載された前方カメラを使用してルートを走行させ、ステアリング入力と道路のカメラ画像をニューラルネットワークに入力して「学習」させます。ニューラルネットワークは、道路上の車線変更に基づいてステアリング角度を変更し、車を車線の中央に維持することができます。[ 30 ]
車線維持支援機構は、車両が車線から逸脱し始めた場合に反応的に車両を車線に戻すか、車両を車線の中央に積極的に維持するかのいずれかの機能を担います。自動車メーカーは、反応型車線維持支援(LKA)と能動型車線中央維持支援(LCA)の両方を指すのに「車線維持(車線)支援」という用語をよく使用しますが、これらの用語は区別され始めています。
2020年、UNECEは、特定の道路において時速60kmまでの車線維持機能や適応速度制御機能などを含む、自動車線維持システム(ALKS)に関する規制を発表した。
車両使用中は運転者の制御が必要ですが、車両が車線から逸脱していることを検知するとステアリングを調整します((LKA)は反応型の「車線維持支援」、(LCA)は能動型の車線中央維持を指します)。
このリストには2015年モデルまでが表示されています。この機能はその後、より広く普及するようになり、以下に示すとおりです。
限定された条件下での無人運転を可能にする
欧州連合では、2022年から新車およびバンに緊急車線維持システムという名称で車線維持支援システムの搭載が義務付けられています。[ 82 ]
車線逸脱警報システムと車線維持システムは、目に見える車線標識に依存しています。通常、薄れたり、欠落したり、間違った車線標識を解読することはできません。雪で覆われた標識や、古い車線標識が残っていると、システムの機能が低下する可能性があります。[ 28 ]
UNECE規則130では、大型車両のLDWSが時速60km未満で動作すること や、半径250メートル未満のカーブで動作することを要求していません。[ 83 ]
車線逸脱警報システムも、自動運転に関して多くの法的制約に直面しています。前述のとおり、このシステムはドライバーの継続的な入力を必要とします。この技術を搭載した車両は、ドライバーを支援することに限定されており、車両を運転することはできません。車線逸脱警報システムの最大の制約は、車両を完全に制御できないことです。このシステムは道路上の他の車両を考慮に入れておらず、「良好な運転習慣に取って代わることはできません」。[ 84 ]
アメリカ自動車協会のテスト担当者は、先進運転支援システムが不安定で危険であることを発見した。システムは「概ね予想通り」に動作したが、故障した車両を模擬した車両に接近すると、66%の確率で衝突が発生し、平均衝突速度は25mph (40km/h)であった。[ 85 ]
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