車線逸脱警報システム

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ると（方向指示器がその方向に点灯していない場合）、運転者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運転者のミス、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正面衝突警報システムを義務付けるかどうかの調査を開始しました。^{[1] [2]}

システムには 4 つのタイプがあります。

• 車線逸脱警報（LDW）：車両が車線から外れそうになった場合に、視覚、聴覚、振動などの警告でドライバーに警告するシステム
• 車線維持支援（LKA/LKS）：ドライバーに警告し、応答がない場合には車両が車線内に留まるように自動的に措置を講じるシステム
• レーンセンタリングアシスト（LCA）：オーバーステアを補助し、車を車線の中央に保ち、困難な状況でドライバーに運転を引き継ぐよう求めるシステム
• 自動車線維持システム(ALKS): 人間のドライバーなしで車線マーキングに従うように設計されています。

もう一つのシステムは緊急レーンキーピング（ELK）です。緊急レーンキーピングは、実線で示された車線を外れた車両に修正を適用します。^[3]

単独車両衝突や正面衝突の主な原因の一つは車線逸脱である。横方向支援システム（LSS）の目的は、このような衝突を回避することである。^[3]

LSSシステムがなければ、意図せずに車線を逸脱する可能性があります。車は車線の端に向かってドリフトし、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使用して、自動車のフロントエンドカメラから送られるリアルタイムカメラ画像から車線を検出します。車線逸脱警報を支援する車線検出アルゴリズムの動作の基本的なフローチャートを図に示します。

車線警告/維持システムは以下に基づいています:

• 視覚領域のビデオセンサー（フロントガラスの後ろに取り付けられ、通常はリア​​ミラーの横に統合されています）
• レーザーセンサー（車両前部に搭載）
• 赤外線センサー（フロントガラスの後ろまたは車両の下に設置）^[4]

欧州では、車線逸脱警報システムは、委員会規則 EU-351/2012 などの可視車線マーキング識別規格と互換性がある必要があります。

この技術のコンセプトと実用モデルは、1988 年にイギリスの発明家 Nick Parish によってイギリスで発明され、ローバー SD1 に搭載されました。特許出願番号 8911571.1 は 1989 年に作成されました。

ヨーロッパで最初に量産された車線逸脱警報システムは、米国企業イテリス社がメルセデス・ アクトロス商用トラック向けに開発しました。このシステムは2000年にデビューし、現在では多くの新車、SUV、トラックに搭載されています。^[5]

2002 年、Iteris システムはFreightliner Trucksの北米車両で利用可能になりました。これらのシステムでは、車線から外れた車両の側面で発生する可聴ランブルストリップ音によって、意図しない車線逸脱をドライバーに警告します。車線を横切る前にドライバーが方向指示器をアクティブにした場合、警告は生成されません。^{[引用が必要]}

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の提供を開始した。 ^[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]などの車種に車線監視システム^[7]を導入しました。このシステムは、車両が車線から外れそうになるとドライバーに警告を発します。^[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）を導入した。^{[10] [11]}このシステムは、高速道路で車を車線内に維持するために、ステアリングトルクの最大80％を提供する。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楽にするように設計されている。^[12]バックミラーの真上のフロントガラスの上部に取り付けられたカメラは、高速道路で車線境界を分割するために使用される点線の白線を拾いながら、半径40度の前方の道路をスキャンする。コンピューターは、ドライバーが特定の車線に「ロックイン」していることを認識し、カーブの急峻さを監視し、ヨー角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する。^[13]

2004年、北米で最初の乗用車用システムが、イテリスとヴァレオが共同で日産のインフィニティFXと（2005年）M車向けに開発されました。^[14]このシステムでは、カメラ（ミラーの上のオーバーヘッドコンソールに取り付けられています）が道路の車線標示を監視します。車両が標示線を越え始めると、警告音が鳴り、ドライバーに知らせます。また、2004年にトヨタはクラウンマジェスタに車線維持支援機能を追加しました。これは、車両を車線内に維持するために小さなカウンターステアリング力を適用できる機能です。^[15]

シトロエンは、2005年のC4とC5、そしてC6にLDWSを搭載したヨーロッパ初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示を監視し、シートの振動機構がドライバーに逸脱を警告する。^[4]

レクサスは、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の車線維持支援システムをLS460に導入しました。このシステムは、オーディオビジュアル警告を発し、（電動パワーステアリング（EPS）を使用して）車両を車線維持のために操縦することができます。また、カウンターステアリングトルクを適用して、ドライバーが車両を適切な車線に戻そうとする際に、ステアリングホイールを過度に修正したり「見落としたり」しないようにします。^[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で初めてアウディレーンアシスト機能^[19]の提供を開始しました。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しません。むしろ、車両が車線から外れそうになるとハンドルを振動させます。アウディのLDWシステムは、シトロエンの下向きの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ます。^[20]また、2007年にインフィニティは、2004年のシステムの新しいバージョンである車線逸脱防止（LDP）システムを提供しました。この機能は、車両安定制御システムを使用して、適切な車輪に穏やかなブレーキ圧力をかけることで、ドライバーが車線を維持するのを支援します。^[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・ルーサーンに車線逸脱警報を導入した。ゼネラルモーターズのシステムは、可聴音とダッシュボードの警告インジケーターでドライバーに警告する。BMWも5シリーズ（E60）と6シリーズに車線逸脱警報を導入し、振動するステアリングホイールを使用してドライバーに意図しない逸脱を警告する。2013年後半、BMWはシステムを更新し、再設計されたBMW X5に初めてトラフィックジャムアシスタントを搭載し、このシステムは時速25マイル（40 km/h）以下で作動する。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報システムとドライバーアラートコントロールを導入した。^[22]ボルボの車線逸脱警報システムは、カメラを使用して路面標示を追跡し、ドライバーがウィンカーを出さずに車線を逸脱すると警報を鳴らす。 BMW、ボルボ、ゼネラルモーターズが使用するシステムは、Mobileyeの中核技術に基づいています。

メルセデス・ベンツは、新型Eクラスにレーンキープアシスト機能の提供を開始しました。^[23]このシステムは、車両が車線を外れそうになると、ドライバーに警告を発します（ステアリングホイールを振動させます）。別の機能は、ドライバーが意図的に車線を外れている（たとえば、急カーブを曲がっている）と判断すると、自動的に無効になり、再度有効になります。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します。

Kia Motors は、 2011 年型 Cadenza プレミアム セダンに、オプションの車線逸脱警報システム (LDWS) を限定市場で提供しました。このシステムは、ダッシュボードのアイコンを点滅させ、白線を越えるときに警告音を発し、黄線を越えるときにより大きな警告音を発します。このシステムは、方向指示器が作動しているとき、またはダッシュボードの解除スイッチを押すとキャンセルされます。このシステムは、車両の両側にある光学センサーを使用して機能します。

Audi A7に Audi アクティブ レーン アシストが導入されました。

モービルアイは、車線マーキングを検出し、方向指示器を使用せずに車両が走行車線から逸脱したことを識別するシステムを開発した。 ^{[24] [非一次情報源が必要]}

メルセデスは、2013年に再設計されたSクラスで、ステアリングアシストとストップ＆ゴーパイロットを備えたディストロニックプラスを開始しました。

テスラ モデルSは2014年に発売され、高度な車線支援システムを搭載しています。^[25]また、スピードアシスト機能も搭載され、フロントカメラがコンピュータービジョン文字認識システムの技術を使用して交通速度制限を読み取り、それを車に伝えます。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）以上で車線から外れると、システムがビープ音を鳴らし、ハンドルが振動して、ドライバーに意図しない車線変更を警告します。これは、速度制限に従わない場合にも発生します。

フィアットは、TRW のレーンキープアシストシステム (ハプティックレーンフィードバックシステムとも呼ばれる) をベースにしたレーンキープアシスト機能を導入します。このシステムは、レーン検出カメラと 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 (ドライバーの車線変更の意思を示す方向指示器が作動していない) が検出されると、電動パワーステアリングシステムが緩やかなトルクをかけてドライバーを車線の中央に戻すよう誘導します。2008 年にランチア デルタに導入されたこのシステムは、イタリア自動車技術協会の 2008 年最優秀自動車技術革新賞を受賞しました。プジョーもシトロエンと同じシステムを新型308に導入しました。

車線逸脱警報システムは、輸送業界における予防とリスク報告を組み合わせたものです。Viewnyx は、ビデオベースの技術を適用して、車両の運転責任コストの削減を支援します。安全管理者にドライバーと車両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 ソリューションは北米の車両で使用されており、携帯電話による車線逸脱警報システムの実装に関する研究が行われています。^[26]

道路安全保険協会は、自動安全システムに頼っているとドライバーの注意力が散漫になったり、システムの動作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表明した。

2つの別々の研究によると、車線維持システムと死角監視システムは、システムが搭載されていない同じ車両よりも事故率が低いことがわかりました。2009年から2015年までの25州の警察の事故データによると、オプションとして販売された車両モデルでは、単独車両、側面衝突、正面衝突の率が11％減少し、そのような衝突による負傷率は21％減少しました。サンプルサイズは人口統計やその他の変数を制御できるほど大きくありませんでした。^[27]

車線維持支援 (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措置を講じる機能です。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て、安全性をさらに高めています。

これらの機能を組み合わせることで半自動運転車が誕生しますが^{、そのほとんど}は運転者が運転中に車両を制御し続けることを必要とします。これは車線維持機能に関連する制限のためです。^[28]

車線維持支援システムは、ハフ変換やキャニーエッジ検出と呼ばれる画像処理技術を使用して、現代の車両システムで実現されています。これらの高度な画像処理技術は、車両の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などの強力なコンピューターを使用したリアルタイム画像処理は、車線検出アルゴリズムが重要な役割を果たす完全自律型車両を実現するために、多くの車両 OEM によって使用されています。高度な車線検出アルゴリズムは、ディープラーニングとニューラルネットワーク技術を使用し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使用して、車線維持を含む自動運転機能の開発で高い精度を達成しました。このメカニズムでは、車の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送り込み、それを「学習」させます。ニューラルネットワークは、道路の車線変更に基づいてステアリング角度を変更し、車を車線の中央に保つことができます。^[30]

車線維持支援機構は、車両が車線から外れそうになった場合に反応的に車両を車線内に戻すか、または積極的に車両を車線の中央に維持することができます。自動車メーカーは、反応型車線維持支援 (LKA) と積極的な車線中央維持支援 (LCA) の両方を指すために「車線維持支援」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。

テスラは、最先端の車線維持支援システム（LKAの一種）とアダプティブクルーズコントロールシステムを組み合わせて「オートパイロット」として販売しています。^[31]

2020年に、UNECEは、車線維持や時速60kmまでの特定道路での適応速度などの機能を含む 自動車線維持システム（ALKS）規制を発表しました。

テスラには、車線維持支援やドライバーの入力なしでの自動車線変更などの機能が搭載されています。車線維持支援と同様の技術が、自動駐車機能にも使用されています。

車両の使用中は ドライバーによる制御が必要ですが、車両が車線から外れていることを検出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」を指し、(LCA) は積極的な車線中央維持を指します)。

リストには 2015 年モデルまでが表示されています。この機能はそれ以降、以下のようにさらに普及しました。

限られた条件下での無人運転を可能にする

レーンキープアシストは、緊急レーンキープシステムという名称で、2022年以降、欧州連合の新車およびバンに義務付けられています。 ^[83]

車線逸脱警報システムと車線維持システムは、目に見える車線標示に依存しています。通常、色あせた、欠けた、または間違った車線標示を解読することはできません。雪で覆われた標示や目に見えるままの古い車線標示は、システムの機能を妨げ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以下で作動することや、半径250メートル未満のカーブで作動することを要求していない。^[84]

車線逸脱警報システムも、自動運転に関する多くの法的制限に直面している。前述のように、このシステムではドライバーの継続的な入力が必要である。この技術を搭載した車両は、ドライバーの支援に限定されており、車両を運転することはできない。車線逸脱警報システムの最大の制限は、車両を完全に制御できないことである。このシステムは道路上の他の車両を考慮せず、「良い運転習慣に取って代わることはできない」。^[85]

アメリカ自動車協会の試験官は、先進運転支援システムが一貫性がなく危険であると判断した。システムは「ほぼ予想通り」に機能したが、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、平均衝突速度は時速25マイル（40km/h）であった。^[86]

• 自動運転車
• アダプティブクルーズコントロール
• ブラインドスポットモニター
• インテリジェントカー
• 車線中央維持
• ハンズフリー運転

• 消費者レポートには、レーンキープアシストなどのさまざまな安全システムを搭載した現在の車両の広範なリストがあります。