(57)【要約】  道路上の自律走行車両の拡張運転のための受動型赤外線誘導システムおよび方法は、車両の運転システムと接続された画像プロセッサと動作通信する、車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視赤外線画像センサーを含んでいる。システムは、熱画像を用いて道路の左端および右端を特定し、さらに特定された道路の左端および右端に基づいて車両が走行している走行車線の中央線を特定する。その後、システムは特定された走行車線の中央線と車両の実際の位置とを比較し、比較に基づいて車両の位置に必要な調整を特定する。左端および右端の特定は、道路の一部を表す熱的特徴と道路の一部に隣接する非道路部分を表す熱的特徴との間の差異を特定することを含んでもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上の走行車線内の中央に車両を配置する方法であって、
熱画像を用いて前記道路の左端を特定することと、
熱画像を用いて前記道路の右端を特定することと、
前記特定された道路の左端と右端とに基づいて前記走行車線の中央線を特定することと、
前記特定された走行車線の中央線と前記車両の実際の位置とを比較することと、
前記比較に基づいて、前記車両の位置の調整を特定することと、を備える、
方法。
【請求項２】
前記道路の左端を特定することおよび前記道路の右端を特定することには、前記車両に設けられた熱画像センサーアセンブリを用いることを含んでいることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱画像センサーアセンブリは、前記車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視赤外線画像センサーを含んでいることを特徴とする、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの赤外線センサーは、
前記車両の左側の前記道路の熱画像を取得するための、前記車両の左側に取り付けられた左側赤外線センサーと、
前記車両の右側の前記道路の熱画像を取得するための、前記車両の右側に取り付けられた右側赤外線センサーと、を備えることを特徴とする、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記道路の左端を特定することおよび前記道路の右端を特定することには、画像化されている前記道路の一部を表す第１の熱的特徴と前記道路の一部に隣接する画像化されている非道路部分を表す第２の熱的特徴との間の熱的差異を特定することを含んでいることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記特定された調整に基づき、前記車両の誘導システム用いて前記車両の位置を調整する工程をさらに備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記車両の位置の調整には、（１）前記車両のステアリングシステムへの入力の提供、（２）前記車両のブレーキシステムの起動、および（３）前記車両の推進システムの起動の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記特定された調整を、前記車両のフロントガラスの内側に取り付けられているかあるいは前記フロントガラスの層の間に挟まれている、前記車両に関連したヘッドアップディスプレイやシースルーＯＬＥＤパネルの少なくとも１つに表示する工程をさらに備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
道路上の走行車線内の中央に車両を配置するシステムであって、
前記車両に配置され、前記車両の左側および右側の前記道路の熱画像を取得するための少なくとも１つの赤外線センサーを含む熱画像センサーアセンブリと、
前記熱画像センサーアセンブリと動作通信し、前記道路の左端および右端に関連する前記熱画像センサーアセンブリから受信した熱画像信号に基づいて前記道路上の走行車線の中央線を特定する画像プロセッサと、
前記画像プロセッサと動作通信し、前記車両の実際の位置と前記特定された走行車線の中央線との比較に基づいて前記車両の誘導システムを用いて前記車両の位置を走行車線内に調整する中央車両制御システムと、を備える
システム。
【請求項１０】
前記熱画像センサーアセンブリは、前記車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視赤外線画像センサーを含んでいることを特徴とする、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの赤外線センサーは、
前記車両の左側の前記道路の熱画像を取得するための、前記車両の左側に取り付けられた左側赤外線センサーと、
前記車両の右側の前記道路の熱画像を取得するための、前記車両の右側に取り付けられた右側赤外線センサーと、を備えることを特徴とする、
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記画像プロセッサは、前記熱画像センサーアセンブリから受信した熱画像信号に基づいて、前記道路の左端および右端を特定することを特徴とする、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記道路の左端を特定することおよび前記道路の右端を特定することには、画像化されている前記道路の一部を表す第１の熱的特徴と前記道路の一部に隣接する画像化されている非道路部分を表す第２の熱的特徴との間の熱的差異を特定することを含んでいることを特徴とする、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記車両の位置の調整には、（１）前記車両のステアリングシステムへの入力の提供、（２）前記車両のブレーキシステムの起動、および（３）前記車両の推進システムの起動の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記車両のフロントガラスの内側に取り付けられているかあるいは前記フロントガラスの層の間に挟まれており、前記車両の位置と前記走行車線の特定された中央線との比較に基づいた前記車両の位置に対する必要な調整を表示するヘッドアップディスプレイおよびシースルーＯＬＥＤパネルの少なくとも１つをさらに備える、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
道路の中央に車両を配置する方法であって、
熱画像を用いて前記道路上の前の車両のタイヤ跡を特定することと、
前記特定されたタイヤ跡に基づいて走行経路を特定することと、
前記走行経路の目標中央線を特定することと、
前記走行経路の前記特定された目標中央線と前記車両の実際の位置とを比較することと、
前記比較に基づいて、前記車両の位置の調整を特定することと、を備える、
方法。
【請求項１７】
前記タイヤ跡を特定することは、前記車両に設けられた熱画像センサーアセンブリを用いることを含んでいることを特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記熱画像センサーアセンブリは、前記車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視赤外線画像センサーを含んでいることを特徴とする、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの前方視赤外線画像センサーは、
前記車両の左側の前記タイヤ跡の熱画像を取得するための、前記車両の左側に取り付けられた左側赤外線センサーと、
前記車両の右側の前記タイヤ跡の熱画像を取得するための、前記車両の右側に取り付けられた右側赤外線センサーと、を備えることを特徴とする、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記タイヤ跡を特定することには、前記前の車両のタイヤが通った道路の部分を表す第１の熱的特徴と前記前の車両のタイヤが通っていない道路の部分を表す第２の熱的特徴との間の熱的差異を特定することを含んでいることを特徴とする、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記特定された調整に基づき、前記車両の誘導システム用いて前記車両の位置を調整する工程をさらに備える、
請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記車両の位置の調整には、（１）前記車両のステアリングシステムへの入力の提供、（２）前記車両のブレーキシステムの起動、および（３）前記車両の推進システムの起動の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記特定された調整を、前記車両のフロントガラスの内側に取り付けられているかあるいは前記フロントガラスの層の間に挟まれている、前記車両に関連したヘッドアップディスプレイやシースルーＯＬＥＤパネルの少なくとも１つに表示する工程をさらに備える、
請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、自律走行車両の運転を向上させることに関するものであり、より具体的には、道路上の車両の位置を特定し、それに応じて車両の位置および動作を調整するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの企業が、様々な用途、たとえば、限定するわけではないが、個人のタクシーサービス、配達サービスなどを含む用途のために、既存の道路上での商用および個人用の自律走行車両の開発を進めている。本発明によれば、自律走行車両とは、人間の運転手がいなくても走行できる車両である。このような車両は、人間の運転手がいるかのように車両を運転、操縦、さらには操作するように設計された車載コンピュータやセンサーシステムを利用して走行できるように設計されている。タクシー、バス、配達用バンのネットワークと同様に、多くの自律走行車両がまもなく利用可能になると想定されており、これにより、ユーザーは自律走行車両に乗客の送迎、荷物の集荷、輸送、配達などを要望に応じて依頼することができるようになる。あるいは、ユーザーは個人用の自律走行車両を所有し、職場への通勤や用事のために用いたり、学校へ子供を送ったり、旅行の際に用いるなど、日常のタスクに使用することが可能となる。
【０００３】
開発およびテスト段階にある現在の自律走行車両は、人間の運転手がいなくても車両を完全に操作できるように、一般に複数のシステムを利用している。まず、標準的なＧＰＳシステムを使用して、車両のルートを設定する。ＧＰＳシステムは、移動の出発地と目的地、および交通状況、通行止め、気象条件、優先ルート、有料道路などの他の要因を考慮して、車両が通る最適なルートを決定する。ただし、安全で効率的な走行のために、自律走行車両には、車両の走行中にルートに沿った動的な状態を認識するシステムも必要である。このようなシステムは、拡張ＧＰＳシステムと呼ばれ、カメラ、センサー、レーダー、ライダー（ＬＩＤＡＲ）、レーザーなどの一連のテクノロジーを利用して、走行中の車両の周囲の３次元的な視界を提供する。このようなシステムは、車両周辺の他の車を把握し、車両の周囲または前方の道路上あるいは前後左右から車両に接近する障害物や危険を検出し、道路または走行車線の端の位置、先にある曲がり角、上り坂または下り坂を特定し、車両の前方、後方、および周囲の一般的な道路状況を評価することができる。自律走行車両はまた、ＧＰＳシステムおよび拡張ＧＰＳシステムから提供された情報を処理し、処理された情報を車両の走行に利用するために、車内に集中処理システムを必要とする。このような一般的に利用されるシステムには、一般に、ＧＰＳシステム、拡張ＧＰＳシステム、およびその他の自律走行車両用の運転システムと通信して連携動作を行う車両内のコンピュータエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスが含まれる。
【０００４】
非自律走行車両も人間の運転手をバックアップするために同様のテクノロジーを利用している。たとえば、車両においては、ここ数十年様々な形態のクルーズコントロールが用いられている。最近では、車両の縦列駐車を自律的に行うシステムが搭載されている。 現在、多くの最新式の車には、高速道路で車が車線から外れ始めたときに運転手を支援したり、前方の車に近づきすぎた場合にブレーキをかけたり、前方の道路に物体がある場合には運転手に警告したりするシステムが装備されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自律走行車両に搭載された誘導システムが人間の運転手の知覚および分析／意思決定能力に匹敵するかそれを超えるまで、完全自律走行車両がその周囲の状況に適切かつ動的に応答または反応するための能力を挫折させるような状況が日常的に数多く存在する。さらに、自律走行車両が安全かつ効率的な走行のために既存の運転システムおよびセンサーを問題なく信頼し、本質的にすべてのリスクを排除できるようになるまで、一般の人々はそのような車両の真の自律運転に対して完全な信頼を置こうとはしないであろう。実際、多くの「現実世界の」自律走行車両のテストは、困難な周囲条件が原因で、誘導システムおよびセンサーがタイムリーに適切な検出、認識、および/または反応を行うことができなかったことにより、誘導の失敗や事故の発生などという結果になっており、そのため、ほとんどの自律走行車両のテストは通常、暖かくて日当たりの良い気候地域に限定されている。
【０００６】
様々な光学ベースの自動車用および/または自律走行用誘導システムおよびセンサー（たとえばビデオ、ＬＩＤＡＲなど）は、理想的な視覚および周囲条件下では十分にその機能を発揮するが、その性能は、雨、降雪、霧などの最中や直後あるいは車外が暗い場合や照明の少ない場所などの悪環境条件下では使用できないレベルまで急速に低下する可能性がある。加えて、既存のレベルの「車載」センサー、カメラ、デバイス、およびインターフェースによって、自律走行車両の運転における特性をある程度変えることができるが（たとえば、予期しない障害物および／または他の車両に対してブレーキをかけること、車線から外れた場合に車両を操縦すること、車両の推進力を調整することなど）、現在、霧、雪、強風、極度の暗闇など、光学依存のセンサーの多くを狂わせたり役に立たなくしたりする可能性のある過酷な周囲条件に適切に反応する能力を自律走行車両に持たせるには、特有の重大な問題がある。既存のＧＰＳナビゲーションシステム単体や高解像度のデジタルマップは、データベースが道路の大部分をカバーしておらず、刻々と古くなっていくため、完全に信頼することはできない。したがって、自律走行車両の走行があらゆる条件下で安全かつ効率的となるように、既存の光学ベースの誘導システムおよびセンサーを改善する必要がある。
【０００７】
したがって、既存の動的な誘導システムの欠点や制限を克服し、道路上の状況に応じて継続的に適切な誘導を行うことができる、自律走行車両ならびに手動運転車両の運転のための改善されたシステムが必要である。さらに、予期や予測が難しい道路上の状況や状態に対応して車両の安全で効率的な運転を支援し、車両が適切な対応動作を素早く迅速に決定することを補助するセンサーを備えた赤外線検出と画像化を利用するシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一般に、道路上での自律走行車両の運転を向上させるための受動型赤外線誘導システムに関する。本発明の実施形態によれば、一般に、道路上の視界が悪いか、最適ではないか、あるいは損なわれている場合や他のナビゲーションシステムの機能が低下または無効となっている場合に、車両または運転手が確定された走行車線の中心点を発見および特定することを支援し、検出された誘導に対するずれに即座に対応するための優れた手法が本システムによって提供される。
【０００９】
本発明によるシステムの動作の中心は、ＩＲセンサーなどの様々な車両センサーと常時通信を行う中央ＣＡＮバスユニットを介するなどして車両の運転システムに接続された画像プロセッサと動作通信を行う、車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視受動型赤外線（ＩＲ）画像センサーを、分析および出力処理のために、好ましくは即時にリアルタイムで使用することにある。動作時には、画像プロセッサは、道路の表面と道路に隣接する領域との間の放射熱差を分析し、続いて、道路および/または走行車線が存在し、終端する場所のデータ「ピクチャ」を提供する。より具体的には、画像プロセッサは、少なくとも１つのＩＲセンサーによって測定されたデータに基づいて、道路の左端線および右端線を確定し、次に、車両が走行している走行車線の中央線を特定する。この情報は、例えば、運転中の車両のフロントガラスに描かれる「ヘッドアップ」ディスプレイを提供するために、または自律走行車両の運転および／またはナビゲーションシステムへのデータ入力として使用され得る。自律走行車両で使用することが好ましいが、本発明のシステムは、自律走行車両のシステムのように、雪および/または氷で覆われた、または霧がかかった、または照明が不十分な、または損傷した道路において走行車線に対する車両の位置を光学的手段によって適切に認識できない人間の運転手の補助として、人間が運転する車両でも使用できる。
【００１０】
本発明の実施形態において、道路上の確定された走行車線内の中央に車両を配置する方法は、熱画像を用いて道路の左端および右端を特定することと、特定された道路の左端と右端とに基づいて走行車線の中央線を特定することとを備えている。前記方法は、特定された走行車線の中央線と車両の実際の位置とを比較することと、比較に基づいて車両の位置の調整を特定することとをさらに備えている。
【００１１】
本発明の他の実施形態において、道路上の走行車線内の中央に車両を配置する方法は、車両に配置された熱画像センサーアセンブリを用いて道路の左端および右端を特定することと、特定された道路の左端と右端とに基づいて走行車線の中央線を特定することとを備えている。典型的な走行車線の幅で縁石から縁石までの幅を割ることで、遮蔽された（たとえば、雪に覆われた）道路の走行車線の数をシステムが特定することができる。前記方法は、特定された走行車線の中央線と車両の実際の位置とを比較することと、比較に基づいて車両の位置の調整を特定することとをさらに備えている。前記方法は、特定された調整に基づいて車両の運転に応答することを開始することをさらに備えている。
【００１２】
本発明の他の実施形態において、道路上の走行車線内の中央に車両を配置するシステムは、車両に配置され、車両の前方の道路の熱画像を取得するための少なくとも１つの赤外線センサーを備える熱画像センサーアセンブリを備えている。前記システムは、熱画像センサーアセンブリと動作通信し、車両の左側および右側の道路の画像をそれぞれ取得する画像プロセッサをさらに備えている。具体的には、画像プロセッサは、道路の左端および右端に関連する熱画像センサーアセンブリから受信した熱画像信号に基づいて道路上の走行車線の中央線を特定する。前記システムは、画像プロセッサと動作通信し、車両の実際の位置と特定された走行車線との比較に基づいて車両の誘導システムを用いて車両の位置を走行車線内に調整する中央車両制御システムをさらに備えている。
【００１３】
他の実施形態において、画像プロセッサは、車両の前を最近走行した１台または複数台の車両によって作成された事実上の走行車線「経路」を認識することができる。具体的には、システムは、車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視受動型赤外線センサーを用いて、特に、前を走行した車両のタイヤ跡に残された熱的特徴と道路および／または雪あるいはその他の道路表面被覆との間の対照性が存在する事実上の走行車線内のタイヤ跡から、残存するタイヤの熱を認識することができる。画像プロセッサは、事前に認識されたタイヤ跡から、最適な走行「経路」を特定し、走行を継続するための中央線を特定することができる。
【００１４】
他の実施形態において、画像プロセッサは、前を走行した車両のタイヤの回転によって水、雪、または氷が圧縮されてそのタイヤ跡の領域が熱せられることにより、前を走行した車両のタイヤ跡に残された熱的特徴と荒らされていない水、雪、氷、またはその他の道路表面被覆との間の熱的な対照性を有する事実上の走行車線が作成された状態において、車両に取り付けられた少なくとも１つの前方視受動型赤外線センサーを用いて前を走行した車両のタイヤによって残された熱を認識することによって、車両の前を最近走行した１台または複数台の車両によって作成された事実上の走行車線「経路」を認識することができる。画像プロセッサは、事前に認識されたタイヤ跡から、最適な走行「経路」を特定し、またタイヤ跡から走行を継続するための中央線を作成することができる。
【００１５】
レーザーまたは無線周波数エネルギーを継続的に放射し、このエネルギーの反射を処理するＬＩＤＡＲまたは他の「能動型」システムとは異なり、本発明による受動型赤外線誘導システムは、車両周辺の対照的な熱放出を受動的に検出および処理するように構成されている。
【００１６】
本発明によれば、前述の車両への応答は、車両の「運転支援」ステアリングシステムや推進システムへの直接入力の提供および／または車両のブレーキシステムの自動起動という形をとることができる。このシステムは、周囲条件が厳しいときに車両上の他のセンサーや誘導システムの補助となるように設計されており、自律走行車両の自律誘導システムを向上させることができる。
【００１７】
本発明によるシステムは、手動運転車両および自律走行車両の両方において機能することができる。
【００１８】
本発明の目的、特徴、および利点については、添付の図面によって明示される実施形態およびその特徴の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による受動型赤外線誘導システムを用いて車両が走行中の走行車線の中央線を特定している、道路上の車両を示す図である。
【図２】図１の受動型赤外線誘導システムを示す概略図である。
【図３】縁石線検出を用いて道路上の車両位置を特定するための、本発明による中央線特定方法の実施形態を示す概略図である。
【図４】並列画像プロセッサまたはアルゴリズムを用いて道路上の車両位置を特定するための代替の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明によるシステムの代替の実施形態を用いて走行車線の中央線を特定している、道路上の車両を示す図である。
【図６】図５の受動型赤外線誘導システムを示す概略図である。
【図７】本発明の代替の実施形態によるシステムを用いて、先行する任意の車両の残されたタイヤ跡の熱測定に基づいて車両の走行経路を特定している、道路上の車両を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１および図２を参照して、本発明による受動型赤外線誘導システムの第１の動作モードを説明する。図１に示されるように、車両１００は、一般に、道路１０４上の走行車線１０２内を走行する。参照番号１０で示されるシステムは、参照番号１０６として示され、道路１０４または走行車線１０２の端を特定できるように車両１００の前部に外側に向けて取り付けられている少なくとも１つの前方視受動型ＩＲ画像センサーまたはセンサーアレイを備えている。本発明の好ましい実施形態では、図１に示されるように、単一の前方視ＩＲセンサー１０６が、走行中に車両１００の前方の道路１０４の左側および右側の両方を測定できるように、車両１００に、好ましくは車両１００の前部に、より好ましくは車両１００の中心に取り付けられている。そのような前方視赤外線センサー１０６は、一般に、車両１００の前方の比較的近い範囲、すなわち車両１００の前方約１０から２０フィートをカバーしている。最適には、ＩＲセンサー１０６は、比較的大きなピクセルアレイ、例えば、約６４０×４８０以上を有している。
【００２１】
熱画像センサーアセンブリの代替の構成では、複数の前方視ＩＲセンサー１０６を、好ましくは重複および／または冗長するように、車両１００に取り付けることができる。本発明の代替の実施形態では、図５に示されるように、車両１００は、前方視するように道路１０４／走行車線１０２の右端に向けられた専用の右側ＩＲセンサー１０６Ｒおよび前方視するように道路１０４／走行車線１０２の左端に向けられた専用の左側ＩＲセンサー１０６Ｌを備えてもよい。そのような実施形態では、センサー１０６Ｒおよび１０６Ｌは、車両１００の前端に配置するか、または車両１００から前方を向くように車両１００の側面にそれぞれ配置することができる。
【００２２】
本発明に関して以下に説明されるＩＲセンサーは、熱画像によって道路１０４／走行車線１０２の検出端を収集するために動作する単一のセンサーまたは一式のセンサーである。
【００２３】
図２および図６を参照すると、ＩＲセンサー１０６は、中央ＣＡＮバスユニット１１０を介するなどして車両１００の運転システムに接続されたビデオプロセッサなどの画像プロセッサ１０８と動作通信を行う。ＣＡＮバス１１０は、分析および出力処理のために、好ましくは即時にリアルタイムで、検出されたデータに基づいて、ＩＲセンサー１０６などの様々な車両センサーと常時通信していることが好ましい。動作時には、システム１０は、熱画像を用いて、道路１０４の左端および右端を特定する。より具体的には、画像プロセッサ１０８は、道路１０４の表面と道路１０４に隣接する領域との間の熱的差異、ならびに埋設された道路車線や中央線の反射材などの道路の特徴を分析し、続いて、道路１０４および／または走行車線１０２が存在し、終端する場所のデータ「ピクチャ」を作成する。図３を参照すると、画像プロセッサ１０８は、ＩＲセンサー１０６から受信したデータに基づいて、左縁石線１１２Ｌおよび右縁石線１１２Ｒを確定する。
【００２４】
前述のように、各ＩＲセンサー１０６は、比較的大きなピクセルアレイ、例えば、約６４０×４８０以上を有することが好ましい。動作時には、画像プロセッサ１０８は、センサー１０６によって測定されたピクセルのサブセットに焦点を合わせて、道路１０４または走行車線１０２の左端１１２Ｌおよび右端１１２Ｒを特定する。例えば、画像プロセッサ１０８は、左側２００ピクセル程度を見ることで道路１０４／走行車線１０２の左端１１２Ｌを特定し、右側２００ピクセル程度を見ることで道路１０４／走行車線１０２の右端１１２Ｒを特定することができる。センサーのデータをより迅速かつ効率的に分析するために、複数のプロセッサを使用してもよく、そうすることで、左端１１２Ｌおよび右端１１２Ｒの両方を同時に分析することができる。
【００２５】
専用の左側ＩＲセンサー１０６Ｌおよび右側ＩＲセンサー１０６Ｒなどの複数のＩＲセンサーをそれぞれ使用する本発明の実施形態では、左縁石線１１２Ｌおよび右縁石線１１２Ｒは、センサー１０６Ｌおよび１０６Ｒからのそれぞれの熱測定に基づいて確定される。これに関して、単一の画像プロセッサ１０８によって、左側ＩＲセンサー１０６Ｌおよび右側ＩＲセンサー１０６Ｒのそれぞれと動作通信を行ってもよく、あるいは、専用の左側画像プロセッサおよび専用の右側画像プロセッサを使用して、それぞれ左縁石線１１２Ｌおよび右縁石線１１２Ｒを特定してもよい。
【００２６】
確定された縁石線の情報は、画像プロセッサ１０８によってＣＡＮバス１１０に供給され、ＣＡＮバス１１０は、計算された道路の縁石間の幅に従って、道路１０４または走行車線１０２の中央線１１２Ｃを確定する。中央線１１２Ｃを確定し、計算された中央線１１２Ｃに対する車両の相対位置と比較した結果、必要であると判断された場合には、ＣＡＮバス１１０は、参照番号１１４として示される車両運転および誘導システムに調整指示を提供する。適切な調整の例としては、一般に、車両の「運転支援」ステアリングシステム１１６への直接入力の提供、車両のブレーキシステム１１８の自動起動、車両の推進システム１２０の調整が挙げられる。情報はまた、自律走行車両１００のナビゲーションシステムへのデータ入力としても提供される。
【００２７】
中央線確定工程の一部として、特定の道路１０４または走行車線１０２の中央線１１２Ｃを正確に計算するため、ＣＡＮバス１１０は、例えば、道路１０４がいくつの車線を有するか、どの車線がどの方向に進むか、車両１００が出口、ランプ外、または脇道に近接しているかどうか、さらには路肩の大きさなどの、ＧＰＳまたはナビゲーションシステムから供給される道路１０４に関する情報を利用することができる。これに関して、画像プロセッサ１０８によって左縁石線１１２Ｌおよび右縁石線１１２Ｒが確定されると、ＣＡＮバス１１０は、走行車線１０２内で車両１００を左または右に動かすために調整が必要かどうかを決定するために、車両１００の走行車線１０２の適切な位置および走行車線１０２における車両の実際の相対位置を推定することができる。
【００２８】
本明細書では自律型車両または自動運転車両に関連して使用するために説明されているが、本発明のシステム１０は、準自律モードを有する手動運転車両において、あるいは、人間の運転手への冗長的なバックアップとしても使用できる。例えば、中央線情報および提案された修正動作は、例えば、図４に示すように、理想的には運転車両１００上のフロントガラスの層の間に挟まれている「ヘッドアップ」ディスプレイ表示１２２またはビデオやグラフィックの「シースルー」ＯＬＥＤパネルあるいは他の表示方法として、または車両１００のナビゲーションシステムへのデータ入力として、提供することができる。運転手が車両の位置および速度を手動で調整することもできるし、あるいは、車両の位置のこうした継続的な監視に基づいて、車両１００が車両の位置および速度を自動的に調整することもできる。「シースルー」ＯＬＥＤパネルはまた、他の車両システムからの別の車両関連情報を表示するために使用することもできる。
【００２９】
典型的な道路表面材料は、隣接する非道路材料およびその表面の熱放出特性とは大きく異なる熱放出特性を示し、したがって、対照的な熱画像がＩＲセンサー１０６に提示される。例えば、降雪の場合、ＩＲセンサー１０６は、道路１０４のより暖かい舗装部分と、道路１０４の側に位置するより冷たい土／草／植生１２４とを容易に区別することができる。あるいは、道路の縁石が花こう岩などの道路の材料よりも大きな熱質量を持つ材料でできている場合、このタイプの道路脇の縁石は、道路の表面と反対方向に熱的に対照的である。本発明において留意すべきこととして、任意の領域または道路の絶対熱測定値の実際の大きさは問題ではなく、むしろシステム１０は、道路の端がどこにあるかを特定するために、微細でも、熱境界の差を探しているのである。さらに注目すべきこととして、画像プロセッサ１０８は、ＣＡＮバス１１０からの外部周囲温度データ測定値を利用して、表示される画像の熱対照範囲を継続的かつ動的に最適化している。この対照データが送信されて画像プロセッサ１０８によって処理されることで、明確な道路端線１１２Ｌおよび１１２Ｒが特定され、さらに道路１０４または走行車線１０２の中央線１１２Ｃを特定するために使用され、あるいは、車両の誘導システム１１４に動作接続された車両のＣＡＮバス１１０を介して送信されることで、自律操舵、推進力調整、および／またはブレーキ調整が行われるか、人間の運転手を支援するために車両１００のフロントガラスに重畳表示されたヘッドアップディスプレイ１２２に送信される。
【００３０】
さらに、降雪／凍結の状態の前、最中、または後に典型的に用いられる固体または液体の溶解剤が適用されることで、隣接する領域１２４に対する道路１０４の熱的特徴の対照性がさらに強調され、また、本発明のシステム１０を使用して追跡する車両１００のための強力な事実上の初期の「マーク跡」ともなる。
【００３１】
図７を参照すると、雪または氷で覆われた道路などの困難な道路条件で特に有用な、本発明の代替の実施形態が示されている。図７は、タイヤ跡が隣接する荒らされていない雪、氷、または雨と同色であるために可視波長スペクトルではその跡を検出することが一般に困難またはしばしば不可能である場合においても、ＩＲセンサーによって見えるもの、および画像プロセッサ１０８によって表示されるものを示している。このような実施形態では、画像プロセッサ１０８は、前の車両の走行によって作成されるかまたは前の車両のタイヤ跡がない場合には前述のような溶解剤の適用によって作成される事実上の「経路」を認識し、この経路の目標中央線を自律走行車両１００用に作成したり、それによって運転手を誘導したりする能力を、車両１００に提供できる。タイヤの側面と接地面とが絶えず屈曲することによって生じる固有の摩擦により熱が発生して車両のタイヤの内部空気温度が上昇し、その熱がタイヤの接地面を介して、乾燥した、雨に覆われた、または雪および／または氷に覆われた道路表面に伝わることで、受動型ＩＲセンサー１０６が検出できる追跡可能な経路が作成される。さらに、車両の実質的な重量を支えながらタイヤの下の雪、氷、または雨を圧縮している前の車両のタイヤの圧力によって、ＩＲセンサー１０６が検出する経路にさらに熱が加えられる。
【００３２】
前述のように、このような実施形態は、車両１００が雪に覆われた道路を走行している場合に特に有用である。ＬＩＤＡＲまたはビデオカメラなどの従来の能動式の光学的視覚感知システムでは、雪に覆われた道路１０４を反映して概ね単色となっている表面における浅い溝の深さを区別することは、不可能ではないにしても、非常に困難である。本発明のシステム１０は、タイヤ跡１２６で生じた熱エネルギーを受動的に検出することにより、その上を車両が走行したがまだ除雪されていない道路で人間の運転手が行うのと同じように、前の車両のタイヤ跡１２６の中央に事実上の中央線を作成することができる。自律走行車両１００の場合、画像プロセッサ１０８によって生成された出力は、車両の走行において適切な修正を行うことができるように、車両のステアリングシステム１１６に送信される。手動運転車両１００の場合、フロントガラスに投影された計算および／または提案された事実上の中央線または左右の誘導矢印などの案内情報を、ヘッドアップディスプレイ１２２に提供して、運転手を支援することができる。軽い積雪および／または最近の車両の通行がない場合（たどるべきタイヤ跡がない場合）、システム１０は、上述したような左縁石線１１２Ｌおよび右縁石線１１２Ｒの測定に戻ることができる。しかしながら、大雪の場合および／または道路１０４上での最近の走行がある場合では、このような代替の中央線特定方法を使用して、車両１００の安全かつ効率的な走行を行うことができる。システム１０は可視光波長を利用しないので、その動作性能は昼夜を問わず全く同じである。
【００３３】
本発明の代替の実施形態では、道路全体の中央線および／または車線マークのいずれかにおいて道路１０４に埋め込まれた既存の道路マークまたは反射材によっても、ＩＲセンサー１０６によって容易に検出される対照的な熱的特徴が提供される。動作時には、そのような熱的マークは、周囲の道路１０４とは異なる熱的特徴を示す。車両１００は、ナビゲーションシステムを介して道路１０４の一般的な設計を認識することができるので、ＣＡＮバス１１０は、適切なマークの測定に基づいて左端および右端のデータを受信すると、道路１０４の中央線１１２Ｃまたは特定の走行車線１０２を正確に確定することができ、それに応じて必要な調整を特定することができる。
【００３４】
本発明のシステム１０は、困難な周囲条件の場合に他のセンサーおよび誘導システムの補助となるように設計されており、そのため、自律走行車両の誘導システムを向上させることができる。
【００３５】
夜間、特に道路１０４の照明が不十分な領域で有効性が低下する多くの光学ベースの誘導システムとは異なり、本発明のシステム１０は、照明条件に関係なく、昼夜を問わず同等の有効性で機能する。
【００３６】
本発明の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されたものである。前述の説明が発明のすべてを示していること、または本発明を開示された形態に限定することを意図するものではない。上記の開示に照らして、明らかな修正および変形が可能である。記載された実施形態は、本発明の原理およびその実際の適用を最もよく説明するために選択されたものであり、当業者が、意図される特定の用途に適した様々な変形例を含め様々な実施形態において本発明を利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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