研究人员改进了车载车道偏离警报系统 或可实现商业化

早期的车道偏离警报系统（LDWS）多采用GPS数据而非昂贵的相机或地图。据外媒报道，明尼苏达州的研究人员增强和完善了该系统，降低了向驾驶员发出危险车道漂移和接近弯道警报的产品的成本。

根据美国各州公路和运输官员协会（AASHTO）的数据，主要道路上近60%的致命事故都是由无意中偏离道路或进入另一条车道引起。据2018年的一项研究报告称，车道偏离事故是美国交通事故死亡的最大原因。

车载车道偏离警报系统（LDWS）可以降低所有碰撞的严重程度，包括可将死亡人数减少86%。为了实现零死亡（Toward Zero Deaths）目标，明尼苏达州交通部（MnDOT）致力于开发出价格低廉且可供所有驾驶员使用的LDWS。

（图片来源：MnDOT）

此前，由MnDOT和地方道路研究委员会（LRRB）共同研究的项目打造出基于智能手机的LDWS，在满足成本和可用性标准方面显示出巨大潜力。但仍会偶尔出现误报（未发生车道偏离时系统警报激活），因此需要进一步调查和修改系统。MnDOT和LRRB希望研究人员能够解决误报异常并进一步开发车载LDWS。

该项目旨在改进在研究第一阶段开发的车载LDWS。主要目标是解决误报（未发生车道偏离的警报）的发生，并进一步开发该系统以实现可能的商业化。

为评估车辆相对于其在道路上航向（道路参考航向，RRH）的横向偏移，许多当前可用的LDWS依赖于检测路面标记的摄像头来确定车道位置。但是，标记可能会退化，且在恶劣天气下，条纹和其他标记还可能会被遮挡。基于摄像头的系统也可能会添加GPS技术，其他系统则还会使用高分辨率数字地图和先进的 GPS技术。这些系统可能非常准确，但也很昂贵，通常仅用于豪华车。

研究人员打算使用广泛可用且价格低廉的数据源来确定车辆的横向位移。最初，研究人员开发出一种系统算法，会利用到开源数字地图和标准GPS信息。

在道路测试中，第一个系统运行良好。在测试期间，该系统在道路的各个部分（包括弯道）上进行的200次变道中都成功地发出了音频警报。然而，该系统在试运行中，在没有发生车道偏离的情况下依然发出警报，误报概率达10%。经过检查，可能原因是开源低分辨率数字地图包含固有的横向误差，且在道路弯曲部分更为明显。该略微受损的地图会向LDWS发出通知，车辆偏离了弯曲的道路，但实际上并非如此。

明尼苏达大学（University of Minnesota）德卢斯校区电气工程系教授Imran Hayee表示：“在不使用摄像头或高分辨率数字地图的情况下，该系统的新颖算法可以准确检测驾驶员无意的车道偏离并及时发出警报。该结果为其集成到智能手机应用程序铺平了道路，例如谷歌地图或Waze。”

为了避免使用低分辨率的RRH地图来评估车辆的横向偏移，研究人员开发出一种增强型LDWS，可以从车辆过去在同一条道路上行驶的位置数据中提取给定道路的RRH。研究人员设计出新算法，成功地从车辆过去的轨迹中生成了准确的RRH，将误报的发生率基本降低至零。只要车辆在该道路上曾行驶过，该系统就可以发出准确警报，但如果是第一次行驶，则无法发出警报。为了解决这个问题，研究人员开发出一种替代方法，通过与同一道路上其他汽车的车辆对车辆（V2V）通信来确定RRH。

经过对采用新算法的系统进行多次现场测试，该系统可以及时准确地检测到100多次变道，且没有误报。评估V2V握手协议的道路测试表明，从附近车辆接收RRH数据的车辆中的新LDWS能够准确检测车道偏离。该项目使用标准GPS技术成功开发了车载LDWS。此外，研究人员还设计出一种具有直接短程通信的V2V通信协议，以便在需要时从另一辆车获取RRH。

目前该项目已申请专利，且第三阶段即实施阶段已获批。在此阶段，研究人员将开发智能手机应用程序，以作为可销售的终端产品。未来该应用程序还将可能在谷歌地图、Waza等系统中使用，允许使用用户的大量现有道路数据。