DE102011105949A1

DE102011105949A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung

Info

Publication number: DE102011105949A1
Application number: DE102011105949A
Authority: DE
Inventors: Günter Fendt
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: DE102011105949B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung bei einem Fahrer eines Fahrzeugs, während einer autonomen oder teilautonomen Querführung des Fahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung bei einer Querregelung durch ein Fahrerassistenzsystem, das das Drehmoment, welches der Fahrzeugführer in das Lenksystem einbringt, ausgewertet und berücksichtigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung bei einem Fahrer eines Fahrzeugs, während einer autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem.
In Fahrzeugen kommen heutzutage vermehrt Assistenzsysteme zum Einsatz. Einer der Aufgabenschwerpunkt dieser Assistenzsysteme liegt in der Müdigkeitsüberwachung/Müdigkeitserkennung bzw. Aufmerksamkeitsbeurteilung des Fahrzeugführers, damit dieser beispielsweise bei einem drohenden bzw. einsetzenden Sekundenschlaf gewarnt werden kann, sodass eine Gefährdung des Fahrzeugführers sowie anderer Verkehrsteilnehmer verhindert oder zumindest gemindert werden kann. Es sind bereits zahlreiche Systeme bekannt, bei denen mittels unterschiedlicher Methoden und Einrichtungen versucht wird, diese Aufgabenstellung zufriedenstellend bzw. mit einer entsprechenden Zuverlässigkeit zu lösen.
Die DE 10 2004 034 748 A1 zeigt beispielsweise ein System, bei dem als Beurteilungskriterium zur Müdigkeitserkennung und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung und der bei Bedarf darauffolgenden Aktivierung einer Warnvorrichtung, die Anzahl an Korrektureingriffen, zur Einstellung der gewünschten Fahrtrichtung herangezogen wird, welche erforderlich sind, um einen bestimmten Streckenabschnitt zu befahren. Es wird dabei berücksichtigt, wie stark und/oder wie lange und/oder wie oft eine Ist-Fahrspurbenutzung und eine einzuhaltende Soll-Fahrspurbenutzung voneinander abweichen.
Eine weitere Lösung offenbart die DE 10 2005 017 242 A1 . Diese zeigt ein Fahrerassistenzsystem bei dem als Beurteilungskriterium zur Müdigkeitserkennung und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung und der bei Bedarf darauf folgenden Aktivierung einer Warnvorrichtung, die Einhaltung eines erforderlichen Abstandes zu einem Bezugsverlauf und/oder zu einer Bezugsmarkierung als Beurteilungskriterium herangezogen wird.
Probleme entstehen, wenn neben den genannten Systemen zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung eines Fahrzeugführers inzwischen bereits Assistenzsysteme in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, die autonome Lenkeingriffe bzw. Querführungsaktionen durchführen. Hierzu zählen beispielsweise Fahrerassistenzsysteme, welche mittels optischer Erfassungseinrichtungen den Fahrkorridor des Fahrzeugs überwachen und dem Fahrzeugführer gegebenenfalls eine korrigierende Lenkbewegung vorschlagen oder direkt einen autonomen Lenkeingriff durchführen.
Durch die teilautonome oder autonome Querregelung eines Fahrzeugs werden Systeme, welche die Müdigkeit und/oder die Aufmerksamkeit des Fahrers anhand der Einhaltung bzw. Abweichung einer Fahrspur durch den Fahrer beurteilen, außer Kraft gesetzt.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung des Fahrer eines Fahrzeugs anzugeben, mittels derer, insbesondere während einer autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem, eine Beurteilung der Aufmerksamkeit und/oder Müdigkeit des Fahrers möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass bei einer autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs bzw. bei einem Lenkeingriff durch ein Fahrerassistenzsystem in das Lenksystem des Fahrzeugs, das Drehmoment, welches der Fahrer in das Lenksystem einbringt, ausgewertet und bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung berücksichtigt wird, insbesondere das Gegendrehmoment, das der Fahrer entgegen dem Drehmoment des Fahrerassistenzsystems aufbringt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung bei einem Fahrer eines Fahrzeugs, beispielweise zur Beurteilung, ob ein Sekundenschlaf des Fahrers bevorsteht oder ob der Fahrer sich nicht ausreichend auf das Verkehrsgeschehen konzentriert. Das Verfahren wird erfindungsgemäß bevorzugt dann durchgeführt, wenn eine autonome oder teilautonome Querregelung des Fahrzeugs durch wenigstens ein Fahrerassistenzsystem erfolgt. Bekannte Fahrerassistenzsysteme zur Querregelung eines Fahrzeugs sind beispielsweise Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent bzw. Spurassistent (Querführungs-unterstützung, lane departure warning), Spurhalteunterstützung (lane keeping support), Spurwechselassistent (lane change assistance) bzw. Spurwechselunterstützung (lane change support).
Unter teilautonomer Querregelung ist dabei beispielsweise die Vorgabe eines Lenkmoments durch das Fahrerassistenzsystem zu verstehen, wobei der Fahrer jedoch weiterhin selbsttätig in die Lenkung eingreifen muss, damit eine Querbewegung des Fahrzeugs erfolgt. Unter autonomer Querregeleung ist insbesondere eine automatische Querführung des Fahrzeugs durch das Fahrerassistenzsystem zu verstehen, ohne dass der Fahrer selbsttätig lenken muss.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung ein Drehmoment ermittelt und berücksichtigt, insbesondere das Lenkmoment, das der Fahrer in ein Lenksystem des Fahrzeugs einbringt.
Das Drehmoment kann dazu mittels eines oder mehrerer Sensoren, z. B. Sensoren zur Erfassung von Lenkwinkel und/oder Lenkmoment, die im Lenksystem angeordnet sind, erfasst und mittels einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden.
Dem vorgeschlagenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein aufmerksamer und wacher Fahrer das Lenkrad in der Regel fest im Griff hat und somit bei einem durch ein Fahrerassistenzsystem bedingten Lenkeingriff ein stärkeres Gegendrehmoment in das Lenksystem einbringt. Ein übermüdeter und/oder unaufmerksamer Fahrer hält das Lenkrad in der Regel nicht mehr so sicher bzw. kräftig im Griff. Dadurch wird bei einem durch ein Fahrerassistenzsystem bedingten Lenkeingriff ein geringeres Gegendrehmoment durch den Fahrer in das Lenksystem eingebracht. Insbesondere kurz vor dem Einschlafen geht das durch den Fahrer eingebrachte Gegendrehmoment gegen Null.
In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Gegendrehmoment des Fahrer, das über einem vorgegeben ersten Schwellwert liegt, beurteilt bzw. gefolgert, dass der Fahrer wach und aufmerksam ist, und bei einem Drehmoment, das unterhalb eines vorgegebenen zweiten Schwellwerts liegt, dass der Fahrer müde und/oder unaufmerksam ist.
Der erste und zweite Schwellwert für das Drehmoment sind beispielsweise in Nm (Newtonmeter) angegeben und können insbesondere denselben Wert annehmen, so dass die Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung ohne einen Übergangsbereich erfolgt. Nehmen der erste und der zweite Schwellwert, gemäß einer optionalen Ausgestaltung des Verfahrens, unterschiedliche Werte an, dann existiert ein Übergangsbereich, in dem keine eindeutige Beurteilung der Aufmerksamkeit und/oder der Müdigkeit erfolgt.
In einer besonderen Ausführungsvariante können für die Aufmerksamkeitsbeurteilung und für Müdigkeitsbeurteilung unterschiedliche Schwellwerte festgelegt sein. Zudem können die Schwellwerte auch variabel ausgebildet sein und beispielsweise von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung zusätzlich zum Drehmoment, das der Fahrer in das Lenksystem einbringt, ein Lenkverhalten des Fahrers berücksichtigt. Bei der Berücksichtigung des Lenkverhaltens kann beispielsweise ausgewertet werden, ob der Fahrer einen stetigen Lenkeingriff vornimmt, d. h. sanft nachregelt, oder ob der Fahrer mehrere unstetige Lenkeingriffe vornimmt, d. h. ruckartig nachregelt und insbesondere eine Tendenz zum Überregeln zeigt. Wird bei der Berücksichtigung der Lenkverhaltens beispielsweise festgestellt, dass der Fahrer zum Überregeln neigt bzw. ruckartig und unstetig nachregelt, wird insbesondere beurteilt bzw. gefolgert, dass der Fahrer unaufmerksam und/oder müde ist und z. B. kurz vor einem Sekundenschlaf steht.
Die Erfassung des Drehmoments, das der Fahrer in das Lenksystem des Fahrzeugs einbringt, und/oder die Erfassung des Lenkverhaltes des Fahrers erfolgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise über ein Sensorsystem, umfassend einen oder mehrere Sensoren, z. B. Lenkmomentsensoren und/der Lenkwinkelsensoren, die im Lenksystem des Fahrzeugs angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Erfassung des Drehmoments und/oder des Lenkverhaltens die Kraft ausgewertet werden, die ein Aktuator benötigt, um einen durch das Fahrerassistenzsystem bedingten Lenkeingriff umzusetzen. Hierzu kann beispielsweise die Spannung oder der Druck ermittelt werden, die bzw. den der Aktuator benötigt, um dem Drehmoment, das der Fahrer des Fahrzeugs in das Lenksystem einbringt, entgegen zu wirken. Bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung wird dabei insbesondere angenommen, dass der Fahrer umso wacher und/oder aufmerksamer ist, je mehr Kraft bzw. Spannung der Aktuator benötigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung dient beispielsweise zur Früherkennung von Gefahrensituationen, z. B. von Sekundenschlaf. Für den Fall, dass festgestellt wird, dass der Fahrer des Fahrzeugs müde oder unaufmerksam ist, kann beispielsweise eine Warnung des Fahrers sowie weiterer Fahrzeuginsassen erfolgen und es können Sicherheitseinrichtungen im Fahrzeug ausgelöst oder vorkonditioniert werden, z. B. Airbags und Gurtstraffer. Darüber hinaus kann eine Warnung weiterer Verkehrsteilnehmer erfolgen, beispielsweise durch akustische oder optische Signalgeber.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt in einem Fahrzeug angeordnet und umfasst Mittel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere entsprechend der vorangegangenen Ausführungsvarianten.
Weitere Vorteile sowie optionale Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen hervor.
Das Fahrzeug, in dem das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommt, kann z. B. ein sogenanntes Steer-by-Wire-Lenksystem aufweisen, d. h. ein Lenksystem ohne mechanische Kopplung zwischen Lenkrad und Rädern und mit einer rein elektronischen Übertragung des Fahrerlenkwunsches auf die Räder. Das Lenkrad des Fahrzeugs dient in diesem Fall nur zur Erzeugung einer Information über den Lenkwunsch des Fahrers. Ein Steuergerät ist über elektrische Leitungen sowohl mit dem Lenkrad des Fahrzeugs als auch mit einem Lenkgetriebe verbunden, welches zur Umsetzung, des vom Steuergerät empfangenen und an das Lenkgetriebe weitergegebenen Lenkwunsches dient. Das Steuergerät kann dabei auch mit weiteren Einrichtungen im Fahrzeug verbunden sein, insbesondere mit Fahrerassistenzsystemen, wodurch eine autonome Querregelung des Fahrzeugs durch die Fahrerassistenzsysteme über das Steuergerät möglich ist.
Bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst das Lenkrad in der Regel ein Sensorsystem mit Sensoren zur Erfassung von Lenkmoment und Lenkradwinkel sowie einen Lenkradmotor, der dem Fahrer ein Lenkgefühl wie bei einem Lenksystem mit mechanischer Lenkkraftübertragung vermittelt.
Sowohl das Sensorsystem als auch der Lenkradmotor können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden, um das Drehmoment und/oder das Lenkverhalten des Fahrers zu ermitteln und bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung zu berücksichtigen. Hierzu kann beispielsweise mittels des Sensors zur Erfassung des Lenkmoments ermittelt werden, welchen Gegendrehmoment der Fahrer entgegen einem vom Fahrerassistenzsystem in das Lenksystem eingebrachten Drehmoment aufbringt. Alternativ oder zusätzlich kann die Kraft bzw. die Spannung ermittelt werden, die für den Lenkradmotor benötigt wird, um eine Drehung des Lenkrads entsprechend der Querbewegung des Fahrzeugs zu erzeugen. Hierbei ist besonders relevant, welche zusätzliche Kraft aufgewendet werden muss, wenn der Fahrer am Lenkrad ein Gegendrehmoment erzeugt, gegenüber dem Fall, in dem kein Gegendrehmoment am Lenkrad anliegen würde. Je größer die zusätzlich benötigte Kraft bzw. Spannung, desto größer ist das Gegendrehmoment am Lenkrad und desto aufmerksamer und wacher ist der Fahrer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen, das eine hydraulische oder elektromechanische Hilfskraftlenkung aufweist bzw. eine sogenannte Servolenkung, die auf einem mechanischen Übertragungsmechanismus der Lenkkraft bzw. des Lenkwinkels basiert.
Für den Fall, dass das Fahrzeug mit einer hydraulischen Hilfskraftlenkung ausgebildet ist, umfasst das Lenksystem in der Regel eine Lenkhilfepumpe, die vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird und welche den notwendigen Öldruck aufbaut, um in einem Lenkzylinder eine gewünschte Hilfskraft zur Lenkunterstützung erzeugen zu können. In diesem Fall kann während einer autonomen Querregelung des Fahrzeugs, beispielsweise mittels eines Drucksensors, ermittelt werden, welcher Druck erforderlich ist, um die vom Fahrerassistenzsystem gewünschte Querbewegung des Fahrzeugs zu erreichen. Aus dem benötigen Druck kann auf das Gegendrehmoment, das vom Fahrer in das Lenksystem eingebracht und das erfindungsgemäß bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung des Fahrers berücksichtigt wird, geschlossen werden.
In einem weiteren Anwendungsfall kann das Fahrzeug mit einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgebildet sein, wobei beispielsweise ein Drehmomentsensor die Handkraft des Fahrers erfasst, ein elektrisches Steuergerät die Signale des Drehmomentsensor auswertet und daraus, unter Berücksichtigung weiterer Informationen aus dem Fahrzeug wie z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, ein entsprechendes Sollunterstützungsmoment für einen Elektromotor zur Abgabe an die Lenkung berechnet. In diesem Fall kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise mittels des Drehmomentsensors am Lenkrad, ausgewertet werden, welches Gegendrehmoment der Fahrer in das Lenksystem einbringt.
Unabhängig davon, welche Art von Lenksystem das Fahrzeug aufweist, können in jedem Fall Sensoren zur Erfassung von Lenkwinkel und/oder Lenkmoment am Lenksystem angeordnet sein, insbesondere am Lenkrad, zur Ermittlung des vom Fahrer in das Lenksystem eingebrachten Drehmoments sowie seines Lenkverhaltens, während einer autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs, zur Berücksichtigung von Drehmoment und/oder Lenkverhalten bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004034748 A1 [0003]
DE 102005017242 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung bei einem Fahrer eines Fahrzeugs, während einer autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs durch ein Fahrerassistenzsystem, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung ein Drehmoment berücksichtigt wird, das der Fahrer in ein Lenksystem des Fahrzeugs einbringt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Drehmoment um ein Gegendrehmoment handelt, das der Fahrer entgegen einem Drehmoment aufbringt, welches das Fahrerassistenzsystem zur autonomen oder teilautonomen Querregelung des Fahrzeugs in das Lenksystem einbringt.
Verfahren nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Drehmoment des Fahrers, das über einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt, beurteilt wird, dass der Fahrer wach und/oder aufmerksam ist, und bei einem Drehmoment des Fahrers, das unter einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegt, beurteilt wird, dass der Fahrer müde und/oder unaufmerksam ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Schwellwerte vorgegeben sind, die in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit variieren.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Müdigkeits- und/oder Aufmerksamkeitsbeurteilung zusätzlich ein Lenkverhalten des Fahrers berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berücksichtigung des Lenkverhaltens ausgewertet wird, ob es bei Lenkeingriffen durch den Fahrer zur Überregelung kommt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erfassung des Drehmoments, das der Fahrer in das Lenksystem des Fahrzeugs einbringt, und/oder für die Erfassung des Lenkverhaltens des Fahrers, ein Sensorsystem im Lenksystem des Fahrzeugs angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erfassung des Drehmoments, das der Fahrer in das Lenksystem des Fahrzeugs einbringt, und/oder für die Erfassung des Lenkverhaltens des Fahrers, eine Kraft ausgewertet wird, die eine Aktuatorik des Fahrerassistenzsystems zur Querregelung des Fahrzeugs in das Lenksystem einbringen muss.
Vorrichtung, die ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.