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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungseigenschaft eines Lenksystems eines Fahrzeugs, wobei eine aktuelle Einstellung des Lenksystems mittels eines Lenkrads des Lenksystems veränderbar ist, sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Einstellung für eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung zur automatischen Fahrermüdigkeitserkennung in einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System zum Bestimmen einer Übertragungseigenschaft eines Lenksystems.
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Eine Ermüdung eines Fahrers eines Fahrzeugs kann die Reaktionsfähigkeit des Fahrers verringern und zu einem Einschlafen des Fahrers führen. Um einen Ermüdungszustand des Fahrers zu erkennen, sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Beispielsweise kann eine Blick- und Kopfrichtung des Fahrers, ein Lidschlag, die Atmung, die Herzfrequenz oder der Blutdruck erfasst und ausgewertet werden. Bei anderen Verfahren kann ein Spurverlauf überwacht werden und ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden, wenn der Fahrer die Spur verlässt, ohne dass dies beabsichtigt ist.
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In diesem Zusammenhang offenbart die
DE 103 38 945 A1 eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zustands eines Fahrzeugführers. Die Vorrichtung umfasst Mittel zur Ausgabe eines Teststimulus sowie eine Auswerteeinheit zur Feststellung der Reaktion des Fahrzeugführers auf den Teststimulus. Beispielsweise wird durch eine kleine Auslenkung am Lenkrad eine Fahrbahnunebenheit simuliert, welche eine entsprechende Lenkbewegung zur Kompensation dieser Störung vom Fahrzeugführer provoziert bzw. erforderlich macht.
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Die
DE 10 2004 029 825 A1 betrifft ein Verfahren zum Detektieren von Müdigkeit bei einem Fahrer eines Fahrzeugs. Zum Rückschließen auf das Vorliegen von Müdigkeit wird der zeitliche Verlauf des Lenkradwinkels im Hinblick auf Zeitintervalle einer Lenkaktivität und Lenkpausen analysiert und ausgewertet. Der Rückschluss auf das Vorliegen von Müdigkeit erfolgt insbesondere nach Maßgabe durch die Größe der Zeitdauern der Lenkpausen.
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Die
DE 10 2005 057 267 A1 betrifft ein Verfahren zur Fahrerzustandserkennung. Dabei wird der Verlauf eines den Fahrerzustand charakterisierenden Signals ausgewertet und bei einem typischen Verlauf ein den Fahrerzustand kennzeichnendes Signal erzeugt. Beispielsweise kann durch Überwachung eines Verlaufs der Lenkwinkelgeschwindigkeit die Fahrerzustandserkennung weiter verbessert werden. Insbesondere wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit zunächst nahe Null mit anschließender Lenkkorrektur und einer Lenkgeschwindigkeit größer als ein bestimmter Wert erkannt wurde. In diesen Fällen wird von einer Unaufmerksamkeit des Fahrers ausgegangen.
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Die
DE 10 2010 034 599 A1 betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Benutzerprofils zur Müdigkeitserkennung eines Fahrzeugfahrers. Bei dem Verfahren wird das personalisierte Benutzerprofil zur Müdigkeitserkennung eines Fahrzeugfahrers erfasst und gespeichert. Das Benutzerprofil besteht aus Normdaten. Während der Fahrt werden die aktuellen Daten aufgenommen und mit den Normdaten verglichen. Zu den gespeicherten Normdaten gehören auch fahrzeugspezifische Daten, wie z.B. die Lenkwinkelgeschwindigkeit. Die Normdaten werden mithilfe der fahrzeugspezifischen Daten an das jeweilige Fahrzeug angepasst. Überschreitet die Differenz zwischen den Normdaten und den aktuellen Daten einen Grenzwert, wird die Müdigkeit des Fahrers indiziert.
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Die
WO 96/16830 A1 betrifft eine Fahreraufmerksamkeitsüberwachung. Dabei wird die Zeit gemessen, welche ein Fahrer benötigt, um auf einen während der Fahrt erzeugten Stimulus zu reagieren. Die Messung wird mit einem Standard verglichen, um den Zustand der Aufmerksamkeit des Fahrers anzuzeigen.
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Die
WO 2009/135664 A1 betrifft ein digitales Steuersystem für eine Fahrzeugsteuerungstestanlage. Das digitale Steuersystem umfasst eine lernende Steuervorrichtung zum Steuern eines periodischen Referenzsignals in Servo-Aktuator-Systemen, wie z.B. hydraulischen Zylindern und elektrischen Motoren. Durch iteratives Lernen eines korrigierten Referenzsignals ist die lernende Vorrichtung in der Lage, Steuerungsfehler zu kompensieren, welche in herkömmlichen geschlossenen Regelkreissystemen auftreten.
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Die
WO 2011/007114 A1 betrifft einen Lenkroboter zum Drehen eines Fahrzeuglenkrads unter Robotersteuerung. Der Roboter umfasst ein mittig offenes Lenkrad zur manuellen Steuerung des Fahrzeugs und Mittel zum Festklemmen dieses Lenkrads des Roboters an dem Fahrzeuglenkrad an einer Vielzahl von Punkten um sie herum, um die Drehung von dem Lenkrad des Roboters auf das Fahrzeuglenkrad zu übertragen. Die Klemmmittel sind in der Mitte des Lenkrads des Roboters und der Vielzahl von Klemmpunkten offen. Der Roboter umfasst ferner einen Motor mit offener Mitte, der einen ringförmigen Rotor hat, der fest mit dem Lenkrad des Roboters verbunden ist, und einen ringförmigen Stator, der gegen Drehung verankert werden kann, um das Lenkrad unter Robotersteuerung anzutreiben.
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Die
WO 2011/000382 A2 betrifft eine Pausenhinweisvorrichtung mit einem Pausenalgorithmus, welcher ausgestaltet ist, Eingaben von einer Eingangsanordnung zu empfangen. Die Eingangsanordnung ist in der Lage, Informationen für den Pausenalgorithmus bereitzustellen, um die Pausenhinweisvorrichtung zu starten. Der Pausenalgorithmus ist in der Lage ein persönliches Benutzerprofil von der Eingangsanordnung zu empfangen und Benutzerstimuli über ein Anzeigemittel oder eine Audioquelle bereitzustellen. Ferner ist der Pausenalgorithmus in der Lage, eine Antwort von einem Benutzer basierend auf einer Benutzerantwort auf den Benutzerstimuli zu empfangen und ein Alarmsignal bereitzustellen, welches dem Benutzer anzeigt, eine Pause einzulegen.
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Die
DE 10 2005 026 456 A1 betrifft ein Verfahren zum Erkennen, wann der Fahrer eines Fahrzeugs müde wird. Die Müdigkeit wird in Abhängigkeit von einer detektierten Lenkruhephase und einer sich daran anschließenden Lenkaktion bestimmt. Dabei wird die Lenkruhephase mit einer Lenkaktion verknüpft und die Verknüpfung zu verschiedenen Zeitpunkten abgespeichert. Beispielsweise wird die Müdigkeit des Fahrers erkannt, wenn der Lenkradwinkel während einer bestimmten Zeitdauer innerhalb eines vorbestimmten Lenkradwinkelintervalls bleibt und die Zeitdauer einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet und zugleich eine danach erfasste Lenkradaktion in ihrer Ausprägung einen vorbestimmten Wert des maximalen Lenkradwinkelgradienten überschreitet.
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Ein Verfahren zur Müdigkeitserkennung kann daher maßgeblich auf der Erkennung von Lenkmustern, die ein ermüdender oder müder Fahrer erzeugt, beruhen. Dazu können Informationen der Lenkung des Fahrzeugs ausgewertet werden. Beispielsweise kann eine Information von einem Lenkwinkelsensor des Fahrzeugs ausgewertet werden. Alternativ oder zusätzlich können andere Größen des Lenksystems ausgewertet werden. Beispielsweise kann bei Fahrzeugen mit einer elektrischen Lenkkraftunterstützung, einem sogenannten Electric Power Steering (EPS), ein Lenkwinkel aus beispielsweise aus einer Rotorlage eines Elektromotors der elektrischen Lenkkraftunterstützung bestimmt werden und die Genauigkeit des Lenkwinkels durch Auswerten eines Lenkmoments erhöht werden. Eine Charakteristik, d.h., eine Ausprägung dieser Signale und Größen bei einem vom Fahrer erzeugten Lenkmuster hängt jedoch von dem gesamten Lenksystem ab, welches das Lenkrad, die Lenksäule, das Lenkgetriebe, die Radaufhängung, die Achsen, das Chassis, das Rad und die Straße umfasst. Somit sind die Informationen lenksystemspezifisch und fahrzeugspezifisch.
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In diesem Zusammenhang offenbart die
DE 10 2010 033 616 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Lenkung. Die elektromechanische Lenkung eines Kraftfahrzeugs wird dahingehend betrieben, dass die Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit der momentanen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie eines an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten fahrerseitigen Handmoments eingestellt wird, wobei bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung weiterhin der Lenkwinkel berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird bei der Einstellung der Lenkkraftunterstützung der Lenkwinkel durch einen für den jeweiligen Lenkwinkel vorgegebenen spezifischen Übertragungsbeiwert berücksichtigt. Der Übertragungsbeiwert zur Kompensation der von den mechanischen Komponenten der Lenkung und dem Fahrwerk verursachten Ungleichförmigkeiten kann durch eine Kennlinie bereitgestellt werden. Diese Kennlinie kann in der Lenkung beispielsweise in einem EPROM der Steuereinrichtung hinterlegt sein. Es ist auch möglich, diese Kennlinie im Rahmen eines Teachmodus zu generieren oder sukzessive im Rahmen des Einsatzes eines entsprechenden Kraftfahrzeuges in das Steuersystem einzulesen. So ist es beispielsweise möglich, während der Durchführung von Lenkoperationen fortlaufend den Lenkmomentbedarf zu erfassen und dabei feststellbare direkte Zusammenhänge zwischen dem Lenkwinkel und dem zur Einstellung desselben erforderlichen Handmoments zu erfassen und über eine Kennlinie abzubilden.
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Um eine zuverlässige und genaue Müdigkeitserkennung sicherzustellen, ist im Prinzip eine spezielle Anpassung an jedes Fahrzeugmodell erforderlich. Wenn die Anpassungen für Fahrzeugmodelle, welche auf derselben Plattform oder demselben Baukasten basieren, gleich sind, kann die gemeinsame Anpassung der Fahrzeugplattform oder dem Fahrzeugbaukasten zugeordnet werden.
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Für eine derartige Anpassung einer Müdigkeitserkennung an ein spezielles Fahrzeugmodell können beispielsweise eine Reihe von Versuchsfahrten mit mehrstündiger Dauer und Kamerabasierter Messtechnik durchgeführt werden. Die von den Kameras aufgenommenen Videos des Fahrers können von Müdigkeitsexperten bewertet werden und daraus über eine Parameteroptimierung ein Müdigkeitserkennungssystem angepasst werden. Dieses Vorgehen ist jedoch sehr ressourcenintensiv im Hinblick auf notwendige Versuchsfahrer, Fahrzeuge, Fahrzeiten, Müdigkeitsexperten, Bewertungszeiten und der Datenverarbeitung.
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Anders ausgedrückt kann eine Müdigkeitserkennung mithilfe von Informationen einer Lenkung des Fahrzeugs, beispielsweise einem Lenkwinkel, einem Lenkwinkelverlauf, einer Lenkwinkelgeschwindigkeit oder einem Lenkmoment, kostengünstig und zuverlässig realisiert werden, benötigt jedoch eine genaue Anpassung an das Fahrzeug, da diese Informationen von der Lenkung nicht nur durch den Fahrer beeinflusst werden, sondern auch durch äußere Anregungen und das Gesamtsystem bestehend aus Lenkrad, Lenksäule, Lenkgetriebe, Radaufhängung, Achsen, Chassis, Rad und Straße.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine derartige Anpassung einer Müdigkeitserkennung an ein Fahrzeug zuverlässig und kostengünstig zu realisieren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungseigenschaft eines Lenksystems eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Bestimmen einer Einstellung für eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung zur automatischen Fahrermüdigkeitserkennung in einem Fahrzeug nach Anspruch 8 und ein System nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Übertragungseigenschaft eines Lenksystems eines Fahrzeugs bereitgestellt. Eine aktuelle Einstellung des Lenksystems ist mittels eines Lenkrads des Lenksystems veränderbar. Das Lenksystem kann beispielsweise die Kombination aus Lenkrad, Lenksäule, Lenkgetriebe, Radaufhängung, Achsen und Räder umfassen. Darüber hinaus kann das Chassis bzw. die Karosserie des Fahrzeugs ebenfalls einen Einfluss auf das Lenksystem haben. Bei dem Verfahren wird das Lenkrad des Lenksystems mit einem vorgegebenen Lenkmuster automatisch angesteuert. Das automatische Ansteuern kann beispielsweise mittels eines Lenkroboters erfolgen. Das vorgegebene Lenkmuster umfasst eine vorgegebene Folge von Lenkbewegungen. Ein derartiges Lenkmuster wird auch als Lenkprofil bezeichnet. Weiterhin wird eine Datenausgabe des Lenksystems erfasst, welche eine aktuelle Einstellung des Lenksystems anzeigt. Die Datenausgabe kann beispielsweise von einem entsprechenden Sensor des Lenksystems, beispielsweise einem Lenkwinkelsensor oder einem Drehmomentsensor des Lenkgetriebes bereitgestellt werden. Durch Auswerten der Datenausgabe wird die Übertragungseigenschaft des Lenksystems bestimmt. Die so bestimmte Übertragungseigenschaft des Lenksystems charakterisiert die Eigenschaften oder die Qualität des von dem Fahrzeug erfassten Lenksignals und stellt somit eine Systemantwort des Lenksystems auf eine Anregung durch das Lenkmuster dar. Anders ausgedrückt wird das Fahrzeug, insbesondere das Lenksystem, in geeigneter Weise stimuliert und die resultierende Reaktion bezüglich der Lenkungssignale, wie z.B. Lenkwinkel und Lenkmoment, bewertet. Diese Reaktion gibt dann Aufschluss darüber, wie beispielsweise eine Konfiguration einer Müdigkeitserkennungsvorrichtung für das Fahrzeug einzustellen ist oder ob das betrachtete Fahrzeugmodell eine hinreichende Ähnlichkeit mit einem anderen Fahrzeugmodell aufweist, für welches bereits eine geeignete Konfiguration für eine Müdigkeitserkennungsvorrichtung bestimmt wurde. Diese bereits bestimmte Konfiguration kann dann auch für das vorliegende Fahrzeug verwendet werden. Da das Lenkungssystem alle beteiligten Komponenten, wie z.B. Lenkrad, Lenksäule, Lenkgetriebe, Radaufhängung, Achsen, Chassis und Räder umfasst, werden entsprechende Einflüsse dieser Komponenten berücksichtigt. Die Eingangsschnittstelle besteht aus dem Lenkrad, über das sowohl ein Fahrerlenkwinkel als auch ein Fahrerlenkmoment, ein sogenanntes Handlenkmoment, in das System eingebracht werden, sowie den Rädern, über die ebenfalls ein Moment in das System eingebracht wird, beispielsweise ein Rückstellmoment der Räder oder durch den Lauf der Räder über die Straße aufgeprägte andere Momente. Eine Ausgangsschnittstelle ist die elektronische Ausgabeschnittstelle von beispielsweise dem Lenkgetriebe für ein Steuergerät einer elektrischen Lenkkraftunterstützung, welche beispielsweise einen Lenkwinkel und das Lenkmoment bereitstellt.
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Anders ausgedrückt wird durch die Stimulation des Lenksystems mithilfe des Lenkmusters, insbesondere eines Müdigkeitslenkmusters, sowie der Randbedingungen eine Lenksystemantwort ermittelt. Für eine umfassende Charakterisierung des Lenksystems ist ein Katalog aus verschiedenen Lenkmustern sinnvoll. Für eine schematische Vorgehensweise und zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse von hoher Aussagekraft erfolgt die Ansteuerung automatisch, beispielsweise über eine technische Einrichtung, wie z.B. einen Lenkroboter. Der Lenkroboter kann so programmiert werden, dass er Müdigkeitslenkmuster verschiedener Art sowie andere relevante Muster wiederholbar erzeugt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Datenausgabe einen aktuellen von dem Lenksystem erfassten Lenkwinkel und/oder ein aktuelles von dem Lenksystem erfasstes Lenkmoment und/oder eine aktuell von dem Lenksystem erfasste Lenkwinkelgeschwindigkeit. Diese Informationen stehen bei üblichen Lenksystemen, wie z.B. Lenksystemen mit elektrischer Lenkkraftunterstützung, von entsprechenden Sensoren, beispielsweise einem Lenkwinkelsensor, im Betrieb des Fahrzeugs zur Verfügung. Daher sind beispielsweise für eine Müdigkeitserkennungsvorrichtung keine zusätzlichen Sensoren erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Lenkmuster eine zeitlich vorgegebene Folge von Lenkbewegungen und Lenkpausen mit beispielsweise jeweils zugeordneten Lenkwinkeln und/oder maximalen Lenkmomenten. Der zuvor erwähnte Lenkroboter kann beispielsweise so programmiert werden, dass er Lenkmuster verschiedener Art wiederholbar erzeugt. Beispielsweise kann das Lenkmuster eine Folge aus Lenkpausen mit anschließender Lenkkorrektur umfassen. Eine minimale Dauer für eine Lenkpause kann beispielsweise im Bereich von 1-3 Sekunden liegen und beispielsweise 2 Sekunden betragen. Die maximale Dauer für eine Lenkpause ist prinzipiell unbegrenzt, praktischerweise kann die maximale Dauer für eine Lenkpause jedoch beispielsweise 30-60 Sekunden betragen. Eine anschließende Lenkkorrektur, d.h., eine Lenkbewegung nach der Lenkpause, kann beispielsweise eine maximale Dauer von 0,5-1,5 Sekunden haben, vorzugsweise 1 Sekunde. Ein Toleranzband für die Lenkpause, d.h., ein Lenkwinkelbereich, welcher noch als Lenkpause eingestuft wird, beträgt beispielsweise einen vorgegebenen Wert von wenigen Grad pro Sekunde. Eine schnellere Auslenkung über den vorgegebenen Wert hinaus entspricht einer Lenkbewegung bzw. Lenkkorrektur.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden bei der Durchführung des Verfahrens die Räder des Fahrzeugs, welche mittels des Lenksystems angesteuert werden, mit einer vorgegebenen Last belastet. Dadurch können weitere Einflussgrößen, welche aufgrund einer Fahrt des Fahrzeugs oder aufgrund eines Gewichts des Fahrzeugs auf das Lenkungssystem einwirken, reproduzierbar bei der Bestimmung der Übertragungseigenschaft des Lenksystems aufgebracht werden.
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Die Räder können beispielsweise nicht belastet werden, indem die Räder frei vom Fahrzeug herabhängen. Dazu kann das Fahrzeug beispielsweise auf einer Hebebühne aufgebockt sein. Dadurch können Kräfte, welche durch die Massenträgheit der Räder bewirkt werden, bei einem einfachen Versuchsaufbau berücksichtigt werden. Alternativ können die Räder durch das Fahrzeuggewicht im Stand belastet werden oder die Räder können durch das Fahrzeuggewicht bei einer Fahrt des Fahrzeugs mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil belastet werden. Dadurch können beispielsweise Rückstellkräfte, welche während der Fahrt über die Räder auf das Lenksystem einwirken, berücksichtigt werden. Ferner können die Räder durch das Fahrzeuggewicht bei einer Fahrt des Fahrzeugs auf einem vorgegebenen Untergrund gemäß einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil belastet werden. Dadurch können Rückwirkungen des Untergrunds auf das Lenkungssystem berücksichtigt werden, sodass eine Übertragungseigenschaft des Lenksystems bei realistisch nachgebildeten Fahrsituationen bestimmt werden kann und auf dieser Grundlage beispielsweise eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung konfiguriert werden kann.
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Weiterhin können die Räder demontiert werden, um diese als Einflussgrößen auszuschließen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Erfassen einer Gierrate des Fahrzeugs und ein Bestimmen der Übertragungseigenschaft des Lenksystems in Abhängigkeit von der Gierrate. Die Gierrate kann beispielsweise mit einem Beschleunigungssensor von beispielsweise einer elektronischen Stabilitätssteuerung (Electronic Stability Control, ESC) des Fahrzeugs erfasst werden. Durch Erfassen der Gierrate des Fahrzeugs kann eine Auswirkung der Ansteuerung des Lenkrads sowie gegebenenfalls der Rückwirkungen des Lenksystems und der Räder bzw. des Untergrundes auf eine Bewegungsänderung des Fahrzeugs erfasst werden. Diese Auswirkungen können zu dem angewendeten Lenkmuster in Bezug gesetzt werden und die Gierrate beispielsweise von der Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung somit zusätzlich als Eingangsparameter verwendet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Einstellung für eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung zur automatischen Fahrermüdigkeitserkennung in einem Fahrzeug bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird eine Übertragungseigenschaft eines Lenksystems des Fahrzeugs wie zuvor beschrieben bestimmt und die Einstellung oder Konfiguration für die Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung in Abhängigkeit von der so bestimmten Übertragungseigenschaft bestimmt. Indem die Übertragungseigenschaft des Lenksystems über das automatische Ansteuern des Lenkrads gemäß einem vorgegebenen Müdigkeitslenkmuster bestimmt wird, sind keine ressourcenintensiven Versuchsfahrten und Versuchsfahrzeuge mit entsprechenden Auswertungen durch Müdigkeitsexperten erforderlich. Weiterhin wird die Übertragungseigenschaft des Lenksystems unter dem Einfluss des Müdigkeitslenkmusters reproduzierbar bestimmt, sodass eine hohe Zuverlässigkeit bei der Konfiguration der Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung sichergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die kostengünstige Prüfung, ob eine existierende Anpassung auch für ein neu betrachtetes Fahrzeug verwendet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Konfiguration oder Einstellung der Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung durchgeführt, indem mehrere vorgegebene Übertragungseigenschaften von Lenksystemen verschiedener Fahrzeuge bereitgestellt werden. Jeder Übertragungseigenschaft eines Lenksystems ist ein Parametersatz zur Einstellung der Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung zugeordnet. Nachdem die Übertragungseigenschaft des Lenksystems eines speziellen Fahrzeugs wie zuvor beschrieben bestimmt wurde, wird eine Abweichung zwischen dieser Übertragungseigenschaft des Lenksystems und einer jeweiligen der mehreren vorgegebenen Übertragungseigenschaften bestimmt. Auf dieser Grundlage wird diejenige Übertragungseigenschaft aus den mehreren vorgegebenen Übertragungseigenschaften ausgewählt, für welche die geringste Abweichung bestimmt wurde. Die Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung wird dann mit dem Parametersatz eingestellt, welcher der ausgewählten Übertragungseigenschaft entspricht, sofern die Abweichung einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Sollte die Abweichung den vorgegebenen Schwellenwert nicht unterschreiten, d.h., die Übertragungseigenschaft des Lenkungssystems des vorliegenden speziellen Fahrzeugs ist nicht hinreichend ähnlich zu einer der vorgegebenen Übertragungseigenschaften, kann die Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung beispielsweise herkömmlich durch Versuchsfahrten und entsprechende Auswertungen eingestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann eine Abweichung zwischen den ermittelten Einstellungen für zwei verschiedene Fahrzeuge bestimmt und bewertet werden, um zu entscheiden, ob beide Fahrzeuge dieselbe Einstellung erhalten können.
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Durch den Vergleich der Übertragungseigenschaft der Lenkung des vorliegenden Fahrzeugs mit vorgegebenen Übertragungseigenschaften von beispielsweise anderen Fahrzeugen, kann Expertenwissen, welches für andere Fahrzeuge bereits gesammelt wurde, effizient genutzt werden, um bei einem beispielsweise neue entwickelten Fahrzeug eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung mit geringem Aufwand konfigurieren und einstellen zu können.
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Der Begriff „ Übertragungseigenschaft“ des Lenksystems betrifft, wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, eine Antwort des Lenksystems auf das automatisch angesteuerte Lenkmuster sowie Einflüsse von der Kombination Lenkrad, Lenksäule, Lenkgetriebe, Radaufhängung, Achsen, Chassis und Rad und gegebenenfalls Rückwirkungen von der Straße auf diese Komponenten. Die Systemantwort des Lenksystems wird dabei durch die Datenausgabe des Lenksystems, insbesondere durch den Lenkwinkel und das Lenkmoment, welches von Sensoren des Lenksystems im Betrieb des Fahrzeugs ausgegeben wird, dargestellt. Somit kann eine derartige Systemantwort auch als eine Sprungantwort des Lenksystems angesehen werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird schließlich ein System bereitgestellt, welches einen Lenkroboter und eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst. Der Lenkroboter ist in einem Fahrzeug angeordnet und in der Lage, ein Lenkrad eines Lenksystems des Fahrzeugs mit einem vorgegebenen Lenkmuster anzusteuern. Eine aktuelle Einstellung des Lenksystems ist mittels des Lenkrads veränderbar und kann von dem Lenksystem beispielsweise in Form eines Lenkwinkels und/oder eines Lenkmoments ausgegeben werden. Das vorgegebene Lenkmuster ist eine vorgegebene Folge von Lenkbewegungen, insbesondere ein Müdigkeitslenkmuster, welches eine vorgegebene Folge von Lenkpausen und Lenkbewegungen umfasst. Die Lenkbewegungen, welche den Lenkpausen folgen, sind dabei insbesondere Lenkkorrekturen. Die Verarbeitungseinheit ist ausgestaltet, eine Datenausgabe, welche die aktuelle Einstellung des Lenksystems anzeigt, zu empfangen und eine Übertragungseigenschaft des Lenksystems durch Auswerten der Datenausgabe zu bestimmen. Die Übertragungseigenschaft des Lenksystems kann dann in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, eine Fahrermüdigkeitserkennungsvorrichtung des Fahrzeugs einzustellen oder zu parametrisieren.
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Das System kann ferner ausgestaltet sein, das zuvor beschriebene Verfahren oder eines seiner Ausführungsformen auszuführen, und umfasst daher auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert werden.
- 1 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein System 100, welches einen Lenkroboter 101 und eine Verarbeitungsvorrichtung 102 umfasst. Der Lenkroboter 101 ist in einem Fahrzeug 103 angeordnet und mit einem Lenkrad 104 des Fahrzeugs 103 gekoppelt. Das Lenkrad 104 ist Teil eines Lenksystems des Fahrzeugs 103. Das Lenksystem umfasst neben dem Lenkrad 104 eine Lenksäule 105 und ein Lenkgetriebe 106. Die Lenksäule 105 verbindet das Lenkrad 104 mit dem Lenkgetriebe 106. Das Lenksystem umfasst ferner folgende nicht gezeigte Komponenten: eine Radaufhängung, Achsen, ein Chassis und Räder. Eine Ansteuerung des Lenkgetriebes über das Lenkrad wird über die Radaufhängung, Achsen und das Chassis auf die Räder und somit auf die Straße übertragen. Rückwirkungen von der Straße über die Räder sowie Trägheitskräfte aufgrund der Massen der Komponenten des Lenkungssystems wirken ebenfalls auf das Lenkgetriebe 106. Das Lenksystem kann ferner eine Lenkkraftunterstützung, insbesondere eine elektrische Lenkkraftunterstützung, ein sogenanntes Electric Power Steering (EPS), umfassen. Weiterhin kann das Lenksystem beispielsweise in dem Lenkgetriebe 106 Sensoren zur Erfassung eines aktuellen Lenkwinkels sowie eines Lenkmoments umfassen. Informationen oder Daten dieser Sensoren können von dem Lenksystem, beispielsweise von dem Lenkgetriebe 106, an eine Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 des Fahrzeugs 103 ausgegeben werden. Zur Konfiguration der Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 wird die Datenausgabe, also beispielsweise der Lenkwinkel und das Lenkmoment, zusätzlich an die Verarbeitungsvorrichtung 102 ausgegeben. In Kombination mit dem Lenkroboter 101 wird, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird, eine Konfiguration für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 bestimmt. Die Konfiguration der Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 kann beispielsweise für ein Fahrzeugmodell während der Entwicklung des Fahrzeugs bestimmt werden und dann für alle Fahrzeuge dieses Modells verwendet werden.
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2 zeigt ein Verfahren 200 mit einer Folge von Verfahrensschritten 201-205 zur Bestimmung einer Konfiguration für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107. Im Schritt 201 wird das Lenkrad 104 von dem Lenkroboter 101, welcher in dem Fahrzeug 103 angeordnet ist, mit einem vorgegebenen Lenkprofil oder Müdigkeitslenkmuster angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt durch Drehen des Lenkrades 104 in Richtung des Pfeils 108 oder in entgegengesetzter Richtung. Durch Drehen des Lenkrads 104 wird eine Einstellung des Lenksystems verändert und diese geänderte Einstellung des Lenksystems wird über die Datenausgabe des Lenksystems an die Verarbeitungsvorrichtung 102 ausgegeben und von dieser erfasst (Schritt 202). Durch Auswerten der Datenausgabe wird im Schritt 203 eine Übertragungseigenschaft des Lenksystems bestimmt. Durch Vergleichen der Übertragungseigenschaft mit mehreren bekannten Übertragungseigenschaften, denen jeweils ein entsprechender Parametersatz bzw. eine Konfiguration für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 zugeordnet ist, wird ein zu der bestimmten Übertragungseigenschaft passender Parametersatz im Schritt 204 bestimmt. Der ermittelte Parametersatz wird verwendet, um die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 im Schritt 205 zu konfigurieren.
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Konzeptionell besteht das zuvor beschriebene Verfahren in einer Charakterisierung des Lenksystems oder der Lenksignalqualität des Lenksystems über eine Antwort des Lenksystems auf eine Stimulation über das Lenkrad 104 und die angelenkten Räder des Fahrzeugs 103. Die Antwort des Lenksystems kann auch als Systemantwort oder Sprungantwort bezeichnet werden. Anders ausgedrückt wird das Fahrzeug, insbesondere das Lenksystem, in geeigneter Weise stimuliert und die resultierende Reaktion bezüglich der Signale des Lenkungssystems (Lenkwinkel und Lenkmoment) bewertet. Diese Reaktion gibt dann Aufschluss darüber, wie ein geeigneter Parametersatz für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 für das spezielle Fahrzeug erzeugt werden kann oder ob das betrachtete spezielle Fahrzeug sich einem bestehenden Parametersatz zuordnen lässt.
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Das betrachtete Lenksystem umfasst insbesondere die die Lenkung beeinflussenden Komponenten wie z.B. Lenkrad 104, Lenksäule 105, Lenkgetriebe 106, Radaufhängung, Achsen, Chassis und Räder. Eingangsgrößen stammen von dem Lenkroboter 101 über das Lenkrad 104, über welches sowohl ein Fahrerlenkwinkel als auch ein Fahrerlenkmoment, ein sogenanntes Handlenkmoment, in das Lenksystem eingebracht werden. Ferner wird in das Lenksystem über die Räder ein Moment eingebracht, beispielsweise ein Rückstellmoment der Räder oder ein durch den Lauf der Räder über die Straße aufgeprägtes Moment. Den Ausgang des Lenksystems bildet beispielsweise eine elektronische Ausgabeschnittstelle eines Steuergeräts einer elektrischen Lenkkraftverstärkung oder einer Ausgabeschnittstelle eines Lenkwinkelsensors. Diese Ausgabeschnittstelle kann insbesondere den Lenkwinkel und das Lenkmoment umfassen.
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Für die Stimulation über den Lenkroboter 101 werden Müdigkeitslenkmuster verwendet. Diese bestehen beispielsweise aus einer Lenkpause mit einer anschließenden Lenkkorrektur. Für eine umfassende Charakterisierung des Lenksystems ist ein Katalog aus verschiedenen Müdigkeitslenkmustern sinnvoll. Für eine systematische Vorgehensweise und zur Erzielung reproduzierbarer Ergebnisse von hoher Aussagekraft wird der Lenkroboter, also eine automatisierbare technische Einrichtung, verwendet, um die Müdigkeitslenkmuster in das Lenksystem einzugeben. Die Räder können während dieses Charakterisierungsvorgangs so gehandhabt werden, dass sie im Wesentlichen keinen Einfluss auf das Lenksystem haben, beispielsweise durch Aufbocken des Fahrzeugs auf einer dafür geeigneten technischen Einrichtung, wie z.B. einer Hebebühne, sodass die Räder keinen Bodenkontakt haben und frei schwenkbar sind. Zum anderen kann das Fahrzeug auf einem wohldefinierten Untergrund, z.B. auf einem spezifischen Kurs eines Prüfgeländes bewegt werden. Dabei können weitere Umweltbedingungen, welche die Eigenschaften des Untergrunds beeinflussen, wie z.B. Nässe oder Glätte, berücksichtigt werden. Diese Eigenschaften können Teil des Testkatalogs zur Charakterisierung des Lenksystems sein. Ein derartiger Testkatalog kann verschiedene Lenkmuster umfassen, beispielsweise:
- - kein Müdigkeitslenkmuster,
- - Müdigkeitslenkmuster mit schwachem, während der Lenkpause auftretendem Lenkmoment,
- - Müdigkeitslenkmuster mit starkem, während der Lenkpause auftretendem Lenkmoment, welches jedoch schwach genug ist, dass immer noch eine Lenkpause gegeben ist,
- - Müdigkeitslenkmuster mit kurzer Lenkpause,
- - Müdigkeitslenkmuster mit langer Lenkpause,
- - Müdigkeitslenkmuster mit schwacher Korrektur nach der Lenkpause, und
- - Müdigkeitslenkmuster mit starker Korrektur nach der Lenkpause.
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Der Umfang des Testkatalogs hinsichtlich verschiedener Untergründe und Fahrbedingungen kann beispielsweise umfassen:
- - kein Kontakt zum Untergrund, d.h., das Fahrzeug ist beispielsweise auf einer Hebebühne aufgebockt,
- - ebener, trockener Standardasphalt,
- - Fahrt mit einer konstanten Geschwindigkeit von beispielsweise 80 km/h, und
- - Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise auf der Hebebühne.
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Das Ergebnis des Charakterisierungsvorgangs, also die Systemantwort, besteht aus den zu den jeweiligen Tests gehörigen Signalverläufen, welche während der Durchführung von dem Lenksystem, beispielsweise dem Lenkgetriebe 106, ausgegeben wurden. Aus diesen Signalverläufen kann dann mittels einer geeigneten Analyse oder Auswertung bestimmt werden, ob das zu charakterisierende Fahrzeugmodell einer bestimmten bekannten Gruppe von Fahrzeugmodellen zugeordnet werden kann, beispielsweise einem Fahrzeugmodell, für welches bereits eine Parametrisierung der Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 durchgeführt wurde. Wenn das Fahrzeug eine signifikante Einzigartigkeit in Bezug auf die bis dahin betrachteten Fahrzeuge aufweist, kann eine spezifische Ermittlung eines geeigneten Parametersatzes oder einer geeigneten Konfiguration für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 erforderlich sein. Dies kann beispielsweise in herkömmlicher Art und Weise erfolgen. Alternativ können in diesem Fall auch durch eine Analyse der Signalverläufe konkrete Parameterwerte für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 für das untersuchte Fahrzeug ermittelt werden, beispielsweise mithilfe eines geeigneten Modells. Lässt sich das untersuchte Fahrzeug einer bekannten Gruppe von Fahrzeugen zuordnen, so können Parameter und Konfigurationen einer Müdigkeitserkennungsvorrichtung dieser bekannten Gruppe von Fahrzeugen auch für das untersuchte Fahrzeug verwendet werden.
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Die Bestimmung der Übertragungseigenschaft des Lenksystems kann auch für Robustheitsuntersuchungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Bestimmung der Übertragungseigenschaft des Lenksystems, d.h. die Charakterisierung des Lenksystems des Fahrzeugs, für verschiedene Fahrzeugkonfigurationen wiederholt werden, beispielsweise für verschiedene Räder, Felgen, Reifen, Unwuchten der Räder oder unterschiedliche Luftdrucke der Reifen. Weisen die erzielten Übertragungseigenschaften keine signifikanten Unterschiede auf, so kann angenommen werden, dass der zuvor bestimmte Parametersatz für die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 107 robust gegenüber Varianten bei den verglichenen Eigenschaften ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- System
- 101
- Lenkroboter
- 102
- Verarbeitungsvorrichtung
- 103
- Fahrzeug
- 104
- Lenkrad
- 105
- Lenksäule
- 106
- Lenkgetriebe
- 107
- Müdigkeitserkennungsvorrichtung
- 108
- Pfeil
- 200
- Verfahren
- 201-205
- Schritt
