DE102013223989A1

DE102013223989A1 - Verfahren zum Detektieren des Aufmerksamkeitszustands des Fahrers eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013223989A1
Application number: DE102013223989.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Offenhaeuser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-05-28
Also published as: US9701314B2; CN104648405A; CN104648405B; US20150145683A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Detektieren des Aufmerksamkeitszustands des Fahrers eines Fahrzeugs wird aus der Querabweichung von der Sollspur und der Lenkwinkelkorrektur ein Aufmerksamkeitsindex ermittelt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Detektieren des Aufmerksamkeitszustands des Fahrers eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
In der DE 10 2005 057 267 A1 wird ein Verfahren zur Fahrerzustandserkennung beschrieben, bei dem für den Fall eines Spurverlassens aus dem sich anschließenden Lenkwinkelkorrekturverlauf auf einen verminderten Aufmerksamkeitszustand des Fahrers geschlossen wird. Das Verlassen der Sollspur wird aus Daten eines Spurhaltesystems ermittelt, der Lenkwinkelkorrekturverlauf aus den Messsignalen eines Lenkwinkelsensors, die mit einem typischen Reaktionsmuster verglichen werden. Von einer reduzierten Aufmerksamkeit kann üblicherweise ausgegangen werden, wenn nach einer Phase geringer Aktivität eine plötzliche Lenkwinkeländerung als Reaktion auf das Verlassen der Spur erfolgt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen und hoher Sicherheit den Aufmerksamkeitszustand des Fahrers eines Fahrzeugs festzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Aufmerksamkeitszustand des Fahrers eines Fahrzeugs detektiert werden. Voraussetzung ist eine Sensorik im Fahrzeug, mit der der zeitliche Lenkwinkelverlauf ermittelt werden kann, also üblicherweise ein Lenkwinkelsensor, sowie eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln der aktuellen Fahrzeugposition in Bezug auf die Sollspur der Fahrbahn bzw. die Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur. Hierfür kann beispielsweise ein Spurhaltesystem bzw. -assistent verwendet werden, mit dem eine Sollspur auf der Fahrbahn ermittelt und das Fahrzeug ohne bzw. mit nur minimaler Querabweichung auf der Sollspur gehalten wird. Derartige Spurhaltesysteme sind im Prinzip bekannt und können für das erfindungsgemäße Verfahren der Fahrerzustandserkennung eingesetzt werden.
Grundsätzlich genügen Querabweichungserkennungseinrichtungen, die den Abstand quer zur Sollspur des Fahrzeuges ermitteln können. Neben den Spurhaltesystemen können dies auch beispielsweise Navigationssysteme sein, die in der Lage sind, die aktuelle Fahrzeugposition mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Die Sollspur ergibt sich entweder aus einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs oder aus den Daten eines Navigationssystems.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Aufmerksamkeitsindex als Maßstab für den Aufmerksamkeitszustand gebildet, wobei der Aufmerksamkeitsindex sich zumindest aus einem Anteil der Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur und einem Anteil der Lenkwinkelkorrektur zusammensetzt, die unmittelbar als Reaktion auf die Querabweichung erfolgt. Ein höherer Aufmerksamkeitsindex steht hierbei für einen schlechteren Aufmerksamkeitszustand als ein geringerer Aufmerksamkeitsindex. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass sowohl die Querabweichung als auch die Lenkwinkelkorrektur Eingang in die Berechnung des Aufmerksamkeitsindex finden und somit bei der Ermittlung des Aufmerksamkeitszustandes des Fahrers berücksichtigt werden. Dies erhöht die Genauigkeit bei der Aufmerksamkeitszustandsermittlung. Übersteigt der Aufmerksamkeitsindex einen zugeordneten Grenzwert, muss von einem verminderten Aufmerksamkeitszustand ausgegangen werden. Es ist auch möglich, die Höhe des Aufmerksamkeitsindex als Maßstab für den aktuellen Aufmerksamkeitszustand des Fahrers heranzuziehen.
Der Aufmerksamkeitsindex kann sich entweder ausschließlich aus einem Anteil der Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur und einem Anteil der Lenkwinkelkorrektur zusammensetzen, oder es werden zusätzlich weitere Einflussgrößen bei der Ermittlung des Aufmerksamkeitsindex berücksichtigt.
Der Aufmerksamkeitsindex kann auf unterschiedliche Arten aus den Anteilen der Querabweichung und der Lenkwinkelkorrektur gebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung werden die Querabweichungen von der Sollspur und die Lenkwinkelkorrektur miteinander multipliziert und gehen gleichgewichtet in den Aufmerksamkeitsindex ein. Es ist aber auch beispielsweise eine Addition der Anteile von Querabweichung und Lenkwinkelkorrektur im Aufmerksamkeitsindex möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird bei jeder Ermittlung des Aufmerksamkeitsindex die maximale Querabweichung und die daraufhin erfolgende, maximale Lenkwinkelkorrektur pro Abweichungs- und Korrekturvorgang berücksichtigt. Damit ist klargestellt, dass bei jedem Abweichungs- und Korrekturvorgang nur die jeweiligen Maximalwerte bei der Ermittlung des Aufmerksamkeitsindex zum Tragen kommen.
Vorteilhafterweise wird ein Aufmerksamkeitsindex pro Abweichungs- und Korrekturvorgang gebildet. Bei mehreren, zeitlich aufeinanderfolgenden Abweichungen und Korrekturen wird jeweils ein Aufmerksamkeitsindex ermittelt, wobei mehrere Aufmerksamkeitsindizes zu einem Gesamtindex zusammengefasst werden, der den Maßstab für den Aufmerksamkeitszustand des Fahrers bildet. Dies hat den Vorteil, dass auch die Häufigkeit einer Abweichung von der Sollspur und eine dazugehörige Lenkwinkelkorrektur bei der Bildung des Aufmerksamkeitsindex berücksichtigt werden. Somit können sowohl die Häufigkeit als auch die Schwere über den Aufmerksamkeitsindex abgebildet werden, wobei gegebenenfalls bereits eine einzelne Querabweichung mit hoher Amplitude für einen verminderten Aufmerksamkeitszustand ausreichen kann, andererseits jedoch mehrere, aufeinanderfolgende Querabweichungen mit nur geringer Amplitude gegebenenfalls noch nicht auf einen verminderten Aufmerksamkeitszustand hinweisen.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung werden zusätzlich zu den absoluten Werten der Querabweichung und der entsprechenden Lenkwinkelkorrektur noch weitere Bestimmungs- und/oder Zustandsgrößen berücksichtigt, insbesondere die Lenkwinkelkorrekturgeschwindigkeit, mit der die Lenkwinkelkorrektur vom Fahrer durchgeführt wird. Bei verminderter Aufmerksamkeit, beispielsweise infolge von Müdigkeit, erfolgt üblicherweise die Lenkwinkelkorrektur durch ein Zurückreißen des Lenkrades, was über die Lenkwinkelgeschwindigkeit erfasst werden kann. Übersteigt die Lenkwinkelgeschwindigkeit einen zugeordneten Grenzwert, deutet dies auf eine verminderte Aufmerksamkeit hin, was über den Aufmerksamkeitsindex berücksichtigt werden kann, in den die zusätzlichen Einflussgrößen wie die Lenkwinkelkorrekturgeschwindigkeit einfließen können.
Bei der Bildung des Gesamtindex durch Addition der einzelnen Aufmerksamkeitsindizes als Maßstab für den Aufmerksamkeitszustand ist es zweckmäßig, dass der Aufmerksamkeitsindex zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abweichungs- und Korrekturvorgängen absinkt, um mit dem Absinken einem sich eventuell steigernden Aufmerksamkeitszustand Rechnung zu tragen. Über die Zeitkonstante der Absinkkurve kann gesteuert werden, wie stark zwischen den aufeinanderfolgenden Abweichungs- und Korrekturvorgängen der Aufmerksamkeitsindex reduziert wird. Bei stark verminderter Aufmerksamkeit werden innerhalb eines kurzen Zeitraumes mehrere Abweichungs- und Korrekturvorgänge erfolgen, so dass die einzelnen Aufmerksamkeitsindizes auch nur geringfügig absinken können. Im Moment des neu auftretenden Abweichungs- und Korrekturvorgangs wird zu dem abgesunkenen Wert des vorhergehenden Aufmerksamkeitsindex der neu gebildete Aufmerksamkeitsindex zum Gesamtindex addiert. Dieser sinkt im weiteren Verlauf bis zum Auftreten eines weiteren Abweichungs- und Korrekturvorgangs wieder ab. Liegen größere Zeiträume zwischen den einzelnen Abweichungs- und Korrekturvorgängen, kann der Index verhältnismäßig stark absinken, wohingegen bei zeitlich dicht aufeinanderfolgenden Abweichungs- und Korrekturvorgängen der Gesamtindex nur geringfügig zwischen den Vorgängen absinkt und bei jedem neu gebildeten Aufmerksamkeitsindex wieder ansteigt.
Als Konsequenz eines verminderten Aufmerksamkeitszustandes können unterschiedliche Maßnahmen ergriffen werden. Es ist zum Beispiel möglich, ein Warnsignal im Fahrzeug zu erzeugen, das auf optische, akustische oder haptische Weise dem Fahrer zur Anzeige gebracht wird, sobald der Aufmerksamkeitsindex einen Grenzwert überschreitet und dementsprechend von einem reduzierten Aufmerksamkeitszustand des Fahrers auszugehen ist.
Es ist auch möglich, ein Fahrerassistenzsystem im Fahrzeug in Abhängigkeit des Aufmerksamkeitsindex umzuparametrieren, beispielsweise ein Vorhaltesystem oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) in der Weise zu parametrieren, dass dem verringerten Aufmerksamkeitszustand des Fahrers durch früher einsetzende Stelleingriffe Rechnung getragen wird. Des Weiteren ist es möglich, durch Beeinflussung eines Aggregats im Fahrzeug wie zum Beispiel dem Antriebsmotor, der Lenkung oder der Bremse oder durch Auslösen eines Fahrerassistenzsystems unmittelbar einen Eingriff in die Fahrdynamik des Fahrzeugs durchzuführen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm mit verschiedenen Verfahrensschritten zur Ermittlung eines den Aufmerksamkeitszustand repräsentierenden Aufmerksamkeitsindex,
2 ein Schaubild mit dem zeitabhängigen Verlauf des Aufmerksamkeitsindex beim Auftreten mehrerer, zeitlich hintereinanderfolgender Abweichungs- und Korrekturvorgängen.
Das in 1 dargestellte Blockschaltbild 1 dient zum Detektieren des Aufmerksamkeitszustands des Fahrers eines Fahrzeugs, indem eine Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur und die daraufhin durchgeführte Lenkwinkelkorrektur untersucht werden. In einem ersten Verfahrensschritt 2 wird untersucht, ob der Querabstand des Fahrzeugs zur Sollspur einen Schwellenwert übersteigt. Alternativ hierzu kann auch abgefragt werden, ob der Zeitraum bis zum Überschreiten eines definierten Querabweichungswertes von der Sollspur unter einen zugeordneten Schwellenwert absinkt. Auch in diesem Fall liegt eine Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur vor, welche so groß ist, dass eine Lenkwinkelkorrektur erforderlich ist. In diesem Fall wird vom Verfahrensschritt 2 zum nächsten Verfahrensschritt 3 fortgefahren.
Im Verfahrensschritt 3 befindet sich somit das Fahrzeug mit einer Mindest-Querabweichung zur Sollspur. Je nach Durchführung der Lenkwinkelkorrektur durch den Fahrer wird entweder zum weiteren Verfahrensschritt 4 oder unmittelbar zum Verfahrensschritt 5 vorangeschritten. Der Sprung vom Schritt 3 zum Schritt 5 erfolgt für den Fall, dass der Fahrer einen hohen Korrekturlenkwinkel vorgibt, welcher einen Grenzwert übersteigt. Alternativ wird zunächst zum Schritt 4 und erst anschließend zum Schritt 5 vorangeschritten, wenn das Fahrzeug durch einen Eingriff des Fahrers in den Lenkwinkel zunächst sich langsam in Richtung der Sollspur zurückbewegt und anschließend eine ruckartige Korrektur erfolgt. Die Zeitdifferenz zwischen der Umkehr vom Spurrand und der ruckartigen Lenkwinkelkorrektur darf hierbei einen Schwellenwert nicht überschreiten.
Im Schritt 5 wird ein Aufmerksamkeitsindex aus der maximalen Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur und der maximalen Lenkwinkelkorrektur durch Multiplikation beider Anteile ermittelt. Gegebenenfalls kann auch eine weitere Einflussgröße berücksichtigt werden, insbesondere die Lenkwinkelkorrekturgeschwindigkeit.
In 2 ist ein Schaubild mit dem zeitlichen Verlauf von Aufmerksamkeitsindizes a₁ bis a₅ dargestellt. Jeder Aufmerksamkeitsindex a wird pro Abweichungs- und Korrekturvorgang ermittelt, wobei der aktuelle Wert des Aufmerksamkeitsindex a im weiteren zeitlichen Verlauf exponentiell abfällt. Mit dem erneuten Auftreten eines Abweichungs- und Korrekturvorgangs wird ein neuer Aufmerksamkeitsindex a berechnet, der zu dem Wert des bisherigen Aufmerksamkeitsindex hinzuaddiert wird.
Wie dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 zu entnehmen, nimmt der erste Aufmerksamkeitsindex a₁ einen nur geringen Wert ein und sinkt im zeitlichen Verlauf bis zum Auftreten des zweiten Abweichungs- und Korrekturvorgangs wieder auf null ab. Der zweite Aufmerksamkeitsindex a₂ ist signifikant größer als der erste Aufmerksamkeitsindex. Kurze Zeit nach dem zweiten Abweichungs- und Korrekturvorgang erfolgt der dritte Abweichungs- und Korrekturvorgang mit dem Aufmerksamkeitsindex a₃, der zu dem aktuell geltenden Wert des zweiten Aufmerksamkeitsindex a₂ im Zeitpunkt des dritten Abweichungs- und Korrekturvorgangs hinzuaddiert wird.
Dieser Vorgang des Aufaddierens der verschiedenen Aufmerksamkeitsindizes unter Berücksichtigung des Absinkens des jeweils aufaddierten Wertes bis zum nächsten Eintreffen eines Abweichungs- und Korrekturvorgangs wird fortlaufend durchgeführt. Im Ausführungsbeispiel überschreitet mit dem Auftreten des vierten Abweichungs- und Korrekturvorgangs mit dem Aufmerksamkeitsindex a₄, der unter Berücksichtigung der vorhergehenden Aufmerksamkeitsindizes zum Gesamtindex a_ges addiert wird, einen zugeordneten Grenzwert a_lim. Der Grenzwert a_lim steht für einen verminderten Aufmerksamkeitszustand des Fahrers. Mit dem Überschreiten des Grenzwertes a_lim können Maßnahmen wie das Erzeugen eines Warnsignals im Fahrzeug, das Umparametrieren eines Fahrerassistenzsystems oder das Auslösen eines Fahrerassistenzsystems ergriffen werden.
Im weiteren Verlauf sinkt der Gesamtindex wieder ab. Auch das Eintreten eines fünften Abweichungs- und Korrekturvorgangs mit dem Aufmerksamkeitsindex a₅ führt im Ausführungsbeispiel nicht zu einem Überschreiten des Grenzwertes a_lim.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005057267 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Detektieren des Aufmerksamkeitszustands des Fahrers eines Fahrzeugs, bei dem die Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur sowie der Lenkwinkelverlauf ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als Maßstab für den Aufmerksamkeitszustand ein Aufmerksamkeitsindex ermittelt wird, der sich zumindest aus einem Anteil der Querabweichung des Fahrzeugs von der Sollspur und einem Anteil der Lenkwinkelkorrektur zusammensetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querabweichung und die Lenkwinkelkorrektur multipliziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Querabweichung und die maximale Lenkwinkelkorrektur eines Abweichungs- und Korrekturvorgangs bei der Ermittlung des Aufmerksamkeitsindex berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Abweichungs- und Korrekturvorgang ein Aufmerksamkeitsindex zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturindizes verschiedener, aufeinanderfolgender Abweichungs- und Korrekturvorgänge zu einem Gesamtindex addiert werden, der Maßstab für den Aufmerksamkeitszustand ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert eines Aufmerksamkeitsindex zwischen aufeinanderfolgenden Abweichungs- und Korrekturvorgänge absinkt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absinken des Werts des Aufmerksamkeitsindex zwischen aufeinanderfolgenden Abweichungs- und Korrekturvorgänge exponentiell erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines verminderten Aufmerksamkeitszustands ein Warnsignal erzeugt wird, das im Fahrzeug zur Anzeige gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines verminderten Aufmerksamkeitszustands ein Signal zur Beeinflussung der Fahrzeugbewegung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines verminderten Aufmerksamkeitszustands ein Fahrerassistenzsystem umparametriert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die Querabweichung des Fahrzeugs aus einem Spurhalteassistenten bestimmt wird.
Aufmerksamkeitszustandserkennungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Querabweichungserkennungseinrichtung, einem Lenkwinkelsensor und einer Auswertungseinrichtung.
Aufmerksamkeitszustandserkennungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, die Querabweichungserkennungseinrichtung als ein Spurhalteassistent zur Spurhaltung des Fahrzeugs auf einer Sollspur ausgeführt ist.