DE102015013748A1

DE102015013748A1 - Verfahren zur Messung Optimierung der Leistungsfähigkeit eines Fahrzeugführers

Info

Publication number: DE102015013748A1
Application number: DE102015013748.4A
Authority: DE
Inventors: Lars Arnim Galley; Siegfried Rothe
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Optimierung der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugführers, wobei die Erkennung der individuellen Phasenlage durch eine algorhitmische Kombination aus Körperbewegungen, Herzratenintervall, Körpertemperatur und Atmung möglich ist. Die Ist-Phasenlage wird in Richtung der Soll-Phasenlage durch geeignete Maßnahmen optimiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung und Optimierung der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugführers.
Der zirkadiane Rhythmus eines Menschen beschreibt den Biorhythmus und damit u. a. die Leistungsfähigkeit (z. B. Reaktionszeit) sowie den Wachheits- bzw. Ermüdungszustand über den Tagesverlauf. So ist ein Mensch am Tag grundsätzlich wacher als in der Nacht.
Die DE 10 2005 031 318 A1 betrifft eine Müdigkeits-Ermittlungseinrichtung, die eine Datenerfassungseinrichtung zur automatischen Bestimmung von benutzerspezifischen Daten aufweist. Bei der Datenerfassungseinrichtung kann es sich um einen Bewegungssensor handeln, der von Benutzer beispielsweise am Handgelenk getragen wird. Die Datenerfassungseinrichtung ist kabellos, beispielsweise über Funk oder Bluetooth, mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden und sie bestimmt auf der Grundlage vorgegebener Gleichungen einen Müdigkeitswert des Benutzers in Abhängigkeit der ermittelten benutzerspezifischen Daten. Der ermittelte Müdigkeitswert wird sodann anhand einer Ausgabeeinrichtung, wie einem Display, dem Benutzer angezeigt. Die erfindungsgemäße Müdigkeits-Ermittlungseinrichtung weist eine Datenerfassungseinrichtung auf, durch die automatisch benutzerspezifische Daten erfasst werden. Ferner kann die Datenerfassungseinrichtung beispielsweise einen Sensor zur Pulserfassung und zur Erfassung der Körpertemperatur aufweisen.
Aus der DE 197 44 922 C2 ist eine Einrichtung zur Steuerung der Helligkeit einer Armaturenbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein opto-elektrischer Wandler in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit mit dem Ausgangssignal die Leuchtdichte der Armaturenbeleuchtung verändert, wobei als opto-elektrischer Wandler ein in Fahrtrichtung ausgerichteter Bildsensor eine ortsselektive, absolute Helligkeitsmessung ausführt, dessen elektrisches Ausgangssignal über eine Auswerteeinheit mit vorgegebenen Algorithmen zur Bestimmung der Umgebungshelligkeit bewertet und einer Steuereinheit zur Beeinflussung der Helligkeit der Armaturenbeleuchtung zuführbar ist.
Aus DE 102 18 676 ist bekannt, in einem Bordcomputer, der in der Regel dazu dient, den Fahrzeugführer mit Informationen über den Zustand des Fahrzeugs, die Geschwindigkeit, Verkehrsstaus etc. zu informieren, auch personenbezogene Parameter des Fahrzeugführers zu berücksichtigen. Es dient zur Bestimmung der Müdigkeit des Fahrers, die vom Fahrer selbst häufig falsch eingeschätzt wird. Durch eine Müdigkeitsbestimmung mittels des Bordcomputers ist es möglich, dem Fahrer beispielsweise bei der Routenplanung Empfehlungen für Ruhepausen zu geben oder den Fahrer auf Zeiträume hinzuweisen, in denen voraussichtlich mit einer erhöhten Müdigkeit gerechnet werden muss. Hierzu werden bei der Ermittlung der Müdigkeit eine Schlafkomponente, eine Schlafträgheitskomponente und eine zirkadiane Komponente berücksichtigt. Hierbei wird durch die Schlafkomponente beschrieben, dass die Müdigkeit mit zeitlichem Abstand zum letzten Schlaf zunimmt, wobei die Länge des letzten Schlafs berücksichtigt wird. Die Schlafträgheit besagt, dass eine Person direkt nach dem Aufwachen müde ist, wobei die Schlafträgheit mit dem zeitlichen Abstand zum letzten Schlaf abnimmt. Die zirkadiane Komponente der Müdigkeit ist abhängig von der Tageszeit. Ferner kann bei der Ermittlung der Müdigkeit die Belastungskomponente berücksichtigt werden. Die Belastungskomponente berücksichtigt die Belastung des Fahrers.
Aus der DE 10 2004 022 581 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem mit Mitteln zur Analyse des Zustandes eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und Mitteln zur Ableitung mindestens einer Zustandsinformation des Fahrers anhand einer solchen Analyse bekannt, wobei die Zustandsinformation dem Fahrer des Fahrzeugs optisch und/oder akustisch und/oder haptisch vermittelbar ist. Der Zustand ist dabei die Leistungsfähigkeit bzw. ein Wachheits- oder ein Müdigkeitsgrad. Zur Analyse des Zustands des Fahrers sind vorgegebene Daten oder Datengruppen vorgesehen, insbesondere Daten aus einem Lidschlussverhalten der Augen abgeleiteter Parameter und/oder Daten zu Fahrleistungs-, Fahrzeug- und Umweltparametern. Zu den Umweltparametern bzw. Umweltfaktoren zählen dabei Außentemperatur, Fahrzeuginnentemperatur, Uhrzeit, Helligkeit und Licht.
Da neben vielen Körperfunktionen auch die Leistungsfähigkeit des Fahrers über den Tagesverlauf schwankt, ist die zirkadiane Phasenlage z. B. eines Fahrzeugführers nicht nur relevant für Schichtarbeiter. Die individuelle Phasenlage kann deutlich abweichen von der örtlichen Phasenlage, z. B. beim Jetlag aufgrund Reisen über mehrere Zeitzonen, wegen besonderen Arbeitsbedingungen (beispielsweise der Schichtarbeiter), aufgrund unterschiedlichen Chronotypen (z. B. Abendtyp „Eule”, Morgentyp „Lerche”) oder abweichendem Schlafverhalten. Für den Schlaf-/Biorhythmus eines Menschen ist die Umgebungshelligkeit von großer Bedeutung. Aufgrund von höherer Lichteinstrahlung kann sich der zirkadiane Rhythmus verschieben und sich somit auch die Wachheit/Leistungsfähigkeit ändern.
Der Nachteil der bisherigen Verfahren liegt darin, dass sie weder eine umfassende Analyse der individuellen zirkadianen Phasenlage des Fahrzeugführers gewährleisten noch diese entsprechend der erhobenen Messgrößen durch Maßnahmen wirksam optimieren.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erkennung der individuellen Phasenlage ist vorliegend durch verschiedene Körperfunktionen möglich. Zur sicheren Detektion wird eine algorithmische Kombination aus Körperbewegungen, Herzratenintervall, Körpertemperatur und Atmung vorgeschlagen. Alle vier genannten Messgrößen sind in Form einer textilen Messeinheit direkt am Oberkörper des Fahrzeugführers messbar. Aus diesen Messgrößen wird die aktuelle zirkadiane Phasenlage des Menschen als Ist-Wert berechnet. Ein Sollwert wird dann anhand der aktuellen oder geplanten Tätigkeit, beispielweise der anspruchsvollen Fahrzeugführung, sowie der örtlichen Phasenlage vorgegeben. Durch geeignete auf den Fahrer wirkende Maßnahmen wird die Ist-Phasenlage in Richtung der Soll-Phasenlage optimiert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, dass die Körperbewegungen durch drei Beschleunigungssensoren in den drei Raumrichtungen gemessen werden.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass ein noch umfassender und zuverlässiger Überblick über den Zustand des Fahrers möglich ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, dass das Herzrateninterval über ein Elektrokardiogramm, abgekürzt EKG, mit anschließender automatischer Auswertung der Zeitintervalle zwischen jeweils zwei R-Zacken im EKG gemessen wird. Die R-Zacke ist die markanteste Zacke des Elektrokardiogramms. Aus dem Abstand von zwei R-Zacken, dem RR-Abstand, kann mathematisch oder mit Hilfe eines EKG-Lineals die Herzfrequenz bestimmt werden.
Erfindungsgemäß ist die Körpertemperatur anhand einer auf der Haut gemessenen und algorithmisch korrigierten Temperatur in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und Körperbewegungen des Menschen messbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, dass die Atemfrequenz und Atemfrequenzart durch Dehnungssensoren in Brust und Bauchbereich gemessen werden.
Erfindungsgemäß wird die Ist-Phasenlage in Richtung Soll-Phasenlage durch biologisch wirksames Licht optimiert. Dabei wird der Blau- und Rotanteil des Lichtes über den Tagesablauf in Abhängigkeit des Innen- bzw. Außenlichts gesteuert.
Dies hat der Vorteil, dass nach der umfassenden Analyse der individuellen Phasenlage des Fahrzeugführers diese entsprechend der erhobenen Messgrößen durch Maßnahmen optimiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Ist-Phasenlage in Richtung Soll-Phasenlage durch klimatische Regulation der Temperatur und Luftfeuchtigkeit optimiert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, die Ist-Phasenlage in Richtung Soli-Phasenlage durch Schlafempfehlungen für einen Powernap oder Tiefschlaf mit Unterstützung durch relaxierende Wirkungsdüfte zu optimieren. Als Powernap wird ein kurzer Schlaf gegen das Leistungstief verstanden.
Erfindungsgemäß wird die Ist-Phasenlage in Richtung Soll-Phasenlage durch aktivierende Bewegungsempfehlungen während der Fahrt sowie in den Fahrpausen optimiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005031318 A1 [0003]
DE 19744922 C2 [0004]
DE 10218676 [0005]
DE 102004022581 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Messung und Optimierung der Leistungsfähigkeit des Fahrzeugführers, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion der individuellen Phasenlage durch Messung verschiedenen Körperfunktionen erfolgt und durch geeignete Maßnahmen die Ist-Phasenlage in Richtung der gewünschten Soll-Phasenlage optimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperbewegungen durch drei Beschleunigungssensoren in den drei Raumrichtungen gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herzratenintervall über ein Elektrokardiogramm (EKG) mit anschließender automatischer Auswertung der Zeitintervalle zwischen jeweils zwei R-Zacken im EKG gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körpertemperatur anhand einer auf der Haut gemessenen und algorithmisch korrigierten Temperatur in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und Körperbewegungen der Menschen gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Atemfrequenz und die Atemart durch Dehnungssensoren in Brust und im Bauchbereich gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Phasenlage des Fahrers in Richtung der gewünschten Soll-Phasenlage durch die Steuerung des biologischen Lichts optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Phasenlage des Fahrers in Richtung der gewünschten Soll-Phasenlage durch klimatische Regulation der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Phasenlage des Fahrers in Richtung der gewünschten Soll-Phasenlage durch Schlafempfehlungen oder durch relaxierende Wirkungsdüfte optimiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Phasenlage des Fahrers in Richtung der gewünschten Soll-Phasenlage durch aktivierende Bewegungsempfehlungen während der Fahrt oder in den Fahrpausen optimiert wird.