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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kraftrad mit einer solchen Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers.
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Aus dem Stand der Technik sind beschleunigungsbasierte Auslöseverfahren für Sicherheitssysteme für Motorradfahrer bekannt. Hierbei kann die Aktivierung eines Sicherheitssystems zum Schutze eines Kraftradfahrers auf Basis von Beschleunigungssignalen erfolgen, welche von korrespondierenden Sensoreinheiten am Kraftrad und/oder am Fahrer und/oder an der Kleidung des Fahrers ermittelt werden können. Eine genauere Analyse der Fahrsituation und damit eine verbesserte Verfügbarkeit und Robustheit der Auslöseentscheidung kann durch die Einbeziehung der Pose des Fahrer bzw. Aufsassen erfolgen. Sicherheitsfunktionen eines solchen Sicherheitssystems können beispielsweise die Auslösung eines Rückhaltesystems, wie beispielsweise eines Airbags, oder eines Notrufsystems umfassen, welches einen Notruf absetzt, falls ein Unfall passiert ist. Des Weiteren kann durch ein Fahrerassistenzsystem beispielsweise ein Bremseingriff vorgenommen werden.
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Zudem sind aus dem Stand der Technik videobasierte Vorrichtungen zur Fahrerüberwachung bekannt. Eine solche Vorrichtung überwacht den Fahrer per Kamera. Hierbei werden die aufgenommenen Bilder durch diverse Operationen oder Korrelationsalgorithmen in einen Merkmalsraum transformiert. Diese Daten im Merkmalsraum werden im Folgenden meist über einen trainierten Klassifikator bewertet. Betrachtet man die Vielzahl von Körperbeschaffenheiten des Fahrers bzw. Aufsassen, Bekleidung und Beleuchtungsverhältnisse, so liegt nahe, dass ein robustes Verfahren, die Position des Insassen aus einer Mono-Bildsequenz zu extrahieren sehr aufwändig sein kann.
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Aus der
DE10 2013 224 725 A1 sind beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Sturzes eines Fahrers eines Zweirads bekannt. Dabei werden zur Erkennung des Sturzes erste Aufnahmen einer ersten Kamera ausgewertet. Die Kamera ist an dem Zweirad derart angebracht, dass sich der Fahrer in Sitzposition zumindest teilweise, vorzugsweise mit dem gesamten Oberkörperrumpf, dem Kopf bzw. Helm und den Oberarmen, im Sichtfeld der ersten Kamera befindet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 oder das Kraftrad mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 haben den Vorteil, dass zur Überwachung des Kraftradfahrers mindestens ein preiswerter Linienscanner eingesetzt wird, um eine Position des Kraftradfahrers zu überwachen. Der Linienscanner ermöglicht die kostengünstige Umsetzung eines aktiven, optischen entfernungsmessenden Systems zur Vermessung des Kraftradfahrers. Basierend auf einer Messpunktwolke des korrespondierenden Erfassungsbereichs des mindestens einen Linienscanners kann eine Auswertefunktion einen besonders einfachen Algorithmus anwenden, da die Merkmale als Punktlisten wenig von äußeren Einflüssen beeinflusst werden. So sind beispielsweise Beleuchtung, Szenenhintergrund und/oder Reflektanz einer erfassten Oberfläche irrelevant für die optische Vermessung des Kraftradfahrers durch Linienscans. Für eine kamerabasierte Lösung haben diese Faktoren jedoch einen starken Einfluss. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in der Lage, einen echten Unfall mit hoher Crashschwere, bei dem ein Aufsasse vom Kraftrad geschleudert wird, von Fällen zu unterscheiden, welche nur das Kraftrad betreffen, beispielsweise ein Umsturz bei geringer Geschwindigkeit, oder glimpflich ausgehen. In vorteilhafter Weise kommen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne High-g Beschleunigungssensoren aus.
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So können vorzugsweise Position und Bewegung des Oberkörpers bzw. Thoraxes und/oder Hände des Kraftradfahrers analysiert werden, um Sicherheitsfunktionen zu realisieren. Diese Sicherheitsfunktionen können beispielsweise die Auslösung eines Rückhaltesystems, wie beispielsweise eines Airbags, oder eines Notrufsystem umfassen, welches einen Notruf absetzt, falls ein Unfall passiert ist.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers, mit mindestens einer Sensoreinheit, welche positionsrelevante Informationen des Kraftradfahrers in einem korrespondierenden Erfassungsbereich erfasst, und einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung, welche die positionsrelevanten Informationen auswertet. Hierbei ist die mindestens eine Sensoreinheit als Linienscanner ausgeführt ist, welcher den Kraftradfahrer optisch vermisst und eine Messpunktwolke des korrespondierenden Erfassungsbereichs an die Auswerte- und Steuereinheit ausgibt, welche die positionsrelevanten Informationen aus der Messpunktwolke extrahiert und einen aktuellen Zustand des korrespondierenden Kraftradfahrers ermittelt.
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Zudem wird ein Kraftrad mit einem Rahmen, einem Lenker, mindestens einer Sensoreinheit, einem Kraftstoffbehälter und einer solchen Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers vorgeschlagen.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein Airbagsteuergerät, verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers und des im unabhängigen Patentanspruch 7 angegebenen Kraftrads möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit die Messpunktwolke des mindestens einen Linienscanners im Hinblick auf kreisförmige und/oder kreissegmentförmige und/oder ellipsoide Formen auswerten kann, da Hände und Thorax im Schnitt in erster Näherung kreisförmige und/oder kreissegmentförmige und/oder ellipsoide Punktwolken ergeben. So kann die Auswerte- und Steuereinheit in vorteilhafter Weise einfache Detektionsalgorithmen einsetzten, welche Kreise, Kreissegmente oder Ellipsen in den Daten des mindestens einen Linienscanners detektieren.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers kann die Auswerte- und Steuereinheit vorzugsweise eine Hough-Transformation zur Erkennung der kreisförmigen und/oder kreissegmentförmigen und/oder ellipsoiden Formen durchführen. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit erkannte kreisförmige und/oder kreissegmentförmige und/oder ellipsoide Formen in Abhängigkeit des Erfassungsbereichs des korrespondierenden Linienscanners einer Hand oder einem Thorax des Kraftradfahrers zuordnen und deren Position und/oder Bewegung abschätzen. Um die Robustheit der Auswertung zu erhöhen kann die Auswerte- und Steuereinheit eine Bewegung der erkannten kreisförmigen und/oder kreissegmentförmigen und/oder ellipsoiden Formen in vorteilhafter Weise über eine Kalman-Filterung abschätzen und verfolgen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers kann die Auswerte- und Steuereinheit eine Methode der kleinsten Quadrate als Schätzmethode für die Erkennung der Hände und des Thoraxes durchführen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftrads kann die Auswerte- und Steuereinheit in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Zustands des Kraftradfahrers einen aktuellen Fahrzustand des korrespondierenden Kraftrads abschätzen. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzustands des korrespondierenden Kraftrads ein Fahrerassistenzsystem und/oder ein Rückhaltesystem und/oder ein Notrufsystem aktivieren und/oder ansteuern.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftrads kann ein erster Linienscanner mit einem ersten vertikalen Erfassungsbereich an einem ersten Griffbereich des Lenkers angeordnet werden. Ein zweiter Linienscanner mit einem zweiten vertikalen Erfassungsbereich kann an einem zweiten Griffbereich des Lenkers angeordnet werden. Dadurch wird eine Abfrage ermöglicht, ob sich eine Hand am korrespondierenden Griffbereich befindet oder nicht. Das Ergebnis kann dann verwendet werden, um den aktuellen Zu: wahr/falsch, um den aktuellen Zustands des Kraftradfahrers zu berechnen. Des Weiteren kann ein dritter Linienscanner mit einem horizontalen Erfassungsbereich mittig am Lenker angeordnet werden, welcher in vorteilhafter Weise eine Bewegungsschätzung des Thoraxes ermöglicht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Kraftrads kann die Auswerte- und Steuereinheit eine erste Punktwolke des ersten Linienscanners zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung einer linken Hand und eine zweite Punktwolke des zweiten Linienscanners zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung einer rechten Hand des Kraftradfahrers auswerten. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit die erste Punktwolke des ersten Linienscanners und die zweite Punktwolke des zweiten Linienscanners und eine dritte Punktwolke des dritten Linienscanners zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung des Thoraxes auswerten. Die Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise einen Frontalaufprall als aktuellen Fahrzustand erkennen, wenn sich beide Hände am jeweiligen Griffbereich befinden und sich der Thorax mit einer über einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegenden Geschwindigkeit und/oder mit einer über einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegenden Beschleunigung in Fahrtrichtung bewegt. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit einen Heckaufprall erkennen, wenn sich beide Hände am jeweiligen Griffbereich befinden und sich der Thorax mit einer über einem vorgegebenen dritten Schwellwert liegenden Geschwindigkeit und/oder mit einer über einem vorgegebenen vierten Schwellwert liegenden Beschleunigung gegen die Fahrtrichtung bewegt. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit ein unfreiwilliges Absteigen des Kraftradfahrers erkennen, wenn sich an beiden Griffbereichen keine Hand befindet und sich der Thorax nach einer Bewegung in Fahrrichtung und/oder einer Bewegung gegen die Fahrtrichtung und/oder einer Seitwärtsbewegung nicht mehr im dritten Erfassungsbereich befindet.
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Ausführungsformen der vorliegenden Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers können beispielsweise zur Auslösung eines Notrufes im Falle eines Unfalls eingesetzt werden. Zudem kann das ermittelte Bewegungsprofil des Kraftradfahrers bei einem Crash zur möglichen Abschätzung der Verletzungsschwere verwendet werden. Bei einem erkannten Front- oder Heckaufprall kann ein Airbag eines Rückhaltesystems ausgelöst werden. Des Weiteren kann das ermittelte Bewegungsprofil zur Ableitung von Gewichtsverlagerungen benutzt und damit ein Einfluss des Kraftradfahrers auf die Fahrzeugdynamik bestimmt werden. Des Weiteren kann das Bewegungsprofil bzw. die Belegung der Lenkergriffe zur Ableitung von möglichen Eingriffen bzw. deren Intensität durch ein Fahrerassistenzsystem verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Fronansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kraftrads mit einem Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers.
- 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Kraftrads aus 1.
- 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers.
- 4 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Vorrichtung zur Überwachung eines Kraftradfahrers aus 3.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftrads 1, einen Motor 2, einen Rahmen 7, einen Lenker 5, mindestens eine Sensoreinheit, einen Kraftstoffbehälter 9 und eine Vorrichtung 10 zur Überwachung eines Kraftradfahrers 3.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 zur Überwachung eines Kraftradfahrers 3 mindestens eine Sensoreinheit, welche positionsrelevante Informationen des Kraftradfahrers 3 in einem korrespondierenden Erfassungsbereich 14.1, 16.1, 18.1 erfasst, und eine Auswerte- und Steuereinheit 12, welche die positionsrelevanten Informationen auswertet. Hierbei ist die mindestens eine Sensoreinheit als Linienscanner 14, 16, 18 ausgeführt, welcher den Kraftradfahrer 3 optisch vermisst und eine Messpunktwolke 14.2, 16.2, 18.2 des korrespondierenden Erfassungsbereichs 14.1, 16.1, 18.1 an die Auswerte- und Steuereinheit 12 ausgibt, welche die positionsrelevanten Informationen aus der Messpunktwolke 14.2, 16.2, 18.2 extrahiert und einen aktuellen Zustand ZK des korrespondierenden Kraftradfahrers 3 ermittelt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel schätzt die Auswerte- und Steuereinheit 12 in Abhängigkeit des ermittelten aktuellen Zustands ZK des Kraftradfahrers 1 einen aktuellen Fahrzustand des korrespondierenden Kraftrads 1 ab. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 aktiviert und/oder steuert in Abhängigkeit des aktuellen Fahrzustands des korrespondierenden Kraftrads 1 ein Fahrerassistenzsystem 20 und/oder ein Rückhaltesystem 30 und/oder ein Notrufsystem 40 an.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Linienscanner 14 mit einem ersten vertikalen Erfassungsbereich 14.1 an einem ersten Griffbereich 5.1 des Lenkers 5 angeordnet. Ein zweiter Linienscanner 16 mit einem zweiten vertikalen Erfassungsbereich 16.1 ist an einem zweiten Griffbereich 5.2 des Lenkers 5 angeordnet. Zudem ist ein dritter Linienscanner 18 mit einem horizontalen Erfassungsbereich 18.1 mittig am Lenker 5 angeordnet.
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Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, wertet die Auswerte- und Steuereinheit 12 die Messpunktwolke 14.2, 16.2, 18.2 des mindestens einen Linienscanners 14, 16, 18 im Hinblick auf kreisförmige und/oder kreissegmentförmige und/oder ellipsoide Formen aus. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 führt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Hough-Transformation zur Erkennung der kreisförmigen und/oder kreissegmentförmigen und/oder ellipsoiden Formen durch. Zudem ordnet die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkannte kreisförmige und/oder kreissegmentförmige und/oder ellipsoide Formen in Abhängigkeit des Erfassungsbereichs 14.1, 16.1, 18.1 des korrespondierenden Linienscanners 14, 16, 18 einer Hand 3.1, 3.2 oder einem Thorax 3.3 des Kraftradfahrers 3 zu und schätzt deren Position 14.3, 16.3, 18.3 und/oder Bewegung ab. Über einen nicht näher dargestellten Kalman-Filter führt die die Auswerte- und Steuereinheit 12 ein Tracking der erkannten kreisförmigen und/oder kreissegmentförmigen und/oder ellipsoiden Formen durch und verfolgt und schätzt die Bewegung der erkannten Formen ab. Zudem verwendet die Auswerte- und Steuereinheit 12 eine Methode der kleinsten Quadrate als Schätzmethode, um die Erkennung der Hände 3.1, 3.2 und des Thoraxes 3.3 schneller durchführen zu können.
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Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, wertet die Auswerte- und Steuereinheit 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine erste Punktwolke 14.1 des ersten Linienscanners 14 zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung einer linken Hand 3.1 und eine zweite Punktwolke 16.1 des zweiten Linienscanners 16 zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung einer rechten Hand 3.2 aus. Zur Ermittlung der Position und/oder Bewegung des Thoraxes 3.3 wertet die Auswerte- und Steuereinheit 12 die erste Punktwolke 14.1 des ersten Linienscanners 14 und die zweite Punktwolke 16.1 des zweiten Linienscanners 16 und eine dritte Punktwolke 18.1 des dritten Linienscanners 18 aus.
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Un dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 12 einen Frontalaufprall, wenn sich beide Hände 3.1, 3.2 am jeweiligen Griffbereich 5.1, 5.2 befinden und sich der Thorax 3.3 mit einer über einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegenden Geschwindigkeit und/oder mit einer über einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegenden Beschleunigung in Fahrtrichtung bewegt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt einen Heckaufprall, wenn sich beide Hände 3.1, 3.2 am jeweiligen Griffbereich 5.1, 5.2 befinden und sich der Thorax 3.3 mit einer über einem vorgegebenen dritten Schwellwert liegenden Geschwindigkeit und/oder mit einer über einem vorgegebenen vierten Schwellwert liegenden Beschleunigung gegen die Fahrtrichtung bewegt. Des Weiteren erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 12 ein unfreiwilliges Absteigen des Kraftradfahrers 3, wenn sich an beiden Griffbereichen 5.1, 5.2 keine Hand 3.1, 3.2 befindet und sich der Thorax 3.3 nach einer Bewegung in Fahrrichtung und/oder einer Bewegung gegen die Fahrtrichtung und/oder einer Seitwärtsbewegung nicht mehr im dritten Erfassungsbereich 18.1 des dritten Linienscanners 18 befindet.
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Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt eine Normalfahrt in Form einer Geradausfahrt bzw. einer leichten Kurvenfahrt, wenn sich zumindest an einem der beiden Griffbereiche 5.1, 5.2 eine Hand 3.1, 3.2 befindet und sich der Thorax 3.3 in Ruhe befindet und keine erkennbare Bewegung in Fahrrichtung oder gegen die Fahrtrichtung und keine Seitwärtsbewegung durchführt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt eine Normalfahrt in Form einer Kurvenfahrt nach rechts mit Gewichtsverlagerung, wenn sich an beiden Griffbereichen 5.1, 5.2 eine Hand 3.1, 3.2 befindet und der Thorax 3.3 innerhalb des dritten Erfassungsbereichs 18.1 eine erkennbare Seitwärtsbewegung nach rechts durchführt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt eine Normalfahrt in Form einer Kurvenfahrt nach links mit Gewichtsverlagerung, wenn sich an beiden Griffbereichen 5.1, 5.2 eine Hand 3.1, 3.2 befindet und der Thorax 3.3 innerhalb des dritten Erfassungsbereichs 18.1 eine erkennbare Seitwärtsbewegung nach links durchführt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt eine Normalfahrt in Form einer Kurvenfahrt nach rechts mit starker Gewichtsverlagerung, wenn sich an beiden Griffbereichen 5.1, 5.2 eine Hand 3.1, 3.2 befindet und der Thorax 3.3 eine erkennbare Seitwärtsbewegung nach rechts durchführt und den dritten Erfassungsbereich 18.1 verlässt. Die Auswerte- und Steuereinheit 12 erkennt eine Normalfahrt in Form einer Kurvenfahrt nach links mit starker Gewichtsverlagerung, wenn sich an beiden Griffbereichen 5.1, 5.2 eine Hand 3.1, 3.2 befindet und der Thorax 3.3 eine erkennbare Seitwärtsbewegung nach links durchführt und den dritten Erfassungsbereich 18.1 verlässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013224725 A1 [0004]
