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Die Erfindung geht aus von einem Schutzhelm nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Notrufsystem mit mindestens einem solchen Schutzhelm.
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Aus dem Stand der Technik sind intelligente Motorrad- und Fahrradhelme bekannt, welche mit unterschiedlichen Funktionalitäten die Sicherheit beim Motorrad- und Fahrradfahren erhöhen. Meist sind dies nach hinten gerichtete Kameras, welche den rückwärtigen Verkehr beobachten und diese Info in das Visier einblenden oder mit LEDs (LED: Lichtemittierende Diode) anzeigen. Auch sind Kommunikationsanwendungen für Schutzhelme bekannt, über die eine Fahrer-Mitfahrer- Kommunikation und/oder Telefongespräche möglich sind.
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Aus der
DE 100 16 991 A1 ist ein gattungsgemäßer Schutzhelm mit Kommunikationseinrichtung bekannt, in welchen ein Mikrofon und ein Lautsprecher sowie ein GSM-Modul (GSM: Global System for Mobile Communications) zur Telekommunikation integriert sind. Des Weiteren weist der Schutzhelm ein GPS-Modul (GPS: Global Positioning System) auf, welches dem Träger des Schutzhelms erlaubt, sich über seine aktuelle geografische Position zu informieren. Zudem kann im Schutzhelm ein Crashsensor und/oder ein Drucksensor so integriert werden, dass im Falle eines Sturzes eine Notrufnummer angewählt wird und die Koordinaten der aktuellen geografischen Position an eine Rettungsleitstelle übertragen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Schutzhelm mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Unfall zuverlässig erkannt und einer Notrufzentrale und/oder einer Rettungsleitstelle gemeldet werden können. Daher ist eine hochgenaue Ortungsvorrichtung, welche beispielsweise einen GPS-Empfänger umfassen kann, in den Schutzhelm integriert. Diese Ortungsvorrichtung ermittelt die aktuelle geografische Position. Anhand der aktuellen geografischen Position und weiteren Parametern erkennt eine Auswerte- und Steuereinheit im Schutzhelm, ob ein schwerer Unfall wahrscheinlich ist, meldet den Unfall über eine Kommunikationseinheit an die Notrufzentrale bzw. eine Rettungsleitstelle.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Schutzhelm mit einer Ortungsvorrichtung, welche fortlaufend eine aktuelle geografische Position des Schutzhelms bestimmt, mindestens einer Sensoreinheit, welche zumindest eine unfallrelevante physikalische Größe erfasst, einer Kommunikationseinheit und einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung, welche anhand einer Auswertung der erfassten unfallrelevanten Daten einen Unfall erkennt und über die Kommunikationseinheit eine Kommunikationsverbindung zu einer Notrufzentrale aufbaut und die aktuelle geografische Position des Schutzhelms übermittelt. Hierbei erfasst die mindestens eine Sensoreinheit eine aktuelle Geschwindigkeit und eine Lage im Raum als unfallrelevante physikalische Größen des Schutzhelms, welche die Auswerte- und Steuereinheit zur Unfallerkennung auswertet.
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Zudem wird ein Notrufsystem mit einer Notrufzentrale, einem Satelliten-Positions-System, einem Datenspeichersystem und mindestens einem solchen Schutzhelm vorgeschlagen.
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Die komplette Integration der Komponenten, welche zur Unfallerkennung, der Ermittlung der aktuellen Position und zur Kommunikation erforderlich sind, in den Schutzhelm bietet die in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, dass Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schutzhelms auch bei der Fahrt mit älteren Motorrädern, in welche keine modernen Sicherheitssysteme integriert sind, zu einem Sicherheitsgewinn führen.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät 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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Unter einer Sensoreinheit wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche mindestens ein Sensorelement umfasst, welches eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Schutzhelms und des im unabhängigen Patentanspruch 10 angegebenen Notrufsystems möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens eine Sensoreinheit mindestens eine Linearbeschleunigung und/oder mindestens eine Drehbeschleunigung und/oder eine Drehrate erfassen und/oder einen Kompass aufweisen kann. Zur Erfassung dieser physikalischen Größen kann die mindestens eine Sensoreinheit beispielsweise entsprechende Inertialsensoren aufweisen. Durch eine solche Kombination aus Inertialsensoren und einer Ortungsvorrichtung, welche beispielsweise Teil eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems, wie beispielsweise des Global-Positioning-Systems (GPS) sein kann, kann ein Unfall sehr zuverlässig erkannt werden. So kann mit Hilfe einer moderner GPS-Sensorik die geografische Position und die Höhe bzw. horizontale Lage des Schutzhelms über der Straßenebene auf wenige Zentimeter genau und die Geschwindigkeit des Schutzhelms auf 0,1km/h genau bestimmt werden. Dadurch ist die Auswerte- und Steuereinheit in vorteilhafter Weise in der Lage, eine potentielle Unfallsituation zu erkennen, bei welcher der Fahrer über die Fahrbahn rutscht, wobei der Schutzhelm einer Fahrbahnoberfläche sehr nahe kommen kann, diese zum Teil aber nicht oder nur schwach berühren kann. Dennoch kann der Fahrer ernste Verletzungen davon tragen. Eine solche Unfallsituation kann beispielsweise erkannt werden, wenn der Schutzhelm bei einer Geschwindigkeit, welche über einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt, einen horizontalen Abstand zum Erdboden aufweist, welcher unter einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegt. Zudem können potentielle Unfallsituationen erkannt werden, bei welcher der Fahrer nach einem Unfall unter einer Leitplanke hindurchrutscht oder über eine Leitplanke hinweg fliegt oder sich von einer Brücke oder einem Abgrund hinunter bewegt. Diese potentiellen Unfallsituationen können dadurch erkannt, werden, dass sich der Schutzhelm mit hoher Geschwindigkeit bewegt und einen vorgegebenen geografischen Bereich verlässt, welcher beispielsweise einem Toleranzschlauch um eine aktuelle befahrene Straße entspricht. Zudem können durch Auswerten der Lage des Schutzhelms im Raum bzw. der auf den Schutzhelm wirkenden Beschleunigungen potentielle Unfallsituationen erkannt werden, bei welchem sich der Fahrer nach einem Aufprall mit einer hohen Geschwindigkeit in Form eines Überschlags bewegt oder eine ungewöhnliche Lage im Raum einnimmt, wenn z.B. der Hals des Fahrers nach oben zeigt. Als hohe Geschwindigkeiten können beispielweise Geschwindigkeiten betrachtet werden, die beispielsweise über einem Schwellwert von ca. 30 km/h bis 40 km/h liegen. Da hier der Fahrer nur schwer in der Lage ist, diese Geschwindigkeit durch schnelles Laufen oder durch Werfen des Schutzhelms zu erreichen. Unfälle bei Geschwindigkeiten unter diesem Schwellwert haben nur selten so schwere Folgen, dass der Fahrer selbst keinen Notruf mehr absetzen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Schutzhelms kann die Auswerte- und Steuereinheit die erkannten potentiellen Unfallsituationen dadurch plausibilisieren, dass der Schutzhelm nach einer erkannten potentiellen Unfallsituation innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters eine konstante geografische Position aufweist. Das bedeutet, dass sich der Träger des Schutzhelms nach einem möglichen Unfall innerhalb einer gewissen Zeit nicht weit vom Unfallort entfernt. Die Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise über eine erste Kommunikationsverbindung eine Textmitteilung mit der aktuellen geografischen Position versenden und anschließend über eine zweite Kommunikationsverbindung eine Telefonverbindung aufbauen, um die erkannte Unfallsituation an die Notrufzentrale und/oder an die Rettungsleitzentrale zu übermitteln. Über die Telefonverbindung kann die Notrufzentrale und/oder die Rettungsleitzentrale versuchen Kontakt zum Träger des Helms aufzunehmen, um Detailinformationen zu erfragen.
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Aus Verkehrsstatistiken geht hervor, dass viele tödliche Motorradunfälle, ohne Fremdeinwirkung allein durch nicht an einen Straßenverlauf angepasste Geschwindigkeiten herrühren. Durch eine frühzeitige Warnung des Fahrers könnten diese verhindert werden. Daher kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schutzhelms eine Navigationsvorrichtung die ermittelte aktuelle geografische Position mit mindestens einer digitalen Karte vergleichen und zugehörige Kartendaten der Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung stellen. Die Auswerte- und Steuereinheit kann dann anhand der Kartendaten eine maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie für eine vorausliegende Fahrstrecke berechnen und den Fahrer über einen, mit mindestens einem Aktuator erzeugten Vibrationsalarm warnen, bevor die maximal mögliche Geschwindigkeit überschritten wird. Zur Durchführung der Warnung gleicht die im Schutzhelm angeordnete Auswerte- und Steuereinheit die aktuelle geografische Position fortlaufend mit den Kartendaten ab und berechnet über einen Algorithmus aus diesen Daten die maximal mögliche Geschwindigkeit und einen Bremspunkt für die nächste Kurve. Überschreitet die aktuelle Geschwindigkeit die maximal mögliche Geschwindigkeit warnt die Auswerte- und Steuereinheit den Fahrer mehrstufig über einen Vibrationsalarm im Schutzhelm, welcher von dem mindestens einen Aktuator erzeugt wird. Der Vibrationsalarm bietet den Vorteil, dass der Fahrer nicht in seiner Sicht eingeschränkt oder abgelenkt wird. Zudem kann der Vibrationsalarm auch nicht von Umgebungsgeräuschen überdeckt werden. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit die maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie um einen Sicherheitsfaktor reduzieren und/oder bei der Ausgabe des Vibrationsalarms eine Reaktionszeit des Fahrers berücksichtigen. Somit vibriert der Schutzhelm rechtzeitig unter Berücksichtigung der Reaktionszeit des Fahrers, wenn die Gefahr besteht, dass der Fahrer die sichere Geschwindigkeit überschreiten wird. Dadurch können viele schwere Unfälle von vornherein vermieden werden. Die Warnung kann vom Fahrer deaktiviert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Schutzhelms kann die Auswerte- und Steuereinheit aktuelle Straßenzustandsinformationen über die Kommunikationseinheit empfangen und bei der Berechnung der maximal möglichen Geschwindigkeitstrajektorie berücksichtigen. Da die maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie stark vom Straßenzustand bzw. vom Reibwert abhängt, kann durch die Berücksichtigung des Straßenzustands die Sicherheit des Fahrers erhöht und die Ausgabe der Warnhinweise weiter verbessert werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Notrufsystems können andere Verkehrsteilnehmer aktuelle Straßenzustandsinformationen erfassen und über Kommunikationsverbindungen an das Datenspeichersystem übertragen, welches die Straßeninformationen sammeln und auswerten und über eine entsprechende Kommunikationsverbindung an den mindesten einen Schutzhelm ausgeben kann. Mit Hilfe von Sensoren vielen im Straßennetz befindlichen Fahrzeugen kann das Datenspeichersystem, welches beispielsweise als „Cloud“ implementiert ist, den aktuellen Straßenzustand bzw. einen Mindestreibwert für den aktuellen Straßenabschnitt bestimmen und diesen an Fahrzeug und Schutzhelme weitergeben, welche diesen Straßenabschnitt befahren. Der aktuelle Straßenzustand bzw. der Mindestreibwert kann dann von der Auswerte- und Steuereinheit in die Berechnung der maximal möglichen Geschwindigkeitstrajektorie mit einbezogen werden.
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Wenn die oben beschriebenen Indizien nicht stark genug auf eine potentielle Unfallsituation hinweisen, dass allein basierend auf diesen Indizien ein Notruf abgesetzt werden kann, dann kann außerdem in der Entscheidung berücksichtigt werden, ob zuvor eine Warnung vor zu hoher Geschwindigkeit berechnet und ausgegeben wurde. Wenn die Indizien für einen Unfall nur schwach sind und eine Warnung vor zu hoher Geschwindigkeit berechnet wurde, dann kann, unabhängig davon, ob der Fahrer die Warnung tatsächlich aktiviert hat, ein Notruf abgesetzt 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 Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Notrufsystems mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schutzhelms.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Notrufsystems 1 eine Notrufzentrale 5, ein Satelliten-Positions-System 3, ein Datenspeichersystem 7 und mindestens einen Schutzhelm 10.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße Schutzhelm 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Ortungsvorrichtung 12, welche fortlaufend eine aktuelle geografische Position des Schutzhelms 10 bestimmt, mindestens eine Sensoreinheit 15, welche zumindest eine unfallrelevante physikalische Größe erfasst, eine Kommunikationseinheit 16 und eine Auswerte- und Steuereinheit 20. Die Auswerte- und Steuereinheit 20 erkennt anhand einer Auswertung der erfassten unfallrelevanten Daten einen Unfall und baut über die Kommunikationseinheit 16 eine Kommunikationsverbindung 5.1 zur Notrufzentrale 5 auf und übermittelt die aktuelle geografische Position des Schutzhelms 10. Hierbei erfasst die mindestens eine Sensoreinheit 15 eine aktuelle Geschwindigkeit und eine Lage im Raum als unfallrelevante physikalische Größen des Schutzhelms 10, welche die Auswerte- und Steuereinheit 20 zur Unfallerkennung auswertet.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die mindestens eine Sensoreinheit 15 nicht näher dargestellte Inertialsensoren, welche mindestens eine Linearbeschleunigung und/oder mindestens eine Drehbeschleunigung und/oder eine Drehrate erfassen. Zudem weist die mindestens eine Sensoreinheit 15 einen Kompass auf, welcher die aktuelle Fahrtrichtung bestimmt. Zusätzlich umfasst der Schutzhelm 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Energieversorgung 19, die beispielsweise Solarzellen und einen Energiespeicher umfasst, einen nicht näher dargestellten Drucksensor sowie ein nicht näher dargestelltes Mikrofon und einen nicht näher dargestellten Lautsprecher. Mit Hilfe der modernen Ortungsvorrichtung 12, welche mit Satelliten 3.1 des Satelliten-Positions-Systems 3 zusammenwirkt, und der mindestens einen Sensoreinheit 15 kann die Position und die Höhe des Schutzhelms 10 über der Straßenebene bis auf wenige Zentimeter genau bestimmt werden. Die aktuelle Geschwindigkeit des Schutzhelms 10 kann bis auf 0,1km/h genau bestimmt werden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schutzhelms 10 erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 20 dann eine potentielle Unfallsituation, wenn der Schutzhelm 20 bei einer Geschwindigkeit, welche über einem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt, einen horizontalen Abstand zum Erdboden aufweist, welcher unter einem vorgegebenen zweiten Schwellwert liegt. Zudem erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 20 dann eine potentielle Unfallsituation, wenn der Schutzhelm 20 bei einer Geschwindigkeit, welche über dem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt, und einen vorgegebenen geografischen Bereich verlässt, welcher einem Toleranzband um eine aktuelle befahrenden Straßenabschnitt entspricht. Des Weiteren erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 20 dann eine potentielle Unfallsituation, wenn der Schutzhelm 20 bei einer Geschwindigkeit, welche über dem vorgegebenen ersten Schwellwert liegt, eine ungewöhnliche Lage im Raum einnimmt oder Beschleunigungen aufweist, welche über einem vorgegebenen dritten Schwellwert liegen. Zudem plausibilisiert die Auswerte- und Steuereinheit die erkannte potentielle Unfallsituation, wenn der Schutzhelm 10 nach einer erkannten potentiellen Unfallsituation innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters eine konstante geografische Position aufweist.
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Falls der Fahrer verunglückt ist und die Auswerte- und Steuereinheit 20 mit Hilfe der mindestens einen Sensoreinheit 15 und der Ortungsvorrichtung 12 den Unfall erkannt hat, setzt die Auswerte- und Steuereinheit 20 einen Notruf ab. Dazu versendet die Auswerte- und Steuereinheit 20 mittels der Kommunikationseinheit 16 über eine erste Kommunikationsverbindung 5.1 eine Textmitteilung mit der aktuellen geografischen Position an die Notrufzentrale 5 des Notrufsystems 1. Anschließend baut die Auswerte- und Steuereinheit 20 mittels der Kommunikationseinheit 16 über eine zweite Kommunikationsverbindung 5.2 eine Telefonverbindung auf.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist umfasst der Schutzhelm 10 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Navigationsvorrichtung 14, welche die ermittelte aktuelle geografische Position mit mindestens einer digitalen Karte vergleicht und der Auswerte- und Steuereinheit 20 zugehörige Kartendaten zur Verfügung stellt. Die Auswerte- und Steuereinheit 20 berechnet anhand der Kartendaten eine maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie für eine vorausliegende Fahrstrecke und warnt den Fahrer über einen, mit mindestens einem Aktuator 18 erzeugten Vibrationsalarm, bevor die maximal mögliche Geschwindigkeit überschritten ist. Dadurch kann die Sicherheit des Fahrers bzw. des Helmträgers weiter verbessert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel reduziert die Auswerte- und Steuereinheit 20 die maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie um einen Sicherheitsfaktor und berücksichtigt bei der Ausgabe des Vibrationsalarms eine Reaktionszeit des Fahrers. Dadurch kann der Fahrer rechtzeitig gewarnt werden, wenn die Gefahr besteht, dass die sichere Geschwindigkeit überschreiten wird, so dass viele schwere Unfälle von vornherein vermieden werden können.
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Des Weiteren empfängt die Auswerte- und Steuereinheit 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel aktuelle Straßenzustandsinformationen über die Kommunikationseinheit 16 und berücksichtigt die Straßenzustandsinformationen bei der Berechnung der maximal möglichen Geschwindigkeitstrajektorie. Die maximal mögliche Geschwindigkeitstrajektorie hängt stark vom Straßenzustand bzw. vom Reibwert ab. Um aktuelle Straßenzustandsinformationen bzw. Reibwerte über befahrene Straßenabschnitte bereitstellen zu können, empfängt das als „Cloud“ implementierte Datenspeichersystem 7 über entsprechende Kommunikationsverbindungen 7.1 aktuelle Straßenzustandsinformationen von anderen Verkehrsteilnehmern 9, welche im Straßennetz unterwegs sind und aktuelle Straßenzustandsinformationen über geeignete Sensoren erfassen und an das Datenspeichersystem 7 übertragen. Das Datenspeichersystem 7 sammelt und wertet die Straßenzustandsinformationen aus. Das bedeutet, dass das Datenspeichersystem mit Hilfe von Sensoren vieler Verkehrsteilnehmer 9 den aktuellen Straßenzustand bzw. Mindestreibwert für den aktuellen Straßenabschnitt. Das Datenspeichersystem 7 gibt die Straßenzustandsinformationen bzw. die Mindestreibwerte über eine entsprechende Kommunikationsverbindung 7.1 an den mindesten einen Schutzhelm 10 aus, dessen Auswerte- und Steuereinheit 20 die zum aktuell befahrenen Straßenabschnitt gehöhrenden Straßenzustandsinformation bzw. den zum aktuell befahrenen Straßenabschnitt gehöhrenden Mindestreibwert in die Berechnung der maximal möglichen Geschwindigkeitstrajektorie einbezieht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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