DE102018219103A1

DE102018219103A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018219103A1
Application number: DE102018219103.4A
Authority: DE
Inventors: Frederic Stefan
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US20200148225A1; US11242070B2; CN111152792A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs bereitgestellt, die eine erste Signalverarbeitungseinheit (101), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen (102) und Bereitstellen eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (103), eine zweite Signalverarbeitungseinheit (104), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen (105) und Bereitstellen eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (106), eine dritte Signalverarbeitungseinheit (107), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen (108) und Bereitstellen eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (109), eine vierte Signalverarbeitungseinheit (110), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen (111) und Bereitstellen eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeiterforderlichkeitsparameters (112), und eine Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit (113), verbunden mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit (101, 104, 107, 110) und dazu eingerichtet, einen Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad (114) in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter (103, 106, 109, 112) zu ermitteln, umfasst.Außerdem wird ein Fahrzeug (200) mit einer derartigen Vorrichtung (100) und ein Betriebsverfahren (300) für die Vorrichtung (100) bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln eines erforderlichen Aufmerksamkeitsgrades, d. h. eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades, eines Fahrers eines Fahrzeugs, ein Fahrzeug, das eine derartige Vorrichtung aufweist, sowie ein Verfahren, mit dem unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung ein Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad eines Fahrers eines Fahrzeugs ermittelt werden kann.
Der erforderliche Grad von Aufmerksamkeit des Fahrers eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, hängt stark von den aktuellen, sich möglicherweise dynamisch ändernden Umständen ab, unter denen das Fahrzeug im Verkehr betrieben wird. So ist in einer Gesellschaft, in der der Verkehr insgesamt ständig zunimmt, die Aufmerksamkeit des Fahrers, d. h. seine Konzentration auf das Verkehrsgeschehen und das Verhalten des Fahrzeugs, insbesondere eines manuell gesteuerten Fahrzeugs, ständig erforderlich, wobei in bestimmten Verkehrssituationen wie besonders starkem Verkehrsaufkommen, das zu Stau führen kann, die Aufmerksamkeit aber nochmals gesteigert sein sollte, da eine besonders große Vielzahl von dynamischen Einflussfaktoren die Fahrt beeinflussen können.
Zudem gibt es mit der zunehmenden Verbreitung von Fahrerassistenzsystemen und teilweise autonom fahrenden, d. h. zeitweise selbststeuernden Fahrzeugen, Verkehrssituationen, bei denen der Fahrers sich prinzipiell zeitweise mit anderen Dingen befassen kann, ohne seine komplette Aufmerksamkeit auf das Verkehrsgeschehen zu richten. Dadurch entstehen aber auch Phasen, in denen die Aufmerksamkeit des Fahrers (wieder) erhöht und auf das Verkehrsgeschehen und die Steuerung des Fahrzeugs gelenkt werden muss. Dies sind beispielsweise die Übergabephasen, in denen die Kontrolle vom Fahrzeug zurück an den Fahrer übergeben wird. Dies betrifft zudem auch die Phasen, in denen die Situationen, in denen sich das Fahrzeug befindet, d. h. die aktuellen Fahrtumstände, so komplex, labil oder unsicher sind, dass diese sich leicht ändern könnten und eine Übergabephase erforderlich werden könnte bzw. das Fahrzeug sicherheitshalber bereits die Kontrolle übergeben möchte.
In der US 9,740,203 B2 wird eine Fahrassistenzvorrichtung gezeigt, bei der ein zeitweise autonom fahrendes Fahrzeug eine verbleibende Distanz bzw. einen Zeitraum ermittelt, bis zu dessen Ende eine Rückübertragung der Kontrolle vom Fahrzeug auf den Fahrer erfolgt sein muss, wobei vorgesehen ist, mit einer Konzentrationsgrad-Schätzeinheit der Konzentrationsgrad des Fahrers basierend auf dessen Zustand beschreibenden, mit Sensoren ermittelten Zustandsparametern zu schätzen und abhängig vom Fahrerzustand und der verbleibenden Übergabedistanz bzw. -zeit zu bestimmen, wie stark der Fahrer stimuliert werden soll, wieder die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen.
In der DE 10 2012 112 802 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem während eines autonomen oder teilautonomen Fahrbetriebs eines Fahrzeugs Umfelddaten und fahrdynamische Daten eines Fahrzeugs und ggf. Daten eines Navigationssystems ermittelt werden, die in einer Auswerteeinheit fusioniert werden. Die durch die fusionierten Daten beschriebene Situation wird hinsichtlich der Erkennung als Gefahrensituation ausgewertet und mit einer Risikoschätzeinheit daraus eine Übernahmewahrscheinlichkeit bestimmt, mit der ein Fahrereingriff erfolgen wird. Mit einer Aufmerksamkeitsschätzeinheit wird das Aufmerksamkeitsniveau des Fahrers geschätzt und in Abhängigkeit von diesem Aufmerksamkeitsniveau aus der Übernahmewahrscheinlichkeit eine Zeitdauer bestimmt, bis ein Warnsignal für den Fahrer erzeugt wird.
In der US 9,840,257 B2 wird eine Vorrichtung zum Anzeigen von Informationen in einem Fahrzeug gezeigt. Dabei wird mit einer Fahrer-Aufmerksamkeitsschätzeinheit die Aufmerksamkeit des Fahrers geschätzt und unter Berücksichtigung von Fahrzeug- und Umfeldinformationen in Abhängigkeit von der Schätzung eine Informationsanzeige konfiguriert, mit der dem Fahrer ein Übergabevorgang der Kontrolle von einem Autonom-Fahrmodus zu einem manuell gesteuerten Fahrmodus angekündigt wird.
In der US 2017/0248952 A1 wird eine autonome, insbesondere auf der Aufmerksamkeit des Fahrzeuginsassen basierende Steuerung eines Fahrzeugs beschrieben. Dabei werden Sensorsignale ausgewertet, die Zustandsaspekte des Fahrers sowie des Fahrzeugs und der Umgebung des Fahrzeugs erfassen. Es werden ein Fahrer-Wachsamkeitsfaktor, ein Fahrer-Bereitschaftsfaktor, eine Fahrer-Handlungswahrscheinlichkeit und ein Selbstfahr-Zuversichtsfaktor bzw. Risikofaktor ermittelt, von deren Kombination abhängig gemacht wird, welcher Grad der Selbststeuerung des Fahrzeugs eingestellt wird.
Allerdings funktionieren Systeme, die den Fahrer ins Zentrum ihrer Einschätzung der Fahrsituation stellen, unterschiedlich gut, je nachdem, wie gut der individuelle Zustand jedes einzelnen Fahrers durch die verwendeten Sensoren und Analyseverfahren erfasst wird, ob die verwendeten Umweltsensoren die für diesen Fahrer besonders relevanten Sensordaten erfassen und je nachdem, wie gut das In-Beziehung-Setzen von gemessenen Sensordaten der verwendeten Umweltsensoren und Fahrerzustandssensoren den tatsächlichen Zusammenhang für den jeweiligen individuellen Fahrer wiedergibt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System für Fahrzeuge bereitzustellen, das es auf einfache Weise ermöglicht, eine von dem individuellen Zustand des Fahrers unabhängige Bewertung der Verkehrssituation, in der sich ein Fahrzeug befindet, bereitzustellen, die als Einschätzung für eine objektiv erforderliche Aufmerksamkeit von Fahrern dienen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1, einem Fahrzeug gemäß Anspruch 15, das eine derartige Vorrichtung aufweist, sowie einem geeigneten Betriebsverfahren gemäß Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs eine erste Signalverarbeitungseinheit, eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen und Bereitstellen eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, eine zweite Signalverarbeitungseinheit, eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen und Bereitstellen eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, eine dritte Signalverarbeitungseinheit, eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen und Bereitstellen eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, eine vierte Signalverarbeitungseinheit, eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen und Bereitstellen eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, und eine Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit, verbunden mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit und dazu eingerichtet, einen Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter zu ermitteln.
Die Vorrichtung sieht vor, die dynamische Gesamtsituation, in der sich das Fahrzeug befindet, möglichst umfassend zu beschreiben, indem zunächst Sensordaten in vier unterschiedlichen Kategorien bzw. „Dimensionen“ aufgenommen werden. Diese erfassen jeweils andere Aspekte, die die Gesamt-Verkehrssituation beeinflussen. Sie werden verarbeitet und die gewonnenen Informationen zu jeweils einem die Situation bezüglich der Kategorie quantifizierenden Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter verdichtet. Erst dann führt die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit die vier Parameter zu einer einzigen Bewertung der Gesamt-Verkehrssituation, dem Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad, zusammen. Dieser stellt einen möglichst objektiven Grad dar, welche Aufmerksamkeit in einer jeweiligen Verkehrssituation mindestens erforderlich wäre, unabhängig vom aktuellen tatsächlichen Zustand des Fahrers und dem Grad an Stimulation, der unter Umständen individuell erforderlich ist, um bei dem Fahrer diese Aufmerksamkeit herzustellen. Die Anforderungen, die Verkehrssituationen für einen Fahrer bedeuten, werden so vergleichbarer.
Zudem kann durch das Reduzieren der verschiedenen Kategorien auf einzelne Parameterwerte das Ermitteln des Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrads auf einfache Weise erfolgen, beispielsweise durch Auswertung einer einfachen Formel mit vier Eingangsvariablen. Je nach Ausführungsform können so auch auf einfache Weise allgemeine Zusammenhänge berücksichtigt werden, beispielsweise als voneinander abhängige Gewichtungsfaktoren: Ist z. B. das umweltbedingungsbezogene zweite Eingangssignal ein Indikator für das Tageslicht, lassen sich Zusammenhänge wie „wenn es dunkel ist, dann bewerte den Verkehrssituationsparameter höher als bei helllichtem Tag“ leicht berücksichtigen.
Es wird keine Zusammenführung der Sensorwerte aus den verschiedenen Kategorien zu einer möglichst detailliert erfassten, als Gesamtheit betrachteten „Verkehrs-Szene“ gemacht, die dann bewertet wird. Zum einen wird so vermieden, vermutete Zusammenhänge zwischen den einzelnen Daten als gegeben vorauszusetzen, was die mögliche Objektivität eines ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades verbessert. Zum anderen können so zum Teil Mess- und Auswertungsverfahren und -einrichtungen verwendet werden, die bereits verfügbar sind. Komplexe Verfahren und Einrichtungen werden nur dort verwendet, wo sie erforderlich sind. Zudem wird vermieden, dass durch die Auswertung kombinierter Messwerte komplexe Zusammenhänge geschaffen werden, die auch einer komplexen Auswertung bedürfen. Hier hingegen können mit einfachen Mitteln zu ermittelnde, eine Kategorie charakterisierende Parameter auch auf einfache Weise ermittelt werden, und die Verwendung komplexer Verfahren erfolgt nur dort, wo es erforderlich ist. So lässt sich die Gesamtvorrichtung weniger komplex, einfacher und preiswerter realisieren.
Die vier Signalverarbeitungseinheiten erfassen und verarbeiten hierzu voneinander unterschiedliche Signale, so dass immer mindestens vier verschiedene Quellen ausgewertet werden und in jeder Kategorie ein zugehöriger Parameter ermittelt wird. Eine Reduzierung nur auf eine Kategorie, beispielsweise Fahrzeugdaten oder Verkehrssituationsdaten, wird vermieden. Da die Verarbeitung zunächst für jede der vier Signalverarbeitungseinheiten separat erfolgt und erst dann, ggf. nach einer Anpassung bzw. „Normierung“ auf einen gemeinsamen Wertebereich, daraus der erforderliche Aufmerksamkeitsgrad, d. h. der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad, ermittelt wird, können einzelne Signalverarbeitungseinheiten bereits vorhanden sein, beispielsweise zum Teil bereits bereitgestellt im Rahmen von anderen Fahrerassistenzsystemen, deren Signale nun auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitet werden. Durch die Separierung können unterschiedlich komplexe Verarbeitungsketten realisiert sein. Zudem können die gemessenen Eingangssignale unterschiedlich oft aktualisiert werden, und es besteht mehr Freiheit, die Sensoren örtlich unabhängiger voneinander im Fahrzeug zu verteilen.
In einer Ausführungsform umfassen die ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheiten jeweils mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Eingangssignale, verbunden mit jeweils einer zugehörigen ersten, zweiten, dritten und vierten Auswerteeinheit zum Bereitstellen von jeweils zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignalen. Jede der vier Kategorien umfasst eine Sensoreinheit mit mindestens einem Sensor, mit dem ein zugehöriges Eingangssignal bzw. mit denen mehrere zugehörige Eingangssignale der Kategorie erfasst werden. Je nach verwendetem Sensor kann die jeweilige Auswerteeinheit einfach sein, beispielsweise wenn der Sensor bereits ein quantitativ auswertbares Signal bereitstellt, oder komplex, wenn beispielsweise das Sensorsignal viele Informationen enthält oder verschiedene Eingangssignale verschiedener Sensoren derselben Kategorie zusammengeführt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, die Anzahl von Fahrzeugen im Bild eines Kamerasensors zu ermitteln, sowie deren Abstände und Geschwindigkeiten, und dies in einem Auswertungssignal zusammenzuführen, das die Dichte des aufgenommenen Verkehrs widerspiegelt.
In einer beispielhaften Ausführungsform weisen die ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheiten jeweils eine Metrik-Transformationseinheit auf, eingerichtet zum Bereitstellen der zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter. Dabei handelt es sich um die Transformationsergebnisse der Metrik-Transformationen der ersten, zweiten, dritten und vierten Auswertungssignale. Auf diese Weise werden die Auswertungen in Zahlenwerten repräsentiert, die mit den Parameterwerten der jeweils anderen Kategorien verrechnet oder auch verglichen werden können. Die Metrik-Transformationen können dabei, je nach zu transformierenden Signalen bzw. extrahierten Merkmalen, beispielsweise neben Übertragungsfunktionen auch Klassifizierungsfunktionen verwenden, die z. B. während realer oder virtueller Trainings zuvor bestimmt wurden.
In einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Metrik-Transformationseinheiten dazu eingerichtet, jeweils Transformationen der ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignale in einen gemeinsamen Wertebereich vorzunehmen. Metrik-Transformationseinheiten können beispielsweise mit Prozessoren oder Logikschaltungen realisiert werden. Insbesondere wird in einer Ausführungsform eine Fuzzy-Logik-Schaltung realisiert bzw. eine Fuzzy-Funktion implementiert. Durch die Metrik-Transformation wird eine Vergleichbarkeit der Parameterwerte hergestellt, entweder direkt oder nach Skalierung der Parameterwerte.
In einer besonders bevorzugten beispielhaften Ausführungsform sind die ersten, zweiten, dritten und vierten Metrik-Transformationseinheiten dazu eingerichtet, jeweils eine Sigmoid-Übertragungsfunktion zur Transformation der ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignale in den Wertebereich zu verwenden. Auf diese Weise kann beispielsweise ein realistischer Übergang von 0 nach 1 als im Wesentlichen S-förmige Kurve modelliert werden, der häufig auf reale Zusammenhänge zutrifft. Im Allgemeinen ist eine Sigmoidfunktion eine beschränkte und differenzierbare reelle Funktion mit einer durchweg positiven oder durchweg negativen ersten Ableitung und genau einem Wendepunkt.
Eine einfache Sigmoidfunktion für die i = 1, 2, 3, 4 Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter P_i ist gegeben durch: $P_{i} = \frac{1}{1 + e^{- α F_{i}}}$
Dabei ist F_i der jeweils aktuelle bzw. extrahierte Wert des zu transformierenden Auswertungssignals und α ein Parameter, mit dem die Form der Sigmoidfunktion beeinflusst werden kann. Jeder Wert F_i wird auf diese Weise in einen P_i-Wert mit einem Wertebereich von 0 bis 1 transformiert, wobei typischerweise ein Wert 0 dem Fall der geringsten erforderlichen Aufmerksamkeit durch den Fahrer entspricht, während ein Wert 1 dem Fall der maximalen erforderlichen Aufmerksamkeit durch den Fahrer entspricht.
In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen ersten Eingangssignale dazu ausgelegt, verkehrssituationsbezogene Informationen in einer Umgebung um das Fahrzeug zu erfassen. Dabei kann es sich um die Positionen und Geschwindigkeiten und Ausmaße von anderen Fahrzeugen handeln, um das Erkennen von Verkehrszeichen, z. B. Warnzeichen oder Geschwindigkeitsbegrenzungszeichen, das Erkennen der Positionen von Gebäuden, Bäumen, Fußgängern etc., der Breite der Straße oder der Beschaffenheit des Straßenbelags, ebenso um über Radio oder Internet empfangene Verkehrsinformationen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen ersten Eingangssignale zumindest eines der folgenden: einen Kamerasensor, Lasersensor, Lidar-Sensor, Radar-Sensor, Ultraschallsensor, eine drahtlose Schnittstelle zum Empfangen von Informationen über andere Verkehrsteilnehmer über eine V2X-Kommunikationsverbindung. Verkehrssituationsbezogene erste Eingangssignale können somit beispielsweise häufig auf einfache Weise mit Sensoren erfasst werden, die z. B. zur Erkennung von Objekten in der Fahrzeugumgebung bereits für andere Fahrerassistenzsysteme oder ggf. zur Unterstützung von autonomem Fahren im Fahrzeug bereitgestellt sind, so dass ein Nachrüsten mit derartigen Sensoren möglicherweise nicht erforderlich ist. V2X bezeichnet dabei eine elektronische Kommunikation von Verkehrsteilnehmern untereinander. Sie umfasst insbesondere die Kommunikation Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V), Fahrzeug-zu-Straße (V2R), Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V2I), Fahrzeug-zu-Netzwerk (V2N) und Fahrzeug-zu-Personen (V2P).
In einer Ausführungsform ist die mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen zweiten Eingangssignale dazu ausgelegt, Umweltbedingungen in einer Umgebung um das Fahrzeug zu erfassen. Die Umweltbedingungen, unter denen das Fahrzeug aktuell betrieben wird, stellen einen wesentlichen Parameter dar, um die Komplexität der Situation zu beschreiben, in der sich das Fahrzeug befindet. Beispielsweise erlaubt es das Kennen der Umweltbedingungen, die Parameter der anderen Kategorien besser einzuordnen, beispielsweise durch Gewichten oder Skalieren jener Parameterwerte.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Umweltbedingungen zumindest eines der folgenden: Sichtverhältnisse, Helligkeit, Uhrzeit, insbesondere Tagzeit, Nachtzeit, Dämmerung, Wetterbedingungen, insbesondere Niederschlagsbedingungen und Temperaturbedingungen, geographische Bedingungen. Beispielsweise können hierfür, je nach zu erfassender Umweltbedingung, als zweite Sensoreinheiten ein Helligkeitsmesser, eine Uhr, ein Feuchtigkeitsmesser und ein Thermometer verwendet werden. Werden die geographischen Bedingungen erfasst (beispielsweise städtisch, ländlich, bergig, Autobahn, Nebenstraße etc.), geschieht dies beispielsweise mit der Auswertung von Informationen von einem GPS-Empfänger (GPS - globales Positionsbestimmungssystem), einer Kamera, von TMS-Informationen oder von über V2I empfangenen Informationen. Die Kategorie „Umweltbedingungen“ betrifft direkt die Betriebssicherheit des Fahrzeugs und somit die erforderliche Aufmerksamkeit des Fahrers. Beispielsweise vergrößern schlechte Sichtverhältnisse wegen Tageszeit oder Niederschlag oder veränderter Gripp der Reifen des Fahrzeugs auf der Fahrbahn wegen Feuchtigkeit, Regen oder bei zu tiefen Temperaturen auch wegen Eis oder Schnee die erforderliche Aufmerksamkeit generell, insbesondere z. B. aber bei hoher Verkehrsdichte. Zudem ist beispielsweise im Stadtverkehr mit mehr unerwarteten Ereignissen zu rechnen als bei einer Überlandfahrt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen dritten Eingangssignale dazu ausgelegt, Fahrzeugzustandsinformationen des Fahrzeugs zu erfassen. Fahrzeugzustandsinformationen, beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs, beeinflussen wesentlich die erforderliche Aufmerksamkeit des Fahrers und können häufig über den Fahrzeugbus, z. B. CAN-Bus (CAN - Controller Area Network), auf einfache Weise von entsprechenden Sensoren, Speichern oder Steuergeräten im Fahrzeug abgerufen werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die Fahrzeugzustandsinformationen zumindest eines der folgenden: Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Beschleunigung des Fahrzeugs, Lenkwinkel, Aktivierungszustände von Fahrerassistenzsystemen. Beispielsweise erfordert der Nicht-Aktivierungszustand von vorhandenen Fahrerassistenzsystemen eine höhere Konzentration des Fahrers, ebenso Beschleunigungssituationen, beispielsweise bei Überholmanövern, oder das besonders schnelle Fahren auf der Autobahn, insbesondere bei viel Verkehr.
In einer weiteren Ausführungsform ist die mindestens eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen vierten Eingangssignale dazu ausgelegt, reiseverlaufsbezogene Informationen des Fahrzeugs zu erfassen.
Reiseverlaufsbezogene Informationen stellen eine eigene Kategorie dar, in der nicht die aktuelle Verkehrssituation ausgewertet wird, sondern aus Informationen über den bisherigen und bzw. oder auch den geplanten Reiseverlauf auf die aktuelle Situation geschlossen wird, in der sich der Fahrer und das Fahrzeug befindet.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfassen die reiseverlaufsbezogenen Informationen zumindest eines der folgenden: zurückgelegte Entfernung, bisherige Reisezeit, Geschwindigkeitsverlauf. So sind die bereits zurückgelegte Entfernung bzw. die bisherige Dauer der Reise, d. h. der Fahrt des Fahrzeugs, ein Indikator dafür, ob die Konzentrationsfähigkeit des Fahrers bereits nachgelassen haben könnte. Zeigt der Geschwindigkeitsverlauf an, dass die die Geschwindigkeit lange im Wesentlichen gleich mit nur geringer Varianz war, deutet dies auf eine monotone Fahrt hin: Bei einem vom Fahrer selbst gesteuerten Fahrzeug kann dies zu einem Nachlassen der Konzentration geführt haben, bei einem autonom fahrenden Fahrzeug ist eine geringe Aufmerksamkeit in diesem Fall dagegen akzeptabel. Eine große Varianz des Geschwindigkeitsverlaufs zeigt eine Fahrstrecke an, die bisher viel Aufmerksamkeit erfordert hat, beispielsweise wegen des Verkehrs oder des Geländeprofils, und vermuten lässt, dass auch weiterhin eine erhöhte Aufmerksamkeit erforderlich ist.
In einer Ausführungsform ist die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit dazu eingerichtet, den Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad durch eine Mittelwertbildung der aktuellen Werte der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter zu ermitteln. Bei der Mittelwertbildung wird beispielsweise der arithmetische Mittelwert der vier Parameterwerte ermittelt. Dies ermöglicht eine sehr einfache und schnelle Ermittlung des Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrads, wobei die Parameterwerte aller vier Kategorien berücksichtigt werden. Wurden die Parameterwerte durch die Metrik-Transformationseinheiten auf denselben Wertebereich transformiert, fließen alle Parameterwerte mit dem gleichen Gewicht in die Ermittlung mit ein. Zusätzlich kann beispielsweise eine Gewichtung der Werte vorgesehen sein, z. B. basierend auf statistischen Erhebungen. Zusätzlich können weitere Bedingungen bei der Ermittlung des Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrads berücksichtigt werden. Hat beispielsweise bei einem Wertebereich der Parameterwerte 0 bis 1 (wobei der Wert 1 maximaler erforderlicher Aufmerksamkeit entspricht, der Wert 0 keiner bzw. minimal erforderlicher Aufmerksamkeit) einer der Parameterwerte bereits den Wert 1, soll der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad bereits maximal sein, unabhängig von dem ermittelten Mittelwert aller Parameterwerte.
In einer Ausführungsform ist es zudem vorgesehen, die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit nachträglich konfigurierbar auszuführen, so dass beispielsweise durch den Fahrer oder über Fernsteuerung, also ein drahtlos empfangenes Steuersignal, die Funktion, mit der der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad ermittelt wird, geändert oder zwischen verschiedenen Konfigurationen umgeschaltet werden kann, um so beispielsweise einen mehr oder weniger konservativ ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad zu erhalten. Den Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad als arithmetischen Mittelwert der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameterwerte zu ermitteln, zählt dabei zu den weniger konservativen Konfigurationen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs auch im Rahmen eines geeigneten Fahrzeugs umgesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug zudem eine Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung, verbunden mit der Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades und dazu eingerichtet, die Aufmerksamkeit eines Fahrers des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad zu stimulieren und auf eine Steuerung des Fahrzeugs zu lenken. Je nach Ausführungsform der Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, bei Überschreiten von unterschiedlich festgelegten Schwellenwerten durch den Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad unterschiedlich starke Stimulationen auszulösen, z. B. optische Stimulationen und Lichtsignale mit unterschiedlichen Farben, ansteigender Aufleuchtfrequenz oder Größe, haptische Stimulationen, z. B. Vibrieren des Lenkrads, oder akustische Stimulationen in Form von Audiosignalen in verschiedenen Lautstärken und ggf. mit verschiedenem Text, je nachdem, ob nur die demnächst bevorstehende Übergabe vom autonomen Modus in den manuellen Modus vorbereitet werden soll oder ob dringend vor einer akuten Gefahr gewarnt werden soll. Je nach beabsichtigter Stimulation des Fahrers kann die Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung eine oder mehrere Mensch-Maschine-Schnittstellen aufweisen, beispielsweise (Kombinationen von) Displays, Leuchtanzeigen, Lautsprechern, Wearables, Datenbrillen, Headup-Displays oder Vibrationseinrichtungen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ein Empfangen und Verarbeiten von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen und Bereitstellen eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, ein Empfangen und Verarbeiten von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen und Bereitstellen eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, ein Empfangen und Verarbeiten von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen und Bereitstellen eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, ein Empfangen und Verarbeiten von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen und Bereitstellen eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, und ein Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs auch im Rahmen eines geeigneten Betriebsverfahrens umgesetzt.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren außerdem ein Stimulieren, mit einer Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung, der Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad. Auf diese Weise kann der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad dazu verwendet werden, zu steuern, ob und wie stark der Fahrer in seinem Verhalten beeinflusst werden soll.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung und den Abbildungen ersichtlich. Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs in einer beispielhaften Ausgestaltung;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in einer beispielhaften Ausgestaltung; und
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs in einer beispielhaften Ausgestaltung.

In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend und nachstehend beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
In 1 wird eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Ermitteln eines erforderlichen Aufmerksamkeitsgrades, d. h. eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades, eines Fahrers eines Fahrzeugs in einer beispielhaften Ausgestaltung gezeigt. Die gezeigte Vorrichtung 100 weist eine erste Signalverarbeitungseinheit 101 auf, die eingerichtet ist zum Empfangen und Verarbeiten von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen 102 und Bereitstellen eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters 103. Zudem weist die Vorrichtung 100 eine zweite Signalverarbeitungseinheit 104 auf, die eingerichtet ist zum Empfangen und Verarbeiten von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen 105 und Bereitstellen eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters 106, außerdem eine dritte Signalverarbeitungseinheit 107, die eingerichtet ist zum Empfangen und Verarbeiten von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen 108 und Bereitstellen eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters 109, und eine vierte Signalverarbeitungseinheit 110, die eingerichtet ist zum Empfangen und Verarbeiten von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen 111 und Bereitstellen eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters 112. Mit diesen ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheiten 101, 104, 107, 110 ist eine Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 verbunden, die dazu eingerichtet ist, einen Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad 114 in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 103, 106, 109, 112 zu ermitteln.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist jede der Signalverarbeitungseinheiten eine Sensoreinheit zum Empfangen der zugehörigen Eingangssignale, eine Auswerteeinheit zum Bereitstellen von jeweils zugehörigen Auswertungssignalen und eine Metrik-Transformationseinheit auf.
Die erste Signalverarbeitungseinheit 101 verfügt über eine erste Sensoreinheit 115 zum Empfangen der zugehörigen verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignale 102, die verbunden ist mit einer ersten Auswerteeinheit 119, die die ersten Eingangssignale auswertet und ein erstes Auswertungssignal 123 bereitstellt. Je nachdem, ob die erste Sensoreinheit analoge oder digital verarbeitbare Signale liefert, erfolgt dabei ggf. zunächst eine Analog-/Digital-Wandlung. Je nach Eingangssignal umfasst die Auswertung beispielsweise eine digitale Signalfilterung oder auch komplexe Auswertungsalgorithmen, bei Kamerasequenzen beispielsweise eine Objekterkennung, -klassifizierung etc. Das erste Auswertungssignal 123 wird dann von einer ersten Metrik-Transformationseinheit 127 einer Metrik-Transformation unterzogen. Die erste Metrik-Transformationseinheit 127 gibt dann den verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 103 an die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 aus.
Entsprechend verfügt die zweite Signalverarbeitungseinheit 104 über eine zweite Sensoreinheit 116 zum Empfangen der zugehörigen umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignale 105, die verbunden ist mit einer zweiten Auswerteeinheit 120, die die zweiten Eingangssignale auswertet und ein zweites Auswertungssignal 124 bereitstellt. Das zweite Auswertungssignal 124 wird dann von einer zweiten Metrik-Transformationseinheit 128 einer Metrik-Transformation unterzogen. Die zweite Metrik-Transformationseinheit 128 gibt dann den umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 106 an die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 aus.
Die dritte Signalverarbeitungseinheit 107 verfügt über eine dritte Sensoreinheit 117 zum Empfangen der zugehörigen fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignale 108, die verbunden ist mit einer dritten Auswerteeinheit 121, die die dritten Eingangssignale auswertet und ein drittes Auswertungssignal 125 bereitstellt. Das dritte Auswertungssignal 125 wird dann von einer dritten Metrik-Transformationseinheit 129 einer Metrik-Transformation unterzogen. Die dritte Metrik-Transformationseinheit 129 gibt dann den fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 109 an die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 aus.
Und die vierte Signalverarbeitungseinheit 110 verfügt über eine vierte Sensoreinheit 118 zum Empfangen der zugehörigen reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignale 111, die verbunden ist mit einer vierten Auswerteeinheit 122, die die vierten Eingangssignale auswertet und ein viertes Auswertungssignal 126 bereitstellt. Das vierte Auswertungssignal 126 wird dann von einer vierten Metrik-Transformationseinheit 130 einer Metrik-Transformation unterzogen. Die vierte Metrik-Transformationseinheit 130 gibt dann den fahrzeugzustandsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 112 an die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 aus.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ermittlung des Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrads 114 durch die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit 113 durch Mittelwertbildung der aktuellen Werte der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter 103, 106, 109, 112.
In einem Beispiel umfasst die erste Sensoreinheit 115 eine Kamera, die als verkehrssituationsbezogene erste Eingangssignale 102 digitale Bildsequenzen von der Umgebung des Fahrzeugs liefert, z. B. bis zu einer Entfernung von 500 m. Die erste Auswerteeinheit 119 wendet Bildanalysealgorithmen auf die Bildsequenzen an und identifiziert die Anzahl der Fahrzeuge im Bildbereich. Die erste Metrik-Transformationseinheit 127 wendet einen Klassifizierungsalgorithmus an, der die Anzahl der Fahrzeuge und z. B. ihre Entfernung zur ersten Sensoreinheit 115 ermittelt und eine Verkehrsdichte bestimmt, deren Wert auf einen Bereich zwischen 0 und 1 abgebildet wird. In dem Beispiel umfasst die zweite Sensoreinheit 116 einen Lichtstärkesensor, der als umweltbedingungsbezogene zweite Eingangssignale 105 den Verlauf der Lichtstärke über der Zeit misst. Bei einem Messwert von beispielsweise etwa 50000 Lux, was z. B. etwa einer sonnigen Tageslichtbeleuchtung entspricht, wird nach analog-Digitalwandlung in der zweiten Auswerteeinheit 120 die zweite Metrik-Transformationseinheit 128 einen aktuellen Wert des zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters 106 im Bereich von 0 ermitteln. Entsprechend ermittelt die dritte Sensoreinheit 117 als fahrzeugzustandsbezogene Eingangssignale 108 beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Diese wird dann klassifiziert oder bewertet, z. B. als Abweichung vom erlaubten Höchstgeschwindigkeitswert. Die vierte Sensoreinheit 118 erfasst beispielsweise als reiseverlaufsbezogene vierte Eingangssignale 111 die bereits zurückgelegte Strecke, beispielsweise gemessen seit dem letzten Starten des Motors, und die Varianz der Geschwindigkeit über diese Strecke. Diese wird dann auf der Basis von gespeicherten Erfahrungswerten bewertet bzw. klassifiziert. Wurden alle vier Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter auf einen Wertebereich von 0 bis 1 abgebildet, erfolgt dann eine Ermittlung des Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrads 114 als Mittelwert. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung während der gesamten Fahrt betrieben und der Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad 114 laufend oder in bestimmten zeitlichen Intervallen aktualisiert.
Das Zusammenwirken der verschiedenen Einheiten wird gesteuert von einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt). Die verschiedenen Einheiten und die Steuereinrichtung sind, je nach Ausführungsform, ganz oder teilweise als elektronische Schaltungen oder einzeln oder gemeinsam unter Verwendung von einer oder mehreren programmierbaren Vorrichtungen mit einem Prozessor und einem Speicher realisiert.
In 2 wird eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 200 in einer beispielhaften Ausgestaltung gezeigt. Das Fahrzeug 200 umfasst eine Vorrichtung 100 zum Ermitteln eines erforderlichen Aufmerksamkeitsgrades, d. h. eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades 114, eines Fahrers (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 200. Die Vorrichtung 100 kann beispielsweise der in 1 gezeigten Vorrichtung 100 entsprechen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Fahrzeug 200 zudem eine Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung 201 auf, die verbunden ist mit der Vorrichtung 100 zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades 114. Die Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung 201 ist dazu eingerichtet, die Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs 200 in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad 114 zu stimulieren und auf eine Steuerung des Fahrzeugs 200 zu lenken.
In 3 wird ein eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300 zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs in einer beispielhaften Ausgestaltung gezeigt. Das Verfahren 300 zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beginnt in einem Startzustand 301.
Gleichzeitig oder auch nacheinander erfolgt nun zum einen ein Empfangen 302 und Verarbeiten 303 von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen und Bereitstellen 304 eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, zum anderen ein Empfangen 305 und Verarbeiten 306 von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen und Bereitstellen 307 eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, und außerdem ein Empfangen 308 und Verarbeiten 309 von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen und Bereitstellen 310 eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters, und schließlich auch ein Empfangen 311 und Verarbeiten 312 von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen und Bereitstellen 313 eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters.
In einem nächsten Schritt erfolgt nun ein Ermitteln 314 eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt außerdem ein Stimulieren 315, mit einer Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung, der Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad.
Das Verfahren sieht eine Überprüfung 316 vor, ob das Verfahren beendet oder fortgesetzt werden soll. Ist das Ergebnis positiv, beispielsweise weil die Vorrichtung deaktiviert wurde oder das Fahrzeug abgeschaltet wurde, wird das Verfahren beendet 317. Ist das Ergebnis negativ, beispielsweise weil die Vorrichtung ununterbrochen weiterbetrieben werden soll, wird das Verfahren mit dem Empfangen 302, 305, 308, 311 der ersten, zweiten, dritten und vierten Eingangssignale fortgesetzt.
Es versteht sich, dass Verfahrensschritte, obwohl gemäß einer gewissen geordneten Reihenfolge beschrieben, zum Teil in einer anderen als der hier beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden könnten. Es versteht sich weiterhin, dass gewisse Schritte gleichzeitig oder nacheinander durchgeführt werden können, dass andere Schritte hinzugefügt werden könnten oder dass gewisse, hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Mit anderen Worten: Es werden die vorliegenden Beschreibungen zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten nicht als Beschränkung des offenbarten Gegenstands aufgefasst werden.
Sofern nicht anders angegeben, wurden Begriffe wie „erste“, „zweite“, „dritte“ und „vierte“ o.ä. lediglich verwendet (beispielsweise erste, zweite, dritte und vierte Eingangssignale, erste, zweite, dritte und vierte Signalverarbeitungseinheiten, erste, zweite, dritte und vierte Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter), um zwischen den jeweiligen Elementen oder Parametern zu unterscheiden. Die Verwendung der Begriffe impliziert daher keine qualitative oder anderweitige Priorisierung des einen oder anderen Elements oder Parameters.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsformen beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs
101: erste Signalverarbeitungseinheit
102: erste Eingangssignale
103: erster Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter
104: zweite Signalverarbeitungseinheit
105: zweite Eingangssignale
106: zweiter Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter
107: dritte Signalverarbeitungseinheit
108: dritte Eingangssignale
109: dritter Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter
110: vierte Signalverarbeitungseinheit
111: vierte Eingangssignale
112: vierter Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter
113: Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit
114: Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad
115: Sensoreinheit zum Empfangen der ersten Eingangssignale
116: Sensoreinheit zum Empfangen der zweiten Eingangssignale
117: Sensoreinheit zum Empfangen der dritten Eingangssignale
118: Sensoreinheit zum Empfangen der vierten Eingangssignale
119: erste Auswerteeinheit
120: zweite Auswerteeinheit
121: dritten Auswerteeinheit
122: vierte Auswerteeinheit
123: erstes Auswertungssignal
124: zweites Auswertungssignal
125: drittes Auswertungssignal
126: viertes Auswertungssignal
127: erste Metrik-Transformationseinheit
128: zweite Metrik-Transformationseinheit
129: dritte Metrik-Transformationseinheit
130: vierte Metrik-Transformationseinheit
200: Fahrzeug
201: Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung
300: Verfahren zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades
301: Startzustand
302: Empfangen von ersten Eingangssignalen
303: Verarbeiten von ersten Eingangssignalen
304: Bereitstellen eines ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters
305: Empfangen von zweiten Eingangssignalen
306: Verarbeiten von zweiten Eingangssignalen
307: Bereitstellen eines zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters
308: Empfangen von dritten Eingangssignalen
309: Verarbeiten von dritten Eingangssignalen
310: Bereitstellen eines dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters
311: Empfangen von vierten Eingangssignalen
312: Verarbeiten von vierten Eingangssignalen
313: Bereitstellen eines vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters
314: Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades
315: Stimulieren der Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs
316: Überprüfen, ob das Verfahren beendet werden soll
317: Endzustand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9740203 B2 [0004]
DE 102012112802 A1 [0005]
US 9840257 B2 [0006]
US 2017/0248952 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs, umfassend - eine erste Signalverarbeitungseinheit (101), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen (102) und Bereitstellen eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (103); - eine zweite Signalverarbeitungseinheit (104), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen (105) und Bereitstellen eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (106); - eine dritte Signalverarbeitungseinheit (107), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen (108) und Bereitstellen eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (109); - eine vierte Signalverarbeitungseinheit (110), eingerichtet zum Empfangen und Verarbeiten von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen (111) und Bereitstellen eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters (112), und - eine Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit (113), verbunden mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheit (101, 104, 107, 110) und dazu eingerichtet, einen Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad (114) in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter (103, 106, 109, 112) zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheiten (101, 104, 107, 110) jeweils mindestens eine Sensoreinheit (115, 116, 117, 118) zum Empfangen der zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Eingangssignale (102, 105, 108, 111), verbunden mit jeweils einer zugehörigen ersten, zweiten, dritten und vierten Auswerteeinheit (119, 120, 121, 122) zum Bereitstellen von jeweils zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignalen (123, 124, 125, 126), umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Signalverarbeitungseinheiten (101, 104, 107, 110) jeweils eine Metrik-Transformationseinheit (127, 128, 129, 130) aufweisen, eingerichtet zum Bereitstellen der zugehörigen ersten, zweiten, dritten oder vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter (103, 106, 109, 112).
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Metrik-Transformationseinheiten (127, 128, 129, 130) dazu eingerichtet sind, jeweils Transformationen der ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignale (123, 124, 125, 126) in einen gemeinsamen Wertebereich vorzunehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die ersten, zweiten, dritten und vierten Metrik-Transformationseinheiten (127, 128, 129, 130) dazu eingerichtet sind, jeweils eine Sigmoid-Übertragungsfunktion zur Transformation der ersten, zweiten, dritten oder vierten Auswertungssignale (123, 124, 125, 126) in den Wertebereich zu verwenden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (115) zum Empfangen der zugehörigen ersten Eingangssignale (102) dazu ausgelegt ist, verkehrssituationsbezogene Informationen in einer Umgebung um das Fahrzeug zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (115) zum Empfangen der zugehörigen ersten Eingangssignale (102) zumindest eines der folgenden umfasst: Kamerasensor, Lasersensor, Lidar-Sensor, Radar-Sensor, Ultraschallsensor, drahtlose Schnittstelle zum Empfangen von Informationen über andere Verkehrsteilnehmer über V2X-Kommunikationsverbindung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (116) zum Empfangen der zugehörigen zweiten Eingangssignale (105) dazu ausgelegt ist, Umweltbedingungen in einer Umgebung um das Fahrzeug zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Umweltbedingungen zumindest eines der folgenden umfassen: Sichtverhältnisse, Helligkeit, Uhrzeit, insbesondere Tagzeit, Nachtzeit, Dämmerung, Wetterbedingungen, insbesondere Niederschlagsbedingungen und Temperaturbedingungen, geographische Bedingungen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (117) zum Empfangen der zugehörigen dritten Eingangssignale (108) dazu ausgelegt ist, Fahrzeugzustandsinformationen des Fahrzeugs zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Fahrzeugzustandsinformationen zumindest eines der folgenden umfassen; Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Beschleunigung des Fahrzeugs, Lenkwinkel, Aktivierungszustände von Fahrerassistenzsystemen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die mindestens eine Sensoreinheit (118) zum Empfangen der zugehörigen vierten Eingangssignale (111) dazu ausgelegt ist, reiseverlaufsbezogene Informationen des Fahrzeugs zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die reiseverlaufsbezogenen Informationen zumindest eines der folgenden umfassen: zurückgelegte Entfernung, bisherige Reisezeit, Geschwindigkeitsverlauf.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aufmerksamkeitserforderlichkeitsermittlungseinheit (113) dazu eingerichtet ist, den Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad (114) durch eine Mittelwertbildung der aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter (103, 106, 109, 112) zu ermitteln.
Fahrzeug (200), umfassend - eine Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades (114) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
Fahrzeug nach Anspruch 15, außerdem umfassend - eine Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung (201), verbunden mit der Vorrichtung (100) zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades (114) und dazu eingerichtet, die Aufmerksamkeit eines Fahrers des Fahrzeugs (200) in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad (114) zu stimulieren und auf eine Steuerung des Fahrzeugs (200) zu lenken.
Verfahren (300) zum Ermitteln eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades eines Fahrers eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend - Empfangen (302) und Verarbeiten (303) von verkehrssituationsbezogenen ersten Eingangssignalen und Bereitstellen (304) eines verkehrssituationsbezogenen ersten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters; - Empfangen (305) und Verarbeiten (306) von umweltbedingungsbezogenen zweiten Eingangssignalen und Bereitstellen (307) eines umweltbedingungsbezogenen zweiten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters; - Empfangen (308) und Verarbeiten (309) von fahrzeugzustandsbezogenen dritten Eingangssignalen und Bereitstellen (310) eines fahrzeugzustandsbezogenen dritten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters; - Empfangen (311) und Verarbeiten (312) von reiseverlaufsbezogenen vierten Eingangssignalen und Bereitstellen (313) eines reiseverlaufsbezogenen vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameters; und - Ermitteln (314) eines Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrades in Abhängigkeit von aktuellen Werten der ersten, zweiten, dritten und vierten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsparameter.
Verfahren nach Anspruch 17, außerdem umfassend Stimulieren (315), mit einer Aufmerksamkeitserhöhungseinrichtung, der Aufmerksamkeit des Fahrers des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom ermittelten Aufmerksamkeitserforderlichkeitsgrad.