DE102019204786A1 - System und Verfahren zur Fahrerzustandsüberwachung - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein System zur Fahrerzustandsüberwachung in einem Fahrzeug, aufweisend einen oder mehrere Sensoren, die dazu angeordnet und eingerichtet sind, Vitalfunktionen des Fahrers zu bestimmen, sowie eine Fahrerüberwachungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, vorgegebene Fahrer- und Fahrdaten zu speichern und zu überwachen, sowie mindestens eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Daten über die erfassten Vitalfunktionen des Fahrers und die Fahrer- und Fahrdaten zu empfangen und derart in Kombination zu verarbeiten, dass eine physische Konstitution des Fahrers ermittelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Fahrerzustandsüberwachung.
  • Es gibt bereits viele Ansätze zur Überwachung des Fahrerzustands, welche insbesondere erfassen sollen, ob der Fahrer müde oder abgelenkt ist, oder sich z.B. in einer Stress-Situation befindet, oder eine medizinische Betreuung benötigt. Die Überwachung erfolgt mit einer Vielzahl an Sensoren, z.B. Kameras zur Beobachtung der Augenaktivität, oder mittels Sensoren, welche die Herzfrequenz messen etc.
  • Da die bisher bekannten Systeme verbesserungsfähig sind, ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes System und Verfahren zur Fahrerzustandsüberwachung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Vorgeschlagen wird ein System zur Fahrerzustandsüberwachung in einem Fahrzeug, aufweisend einen oder mehrere Sensoren, die dazu angeordnet und eingerichtet sind, Vitalfunktionen des Fahrers zu bestimmen, sowie eine Fahrerüberwachungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, vorgegebene Fahrer- und Fahrdaten zu speichern und zu überwachen, sowie mindestens eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Daten über die erfassten Vitalfunktionen des Fahrers und die Fahrer- und Fahrdaten zu empfangen und derart in Kombination zu verarbeiten, dass eine physische Konstitution des Fahrers ermittelt wird.
  • Bisher werden Fahrerdaten wie Alter und Geschlecht, sowie Fahrdaten, also z.B. die Fahrdauer ohne Unterbrechung, Lenkzeiten des Fahrers etc. nicht bei der Erfassung von Vitalfunktionen berücksichtigt. Aber diese Daten können einen großen Mehrwert bieten, wenn sie in die Auswertung der Vitalfunktionen einbezogen werden, d.h. wenn die vorhandenen Daten fusioniert werden. So können die mittels Sensoren ermittelten Vitalfunktionen in Abhängigkeit von speziell für den aktuellen Fahrer gültigen Daten bzw. Informationen wie z.B. Alter und Geschlecht bewertet werden. Außerdem können weitere Fahrerdaten wie Gesundheitsinformationen zur Ermittlung der Vitalfunktionen verwendet werden, wenn verfügbar. Je mehr detaillierte Informationen über den Fahrer und dessen Allgemeinzustand bekannt sind, desto genauer kann die Bewertung der Vitalfunktionen erfolgen und daraus auf eine physische Konstitution des Fahrers geschlossen werden. Durch zusätzliche Verwendung von Fahrdaten kann die physische Konstitution noch besser ermittelt werden, da Fahrdaten eine individuelle Auswirkung auf die physische Konstitution eines Fahrers nehmen können.
  • In einer Ausführung nimmt die Steuereinrichtung eine Bewertung der physischen Konstitution des Fahrers vor. Aus der ermittelten physischen Konstitution kann als weiterer Schritt eine Bewertung erfolgen, genauer eine Risikobewertung. Diese Bewertung kann eine Bewertung mit dem Ergebnis sein, ob der Fahrer noch fahrtauglich ist oder ob er eventuell eine Gefahr für andere Verkehrsteilnehmer darstellt, sei es in einer Standardsituation oder in einer Gefahrensituation wie einem vorausliegenden Stau. Die Bewertung, ob der Fahrer noch fahrtauglich ist und zugehörige Schwellwerte bzw. Grenzen können durch Einbeziehen von Fahrer- und Fahrinformationen deutlich genauer gesetzt werden als bei einer Bewertung nur von Vitalparameter. Eine Grenze für einen älteren männlichen Fahrer könnte beispielsweise eine andere oder dieselbe sein wie für einen jüngeren männlichen Fahrer oder eine Frau, da in die Bewertung sowohl statistische Informationen zu Alter, Geschlecht etc. einfließen als auch verfügbare Daten zum Allgemeinzustand bzw. allgemeinen Gesundheitszustand des Fahrers, wenn vorhanden. Außerdem kann durch Verwenden von Fahrdaten ebenfalls eine genauere Bewertung erfolgen, ob eine Einschränkung in der Fahrtauglichkeit bestehen könnte. Beispielsweise kann durch die Kenntnis einer verkürzten Ruhezeit die physische Konstitution des Fahrers eingeschränkt oder vermindert sein, was allein über die mittels Sensoren gemessenen Vitalfunktionen nicht eindeutig messbar sein kann. Grundsätzlich erfolgt die Ermittlung der physischen Konstitution aus Kombination der erfassten Vitalparameter und der vorhandenen Fahrer- und Fahrdaten. Die Bewertung der physischen Konstitution und daraus der Fahrtauglichkeit des Fahrers kann über unterschiedlichste Verfahren erfolgen. Es können Gewichtungsfaktoren, Tabellen oder andere geeignete Auswertemethoden verwendet werden, die vorab festgelegt wurden. Diese Methoden können komplexe Matrizen sein, welche unterschiedliche verfügbare Daten als Paramater miteinander in Relation setzen und zusätzlich z.B. abhängig von den Fahrer- und/oder Fahrdaten gewichten und so zu einem individuell auf den Fahrer zugeschnittenen Ergebnis gelangen. Zusätzlich kann ein Verfahren zum Lernen aus vergangenen Situationen bereitgestellt werden, welches z.B. neuronale Netze oder andere Lernverfahren nutzt.
  • In einer Ausführung erfolgt im Fall, dass basierend auf der Bewertung der physischen Konstitution eine eingeschränkte Fahrtauglichkeit erfasst wird, eine Aktivierung eines im Fahrzeug vorhandenen Fahrerassistenzsystems durch die Steuereinrichtung. Ein solches Fahrerassistenzsystem kann aus mehreren einzelnen Systemen bestehen, welche unterschiedliche Aktionen ausführen können. Beispielsweise kann ein Notbremsassistent aktiviert werden. Auch kann ein System aktiviert werden, welches die Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht, z.B. durch akustische oder andere geeignete Signale. Auch kann eine Kombination aus mehreren Systemen aktiviert werden.
  • In einer Ausführung erfolgt eine Information des Fahrers über seine erfasste physische Konstitution mittels optischer Anzeige, z.B. auf einem Display und/oder einer Warneinrichtung. Es kann auch alternativ oder zusätzlich eine akustische Warnung erfolgen. Durch Warnen des Fahrers, dass seine erfasste physische Konstitution nicht mehr einem vorgegebenen Sollwert entspricht bzw. über- oder unterhalb einer vorgegebenen Grenze liegt, kann der Fahrer darauf aufmerksam gemacht werden, dass er eine Pause machen sollte, oder sich wieder auf die Fahrt konzentrieren. Allgemein kann durch entsprechende Information und/oder Warnung ein Unfallrisiko aufgrund mangelnder physischer Konstitution des Fahrers verringert werden.
  • In einer Ausführung weist das System ferner eine Kommunikationseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, mit mindestens einer externen Einrichtung außerhalb des Fahrzeugs zu kommunizieren und ermittelte Daten über die physische Konstitution oder eine Bewertung der physischen Konstitution des Fahrers dorthin zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Kommunikationseinrichtung eine Warnung ausgeben, dass eine Gefährdung durch den Fahrer vorliegt oder vorliegen kann. Durch die Möglichkeit einer Car2X- bzw. V2X-Kommunikation kann die physische Konstitution Fahrers entweder zur Überwachung z.B. an eine entsprechende (medizinische) Datenbank oder im Falle, dass der Fahrer bzw. seine physische Konstitution ein Risiko darstellen, z.B. zu einer Leitstelle als Notruf gesendet werden.
  • In einer Ausführung bestimmen die Sensoren Vitalfunktionen des Fahrers mittels Berührung oder berührungslos. Je nach Art der verwendeten Sensoren kann eine berührungslose Erfassung der Vitaldaten erfolgen, z.B. mittels einer Kamera. Es kann aber auch durch Sensoren z.B. am Lenkrad oder am Schalthebel eine Messung mittels Berührung erfolgen. Die zu messenden Vitaldaten sind in einer Ausführung mindestens eines aus Herzfrequenz, Stresslevel, Aufmerksamkeitslevel, Müdigkeitslevel. Die Herzfrequenz kann sowohl mittels Berührung als auch berührungslos über bekannte Verfahren gemessen werden. Aufmerksamkeitslevel und Müdigkeitslevel können vorteilhaft berührungslos z.B. mittels Kamera gemessen werden. Der Stresslevel kann z.B. über eine Bestimmung von Schweiß, auch in Kombination mit anderen Vitalparametern, detektiert werden. Je mehr unterschiedliche Vitalparameter erfasst werden, desto genauer kann die physische Konstitution bestimmt werden.
  • In einer Ausführung ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Fahrzeug zur Personenbeförderung. Insbesondere bei dieser Art von Fahrzeugen sind bereits Fahrerkarten mit Fahrer- und Fahrdaten verpflichtend, so dass eine schnelle Umsetzung möglich ist. Es können aber auch noch zusätzliche, bisher nicht auf Fahrerkarten gespeicherte, Informationen wie Gesundheitsinformationen verwendet werden, um die physische Konstitution des Fahrers zu bestimmen. Diese Informationen können entweder zusätzlich auf einer Fahrerkarte gespeichert sein oder über ein anderes Medium, z.B. eine zusätzliche Karte oder eine dem Fahrer zugeordnete mobile Einrichtung wie ein Mobiltelefon, ein Tablet oder eine Uhr, bereitgestellt werden. Die Verwendung in Lastkraftwagen ist vorteilhaft, da diese aufgrund ihres Gewichts und der teils sehr weiten zurückzulegenden Strecken für Unfälle gefährdet sind, bei denen sowohl der Fahrer als auch andere Verkehrsteilnehmer schwer verletzt werden können. Bei Fahrzeugen zur Personenbeförderung wie Taxis, Busse oder private Fahrdienstes etc. ist ebenfalls aufgrund der oft sehr langen Lenkzeiten oder sehr langen, ermüdenden Pausen eine bessere Überwachung der physischen Konstitution des Fahrers zur Sicherheit der Passagiere sinnvoll.
  • In einer Ausführung ist die Fahrerüberwachungseinrichtung eine Fahrerkarte, wobei Fahrerdaten Daten zur Person des Fahrers sind und mindestens eines aus Alter, Geschlecht und Name umfassen, und wobei Fahrdaten mindestens Arbeits-, Lenk- und Ruhezeiten, sowie Lenkzeitunterbrechungen umfassen. In einer Fahrerkarte werden gesetzlich vorgegebene Parameter zum Fahrer wie sein Alter, Geschlecht und Name gespeichert. Zusätzlich werden Fahrzeiten gespeichert, also Zeiten, in denen der Fahrer das Fahrzeug fährt, in denen es steht, in denen der Fahrer eine Pause macht etc. Durch diese Daten wird kontrolliert, ob der Fahrer seine gesetzlich vorgeschriebenen Pausen einhält. Allerdings können abhängig von seinem Allgemeinzustand die vorgegebenen, meistens ausgenutzten, Zeiten auch nicht vorteilhaft bzw. sogar zu einer Gefährdung des Fahrers und/oder anderer Verkehrsteilnehmer führen, wenn der Fahrer insbesondere in Notsituationen nicht oder nicht richtig reagiert. Deshalb führt die Fusionierung der Sensordaten mit den Daten der Fahrerüberwachungseinrichtung zu einer verbesserten, d.h. individuellen, Fahrerzustandsüberwachung und damit zu einem geringeren Gefährdungspotential. Zusätzlich zu den gesetzlich vorgeschriebenen Daten können auch noch weitere Daten auf einer Fahrerkarte gespeichert sein oder über ein anderes Medium bereitgestellt sein und zur Auswertung und Bewertung zur Verfügung gestellt werden, z.B. medizinisch relevante Daten, welche die physische Konstitution beeinträchtigen können. Beispielsweise kann eine Diabeteserkrankung eine Beeinträchtigung in bestimmten Situationen darstellen. Beim Bereitstellen solcher sensiblen Daten ist darauf zu achten, dass der Zugriff auf diese Daten nur durch entsprechend berechtigte Personen erfolgen darf.
  • Ferner wird ein Verfahren zur Fahrerzustandsüberwachung in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei mittels einem oder mehreren Sensoren Vitalfunktionen des Fahrers bestimmt werden, sowie vorgegebene Fahrer- und Fahrdaten gespeichert und überwacht werden, wobei Daten über die erfassten Vitalfunktionen des Fahrers und die Fahrer- und Fahrdaten derart in Kombination verarbeitet werden, dass eine physische Konstitution des Fahrers ermittelt wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Darstellung der wichtigsten Komponenten des Systems zur Fahrerzustandsüberwachung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Idee der Erfindung ist es, durch Kombination von Daten aus bereits verwendeten Sensoren im Fahrzeug sowie der zusätzlich existierenden Daten im Fahrzeug zum Fahrzeugführer bzw. Fahrer eine bessere Aussage über die Vitalfunktionen treffen zu können. Dazu werden Informationen, welche im Fahrzeug verfügbar sind, miteinander fusioniert und kombiniert, um die Güte der Aussagekraft bzgl. der physischen Konstitution des Fahrers zu verbessern und zu optimieren.
  • Sensoren 21, 22 zur Überwachung der Vitalparameter eines Fahrers 10 eines Fahrzeugs 100 können an unterschiedlichen Stellen im Fahrzeug 100 angeordnet sein. Wie in 1 gezeigt, können z.B. berührungsempfindliche Sensoren 21 oder 22 im bzw. am Lenkrad oder dem Fahrersitz eingesetzt werden. Das heißt, dass eine Ermittlung der Vitalparameter mittels Berührung derart erfolgt, dass der Fahrer mit einem Bereich seines Körpers einen Sensor berührt und dadurch eine Messung erfolgen kann. Berührungslose Sensoren können z.B. eine auf den Fahrer 10 gerichtete Kamera 23 sein. Zusätzlich werden Daten einer Fahrerüberwachungseinrichtung 30, also z.B. Daten, die auf der Fahrerkarte eines jeden Kraftfahrers vorhanden sind, zur Ermittlung der physischen Konstitution in Kombination mit den über die Sensoren 21, 22, 23 ermittelten Vitalparametern herangezogen. Auf Fahrerüberwachungseinrichtungen 30 wie einer konventionellen Fahrerkarten ist eine Vielzahl an Informationen eines jeden (Kraft-)Fahrers 10 hinterlegt. Diese gehen über die Informationen wie Name, Geschlecht und Alter hinaus. Mittels der Fahrerüberwachungseinrichtung 30 können Daten über die Arbeits-, Lenk- und Ruhezeiten, sowie Lenkzeitunterbrechungen bereitgestellt werden. Es können aber auch andere Informationsmittel verwendet werden, welche Fahrer- und Fahrdaten überwachen können. Insbesondere in Fahrzeugen, in denen eine Fahrerkarte verpflichtend mitzuführen ist, können die Daten aus dieser Fahrerkarte verwendet werden. Aber es können auch Fahrer- und Fahrdaten durch andere Medien bereitgestellt und verwendet werden, z.B. durch eine entweder zusätzlich oder alternativ zur Fahrerkarte bereitgestellte Karte oder eine dem Fahrer zugeordnete mobile Einrichtung wie ein Mobiltelefon, ein Tablet oder eine Uhr.
  • Alle ermittelten Daten werden an eine Steuereinrichtung 40 gesendet, dort verarbeitet und gehen direkt in eine Vorhersage der physischen Konstitution eines des Fahrers 10 ein. Mittels dieser Kenntnis ist es möglich, den Fahrer 10 mit einer besseren Güte der Information über seinen physischen Zustand zu versorgen, zu warnen und potentielle Unfälle zu vermeiden, insbesondere bei Verwendung in schweren Nutzfahrzeugen oder Fahrzeugen zur Personenbeförderung.
  • Die Information des Fahrers 10 kann als eine optische Anzeige 50 z.B. mittels einem im Fahrzeug 100 angeordneten Display erfolgen, auf welchem eine symbolische Bewertung, in 1 mittels entsprechenden Gesichtsausdrücken dargestellt, angezeigt wird. Es kann aber auch eine Information zum konkreten Zustand z.B. mittels Text angezeigt werden, oder andere Symbole, welche leicht auch während der Fahrt vom Fahrer 10 zu verstehen sind. Auch kann ein einfaches optisches Signal wie ein Warnlicht aufleuchten, oder ein akustisches Signal 51 in Form eines Warntons oder einer Ansage ausgegeben werden. Auch kann eine Kombination aus akustischem Signal 51 und optischer Anzeige 50 ausgegeben werden.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass nicht nur der Fahrer 10 über seine physische Konstitution informiert wird, sondern auch externe Einrichtungen 60 wie eine Datenbank oder Leitstellen für Notrufe oder zur Straßenüberwachung, oder andere Überwachungsstellen. Diese können über eine Car-to-X Kommunikation mittels einer entsprechenden Kommunikationseinrichtung 41 über einen kritischen physischen Zustand des Fahrers 10 informiert werden. Die Kommunikationseinrichtung 41 kann dabei Bestandteil der Steuereinrichtung 40 sein. Die externe Einrichtung 60 ist dann beispielsweise in der Lage, weitere Verkehrsteilnehmer zu warnen, z.B. ebenfalls über Car2X-Kommunikation oder über eine Darstellung auf Verkehrsführungssystemen, wie oft auf Autobahnen vorhanden. Sie kann aber auch den Fahrer 10 aus dem Verkehr nehmen oder diesen unterstützen, z.B. durch Aktivierung eines entsprechenden Assistenzsystems, falls dieser seine eigene Situation nicht mehr richtig einschätzen kann.
  • Die Verarbeitung der Daten erfolgt auf einer Steuereinrichtung 40, wobei hier ein entsprechender Algorithmus bzw. ein Computerprogramm ausgeführt wird, welches die Daten miteinander fusioniert bzw. kombiniert und daraus eine entsprechende Ermittlung und auch Bewertung der physischen Konstitution des Fahrers 10 ermittelt. Diese Ermittlung kann über Gewichtungsfaktoren, Tabellen oder andere geeignete Auswertemethoden erfolgen, welche zur Auswertung von größeren Datenmengen geeignet sind. Auch kann ein Lernen basierend auf vorhandenen und aktuellen Daten erfolgen, so dass die Bewertung ständig verbessert wird.
  • Es können Fahrer 10 vieler Arten von Fahrzeugen 100 von der vorgeschlagenen Ermittlung der physischen Konstitution des Fahrers 10 profitieren, insbesondere solche von Lastkraftwagen und Fahrzeugen zur Personenbeförderung, z.B. Busse, Taxis und jegliche weiteren Konzepte zur Personenbeförderung.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Fahrzeug
    10
    Fahrer
    21-23
    Sensoren
    30
    Fahrerüberwachungseinrichtungen
    40
    Steuereinrichtung
    41
    Kommunikationseinrichtung
    50
    optische Anzeige
    51
    akustische Anzeige
    60
    externe Einrichtung

Claims (10)

  1. System zur Fahrerzustandsüberwachung in einem Fahrzeug (100), aufweisend - einen oder mehrere Sensoren (21,23), die dazu angeordnet und eingerichtet sind, Vitalfunktionen des Fahrers (10) zu bestimmen, - eine Fahrerüberwachungseinrichtung (30), welche dazu eingerichtet ist, vorgegebene Fahrer- und Fahrdaten zu speichern und zu überwachen, - mindestens eine Steuereinrichtung (40), welche dazu eingerichtet ist, Daten über die erfassten Vitalfunktionen des Fahrers (10) und die Fahrer- und Fahrdaten zu empfangen und derart in Kombination zu verarbeiten, dass eine physische Konstitution des Fahrers (10) ermittelt wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (40) eine Bewertung der physischen Konstitution des Fahrers (10) vornimmt.
  3. System nach Anspruch 2, wobei im Fall, dass basierend auf der Bewertung eine eingeschränkte Fahrtauglichkeit erfasst wird, eine Aktivierung eines im Fahrzeug (100) vorhandenen Fahrerassistenzsystems durch die Steuereinrichtung (30) erfolgt.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Information des Fahrers (10) über seine erfasste physische Konstitution mittels optischer Anzeige (50), umfassend ein Display und/oder eine Warneinrichtung, erfolgt und/oder eine akustische Warnung (51) ausgegeben wird.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System ferner eine Kommunikationseinrichtung (41) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mit mindestens einer externen Einrichtung (60) außerhalb des Fahrzeugs (100) zu kommunizieren und ermittelte Daten über die physische Konstitution oder eine Bewertung der physischen Konstitution des Fahrers (10) dorthin zu übermitteln, und/oder eine Warnung auszugeben, dass eine Gefährdung durch den Fahrer (10) vorliegt oder vorliegen kann.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensoren (21-23) die Vitalfunktionen des Fahrers (10) mittels Berührung oder berührungslos erfassen.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bestimmten Vitalfunktionen des Fahrers (10) mindestens eines aus Herzfrequenz, Stresslevel, Aufmerksamkeitslevel, Müdigkeitslevel sind.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (100) ein Lastkraftwagen oder ein Fahrzeug zur Personenbeförderung ist.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrerüberwachungseinrichtung (30) eine Fahrerkarte ist, wobei Fahrerdaten Daten zur Person des Fahrers (10) sind und mindestens eines aus Alter, Geschlecht und Name umfassen, und wobei Fahrdaten mindestens Arbeits-, Lenk- und Ruhezeiten, sowie Lenkzeitunterbrechungen umfassen.
  10. Verfahren zur Fahrerzustandsüberwachung in einem Fahrzeug (100), wobei mittels einem oder mehreren Sensoren (21-23) Vitalfunktionen des Fahrers (10) bestimmt werden, sowie vorgegebene Fahrer- und Fahrdaten gespeichert und überwacht werden, wobei Daten über die erfassten Vitalfunktionen des Fahrers (10) und die Fahrer- und Fahrdaten derart in Kombination verarbeitet werden, dass eine physische Konstitution des Fahrers (10) ermittelt wird.
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