DE102020100957A1

DE102020100957A1 - Verfahren zur Abschätzung einer kognitiven Verfügbarkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020100957A1
Application number: DE102020100957.7A
Authority: DE
Inventors: Lena Rittger; Lars Ellermann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer kognitiven Verfügbarkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1). Verfahrensgemäß wird dabei mittels eines Ausgabegeräts (6,8) des Kraftfahrzeugs (1) dem Fahrer eine zu lösende Aufgabe dargeboten, mittels eines Eingabegeräts (4,10) des Kraftfahrzeugs (1) eine Reaktion des Fahrers auf die dargebotene Aufgabe erfasst wird, und in Abhängigkeit der Reaktion des Fahrers auf die Aufgabe ein Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer kognitiven Verfügbarkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das dazu eingerichtet ist, ein solches Verfahren durchzuführen.
Moderne Kraftfahrzeuge verfügen teilweise über eine Funktion, die die Wachheit des Fahrers überwacht und bei nachlassender Wachheit eine Warnung an den Fahrer ausgibt, um Sekundenschlaf oder dergleichen zu vermeiden. Häufig kommen dabei Kamerasysteme zum Einsatz, die Augen-, insbesondere Lidschlag- und/oder Pupillenbewegungen erfassen. Deuten derartige Bewegungen auf einsetzende Müdigkeit oder den Beginn einer Schlafphase hin, werden Warnungen ausgegeben, um den Fahrer wachzuhalten.
Allerdings kann auch die Kenntnis über die Aufmerksamkeit (auch: „kognitive Verfügbarkeit“) des Fahrers bereits von Vorteil sein, da hierdurch bereits vor einsetzender Müdigkeit oder Beginn einer Schlafphase Gegenmaßnahmen oder zumindest Schutzmaßnahmen eingeleitet werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers auf einfache Weise zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Abschätzung einer kognitiven Verfügbarkeit eines Fahrers eines (insbesondere landgestützten) Kraftfahrzeugs. Verfahrensgemäß wird hierbei mittels eines Ausgabegeräts des Kraftfahrzeugs dem Fahrer eine zu lösende Aufgabe dargeboten. Anschließend wird mittels eines Eingabegeräts des Kraftfahrzeugs eine Reaktion des Fahrers auf die dargebotene Aufgabe erfasst wird. In Abhängigkeit der Reaktion des Fahrers auf die Aufgabe wird dann ein Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers ermittelt.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der Schätzwert anhand einer Reaktionszeit zwischen der Darbietung der Aufgabe und der Erfassung der Reaktion des Fahrers ermittelt. Das heißt, dass eine Dauer zwischen der Darbietung, insbesondere der Ausgabe der Aufgabe und der Detektion der Reaktion des Fahrers erfasst wird. Diese Dauer lässt dabei einen Rückschluss zu, wie aufmerksam und/oder wie geistig „beweglich“ der Fahrer aktuell ist. Beispielsweise wird, je länger diese Dauer ist - insbesondere bei einer vergleichsweise einfach zu lösenden Aufgabe -, der Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit entsprechend herab- oder niedrig angesetzt.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird der Reaktion auf die Aufgabe ein Richtigkeitswert zugeordnet. Dies erfolgt insbesondere in solchen Fällen, in denen die Aufgabe nicht nur eine bloße Reaktion, sondern insbesondere auch eine Angabe einer Lösung erfordert. Der Schätzwert wird hierbei anhand des Richtigkeitswerts der Reaktion des Fahrers ermittelt. Optional wird hierbei ein quasi „digitales“ Ergebnis für den Schätzwert erzeugt, nämlich „kognitive Verfügbarkeit vorhanden“ für einen positiven Richtigkeitswert (insbesondere für eine richtige Lösungsangabe) oder „kognitive Verfügbarkeit nicht vorhanden“ (entsprechend für eine falsche oder keine Lösungsangabe). Vorzugsweise wird der Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit aber aus einer Kombination mehrerer Reaktionen (insbesondere deren jeweiligen Richtigkeitswerten) und/oder der jeweiligen Reaktionszeit bestimmt. Beispielsweise wird dem Schätzwert ein hoher Wert zugeordnet, wenn die Reaktionszeit kurz und die Lösungsangabe richtig ist, ein geringerer Wert, wenn die Reaktionszeit kurz und die Lösungsangabe nicht richtig, und ein besonders geringer Wert, wenn die Reaktionszeit lang und die Lösungsangabe nicht richtig ist.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Aufgabe im Rahmen eines Spiels, das insbesondere zur Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit des Fahrers dient, gestellt. Da ein Spiel regelmäßig zumindest über den Erfolg bei der Bewältigung einer Aufgabe zu einer gewissen Motivation und damit auch einer über einem ohne Spiel vorhandenen Niveau erhöhten Aufmerksamkeit führt, kann somit vorteilhafterweise die Aufmerksamkeit und somit auch die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers bereits zumindest zu einem gewissen Grad aufrecht erhalten werden und als Zusatzeffekt der Schätzwert aus dem Spielverhalten des Fahrers besonders einfach abgeleitet werden. Ein solcher Ansatz wird auch als „gamification“ bezeichnet.
Bevorzugt wird die Aufgabe als Rechenaufgabe, Reaktionsaufgabe, Denkaufgabe (oder auch: Knobelaufgabe), Merkaufgabe, Wissensaufgabe und/oder dergleichen gestellt. Als Reaktionsaufgabe werden beispielsweise auf ausgegebene Signale vorgegebene Reaktionen des Fahrers abgefragt, die vorzugsweise nicht nur eine immer gleiche Reaktion (bspw. Drücken einer bestimmten Taste an einem Multifunktionslenkrad oder dergleichen) erfordern, sondern vorzugsweise auch eine gedankliche Verknüpfung mit einer nicht auf der Hand liegenden Aktion des Fahrers. Somit kann hierbei auch neben der Reaktionszeit auch die Richtigkeit der Reaktion ausgewertet werden. Als Merkaufgabe kann beispielsweise ein Spielprinzip wie das Kinderspiel „Ich packe meinen Koffer“ angewendet werden.
In einer Verfahrensvariante wird die Aufgabe mittels eines akustischen Ausgabegeräts, insbesondere also über ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandene Lautsprecher dargeboten.
In einer alternativen oder zusätzlichen Verfahrensvariante wird die Aufgabe mittels eines optischen Ausgabegeräts, insbesondere eines Displays (ein häufig übliches Multifunktionsdisplay, ein Display innerhalb der Instrumententafel, ein Head-Up-Display oder dergleichen, dargeboten. Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Reaktionsaufgabe werden beispielsweise über einzelne Leuchtmittel, bspw. im Fahrzeuginnenraum verteilte LEDs, Lichtsignale ausgegeben, auf die der Fahrer mit einer bestimmten Aktion reagieren muss (bspw. bei grünem Licht von links, „negative Lautstärketaste“ am Multifunktionslenkrad betätigen, bei rotem Licht von rechts, Audioquellentaste am Multifunktionslenkrad betätigen und dergleichen).
In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Verfahrensvariante - insbesondere für die vorstehend beschriebene Reaktionsaufgabe - wird die Aufgabe mittels eines Ausgabegeräts, das zur Erzeugung haptischer Reize eingerichtet ist (bspw. ein Vibrationssignalgeber am Lenkrad), dargeboten.
In einer optional zusätzlichen Verfahrensvariante wird das Fahrverhalten des Fahrers bspw. mittels einer Spurhaltefunktion, einem Abstandsmesssystem oder dergleichen überwacht und bei einer zunehmenden Häufigkeit von Fahrfehlern (bspw. auffälliges aus der Spur Fahren, fehlendes Blinken beim Abbiegen, vergleichsweise geringer Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug) der Schätzwert herabgesetzt.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird der Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers zur Veränderung von Fahrzeugfunktionen herangezogen. Bei solchen Fahrzeugfunktionen handelt es sich beispielsweise um Maßnahmen zur Erhöhung der Aufmerksamkeit (bspw. Lauterstellen von Musik, Ausgabe von optischen und/oder akustischen Warnsignalen oder dergleichen), um eine Anpassung von Fahrfunktionen (bspw. eine Erhöhung des Abstands einer automatischen Abstandsregelung, eine Verringerung einer Fahrgeschwindigkeit einer Geschwindigkeitsregelung etc.) oder dergleichen.
Das erfindungsgemäße (vorzugsweise landgestützte) Kraftfahrzeug weist ein Steuergerät auf, das dazu eingerichtet ist, das vorstehend beschriebene Verfahren insbesondere in Interaktion mit dem Fahrer durchzuführen.
Bei dem Steuergerät handelt es sich vorzugsweise zumindest im Kern um einen Mikrocontroller mit einem zugeordneten Datenspeicher, auf dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere als Softwaremodul implementiert ist. Alternativ kann es sich bei dem Steuergerät im Kern auch um einen ASIC, auf dem die Funktionalität mit schaltungstechnischen Mitteln umgesetzt ist, handeln.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigt die einzige Figur, 1, schematisch ein Kraftfahrzeug.
Das Kraftfahrzeug 1 ist als Personenkraftwagen ausgebildet und umfasst ein Steuergerät 2, auf dem eine Vielzahl von Fahrzeugfunktionen softwaretechnisch implementiert ist. Das Steuergerät 2 ist somit dazu eingerichtet, die jeweilige Fahrzeugfunktion durchzuführen, und tut dies auch bei Ausführung des entsprechenden Softwaremoduls. Als Fahrzeugfunktion umfasst das Steuergerät 2 beispielsweise eine Geschwindigkeitsregelung, eine Abstandsregelung, einen Spurhalteassistenten und dergleichen. Des Weiteren umfasst das Steuergerät 2 eine Funktion zur Überwachung und Ermittlung der Wachheit und der Aufmerksamkeit eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 1.
Die Wachheit des Fahrers wird dabei mittels einer Kamera 4 überwacht, die Augen-, im Speziellen Pupillen- und Lidbewegungen des Fahrers erfasst. Lassen diese Augenbewegungen nach, d. h. verlangsamen sich beispielsweise, so dass die Lider des Fahrers für übliche Blinzel-Bewegungen vergleichsweise lange geschlossen bleiben oder der Lidschluss auch vergleichsweise langsam erfolgt, geht das Steuergerät 2 davon aus, dass der Fahrer übermüdet ist und Gefahr läuft, einzuschlafen. In diesem Fall gibt das Steuergerät 2 Warnsignale, bspw. über einen Lautsprecher 6 aus.
Zur Ermittlung der Aufmerksamkeit, konkret der kognitiven Verfügbarkeit stellt das Steuergerät 2 dem Fahrer im Rahmen einer Art von Spiel eine Anzahl von Aufgaben. Die jeweilige Aufgabe wird dabei wahlweise über den Lautsprecher 6, ein Multifunktionsdisplay 8 und/oder andere - nicht näher dargestellte Elemente - dargeboten.
In einer Variante werden dem Fahrer akustisch (mittels des Lautsprechers 4) und optisch (mittels des Multifunktionsdisplays 8, die also beide ein Ausgabegerät bilden) Fragen gestellt, die er beantworten muss. In einer Untervariante handelt es sich dabei um Rechenaufgaben. In einer weiteren Untervariante werden dem Fahrer „Denksport“- oder Wissensfragen gestellt. In einer wiederum weiteren Untervariante wird ein Merkspiel vergleichbar zu dem Kinderspiel „Ich packe meinen Koffer“ mit dem Fahrer gespielt.
In einer weiteren Untervariante werden dem Fahrer Reaktionsaufgaben gestellt. Dabei wird der Fahrer beispielsweise aufgefordert bestimmte Reaktionen auf Lichtsignale, die beispielsweise von im Fahrzeuginnenraum verteilten Lichtquellen abgegeben werden, abzugeben.
Die Reaktionen, also beispielsweise die Antworten auf Fragen und dergleichen, werden mittels eines Mikrofons 10, einer oder mehrerer Tasten an einem Lenkrad 12, einem Interface für das Multifunktionsdisplay 8, der Kamera 4 und/oder dergleichen erfasst. Diese Elemente stellen somit Eingabegeräte des Kraftfahrzeugs 1 dar.
Das Steuergerät 2 ermittelt anhand der jeweiligen Reaktion wie aufmerksam der Fahrer ist, konkret leitet das Steuergerät 2 einen Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers ab. Dazu betrachtet das Steuergerät 2 sowohl die Reaktionszeit zwischen der Stellung der Aufgabe und der Reaktion des Fahrers sowie eines von dem Steuergerät 2 für die Reaktion ermittelten Richtigkeitswerts (der bspw. angibt, ob die gestellte Rechenaufgabe richtig gelöst wurde). Anhand dieser Größen, insbesondere über mehrere Aufgaben hinweg, leitet das Steuergerät 2 den Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers ab.
Ist dieser Schätzwert gering, schließt das Steuergerät 2 auf ein hohes Risiko für einsetzenden Schlaf des Fahrers und leitet entsprechend Sicherheitsmaßnahmen ein. Beispielsweise wird eine Warnung an den Fahrer ausgegeben und eine Pause vorgeschlagen. Zudem werden optional Werte für die Abstandsregelung - bspw. den einzuhaltenden Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug - vergrößert.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Steuergerät
4: Kamera
6: Lautsprecher
8: Multifunktionsdisplay
10: Mikrofon
12: Lenkrad

Claims

Verfahren zur Abschätzung einer kognitiven Verfügbarkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1), wobei verfahrensgemäß - mittels eines Ausgabegeräts (6,8) des Kraftfahrzeugs (1) dem Fahrer eine zu lösende Aufgabe dargeboten wird, - mittels eines Eingabegeräts (4,10) des Kraftfahrzeugs (1) eine Reaktion des Fahrers auf die dargebotene Aufgabe erfasst wird, und - in Abhängigkeit der Reaktion des Fahrers auf die Aufgabe ein Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schätzwert anhand einer Reaktionszeit zwischen der Darbietung der Aufgabe und der Erfassung der Reaktion des Fahrers ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Reaktion auf die Aufgabe ein Richtigkeitswert zugeordnet wird und wobei der Schätzwert anhand des Richtigkeitswerts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Aufgabe im Rahmen eines Spiels, insbesondere zur Aufrechterhaltung der Aufmerksamkeit des Fahrers, gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Aufgabe als Rechenaufgabe, Reaktionsaufgabe, Denkaufgabe, Merkaufgabe und/oder Wissensaufgabe gestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aufgabe mittels eines akustischen Ausgabegeräts (6) dargeboten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Aufgabe mittels eines optischen Ausgabegeräts (8), insbesondere eines Displays dargeboten wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Aufgabe mittels eines Ausgabegeräts, das zur Erzeugung haptischer Reize eingerichtet ist, dargeboten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Schätzwert für die kognitive Verfügbarkeit des Fahrers zur Veränderung von Fahrzeugfunktionen herangezogen wird.
Kraftfahrzeug (1), aufweisend ein Steuergerät (2), das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.