DE10210130B4

DE10210130B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Fahrerwarnung

Info

Publication number: DE10210130B4
Application number: DE10210130.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Maas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: US20040036613A1; US20070063855A1; US7551093B2; JP4510389B2; JP2003323700A; DE10210130A1

Abstract

Verfahren zur Fahrerwarnung, wobei die Warnung mittels einer akustischen und/oder optischen und/oder haptischen Anzeige erfolgt, wobei ein Warnsignal erzeugt wird, dessen Größe abhängig vom Grad der Unaufmerksamkeit des Fahrers ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Betriebsgrößen des Fahrzeugs ermittelt werden, aus denen Faktoren gebildet werden, die unterschiedlich gewichtet zur Bildung einer die Intensität der Warnung repräsentierenden Größe verknüpft werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerwarnung, insbesondere zur Warnung eines Fahrers bei Fahrfehlern oder bevorstehenden potentiellen Gefahren infolge Unaufmerksamkeit oder Müdigkeit.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Systeme bekannt, welche den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bei Unaufmerksamkeit warnen, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug aufgrund von Müdigkeit, Sekundenschlaf oder Ablenkung des Fahrers (im Folgenden als Unaufmerksamkeit zusammengefasst) die Fahrspur verläßt oder zu verlassen droht. Ein Beispiel für ein solches System zeigt die DE 195 07 956 A1 , bei welcher mittels Sensorelementen der Abstand des Fahrzeugs zu einer Fahrbahnmarkierung bestimmt wird und in Abhängigkeit des Abstandes und unter Berücksichtigung weiterer Größen die Zeit bis Erreichen der Markierung abgeschätzt wird und der Fahrer bei Gefahr des Verlassens der Fahrspur gewarnt wird. Problematisch bei solchen Systemen ist die Schwierigkeit, den Aufmerksamkeitszustand des Fahrers genau zu erfassen. Zwar gibt z. B. die Veränderung des Fahrzeugabstands zu einer Fahrbahnmarkierung Hinweise auf Unaufmerksamkeit des Fahrers, jedoch ist eine zuverlässige Unterscheidung in „konzentrierter Fahrer” und „unaufmerksamer Fahrer” nur schwer möglich. Es existiert ein großer Graubereich, in dem weder von einer sicheren Unaufmerksamkeit noch von einer sicheren Aufmerksamkeit des Fahrers ausgegangen werden kann. Bezüglich der Warnung des Fahrers ergeben sich in diesem Zusammenhang also folgende Probleme. Warnt man den Fahrer zu früh, so erlebt dieser viele Fehlwarnungen, die als störend empfunden werden. Wird der Fahrer erst dann gewarnt, wenn mit allergrößter Sicherheit eine Unaufmerksamkeit vorliegt, so besteht die Gefahr, dass nicht alle Fälle, in denen der Fahrer unaufmerksam ist, abgedeckt werden.
Die DE 101 56 509 A1 beschreibt die Anpassung der Intensität eines Warnsignals an die Ausgangswerte einer Müdigkeitserkennung, welche auf der Basis verschiedener Betriebsgrößen einen Grad für die Wachsamkeit des Fahrers erzeugt.
Die DE 101 51 014 beschreibt eine Vorgehensweise, nach welcher der Fahrer einen Betätigungsschalter betätigen muss und beim Nichtbetätigen des Betätigungsschalters ein Signal erzeugt wird, dessen Intensität sich bei Nichtbetätigung verstärkt.
Die DE 101 48 535 A1 zeigt eine Vorgehensweise zur Ermittlung der Aufmerksamkeit eines Fahrers. Der Aufmerksamkeitsgrad wird dabei abhängig von der Position der Hände des Fahrers und/oder des Drucks, mit dem der Fahrer das Lenkrad umgreift, erfasst.
Die DE 101 03 401 A1 ermittelt die Fahrerbelastung abhängig von verschiedenen Größen, in deren Abhängigkeit beispielsweise Warnzeitpunkte festgelegt werden.
Die EP 0 030 021 A2 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Überwachung des Wachsamkeitspegels eines Fahrzeuglenkers.
Die DE 197 34 307 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und/oder Beeinflussung des Fahrzeugverhaltens eines fahrergesteuerten Kraftfahrzeugs.
Die DE 43 26 529 A1 zeigt ein Verfahren zum Vermeiden von Kollisionen von Kraftfahrzeugen
Die DE 44 00 207 A1 zeigt eine Vorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs.
Vorteile der Erfindung
Der besondere Vorteil, die Intensität einer Warnung abhängig von wenigstens einer Betriebsgröße, aus der eine Wahrscheinlichkeit für die Unaufmerksamkeit eines Fahrers ableitbar ist, zu machen, ist, dass der Fahrer um so deutlicher auf die Warnung aufmerksam wird, je höher die Wahrscheinlichkeit für eine Unaufmerksamkeit des Fahrers ist. Ein aufmerksamer Fahrer findet eine solche Warnung kaum als störend, während ein unaufmerksamer Fahrer ausreichend deutlich gewarnt wird.
Besonders vorteilhaft ist ferner, dass ein konzentrierter Fahrer geringere, leisere Warnungen wahrnimmt als ein unkonzentrierter. Somit ist ein optimaler Kompromiß zwischen der Deutlichkeit und der Wirksamkeit der Warnung erreicht.
In vorteilhafter Weise wird die Anpassung der Warnausgabe stufenlos oder abgestuft in Abhängigkeit der ermittelten Wahrscheinlichkeit der Unaufmerksamkeit vorgegeben.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung sowohl in Verbindung mit akustischen Warnungen, bei denen insbesondere die Lautstärke und/oder die Tonhöhe verändert wird, als auch bei optischen Anzeigen, bei denen die Lichtstärke und/oder die Farbe und/oder die Größe der Warnung verändert wird.
Vorteilhaft ist auch die Anwendung bei haptischen Warnungen, bei denen z. B. die Stärke eines Rüttelns verändert wird.
In vorteilhafter Weise wird die Größe, die die Warnausgabe festlegt, abhängig von verschiedenen Kriterien zur Aufmerksamkeitserfassung des Fahrers bestimmt, beispielsweise abhängig von einer Abstandsgröße des Fahrzeugs von einer Fahrspurreferenzgröße (beispielsweise Fahrspurmitte, Randbegrenzung der Fahrbahn, etc.), abhängig von einer geschätzten Aufmerksamkeit anhand des Lenkverhaltens und/oder der Veränderung der Stellung von Gas- und/oder Bremspedal, und/oder abhängig von der erfassten Sitzposition bzw. Körperhaltung. Auf diese Weise werden wesentliche Kriterien zur Aufmerksamkeitserkennung des Fahrers in Betracht gezogen und zur Bildung der Warnausgabe miteinander verknüpft.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt dabei ein Übersichtsbild einer Steuereinrichtung, in welcher Maßnahmen zur Aufmerksamkeitserkennung und zur Bildung der Warnausgabe getroffen sind, während in 2 ein Ablaufdiagramm zur Bildung der Warnausgabe in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel skizziert ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In 1 ist eine Steuereinrichtung 10 dargestellt, welche ein Eingangsschaltung 12, einen Mikrocomputer 14 sowie eine Ausgangsschaltung 16 umfaßt. Diese Elemente sind mit einem Bussystem 18 miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 12 werden Eingangsleitungen zugeführt, welche die Steuereinheit 10 mit Sensoren zur Erfassung von Betriebsgrößen beispielsweise des Fahrzeugs verbindet. So wird von einem Sensor 22 zur Erfassung der Gaspedalstellung der Eingangsschaltung 12 eine Eingangsleitung 20 zugeführt. Von einem Lenkwinkelsensor 24 führt eine Leitung 26 zur Eingangsschaltung 12, während von einem Abstandssensor 28, beispielsweise einer Kamera, eine Leitung 30 zur Eingangsschaltung 12 führt. Von weiteren Meßeinrichtungen 32 bis 36 (z. B. einer Innenraumkamera) führen Eingangsleitungen 38 bis 42 zur Steuereinheit 10. Alternativ können mehrere Eingangssignale mittels einer Bus-Übertragung (z. B. CAN-Bus) über weniger Eingangsleitungen empfangen werden. Über wenigstens eine Ausgangsleitung 44, die von der Ausgangsschaltung 16 ausgeht, betätigt die Steuereinheit 10 wenigstens eine Warneinrichtung 46, beispielsweise einen Lautsprecher und/oder eine optische und/oder eine haptische Warnanzeige. Aus den zugeführten Meßsignalen, beispielsweise dem Fahrpedalpositionssignal, Bremspedalpositionssignal, dem Lenkwinkelsignal, dem Abstandssignal zu einer Randmarkierung der Fahrspur bzw. dem geschätzten Abstandsverlauf in der Zukunft und/oder weiteren Signalen, wie beispielsweise ein Signal bezüglich der Körperhaltung mittels einer Innenraumkamera, werden durch die im Mikrocomputer 14 implementierten Programm wenigstens eine Größe, die ein Maß für die Aufmerksamkeit bzw. Unaufmerksamkeit des Fahrers repräsentiertet, und eine Größe für die Notwendigkeit der Warnung des Fahrers ermittelt bzw. ausgewertet. Diese Größen werden dann zu einer resultierenden Größe verbunden. In einer Ausführung werden die einzelnen Größen nach Maßgabe fest oder z. B. in Abhängigkeit der Betriebssituation variabel vorgegebener Gewichtungsfaktoren zu der resultierenden Größe verknüpft, in deren Abhängigkeit die Warnung erfolgt. Ist die Warnung beispielsweise eine akustische, so wird in Abhängigkeit der resultierenden Größe die Lautstärke und/oder die Tonhöhe der Warnung festgelegt, wobei bei einer resultierenden Größe, die mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Unaufmerksamkeit des Fahrers anzeigt, eine große Lautstärke bzw. ein hoher Ton gewählt wird, bei einer Größe, die lediglich eine mittlere oder geringe Wahrscheinlichkeit für eine Unaufmerksamkeit des Fahrers darstellt, eine vergleichsweise leisere Lautstärke bzw. tiefere Tonhöhe. Handelt es sich um eine optische Anzeige, so werden in Abhängigkeit der resultierenden Größe Lichtintensität und/oder Farbe und/oder Größe festgelegt. Z. B. ändert sich die Farbe von grün für eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Unaufmerksamkeit zu rot bei einer hoher Wahrscheinlichkeit, entsprechend von klein auf groß und/oder von geringer Lichtintensität zu einer großen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Realisierung eines solchen Programms ist in 2 anhand eines Flußdiagramms dargestellt.
Das in 2 skizzierte Programm wird in vorgegebenen Zeitabständen durchlaufen. Im ersten Schritt 100 wird der Abstand Abs des Fahrzeugs von einer Randmarkierung der Fahrspur, beispielsweise der Mittelmarkierung oder einer Randmarkierung, eingelesen oder der zukünftige Abstand des Fahrzeugs von einer Randmarkierung der Fahrspur, beispielsweise der Mittelmarkierung oder einer Randmarkierung, abgeschätzt. Ein Beispiel für die Ermittlung eines solchen Abstandes ist aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Aus den aktuellen und den vergangenen Abstandswerten werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel zukünftige Abstandswerte extrapoliert, wobei bei einer Annäherung des Fahrzeugs an die Randmarkierung bei entsprechender Verringerung des geschätzten Abstandes bzw. bei einem drohenden Überschreiten der Markierung von einer Notwendigkeit zur Fahrerwarnung ausgegangen wird. Im darauf folgenden Schritt 102 wird der geschätzten zukünftigen Abstand mittels eines Gewichtungsfaktors W1 gewichtet. Im darauf folgenden Schritt 104 wird ein Aufmerksamkeitsfaktor ALW, der aus dem Lenkwinkel abgeleitet wird, eingelesen. Zur Bildung dieses Faktors werden aufeinander folgende Lenkwinkel eingelesen und die Änderungen untersucht. Z. B. wird der Faktor aus dem Gradienten und/oder der Frequenz der Winkeländerungen und/oder des Abstands aufeinander folgender Lenkwinkeländerungen nach Maßgabe von Kennlinien, Kennfeldern, Tabellen bestimmt. Wesentlich dabei ist, dass der Faktor um so größer ist, je langsamer oder geringer die Lenkbewegungen sind. Dies deutet auf Unaufmerksamkeit des Fahrers hin. Der Aufmerksamkeitsfaktor ALW wird im Schritt 106 mit einem zweiten Wichtungsfaktor W2 gewichtet. Daraufhin wird im Schritt 108 ein Aufmerksamkeitsfaktor, der aus der Gaspedalstellung abgeleitet ist, eingelesen. Analog zum Lenkwinkel wird dieser Faktor z. B. aus dem Gradienten und/oder der Frequenz der Winkeländerungen und/oder des Abstands aufeinander folgender Gaspedalstellungsänderungen nach Maßgabe von Kennlinien, Kennfeldern, Tabellen bestimmt, wobei der Faktor um so größer ist, je geringer die Veränderungen der Gaspedalstellung sind. Letzteres deutet auf eine Unaufmerksamkeit hin. Im darauf folgenden Schritt 110 wird dieser Faktor mit dem Wichtungsfaktor W3 gewichtet. Nachfolgend können weitere Größen, die die Aufmerksamkeit des Fahrers abschätzen, nach gleichem Prinzip einfließen. Daraufhin wird im Schritt 112 die Intensität der Warnung IWarn aus den gewichteten Größen abgeleitet. Dazu wird von dem aus dem geschätzten aktuellen oder zukünftigen Abstand zur Fahrzeugspur ermittelte Basiswert die gewichteten Aufmerksamkeitsfaktoren abgezogen. Danach wird eine Warnung ausgegeben, deren Intensität in Abhängigkeit der resultierende Größe Iwarn steht. Dies bedeutet, dass je größer diese resultierende Größe ist, desto lauter die akustische oder desto deutlicher die optische Warnanzeige ist. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen.
Die Ableitung des Basiswerts kann in einer anderen Ausführung auf eine andere Art und Wiese erfolgen, z. B. kann die Größe abhängig vom Unterschreiten eines vorgegebenen, fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Wert gebildet werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wichtungsfaktoren W1 bis W3 betriebsgrößenabhängig. Beispielsweise wird bei hohen Geschwindigkeiten der Gaspedalfaktor höher bewertet als der Lenkwinkelfaktor, während der Abstandswert höher gewichtet wird. Bei geringeren Geschwindigkeiten könnte sich eine Höherbewertung des Lenkwinkelfaktors gegenüber dem Gaspedalfaktor als geeignet erweisen.
Neben oder anstelle der Lenkwinkel- und/oder Gaspedalstellungsabhängigkeit bei der Bildung der Unaufmerksamkeitsfaktoren können andere Kriterien herangezogen werden, beispielsweise eine Veränderung der Körperhaltung, insbesondere der Kopfhaltung, wobei ein Unaufmerksamkeitsfaktor erhöht wird, wenn ein Drehen des Kopfes erkannt wird oder ein Vorbeugen des Körpers. Die Körperhaltung wird dabei z. B. durch eine Innenraumkamera erfaßt.
Bei der Verwendung akustischer Anzeigen erfolgt die Veränderung der Lautstärke stufenlos oder in mehreren Stufen in Abhängigkeit der ermittelten Warnintensitätsgröße. Bei optischen Anzeigen wird je nach Ausführung in Abhängigkeit der Warnintensitätsgröße die Größe der Anzeige, die Farbe der Anzeige und/oder die Intensität der Anzeige verändert.
Die bevorzugte Anwendung der geschilderten Vorgehensweise ist in Verbindung mit einem sogenannten Spurverlassenswarner. Die obigen Maßnahmen werden aber ebenso in anderen Anwendungen vorteilhaft eingesetzt, nämlich überall dort, wo ein Warnsignal zur Warnung des Fahrers vor einer Gefahr gebildet wird, z. B. bei einer Warnung wegen zu geringem Abstands, etc., wobei für die Wirksamkeit der Warnung die Aufmerksamkeit des Fahrers eine wichtige Rolle spielt.

Claims

Verfahren zur Fahrerwarnung, wobei die Warnung mittels einer akustischen und/oder optischen und/oder haptischen Anzeige erfolgt, wobei ein Warnsignal erzeugt wird, dessen Größe abhängig vom Grad der Unaufmerksamkeit des Fahrers ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Betriebsgrößen des Fahrzeugs ermittelt werden, aus denen Faktoren gebildet werden, die unterschiedlich gewichtet zur Bildung einer die Intensität der Warnung repräsentierenden Größe verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus wenigstens einer Betriebsgröße eine Größe abgeleitet wird, die ein Maß für die Unaufmerksamkeit des Fahrers darstellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer akustischen Warnung die Lautstärke und/oder Tonhöhe verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer optischen Warnung die Intensität und/oder die Farbe und/oder die Größe der optischen Warnung verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal abhängig von dem aktuellen oder zukünftigen geschätzten Abstand des Fahrzeugs zu einer Begrenzung der Fahrspur des Fahrzeugs gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Betriebsgröße der Lenkwinkel und/oder die Gaspedalstellung und/oder die Bremspedalstellung und/oder die Sitz- oder Körperhaltung des Fahrers ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Betriebsgrößen ermittelt werden, aus denen Faktoren, welche ein Maß für die Unaufmerksamkeit des Fahrers darstellen, gebildet werden, die miteinander zur Bildung der Größe verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren betriebsgrößenabhängig sind.
Vorrichtung zur Fahrerwarnung, mit einer Steuereinheit, welche wenigstens eine Betriebsgröße empfängt und wenigstens ein Warnsignal ausgibt, welche Mittel umfasst, die das Warnsignal erzeugen und Mittel vorgesehen sind, die die Größe des Warnsignals unabhängig vom Grad der Unaufmerksamkeit des Fahrers vorgeben, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die aus mehreren Betriebsgrößen Faktoren ermitteln, die unterschiedlich gewichtet zur Bildung einer die Intensität der Warnung repräsentierenden Größe verknüpft werden.