DE10311895A1

DE10311895A1 - System zur Einschlafdetektierung eines Kraftfahrers

Info

Publication number: DE10311895A1
Application number: DE10311895A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Heidl; Alfred Utzt
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Überwachungssystem für Kraftfahrzeuge zur Detektierung nachlassender Reaktion und des Einschlafens des Kraftfahrers. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das Überwachungssystem Mittel aufweist, die einen wiederholten, vom Führen des Fahrzeugs unabhängigen Handlungseingriff vom Fahrzeuglenker abfordern und aufnehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Einschlafdetektierung eines Kraftfahrers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind verschiedene Systeme bekannt, mit denen ein Einschlafen eines Kraftfahrers detektiert werden kann. Beispielsweise gibt es ein System, bei dem ein Detektor am Kopf des Fahrers angebracht ist, der ein Abnicken des Kopfes beim beginnenden Einschlafen aufnimmt. Dieses System hat zum Nachteil, dass der Detektor am Kopf einerseits sehr unbequem ist, andererseits, der Fahrer schon lange die nötige Aufmerksamkeit vermissen lässt, bevor sein Kopf beim endgültigen Einschlafen niedersinkt. Zudem ist dieses System sehr fehleranfällig, da der Fahrer im hektischen Verkehr oft den Kopf bewegen muss. Der Nicksensor am Kopf ist aufwendig und daher teuer. Letztendlich ist dieses separate System sehr schwer in ein Fahrzeug zu integrieren.
Andere Systeme arbeiten mit einer Videoüberwachung der Augenbewegung des Fahrers, aus deren nachlassender Aktivität auf das beginnende Einschlafen des Fahrers geschlossen werden kann. Diese Methode kann zwar die beginnende Fahruntüchtigkeit schneller erfassen, ist aber technisch sehr aufwendig und damit teuer und störanfällig. Die Pupillen des Fahrers müssen auf große Entfernung erkannt werden, dabei muss wegen der Bewegungen des Fahrers ein Sektor überwacht werden. Die Augenbewegung ist individuell von Fahrer zu Fahrer verschieden, dies erfordert eine komplexe Bildverarbeitung, die fehleranfällig ist, insbesondere bei Brillenträgern und bei wechselnden Lichtverhältnissen. Ein Fahrer mit verspiegelter Sonnenbrille ist nicht zu überwachen.

In der deutschen Patentschrift PS 37 32 782 ist ein Verfahren geschildert, die Haltekräfte des Fahrers an der Lenksäule zur Stabilisierung des Fahrzeugs zu messen und als Anzeichen eines reaktionsbereiten, wachen Fahrers auszuwerten. Dieses System ist allerdings wegen des schlechten Signal-zu-Rauschen- Verhältnisse sehr fehleranfällig. Vibrationen des Fahrzeuges und Fahrbahnunebenheiten geben Störsignale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System auszugestalten, das zuverlässig, technisch einfach, kostengünstig und leicht in eine bestehende Fahrzeugsteuerung zu integrieren ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Einschlafdetektierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der wiederholt abgeforderte Handlungseingriff in das Überwachungssystem adaptiv von dem Fahrzustand des Fahrzeuges abhängig. Bei einer sehr kurvigen Streckenführungen, die einen häufigen Lenkeingriff und ständige Beschleunigungen und Verzögerungen bei insgesamt moderater Geschwindigkeit erfordert, könnte der Handlungseingriff sinnvoller Weise seltener abgefordert werden als bei einer Fahrt gerade aus auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit.

Der Handlungseingriff kann vorzugsweise als Quittierung einer Aufforderung hierzu abgefordert werden. Ein optisches oder akustisches Signal könnte den Fahrer auffordern, eine Quittierungshandlung vorzunehmen. Erfolgt die Quittierung immer mit schneller Reaktionszeit, könnten die Intervalle zwischen den Signalen als Adaption auf ein dynamisches Verhalten des Fahrer verlängert werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriff am Lenkrad 1 des Fahrzeuges angeordnet. Dies hat zum Vorteil, dass der Fahrer die Hände nicht vom Lenkrad 1 nehmen muss und somit keine Unruhe in sein Fahrverhalten kommt. Ein erhöhtes Unfallrisiko durch vom Verkehrsgeschehen ablenkende Handhabungsmaßnahmen wird hierdurch vermieden.

Vorteilhafter Weise sind die Mittel dieses Überwachungssystems dabei sogar derart ausgestaltet, dass die Position der Hände am Lenkrad 1 beim Handlungseingriff unverändert bleiben kann. Dies minimiert die Beeinträchtigung des Führen des Fahrzeuges.

Vorzugsweise werden die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriff durch eine Erhöhung der Handkraft am Lenkrad 1 betätigt. Ein kurzer festerer Griff am Lenkrad 1 stellt für einen Fahrzeuglenker keine Beeinträchtigung der Sicherheit und des Komforts beim Führen seines Fahrzeuges dar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriffs eine im Wesentlichen über den Umfang des Lenkrads 1 sich erstreckende Fluidkammer, insbesondere einen Schlauch auf. Wird ein Schlauch durch einen kurzen, kräftigen Handgriff zusammengedrückt, wird das Fluid innerhalb des Schlauches verdrängt. Dabei kommt es zu einer Fließbewegung und zu einem Druckanstieg. Beides kann sensiert werden.

Vorzugsweise ist dem Fluidmedium ein Drucksensor zugeordnet. Dies ist die einfachste, kostengünstigste und störsicherste Aufnahme der Wirkung des Handlungseingriffs.

Außer einem fluidgefüllten Schlauch mit Drucksensor, sind auch andere Betätigungseinrichtungen denkbar, zum Beispiel, über Dehnungsmessstreifen (DMS) oder ein piezo-elektrisches Bauteil, oder eine widerstandsveränderliche Metallschicht.

Vorteilhafter Weise erfolgt die Aufforderung, zu deren Quittierung eine Handlungseingriff vorzunehmen ist, optische oder akustisch. Dies ist für den Fahrer sehr leicht wahrzunehmen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt durch das Überwachungssystem bei ausbleibendem Handlungseingriff, insbesondere nach einer akustischen Warnung eine Zwangsverzögerung durch Eingriff in die Betriebs bremse eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs. Alternativ oder kumulativ hierzu kann auch ein Eingriff in das Motormanagement oder eine Dauerbremseinrichtung erfolgen. Bei einer gleichmäßigen, ermüdenden Autobahnfahrt mit hoher Geschwindigkeit wird ein reaktionsmüder Fahrer möglicherweise davor bewahrt, auf ein vor ihm fahrendes Fahrzeug aufzufahren. Die akustische Warnung oder der unerwartete Bremsvorgang wird den Fahrer wieder aufwecken und hoffentlich zu einer Pause veranlassen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kommuniziert das Überwachungssystem mit der Fahrzeugelektronik über ein normiertes Bussystem, insbesondere über einen CAN-Bus. Auf diese Weise lässt sich ein vielseitiger Eingriff in die Steuerungselektronik des gesamten Fahrzeuges auf einfache Art bewerkstelligen.

Vorzugsweise kann das Überwachungssystem über Schnittstellen eines EBS/ESP-Systems (Elektronisches Bremssystem/Elektronisches Stabilisierungsprogramm) kommunizieren.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel des Überwachungssystemsintegraler Bestandteil des ESP-Lenkradsensors.

In einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Lenkrad.
Die Figur zeigt beispielsweise in einer schematisierten Darstellung einen Querschnitt durch ein Lenkrad 1 eines Nutzkraftfahrzeugs. Kernstück des Lenkrads 1 ist ein Metallkranz 2, der die Stabilität des Lenkrads 1 gewährleistet. Um den Metallkranz 2 ist eine Polsterung 3 aufgebracht, die eine angenehme Handhabung des Lenkrads 1 ermöglicht. In die Polsterung 3 ist ein Druckschlauch 4 eingearbeitet, der auf einen festen Handgriff der Polsterung 3 durch seine Deformation reagiert. Das in dem Druckschlauch 4 befindliche Medium wird durch einen festen Handgriff komprimiert, worauf ein nicht dargestellter Drucksensor reagiert. Der Drucksensor ist eine Differenzdruckschalter mit einem sehr kleinen Ansprechbereich. Der in die Polsterung 3 eingearbeitete Druckschlauch 4 erstreckt sich über den gesamten Lenkradkranz und die Speichen, so dass, gleichgültig an welchem Teil des Lenkrads 1 der Fahrer angreift, ein kurzer fester Griff am Lenkrad 1 immer zu einer Deformation des Druckschlauchs 4 und daraus resultierend zu einem Druckanstieg des Mediums im Schlauch führt, die den Differenzdruckschalter ansprechen lässt.
Das System zur Einschlafdetektierung eines Kraftfahrers arbeitet folgendermaßen: Es liegt dem Konzept des Systems zugrunde, dass vor dem tatsächlichen Einschlafen, insbesondere vor dem Sekundenschlaf eine gewisse Zeit mit zunehmend nachlassender Reaktionsbereitschaft vorausgeht. Als Maß für die Reaktionsbereitschaft wird die Reaktionszeit auf ein optisches bzw. akustisches Signal herangezogen. Ein optisches Signal in Form einer aufleuchtenden Kontrollleuchte bildet den Vorteil, einerseits leicht wahrgenommen zu werden, andererseits den Fahrer wenig zu beeinträchtigen. Die Kontrollleuchte (nicht dargestellt) ist mittig am Lenkrad 1 angebracht. Die Anbringung der Kontrollleuchte am Lenkrad 1 ermöglicht es, das System zur Einschlafdetektierung weitgehend in die Lenksäule samt Lenkrad 1 zu integrieren. Das Aufleuchten der Kontrollleuchte ist vom Fahrer innerhalb einer gewissen Zeit durch einen kurzen kräftigen Griff am Lenkrad 1 zu quittieren. Unterbleibt diese Reaktion, wird der Fahrer optisch und akustisch dazu aufgefordert, durch einen kurzen kräftigen Griff am Lenkrad 1 die aufleuchtende Kontrollleuchte zu quittieren. Folgt daraufhin immer noch keine Reaktion des Fahrers, wird das Fahrzeug über einen CAN-Bus-Anschluss automatisch abgebremst. In der Regel wird aber vor dieser letzten, härtesten Konsequenz, dem automatischen Abbremsen durch das System, die optische Warnstufe einige Male erreicht. Die Zeit, in der eine Reaktion erforderlich ist, kann adaptiv an die bisherigen Reaktionen des Fahrzeugführers auf die Kontrollleuchte angepasst werden.
Die Integration der Kontrollleuchte in das Lenkrad 1 ermöglicht es, das ganze System zur Einschlafdetektierung als kompakte Einheit mit dem Lenkrad 1 vertreiben zu können. Das System zur Einschlafdetektierung kann in den vorhandenen Lenkwinkelsensor eines elektronischen Bremssystems integriert werden oder dar an angeschlossen werden. Da der Lenkwinkelsensor bereits über einen CAN-Bus-Anschluss verfügt, kann dieser zur Kommunikation des Systems zur Einschlafdetektierung mit dem Bremssystem benutzt werden. Durch diese Integration kann auch ein Rangierbetrieb oder Arbeiten im Stillstand, wie z. B. Auf- bzw. Absetzen von Ladebrücken etc. erfasst werden und es kann auf diese Betriebszustände sinnvollerweise durch ein Abschalten des Systems reagiert werden.

1: Lenkrad
2: Metallkranz
3: Polsterung
4: Druckschlauch

Claims

Überwachungssystem für Kraftfahrzeuge zur Detektierung nachlassender Reaktion und/oder des Einschlafens des Kraftfahrers, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem Mittel aufweist, die einen wiederholten, vom Führen des Fahrzeugs unabhängigen Handlungseingriff vom Fahrzeuglenker abfordern, aufnehmen und auswerten.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wiederholt abgeforderte Handlungseingriff adaptiv von dem Fahrzustand des Fahrzeuges und/oder der Reaktionszeit des Fahrers abhängig ist.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Handlungseingriff als Quittierung einer Aufforderung hierzu abgefordert wird.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriff im Lenkrad (1) des Fahrzeuges angeordnet sind.
Überwachungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart ausgestaltet sind, dass die Position der Hände am Lenkrad (1) beim Handlungseingriff unverändert bleiben kann.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriff durch eine Erhöhung der Handkraft am Lenkrad (1) betätigt werden.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriffs eine im Wesentlichen über den Umfang des Lenkrads (1) sich erstreckende Fluidkammer, insbesondere einen Schlauch aufweisen.
Überwachungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fluidmedium ein Drucksensor zugeordnet ist.
Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Aufnahme des Handlungseingriffs mindestens einen Dehnungsmessstreifen (DMS) oder mindestens ein piezo-elektrisches Bauteil oder mindestens eine widerstandsveränderliche Metallschicht aufweisen.
Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufforderung optische oder akustisch erfolgt.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei ausbleibendem Handlungseingriff eine Zwangsverzögerung durch Eingriff in das Motormanagement und/oder eine Dauerbremseinrichtung und/oder die Betriebsbremse eines Kraft- oder Nutzfahrzeugs erfolgt.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem mit der Fahrzeugelektronik über ein normiertes Bussystem, insbesondere über einen CAN-Bus kommunizieren kann.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungssystem über Schnittstellen eines EBS/ESP-Systems kommunizieren kann.
Überwachungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel des Überwachungssystems integraler Bestandteil eines ESP-Lenkradsensors sind.