DE3803916A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der fahrtauglichkeit eines fahrzeugfuehrers - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der fahrtauglichkeit eines fahrzeugfuehrersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung
der Fahrtauglichkeit eines Fahrzeugführers, insbesondere nach längerer
Fahrzeit.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, z.B. aus der EP 0 059 225, die
einen Fahrer warnen, wenn er infolge Übermüdung - auch kurzzeitig -
eingeschlafen ist. Eine Alarmvorrichtung soll ihn dann aufwecken. Eine
Erhöhung der allgemeinen Fahrsicherheit auf den Straßen dürfte auf diese
oder ähnliche Weise kaum möglich sein.
Eine andere Vorrichtung, wie sie aus der DE 34 47 536 A1 bekannt ist,
weist eine Reizsignal-Erzeugungsvorrichtung auf, die in ununterbrochener
Folge Reizsignale für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges erzeugt. Die
Vorrichtung soll dann auf Quittierungssignale von dem Fahrer reagieren.
Nachteilig bei einem solchen System ist, daß es zusätzliche Aktivität
und Aufwand für die Quittierung erfordert, der seinerseits zur Ermüdung
führt bzw. diese verstärkt und daß die Quittierungseinrichtung wil
lentlich z.B. überbrückt werden kann oder z.B. durch Defekt ausfallen
kann. Hierdurch ist eine sichere Vorsorge vor Unfällen zumindest
zweifelhaft, wenn nicht unmöglich.
Die Erfindung hat die Aufgabe einer VOR-Warnung und Unfallverhütung.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Auswerten von Augenreaktionen auf stimulierende Reize. Gestaltungen und
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen niedergelegt.
Mit der Erfindung sind Warnungen und Eingriffe in das Verkehrsgeschehen
möglich, bevor es überhaupt zu einem Unfall kommen kann.
Die Zeichnung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt in
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Kfz-Armaturenbrett;
Fig. 2 eine Aufzeichnung von Augenreaktionen (Wege);
Fig. 3 eine Aufzeichnung der Augenreaktion im Hinblick auf Genauigkeit
und Zeit als Funktion der Ermüdung;
Fig. 4 eine Vorrichtung mit Steuer und Auswerterechner.
Die Vorrichtung zur Ermittlung der Fahrtauglichkeit besteht nach dem
Ausführungsbeispiel aus folgenden Einheiten:
Entsprechend Fig. 1 ist im Armaturenbrett 1 eine geeignete Vorrichtung,
z.B. eine Kamera 3 eingebaut, die mittels einer gepulsten Infrarot-
Lichtquelle 4 insbesondere die Augenpartie des Fahrers abbildet. Zur
Reizstimulation des Fahrers sind Stimulationsleuchten 5 im sichtbaren
Bereich am Armaturenbrett 1 oder am Lenkrad 2 oder an den sowieso
abzulesenden Instrumenten 6 angebracht.
Nach bekannten Untersuchungen erfolgt ein Schwenken der Augen von einem
Betrachtungspunkt A zu einem Betrachtungspunkt B entsprechend Fig. 2
durch z.B. ein Schwenken entsprechend der Linie 1 oder der Linie 2.
Nach Fig. 3 kann die Ermüdung (v) oder mangelnde Aufmerksamkeit dadurch
beurteilt werden, daß die Zeit (t) des Ausrichtens der Augen von einem
definierten Punkt länger (Änderungsgeschwindigkeit geringer) wird und
außerdem die allererste Ausrichtung des Augapfels mit zunehmender
Ermüdung ungenauer wird. Deshalb wird hier ein Toleranzbereich für die
Erstausrichtung festgelegt.
Die Auswertung dieser Effekte kann nach Fig. 4 wie folgt durchgeführt
werden:
Ein Video-Steuerrechner 7 taktet die gepulste Infrarot-Lichtquelle 4 für
die Augenpartie des Fahrers. Die Augenpartie des Fahrers ist auf dem
CCD-Sensor abgebildet. Der Video-Steuerrechner 7 wertet Lage, Längen
änderung, Winkel, Winkeländerung und absoluten Blickwinkel der Augen
aus. Diese Informationen gehen dem Auswerterechner 8 für Augenbewegungen
zu. Dieser Auswerterechner 8 stimuliert den Fahrer über sichtbare
Stimulationsleuchten 5 im Instrumentenbereich 6 und wertet entsprechend
Fig. 3 die Orts- bzw. Wegefehler der Erstausrichtung und die Zeit bis
zur Ausrichtung der Augen überhaupt sowie die totale Reaktionszeit aus
und gibt über die Schnittstelle 9 zum Fahrzeug zuerst ein akustisches
oder optisches Warnsignal am Alarmgeber 10. Wenn darauf vom Fahrer nicht
reagiert wird, greift die Vorrichtung mit Hilfe des adaptiven Computer-
Systems in die Motordrosselung (Schubabschaltung) oder in die Bremsen
des Fahrzeugs mittels Aktor 11 ein. Jede Alarmgebung und/oder jeder
Eingriff werden auf einem Schreiber 12, der natürlich auch Teil eines
Gefahren- oder Zentral-Rechner sein kann, wie auf einem Fahrtenschreiber,
registriert.
Über diese Reaktionsprüfung durch statische Stimulation hinaus können
über die Schnittstelle 9 zum Fahrzeug Werte wie
- - Lenkwinkel
- - ABS
- - Gaspedal
- - Blinkerbetätigung
- - Drehzahlmessung
- - Daten des Abstandswarnsystems
- - Beschleunigung und Verzögerungen
mit der Auswertung der Augenbewegungen verknüpft werden und daraus ein
Ermüdungs- oder Konditionszustand abgeleitet werden.
Da die ausgewerteten Informationen individuell verschieden sind, wird
das System adaptiv ausgelegt, d.h. über die Kamera geschieht durch
Messung des Augenabstands, der Gesichtskonturen sowie der Strukturen von
Iris und Retina eine personelle Zuordnung. Die Reaktionsgeschwindig
keiten der damit erkannten Person werden vom System erfaßt und einge
speichert und während der ganzen Fahrt mit den anfallenden Meßwerten
verglichen. Aus dem Vergleich wird bei 10 die Warnung oder der Eingriff
mittels Aktor 11 abgeleitet; wenn dieser Vergleich ergeben hat, daß die
ausgewerteten Augenreaktionen außerhalb vorgegebener Toleranzen
(Schwellwerte) liegen. Je nach dem Grad der Abweichung wird dann z.B.
zuerst gewarnt, dann die Drosselklappe geschlossen, Schub abgeschaltet
oder gebremst.
Die Abstufung/Abstimmung des Eingriffs richtet sich auch nach der
Verknüpfung von Informationen über momentane Fahrtbedingungen/-zustände
mit den Informationen über die Augenreaktion der kontrollierten Person
aus dem Videosystem. Der Computer korreliert diese, insbesondere mit
Hilfe eines eingegebenen Algorithmus, z.B. über die Abhängigkeit von
Fahrgeschwindigkeit und Reaktionszeit durch Anpassung diesbezüglicher
Schwellwerte.
Im Gegensatz zum Stand der Technik werden bei der Erfindung nicht
Reizsignale in ununterbrochener Folge erzeugt und auch nicht allein
zeitgesteuert, sondern das adaptive Computer-System berücksichtigt
weitgehend alle Einflüsse, die von der jeweiligen Person (Fahrer) oder
der momentanen Verkehrssituation (Fahrbedingungen) ausgehen.
Z.B. kann das adaptive Computer-System die Frequenz der Reizstimulation
erhöhen, wenn der Fahrer Warnsignale vom Abstandswarnsystem wegen
Unterschreitung von Schwellwerten übersieht oder wenn besonders große
oder in schnellem Wechsel ± (rechts, links) aufeinanderfolgende Lenk
winkelzuschläge vorgenommen wurden oder auch Fahrmanöver, die auf
unkontrolliertes ruckartiges Fahren ohne entsprechende Notwendigkeit
hindeuten.
Claims (10)
1. Verfahren zur Ermittlung der Fahrtauglichkeit eines Fahrzeug
führers, insbesondere nach längerer Fahrzeit, dadurch gekennzeichnet,
daß Ermüdung oder mangelnde Aufmerksamkeit durch Auswerten von Augen
reaktionen auf stimulierende Reize festgestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß optische
Reize erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Lichtquellen im Fahrzeug auf die Augenpartie eines Fahrers ausgerichet
und kurzzeitig eingeschaltet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Blickbereich der kontrollierten Person eine
geeignete Vorrichtung z.B. eine Kamera die Reaktion nach einer Stimu
lation durch Lichtreize testet.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Informa
tionen über den Betriebszustand des Fahrzeuges und/oder über zu hohe
Annäherungsgeschwindigkeit für den Fahrtauglichkeitstest für die Auswer
tung mit herangezogen wurden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auswertung der Reaktionen mit Hilfe eines adaptiven
Computer-Systems erfolgt, das die Informationen von jeder individuellen
kontrollierten Person während der Fahrt speichert und vergleicht, ob
Reaktionsabweichungen innerhalb oder außerhalb vorgegebener Toleranzen
(Schwellwerte) liegen.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine geeignete
Vorrichtung, z.B. ein optischer Sensor oder eine Halbleiterkamera Teil
eines Video-Systems bildet, indem ein Steuer- und Auswerterechner(-com
puter) eine gepulste Strahlenquelle taktet und die Kamera die Augen
partie des Fahrers und damit die Reaktion der Augen auf das Anstrahlen
mit Licht über (eine) vorbestimmte Zeit(en) abbildet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Auswerterechner über eine Schnittstelle zum Fahrzeug Informationen über
momentane Fahrtbedingungen/-zustände erhält, die er mit den Informa
tionen über die Reaktion der kontrollierten Person aus dem Video-System
korreliert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Auswerterechner bei Überschreiten vorgegebener Toleranzen (Schwell
werte) nach Vergleich mit Hilfe eines Alarmgebers ein Warnsignal auslöst
und/oder in das Fahrgeschehen, insbesondere durch Drosselung, Schubab
schaltung oder Bremsen, je nach Grad der Abweichung, eingreift.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einheit, z.B. der Zentral- oder Gefahren-Rechner oder ein Schreiber jede
Auslösung und jeden Eingriff registriert.
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