DE4400207C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Wachheit bzw. des Bewußtseins eines Fahrers eines Fahrzeugs durch Aufwecken des Fahrers des Fahrzeugs, wenn festgestellt wird, daß die Wachheit des Fahrers des Fahrzeugs abnimmt, weil der Fahrer des Fahrzeugs einschläft.
Als Ergebnis der Verbesserungen des Straßennetzes hat sich in letzter Zeit die Bewegungsmöglichkeit von Fahrzeugen be­ trächtlich verbessert, und mehr Leute verbringen einen be­ trächtlichen Teil ihrer Zeit mit Fahren. Generell neigen die Fahrer dazu, ihr Fahrzeug unabhängig davon, ob sie müde sind, zu fahren. Wenn der Fahrer das Fahrzeug über eine ausgedehnte Zeit ohne Pause bedient, stellt sich Müdigkeit ein, die zu einer verringerten Wachheit des Fahrers und deshalb zu einer gesteigerten Möglichkeit eines Unfalls führt.
Um dies zu verhindern, wurde eine Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei der der Wachheitszustand des Fahrers in Abhängigkeit von der Herz­ schlagfrequenz des Fahrers und der Bedienung des Lenkrades durch den Fahrer abgeschätzt wird.
Eine in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 22537884 offenbarte Vorrichtung zum Verbes­ sern der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs, bei der der Wachheitszustand in Abhängigkeit von der Herzschlagfrequenz des Fahrers abgeschätzt wird, benutzt die direkte Relation zwischen der Herzschlagfrequenz und dem Wachheitszustand des Fahrers, wobei die Herzschlagfrequenz des Fahrers einen fast konstanten Wert über eine ausgedehnte Zeitspanne annimmt, wenn der Fahrer völlig wach ist, und schätzt die Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von Abweichungen der aktuellen Herz­ schlagfrequenz relativ von der Herzschlagfrequenz, wenn der Fahrer völlig wach ist, ab.
Eine in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 122242192 offenbarte Vorrichtung zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs, die den Wachheitszustand des Fahrers in Abhängigkeit von der Be­ tätigung des Lenkrades durch den Fahrer abschätzt, erkennt, daß eine Feinlenkperiode des Lenkrades auftritt, wenn der Fahrer völlig wach ist, und die Lenkperiode des Lenkrades an­ steigt, wenn der Fahrer weniger wach ist. Die Vorrichtung de­ tektiert eine spezifische Lenkperiode von dem des Rechts- und Linksdrehen des Lenkrades durch den Fahrer und schätzt die Wachheit des Fahrers von der detektierten Lenkperiode ab.
Die JP 56-2227 offenbart eine Vorrichtung zur Verbesserung der Wachheit des Fahrers eines Fahrzeugs, die eine vorläufige Warnung erzeugt, wenn ein monotoner Fahrzustand detektiert wird, und die eine wirkliche Warnung ausgibt, wenn die Reak­ tionszeit des Fahrers eine vorbestimmte Zeit überschreitet, um dadurch die Wachheits des Fahrers in zwei Schritten zu be­ stimmen.
Bei der JP 5-3921 werden weiter Instruktionsmittel zur Stimu­ lation benutzt, die den Stimulationsgrad in Abhängigkeit von der Wachheit des Fahrers variieren.
Beide, die JP 56-2227 und 5-3921, bestimmen die Wachheit des Fahrers in zwei Schritten und die Tatsache, daß eine Abnahme der Wachheit des Fahrers über die Zeit variiert, wird nicht berücksichtigt.
Deshalb ergibt sich eine Gefahr, daß, wenn der Fahrer weiter­ fährt, nachdem eine Abnahme der Wachheit detektiert wird, zum Beispiel durch Ausgabe einer vorläufigen Warnung, die Wach­ heit des Fahrers nicht mehr genauer bestimmt und eine ent­ sprechende Warnung in Abhängigkeit von der Wachheit des Fah­ rers nicht ausgegeben werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs zu schaffen, die verschiedene Warnungen in Abhängigkeit vom Level der Wachheit des Fahrers erzeugen können, der von individuellen Unterschieden der Fah­ rer nicht beeinflußt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorichtung und ein Verfahren zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers ei­ nes Fahrzeugs gelöst, die einen Herzschlagsensor zum Detek­ tieren der Herzschlag-Puls-Information des Fahrers, Mittel zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von einem detektierten Signal des Herschlagsensors, einen Lenk­ winkelsensor zur Detektion eines Lenkwinkels des Fahrzeugs, Mittel zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängig­ keit von einem detektierten Signal des Lenkwinkelsensors und Warnsteuermittel zur schrittweisen Steuerung der Betätigung einer Vielzahl von Warnmitteln in Abhängigkeit vom Wach­ heitsgrad des Fahrers, der durch die Mittel zur Bestimmung der Wachheit vom Herzschlag und die Mittel zur Bestimmung des Wachheitsgrad von der Lenkung bestimmt wird, umfassen.
So bestimmen die Mittel zur Bestimmung des Wachheitsgrad des Fahrers in Abhängigkeit vom Herzschlag den Wachheitsgrad des Fahrers in Abhängigkeit von der Herzschlaginformation, die vom Herschlagsensor detektiert wird, die Mittel zur Bestim­ mung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit vom Lenkwinkel bestimmen den Wachhheitsgrad des Fahrers in Abhängigkeit von Lenkwinkeldaten, die von dem Lenkwinkelsensor detektiert wer­ den, und die Warnsteuermittel steuern schrittweise die Betä­ tigung der Vielzahl von Warnmitteln in Abhängigkeit von einer Reaktion des Fahrers gemäß den Bestimmungsergebnissen der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herz­ schlag und der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhän­ gigkeit von der Lenkung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläu­ tert.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das die Struktur einer er­ findungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs darstellt;
Fig. 2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht, die das Aussehen eines Fahrzeuginnenraums bei der Ausführungsform darstellt;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das zeitliche Änderungen der Wachheit eines Fahrers darstellt;
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung, die einen Zu­ sammenhang zwischen den Herzschlagpulsen von einem Herschlagsensor und Herzschlagfrequenzdaten, die von Herzschlag-Verarbeitungsmitteln berechnet wurden, darstellt;
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Herzschlag-Verarbeitungsmittel der Ausführungs­ form zusammen mit den Fig. 6 und 7 darstellt;
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Herzschlag-Verarbeitungsmittel der Ausführungs­ form zusammen mit den Fig. 5 und 7 darstellt;
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Herzschlag-Verarbeitungsmittel der Ausführungs­ form zusammen mit den Fig. 5 und 6 darstellt;
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Herzschlagdaten-Verarbeitungsmittel der vorlie­ genden Ausführungsform darstellt;
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Herzschlag nach der vorliegenden Ausfüh­ rungsform zusammen mit den Fig. 10 und 11 dar­ stellt;
Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Herzschlag nach der vorliegenden Ausfüh­ rungsform zusammen mit den Fig. 9 und 11 dar­ stellt;
Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Herzschlag nach der vorliegenden Ausfüh­ rungsform zusammen mit den Fig. 9 und 10 dar­ stellt;
Fig. 12 zeigt eine schematische, vergrößerte Darstellung, die einen Teil der Lenkspindel, an welcher der Lenk­ winkelsensor angeordnet ist, darstellt;
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das eine visuelle Lenkkomponente des Fahrers über der Lenkwinkelhäufigkeitsverteilung des Lenkrades darstellt;
Fig. 14 zeigt ein Diagramm, das eine Lenkwinkelhäufigkeits­ verteilung des Lenkrades bei einer Beschränkung der oberen Sicht des Fahrers darstellt;
Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht, die eine obere Sichtbeschränkung des Fahrers illustriert;
Fig. 16 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel nach der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit Fig. 17 darstellt;
Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel nach der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit Fig. 16 darstellt;
Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Lenken nach der vorliegenden Ausführungs­ form zusammen mit Fig. 19 darstellt;
Fig. 19 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Mittel zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Lenken nach der vorliegenden Ausführungs­ form zusammen mit Fig. 18 darstellt;
Fig. 20 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Warnsteuermittel nach der vorliegenden Ausfüh­ rungsform zusammen mit Fig. 21 darstellt;
Fig. 21 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Warnsteuermittel nach der vorliegenden Ausfüh­ rungsform zusammen mit Fig. 20 darstellt;
Fig. 22 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Verarbeitungseinheit zum Warnen bei einem Len­ kradgriffehler nach der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
Fig. 23 zeigt ein Flußdiagramm, das den Verarbeitungsablauf einer Referenzwert-Korrektureinheit nach der vorlie­ genden Ausführungsform darstellt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm der Ausführungsform, bei der die Vorrichtung zur Bestimmung der Wachheit nach der vorlie­ genden Erfindung bei einer Vorrichtung zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers eines Fahrzeugs angewendet wird, und Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht, die den Fahrzeugin­ nenraum bei dieser Ausführungsform darstellt. Ein Paar von rechten und linken Infrarot-Herzschlagsensoren 11 und 12 zur Detektion von Herzschlagpulsen des Fahrers (nicht darge­ stellt) sind mit Herzschlag-Verarbeitungsmitteln 13 und 14 zum Erhalten detektierter Signale von den Infrarot-Herz­ schlagsensoren 11 und 12 und zum Berechnen einer Herzschlag­ frequenz des Fahrers verbunden. Die Herzschlag-Verarbeitungs­ mittel 13 und 14 sind mit Signal-Selektionsmitteln 15 verbun­ den, die eines der Ausgangssignale der Herzschlag-Verarbei­ tungsmittel 13 oder 14 auswählen. Ein Potential-Herschlagsen­ sor 16, der verschieden von den Herzschlagsensoren 11 und 12 ist, ist mit Herzschlag-Verarbeitungsmitteln 17 verbunden, die ein detektiertes Signal von dem Potential-Herzschlagsen­ sor 16 erhalten und eine Herzschlagfrequenz des Fahrers be­ rechnen. Die Signal-Selektionsmittel 15 und die Herzschlag- Verarbeitungsmittel 17 sind mit Herzschlagdaten-Verarbei­ tungsmitteln 18 verbunden, um einen Mittelwert der Herz­ schlagfrequenz des Fahrers und Änderungen davon in Abhängig­ keit von Ausgangssignalen der Signal-Selektionsmittel 15 und der Herzschlag-Verarbeitungsmittel 17 zu berechnen. Die Herz­ schlagdaten-Verarbeitungsmittel 18 sind mit Mitteln 19 zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von den Berechnungen der Herzschlagdaten-Verarbeitungsmittel 18 ver­ bunden.
Weiter ist ein Lenkwinkelsensor 21 zur Detektion einer Abwei­ chung der Lenkspindel 20 von einer neutralen Position (im folgenden als "Lenkwinkel" bezeichnet) mit Lenkwinkeldaten- Verarbeitungsmitteln 22 verbunden, die ein detektiertes Si­ gnal vom Lenkwinkelsensor 21 erhalten und eine frequenzanaly­ sierte Lenkkomponente berechnen. Die Lenkwinkeldaten-Verar­ beitungsmittel 22 sind mit Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von einem Berechnungser­ gebnis der Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel 22 verbunden.
Weiter sind die Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel 22 der vorliegenden Ausführungsform mit einem Fahrzeuggeschwindig­ keitssensor 24 zur Detektion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (im folgenden als "Fahrzeuggeschwindigkeit" be­ zeichnet) verbunden, und ein detektiertes Signal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 wird auch den Lenkwinkelda­ ten-Verarbeitungsmitteln 22 eingegeben.
Weiter weist das Fahrzeug nach der vorliegenden Ausführungs­ form berührende Warnmittel 26 zum Erzeugen einer Warnung durch eine Deformation des Fahrersitzes 25, visuelle Warnmit­ tel 28 zum Anzeigen einer Warnung auf der Windschutzscheibe 27 des Fahrzeugs und hörbare Warnmittel 29 zum Erzeugen einer höhrbaren Warnung auf. Diese drei Warnmittel 26, 28 und 29 sind mit den Mitteln 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhän­ gigkeit vom Herzschlag und den Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken verbunden, wobei Wach­ heitssignale durch die Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und die Mittel 23 zur Bestim­ mung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken erzeugt werden, und Daten über die Wachheit des Fahrers werden an Warnsteuer­ mittel 30 ausgegeben, und die Warnsteuermittel 30 steuern die Betätigung der drei Warnmittel 26, 28 und 29 in Abhängigkeit von den Wachheitssignalen, die durch die Mittel 29 zur Be­ stimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und die Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken erzeugt wurden.
Zusätzlich ist ein Warnfreigabeschalter 31 im Fahrzeuginnen­ raum für den Fahrer vorgesehen, um die Warnausgabe durch die drei Warnmittel 26, 28 und 29 zu beenden. Der Warnfreigabe­ schalter 31 ist mit den Warnsteuermitteln 30 und einer Refe­ renzwertkorrektureinheit 32 verbunden. Die Referenzwertkor­ rektureinheit 32 ist mit den Mitteln 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und den Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken ver­ bunden. Daten, die von der Referenzwert-Korrektureinheit 32 berechnet werden, sind Eingaben für die Mittel 19 zur Bestim­ mung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und die Mit­ tel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Len­ ken.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die zwei Typen der Herschlagsensoren 11, 12 und 16 individuell an vorbe­ stimmten Positionen an einem Lenkrad 33 angeordnet. Deshalb ist ein Mechanismus zum Auffordern des Fahrers, das Lenkrad 33 korrekt zu fassen, weil die Herzschlagpulse, insbesondere vom Potential-Herschlagsensor 16, nicht detektiert werden können, bis der Fahrer das Lenkrad 33 mit beiden Händen an den vorbestimmten Positionen greift, vorgesehen.
Insbesondere weist das Fahrzeug bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform Lenkradgriffehler-Warnmittel 34 auf, deren Betäti­ gung durch die Warnsteuermittel 30 kontrolliert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform benutzen die Lenkradgriff-Feh­ ler-Warnmittel 34 die zwei Warnmittel 26 und 29. Weiter um­ fassen die Warnsteuermittel 30 eine Verarbeitungseinheit 35 zum Warnen bei einem Lenkradgriffehler, die Ausgangssignale von den Herzschlag-Verarbeitungsmitteln 13, 14 und 17 erhält und bestimmt, ob der Fahrer das Lenkrad 33 korrekt gemäß den Ausgangssignalen der Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 greift oder nicht. Die Warnsteuermittel 30 betätigen die Lenkradgriffehler-Warnmittel 34, wenn festgestellt wird, daß der Fahrer das Lenkrad 33 nicht korrekt greift, und been­ den automatisch die Betätigung der Lenkradgriffehler-Warnmit­ tel 34, wenn festgestellt wird, daß der Fahrer das Lenkrad 33 korrekt greift.
Es ist allgemein bekannt, daß die Wachheit des Fahrers gradu­ ell während einer Fahrt abnimmt, und die Abnahme wird durch Befahren einer monotonen, verlassenen Straße für eine ausge­ dehnte Zeit beschleunigt. Ein Beispiel der zeitlichen Ände­ rungen der Wachheit des Fahrers ist als ein Diagramm in Fig. 3 dargestellt. Der Bereich (1) bezeichnet eine Zeitspanne vor der Fahrt, (2) bezeichnet einen Bereich abnehmender Wachheit als Folge des fortgesetzten Fahrens, (3) bezeichnet einen Bereich, bei dem die Wachheit aufgrund von Streß, der vom Beginn des Fahrens herrührt, oder Streß vom Fahren auf einer städtischen Straße ansteigt, (4) bezeichnet einen Bereich, bei dem die Wachheit während des Fahrens auf einer weniger stark befahrenen, monotonen Straße oder einer Schnellstraße stabil bleibt, (5) bezeichnet einen Bereich, bei dem die Wachheit des Fahrers variiert, weil sich der Fahrer müde fühlt, und (6) bezeichnet einen Bereich, bei dem der Fahrer völlig bewußtlos ist, weil der Fahrer eingeschlafen ist.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, tritt normalerweise der Bereich (5), bei dem die Wachheit ansteigt und abnimmt, weil sich der Fahrer müde fühlt, vor dem Bereich (6) auf, bei dem der Fah­ rer tatsächlich einschläft, und der Bereich (4), bei dem die Wachheit des Fahrers stabil ist, tritt auf bevor sich der Fahrer müde zu fühlen beginnt. Daher wird die Wachheit des Fahrers kontinuierlich überwacht, um den Bereich der stabilen Wachheit abzuschätzen und den Übergangsbereich vom Bereich der stabilen Wachheit vorauszusagen, wo die Wachheit des Fahrers um einen großen Anteil variiert, und eine Warnung kann ausgegeben werden, um zu verhindern, daß der Fahrer ein­ geschläft.
Basierend auf diesen Feststellungen werden Änderungen der Wachheit, die in Fig. 3 dargestellt sind, in Abhängigkeit von detektierten Signalen der zwei Arten von Herzschlagsen­ soren 11, 12 und 16 abgeschätzt, und die zwei Arten der Herz­ schlagsensoren 11, 21 und 16 sind bei der vorliegenden Aus­ führungsform in vorbestimmten Positionen am Lenkrad 33 inte­ griert.
Die Infrarot-Herzschlagsensoren 11 und 12 nutzen unabhängig voneinander die Reflektion von infrarotem Licht durch Hämo­ globin im pulsierenden Blut aus. Um den Betrag des in Abhän­ gigkeit vom Herzschlag periodisch variierenden infraroten Lichts zu detektieren, weisen die Sensoren im wesentlichen Lichtprojektionseinheiten 11a und 12a zur Projektion von in­ frarotem Licht und Lichtempfangseinheiten 11b und 12b zum Aufnehmen des infraroten Lichts auf, wobei die Sensoren je­ weils auf der rechten und linken Seite des Lenkrades 33 ein­ gebaut sind. Da jedoch die Struktur davon und dergleichen be­ reits aus der JP 59-22537 und dergleichen bekannt sind, wird eine detaillierte Beschreibung davon weggelassen.
Der Potential-Herzschlag 16 detektiert einen Spannungspuls, der durch eine Kontraktion des Myokardiums (myocardium) zwi­ schen beiden Händen des Fahrers erzeugt wird, als eine pul­ sierende Spannung mit einem Paar von Elektroden 16a und 16b, die in das Lenkrad 33 eingebaut sind, und da die Struktur aus der JP 59-25729 und dergleichen bekannt ist, wird eine wei­ tere Beschreibung davon weggelassen.
Da die oben beschriebenen Infrarot-Herzschlagsensoren 11 und 12 versagen können, wenn starkes Sonnenlicht auf das Lenkrad 33 fällt, und der Potential-Herschlagsensor 16 den Herzschlag nicht detektieren kann, wenn der Fahrer das Lenkrad 33 nicht korrekt mit beiden Händen greift, sind die zwei Arten der Herzschlagsensoren 11, 12 und 16 bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform kombiniert, wie dies weiter unten beschrieben wird, um den Herzschlag des Fahrer genau zu detektieren.
Die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13 und 14 berechnen die Herzschlagfrequenz des Fahrers in Abhängigkeit von den detek­ tierten Signalen der Infrarot-Herzschlagsensoren 11 und 12, und berechnen die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 17 die Herz­ schlagfrequenz des Fahrers in Abhängigkeit von einem detek­ tierten Signal des Potential-Herschlagsensors 16. Die von den Herzschlag-Verarbeitungsmitteln 13, 14 und 17 ausgeführten Berechnungen sind grundsätzlich die gleichen, wobei abnormale Detektionssignale angepaßt korrigiert werden, um ein Herz­ schlag-Pulsintervall (im folgenden als "Pulsintervall" be­ zeichnet) und die zum Pulsintervall korrespondierende Herz­ schlagfrequenz zu berechnen.
Fig. 4 zeigt einen Zusammenhang zwischen Herzschlagdaten, die durch die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 berechnet werden, und den Herzschlagpulsen, die durch die Herschlagsensoren detektiert werden. Wenn z. B. das Pulsin­ tervall plötzlich kürzer als das vorausgehend gemessene Puls­ intervall wird, wird die Herzschlagberechnung in Abhängigkeit vom Pulsintervall zu dieser Zeit temporär zurückgehalten, und wenn die Summe aus dem nächsten gemessenen Pulsintervall und dem vorangehenden Pulsintervall fast gleich ist wie das vorangehende Pulsintervall, wird festgestellt, daß die voran­ gehende Herzschlag-Pulsinformation einem Rauschen zuzuordnen ist und die vorausgehenden Herzschlagdaten werden gelöscht. Z. B. sind die Pulsintervalle IP(n-4) und IP(n-3) zur Zeit tP(n-4) und einer folgenden Zeit tP(n-3) abnormal kürzer als ein vorangehendes Pulsintervall IP, dann wird die Herz­ schlagfrequenz, die zu der Zeit tP(n-4) berechnet wird, zu­ rückgehalten, und wenn die Summe aus den zwei Pulsintervall IP(n-4) und IP(n-3) beinahe die gleiche wie das vorausgehende Pulsintervall ist, wird der Herzschlagpuls zur Zeit tP(n-4) als Rauschen angesehen, und die Herzschlagdaten zur Zeit tP(n-4) werden gelöscht. Wenn weiter das Pulsintervall plötz­ lich länger wird, und wenn das nächste gemessene Pulsinter­ vall fast das gleiche wie das vorangehende Pulsintervall ist, wird die Hälfte der Zeit des aktuellen Pulsintervalls zu der Zeit, bei welcher das Pulsintervall des vorangehenden Puls­ intervalls berechnet wird, addiert, um Herzschlagdaten zu dieser Zeit zu interpolieren. Wenn z. B. das Pulsintervall zur Zeit tP(n-1) außergewöhnlich länger als das vergangene Pulsintervall IP ist, und wenn ein Pulsintervall IP(n) zu ei­ ner Zeit tP(n), bei der der nächste Herzschlagpuls detektiert wird, beinahe das gleiche wie das vergangene Pulsintervall IP ist, wird festgestellt, daß ein normaler Herzschlagpuls zwi­ schen der vorangehenden Zeit und der Zeit vor dieser Zeit nicht bestimmt werden kann, und die Hälfte der Zeit des vor­ angehenden Pulsintervalls IP(n-1) wird zu der Zeit tP(n-2) addiert, bei welcher der Herzschlagpuls vor der vorangehenden Zeit detektiert wurde, um eine Herzschlagfrequenz bei diesem Zeitpunkt zu berechnen.
Der Verarbeitungsablauf der Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 ist in den Fig. 5 bis 7 dargestellt. Die Verarbeitung wird durch die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 bei der vorliegenden Ausführungsform in einer vorbestimmten Periode, z. B. zu jeder Zeit bei einem Unter­ brechungssignal alle 15 msek., ausgeführt. Zuerst wird in Schritt a1 die Detektionszeit tP eines von den Herschlagsen­ soren 11, 12 und 16 detektierten Herzschlagpulses eingelesen. In Schritt a2 wird die vorangehend detektierte Pulszeit tP(n-1) von der aktuell detektierten Pulszeit tP(n) subtrahiert und das aktuelle Pulsintervall IP(n) durch die folgende Glei­ chung erhalten.
IP(n) = tP(n) - tP(n-1)
Dann wird in Schritt a3 festgestellt, ob ein Pulsintervall- Referenzwert IPB gesetzt ist oder nicht. Wenn der Pulsinter­ vall-Referenzwert IPB jedoch zu Beginn nicht gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a4 fort, wo festgestellt wird, ob das Pulsintervall IP(n) zwischen einem voreinge­ stellten minimalen Pulsintervall IMN, z. B. 600 ms, und einem maximalen Pulsintervall IMX, z. B. 1200 ms, liegt oder nicht.
Wenn in Schritt a4 festgestellt wird, daß das Pulsintervall IP(n) nicht zwischen dem minimalen Pulsintervall IMN und dem maximalen Pulsintervall IMX liegt, dies bedeutet, daß das in Schritt a2 berechnete Pulsintervall IP(n) abnormal ist, geht die Verarbeitung zurück zu Schritt a1 nach dem oben beschrie­ benen Unterbrechungssignal vorbestimmter Periode. Wenn in Schritt a4 festgestellt wird, daß das Pulsintervall IP(n) zwischen dem minimalen Pulsintervall IMN und dem maximalen Pulsintervall IMX liegt, dies bedeutet, daß das in Schritt a2 berechnete Pulsintervall IP(n) einen normalen Wert hat, wird das in Schritt a2 berechnete Pulsintervall IP(n) als Refe­ renz-Pulsintervall IPB in Schritt a5 angenommen, und in Schritt a6 wird festgestellt, ob das aktuelle Pulsintervall IP(n) länger als die Summe aus dem Referenz-Pulsintervall IPB und einer voreingestellten zusätzlichen Zeit TA, z. B. 250 ms, ist oder nicht. Auch wenn in Schritt a3 festgestellt wird, daß das Referenz-Pulsintervall IPB gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a6 fort.
Wenn in Schritt a6 festgestellt wird, daß das aktuelle Puls­ intervall IP(n) kürzer als die Summe aus dem Referenz-Pulsin­ tervall IPB und der voreingestellten zusätzlichen Zeit TA ist, dies bedeutet, daß der Wert des aktuell berechneten Pulsintervall IP(n) normal ist, wird in Schritt a7 festge­ stellt, ob das Pulsintervall IP(n) kürzer als ein durch Sub­ traktion einer voreingestellten Subtraktionszeit TS, z. B. 250 ms, von dem Referenz-Pulsintervall IPB ist oder nicht, und wenn in Schritt a7 festgestellt wird, daß das Pulsinter­ vall IP(n) geringer als das um die voreingestellte Subtrakti­ onszeit TS subtrahierte Referenz-Pulsintervall IPB ist, dies bedeutet, daß das aktuell berechnete Pulsintervall IP(n) ab­ normal sein könnte, wird in Schritt aß festgestellt, ob eine Herzschlagdaten-Zurückhalteflagge FR, die später beschrieben wird, gesetzt ist oder nicht.
Wenn in Schritt a8 festgestellt wird, daß die Herzschlagda­ ten-Zurückkhalteflagge FR gesetzt ist, dies bedeutet, daß die vorangehende Bestimmung zurückgehalten wird, weil das voran­ gehend berechnete Pulsintervall IP(n-1) abnormal sein könnte, setzt die Verarbeitung mit Schritt a9 fort, wo das aktuelle Pulsintervall IP(n) durch die Summe aus dem aktuellen Pulsin­ tervall IP(n) und dem vorangehenden IP(n-1) ersetzt wird, und in Schritt a10 wird wieder festgestellt, ob das korrigierte Pulsintervall größer als das um die Subtraktionszeit TS sub­ trahierte Referenz-Pulsintervall IPB und kleiner als die Summe aus dem Referenz-Pulsintervall IPB und der obigen zu­ sätzlichen Zeit TA ist oder nicht. Wenn in Schritt aß festge­ stellt wird, daß die Herzschlagdaten-Zurückkhalteflagge FR nicht gesetzt ist, dies bedeutet, daß das vorangehend be­ rechnete Pulsintervall IP(n-1) normal und das aktuelle Puls­ intervall IP(n) abnormal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a11 fort, wo die Herzschlagdaten-Zurückkhalteflagge FR gesetzt wird, und in einem Schritt a12 werden individuell eine erste Eingabefehlerflagge FU1, eine zweite Eingabefeh­ lerflagge FU2 und eine Eingabenormalflagge FNI, die später beschrieben werden, zurückgesetzt, und die Verarbeitung geht folgend auf das nächste Unterbrechungssignal zu Schritt a1 zurück.
Wenn in Schritt a10 festgestellt wird, daß das in Schritt a9 gesetzte Pulsintervall IP(n) größer als das um die voreinge­ stellte Subtraktionszeit TS subtrahierte Referenz-Pulsinter­ vall IPB und kleiner als die Summe aus dem Referenz-Pulsin­ tervall IPB und der voreingestellten Additionszeit TA ist, dies bedeutet, daß das vorangehende Pulsintervall IP(n-1) ab­ normal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a13 fort, wo die Herzschlagdaten-Zurückkhalteflagge FR zurückgesetzt wird. Eine aktuelle Herzschlagfrequenz RH(n) wird in Schritt a14 in Abhängigkeit von dem in Schritt a9 korrigierten Pulsintervall IP(n) berechnet, und in Schritt a15 wird festgestellt, ob der Herzschlagdaten-Zeitgeber begonnen hat aufwärts zu zählen oder nicht, wobei folgende Gleichung verwendet wird:
RH(n) = 60/IP(n)
Wenn in Schritt a15 festgestellt wird, daß der Herzschlagda­ ten-Zeitgeber nicht begonnen hat aufwärts zu zählen, wird das Aufwärtszählen des Herzschlagdaten-Zeitgebers in Schritt a16 begonnen. In Schritt a17 wird die Herzschlagdaten-Nummer ND um 1 inkrementiert, das in Schritt a9 gesetzte Pulsintervall IP(n) wird in Schritt a18 als neues Referenz-Pulsintervall IPB angenommen, und die Verarbeitung setzt wieder mit Schritt a1 nach dem oben beschriebenen Unterbrechungssignal mit vor­ bestimmter Periode fort.
Wenn andererseits in Schritt a6 festgestellt wird, daß das Pulsintervall IP(n) größer als die Summe aus dem Referenz- Pulsintervall IPB und der voreingestellten Additionszeit TA ist, dies bedeutet, daß ein Herzschlagpuls zwischen der vor­ angehenden Zeit und der aktuellen Zeit angenommen wurde, setzt die Verarbeitung mit Schritt a19 fort, wo die erste Eingabefehlerflagge FU1 gesetzt wird. In Schritt a20 wird festgestellt, ob die Eingabenormalflagge FNI, die später be­ schrieben wird, gesetzt ist oder nicht. Wenn die Eingabenor­ malflagge FNI gesetzt ist, dies bedeutet, daß die vorausge­ hende Eingabe normal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a21 fort, wo das vorangehend gesetzte Pulsintervall IP(n) als Anfangszeit eines den Eingabefehler integrierenden Zeitgebers gesetzt wird, von der das Aufwärtszählen begonnen wird, und in Schritt a22 wird bestimmt, ob ein Zählwert TCI des in­ tegrierenden Eingabefehlerzeitgebers länger als eine vorein­ gestellte Zeit TRI ist oder nicht.
Wenn in Schritt a22 festgestellt wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers kleiner als die obige voreingestelle Zeit TRI ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a1 nach dem oben beschriebenen vorbestimmten periodi­ schen Unterbrechungssignal fort. Wenn weiter in Schritt a22 festgestellt wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers die vorgewählte Zeit TRI überschrei­ tet, dies bedeutet, daß die in Schritt a1 eingelesenen Herz­ schlagpulsdaten einem andauernden Rauschen unterliegen, wird die Herzschlagdaten-Nummer ND auf 0 in Schritt a23 gesetzt, der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers wird in Schritt a24 auf 0 zurückgesetzt, in Schritt a25 wird das Auf­ wärtszählen des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers zu­ rückgesetzt, und dann setzt die Verarbeitung wieder mit Schritt a1 folgend dem vorbestimmten periodischen Unterbre­ chungssignal fort.
Wenn weiter in Schritt a20 festgestellt wird, daß die Einga­ benormalflagge FNI nicht gesetzt ist, dies bedeutet, daß die vorangehende Eingabe abnormal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a26 fort, wo festgestellt wird, ob der integrierende Eingabefehlerzeitgeber aufwärts zählt oder nicht. Wenn in Schritt a26 festgestellt wird, daß der integrierende Einga­ befehlerzeitgeber aufwärts zählt, setzt die Verarbeitung mit dem obigen Schritt a22 fort. Wenn im Gegensatz dazu in Schritt a22 festgestellt wird, daß das Aufwärtszählen des in­ tegrierenden Eingabefehlerzeitgebers noch nicht begonnen hat, beginnt das Aufwärtszählen des integrierenden Eingabefehler­ zeitgeber in Schritt a27, und die Verarbeitung setzt mit Schritt a1 nach dem vorbestimmten periodischen Unterbre­ chungssignal fort.
Wenn in Schritt a10 festgestellt wird, das in Schritt a9 ge­ setzte Pulsintervall IP(n) kürzer als der Wert des mit der Subtraktionszeit TS subtrahierten Referenz-Pulsintervall IBP oder das Pulsintervall TP(n) länger als die Summe aus dem Re­ ferenz-Pulsintervall IPB und der Additionszeit TA ist, dies bedeutet, daß das aktuelle korrigierte Pulsintervall IP(n) auch abnormal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a28 fort, wo die zweite Eingabefehlerflagge FU2 gesetzt wird, und die erste Eingabefehlerflagge FU1, die Eingabenormalflagge FNI und die Herzschlagdaten-Zurückkhalteflagge FR werden in­ dividuell in Schritt a29 zurückgesetzt. In Schritt a30 be­ ginnt das Aufwärtszählen des integrierenden Eingabefehler­ zeitgeber, und dann setzt die Verarbeitung wieder mit Schritt a1 nach dem vorbestimmten periodischen Unterbrechungssignal fort.
Wenn weiter in Schritt a7 festgestellt wird, daß das Pulsin­ tervall IP(n) länger als der mit der Subtraktionszeit TS sub­ trahierte Wert des Referenz-Pulsintervalls IPB ist, dies be­ deutet, daß das aktuell berechnete Pulsintervall IP(n) normal ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a31 fort, wo die im Bestimmungsschritt a20 benutzte Eingabenormalflagge FNI ge­ setzt wird, und in Schritt a32 wird festgestellt, ob die zweite Eingabefehlerflagge FU2 gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt a32 festgestellt wird, daß die zweite Eingabefeh­ lerflagge FU2 gesetzt ist, dies bedeutet, daß abnormale Herz­ schlagpulse zu zwei aufeinanderfolgenden Zeiten detektiert wurden, setzt die Verarbeitung mit Schritt a33 fort, wo der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers auf 0 zurückgesetzt wird. In Schritt a34 wird die Herzschlagdaten­ nummer ND auf Null zurückgesetzt. In Schritt a35 wird der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers auf 0 zurückge­ setzt, und dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt a14 zurück.
Wenn andererseits in Schritt a32 festgestellt wird, daß die zweite Eingabefehlerflagge FU2 nicht gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a36 fort, wo festgestellt wird, ob die erste Eingabefehlerflagge FU1 gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt a36 festgestellt wird, daß die erste Eingabe­ fehlerflagge FU1 gesetzt ist, dies bedeutet, daß das vorange­ hend berechnete Pulsintervall IP(n-1) zu lang im Vergleich zu dem vorhergehend berechneten ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt a37 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCI des integrierende Eingabefehlerzeitgebers größer als die voreingestellte Zeit TRI ist oder nicht. Wenn in Schritt a36 festgestellt wird, daß die erste Eingabefehlerflagge FU1 nicht gesetzt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt a14 zu­ rück.
Wenn in Schritt a37 angenommen wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers kleiner als die vor­ eingestellte Zeit TRI ist, dies bedeutet, daß es einen unde­ tektierten Herzschlagpuls zwischen der vorangehenden Zeit und der dieser vorangehenden Zeit zuvorliegenden Zeit gibt, wird eine Herzschlagdateninterpolation für den Herzschlagpuls, der zwischen der vorangehenden Zeit und der dieser vorangehenden Zeit zuvorliegenden Zeit nicht detektiert wurde, durchge­ führt. Die erste Eingabefehlerflagge FU1 wird in Schritt a39 zurückgesetzt, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt a17 zu­ rück.
Wenn in Schritt a37 festgestellt wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers länger als die voreingestellte Zeit TRI ist, dies bedeutet, daß das voran­ gehend berechnete Pulsintervall IP(n-1) abnormal lang ist, da es sich nicht um einen normalen Herzschlagpuls handelt, setzt die Verarbeitung mit Schritt a40 fort, wo die Herzschlagda­ tennummer ND auf 0 zurückgesetzt wird. In Schritt a41 wird der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers auf 0 zurück­ gesetzt, in Schritt a42 wird der Zählwert TCI des integrie­ renden Eingabefehlerzeitgebers auf 0 zurückgesetzt, und dann kehrt die Verarbeitung wieder zu Schritt a1 nach dem vorbe­ stimmten periodischen Unterbrechungssignal zurück.
Von den Herzschlagdaten-Verarbeitungsmitteln 13 und 14 be­ rechnete Herzschlagdaten sollten grundsätzlich die gleichen sein, aber wenn die Herzschlagdaten aus irgendwelchen Gründen differieren, wählen die Signalselektionsmittel 15 von den zwei Herzschlag-Verarbeitungsmitteln 13 und 14 unter dem Ge­ sichtspunkt der Sicherheit der Steuerung diejenigen aus, die eine größere Herzschlagfrequenz ausgeben, und die Mittel 15 geben diese an die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 18 aus. Da die vorliegende Ausführungsform zwei Infrarot-Herschlagsenso­ ren 11 und 12 vorsieht, kann eine exakte Herzschlagfrequenz sogar dann berechnet werden, wenn das Lenkrad 33 nur durch die rechte oder linke Hand gehalten wird. In diesem Fall ist es selbstverständlich, den Ausgang der Herzschlag-Verarbei­ tungsmittel zu wählen, der normale Herzschlagdaten ausgibt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnen die Herz­ schlagdaten-Verarbeitungsmittel 18 einen Mittelwert der Herz­ schlagdaten der vergangenen vier Zeiten (im folgenden als "4- Punkt-Mittelwert" bezeichnet), weil drei oder vier Herz­ schläge während einer Atmung in Ruhe auftreten, wobei peri­ odische Änderungen des Herzschlags in Verbindung mit der At­ mung des Fahrers berücksichtigt werden, um Fluktuationen der Herzschlagfrequenz aufgrund der Atmung des Fahrers zu elimi­ nieren. Weiter wird von dem 4-Punkt-Mittelwert der aktuellen Zeit, der vorangehenden Zeit und der dieser nochmals vorange­ henden Zeit berechnet, ob eine Spitzen-Herzschlagfrequenz auftritt, bei der der 4-Punkt-Mittelwert der vorausgehenden Zeit von einer zunehmenden Tendenz zu einer abnehmenden Ten­ denz oder von einer abnehmenden Tendenz zu einer zunehmenden Tendenz wechselt. Es wird dann ein Gradient aufeinanderfol­ gender Spitzen Herzschlagfrequenzen berechnet, indem eine Ab­ weichung aufeinanderfolgender Spitzen-Herzschlagfrequenzen durch das Zeitintervall dividiert wird, und ein Mittelwert der Herzschlagfrequenzdaten der letzten zehn Zeiten (im fol­ genden als "10-Punkt-Mittelwert" bezeichnet) und ein gleicher Mittelwert der Herzschlagfrequenz der letzten 30 Sekunden (im folgenden als "30-Sekunden-Mittelwert" bezeichnet) werden berechnet.
Der Verarbeitungsablauf der Herzschlagdaten-Verarbeitungsmit­ tel 18 bei der vorliegenden Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt. Insbesondere wird in Schritt b1 bestimmt, ob die Herzschlagdatennummer NDI der Signal-Selektionsmittel 15 grö­ ßer als die Herzschlagdatennummer NDE des Potential-Herz­ schlagsensors 16 ist oder nicht, und wenn in Schritt b1 fest­ gestellt wird, daß die Herzschlagdatennummer NDI der Signal- Selektionsmittel 15 größer als die Herzschlagdatennummer NDE des Potential-Herzschlagsensors 16 ist, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt b2 fort, wo die Herzschlagdatennummer NDI von einem der Infrarot-Herschlagsensoren 11 und 12 über die Signal-Slektionsmittel 15 als eine effektive Herzschlagda­ tennummer NDA ausgewählt wird. In Schritt b3 wird bestimmt, ob die effektive Herzschlagdatennummer NDA größer als vier, dies ist die Anzahl von Daten, die zur Berechnung des 4- Punkt-Mittelwerts RA4 benötigt wird, ist oder nicht. Wenn weiter in Schritt b1 festgestellt wird, daß die Herzschlagda­ tennummer NDI der Signal-Selektionsmittel 15 kleiner als die Herzschlagdatennummer NDE des Potential-Herzschlagsensors 16 ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt b4 fort, wo die Herz­ schlagdatennummer NDE des Potential-Herzschlagsensors 16 als effektive Herzschlagdatennummer NDA ausgewählt wird, und die Verarbeitung setzt mit Schritt b3 fort.
Wenn in Schritt b3 festgestellt wird, daß die effektive Herz­ schlagdatennummer NDA gleich 4 oder mehr beträgt, wird ein 4- Punkt-Mittelwert RA4(n) in Schritt b5 berechnet. Ein Spit­ zenwertindex MAI des 4-Punkt-Mittelwerts RA4 wird in Schritt b6 unter Benutzung der unten angegebenen Gleichung berechnet, und dann wird in Schritt b7 festgestellt, ob der Spitzenwer­ tindex MAI kleiner gleich 0 ist oder nicht. Wenn in Schritt b3 festgestellt wird, daß die effektive Herzschlagdatennummer NDA kleiner als 4 ist, geht die Verarbeitung zurück zu Schritt b1, da der 4-Punkt-Mittelwert RA4(n) in Schritt b5 nicht berechnet werden kann.
MAI = {RA4(n) - RA4(n-1)}.{RA4(n-1) - RA4(n-2)}
Wenn in Schritt b7 festgestellt wird, daß der Spitzenwertin­ dex MAI kleiner als Null ist, dies bedeutet, daß die Werte nur bei der aktuellen Zeit und der vorangehenden Zeit oder nur bei der vorangehenden Zeit und der dieser Zeit vorange­ henden Zeit gleich sind, oder daß der vorangehende 4-Punkt- Mittelwert RA4(n-1) größer als der aktuelle Mittelwert und der vorangehende Mittelwert größer als der 4-Punkt-Mittelwert RA4(n-2) zu einer vor der vorangehenden Zeit liegenden Zeit sind, oder daß der aktuelle Mittelwert größer als der voran­ gehende 4-Punkt-Mittelwert RA4(n-1) und der 4-Punkt-Mittel­ wert RA4(n-2) zu einer Zeit vor der vorangehenden Zeit ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt b8 fort, wo der vorange­ hende 4-Punkt-Mittelwert RA4(n-1) temporär als eine Spitzen­ wertherzschlagfrequenz RHP(n) gewählt wird. In Schritt b9 wird ein Spitzenwertindex MPI der Spitzenwertherzschlagfre­ quenz RHP unter Benutzung der folgenden Gleichung berechnet, und in Schritt b10 wird festgestellt, ob der Spitzenwertindex MPI kleiner als 0 ist oder nicht.
MPI = {RHP(n) - RHP(n-1)}.{RHP(n-1) - RHP(n-2)}
Wenn in Schritt b10 festgestellt wird, daß der Spitzenwertin­ dex MPI kleiner als 0 ist, dies bedeutet, daß die vorausge­ hende Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) größer oder kleiner als die aktuelle Spitzenwertfrequenz RHP(n) und die Spitzen­ herzschlagfrequenz RHP(n-2) zu einer Zeit vor der vorange­ henden Zeit ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt b11 fort, wo die vorangehende Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) erfaßt wird. In Schritt b12 wird ein Gradient DRH berechnet, indem eine Differenz zwischen der vorangehend erfaßten Spit­ zenherzschlagfrequenz RHB(n-2) und der aktuell erfaßten Spit­ zenherzschlagfrequenz RHB(n-1) durch diese Zeit dividiert wird. In Schritt b13 wird festgestellt, ob die effektive Herzschlagdatennummer NDA größer gleich 10 ist oder nicht, was der Anzahl der Daten entspricht, die zur Berechnung des 10-Punkt-Mittelwerts RA10 erforderlich sind. Dies bedeutet, wenn in Schritt b10 festgestellt wird, daß der Spitzenwertin­ dex MPI gleich 0 oder mehr beträgt, was bedeutet, daß die vorausgehende Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) die gleiche wie die bei der aktuellen Zeit oder der Zeit vor der vorange­ henden Zeit ist, oder die Beträge der Spitzenherzschlagfre­ quenzen RHP in der Reihenfolge der aktuellen Zeit, der voran­ gehenden Zeit und der Zeit vor der vorangehenden Zeit sind, setzt die Verarbeitung mit Schritt b13 fort, wo die vorange­ hende Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) nicht erfaßt, son­ dern zurückgesetzt wird, und dann setzt die Verarbeitung mit Schritt b14 fort. Auch wenn in Schritt b7 festgestellt wird, daß der Spitzenwertindex MAI 0 überschreitet, dies bedeutet, daß der vorangehende 4-Punkt-Mittelwert RA4(n-1) keine Spit­ zenherzschlagfrequenz ist, falls die Beträge der Spitzenherz­ schlagfrequenz RHP in der Reihenfolge von aktueller Zeit, vorangehender Zeit und der Zeit vor der vorangehenden Zeit angeordnet sind, setzt die Verarbeitung mit Schritt b14 fort.
Wenn in Schritt b14 festgestellt wird, daß die effektive Herzschlagdatennummer NDA gleich 10 oder mehr beträgt, wird in Schritt b15 der 10-Punkt-Mittelwert RA10(n) berechnet, und in Schritt b16 wird festgestellt, ob der Zählwert TCR des Herzschlag-Zeitgebers 30 Sekunden oder mehr beträgt oder nicht. Wenn in Schritt b14 festgestellt wird, daß die effek­ tive Herzschlagdatennummer NDA geringer als 10 ist, geht die Verarbeitung zurück zu Schritt b3, da der 10-Punkt-Mittelwert RA10(n) in Schritt b15 nicht berechnet werden kann.
Wenn in Schritt b16 festgestellt wird, daß der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers 30 Sekunden oder mehr beträgt, wird in Schritt b17 der 30-Sekunden-Mittelwert RA30(n) be­ rechnet, und die Verarbeitung geht zurück zu Schritt b1. Wenn festgestellt wird, daß der Zählwert TCR des Herzschlagdaten- Zeitgeber geringer als 30 Sekunden ist, dies bedeutet, daß der 30-Sekunden-Mittelwert RA30(n) nicht berechnet werden kann, geht die Verarbeitung zurück zu Schritt b3.
Die Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag stellen fest, ob eine Variation in der durch die Herzschlagdaten-Verarbeitungsmittel 18 berechneten Herz­ schlagfrequenz stabil ist, dies bedeutet, daß eine Variati­ onsbreite des 4-Punkt-Mittelwertes innerhalb von 30 Sekunden innerhalb von beispeilsweise 2 fällt und einen Bereich stabi­ ler Wachheit des Fahrers, wie in Fig. 3 (4) gezeigt, darge­ stellt, so daß der 30-Sekunden-Mittelwert RA30 in dem Bereich stabiler Wachheit als eine Referenz-Herzschlagfrequenz be­ rechnet wird, und wenn ein Zustand auftritt, bei dem die durch die Herzschlagdaten-Verarbeitungsmittel 18 berechnete Spitzenherzschlagfrequenz RHP geringfügig kleiner als die Referenz-Herzschlagfrequenz ist, bei der sich der Fahrer an­ genommenerweise in dem Bereich eines stabiler Wachheit befin­ det, wird vom Fahrer angenommen, daß er sich in einem Über­ gangsbereich (5) in Fig. 3 befindet, und dann werden die Re­ ferenz-Herzschlagfrequenz und die aktuellen Herzschlagdaten des Fahrer miteinander verglichen, um die Wachheit des Fah­ rers festzustellen und einen Warnlevel in Abhängigkeit vom Level der Wachheit des Fahrers zu setzen.
Der Verarbeitungsablauf der Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag nach der vorliegenden Ausführungsform ist in den Fig. 9 bis 11 dargestellt. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Verarbeitung durch die Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag in einer vorbestimmten Peri­ ode, z. B. bei jedem Unterbrechungssignal alle 15 ms, ausge­ führt. Zuerst wird in Schritt c1 festgestellt, ob eine Über­ gangszustandsflagge FSI gesetzt ist oder nicht, da jedoch die übergangszustandsflagge FSI zu Beginn nicht gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt c2 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers 30 Sekunden oder mehr überschreitet oder nicht. Wenn in Schritt c2 festgestellt wird, daß der Zählwert TCR des Herzschlagda­ ten-Zeitgeber 30 Sekunden oder mehr überschreitet, dies be­ deutet, daß die Herzschlagdaten über eine Periode von 30 Se­ kunden oder mehr normal sind, setzt die Verarbeitung mit Schritt c3 fort, wo festgestellt wird, ob ein Absolutwert des mit dem 10-Punkt-Mittelwert RA10(n) subtrahierten 30-Sekun­ den-Mittelwerts RA30(n) gleich 2 oder kleiner ist oder nicht. Wenn in Schritt c2 festgestellt wird, daß der Zählwert TCR des Herzschlagdaten-Zeitgebers kürzer als 30 Sekunden ist, dies bedeutet, daß der 30-Sekunden-Mittelwert RA30(n) nicht berechnet werden kann, kehrt die Verarbeitung zu Schritt c1 zurück und Schritt c1 wird in Abhängigkeit vom nächsten Un­ terbrechungssignal wiederholt.
Wenn in Schritt c3 festgestellt wird, daß der Absolutwert des mit dem 10-Punkt-Mittelwert RA10(n) subtrahierten 30-Sekun­ den-Mittelwerts RA30(n) gleich 2 oder kleiner ist, dies be­ deutet, daß die Herzschlagfrequenz des Fahrers beinahe keine Variation zeigt, wird in Schritt c4 festgestellt, ob die mit der vorangehenden Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) subtra­ hierte aktuelle Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n) kleiner als 2 ist oder nicht. Wenn in Schritt c4 festgestellt wird, daß der Absolutwert der mit der vorangehenden Spitzenherzschlag­ frequenz RHP(n-1) subtrahierten aktuellen Spitzenherzschlag­ frequenz RHP(n) kleiner als 2 ist, dies bedeutet, daß eine Variation in der Spitzenherzschlagfrequenz RHP relativ mode­ rat ist, wird in Schritt c5 festgestellt, ob der Spitzenherz­ schlagzeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat oder nicht. In diesem Fall, da das Aufwärtszählen des Spitzenherz­ schlag-Zeitgebers nicht begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt c6 fort, wo das Aufwärtszählen des Spitzenherz­ schlag-Zeitgebers gestartet wird, und in Schritt c7 wird festgestellt, ob der Absolutwert des Gradienten DRH der ak­ tuellen Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n) und der vorangehen­ den Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) kleiner als 1 ist oder nicht. Auch wenn in Schritt c5 festgestellt wird, daß der Spitzenherzschlag-Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt c7 fort.
Wenn in Schritt c7 festgestellt wird, daß der Absolutwert des Gradienten DRH der aufeinanderfolgenden Spitzenherzschlagfre­ quenzen RHP kleiner als 1 ist, dies bedeutet, daß die Spit­ zenherzschlagfrequenz RHP gering ansteigt oder abnimmt, setzt die Verarbeitung mit Schritt c8 fort, wo festgestellt wird, ob ein Spitzenherzschlaggradienten-Zeitgeber begonnen hat aufwärts zu zählen oder nicht. In diesem Fall hat der Spitzenherzschlaggradienten-Zeitgeber nicht mit dem Aufwärts­ zählen begonnen, und die Verarbeitung setzt mit Schritt c9 fort, wo der Spitzenherzschlaggradienten-Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen beginnt. Im Schritt c10 wird festgestellt, ob der Zählwert TCP des Spitzenherzschlag-Zählers eine vorbe­ stimmte Zeit TRP, z. B. 30 Sekunden, oder mehr beträgt oder nicht. Auch wenn in Schritt c8 festgestellt wird, daß der Spitzenherzschlaggradienten-Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat, wird die Verarbeitung mit Schritt c10 fortge­ setzt.
Wenn in Schritt c10 festgestellt wird, daß der Zählwert TCP des Spitzenherzschlag-Zeitgebers gleich der voreingestellten TRP oder mehr ist, dies bedeutet, daß ein Zustand vorliegt, bei dem die Variationsbreite der Spitzenherzschlagfrequenz für eine lange Zeit angehalten hat, wird in Schritt c11 fest­ gestellt, ob der Zählwert TCD des Spitzenherzschlag-Gradien­ tenzeitgebers größer oder gleich der voreingestellten Zeit TRD, z. B. 30 Sekunden, ist oder nicht.
Wenn in Schritt c11 festgestellt wird, daß der Zählwert TCD des Spitzenherzschlag-Gradientenzeitgebers größer als die voreingestellte Zeit TRD ist, dies bedeutet, daß ein Zustand leicht zu- oder abnehmender Spitzenherzschlagfrequenz für ei­ ne lange Zeit angehalten hat, wird in Schritt c12 eine Flagge FWS für einen stabilen Wachheitszustand gesetzt, in Schritt c13 wird der 30-Sekunden-Mittelwert RA30(n) als eine Refe­ renz-Herzschlagfrequenz RHB gewählt, in Schritt c14 werden der Zählwert TCP des Spitzenherzschlag-Zeitgebers und der Zählwert TCD des Spitzenherzschlag-Gradientenzeitgebers je­ weils individuell auf 0 zurückgesetzt, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt c1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbre­ chungssignal zurück.
Wenn weiter in Schritt c3 festgestellt wird, daß der Absolut­ wert des mit dem 10-Punkt-Mittelwert RA10(n) subtrahierten 30-Sekunden-Mittelwerts RA30(n) 2 überschreitet, dies bedeu­ tet, daß die Änderung in der Herzschlagfrequenz des Fahrers relativ groß ist, oder wenn in Schritt c4 festgestellt wird, daß der Absolutwert der mit der vorangehenden Spitzenherz­ schlagfrequenz RHP(n-1) subtrahierten aktuellen Spitzenherz­ schlagfrequenz RHP(n) gleich 2 oder mehr beträgt, dies be­ deutet, daß die Spitzenherzschlagfrequenz RHP relativ stark ansteigt oder abnimmt, oder wenn in Schritt c7 festgestellt wird, daß der Absolutwert des Gradienten DRH der Spitzenherz­ schlagfrequenz RHP gleich 1 oder mehr beträgt, dies bedeutet, daß die Spitzenherzschlagfrequenz RHP relativ stark ansteigt oder abnimmt, oder wenn in Schritt c10 festgestellt wird, daß der Zählwert TCP des Spitzenherzschlag-Zeitgebers nicht die voreingestellte Zeit TRP erreicht, dies bedeutet, daß eine geringe Variation der Spitzenherzschlagfrequenz nicht für eine lange Zeit anhält, oder wenn in Schritt d1 festgestellt wird, daß der Zählwert TCD des Spitzenherzschlag- Gradientenzeitgebers nicht die voreingestellte Zeit TRD erreicht, dies bedeutet, daß der Zustand, bei dem die Spitzenherzschlagfrequenz sehr leicht ansteigt oder abnimmt, nicht für eine lange Zeit anhält, setzt die Verarbeitung mit Schritt c15 fort, wo festgestellt wird, ob es eine Spitzen­ herzschlagfrequenz RHP gab oder nicht, die nicht kleiner als der mit 3 subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfrequenz RHB und größer als die mit 2 subtrahierte Referenz-Herz­ schlagfrequenz RHB in den letzten 20 Sekunden ist.
Wenn in Schritt c15 festgestellt wird, daß es eine Spitzen­ herzschlagfrequenz RHP gab, die nicht kleiner als der mit 3 subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfrequenz RHB und größer als die mit 2 subtrahierte Referenz-Herzschlagfrequenz RHB in den letzten 20 Sekunden ist, dies bedeutet, daß der Fahrer den Übergangsbereich erreicht hat, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt c16 fort, wo die Übergangszustandsflagge FST gesetzt wird, und in Schritt c17 wird festgestellt, ob die Flagge FWS für einen stabilen Wachheitszustand gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt c15 festgestellt wird, daß es keine Spitzenherzschlagfrequenz RHP gab, die nicht kleiner als der um 3 subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfre­ quenz RHB und größer als die um 2 subtrahierte Referenz-Herz­ schlagfrequenz RHB in den letzten 20 Sekunden ist, dies be­ deutet, daß der Fahrer den Übergangsbereich nicht erreicht hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt c17 fort, und wenn in Schritt c17 festgestellt wird, daß die Flagge FWS für einen stabilen Wachheitszustand nicht gesetzt ist, kehrt die Ver­ arbeitung zurück zu Schritt c7 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal.
Wenn andererseits in Schritt c16 festgestellt wird, daß die Übergangszustandsflagge FFT gesetzt ist, oder wenn in Schritt c17 festgestellt wird, daß die Flagge FWS für einen stabilen Wachheitszustand gesetzt ist, wird in Schritt c18 festge­ stellt, ob eine vorbereitende Warnflagge FPR, die später be­ schrieben wird, gesetzt ist oder nicht. Da die vorbereitende Warnflagge FPR zu Beginn nicht gesetzt ist, setzt die Verar­ beitung mit Schritt c19 fort, wo festgestellt wird, ob der mit dem aktuellen 4-Punkt-Mittelwert RA4(n) subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfrequenz RHB 0 überschreitet und kleiner gleich 5 ist oder nicht. Wenn in Schritt c19 festge­ stellt wird, daß der mit dem 4-Punkt-Mittelwert subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfrequenz RHB 0 überschreitet und kleiner oder gleich 5 ist, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fahrers dazu tendiert abzunehmen, wird in Schritt c20 die vorbereitende Warnflagge FPR gesetzt und der Schritt c1 und die weiteren werden in Abhängigkeit vom nächsten Unter­ brechungssignal wiederholt.
Wenn in Schritt c18 festgestellt wird, daß die vorbereitende Warnflagge FPR gesetzt ist, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fahrers dazu tendiert abzunehmen, setzt die Verarbeitung mit Schritt c21 fort, wo festgestellt wird, ob der mit der aktuellen Herzschlagfrequenz RH(n) subtrahierte Wert der Re­ ferenz-Herzschlagfrequenz RHB kleiner als 5 ist oder nicht. Wenn in Schritt c21 festgestellt wird, daß der um die aktuel­ le Herzschlagfrequenz RH(n) subtrahierte Wert der Referenz- Herzschlagfrequenz RHB kleiner als 5 ist, dies bedeutet, daß die Abnahme der Herzschlagfrequenz relativ klein ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt c22 fort, wo der Warnlevel LW auf einen ersten Level gesetzt wird, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt c1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbre­ chungssignal zurück. Wenn in Schritt c21 festgestellt wird, daß der um die aktuelle Herzschlagfrequenz RH(n) subtrahierte Wert der Referenz-Herzschlagfrequenz RHB gleich 5 oder mehr ist, dies bedeutet, daß der Anstieg der Herzschlagfrequenz relativ groß ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt c19 fort. Wenn in Schritt c19 festgestellt wird, daß der mit dem 4-Punkt-Mittelwert RA4(n) subtrahierte Wert der Referenz- Herzschlagfrequenz RHB größer als 5 ist, dies bedeutet, daß der Anstieg der Herzschlagrate des Fahrers sehr groß ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt c23 fort, wo festgestellt wird, ob der Absolutwert der mit der vorausgehenden Spitzen­ herzschlagfrequenz RHP(n-1) subtrahierten aktuellen Spitzen­ herzschlagfrequenz RHP(n) größer als 4 ist oder nicht.
Wenn in Schritt c23 festgestellt wird, daß der Absolutwert der mit der vorausgehenden Spitzenherzschlagfrequenz RHB(n-1) subtrahierten aktuellen Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n) größer als 4 ist, dies bedeutet, daß der Fahrer schnell weni­ ger aufmerksam wird, setzt die Verarbeitung mit Schritt c24 fort, wo festgestellt wird, ob der anschließende Spitzenherz­ schlag-Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der anschließende Spitzen­ herzschlag-Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen nicht begonnen hat, beginnt in Schritt c25 das Aufwärtszählen des anschlie­ ßenden Spitzenherzschlag-Zeitgebers, in Schritt c26 wird die anschließende Spitzendatennummer NDB um 1 erhöht, und in Schritt c27 wird festgestellt, ob der Zählwert TCB des an­ schließenden Spitzenherzschlag-Zeitgebers eine voreinge­ stellte Zeit TRB, z. B. 20 Sekunden, überschreitet oder nicht. Wenn in Schritt c25 festgestellt wird, daß der an­ schließende Spitzenherzschlag-Zeitgeber mit dem Aufwärtszäh­ len begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt c26 fort.
Wenn in Schritt c27 festgestellt wird, daß der Zählwert TCB des anschließenden Spitzenherzschlag-Zeitgebers die voreinge­ stellte Zeit TRB überschreitet, dies bedeutet, daß die Herz­ schlagfrequenz des Fahrers in starkem Maße variiert, setzt die Verarbeitung mit Schritt c28 fort, wo der Zählwert TCB des anschließenden Spitzenherzschlag-Zeitgebers auf 0 zurück­ gesetzt wird. In Schritt c29 wird auch die anschließende Spitzenherzschlag-Datennummer NDB auf 0 zurückgesetzt, in Schritt c30 wird der Warnlevel auf einen zweiten Level ge­ setzt und die Verarbeitung kehrt zu Schritt c1 in Abhängig­ keit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück. Wenn in Schritt c23 festgestellt wird, daß der Absolutwert der um die vorausgehende Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n-1) subtrahier­ ten aktuellen Spitzenherzschlagfrequenz RHP(n) kleiner oder gleich 4 ist, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fahrers fortgesetzt abnimmt, setzt die Verarbeitung mit Schritt c30 fort, wo der Warnlevel auf den zweiten Level gesetzt wird.
Wenn weiter in Schritt c27 festgestellt wird, daß der Zähl­ wert TCB des anschließenden Spitzenherzschlag-Zeitgebers gleich der voreingestellten Zeit TRB oder geringer ist, dies bedeutet, daß große Varitonen der Herzschlagfrequenz des Fah­ rers nicht für lange Zeit anhalten, setzt die Verarbeitung mit Schritt c31 fort, wo festgestellt wird, ob die anschlie­ ßende Spitzenherzschlag-Datennummer NDB größer als 3 ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die anschließende Spitzenherzschlag-Datennummer NDB größer als 3 ist, dies be­ deutet, daß die Wachheit des Fahrers periodisch abnimmt, setzt die Verarbeitung mit Schritt c32 fort, wo der Warnlevel auf den dritten Level gesetzt wird, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt c1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbre­ chungssignal zurück. Wenn in Schritt c31 festgestellt wird, daß die anschließende Spitzenherzschlag-Datennummer NDB klei­ ner als 3 ist, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fahrers nicht periodisch abnimmt, setzt die Verarbeitung mit Schritt c30 fort.
Um das Fahrzeug exakt entsprechend dem Straßenverlauf zu fah­ ren, betätigt der Fahrer grob das Lenkrad 33 entsprechen den Kurven der Straße, und er lenkt das Fahrzeug genauer entspre­ chend dem Straßenzustand. Das heißt, um auf der Straße von der aktuellen Position des Fahrers zu einer Zielposition zu fahren, wird das Lenkrad 33 grob entsprechend dem Straßen­ verlauf gesteuert, und wenn der Fahrer das Fahrzeug entspre­ chend dem Straßenzustand steuert, wird das Lenkrad 33 genau entsprechend der Position des Fahrzeugs relativ zur Straße in jedem Moment gesteuert. Diese Feinsteuerung des Lenkrads 33 kann detektiert werden, um die Wachheit des Fahrers zu be­ stimmen.
Fig. 12 zeigt eine vergrößerte Querschnittsstruktur einer Lenkspindel 20, an der der ein Lenkwinkelsensor 21 angeordnet ist. Die Lenkspindel 20 mit dem integrierten Lenkrad 33 ist drehbar an einer Lenksäule 36 angeordnet, die Lenkspindel 20 weist einen integrierten und koaxialen Zahnradzylinder 37 auf, und der Zahnradzylinder 37 ist integriert mit einem An­ triebszahnrad 38 ausgebildet. Die Lenksäule 36 ist angrenzend zu der Lenkspindel 20 mit dem Lenkwinkelsensor 21 angeordnet, der ein Potentiometer ist. Eine rotierende Welle 39 des Lenk­ winkelsensors 21 weist integriert ein antreibbares Zahnrad 40 auf und ist im Eingriff mit einem zahnspielverhindernden Zahnrad 41, das relativ zum antreibbaren Zahnrad 40 verdreh­ bar ist. Das Antriebszahnrad 38 des Zahnradzylinders 37 steht in Eingriff mit dem antreibbaren Zahnrad 40 und dem zahn­ spielverhindernden Zahnrad 41.
Wenn das Lenkrad 33 betätigt wird, dreht sich die Lenkspindel 20 entsprechend, und deshalb wird das antreibbare Zahnrad 40 durch das zahnspielverhindernden Zahnrad 41 gedreht, mit dem die Phase relativ zum antreibbaren Zahnrad 40 vorangehend eingestellt wird. Eine exakt dem Drehen der Lenkspindel 20 entsprechende Rotation wird auf die Drehwelle 39 des Lenkwin­ kelsensors 21 übertragen. Ein Drehzustand der Lenkspindel 20 wird durch den Lenkwinkelsensor 21 exakt detektiert und wird als ein elektrisches Signal ausgegeben.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 detektiert die Rotation der Ausgangswelle der Übersetzung (bei der vorliegenden Aus­ führungsform nicht dargestellt). Es ist jedoch möglich, ande­ re bekannte Arten von Fahrzeugsensoren vorzusehen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend der Rotationsgeschwin­ digkeit der angetriebenen Räder detektieren.
Die Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel 22 berechnen einen Standardwert der Lenkkomponente, die frequenzanalysiert wird, um die Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von detektierten Signalen vom Lenkwinkelsensor 21 und Fahrzeugge­ schwindigkeitssensor 24 zu bestimmen, und die Mittel 22 ver­ arbeiten den Absolutwert des detektierten Signals des Lenk­ winkelsensors 21, der unter Benutzung einer gleitenden Mit­ telwertgleichung bandpaßgefiltert wird, um Lenkwinkeldaten zu erhalten. Insbesondere werden die Lenkwinkeldaten sequentiell alle 0,1 Sekunden mit einer Meßwerterfassungsfrequenz von 10 Hz aufgenommen. Die Lenkwinkeldaten werden FFT-analysiert (Fast-Fourier-transformiert), um die Beträge (das Leistungs­ spektrum) von Komponenten individueller Frequenzbänder zu er­ halten.
Fig. 13 zeigt ein Diagramm, das die Bewegungscharakteristik des Fahrers über der erhaltenen Frequenzverteilung des Lenk­ winkelsignals des Lenkrades 33 darstellt, wobei die durchge­ zogene Linie einen gewöhnlichen Fahrer mit hoher Wachheit und die gestrichelte Linie einen Fahrer mit verringerter Wachheit kennzeichnet. In dem Diagramm entspricht 1 Hz einer Umdrehung des Lenkrads 33 pro Sekunde, 0,1 Hz entspricht einer Um­ drehung des Lenkrads 33 pro 10 Sekunden und 0,5 Hz entspre­ chen einer Umdrehung des Lenkrads 33 pro 2 Sekunden. Dem Dia­ gramm ist zu entnehmen, daß die Frequenz der Feinbetätigung des Lenkrades 33 mit zunehmender Wachheit des Fahrers zu­ nimmt, und die Frequenz der Feinbetätigung des Lenkrads 33 mit abnehmender Wachheit des Fahrers abnimmt. Deshalb ist es möglich, die Wachheit des Fahrers dadurch zu bestimmen, daß nur die Fläche der Feinbetätigung des Lenkrads 33 bestimmt und mit einem voreingestellten Referenzwert verglichen wird.
Dies bedeutet, daß die detektierten Daten in vorbestimmte Frequenzbänder eingeteilt werden, wobei ein Mittelwert einer Vielzahl von Punkten jeder Meßwertaufnahmeperiode von der Ge­ genwart bis zur Vergangenheit durch einen Tiefpaßfilter mit einer niedrigeren als einer vorbestimmten Frequenz bestimmt wird, dies bedeutet durch eine gleitende Mittelwertberech­ nung. Insbesondere wird von dem in Fig. 13 dargestellten Diagramm die 0,3 bis 1,0 Hz-Komponente der Feinbetätigung des Lenkrads 33 als ein Gebiet einer visuellen Lenkkomponente (im folgenden als "visuelle Lenkkomponente" bezeichnet) genommen, eine Komponente von weniger als 0,3 Hz wird abgeschnitten, weil dieser Bereich eine Grobbetätigung des Lenkrads 33 in Abhängigkeit von Kurven der Straße darstellt, und eine Kompo­ nente von mehr als 1,0 Hz wird auch abgeschnitten. Die oben genannte visuelle Lenkkomponente wird später im Detail be­ schrieben.
Die Einteilung in Frequenzbänder wird durch gleitende Mittel­ wertberechnung erreicht. Wo ein Erfassungsintervall gleich IS und eine Abschneidefrequenz gleich f ist, kann im allgemeinen die zu mittelnde Anzahl M von Probenwerten durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
M = 0,443/(IS.f)
Deshalb, um eine Lenkkomponentenfläche SH von weniger als 1,0 Hz zu bestimmen, wird eine Anzahl MH von Probenwerten be­ rechnet, wenn die Abschneidefrequenz 1,0 Hz ist.
MH = 0,443/(0,1 . . . 1,0)
Weiter, um eine Lenkkomponentenfläche SL von mehr als 0,3 Hz zu bestimmen, wird eine Anzahl ML von Probenwerten berechnet, wenn die Abschneidefrequenz 0,3 Hz ist.
ML = 0,443/(0,1 . . . 0,3)
So werden die Anzahlen zur Abtrennung der visuellen Lenkflä­ che S zu MH = 4 und ML = 15 berechnen.
Deshalb werden ein über 4 Punkte gleitender Mittelwert PA4 und ein über 15 Punkte gleitender Mittelwert PA15 des Lenk­ winkels von jeder Testwertperiode von der Gegenwart und der Vergangenheit berechnet, und bei 1 Sekunde und 7 Sekunden, wobei die Meßwerterfassungsperioden 0,1 Sekunden betragen, werden ein über 10 Punkte gleitender Mittelwert des über 4 Punkte gleitenden Mittelwerts des visuellen Lenkwinkels PA4 (im folgenden als "10 × 4-Mittelwert " bezeichnet) PA4-10, ein über 70 Punkte gleitender Mittelwert (im folgenden als "70 × 4- Mittelwert" bezeichnet) PA4-70, ein über 10 Punkte gleitender Mittelwert des über 15 Punkte gleitenden Mittelwertes des Lenkwinkels (im folgenden als "10 × 15-Mittelwert" bezeichnet) PA15-10 und ein über 70 Punkte gleitender Mittelwert (im folgenden als 70 × 15-Punkt-Mittelwert") PA15-70 berechnet. Durch Bestimmung der Differenzen dieser Werte können Parameter PS10 und PS70 in der visuellen Lenkkomponenten­ fläche S berechnet werden.
Wenn das Diagramm, das die visuelle Lenkkomponte des Fahrers über der Frequenzverteilung des Lenkwinkelsignals des Lenk­ rads 33, wie in Fig. 13 dargestellt, zeigt, gebildet wird, wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein vorbestimmter Fahrtest ausgeführt, um die visuelle Lenkkomponente eines wa­ chen Fahrers bei gewöhnlicher Fahrt (durchgezogene Linie) und die visuelle Lenkkomponente eines nicht wachen (schlafenden) Fahrers (gestrichelte Linie) zu bestimmen.
Generell betätigt ein Fahrer das Lenkrad 33, um dem Fahrver­ lauf der Straße oder seinem Zielkurs unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit, die auf der visuellen Information von "Straßenverlauf vor dem Fahrzeug" und "aktuelle Position des Fahrzeugs auf der Straße" basiert, zu folgen. Die Erfin­ der haben entdeckt, daß, wenn ein Teil der visuellen Informa­ tion begrenzt wird, sich die Begrenzung der visuellen Infor­ mation auf die Betätigungscharakteristik des Lenkrads 33 aus­ wirkt. Dies bedeutet, daß das visuelle Lenken hauptsächlich durch Begrenzung der visuellen Information des Fahrers, die Fahrgeschwindigkeit und individuelle Unterschiede auf die Lenkwinkelfrequenzantwort des Lenkrads 33 gesteuert wird. Dies wurde in der Konferenz "Dynamic and Design Conference 1992" der Society of Mechanical Engineering vom 07. bis 08. Juli 1992 präsentiert, von der Testergebnisse nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
Bei den ausgeführten Tests zur Bestimmung von Betätigungscha­ rakteristiken des Lenkrads 33 durch den Fahrer bei Benutzung einer vorbestimmten kurvigen Straße fuhr das Fahrzeug mit ei­ ner vorbestimmten Geschwindigkeit, wobei der Fahrer teilweise maskiert war. Insbesondere wurde der Fahrtest, wie in Fig. 15 dargestellt, mit einer auf einen bestimmten Abstand zum Fahrzeug 42 begrenzten Frontsicht des Fahrers durchgeführt, und Lenkwinkeldaten des Lenkrads 33 wurden frequen­ zanalysiert, um die Betätigungscharakteristiken zu bestimmen. Als Ergebnis ergab sich, wenn eine gewöhnliche Fahrt und eine Fahrt mit begrenzter Aufwärtssicht frequenzanalysiert wurden, daß eine auffällige Differenz zwischen den beiden Fällen in dem Bereich von 0,3 bis 1,0 Hz zu bemerken war. Von dem Er­ gebnis kann angenommen werden, daß die Daten des 0,3 bis 1,0 Hz-Bereichs eine rückgekoppelte, genaue Korrektur der Lenkung zur Steuerung der Positionsrelation zwischen dem Fahrzeug 42 und der Straße vor dem Fahrzeug 42 darstellen.
Da die obere Sicht des Fahrers bei diesem Test begrenzt war, war die visuelle Lenkkomponente deutlicher als beim gewöhnli­ chen Fahren.
Deshalb kann die Feinlenkkomponente des Lenkrads 33, dies ist die visuelle Lenkkomponente, durch Analysieren der Frequenz der Lenkwinkeldaten des Lenkrads 33 und Extrahieren der Daten aus dem 0,3 bis 1,0 Hz-Bereich detektiert werden. Weiter kann die Wachheit des Fahrers von den Daten des visuellen Lenk­ komponentenbereichs bestimmt werden, was der Tatsache zu ent­ nehmen ist, daß das Ergebnis mit der Tendenz des in Fig. 13 dargestellten Diagramms übereinstimmt.
Der Verarbeitungsablauf der Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmit­ tel 22 nach der vorliegenden Ausführungsform ist in den Fig. 16 und 17 dargestellt. Insbesondere wird die Verarbeitung bei den Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmitteln 22 bei der vor­ liegenden Ausführungsform in einer vorbestimmten Periode aus­ geführt, dies bedeutet nach Erhalt eines Unterbrechungssi­ gnals alle 15 Sekunden. Zuerst wird in Schritt d1 ein Lenk­ winkel Θ vom Lenkwinkelsensor 21 und eine Fahrzeuggeschwin­ digkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 24 zu jeder Meß­ wertaufnahmeperiode von 0,1 Sekunden eingelesen. In Schritt d2 wird bestimmt, ob der Absolutwert des eingelesenen Lenk­ winkels Θ kleiner als 10° ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Absolutwert des Lenkwinkels Θ kleiner als 10° ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt d3 fort. Wenn der Ab­ solutwert des Lenkwinkels Θ als gleich oder größer 10° be­ stimmt wird, setzt die Verarbeitung mit Schritt d4 fort, wo die vergangene effektive Lenkwinkeldatennummer NS zurückge­ setzt wird, und die Verarbeitung kehrt wieder zu Schritt d1 zurück. Wenn das Fahrzeug mit einem Lenkwinkel Θ von 10° oder mehr fährt, dies entspricht einer Zeit, bei der Fahrer das Lenkrad 33 grob steuert, was nicht als Daten für die Be­ stimmung der visuellen Lenkkomponente geeignet ist, die zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers erforderlich ist.
In Schritt d3 wird festgestellt, ob die eingelesene Fahrzeug­ geschwindigkeit V größer oder gleich 30 km/h ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer oder gleich 30 km/h ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt d5 fort. Wenn festgestellt wird, daß die Fahrzeugge­ schwindigkeit V geringer als 30 km/h ist, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt d4 fort, wo, wie oben beschrieben, die Lenk­ winkeldatennummer NS auf 0 zurückgesetzt wird, und die Verar­ beitung kehrt wieder zu Schritt d1 zurück. Wenn die Fahrzeug­ geschwindigkeit V geringer als 30 km/h ist, stellt dies einen Fall dar, wo z. B. das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit auf einer belebten Straße fährt. In einem solchen Fall sind die Daten ungeeignet zur Bestimmung der Wachheit des Fahrers, da der Fahrers bedeutungslose Betätigung des Lenkrads 33 ausführen kann. Deshalb wird, wie oben beschrieben, der ein­ gelesene Lenkwinkel Θ nicht in Schritt d4 gewählt, wenn der Absolutwert des Lenkwinkels Θ gleich 10° oder mehr beträgt oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V geringer als 30 km/h ist.
In Schritt d5 wird die in Schritt d2 und d3 gewählte effek­ tive Lenkwinkeldatennummer NS um 1 inkrementiert. In Schritt d6 wird festgestellt, ob die effektive Lenkwinkeldatennummer NS gleich 4 oder mehr beträgt oder nicht, und wenn festge­ stellt wird, daß diese 4 oder größer ist, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt d7 fort. In Schritt d7 wird der 4-Punkt-Mit­ telwert PA4 berechnet, und die Verarbeitung setzt mit Schritt d8 fort, wo die 4-Punkt-Mittelwert-Datennummer NP4 des in Schritt d7 berechneten 4-Punkt-Mittelwerts PA4 um 1 inkremen­ tiert wird. Wenn in Schritt d6 festgestellt wird, daß die ef­ fektive Lenkwinkeldatennummer NS kleiner als 4 ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt d1 zurück, da der 4-Punkt-Mittelwert PA4 in Schritt d7 nicht berechnet werden kann.
Im Schritt d9 wird festgestellt, ob die effektive Lenkwin­ keldatennummer NS größer gleich 15 ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß diese gleich 15 oder größer ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt d10 fort. In Schritt d10 wird der 15-Punkt-Mittelwert PA15 berechnet, und die Verarbeitung setzt mit Schritt d11 fort, wo die 15-Punkt-Mittelwert-Daten­ nummer NP15 um 1 inkrementiert wird. Wenn in Schritt d9 fest­ gestellt wird, daß die effektive Lenkwinkeldatennummer NS kleiner als 15 ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt d1 zu­ rück, da der 15-Punkt-Mittelwert PA15 in Schritt d10 nicht berechnet werden kann.
In Schritt d12 wird festgestellt, ob die 4-Punkt-Mittelwert- Datennummer NP4 größer gleich 10 ist oder nicht, und wenn diese gleich 10 oder größer ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt d13 fort, wo der oben beschriebene 10 × 4-Mittelwert PA4-10 berechnet wird, und die Verarbeitung setzt mit Schritt d14 fort. In Schritt d14 wird festgestellt, ob die 15-Punkt- Mittelwert-Datennummer NP15 größer gleich 10 ist oder nicht, und wenn diese gleich 10 oder größer ist, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt d15 fort, wo der oben beschriebene 10 × 15- Punkt-Mittelwert PA15-10 berechnet wird, und die Verarbeitung setzt mit Schritt d16 fort. Wenn in den Schritten d12 und d14 festgestellt wird, daß die 4-Punkt-Mittelwert-Datennummer NP4 oder die 15-Punkt-Mittelwert-Datennummer NP15 kleiner als 10 ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt d1 zurück, da der 10 × 4-Punkt-Mittelwert PA4-10 und der 10 × 15-Punkt-Mittelwert PA15-10 in den Schritten d13 und d15 nicht berechnet werden kann.
In Schritt d16 wird festgestellt, ob die 4-Punkt-Mittelwert- Datennummer NP4 größer gleich 70 ist oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß diese 70 oder mehr beträgt, setzt die Verarbeitung mit d17 fort, wo der oben beschriebene 70 × 4- Punkt-Mittelwert PA4-70 berechnet wird, und die Verarbeitung setzt mit Schritt d18 fort. In Schritt d18 wird festgestellt, ob die 15-Punkt-Mittelwert-Datennummer NP15 größer gleich 70 ist oder nicht, und wenn diese gleich 70 oder mehr beträgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt d19 fort, wo der oben be­ schriebene 70 × 15-Punkt-Mittelwert PA15-70 berechnet wird. Wenn in den Schritten d16 und d18 festgestellt wird, daß die 4-Punkt-Mittelwert-Datennummer NP4 oder die 15-Punkt-Mittel­ wert-Datennummer NP15 kleiner als 70 ist, kehrt die Verarbei­ tung zu Schritt d1 zurück, da der 70 × 4-Punkt-Mittelwert PA4-70 und der 70 × 15-Punkt-Mittelwert PA15-70 in den Schritten d17 und d19 nicht berechnet werden kann.
Die Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken bestimmen die aktuelle Wachheit des Fahrers in Ab­ hängigkeit von einem Referenzwert (im folgenden als "Referenzparameter" bezeichnet) einer frequenzanalysierten Lenkkomponente, um die Wachheit des Fahrers widerzuspiegeln, die durch die Lenkwinkeldaten-Verarbeitungsmittel 22 berech­ net wird, und die Mittel 23 setzen den Warnlevel in Abhängig­ keit von dem Wachheitslevel. So werden vom 10 × 4-Punkt-Mittel­ wert PA4-10, 70 × 4-Punkt-Mittelwert PA4-70, 10 × 15-Punkt-Mit­ telwert PA15-10 und 70 × 15-Punkt-Mittelwert PA15-70 die Para­ meter PS10 und PS70 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S gemäß den folgenden Gleichungen berechnet:
PS10 = |PA4-10 - PA15-10
PS70 = |PA4-70 - PA15-70
Dann werden die Parameter PS10 und PS70 des visuellen Lenk­ komponentenbereichs S mit voreingestellten Referenzparametern verglichen, um den Wachheitslevel des Fahrers zu bestimmen.
Der Verarbeitungsablauf der Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken nach der vorliegenden Ausführungsform ist in den Fig. 18 und 19 dargestellt. Die Verarbeitung bei den Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken wird bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform insbesondere bei jedem Unterbrechungssignal, z. B. alle 15 ms, ausgeführt. Zuerst wird in Schritt e1 der Parame­ ter PS70 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S aus dem Ab­ solutwert der Differenz zwischen dem 70 × 4-Punkt-Mittelwert PA4-70 und dem 70 × 15-Punkt-Mittelwert PA10-70 berechnet. In Schritt e2 wird bestimmt, ob der berechnete Parameter PS70 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S nicht kleiner als der Referenzparameter PSS70 ist oder nicht, und wenn der Parame­ ter PS70 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S kleiner als der Referenzparameter PSS70 ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e3 fort.
In Schritt e3 wird der Parameter PS10 des visuellen Lenkkom­ ponentenbereichs S aus dem Absolutwert der Differenz zwischen dem 10 × 4-Punkt-Mittelwert PA4-10 und dem 10 × 15-Punkt-Mittel­ wert PA15-10 berechnet. In Schritt e4 wird festgestellt, ob der Parameter PS10 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S nicht größer als der Referenzparameter PSS10 ist oder nicht, und wenn der Parameter PS10 des visuellen Lenkkomponentenbe­ reich S nicht mehr als der Referenzparameter PSS10 beträgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt e5 fort.
Der Referenzparameter wird in Abhängigkeit dem Wachheitslevel des Fahrers gesetzt, und bei der vorliegenden Ausführungsform wird 0,21 als Referenzparameter PSS70 korrespondierend zu dem visuellen Lenkkomponentenparameter PS70 und 0,17 als Refe­ renzparameter PSS10 kokrrespondierend zu dem visuellen Lenk­ komponentenparameter PS10 gesetzt. Die berechneten Parameter PS10 und PS70 des visuellen Lenkkomponentenb 31194 00070 552 001000280000000200012000285913108300040 0002004400207 00004 31075ereichs S werden mit den Referenzparametern PSS70 und PSS10 verglichen, um den Warnlevel LW zu setzen. Die oben beschriebenen Referenz­ parameter PSS70 und PSS10 werden, wie oben beschrieben, ent­ sprechend dem in Fig. 13 dargestellten Diagramm gesetzt, das die visuellen Lenkkomponenten einer Fahrt, bei der der Wach­ heitslevel des Fahrers niedrig ist, und eine Fahrt zeigt, bei der der Wachheitslevel des Fahrers relativ zur Frequenzver­ teilung hoch ist. Diese Werte sind nicht auf jene in der obi­ gen Ausführungsform beschränkt, können jedoch entsprechend an verschiedene Bedingungen angepaßt gesetzt werden.
Wenn festgestellt wird, daß der in Schritt e2 berechnete Pa­ rameter PS70 des visuellen Lenkkomponentenbereichs S größer als der Referenzparameter PSS70 ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e6 fort. Wenn festgestellt wird, daß der in Schritt e4 berechnete Parameter PS10 des visuellen Lenkkompo­ nentenbereichs S größer als der Referenzparameter PSS10 ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e6 fort. Da der Wachheits­ level des Fahrers als hoch angenommen wird, wird in Schritt e6 der Zählwert TCU des Wachheitsabnahmezeitgebers auf 0 zu­ rückgesetzt, und Schritt e1 wird in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal wiederholt.
In Schritt e5 wird festgestellt, ob der Wachheitsabnahme- Zeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß dieser nicht aufwärts zählt, wird in Schritt e7 das Aufwärtszählen des Wachheitsabnahme-Zeitge­ bers gestartet. In Schritt e8 wird festgestellt, ob der Zähl­ wert TCU des Wachheitsabnahme-Zeitgebers nicht mehr als eine voreingestellte Zeit TRU, z. B. 3 Sekunden, beträgt oder nicht, dies bedeutet PS70 ≧ PSS70 und PS10 ≦ PSS10. Wenn festgestellt wird, daß der Zählwert TCU nicht mehr als die voreingestellte Zeit TRU beträgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt e6 fort, wo der Zählwert TCU des Wachheitsabnahme- Zeitgebers auf 0 zurückgesetzt wird, im anderen Fall setzt die Verarbeitung mit Schritt e9 fort.
In Schritt e9 wird festgestellt, ob ein Warnänderungs-Zeitge­ ber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat oder nicht, und wenn festgestellt wird, daß das dieser nicht aufwärts zählt, wird in Schritt e10 das Aufwärtszählen des Warnänderungs-Zeitge­ bers gestartet. In Schritt ell wird festgestellt, ob der Zählwert TCW des Warnänderungs-Zeitgebers länger als eine voreingestellte Referenzwarnänderungszeit TBW addiert mit einer ersten voreingestellten Additionszeit TAL, z. B. 4 Se­ kunden, ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Zähl­ wert TCW des Warnänderungs-Zeitgebers länger als die Summe aus der Referenzwarnänderungszeit TBW und der ersten Additi­ onszeit TAL ist, dies bedeutet, daß der Wachheitlevel des Fahrers auf den niedrigsten Level absinkt, setzt die Verar­ beitung mit Schritt e12 fort, wo der Warnlevel LW auf den dritten Level gesetzt wird, und die Verarbeitung setzt mit Schritt e17 fort, was später beschrieben wird.
Wenn in Schritt e11 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungs-Zeitgebers nicht länger als die Summe aus der Referenzwarnänderungszeit TBW und der ersten Additions­ zeit TAL ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e13 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCW des Warnänderungs- Zeitgebers länger als die Summe aus der Referenzwarnände­ rungszeit TBW und einer voreingestellten zweiten Additions­ zeit TAS, z. B. 3 Sekunden, ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers länger als die Summe aus der Referenzwarnänderungszeit TBW und der zweiten Additionszeit TAS ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e14 fort, wo der Warnlevel LW auf den zweiten Level gesetzt wird.
Wenn in Schritt e13 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht länger als die Summe aus der Referenzwarnänderungszeit TBW und der zweiten Additions­ zeit TAS ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e15 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeit­ gebers länger als die Referenzwarnänderungszeit TBW ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des War­ nänderungszeitgebers länger als die Referenzwarnänderungszeit TBW ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e16 fort, wo der Warnlevel LW auf den ersten Level gesetzt wird, und die Ver­ arbeitung setzt mit Schritt e17 fort, der später beschrieben wird.
Wenn in Schritt e14 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht größer als die Referenzwar­ nänderungszeit TBW ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt e17 fort, wo der Zählwert TCU des Wachheitsabnahme-Zeitgebers und der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers jeweils individuell auf 0 zurückgesetzt werden, und dann wird der Schritt e1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal wiederholt.
Bei den fühlbaren Warnmitteln 26 sind ein Paar von rechten und linken Seitenführungen 44 an der Sitzlehne 43 des Fahrer­ sitzes 25 vorgesehen, die in Richtung des Pfeils verdrehbar sind, um den auf dem Sitz 25 sitzenden Fahrer von beiden Sei­ ten in die Seite zu drücken oder die Seitenführungen 44 von der Seite des Fahrers wegzubewegen, womit die Wachheit des Fahrers durch fühlbare Anregungen verbessert wird. Die Vor­ richtung ist so ausgebildet, um aktiv zu werden, wenn der Griff des Fahrers am Lenkrad 33 nicht korrekt ist, oder in Abhängigkeit vom Warnlevel LW beim ersten Level.
Bei den visuellen Warnmitteln 28 ist eine Anzeige 45 zur An­ zeige einer Warnung vor dem Einschlafen beim Fahren in die Frontscheibe 27 vor dem Fahrersitz 25 eingelassen, die trans­ parent ist und nicht die Sicht des Fahrers behindert, wenn diese nicht angeschlossen ist. Wenn die Anzeige 45 aber mit Energie versorgt wird, wird eine Schlafwarnmarke 46, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, angeschaltet und abge­ schaltet in den transparenten Zustand, um dadurch die Wach­ heit des Fahrers durch visuelle Anregungen zu verbessern. Die Vorrichtung ist so angepaßt, daß diese in Abhängigkeit vom Warnlevel LW beim zweiten Level arbeitet.
Weiter lassen die hörbaren Warnmittel 29 einen Warnsummer 48, der in die Instrumententafel 47 eingebettet ist, ertönen, um die Wachheit des Fahrers durch die akustische Anregung zu verbessern. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß sie an­ spricht, wenn der Griff des Fahrers am Lenkrad 33 nicht kor­ rekt ist, oder in Abhängigkeit vom Warnlevel LW beim dritten Level.
Die Mittel 34 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkrad­ griff nach der vorliegenden Ausführungsform, wie oben be­ schrieben, betätigen die zwei Warnmittel 26 und 29. Durch Verändern der Bewegung der Seitenführungen 44 und des Klangs des Warnsummers 48 kann der Fahrer leicht dazwischen unter­ scheiden, wenn das Lenkrad 33 nicht korrekt gegriffen wird, und wenn der Wachheitslevel des Fahrers abnimmt.
Die Warnsteuermittel 30 steuern die Betätigung der drei Warn­ mittel 26, 28 und 29 in Abhängigkeit der Warnlevel LW, die individuell durch die Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und die Mittel 23 zur Bestim­ mung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken bestimmt werden. Wenn ein AN-Betätigungssignal des Warnfreigabeschalters 31 durch den Fahrer eingegeben wird, wird eine Betätigung der drei Warnmittel 26, 28 und 29 in Abhängigkeit vom Warnlevel LW gestoppt. Wenn jedoch die Warnmittel 26 und 29 als Mittel 34 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkradgriff betätigt werden, wird die Betätigung dieser Vorrichtungen selbst dann nicht gestoppt, wenn der Fahrer den Warnfreigabeschalter 31 anschaltet.
Der Warnverarbeitungsablauf beim Warnen durch die Warnsteuer­ mittel 30 wird in den Fig. 20 und 21 dargestellt. Insbe­ sondere wird die Warnverarbeitung bei der vorliegenden Aus­ führungsform zu jedem Unterbrechungssignal, von z. B. 15 ms, ausgeführt. Zuerst wird in Schritt f1 festgestellt, ob der Warnlevel LW gleich dem ersten Level ist oder nicht, und wenn der Warnlevel LW gleich dem ersten Level ist, setzt die Ver­ arbeitung mit Schritt f2 fort, wo festgestellt wird, ob eine Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt f2 festgestellt wird, daß die Warnerzeugungsflagge FWG nicht gesetzt ist, wird die Warnerzeugungsflagge FWG in Schritt f3 gesetzt, und das Aufwärtszählen des Warnände­ rungszeitgebers beginnt. In Schritt f4 wird festgestellt, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers die erste vor­ eingestellte Zeit TWL, z. B. 10 Sekunden, überschreitet oder nicht.
Wenn in Schritt f4 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht mehr als die erste vorein­ gestellte Zeit TWL beträgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt f5 fort, wo die fühlbaren Warnmittel 26 betätigt wer­ den, um die Seitenführungen 44 an die Seiten des Fahrers an­ zudrücken oder von diesen zu separieren, wodurch die Wach­ heit des Fahrers durch fühlbare Anregung verbessert wird, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt f1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Wenn in Schritt f2 festgestellt wird, daß die Warnerzeugungs­ flagge FWG gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt f4 fort, wo wieder festgestellt wird, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers die erste voreingestellte Zeit TWL überschreitet oder nicht.
Wenn in Schritt f4 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers die erste voreingestellte Zeit TWL überschreitet, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fah­ rers nicht durch die alleinige Betätigung der fühlbaren Warn­ mittel 26 verbessert wird, setzt die Verarbeitung mit Schritt f6 fort, wo der Warnlevel LW auf den zweiten Level gesetzt wird. In Schritt f7 wird die Warnerzeugungsflagge FWG auf 0 zurückgesetzt, und in Schritt f8 wird der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers auf 0 zurückgesetzt. Die visuellen Warnmittel 28 werden in Schritt f9 betätigt, um die Warnmarke 46 auf der Frontscheibe 27 anzuzeigen, um die Wachheit des Fahrers durch visuelle Anregung zu verbessern, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt f1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Wenn in Schritt f1 festgestellt wird, daß der Warnlevel LW nicht dem ersten Level entspricht, setzt die Verarbeitung mit Schritt f10 fort, wo festgestellt wird, ob der Warnlevel LW dem zweiten Level entspricht oder nicht. Wenn in Schritt f10 festgestellt wird, daß der Warnlevel LW dem zweiten Level entspricht, setzt die Verarbeitung mit Schritt f11 fort, wo festgestellt wird, ob die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt f11 festgestellt wird, daß die Warnerzeugungsflagge FWG nicht gesetzt ist, wird in Schritt f12 die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt und der War­ nänderungszeitgeber beginnt mit dem Aufwärtszählen. In Schritt f13 wird festgestellt, ob der Zählwert TCW des War­ nänderungszeitgebers die erste voreingestellte Zeit TWL überschreitet oder nicht.
Wenn in Schritt f13 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht größer als die erste vor­ eingestellte Zeit TWL ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt f9 fort, wo die visuellen Warnmittel 28 betätigt werden, um die Warnmarke 26 auf der Frontscheibe 27 anzuzeigen, um die Wachheit des Fahrers zu verbessern. Wenn in Schritt f11 fest­ gestellt wird, daß die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt f13 fort, wo wieder fest­ gestellt wird, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeitge­ bers die erste voreingestellte Zeit TWL überschreitet oder nicht.
Wenn in Schritt f13 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers die erste voreingestellte Zeit TWL überschreitet, dies bedeutet, daß die Wachheit des Fah­ rers nicht durch die alleinige Betätigung der visuellen Warn­ mittel 28 verbessert wird, setzt die Verarbeitung mit Schritt f14 fort, wo der Warnlevel LW gleich dem dritten Level ges­ etzt wird. In Schritt f15 wird die Warnerzeugungsflagge FWG zurückgesetzt, und in Schritt f16 wird der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers auf 0 zurückgesetzt. Die hörbaren Warnmittel 29 werden in Schritt f17 betätigt, um den Warnsum­ mer 28 erklingen zu lassen, um die Wachheit des Fahrers durch die hörbare Anregung zu verbessern, und dann kehrt die Verarbeitung zu Schritt f1 in Abhängigkeit vom nächsten Un­ terbrechungssignal zurück.
Wenn in Schritt f10 festgestellt wird, daß der Warnlevel LW nicht dem zweiten Level entspricht, setzt die Verarbeitung mit Schritt f18 fort, wo festgestellt wird, ob der Warnlevel LW dem dritten Level entspricht oder nicht. Wenn in Schritt f18 festgestellt wird, daß der Warnlevel LW dem dritten Level entspricht, setzt die Verarbeitung mit Schritt f19 fort, wo festgestellt wird, ob die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt ist oder nicht. Wenn in Schritt f19 festgestellt wird, daß die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt ist, setzt die Verarbei­ tung mit Schritt f17 fort, wo die hörbaren Warnmittel 29 be­ tätigt werden, um den Warnsummer 28 erklingen zu lassen, um die Wachheit des Fahrers zu verbessern. Wenn weiter in Schritt f19 festgestellt wird, daß die Warnerzeugungsflagge FWG nicht gesetzt ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt f20 fort, wo die Warnerzeugungsflagge FWG gesetzt wird. In Schritt f21 beginnt das Aufwärtszählen des Warnänderungszeit­ gebers, und dann setzt die Verarbeitung mit Schritt f17 fort.
Wenn andererseits in Schritt f18 festgestellt wird, daß der Warnlevel LW nicht dem dritten Level entspricht, setzt die Verarbeitung mit Schritt f22 fort, wo festgestellt wird, ob die Übergangszustandsflagge FST gesetzt ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die Übergangszustandsflagge FST ges­ etzt ist, wird in Schritt f23 die Betätigung der drei Warn­ mittel 26, 28 und 29 gestoppt, und die Übergangszustandsflag­ ge FST wird in Schritt f24 zurückgesetzt. Wenn in Schritt f22 festgestellt wird, daß die Übergangszustandsflagge FST nicht gesetzt ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt f1 in Abhän­ gigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Eine Verarbeitungseinheit 35 zum Warnen bei einem unzurei­ chenden Lenkradgriff, die in den Warnsteuermitteln 30 enthal­ ten ist, schätzt den Griff des Fahrers am Lenkrad 33 in Ab­ hängigkeit der Eingabenormalflagge FNI ab, die durch die Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 gesetzt wird, und steuert die Betätigung der Mittel 34 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkradgriff. Wenn ein Zustand, bei dem die Eingabenormalflagge FNI nicht gesetzt ist, für eine vorbe­ stimmte Zeit anhält, steuern die Mittel 34 zum Warnen bei ei­ nem unzureichenden Lenkradgriff zuerst die fühlbaren Warnmit­ tel 26, um den Fahrer zu alarmieren, und, wenn dies nicht er­ folgreich ist, betätigen die Mittel 34 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkradgriff weiter die hörbaren Warnmittel 29.
Der Verarbeitungsablauf der Verarbeitungseinheit 35 zum War­ nen bei einem unzureichenden Lenkradgriff nach der vorliegen­ den Ausführungsform in Abhängigkeit von Information der Herz­ schlag-Verarbeitungsmittel 17 ist in Fig. 22 dargestellt. Insbesondere erfolgt die Verarbeitung durch die Verarbei­ tungseinheit 35 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkrad­ griff bei der vorliegenden Ausführungsform zu jedem Unter­ brechungssignal, z. B. alle 15 ms. Zuerst wird in Schritt g1 festgestellt, ob die Eingabenormalflagge FNI durch die Herz­ schlag-Verarbeitungsmittel 13, 14 und 17 gesetzt ist oder nicht, und wenn die Eingabenormalflagge FNI nicht gesetzt ist, dies bedeutet, daß der Griff des Fahrers am Lenkrad 33 inkorrekt sein kann, setzt die Verarbeitung mit Schritt g2 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCI des integrie­ renden Eingabefehlerzeitgebers nicht kleiner als eine vorein­ gestellte Zeit TRI ist oder nicht.
Wenn in Schritt g2 festgestellt wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabefehlerzeitgebers nicht kleiner als die voreingestellte Zeit TRI ist, wird in Schritt g3 festge­ stellt, ob das Aufwärtszählen eines Griffehlerwarnvorberei­ tungs-Zeitgebers begonnen hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß das Aufwärtszählen des Griffehlerwarnvorbereitungs- Zeitgebers nicht begonnen hat, wird in Schritt g4 das Auf­ wärtszählen des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers begon­ nen. In Schritt g5 wird festgestellt, ob der Zählwert TCS des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers eine voreingestellte Zeit TRS, z. B. 2 Sekunden, überschreitet oder nicht. Wenn weiter in Schritt g3 festgestellt wird, daß das Aufwärtszäh­ len des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt g5 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCS des Griffehlerwarnvorbereitungs- Zeitgebers eine voreingestellte Zeit TRS überschreitet oder nicht.
Wenn in Schritt g5 festgestellt wird, daß der Zählwert TCS des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers die voreingestell­ te Zeit TRS überschreitet, setzt die Verarbeitung mit Schritt g6 fort, wo festgestellt wird, ob das Aufwärtszählen eines Griff-Fehler-Warnänderungszeitgebers begonnen hat oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß das Aufwärtszählen des Griff- Fehler-Warnänderungszeitgebers nicht begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt g7 fort, wo das Aufwärtszählen des Griff-Fehler-Warnänderungszeitgebers begonnen wird, und in Schritt g8 wird festgestellt, ob der Zählwert TCH des Griff- Fehler-Warnänderungszeitgebers eine voreingestellte Zeit TRH, z. B. 3 Sekunden, überschreitet oder nicht. Wenn weiter in Schritt g6 festgestellt wird, daß der Griff-Fehler- Warnänderungszeitgeber mit dem Aufwärtszählen begonnen hat, setzt die Verarbeitung mit Schritt g8 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCH des Griff-Fehler-War­ nänderungszeitgebers die voreingestellte Zeit TRH über­ schreitet oder nicht.
Wenn in Schritt g8 festgestellt wird, daß der Zählwert TCH des Griff-Fehler-Warnänderungszeitgebers nicht größer als die voreingestellte Zeit TRH ist, dies bedeutet, daß die Zeit­ dauer des Zustands, bei dem der Griff des Lenkrads 33 unkor­ rekt ist, kurz ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt g9 fort, wo die fühlbaren Warnmittel 26 betätigt werden, um die Seitenführungen 44 zu den Seiten des Fahrers zusammenzupres­ sen oder auseinander zu bewegen, um die Aufmerksamkeit des Fahrers auf sich zu ziehen, damit dieser das Lenkrad 33 kor­ rekt greift, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt g1 in Ab­ hängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Wenn in Schritt g8 festgestellt wird, daß der Zählwert TCH des Griff-Fehler-Warnänderungszeitgebers die voreingestellte Zeit TRH überschreitet, dies bedeutet, daß die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht durch alleinige Betätigung der fühlbaren Warnmittel 26 auf sich gezogen werden kann, setzt die Verar­ beitung mit Schritt g10 fort, wo die hörbaren Warnmittel 28 betätigt werden, um den Warnsummer erklingen zu lassen, wäh­ rend die Seitenführungen 44 zu den Seiten des Fahrers zusam­ mengepreßt oder auseinanderbewegt werden, um die Aufmerksam­ keit des Fahrers durch beide, die fühlbare und die hörbare Warnung, darauf zu richten, das Lenkrad 33 korrekt zu fassen, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt g1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Wenn in Schritt g5 festgestellt wird, daß der Zählwert TCS des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers nicht größer als die voreingestellte Zeit TRS ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt g1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück. Wenn in Schritt g1 festgestellt wird, daß die Einga­ benormalflagge FNI gesetzt ist, dies bedeutet, daß der Fahrer das Lenkrad 33 korrekt greift, oder in Schritt g2 festge­ stellt wird, daß der Zählwert TCI des integrierenden Eingabe­ fehlerzeitgebers geringer als die voreingestellte Zeit TRI ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt g11 fort, wo der Zählwert TCS des Griffehlerwarnvorbereitungs-Zeitgebers auf 0 zurückgesetzt und eine Betätigung der Mittel 34 zum Warnen bei einem unzureichenden Lenkradgriff gestoppt wird. Die Verarbeitung kehrt dann zu Schritt g1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbrechungssignal zurück.
Der Verarbeitungsablauf der Verarbeitungseinheit 35 zum War­ nen bei einem unzureichenden Lenkradgriff in Abhängigkeit von Information der Herzschlag-Verarbeitungsmittel 17 entspre­ chend dem Potential-Herschlagsensor 16 wurde oben unter Be­ zugnahme auf Fig. 22 beschrieben. Eine gleiche Warnverarbei­ tung kann bei der Verarbeitungseinheit 35 zum Warnen bei ei­ nem unzureichenden Lenkradgriff in Abhängigkeit von Informa­ tion der Herzschlag-Verarbeitungsmittel 13 und 14 entspre­ chend den Infrarot-Herzschlagsensoren 11 und 12 ausgeführt werden.
Die Referenzwert-Korrektureinheit 32 bestimmt in Abhängigkeit von einer Zeit von einer Betätigung der Warnmittel 26, 28 und 29 zu der Betätigung des Warnfreigabeschalters 31 durch den Fahrer, daß die Wachheit des Fahrers relativ hoch ist, wenn die Zeit kurz ist, und korrigiert die Referenz-Herzschlagfre­ quenz RHB und die Referenzwarnänderungszeit TBW zu hören Wer­ ten. Wenn andererseits die Zeit von einer Betätigung der Warnmittel 26, 28 und 29 bis zu einer Betätigung des Warn­ freigabeschalters 31 durch den Fahrer lang ist, wird festge­ stellt, daß die Wachheit des Fahrers geringer als erwartet ist, und die Einheit 32 korrigiert die Referenz-Herzschlag­ frequenz RHB und die Referenzwarnänderungszeit TBW zu niedri­ geren Werten, so daß die Warnmittel 26, 28 und 29 früher be­ tätigt werden, und die korrigierte Referenz-Herzschlagfre­ quenz RHB und die korrigierte Referenzwarnänderungszeit TBW werden jeweils an die Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag und die Mittel 23 zur Bestim­ mung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken ausgegeben.
Der Verarbeitungsfluß der Referenzwert-Korrektureinheit 32 nach der vorliegenden Ausführungsform ist in Fig. 23 darge­ stellt. Die Verarbeitung in der Referenzwert-Korrektureinheit 32 bei der vorliegenden Ausführungsform beginnt beim Drehen des Warnfreigabeschalter 31. Zuerst wird in Schritt h1 die übergangszustandsflagge FST gesetzt, und in Schritt h2 wird festgestellt, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers eine zweite voreingestellte Zeit TWM, z. B. 6 Sekunden, über­ schreitet oder nicht.
Wenn in Schritt h2 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers die zweite voreingestellte Zeit TWM überschreitet, dies bedeutet, daß die Reaktion des Fah­ rers nicht sehr schnell ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt h3 fort, wo festgestellt wird, ob die vorliegende Warnung eine Folge einer Information von den Mitteln 23 zum Bestimmen der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß die Warnung aufgrund einer Information von den Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken erfolgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt h4 fort, wo die Referenzwarnänderungszeit TBW auf ei­ nen 1 Sekunde geringeren Wert zurückgesetzt wird, so daß die Warnmittel 26, 28 und 29 früher betätigt werden als zuvor. Weiter wird der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers in Schritt h5 auf 0 zurückgesetzt, und dann kehrt die Verarbei­ tung zu Schritt h1 in Abhängigkeit vom nächsten Unterbre­ chungssignal zurück. Wenn in Schritt h3 festgestellt wird, daß die aktuelle Warnung nicht aufgrund einer Information von den Mitteln 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Lenken erfolgt, dies bedeutet, daß die Warnung aufgrund einer Information von den Mitteln 19 zur Bestimmung der Wach­ heit in Abhängigkeit vom Herzschlag erfolgt, setzt die Verar­ beitung mit Schritt h6 fort, wo die Referenz-Herzschlagfre­ quenz RHB auf einen um 1 kleineren Wert zurückgesetzt wird, so daß die Warnmittel 26, 28 und 29 früher ansprechen, und der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers wird auf 0 zu­ rückgesetzt.
Wenn andererseits in Schritt h2 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht größer als die zweite voreingestellte Zeit TWM ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt h7 fort, wo festgestellt wird, ob der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers kürzer als eine dritte vor­ eingestellte Zeit TWS, z. B. 2 Sekunden, ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungs­ zeitgebers kürzer als die dritte voreingestellte Zeit TWS ist, dies bedeutet, daß eine Reaktion des Fahrers sehr schnell ist, setzt die Verarbeitung mit Schritt h8 fort, wo festgestellt wird, ob die aktuelle Warnung eine Folge einer Information der Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Ab­ hängigkeit vom Lenken ist oder nicht. Wenn in Schritt h8 festgestellt wird, daß die aktuelle Warnung aufgrund einer Information der Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Ab­ hängigkeit vom Lenken erfolgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt h9 fort, wo die Referenzwarnänderungszeit TBW auf ei­ nen um 1 Sekunde größeren Wert gesetzt wird, so daß die Warnmittel 26, 28 und 29 später ansprechen, und die Verarbei­ tung setzt mit Schritt h5 fort. Wenn in Schritt h8 festge­ stellt wird, daß die aktuelle Warnung nicht auf einer Infor­ mation der Mittel 23 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängig­ keit vom Lenken erfolgt, dies bedeutet, daß die Warnung auf­ grund einer Information der Mittel 19 zur Bestimmung der Wachheit in Abhängigkeit vom Herzschlag erfolgt, setzt die Verarbeitung mit Schritt h10 fort, wo die Referenz-Herz­ schlagfrequenz RHB auf einen um 1 größeren Wert gesetzt wird, so daß die Warnmittel 26, 28 und 29 später ansprechen, und die Verarbeitung setzt mit Schritt h5 fort.
Wenn in Schritt h7 festgestellt wird, daß der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers nicht kleiner als die dritte vor­ eingestellte Zeit TWS ist, bleiben die aktuelle Referenz- Herzschlagrate RHB und die Referenzwarnänderungszeit TBW un­ geändert, und die Verarbeitung setzt mit Schritt h5 fort, wo der Zählwert TCW des Warnänderungszeitgebers auf 0 zurückge­ setzt wird.
Wie oben beschrieben, weist die obige Ausführungsform zwei Typen von Herzschlagsensoren 11, 12 und 16 im Lenkrad 33 auf, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausfüh­ rungsform beschränkt, und jeder Typ von Mitteln, die akkurat die Herzschlagfrequenzdaten des Fahrers bestimmen, kann ver­ wendet werden. Weiter weist die vorliegenden Ausführungsform 3 Typen von Warnmittel 26, 28 und 29 auf, und es können aber auch zumindest 2 Typen von Warnmittel verwendet werden. Diese Warnmittel können auch von anderer Art als die hier beschrie­ benen sein.
Wie oben im Detail beschrieben, wird mit der Vorrichtung und dem Verfahren zur Verbesserung der Wachheit des Fahrers eines Fahrzeugs nach der vorliegenden Erfindung, da die Wachheit des Fahrers zeitlich variiert, eine Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von Herzschlagfrequenzdaten und eine Bestimmung der Wachheit des Fahrers in Abhängigkeit von Lenkwinkeldaten in Verbindung gebracht, und eine genaue ge­ schlossene Bestimmung der Wachheit des Fahrers ist möglich, sogar nach einem Signal des Abnehmens der Wachheit des Fah­ rers, wobei eine angepaßte Warnung in Abhängigkeit vom Wach­ heitslevel des Fahrers vorgesehen ist. Als Folge kann eine Warnung in Abhängigkeit des Wachheitslevel des Fahrers ausge­ geben werden, ohne durch individuelle Unterschiede zwischen Fahrern beeinflußt zu werden, wodurch die Sicherheit der Vor­ richtung verbessert wird.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Verbessern des Bewußtseinspegels eines Fahrers mit folgenden Merkmalen:
Einer Herzschlagsensoreinrichtung (11, 12, 16) zum Erfassen einer Herzschlaginformation über den Fahrer,
einer Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage des Herzschlags (19) zum Vergleichen der durch die Herzschlagsensorein­ richtung (11, 12, 16) erfaßten Herzschlaginformation mit einer Bezugsherzschlaginformation, und Bestimmen eines Abfalls im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs,
einer Lenkwinkelsensoreinrichtung (21) zum Erfassen einer Lenkwinkelinformation über ein Fahrzeug,
einer Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage eines Lenkwinkels (23) zum Vergleichen der durch die Lenkwinkelsensoreinrichtung (21) erfaßten Lenkwinkelinformation mit einer Bezugslenk­ winkelinformation, und Bestimmen des Bewußtseinabfalls (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs,
einer Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) zum Stimulieren verschiedener Sinne des Fahrers, um den Bewußtseinspegel des Fahrers zu verbessern, und
einer Warnsteuereinrichtung (30) zum Steuern der Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse durch die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage des Herzschlags (19) und die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage eines Lenkwinkels (23); bei der
die Warnsteuereinrichtung (30) wenigstens eine der Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) auswählt, gemäß dem Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers, die durch die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage des Herzschlags (19) und die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage eines Lenkwinkels (23) bestimmt ist, und die ausgewählte Warneinrichtung in Betrieb setzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) wenigstens zwei der Berührungs-, visuellen, Gehör- und Geruchssinne des Fahrers stimuliert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) eine Berührungswarn­ einrichtung (26) zum Verbessern des Bewußtseinspegels (LW) des Fahrers durch Berührungsstimulation miteinschließt, eine visuelle Warneinrichtung (28) zum Verbessern des Bewußtseinsgrades (LW) des Fahrers durch visuelle Stimulation, und eine Gehörwarneinrichtung (29) zum Verbessern des Bewußtseinspegels (LW) des Fahrers durch Gehörerregung.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Warnsteuereinrichtung (30) die Berührungswarneinrichtung (26) in Betrieb setzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem ersten Bereich liegt, die visuelle Warneinrichtung (28) in Betrieb setzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem zweiten Bereich niedriger als dem ersten Bereich liegt, und die Gehörwarneinrichtung (29) in Betrieb setzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem dritten Bereich niedriger als dem zweiten Bereich liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Berührungswarneinrichtung (26) den Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers durch Verformen eines Teils (44) des Fahrersitzes verbessert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die visuelle Warneinrichtung (28) den Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers durch Abspielen einer Übermittlungswarnung (46) auf einer Frontscheibe (27) verbessert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Gehörwarneinrichtung (29) den Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers durch Tönenlassen eines Summers (48) verbessert, der in einem Fahrzeuginnenraum vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weitere folgende Merkmale enthält:
Eine Herzratenberechnungseinrichtung (13, 14, 17) zum Berechnen der Herzrate (RH(n)) des Fahrers aus der Herzschlaginformation,
eine Bezugsherzratenberechnungseinrichtung (18) zum Berechnen einer Bezugsherzrate (RH(s)) auf der Grundlage der Herzrate (RH(n)), die durch die Herzratenberechnungs­ einrichtung (13, 14, 17) berechnet ist,
eine Spitzenpunktherzratenberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Extremwertes der Herzrate (RHp(n)), bei der die Herzrate von einer anwachsenden Tendenz zu einer abfallenden Tendenz wechselt, oder von einer abfallenden Tendenz zu einer anwachsenden Tendenz, und
wobei die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage des Herzschlags (19) die Herzrate (RH(n)), die Bezugsherzrate (RHs) und den Extremwert der Herzrate (RHP(n)), miteinander vergleicht, und den Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs bestimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage des Herzschlags (19) weiterhin den Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage eines Gradienten (DRH) zwischen benachbarten Extremwerten der Herzraten (RHp(n-1), RHP(n)) bestimmt, der durch die Spitzenpunktherzraten­ berechnungseinrichtung berechnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit weiteren folgenden Merkmalen:
Einer visuellen Lenkkomponentenerfassungseinrichtung (22) zum Erfassen von Lenkkomponenten (Ps10, Ps70) auf der Grundlage von visueller Information des Fahrers aus der Lenkwinkelinformation, und
wobei die Einrichtung zum Bestimmen des Bewußtseinsgrades auf der Grundlage eines Lenkwinkels (23) die Lenkkomponenten (Ps10, Ps70) mit Bezugslenkkomponen­ ten (Pss10, Pss70), vergleicht, und den Abfall im Bewußtsein (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs bestimmt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit weiterem folgenden Merkmal: Ein Warnlöseschalter (31) zum Beenden der Aktivierung von mindestens einer der Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29).
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Herzschlagsensoreinrichtung (11, 12, 16) in einem Lenkrad (33) des Fahrzeugs vorgesehen ist, und die Warnsteuer­ einrichtung (30) eine Griffehlerwarnverarbeitungseinheit (35) zum Bestimmen, auf der Grundlage eines Ausgangs­ signals (FNT) von der Herzschlagberechnungseinrichtung (13, 14, 17), daß ein Griff auf das Lenkrad (33) des Fahrers ungenügend für die korrekte Berechnung der Herzrate (RH(n)) ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, mit weiteren folgenden Merkmalen:
Einem Warnlöseschalter (31) zum Beenden der Inbetriebnahme wenigstens einer von einer Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29),
wobei die Herzschlagsensoreinrichtung (11, 12, 16) im Lenkrad (33) des Fahrzeugs vorgesehen ist, und
wobei die Warnsteuereinrichtung (30) ein Warnlöse­ signal durch den Warnlöseschalter (31) inaktiviert, wenn der Griff auf das Lenkrad (33) durch den Fahrer durch die Griffehlerwarnverarbeitungseinheit (35) als ungenügend bestimmt ist.
14. Verfahren zum Verbessern des Bewußtseinspegels eines Fahrers, mit folgenden Verfahrensschritten:
Einem Herzschlaginformationserfassungsschritt (a1-­ a42) zum Erfassen einer Herzschlaginformation des Fahrers auf der Grundlage eines Ausgangssignals von einer Herzschlagsensoreinrichtung (11, 12, 16),
einem Herzschlagbestimmungsschritt (c1-­ c32) zum Vergleichen der durch den Herzschlaginfor­ mationserfassungsschritt erfaßten Herzschlaginformation mit einer Bezugsherzschlaginformation und Bestimmen des Abfalls im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Ergebnisse des Vergleichs,
einem Lenkwinkelerfassungsschritt (d1-d19) zum Erfassen einer Lenkwinkelinformation über ein Fahrzeug,
einem Erfassungsschritt (e1-e17) zum Bestimmen eines Bewußtseinsgrades auf der Grundlage der Lenkwinkelinformation zum Vergleichen der durch den Lenkwinkelerfassungsschritt erfaßte Lenkwinkelinformation (d1-d19) mit Bezugslenk­ winkelinformation und Bestimmen des Abfalls im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage des Vergleichs, und
einem Warnschritt (f1-f24) zum Warnen des Fahrers auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisse durch den Herzschlagbestimmungsschritt (c1-c32) und den Lenkbewußtseins estimmungsschritt (e1-e17); bei dem
der Warnschritt (f1-f24) wenigstens eine der Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) auswählt, die verschiedene Sinne des Fahrers diesbezüglich stimulieren, gemäß dem Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers, der durch den Herzschlagbestimmungsschritt (c1-c32) und durch den Lenkbewußteinsbestimmungsschritt (e1-e17) bestimmt ist und die ausgewählte Warneinrichtung in Betrieb setzt.
15. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem
die Vielzahl von Warneinrichtungen (26, 28, 29) eine Berührungswarneinrichtung (26) zum Verbessern des Bewußtseinspegels (LW) des Fahrers durch Berührungs­ stimulation miteinschließt, eine visuelle Warneinrichtung (28) zum Verbessern des Bewußtseinspegels (LW) des Fahrers durch visuelle Stimulation und eine Gehörwarneinrichtung (29) zum Verbessern des Bewußtseinspegels (LW) des Fahrers durch Gehörerregung, und
der Warnschritt (f1-f24) die Berührungswarnein­ richtung (26) in Betrieb sitzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem ersten Bereich (f5) ist, die visuelle Warneinrichtung (28) in Betrieb setzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem zweiten Bereich niedriger als der erste Bereich (f9) ist und die Gehörwarneinrichtung (29) in Betrieb setzt, wenn der Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers in einem dritten Bereich niedriger als der zweite Bereich (f17) ist.
16. Verfahren nach Anspruch 14 mit weiteren folgenden Verfahrensschritten:
Einem Herzratenberechnungsschritt (a14) zum Berechnen der Herzrate (RH(n)) des Fahrers aus der Herzschlaginformation, einen Bezugsherzraten­ berechnungsschritt (c13) zum Berechnen einer Bezugsherzrate (RHs) auf der Grundlage der Herzrate (RH(n)), die bei dem Herzratenberechnungsschritt (a14) berechnet ist,
einem Herzratenextremwertberechnungsschritt (b8) zum Berechnen eines Extremwertes der Herzrate (RHp(n)), bei der die Herzrate von einer anwachsenden Tendenz zu einer abfallenden Tendenz wechselt, oder von einer abfallenden Tendenz zu einer anwachsenden Tendenz, und
einem Gradientenberechnungsschritt (b12) zum Berechnen eines Gradienten (DRH) zwischen benachbarten Extremwerten der Herzraten (RHp(n-1), RHp(n)), der durch den Herzratenextremwertberechnungsschritt (b8) berechnet ist, und
wobei der Herzschlagbestimmungsschritt (c1-c32) den Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Herzrate (RH(n)), der Bezugsherzrate (RHs), des Extremwertes der Herzrate (RHp(n)), und des Gradienten (DRH) zwischen benachbarten Extremwerten der Herzraten (RHp(n-1), RHp(n)) bestimmt.
17. Verfahren nach Anspruch 14 mit weiterem folgenden Merkmal:
Einem visuellen Lenkkomponentenerfassungsschritt (e1, e3) zum Erfassen von Lenkkomponenten (ps10, ps70) auf der Grundlage von visueller Information des Fahrers von der Lenkwinkelinformation, und
wobei der Erfassungsschritt zum Bestimmen eines Bewußtseinsgrades auf der Grundlage der Lenkwinkelinformation (e1-e17) die Lenkkomponenten (Ps10, Ps70) mit Bezugslenkkomponen­ ten (Pss10, Pss70) vergleicht, und den Abfall im Bewußtseinspegel (LW) des Fahrers auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse bestimmt.
18. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem
die Herzschlagsensoreinrichtung (11, 12, 16) in einem Lenkrad (33) des Fahrzeugs vorgesehen sind, und
der Warnschritt (f1-f24) einen Griffehlerwarnschritt (g1-g10) zum Bestimmen, auf der Grundlage eines Ausgangssignals (FNT) von der Herzratenberechnungsein­ richtung (13, 14, 17), daß ein Griff auf das Lenkrad (33) durch den Fahrer ungenügend für die korrekte Berechnung der Herzrate (Rh(n)) ist.
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