DE602004010968T2

DE602004010968T2 - Vorrichtung zum Abschätzen des Wachzustandes des Fahrers und Verfahren zum Abschätzen des Wachzustandes

Info

Publication number: DE602004010968T2
Application number: DE602004010968T
Authority: DE
Inventors: Hajime Oyama
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-08-24
Also published as: JP4366145B2; US7084773B2; DE602004010968D1; EP1510396B1; EP1510396A3; US20050065663A1; JP2005071184A; EP1510396A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einschätzen eines Wachsamkeitsgrads eines Fahrers ausgehend von Ortsveränderungen der Fahrzeugkarosserie in einer seitlichen Richtung.
Die Entwicklung von Verfahren zum Verhindern von Unfällen, die sich einer Abnahme bei der Wachsamkeit von Fahrern zuschreiben lassen, ist eines von wichtigen Themen vom Standpunkt der Sicherheit her, und es wurden bereits verschiedene Methoden zum Erfassen einer Wachsamkeitsabnahme und damit verbundene Alarmgebungsverfahren entwickelt und in praktischen Gebrauch genommen.
In der JP-A-2002-154345 hat der Anmelder ein Verfahren vorgeschlagen, das mit der Wachsamkeitseinschätzung zusammenhängt, um den Wachsamkeitsgrad eines Fahrers beim Vorhandensein erheblicher Veränderungen im Fahrumfeld und der Fahrgeschwindigkeit genau bestimmen zu können. Die EP 1 209 019 ist ein Familienmitglied dieser Anmeldung.
Gemäß dem in der JP-A-154345 offenbarten Wachsamkeitseinschätzungsverfahren werden Ortsveränderungen eines Fahrzeugs in der Breitenrichtung zuerst als Zeitreihe erfasst; die Ortsveränderungen werden einer Frequenztransformation unterzogen, um die Größen von Frequenzwirkkomponenten zu berechnen; und ein Mittelwert der Größen der Frequenzwirkkomponenten wird als die Größe von Hochfrequenzkomponenten berechnet. Dabei wird ein Höchstwert der Größen der Frequenzwirkkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs, der eine Versatzfrequenz umfasst, die sich darstellt, wenn sich der Fahrer in einem Zustand geringer Wachsamkeit befindet, als Größe von Niederfrequenzkomponenten berechnet.
Dann wird der Wachsamkeitsgrad des Fahrers auf Grundlage eines Wachsamkeitswerts bestimmt, der dem Verhältnis der Größe der Hochfrequenzkomponenten zur Größe der Niederfrequenzkomponenten entspricht.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen verwandten Verfahren wird die Wachsamkeit eines Fahrers als gering bestimmt, wenn die Größe der Hochfrequenzkomponenten gering und die Größe der Niederfrequenzkomponenten hoch ist.
Jedoch fährt beispielsweise ein Fahrer, der sich in einem normalen Wachsamkeitszustand befindet, auf einer Schnellstraße zwischen Bergen, die aufeinanderfolgende Kurven in verschiedenen Windungsrichtungen hat, das Fahrzeug, indem er das Lenkrad mit relativ kleinen Lenkwinkeln nach links und rechts dreht. Das Drehen des Lenkrads in einem solchen Fall wird wahrscheinlich als eine Niederfrequenzkomponente extrahiert, die zur Bestimmung eines Spurversatzes verwendet wird, was eine fehlerbehaftete Bestimmung verursachen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehenden Probleme werden mit einer Vorrichtung zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers nach Anspruch 1 überwunden. Diese umfasst: eine Frequenzanalyseprozesseinheit, um Folgendes zu berechnen:

1) Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten durch Durchführen von Frequenztransformation von Ortsveränderungen des Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als Zeitreihe erfasst werden.
2) Einen Mittelwert von Größen der Frequenzwirkkomponenten als eine erste Größe bzw. Menge.
3) Einen Höchstwert der Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als zweite Größe bzw. Menge, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich eine Versatzfrequenz umfasst, die aufgezeigt wird, wenn sich der Fahrer in einem geringen Wachsamkeitszustand befindet.

Eine Wachsamkeitseinschätzungswertberechnungseinheit ist darüber hinaus vorgesehen, um einen Wachsamkeitseinschätzungswert aus dem Verhältnis der ersten Größe bzw. Menge zur zweiten Größe bzw. Menge zu berechnen.
Eine auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit korrigiert den Wachsamkeitseinschätzungswert nach einem Straßenzustand bzw. einer Straßenform.
Die auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit umfasst:

1) eine Lenkwinkelintegrationseinheit, um Größenordnungen von Lenkwinkeln auf Grundlage von Lenkwinkeln zu bestimmen, die durch einen Lenkwinkelsensor erfasst werden, und um Lenkwinkel zu integrieren, die als kleiner Lenkwinkel bestimmt werden.
2) Eine Lenkwinkelbestimmungseinheit, um zu bestimmen, ob der integrierte Wert der Lenkwinkel sich innerhalb eines Sollbereichs von Lenkwinkeln befindet.

Wobei der Wachsamkeitseinschätzungswert korrigiert wird, wenn der integrierte Wert der Lenkwinkel sich im Sollbereich von Lenkwinkeln befindet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B zeigen Verteilungscharakteristika von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit weniger Spurversatzbewegungen fährt, wenn er schläfrig ist.
2A und 2B zeigen Verteilungscharakteristika von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit mehr Spurversatzbewegungen fährt, wenn er nicht schläfrig ist.
3A bis 3E sind grafische Darstellungen, die Charakteristika zeigen, die während einer Geradeausfahrt und einer Fahrt in aufeinanderfolgenden Kurven auf einer Schnellstraße beobachtet wurden.
4 ist ein Funktionsblockschema einer Wachsamkeitseinschätzungsvorrichtung.
5 ist ein Ablaufschema, das einen Wachsamkeitsberechnungsprogrammablauf zeigt.
6 ist ein Ablaufschema, das einen Programmablauf zum Berechnen von auf der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitskorrekturkoeffizienten zeigt.
7 ist ein Ablaufschema, das einen Programmablauf zum Berechnen von persönlichen bzw. personenbezogenen Differenzkorrekturkoeffizienten zeigt.
8 ist ein Ablaufschema, das einen Alarmbestimmungsprogrammablauf zeigt.
9A und 9B sind grafische Darstellungen zur Erläuterung einer Wachsamkeitsberechnung.
10 ist eine grafische Darstellung zur Erläuterung eines Hochfrequenzperzentilwerts.
11 ist eine Darstellung eines ersten Alarmbereitschaftszustands.
12 ist eine Darstellung eines zweiten Alarmbereitschaftszustands.
13 ist eine Darstellung eines zweiten Alarms und eines Zustands, in dem ein Abweichungsalarm zu einem frühen Zeitpunkt gegeben wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben.
Vor einer speziellen Beschreibung einer Wachsamkeitseinschätzungsvorrichtung wird ein Grundprinzip, das einem Verfahren zum Einschätzen von Wachsamkeit in der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, mit Bezug auf die 1A, 1B, 2A und 2B beschrieben.
1A und 1B zeigen Beispiele von grafischen Darstellungen, die Verteilungscharakteristika von Größen bzw. Mengen von Frequenzkomponenten zeigen, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit weniger Spurversatzbewegungen fährt und schläfrig ist, und 2A und 2B zeigen ein Beispiel von grafischen Darstellungen, die Verteilungscharaktristika von Größen bzw. Mengen von Frequenzkomponenten zeigen, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit mehr Spurversatzbewegungen fährt und nicht schläfrig ist. Die Abszissenachsen stellen die Mengen der Hochfrequenzkomponenten dar, und die Ordinatenachsen stellen die Mengen der Niederfrequenzkomponenten dar.
In den Figuren ist ein schwarzer Punkt eingezeichnet, um einen Koordinatenpunkt (einen Frequenzkomponentenmengenpunkt) anzugeben, der durch die Menge von zu einer bestimmten Zeit berechneten Hochfrequenzkomponenten und die Menge der zur selben Zeit berechneten Niederfrequenzkomponenten dargestellt ist.
Der Begriff "die Größen bzw. Mengen von Frequenzkomponenten" bedeutet die Größen bzw. Mengen einzelner Frequenzwirkkomponenten, die erhalten werden, indem eine Frequenztransformation von Ortsveränderungen eines Fahrzeugs in der Breitenrichtung des Fahrzeugs durchgeführt wird, die als Zeitreihe erfasst werden. Da in einem normalen Fahrzustand das Lenken aufgrund von Kurven der Straße absichtlich erfolgt, erscheinen die Mengen von Komponenten auf der Seite relativ hoher Frequenzen (die Größen bzw. Mengen von Hochfrequenzkomponenten) tendenziell stetig über einen Frequenzbereich. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein berechneter Mittelwert der Größen bzw.
Mengen von Frequenzwirkkomponenten als "Größe bzw. Menge von Hochfrequenzkomponenten" bezeichnet.
Hingegen erscheinen die Größen bzw. Mengen von Komponenten auf der Seite relativ niedriger Frequenzen (die Größen bzw. Mengen von Niederfrequenzkomponenten) tendenziell in einem Fahrzustand mit einem geringen Grad an Wachsamkeit. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Höchstwert der Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als "die Größe bzw. Menge von Niederfrequenzkomponenten" bezeichnet. Bei dem Frequenzbereich handelt es sich um ein Niederfrequenzband, das eine Versatzfrequenz bzw. eine Frequenz von Spurversatzbewegungen enthält, wobei das Band auf Grundlage der Versatzfrequenz festgelegt wird, wie später noch beschieben wird.
Der mit einer Ellipse umgebene Bereich ist ein Bereich, der einen signifikanten Einfluss auf die Wachsamkeitseinschätzung hat, oder ein Bereich, der eine geringe Menge an Hochfrequenzkomponenten und eine große Menge an Niederfrequenzkomponenten aufweist. Wenn die Wachsamkeit eines Fahrers abnimmt, nimmt die Anzahl von Frequenzkomponentenmengenpunkten zu, die im Ellipsenbereich vorhanden sind. Ein Wert (ausgedrückt durch P' slp/P' ave, wie später noch beschrieben wird), der dadurch erhalten wird, dass die Menge der Niederfrequenzkomponenten durch die Menge der Hochfrequenzkomponenten dividiert wird, wird umso größer, je geringer die Wachsamkeit des Fahrers wird.
Nun soll der Wachsamkeitszustand eines Fahrers betrachtet werden, der mit weniger Spurversatzbewegungen fährt, wenn er schläfrig ist, wie in 1A und 1B gezeigt ist. 1A zeigt Verteilungscharakteristika, die durch Auftragen berechneter Frequenzkomponentenmengenpunkte (den Mengen der Hochfrequenzkomponenten und den Mengen der Niederfrequenzkomponenten), so wie sie sind, dargestellt sind. Die Kennlinien eines Fahrers dieser Art umfassen im Vergleich zu den Kennlinien eines durchschnittlichen Fahrers von Natur aus eine geringere Anzahl an Niederfrequenzkomponenten.
Aus diesem Grunde kann es sein, dass die Anzahl an Frequenzkomponentenmengenpunkten, die in dem durch die Ellipse umgebenen Bereich erscheinen, auch während einer Fahrt mit einem geringen Grad an Wachsamkeit nicht so groß ist. Im Ergebnis kann es sein, dass fälschlicherweise keine Abnahme bei der Wachsamkeit bestimmt wird, obwohl die Wachsamkeit gesenkt ist.
Nun soll der Wachsamkeitszustand eines Fahrers betrachtet werden, der mit mehr Spurversatzbewegungen fährt, wenn er nicht schläfrig ist, wie in 2A und 2B gezeigt ist. 2A zeigt Verteilungscharakteristika, die durch Auftragen berechneter Frequenzkomponentenmengenpunkte (den Mengen der Hochfrequenzkomponenten und den Mengen der Niederfrequenzkomponenten), so wie sie sind, dargestellt sind. Die Kenlinien eines Fahrers dieser Art umfassen im Vergleich zu den Kennlinien eines durchschnittlichen Fahrers von Natur aus eine große Anzahl an Niederfrequenzkomponenten.
Aus diesem Grunde kann es sein, dass eine große Anzahl an Frequenzkomponentenmengenpunkten in dem durch die Ellipse umgebenen Bereich auch während einer Fahrt ohne irgendeine Abnahme bei der Wachsamkeit erscheint. Im Ergebnis kann es sein, dass fälschlicherweise eine Abnahme bei der Wachsamkeit bestimmt wird, obwohl die Wachsamkeit nicht gesenkt ist.
Die fälschlichen Bestimmungen in den beiden vorstehend beschriebenen Fällen lassen sich der Tatsache zuschreiben, dass den für jeden Fahrer einzigartigen Kennlinien, die mit Spurversatzbewegungen zusammenhängen, kein Augenmerk geschenkt wird. Die Kennlinien, die für einen Fahrer einzigartig sind, spiegeln sich in Niederfrequenzperzentilwerten und Hochfrequenzperzentilwerten wieder.
Ein weißer quadratischer Punkt, der in den 1A bis 2B gezeigt ist, gibt einen Koordinatenpunkt (Perzentilpunkt) an, der dargestellt wird, indem ein Hochfrequenzperzentilwert, der zu einer bestimmten Zeit berechnet wird, und ein Niederfrequenzperzentilwert, der zur selben Zeit berechnet wird, aufgetragen wird. Ein Perzentilpunkt (ein Hochfrequenz- und ein Niederfrequenzperzentilpunkt), der zu einer bestimmten Zeit berechnet wird, steht in einer signifikanten Korrelation mit einem Frequenzkomponentenmengenpunkt (der Größe bzw. Menge von Hochfrequenzkomponenten und der Größe bzw. Menge von Niederfrequenzkomponenten), der zur selben Zeit berechnet wird.
Der Begriff "Hochfrequenzperzentilwert" bedeutet einen Perzentilwert, bei dem die Summe von Frequenzen der auftretenden Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten in einem Histogramm von Hochfrequenzkomponenten, ausgehend vom niedrigsten Wert gezählt, ein vorbestimmtes Verhältnis zur Gesamtsumme solcher Frequenzen erreicht. In einem Fahrprozess, der von einem Fahrer durchgeführt wird, fluktuiert der Hochfrequenzperzentilwert um einen relativ geringen Betrag und tendiert dazu, im Wesentlichen konstant zu sein (der Wert ist im Wesentlichen unabhängig vom Wachsamkeitszustand des Fahrers).
In der vorliegenden Ausführungsform beträgt das vorbestimmte Verhältnis 80%, d. h. es wird ein 80 lautender Perzentilwert verwendet. Allerdings ist dieser Wert lediglich ein Beispiel, und das Verhältnis braucht nur in einem Bereich von 70 bis 90% zu bleiben (dies trifft auch auf einen Niederfrequenzperzentilwert zu, der nachstehend noch beschrieben wird).
Der Begriff "Niederfrequenzperzentilwert" bedeutet einen Perzentilwert (z. B. einen 80 lautenden Perzentilwert), bei dem die Summe von Frequenzen der auftretenden Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten in einem Histogramm von Niederfrequenzkomponenten, die ausgehend vom niedrigsten Wert integriert werden, ein vorbestimmtes Verhältnis zur Gesamtsumme solcher Frequenzen erreicht.
Im Gegensatz zu den Charakteristika des Hochfrequenzperzentilwerts fluktuiert der Niederfrequenzperzentilwert stark, und die Fluktuation tendiert dazu, erheblich zu werden, wenn der Wachsamkeitsgrad sinkt. Das Verhältnis zwischen dem Hochfrequenz- und dem Niederfrequenzperzentilwert tendiert dazu, konstant zu sein, solange der Fahrer wachsam ist.
Als Ergebnis eines Fahrtests, der an einer großen Anzahl von Fahrern durchgeführt wurde, und einer Anschlussstudie über sich ergebende Fahrdaten, stellte sich heraus, dass der Perzentilpunkt (Hochfrequenz- und Niederfrequenzperzentilpunkt) eines durchschnittlichen Fahrers (eines imaginären Fahrers, der die Fahreigenschaften mit der höchsten Ereignisfrequenz hat) (200, 400 bis 500) betrug.
Der Hochfrequenzperzentilwert eines durchschnittlichen Fahrers wird im Nachstehenden als "standardmäßiger Hochfrequenzperzentilwert" bezeichnet, und dieser Wert soll in der vorliegenden Ausführungsform 200 betragen. Der Niederfrequenzperzentilwert eines durchschnittlichen Fahrers wird als "standardmäßiger Niederfrequenzperzentilwert" bezeichnet, und dieser Wert soll in der vorliegenden Ausführungsform 500 betragen.
Der Perzentilpunkt eines durchschnittlichen Fahrers wird als "standardmäßiger Perzentilwert" bezeichnet. Das Verhältnis des standardmäßigen Niederfrequenzperzentilwerts zum standardmäßigen Hochfrequenzperzentilwert braucht bloß im Bereich des 2- bis 2,5-fachen zu bleiben, und der standardmäßige Perzentilpunkt kann beispielsweise bei (200, 400) angesetzt werden.
Es wird ersichtlich sein, dass Perzentilpunkte (Hochfrequenz- und Niederfrequenzperzentilwerte) in dem in 1A gezeigten Fall in der Nachbarschaft der Werte (100, 250) konzentriert waren. Angesichts der Tatsache, dass der Perzentilpunkt eines durchschnittlichen Fahrers (200, 500) betrug, kann ein Fahrer mit den wie in 1A gezeigten Kennlinien als ein Fahrer bestimmt werden, der von Natur aus mit weniger Spurversatzbewegungen fährt.
Es wird ersichtlich sein, dass Perzentilpunkte (Hochfrequenz- und Niederfrequenzperzentilwerte) in dem in 2A gezeigten Fall in der Nachbarschaft der Werte (100 bis 200, 400 bis 600) konzentriert waren. Angesichts der Tatsache, dass der Perzentilpunkt eines durchschnittlichen Fahrers (200, 500) betrug, kann ein Fahrer mit den wie in 2A gezeigten Kennlinien als ein Fahrer bestimmt werden, der von Natur aus mit mehr Spurversatzbewegungen fährt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird jeder Frequenzkomponentenmengenpunkt durch vertikale und horizontale Verhältnisse zwischen einem berechneten Perzentilpunkt und einem standardmäßigen Perzentilpunkt verschoben, um den Frequenzkomponentenmengenpunkt zu normieren.
In 1A soll zum Beispiel von einem Frequenzkomponentenmengenpunkt (100, 500) ausgegangen werden. Wenn in diesem Fall ein Perzentilpunkt (100, 250) mit dem Frequenzkomponentenmengenpunkt assoziiert wird, betragen die vertikalen und horizontalen Verhältnisse des standardmäßigen Perzentilpunkts (200, 500) zu diesem Perzentilpunkt das 2,0-fache in der horizontalen und vertikalen Richtung. Als Ergebnis wird sich der Frequenzkomponentenmengenpunkt, nachdem er verschoben wurde, auf einer Koordinate (100 × 2,0, 500 × 2,0) oder (200, 1000) befinden.
Wenn für alle Frequenzkomponentenmengenpunkte eine solche Verschiebung durchgeführt wird, werden die in 1A gezeigten Verteilungscharakteristika zu den in 1B gezeigten Verteilungscharakteristika korrigiert. Da eine große Anzahl von Frequenzkomponentenmengenpunkten aufgrund einer solchen Korrektur in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich auftauchen, ist es möglich, eine irrtümliche Bestimmung über einen Fahrer wirksam zu verhindern, der von Natur aus mit weniger Spurversatzbewegungen fährt.
Die in 2A gezeigten Verteilungscharakteristika werden auf ähnliche Weise verschoben. Es soll zum Beispiel in 2A von einem Frequenzkomponentenmengenpunkt (100, 1000) ausgegangen werden. Wenn in diesem Fall ein Perzentilpunkt (100, 500) mit dem Frequenzkomponentenmengenpunkt assoziiert wird, betragen die vertikalen und horizontalen Verhältnisse des standardmäßigen Perzentilpunkts (200, 500) zu diesem Perzentilpunkt das 2,0-fache in der horizontalen Richtung und das 1-fache in der vertikalen Richtung.
Als Ergebnis wird sich der Frequenzkomponentenmengenpunkt, nachdem er verschoben wurde, auf einer Koordinate (100 × 2,0, 1000 × 1,0) oder (200, 1000) befinden. Wenn für alle Frequenzkomponentenmengenpunkte eine solche Verschiebung durchgeführt wird, werden die in 2A gezeigten Verteilungscharakteristika zu den in 2B gezeigten Verteilungscharakteristika korrigiert. Da die Anzahl der Frequenzkomponentenmengenpunkte, die in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich auftauchen, als Ergebnis einer solchen Korrektur reduziert sind, ist es möglich, eine irrtümliche Bestimmung über einen Fahrer wirksam zu verhindern, der von Natur aus mit mehr Spurversatzbewegungen fährt.
Die Mengen von Hochfrequenzkomponenten und die Mengen von Niederfrequenzkomponenten werden wie vorstehend beschrieben unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Verhältnisse zwischen berechneten Perzentilpunkten und einem standardmäßigen Perzentilpunkt korrigiert. Alle Fahrer können somit gleich wie ein durchschnittlicher Fahrer behandelt werden, ungeachtet der Unterschiede zwischen den Fahrern bei den Spurversatzbewegungen. Im Ergebnis kann der Wachsamkeitszustand eines Fahrers genauer bestimmt werden.
Wenn ein auf einer Schnellstraße fahrender Fahrer auf Abschnitte mit aufeinanderfolgenden Kurven trifft, wie sie in Bergen vorkommen, nimmt die Menge an Spurversatzbewegungen zu, weil das Lenkrad viele Male nach links und rechts gedreht wird. Die 3A bis 3E zeigen Daten, die erfasst werden, wenn ein wachsamer Fahrer, der auf einer Schnellstraße fährt, von einer Fahrt auf einer geraden Straße zu einer Fahrt durch Kurven übergeht, deren Windungsrichtung sich ständig verändert.
3A gibt Lenkungsgrößenwerte während der Fahrt an, wobei ein positives Vorzeichen für Lenken nach links und ein negatives Vorzeichen für Lenken nach rechts zugeteilt ist. 3B zeigt zusätzliche Lenkungswerte. Der Teil mit einer großen Veränderung des zusätzlichen Lenkungswerts im Abschnitt der Geradeausfahrt in 3B stellt eine Fahrt durch eine Ein-/Ausfahrt JCT (ein Autobahnkreuz) dar.
Wie in 3C gezeigt ist, werden Frequenzbandwirkleistungswerte, die mit Wachsamkeit verbunden sind, auf Grundlage zusätzlicher Lenkungswerte erhalten, und es sind 80 lautende Perzentilwerte der Größen bzw. Mengen der Frequenzwirkkomponenten aufgetragen. Die 80 lautenden Perzentilwerte sind, wie durch einen Pfeil angegeben, während der Fahrt durch Kurven mit sich sukzessive verändernder Windungsrichtung hoch. Deshalb kann eine Einschätzung der Wachsamkeit des Fahrers zu einer fälschlichen Bestimmung führen, die eine Abnahme bei der Wachsamkeit anzeigt. Es wird davon ausgegangen, dass die hohen, 80 lautenden Perzentilwerte sich der Tatsache zuschreiben lassen, dass Krümmungen einer in Bergen verlaufenden Schnellstraße ein bestimmtes Muster haben und Drehungen des Lenkrads in einem bestimmten Muster erscheinen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb die Wachsamkeit H, die später noch beschrieben werden soll, und die den Wachsamkeitszustand eines Fahrers anzeigt, während einer Fahrt durch Kurven auf einer Schnellstraße so korrigiert, dass der 80 lautende Perzentilwert, der im Wesentlichen den Werten bei einer Fahrt auf einer geraden Straße gleichkommt, wie in 3D gezeigt erscheint.
Nun wird mit Bezug auf 4 eine Wachsamkeitseinschätzungsvorrichtung beschrieben, die in ein Fahrzeug eingebaut ist. Die Wachsamkeitseinschätzungsvorrichtung besitzt eine ADA-Fahrbahnerkennungseinheit M1, eine Fahrbahnerkennungsergebniskorrektureinheit M2, eine Frequenzanalyseprozesseinheit M3, eine auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit M4, eine persönliche oder personenbezogene Differenzkorrektureinheit M5, eine Wachsamkeitsberechnungseinheit M6 und eine Alarmsteuereinheit M7.
Die ADA-Fahrbahnerkennungseinheit M1 nutzt ein automatisches Fahrunterstützungssystem (ADA-System), um linke und rechte, sich in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befindende Fahrbahnmarkierungen auf Grundlage eines Bilds zu erkennen, das von einer in das Fahrzeug eingebauten Stereokamera oder Einzellinsenkamera aufgenommen wird, die eine CCD-Vorrichtung (Halbleiter-Bildaufnehmervorrichtung) verwendet.
Um genaue Daten über Ortsveränderungen in der Fahrbahn zu erhalten, identifiziert die Fahrbahnerkennungsergebniskorrektureinheit M2 die Art der Fahrbahnmarkierungen, die auf die Straße aufgetragen sind, als irgendeine von mehreren voreingestellten Fahrbahnmarkierungsarten auf Grundlage einer erkannten Fahrbahnbreite aus dem Unterschied zwischen den Positionen der linken und rechten Fahrbahnmarkierungen, die von der ADA-Fahrbahnmarkierungseinheit M1 erkannt werden, und erfasst Ortsveränderungen (seitliche Ortsveränderungen) des Fahrzeugs in der Richtung der Fahrzeugbreite auf Grundlage der so erkannten Fahrbahnmarkierungsart. Die Schritte zum Berechnen von Ortsveränderungen eines Fahrzeugs sind im Detail in der JP-A-2002-163642 beschrieben, die vom Anmelder zu einem früheren Zeitpunkt eingereicht wurde.
Die Funktionen der Frequenzanalyseprozesseinheit M3, der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitswertkorrektureinheit M4, der persönlichen oder personenbezogenen Differenzkorrektureinheit M5, der Wachsamkeitsberechnungseinheit M6 und der Alarmsteuereinheit M7 werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) erfüllt. Die Funktionen der Einheiten M3 bis M7 werden nun mit Bezug auf den und in Verbindung mit dem Wachsamkeitsberechnungsprogrammablauf beschrieben, der in 5 gezeigt ist. Der Programmablauf wird wiederholt über einen vorbestimmten Zyklus ausgeführt.
Die Frequenzanalyseprozesseinheit M3 führt bei den Schritten S1 bis S6 Prozesse durch. Zuerst liest sie im Schritt S1 Daten über Ortsveränderungen in den letzten X Sekunden, die in einem Schieberegister gespeichert sind, in Abständen von Y Sekunden (z. B. 90 Sekunden oder kürzer) aus. Für eine genaue Wachsamkeitseinschätzung wird vorzugsweise eine ziemlich lange Zeit (z. B. 50 bis 80 Sekunden) als Erfassungszeit X eingestellt.
Beim Schritt S2 werden die Ortsveränderungen (seitlichen Ortsveränderungen), die als Zeitreihe erfasst wurden, einer Frequenztransformation, die sich einer schnellen Fouriertransformierten (FFT) bedient, unterzogen, um die Größen (Amplituden) P[i] von Frequenzwirkkomponenten in dem Frequenzspektrum zu berechnen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Größen P[1] bis P[16] von sechzehn Frequenzwirkkomponenten in einem Frequenzbereich von 0,03 bis 0,3 Hz in Abständen von 0,02 Hz berechnet. Der Grund, warum der unter 0,03 Hz liegende Frequenzbereich vernachlässigt wird, liegt darin, dass die Wirkleistung in diesem Bereich dazu tendiert, während einer Kurvenfahrt zuzunehmen und kein direktes Verhältnis zum Wachsamkeitsgrad des Fahrers hat. Der über 0,3 Hz liegende Frequenzbereich wird vernachlässigt, um die Menge an Berechnungen zu senken, die erforderlich ist, um die Wachsamkeit H zu berechnen, weil die Wirkleistung in diesem Frequenzbereich normalerweise vernachlässigbar gering ist.
Beim Schritt S3 werden die Größen P[i] der Frequenzwirkkomponenten in dem Frequenzbereich von 0,03 Hz bis 0,3 Hz (i = 1 bis 16) entsprechend der folgenden. Gleichung ausgeglichen, um ausgeglichene Größen P'[i] von Frequenzwirkkomponenten zu berechnen. P'[i] = P [t]·fn, Gleichung 1worin der Exponent n die Bedingung 2,0 ≤ n ≤ 3,0 erfüllt.
Wenn davon ausgegangen wird, dass ein Versatz oder ein Abkommen eines Fahrzeugs von der Spur auf einer Fahrbahn eine von vielen Arten von Fluktuationen ist, die im natürlichen Leben vorkommen, hat dieser eine Amplitude von 1/f und eine Wirkleistung von 1/f2. Deshalb kann der Exponent n in Gleichung 1 theoretisch 2,0 sein, wird aber vorzugsweise ausgehend von Versuchsergebnissen bei 2,5 angesetzt. Dies wird als den technischen Fahrzeugdaten, Unterschieden beim Fahren zwischen einzelnen Fahrern und Einflüssen von Straßenzuständen oder -formen zuzuschreiben angesehen. Die Wachsamkeit eines Fahrers kann jedoch unter Verwendung eines beliebigen Exponenten im Bereich von 2,0 bis 3,0 bestimmt werden. Der Exponent n wird in der vorliegenden Erfindung bei 2,5 angesetzt.
Die allgemeinen Charakteristika lassen sich visuell an der Verteilung der ausgeglichenen Größen P'[i] der Frequenzwirkkomponenten beobachten. Speziell wenn ein Versatz, der für eine Abnahme der Wachsamkeit charakteristisch ist, ca. 50 Minuten nach dem Erfassungsbeginn erfasst wird, wie in 9A gezeigt ist, wird aus dem Verhältnis zwischen Frequenzkomponenten i[Hz] und ausgeglichenen Größen P'[i] der Frequenzwirkkomponenten, wie in 9B gezeigt ist, klar, dass es eine abrupte Zunahme bei den Größen P'[i] der Frequenzwirkkomponenten in der Nachbarschaft von 0,1 Hz, der ein Niederfrequenzbereich ist, als Versatzfrequenz f1 gibt.
Wenn die Wachsamkeit eines Fahrers gering ist, besteht eine Tendenz, dass sich die Wirkleistung in der Nachbarschaft der Versatzfrequenz f1 in seitlichen Ortsveränderungen des Fahrzeugs bemerkbar macht. Mit anderen Worten zeichnet sich der Zustand geringer Wachsamkeit dadurch aus, dass nur die Wirkleistung im niedrigen Frequenzbereich, der die Versatzfrequenz f1 enthält, zunimmt, während die Pegel in anderen Bereichen niedrig sind. Die Wachsamkeit des Fahrers kann dadurch bestimmt werden, dass die Spitze der Wirkleistung in der Nachbarschaft der Versatzfrequenz f1 mit dem Wirkleistungszustand in anderen Frequenzbereichen unter Berücksichtigung einer solchen Tendenz verglichen wird.
Der Begriff "Versatzfrequenz" bedeutet eine Frequenz, die sich zeigt (oder annähert), wenn sich ein Fahrer in Zuständen geringer Wachsamkeit befindet (die den Zustand des Einschlafens beim Fahren umfasst). Im Allgemeinen erscheint die Frequenz tendenziell mit einem Wert im Bereich von 0,08 bis 0,12 Hz im Falle eines PKWs. In der Praxis wird die Frequenz jedoch durch Versuche und Simulationen für jede Art von Autos an einem geeigneten Wert angesetzt, weil sie durch charakteristische Fahrzeugeigenschaften und -geschwindigkeiten beeinflusst wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Versatzfrequenz f1 bei 0,1 Hz angesetzt.
Beim Schritt S4 wird die Gesamtsumme der Größen P'[1] bis P'[16] der Frequenzwirkkomponenten ermittelt, um einen Mittelwert von diesen als Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten zu berechnen. Damit in der vorliegenden Ausführungsform der Wachsamkeitsgrad des Fahrers sich genauer in der Wachsamkeit H, die später noch beschrieben wird, widerspiegeln lässt, wird die Größe mit der höchsten Wirkleistung aus den Größen P'[1] bis P'[16] der Frequenzwirkkomponenten ausgeschlossen, und aus den übrigen Größen P'[i] der Frequenzwirkkomponenten wird die Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten berechnet. Der Zweck einer solchen Filterung ist es, den Einfluss einer Zunahme der Wirkleistung der Versatzfrequenz f1 und den Einfluss von Störungen zu eliminieren.
Beim Schritt S5 wird die Wirkleistung der Versatzfrequenz f1 bestimmt. Das heißt, die Größenordnungen der Größen P'[4] and P'[5] von Frequenzwirkkomponenten in einem vorbestimmten Frequenzbereich (0,09 bis 0,11 Hz), der die Versatzfrequenz f1 (0,1) Hz enthält, werden bestimmt. Die kleinere Wirkkomponentengröße wird als Größe P' slp von Niederfrequenzwirkkomponenten angesetzt.
Speziell wenn die Wirkkomponentengröße P'[5] bei 0,11 Hz kleiner ist als die Wirkkomponentengröße P'[4] bei 0,09 Hz, geht der Prozess zum Schritt S6 weiter, um die Wirkkomponentengröße P'[5] als Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten anzusetzen.
Wenn die Wirkkomponentengröße P'[5] bei 0,11 Hz gleich oder größer als die Wirkkomponentengröße P'[4] bei 0,09 Hz ist, geht der Prozess zum Schritt S7 weiter, um die Wirkkomponentengröße P'[4] als Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten anzusetzen.
Die Kombination aus der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten und der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten, die bei den Schritten S4 bis S7 berechnet wird, wird in einem Schieberegister gespeichert.
Der Prozess geht dann zum Schritt S8 weiter. Beim Schritt S8 läuft ein auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauendes Wachsamkeitskorrekturkoeffizientenberechnungsprogramm an, wobei das Programm von der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitswertkorrektureinheit M4 abgewickelt wird. Dieses Programm läuft entsprechend dem in 6 gezeigten Ablaufschema ab.
Zuerst erfolgt beim Schritt S21 eine Subtraktion an einem integrierten Wert dakaku_sum aufgrund der folgenden Gleichung. Der integrierte Wert dakaku_sum ergibt sich durch Schritt S23 oder Schritt S24, die später noch beschrieben werden sollen, und wird entsprechend Lenkwinkeln dakaku, die von einem Lenkwinkelsensor als Lenkwinkelerfassungseinrichtung erfasst werden, angesetzt. dakaku_sum ← dakaku_sum-((dakaku_sum/500) + 1) Gleichung 2
Der Prozess geht dann zum Schritt S22 weiter, um einen Lenkwinkel dakaku, der vom Lenkwinkelsensor erfasst wurde, auszulesen und den Absolutwert von diesem mit einem Bestimmungslenkwinkel von 15° zu vergleichen. Der Bestimmungslenkwinkel von 15° ist ein Wert zum Überprüfen, ob das Fahrzeug eine Kurve mit einem relativ kleinen Krümmungsradius wie etwa einer Ein-/Ausfahrt der Schnellstraße fährt. Der Wert schränkt die Erfindung nicht ein, und es kann auch ein größerer oder kleinerer Wert als dieser verwendet werden.
Wenn |dakaku| > 15 ist, geht der Prozess zum Schritt S23 weiter, bei dem ein voreingestellter großer Lenkwinkel von 45 zum integrierten Wert dakaku_sum addiert wird, an dem im Schritt S21 eine Substraktion vorgenommen worden ist (dakaku_sum ← dakaku_sum + 45).
Wenn |dakaku| ≤ 15 ist, zweigt der Prozess zum Schritt S24 ab, bei dem ((dakaku)²/5) zu dem beim Schritt S21 integrierten Wert dakaku_sum addiert wird (dakaku_sum ← dakaku_sum + (dakaku)²/5).
Da der Prozess, den Lenkwinkel dadaku ins Quadrat zu erheben, nur dazu erfolgt, um dessen Absolutwert zu berechnen, kann der Absolutwert des Lenkwinkels dadaku alternativ auch direkt addiert werden.
Während einer Fahrt auf einer Straße, auf der viele Male ein Lenkvorgang erfolgt, oder während einer Fahrt durch Kurven, deren Windungsrichtung sich sukzessive verändert, wird das Lenkrad beim Einfahren in die nächste Kurve gedreht, wenn |dakaku| > 0 ist. Somit nähert sich der Absolutwert |dakaku| schittweise 0, ist bald gleich 0, und wird größer als 0, wenn die nächste Kurve durchfahren wird. Dies wiederholt sich bei anschließend auftauchenden Kurven.
Während einer Fahrt durch eine Kurve mit einem relativ geringen Krümmungsradius, wie etwa einer Ein-/Ausfahrt, wird, da sich der Lenkwinkel dakaku stark in eine Richtung neigt, der voreingestellte Lenkwinkelwert 45 jedes Mal integriert, wenn der Programmablauf wiederholt wird.
Der Prozess geht dann zum Schritt S25 weiter, und der Straßenzustand wird auf Grundlage des integrierten Werts dakaku_sum bei den Schritten S25 und S26 bestimmt.
Speziell wird der integrierte Wert dakaku_sum beim Schritt S25 mit einem hohen Bestimmungswert von 1500 verglichen, und beim Schritt S26 wird der integrierte Wert dakaku_sum mit einem niedrigen Bestimmungswert von 150 verglichen.
Wenn dakaku_sum > 1500 ist, geht der Prozess zum Schritt S27 weiter, bei dem der Prozess das Programm verlässt, nachdem ein Versatzalarm gestoppt wird.
Des hohe Lenkwinkelbestimmungswert 1500 ist ein Wert, um zu bestimmen, ob die Straßenform eine Straße mit einem relativ geringen Krümmungsradius darstellt, wie etwa ein Autobahnkreuz oder eine Ein-/Ausfahrt oder eine gewöhnliche Straße. Wenn dakaku_sum ≥ 1500 ist, wird ein Versatzalarm, der später noch beschrieben wird, gestoppt, weil die Wachsamkeitseinschätzung durch aufeinanderfolgende große Lenkwinkel außer Kraft gesetzt wird.
Wenn 150 < dakaku_sum < 1500 ist, geht der Prozess zum Schritt S28 weiter, bei dem der Prozess das Programm verlässt, nachdem ein auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauender Wachsamkeitskorrekturkoeffizient R_hosei bei 0,5 angesetzt wurde (R_hosei←0,5).
Wenn 150 < dakaku_sum < 1500 ist, wird davon ausgegangen, dass ein Lenkvorgang anschließend mit kleinen Lenkwinkeln erfolgt, und dass es sich bei der Form der Schnellstraße um aufeinanderfolgende Kurven in verschiedenen Richtungen handelt. Deshalb wird der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturkoeffizient R_hosei bei 0,5 angesetzt. Der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturkoeffizient R_hosei wird ausgelesen, wenn die später noch zu beschreibende Wachsamkeit H berechnet wird.
Wenn dakaku_sum ≤ 150 ist, geht der Prozess zum Schritt S29 weiter, bei dem der Prozess das Programm verlässt, nachdem der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturkoeffizient R_hosei bei 1 angesetzt wurde (R_hosei←1).
Da, wenn dakaku_sum ≤ 150 ist, davon ausgegangen wird, dass das Fahrzeug auf der Schnellstraße geradeaus fährt, werden mit dem bei 1 angesetzten, auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitskorrekturkoeffizienten normale Berechnungen durchgeführt.
3E zeigt Veränderungen des auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachs amkeitskorrekturkoeffizienten R_hosei, die während einer wirklichen Fahrt auf einer Schnellstraße auftreten. Während einer Fahrt durch Kurven, deren Windungsrichtung sich sukzessive verändert, wird der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturkoeffizient R_hosei bei 0,5 in einem Bereich mit einem hohen 80 lautenden Perzentilwert angesetzt, wie durch den Pfeil in 3C angegeben ist. Im Ergebnis wird der 80 lautende Perzentilwert unter Verwendung des auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitskorrekturkoeffizienten R_hosei auf einen Wert korrigiert, der demjenigen für eine Geradeausfahrt entspricht, wie in 3D gezeigt ist.
Wenn der Prozess zu dem in 5 gezeigten Schritt S9 weitergeht, erfolgt ein Prozess bei der persönlichen oder personenbezogenen Differenzkorrektureinheit M5. Speziell wird ein Korrekturkoeffizient K2 auf Grundlage der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten und der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten berechnet.
Der Korrekturkoeffizient K2 wird entsprechend einem Korrekturkoeffizientenberechnungsprogrammablauf berechnet, der in 7 gezeigt ist. Zuerst werden beim Schritt S31 Datensätze der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten, die in einem Schieberegister gespeichert sind, erfasst. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Anzahl der Datensätze der Größe P' ave von erfassten Hochfrequenzkomponenten um 500 Abtastwerte.
Wenn der Prozess zum Schritt S32 weitergeht, wird ein Hochfrequenzperzentilwert α1 auf Grundlage der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten berechnet.
Ein Verfahren zur Berechnung des Hochfrequenzperzentilwerts α1 wird mit Bezug auf 10 beschrieben. Zuerst wird ein Histogramm der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten für die erfassten Proben erstellt. Wenn die Summe von auftretenden Frequenzen der Größen bzw. Mengen von Frequenzwirkkomponenten im Histogramm, gezählt ausgehend von der kleinsten Größe bzw. Menge ein vorbestimmtes Verhältnis zur Gesamtsumme solcher Frequenzen erreicht, wird der Wert der Summe als der Hochfrequenzperzentilwert α1 gewählt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verhältnis bei 80% angesetzt, um einen 80 lautenden Perzentilwert der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten zu berechnen. Mit anderen Worten ist der so berechnete Hochfrequenzperzentilwert α1 ein Schwellenwert, der 80% der Größen bzw. Mengen der Frequenzwirkkomponenten, gezählt ausgehend von der kleinsten Größe bzw. Menge entspricht. Abnormale Werte werden durch die Verwendung des Schwellenwerts aus dem Histogramm eliminiert, um einen größeren Bereich von Daten im Histogramm sich einer Normalverteilung annähern zu lassen.
Als Nächstes werden beim Schritt S33 Datensätze der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten erfasst, die in einem Schieberegister gespeichert sind. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Anzahl der Datensätze der Größe P' slp von erfassten Niederfrequenzkomponenten um 500 Abtastwerte.
Danach wird beim Schritt S34 ein Niederfrequenzperzentilwert α2 auf Grundlage der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten berechnet.
Ein Verfahren zur Berechnung des Niederfrequenzperzentilwerts α2 wird beschrieben. Zuerst wird ein Histogramm der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten für die erfassten Proben erstellt. Wenn die Mengen von Frequenzwirkkomponenten im Histogramm ausgehend von der kleinsten Menge gezählt werden, wird ein 80 lautender Perzentilwert der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten als der Niederfrequenzperzentilwert α2 gewählt.
Als Nächstes wird beim Schritt S35 bestimmt, ob der Hochfrequenzperzentilwert α1 geeignet ist oder nicht. Speziell wird bestimmt, ob der Hochfrequenzperzentilwert α1 größer ist als ein vorbestimmter niedriger Grenzwert α1 niedrig (z. B. 100), oder ob der Hochfrequenzperzentilwert α1 kleiner ist als ein vorbestimmter oberer Grenzwert α1 hoch (z. B. 300). Der Prozess geht zum Schritt S37 weiter, wenn der Hochfrequenzperzentilwert α1 innerhalb des Bereich zwischen dem unteren Grenzwert α1 niedrig und dem oberen Grenzwert α1 hoch liegt.
Wenn der Hochfrequenzperzentilwert α1 kleiner ist als der untere Grenzwert α1 niedrig oder größer als der obere Grenzwert α1 hoch, wird der Hochfrequenzperzentilwert α1 als ungeeignet bestimmt und der Prozess geht zum Schritt S36 weiter.
Solche Schwellenwerte werden bereitgestellt, weil ein Hochfrequenzperzentilwert α1 außerhalb des Bereichs dieser Werte erheblich von Faktoren jenseits persönlicher oder personenbezogener Unterschiede zwischen Fahrern (z. B. Umweltfaktoren) beeinträchtigt wird und deshalb als Datenelement unangemessen ist, um eine Korrektur auf Grundlage eines durchschnittlichen Fahrers vorzunehmen. Speziell wenn eine Korrektur für einen Fahrer erfolgt, dessen Hochfrequenzperzentilwert α1 kleiner ist als der untere Grenzwert α1 niedrig, besteht eine starke Möglichkeit für eine fehlerhafte Bestimmung, dass sich der Fahrer in einem Zustand geringer Wachsamkeit befindet. Hingegen erscheint wahrscheinlich ein Hochfrequenzperzentilwert α1, der größer ist als der obere Grenzwert α1 hoch, wenn Fahrbewegungen des Fahrzeugs oder zu Beginn einer Fahrt auf einer Schnellstraße nicht genau erkannt werden.
Wenn der Prozess zum Schritt S36 weitergeht, verlässt der Prozess das Programm, nachdem der Korrekturkoeffizient K2 bei 1 angesetzt wurde. Der Korrekturkoeffizient K2 wird beim Schritt S12 eingelesen, um die Wachsamkeit H zu berechnen, die später noch beschrieben werden soll. Wenn K2 = 1 ist, erfolgt keine Korrektur am Wert P' slp/P' ave, und der Wert wird, so wie er ist, als Wachsamkeit H angesetzt.
Beim Schritt S37 erfolgt eine Berechnung, um einen Wert K zu erhalten, bei dem es sich um das Verhältnis des Hochfrequenzperzentilwerts α1 zu einem standardmäßigen Hochfrequenzperzentilwert handelt. Der standardmäßige Hochfrequenzperzentilwert ist ein Wert, der dem Hochfrequenzperzentilwert α1 eines durchschnittlichen Fahrers entspricht, und dieser Wert wird in der vorliegenden Ausführungsform bei 200 angesetzt.
Als Nächstes wird beim Schritt S38 der Niederfrequenzperzentilwert α2 mit dem beim Schritt S37 berechneten Verhältnis K1 multipliziert, um einen korrigierten Niederfrequenzperzentilwert α2' zu berechnen.
Danach geht der Prozess zum Schritt S39 weiter, um zu bestimmen, ob der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' richtig ist oder nicht. Speziell wird bestimmt, ob der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' größer ist als ein vorbestimmter unterer Grenzwert α2' niedrig (z. B. 400), oder ob der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' kleiner ist als ein vorbestimmter oberer Grenzwert α2' hoch (z. B. 500).
Der Prozess geht zum Schritt S30 weiter, wenn der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' innerhalb des Bereichs zwischen dem unteren Grenzwert α2' niedrig und dem oberen Grenzwert α2' hoch liegt. Wenn der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2 kleiner ist als der untere Grenzwert α2' niedrig oder größer als der obere Grenzwert α2' hoch, wird der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' als ungeeignet bestimmt und der Prozess zweigt zum Schritt S36 ab.
Solche Schwellenwerte werden bereitgestellt, weil ein korrigierter Niederfrequenzperzentilwert α2' außerhalb des Bereichs dieser Werte erheblich von Faktoren jenseits persönlicher oder personenbezogener Unterschiede zwischen Fahrern (z. B. Umweltfaktoren) beeinträchtigt wird und deshalb als Datenelement unangemessen ist, um eine Korrektur auf Grundlage eines durchschnittlichen Fahrers vorzunehmen. Speziell wenn eine Korrektur für einen Fahrer erfolgt, dessen Niederfrequenzperzentilwert α2' kleiner ist als der untere Grenzwert α2' niedrig, besteht eine starke Möglichkeit für eine fehlerhafte Bestimmung, dass sich der Fahrer in einem Zustand geringer Wachsamkeit befindet. Ein korrigierter Niederfrequenzperzentilwert α2', der größer ist als der obere Grenzwert α2' hoch, zeigt an, dass sich der Fahrer in einem anhaltenden Zustand gesenkter Wachsamkeit befindet.
Wenn der Prozess vom Schritt S39 zum Schritt S40 weitergeht, wird der Korrekturkoeffizient K2 auf Grundlage des korrigierten Niederfrequenzperzentilwerts α2' berechnet. Der Korrekturkoeffizient K2 wird als das Verhältnis des korrigierten Niederfrequenzperzentilwerts α2' zu einem standardmäßigen Niederfrequenzperzentilwert berechnet, und der Prozess verlässt das Programm.
Der standardmäßige Niederfrequenzperzentilwert ist ein Wert, der dem Niederfrequenzperzentilwert α2 eines durchschnittlichen Fahrers entspricht, und dieser Wert wird in der vorliegenden Ausführungsform bei 500 angesetzt.
Solch ein Korrekturkoeffizient K2 wird bei den Schritten S35 bis S40 berechnet, um zu bestimmen, ob der Hochfrequenzperzentilwert α1 und der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' richtig sind oder nicht. Allerdings kann der Koeffizient alternativ auch entsprechend der folgenden Vorgehensweise berechnet werden, wenn nur der Wert berechnet zu werden braucht.
Zuerst erfolgt eine Berechnung, um ein erstes Verhältnis zu ermitteln, bei dem es sich um das Verhältnis des Hochfrequenzperzentilwerts α1 zum standardmäßigen Hochfrequenzperzentilwert handelt. Als Nächstes erfolgt eine Berechnung, um ein zweites Verhältnis zu ermitteln, bei dem es sich um das Verhältnis des Niederfrequenzperzentilwerts α2 zum standardmäßigen Niederfrequenzperzentilwert handelt. Das so berechnete erste und zweite Verhältnis können integriert werden, um den Korrekturkoeffizienten K2 zu erhalten.
Wenn der Prozess zu dem in 5 gezeigten Schritt S10 weitergeht, führt die Wachsamkeitsberechnungseinheit M6 bei den Schritten S10 und S12 Prozesse durch.
Zuerst wird beim Schritt S10 eine untere Grenze der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten bestimmt. Wenn die Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten kleiner ist als ein vorgegebener unterer Grenzwert Plow (z. B. 100) (P' ave < Plow), wird bestimmt, dass sich der Fahrer in einem stabilen Wachsamkeitszustand befindet, und der Prozess geht zum Schritt S11 weiter, um die Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten am unteren Grenzwert Plow anzusetzen (P' ave←Plow).
Im Ergebnis wird bei der Berechnung der Wachsamkeit H beim Schritt S12 verhindert, dass die Wachsamkeit H wegen eines zu kleinen Nenners unangemessen hoch wird (eine Zunahme bei der Wachsamkeit H bedeutet eine Abnahme beim Wachsamkeitsgrad).
Wenn die Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten gleich oder größer ist als der untere Grenzwert Plow (P' ave ≥ Plow), springt der Prozess zum Schritt S12.
Wenn der Prozess zum Schritt S12 weitergeht, verlässt der Prozess das Programm, nachdem die Wachsamkeit H auf Grundlage der folgenden Gleichung berechnet wurde. Die Wachsamkeit H ist die momentane Wachsamkeit, die keinen zeitabhängigen Faktor widerspiegelt, und wird berechnet, indem das Verhältnis zwischen der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten und der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K2 und des auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauenden Wachsamkeitskorrekturfaktors R_hosei korrigiert wird. Wenn der Hochfrequenzperzentilwert α1 und der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α'2 wie vorstehend beschrieben als abnormal bestimmt werden, wird der Korrekturkoeffizient K2 beim Schritt S36 bei 1 angesetzt. Die so berechnete Wachsamkeit H entspricht der Wachsamkeit H, die ohne die Korrektur mit dem Korrekturkoeffizienten K2 berechnet wird. H = (P' slp × R_hosei × K2)/P' ave × 100 Gleichung 3
Wenn der Versatzalarm in 6 beim Schritt S27 gestoppt wird, wird die Wachsamkeit H nicht berechnet.
Der Wert der Wachsamkeit H ist klein, wenn der Fahrer, wie in 9B gezeigt, wachsam ist, weil die Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten (P'[4] oder P'[5]) klein ist. Hingegen ist der Wert der Wachsamkeit H, wenn die Wachsamkeit des Fahrers gering ist, hoch, weil es eine Zunahme bei der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten gibt. Somit hat die Wachsamkeit H einen Wert, in dem sich die Wachsamkeit des Fahrers widerspiegelt.
Der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturwert R_hosei ist ein Wert, der entsprechend der Form der Schnellstraße angesetzt wird. Wenn es in verschiedenen Richtungen verlaufende, aufeinanderfolgende Kurven gibt, ist die Wachsamkeit H, da der auf dem Straßenzustand bzw. der Straßenform aufbauende Wachsamkeitskorrekturwert R_hosei bei 0,5 (siehe Schritt S28 von 6) angesetzt ist, um 50% niedriger als der normale Wert. Im Ergebnis wird der 80 lautende Perzentilwert während der Fahrt durch Kurven, deren Richtung sich nach und nach ändert, auf einen Wert korrigiert, der demjenigen für eine Geradeausfahrt entspricht, wie durch den Pfeil in 3D angegeben ist, um eine fälschliche Bestimmung zu verhindern, die Spurversatzbewegungen zuzuschreiben ist.
Als Nächstes laufen Prozesse an der Alarmsteuereinheit M7 ab. Das in 8 gezeigte Alarmbestimmungsprogramm wird ausgeführt. Zuerst wird beim Schritt S51 ein geschätzter Wachsamkeitswert count_ine berechnet.
Mit Bezug auf die Berechnung des geschätzten Wachsamkeitswerts count_ine werden Stufenwerte β1 bis β9 aus der nachstehenden Tabelle 1 auf Grundlage der Wachsamkeit H angesetzt, die beim Schritt S12 von 5 berechnet wurde. Die Stufenwerte β1 bis β9 stehen in einem nicht linearen Verhältnis, das die Bedingung |β1| > |β2| > |β3| > |β4| > |β5| und |β6| < |β7| < |β8| < |β9| erfüllt, um den geschätzten Wachsamkeitswert count_ine entsprechend dem Wert der Wachsamkeit H in eine Größe abzuändern. (Ansetzen der Stufenwerte β) Tabelle 1

Wachsamkeit H Stufenwerte β

≥600 β1

≥500 β2

≥400 β3

≥300 β4

≥200 β5

≥150 β6

≥100 β7

≥50 β8

≥0 β9
Mit Bezug auf das Ansetzen der Stufenwerte β1 bis β9 in der vorliegenden Ausführungsform, ist β1 = +50; β2 = +32; β3 = +16; β4 = +8; β5 = +4; β6 = –2; β7 = –4; β8 = –8; und β9 = –16.
Der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine wird aktualisiert, indem der momentane Schrittwert β zum geschätzten Wachsamkeitswert count_ine addiert oder davon subtrahiert wird (count_ine ← count_ine ± β). Es sollte angemerkt werden, dass eine obere Grenze 400 für den Wert count_ine angesetzt wird.
Danach geht der Prozess zum Schritt S52 weiter, bei dem der Wachsamkeitsgrad des Fahrers auf Grundlage des geschätzten Wachsamkeitswerts count_ine bestimmt und ein Versatzalarm abgegeben wird, der dem Grad entspricht. In der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden fünf Betriebsarten für die jeweiligen Wachsamkeitsgrade angesetzt:
0 ≤ count_ine ≤ 109 : Normalzustand
110 ≤ count_ine ≤ 119 : erster Alarmbereitschaftszustand
120 ≤ count_ine ≤ 349 : erster Alarmzustand
350 ≤ count_ine ≤ 399 : zweiter Alarmbereitschaftszustand
count_ine = 400 : zweiter Alarmzustand
Wenn 0 ≤ count_ine ≤ 109 ist, erfolgt die Fahrt in einem Normalzustand und der Prozess verlässt das Programm beim Schritt S53 auf Grundlage einer Bestimmung, dass sich der Fahrer in einem normalen Wachsamkeitsgrad befindet.
Wenn 110 ≤ count_ine ≤ 119 ist, wird bestimmt, dass der Fahrer in einem schläfrigen Zustand mit einem gesenkten Wachsamkeitsgrad ist, und der Prozess geht zum Schritt S54 weiter, um in einen ersten Alarmbereitschaftszustand einzutreten.
Dann geht der Prozess zum Schritt S55 weiter, bei dem eine erste Abweichung bestimmt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine erste imaginäre Abweichungslinie an einer Position angesetzt, die sich 25 cm innerhalb einer Fahrbahnmarkierung befindet, wie in 11 gezeigt ist, und es wird geprüft, ob das Fahrzeug die erste imaginäre Abweichungslinie überschritten hat oder nicht.
Wenn der geschätzte Wachsamkeitswert in dem Bereich liegt, der durch 110 ≤ count_ine ≤ 119 ausgedrückt ist, ist der Fahrer schläfrig und das Fahrzeug fährt leicht versetzt. In diesem Fall kann der Fahrer, wenn die erste imaginäre Abweichungslinie überschritten wird, gewarnt und ohne Weiteres dazu gebracht werden, Versatzbewegungen zu vermeiden, auch wenn die erste imaginäre Abweichungslinie an einer Position angesetzt ist, die sich relativ nah an der Fahrbahnmarkierung befindet. Deshalb ist es möglich, wenn eine leichte Abnahme des wie so beschriebenen Wachsamkeitsgrads besteht, zu vermeiden, dem Fahrer ein unbehagliches Gefühl zu vermitteln, indem ein Alarm in Bereitschaft gehalten wird, bis das Fahrzeug von der ersten imaginären Abweichungslinie abweicht, anstatt den Fahrer unbedacht zu warnen.
Wenn das Fahrzeug die erste imaginäre Abweichungslinie nicht überschritten hat, verlässt der Prozess das Programm und der erste Alarmbereitschaftszustand wird aufrechterhalten. Wenn das Fahrzeug die erste imaginäre Abweichungslinie überschritten hat, geht der Prozess zum Schritt S56 weiter, bei dem er das Programm verlässt, nachdem der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine bei 120 angesetzt wurde (count_ine←120).
Wenn das Fahrzeug die erste imaginäre Abweichungslinie überschreitet, wird ein erster Alarm aktiviert. Der erste Alarm informiert den Fahrer nur über die Tatsache, dass das Fahrzeug versetzt fährt. Beispielsweise werden Buchstaben auf einem in einem Fahrzeugnavigationssystem vorgesehenen Monitor gezeigt, die lauten "Nicht von Spur abkommen!", und es wird gleichzeitig eine Sprachnachricht aus einem Lautsprecher ausgegeben "Fahrzeug kommt von Spur ab".
Wenn beim Schritt S52 bestimmt wird, dass 120 ≤ count_ine ≤ 349 ist, geht der Prozess zum Schritt S57 weiter, um in einen ersten Alarmzustand einzutreten. Wenn zum Beispiel das Fahrzeug von der ersten imaginären Abweichungslinie abweicht, geht der Prozess, da der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine beim Schritt S56 bei 120 angesetzt wurde, zum Schritt S56 weiter, um in den ersten Alarmzustand einzutreten, in dem der Wachsamkeitsgrad des Fahrers überwacht wird.
Zuerst wird beim Schritt S58 der vorherige geschätzte Wachsamkeitswert count_ine überprüft. Wenn der vorherige Wert auch die Bedingung 120 ≤ count_ine ≤ 349 erfüllt hat, wurde bereits zum Zeitpunkt der Ausführung des vorletzten Programmschritts in den ersten Alarmbereitschaftszustand eingetreten. Andernfalls befindet sich die Vorrichtung gegenwärtig im ersten Alarmzustand. Deshalb verlässt der Prozess das Programm ohne weitere Maßnahme zum Aufrechterhalten des gegenwärtigen Zustands.
Wenn der vorherige geschätzte Wachsamkeitswert count_ine außerhalb des Bereichs 120 ≤ count_ine ≤ 349 liegt, oder wenn das Programm das erste Mal ausgeführt wird, nachdem in den ersten Alarmzustand eingetreten wurde, geht der Prozess zum Schritt S59 weiter, um zu überwachen, ob das Fahrzeug die erste imaginäre Abweichungslinie überschritten hat.
Wenn eine Abweichung von der ersten imaginären Abweichungslinie bei der vorherigen Ausführung des Programms stattgefunden hat und immer noch mit dem beim Schritt S56 bei 120 angesetzten geschätzten Wachsamkeitswert 120 ≤ count_ine ≤ 349 andauert, verlässt der Prozess das Programm ohne irgendeine Maßnahme, um den ersten Alarm im Betriebszustand zu halten. Alternativ wird der erste Alarm aktiviert, wenn an diesen Punkt zum ersten Mal eine Abweichung erfasst wird.
Wenn beim Schritt S59 das Fahrzeug in seine Fahrspur zurückgekehrt ist oder wenn es die erste imaginäre Abweichungslinie nicht überschritten hat, geht der Prozess zum Schritt S60 weiter, bei dem es das Programm verlässt, nachdem der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine erneut bei 119 angesetzt wurde (count_ine←119). Im Ergebnis geht der Prozess zum Schritt S54 weiter, um bei der nächsten Ausführung des Programms in den ersten Alarmbereitschaftszustand einzutreten.
Wenn der Prozess zum Schritt S61 weitergeht, und zwar auf Grundlage einer Bestimmung beim Schritt S52, dass der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine in dem Bereich liegt, der durch 350 ≤ count_ine ≤ 399 ausgedrückt wird, wird in einen zweiten Alarmbereitschaftszustand eingetreten. Der Prozess geht dann zum Schritt S62 weiter, um zu überwachen, ob das Fahrzeug von der zweiten imaginären Abweichungslinie abgewichen ist.
Wenn keine Abweichung von der zweiten imaginären Abweichungslinie stattgefunden hat, verlässt der Prozess das Programm ohne irgendeine Maßnahme zur Aufrechterhaltung des zweiten Alarmbereitschaftszustands. Deshalb wird der zweite Alarm so lange nicht ausgegeben, solange das Fahrzeug nicht von der zweiten imaginären Abweichungslinie abweicht, und zwar auch dann nicht, wenn eine Abnahme des Wachsamkeitsgrads des Fahrers erfasst wird.
Wenn eine Abweichung von der zweiten imaginären Abweichungslinie stattgefunden hat, geht der Prozess zum Schritt S63 weiter, bei dem er das Programm verlässt, nachdem der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine bei 400 angesetzt wurde (count_ine←400).
Ein geschätzter Wachsamkeitswert count_ine im Bereich von 350 bis 399 zeigt an, dass der Fahrer sehr schläfrig ist, und es wird davon ausgegangen, dass relativ große Spurabweichungen stattfinden. In einem solchen Zustand befindet sich der Fahrer in einem geringen Bewusstseinsgrad und es ist damit zu rechnen, dass eine Verzögerung der Reaktionszeit stattfindet. Deshalb wird die zweite imaginäre Abweichungslinie in einem relativ großen Abstand (35 cm) von der Fahrbahnmarkierung angesetzt, wie in 12 gezeigt ist, und eine Alarmgebung findet zu einem früheren Zeitpunkt statt.
Der zweite Alarm wird aktiviert, wenn das Fahrzeug von der zweiten imaginären Abweichungslinie abgewichen ist. Da der zweite Alarm ein Alarm sein muss, der den Fahrer stark aufrüttelt, werden Buchstaben in rot und blinkend auf einem in einem Fahrzeugnavigationssystem vorgesehenen Monitor angezeigt, die lauten "Nicht von Spur abkommen!". Gleichzeitig wird eine akustische Nachricht aus einem Lautsprecher ausgegeben "pi-pi-pi Fahrzeug kommt von Spur ab!".
Wenn beim Schritt S52 bestimmt wird, dass der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine 400 ist, geht der Prozess zum Schritt S64 weiter, um in einen zweiten Alarmzustand einzutreten. Der Prozess geht dann zum Schritt S65 weiter, um den vorherigen geschätzten Wachsamkeitswert count_ine zu überprüfem. Wenn das Programm zum Beispiel zum ersten Mal abläuft, nachdem der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine beim Schritt S63 bei 400 angesetzt wurde, geht der Prozess zum Schritt S66 weiter. Zu diesem Zeitpunkt verlässt der Prozess, wenn das Fahrzeug die zweite imaginäre Abweichungslinie überschritten hat, das Programm, wobei der gegenwärtige Zustand aufrechterhalten bleibt.
Wenn das Fahrzeug in die normale Fahrspur zurückgeleitet wurde oder die zweite imaginäre Abweichungslinie nicht überschritten hat, geht der Prozess zum Schritt S67 weiter, bei dem er das Programm verlässt, nachdem der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine erneut bei 399 angesetzt wurde (count_ine←399). Entsprechend geht der Prozess, wenn er zum Schritt S65 abgezweigt wurde, weil der beim Schritt S51 berechnete geschätzte Wachsamkeitswert count_ine von Beginn an bei der oberen Grenze 400 lag, von Schritt S65 zum Schritt S66 weiter. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Abweichung von der zweiten imaginären Abweichungslinie stattgefunden hat, wird der geschätzte Wachsamkeitswert count_ine beim Schritt S67 wieder erneut bei 399 angesetzt. Im Ergebnis geht der Prozess zum Schritt S61 weiter, um beim nächsten Ablauf des Programms in den zweiten Alarmbereitschaftszustand einzutreten.
Wenn beim Schritt S65 bestimmt wird, das der vorherige geschätzte Wachsamkeitswert count_ine 400 war, oder wenn der Fahrer anhaltend in einem Zustand mit niedrigem Wachsamkeitsgrad bleibt, in dem er sich sehr schläfrig fühlt, geht der Prozess zum Schritt S68 weiter, in dem er das Programm verlässt, nachdem eine Betriebsart eingestellt wurde, in der ein Abweichungsalarm zu einem früheren Zeitpunkt ertönt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Höchstwert des geschätzten Wachsamkeit bei 400 angesetzt; die Vorrichtung bleibt bei einem Grad über diesem Wert im Bereitschaftszustand, bis eine vorgegebene Linie für einer frühe Abgabe eines Abweichungsalarms ungeachtet des Wachsamkeitsgrads des Fahrers überschritten wird; und ein Spurabweichungsalarm wird aktiviert, wenn eine Abweichung von der Spur zur frühen Abgabe des Abweichungsalarms stattfindet.
Der Spurabweichungsalarm wird durch blinkende Buchstaben auf einem Monitor, die "Nach vorne schauen!" lauten, und durch Ertönenlassen eines Alarmtons bereitgestellt.
Wie in 13 gezeigt ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Linie zur frühen Abgabe des Abweichungsalarms an einer Position angesetzt, die sich 20 cm innerhalb der Fahrbahnmarkierung befindet.
Der Artikel "Research and Study on Time of Human Response to an Alarm", Nr. J99-8, März 2000, herausgegeben vom japanischen Automobilforschungsinstitut (Japan Automobile Research Institute) legt offen, dass eine große Abweichung von einer Fahrbahnmarkierung durch Ertönenlassen eines Spurabweichungsalarms verhindert werden kann, wenn sich das Fahrzeug 20 cm (0,2 m/s × 1 s) innerhalb der Fahrbahnmarkierung befindet. Es kann deshalb vorhergesehen werden, dass eine äußerste Größe einer Abweichung eines Fahrzeugs auf denselben Grad gedrückt werden kann, wie der Grad eines Wachsamkeitszustands des Fahrers, indem ein Abweichungsalarm aktiviert wird, wenn der Fahrer in einem niedrigen Grad an Wachsamkeit mit großen Spurversätzen fährt.
Wie so beschrieben wurde, kann in der vorliegenden Ausführungsform das Problem der Größenordnungen der Größe P' ave von Hochfrequenzkomponenten und der Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten, die sich persönlichen oder personenbezogenen Unterschieden zwischen Fahrern zuschreiben lassen, eliminiert werden, indem die Wachsamkeit H unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K2 korrigiert wird. Da es dies ermöglicht, dass verschiedene Fahrer, wie in den 1A bis 2B gezeigt, ähnlich wie ein durchschnittlicher Fahrer behandelt werden können, kann das Problem fehlerhafter Bestimmungen, die persönlichen oder personenbezogenen Unterschieden zwischen Fahrern zuzuschreiben sind, eliminiert werden, und der Wachsamkeitsgrad eines Fahrers kann genauer bestimmt werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Hochfrequenzperzentilwert α1 und der korrigierte Niederfrequenzperzentilwert α2' als unrichtig bestimmt werden, wird die Wachsamkeit H ohne eine Korrektur unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten K2 vorzunehmen berechnet (was dasselbe ist wie den Koeffizienten K2 bei 1 anzusetzen). Da die Wachsamkeit H auf eine solche Weise berechnet wird, ist es möglich, Probleme zu vermeiden, die auftreten, wenn versucht wird, die Wachsamkeit H durch Korrigieren selbst erheblicher Einflüsse von Umweltfaktoren zu berechnen.
Die Wachsamkeit H wird berechnet, wobei wie vorstehend beschrieben eine niedrigere Grenze für die Höhe der Größe P ave von Hochfrequenzkomponenten angesetzt wird. Da dies verhindert, dass der Nenner in Gleichung 3 zum Berechnen der Wachsamkeit H übermäßig kleiner wird als die Größe P' ave, kann die Wachsamkeit ohne irgendeinen Einfluss leichter Störungen während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt oder des Fahrverhaltens, das für jeden Fahrer einzigartig ist, genau eingeschätzt werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Leistungsspitze in einem Frequenzbereich, der die Versatzfrequenz f1 enthält, wegen seitlicher Ortsveränderungen oder Spurversatzbewegungen des Fahrzeugs offensichtlicher wird als die Leistung in anderen Frequenzbereichen, wird eine Abnahme der Wachsamkeit des Fahrers erfasst. Eine solche Erfassung macht es möglich, auch in einer Situation irgendeine irrtümliche Wachsamkeitsbestimmung zu verhindern, in der die Größen seitlicher Ortsveränderungen im Allgemeinen während einer ruhigen Fahrt bei hoher Geschwindigkeit gering sind, oder in einer Situation, in der das Fahrzeug leichten Seitenwind erfährt oder ein großes Fahrzeug überholt.
Darüber hinaus werden die Lenkwinkel integriert, und es erfolgt eine Korrektur, um die Größe P' slp von Niederfrequenzkomponenten zu senken, die mit der Wachsamkeit auf Grundlage einer Bestimmung assoziiert werden, ob das Fahrzeug auf einer Schnellstraße mit aufeinanderfolgenden Kurven fährt, wo der Lenkvorgang anschließend mit kleinen Lenkwinkeln erfolgt. Es ist deshalb möglich, fehlerhafte Bestimmungen, die sich Straßenformen oder -zuständen zuschreiben lassen, während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit durch aufeinanderfolgende Kurven zu vermeiden.
Selbst wenn eine Abnahme des Wachsamkeitsgrads erfasst wird, erfolgt nur eine Überwachung, und es wird kein Alarm abgegeben, solange keine Abweichung von einer imaginären Abweichungslinie stattfindet, die innerhalb einer Fahrbahnmarkierung angesetzt ist. Im Ergebnis kann ein Alarm in Übereinstimmung mit dem Wachsamkeitsgrad zeitlich konstant abgegeben werden, was es möglich macht, zu verhindern, dass einem Fahrer ein unbehagliches Gefühl vermittelt wird.
Da der Alarmgebungszeitpunkt je nach dem Wachsamkeitsgrad variiert werden kann, kann der Betrag einer Abweichung des Fahrzeugs auf ein Minimum gesenkt werden.

Claims

Vorrichtung zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, Folgendes umfassend: eine Frequenzanalyseprozesseinheit (M3), um Folgendes zu berechnen: Größen von Frequenzwirkkomponenten durch Durchführen von Frequenztransformation von Ortsveränderungen des Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als Zeitreihe erfasst werden, und einen Mittelwert von Größen der Frequenzwirkkomponenten als eine erste Größe; einen Höchstwert der Größen von Frequenzwirkkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als zweite Größe, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich eine Versatzfrequenz umfasst, die aufgezeigt wird, wenn sich der Fahrer in einem geringen Wachsamkeitszustand befindet; eine Wachsamkeitseinschätzungswertberechnungseinheit (M6), um einen Wachsamkeitseinschätzungswert aus dem Verhältnis der ersten Größe zur zweiten Größe zu berechnen; dadurch gekennzeichnet, dass sie darüber hinaus umfasst: eine auf dem Straßenzustand aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit, um den Wachsamkeitseinschätzungswert nach einem Straßenzustand zu korrigieren, wobei die auf dem Straßenzustand aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit umfasst: eine Lenkwinkelintegrationseinheit, um Größenordnungen von Lenkwinkeln auf Grundlage von Lenkwinkeln zu bestimmen, die durch einen Lenkwinkelsensor erfasst werden, und um Lenkwinkel zu integrieren, die als kleiner Lenkwinkel bestimmt werden; und eine Lenkwinkelbestimmungseinheit, um zu bestimmen, ob der integrierte Wert der Lenkwinkel sich innerhalb eines Sollbereichs von Lenkwinkeln befindet, und wobei der Wachsamkeitseinschätzungswert korrigiert wird, wenn der integrierte Wert der Lenkwinkel sich im Sollbereich von Lenkwinkeln befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, wobei die auf dem Straßenzustand aufbauende Wachsamkeitswertkorrektureinheit den Wachsamkeitseinschätzungswert dadurch korrigiert, dass er um 50% gesenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, darüber hinaus umfassend: eine Fahrbahnerkennungseinheit zum Erkennen linker und rechter Fahrbahnmarkierungen, die sich in der Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug befinden; und eine Fahrbahnerkennungskorrektureinheit zum Erfassen der Ortsveränderungen des Fahrzeugs in der Breitenrichtung auf Grundlage einer erkannten Fahrbahnbreite, die aus der Differenz zwischen den Positionen der linken und rechten Fahrbahnmarkierungen erhalten wird, die von der Fahrbahnerkennungseinheit erkannt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, darüber hinaus eine persönliche Differenzkorrektureinheit zum Korrigieren des Wachsamkeitseinschätzungswerts entsprechend einer persönlichen Differenz zwischen den Fahrern umfassend.
Verfahren zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, Folgendes umfassend: einen ersten Schritt zum Berechnen von Größen von Frequenzwirkkomponenten durch Durchführen von Frequenztransformation von Ortsveränderungen eines Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als Zeitreihe erfasst werden; einen zweiten Schritt zum Berechnen eines Mittelwerts von durch eine Signalverarbeitungseinheit berechneten Größen der Frequenzwirkkomponenten als eine erste Größe; einen dritten Schritt zum Berechnen eines Höchstwerts der Größen von Frequenzwirkkomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs, der eine Versatzfrequenz umfasst, die aufgezeigt wird, wenn sich der Fahrer in einem geringen Wachsamkeitszustand befindet, wobei der Höchstwert als eine zweite Größe berechnet wird; einen vierten Schritt zum Berechnen eines Wachsamkeitseinschätzungswerts aus dem Verhältnis der ersten Größe zur zweiten Größe; dadurch gekennzeichnet, dass es darüber hinaus umfasst: einen fünften Schritt zum Bestimmen der Größenordnungen von Lenkwinkeln auf Grundlage von Lenkwinkeln, die durch den Lenkwinkelsensor erfasst werden, und zum Integrieren von Lenkwinkeln, die als kleine Winkel bestimmt werden; eine sechsten Schritt zum Bestimmen, ob der integrierte Wert der Lenkwinkel sich in einem Sollbereich von Lenkwinkeln befindet; und einen siebten Schritt zum Korrigieren der zweiten Größe, wenn der integrierte Wert von Lenkwinkeln sich innerhalb des Sollbereichs von Lenkwinkeln befindet, indem die zweite Größe gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, zum Einschätzen der Wachsamkeit eines Fahrers, wobei im siebten Schritt die zweite Größe dadurch korrigiert wird, dass sie um 50% gesenkt wird.