DE602004011158T2

DE602004011158T2 - Vorrichtung zum Abschätzen des Wachzustandes des Fahrers von Kraftfahrzeugen und Verfahren zum Abschätzen des Wachzustandes

Info

Publication number: DE602004011158T2
Application number: DE602004011158T
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: EP1510395A3; EP1510395A2; US7084772B2; DE602004011158D1; JP4316962B2; US20050046579A1; EP1510395B1; JP2005071185A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers aufgrund von Verlagerungen der Fahrzeugkarosserie in ihrer Querrichtung.
Die Entwicklung von Techniken zur Verhinderung von Unfällen, die auf eine Minderung des Wachheitsgrads des Fahrers zurückgehen, ist eine der wichtigen Aufgaben vom Standpunkt der Sicherheit, und es sind zahlreiche Verfahren zum Detektieren einer Minderung des Wachheitsgrads und von damit verbundenen Warntechniken entwickelt und in die Praxis umgesetzt worden.
In JP-A-2002-154345 hat die Anmelderin ein Verfahren in Verbindung mit dem Schätzen des Wachheitsgrads vorgeschlagen, wobei das Niveau des Wachheitsgrads eines Fahrers bei Vorliegen deutlicher Änderungen der Fahrumgebung und der Fahrzeuggeschwindigkeit exakt bestimmt werden soll. EP 1 209 019 ist ein Teil dieser Anmeldungsfamilie.
Bei dem Wachheitsgrad-Schätzverfahren nach der JP-A-2002-154345 werden Verlagerungen eines Fahrzeugs in dessen Breitenrichtung zuerst als eine Zeitreihe detektiert; die Verlagerungen werden einer Frequenztransformation unterzogen, um die Mengen von Frequenzleistungskomponenten zu berechnen; und ein Mittelwert der Mengen von Frequenzleistungskomponenten wird als die Menge von HF-Komponenten berechnet. Gleichzeitig wird als die Menge von Niederfrequenz- bzw. NF-Komponenten ein Maximalwert der Mengen von Frequenzleistungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs berechnet, der eine Schlinger- bzw. Einnickfrequenz enthält, die auftritt, wenn sich der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads befindet.
Dann wird das Niveau des Wachheitsgrads des Fahrers auf der Basis des Verhältnisses der Menge von HF-Komponenten zu der Menge von NF-Komponenten bestimmt.
Gemäß JP-20902-154345 wird der Wachheitsgrad eines Fahrers als niedrig bestimmt, wenn die Menge der HF-Komponenten klein und die Menge der NF-Komponenten groß ist.
Der Wachheitsgrad wird jedoch nicht unmittelbar bestimmt, sondern es wird eine Verringerung des Wachheitsgradniveaus oder dergleichen geschätzt durch Vergleichen eines Phänomens eines bestimmten Niveaus, das aufgetreten ist, mit einem Grenzwert.
Im allgemeinen gibt eine Vorrichtung dieses Typs zum Schätzen des Wachheitsgrads einen Alarm aus, sowie eine Verringerung des Wachheitsgradniveaus bestimmt wird, um den Fahrer zu warnen. Der Zeitpunkt eines solchen Alarms ist jedoch nicht stabil, so daß der Fahrer ein gewisses Unbehagen fühlt.
Ein aktives Fahrerunterstützungssystem bzw. ADA-System erkennt linke und rechte Spurmarkierungen, die sich vor dem Fahrzeug in dessen Fahrtrichtung befinden, auf der Basis eines Bilds, das von einer am Fahrzeug angebrachten Kamera erhalten wird, und gibt einen Alarm aus, um den Fahrer zu warnen, wenn das Fahrzeug von den Spurmarkierungen abweicht.
Es ist jedoch für einen Fahrer auf einem niedrigen Wachheitsgradniveau schwierig, einen Ausweichvorgang richtig auszuführen, wenn ein Alarm zum Zeitpunkt einer Abweichung von einer Spurmarkierung (einer weißen Linie) ausgegeben wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehenden Probleme werden gelöst durch eine Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers gemäß Patentanspruch 1. Die Vorrichtung weist folgendes auf
eine ADA-Spurerkennungseinheit, um linke und rechte Spurmarkierungen, die sich vor einem Fahrzeug befinden, zu erkennen;
eine Frequenzanalysier-Prozeßeinheit, die folgendes errechnet:

(1) Mengen von Frequenzleistungskomponenten durch eine Frequenztransformation von Verlagerungen des Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als eine Zeitreihe detektiert werden;
(2) einen Mittelwert von Mengen von Frequenzleistungskomponenten als eine erste Menge;
(3) einen Maximalwert der Mengen von Frequenzleistungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als eine zweite Menge, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich eine Einnick- bzw. Schlingerfrequenz enthält, die sich zeigt, wenn sich der Fahrer auf einem niedrigen Wachheitsgradniveau befindet.

Ferner ist eine Geschätzter-Wachheitsgradwert-Recheneinheit vorgesehen zum Berechnen eines geschätzten Werts des Wachheitsgrads aus dem Verhältnis der ersten Menge zu der zweiten Menge.
Eine Alarmsteuereinheit stellt eine imaginäre Abweichungslinie zwischen einer auf einer Seite des Fahrzeugs verlaufenden Spurmarkierung und dem Fahrzeug mit einem vorbestimmten Abstand von der Spurmarkierung entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads ein, und sie gibt einen Alarm ab, wenn eine Abweichung von der imaginären Abweichungslinie auftritt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A und 1B zeigen Verteilungseigenschaften von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten sind, der, wenn er müde ist, mit geringerem Schlingern fährt.
Die 2A und 2B zeigen Verteilungseigenschaften von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten sind, der, wenn er nicht müde ist, mit stärkerem Schlingern fährt.
Die Diagramme der 3A bis 3E zeigen Charakteristiken, die beim Geradeausfahren und beim Durchfahren aufeinanderfolgender Kurven auf einer Schnellstraße beobachtet wurden.
4 ist ein funktionelles Blockschema einer Wachheitsgrad-Schätzvorrichtung.
5 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine Wachheitsgrad-Berechnungsroutine.
6 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine Routine zum Berechnen eines Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizienten auf der Basis einer Fahrbahngestalt.
7 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine Routine zum Berechnen eines persönlichen Differenzkorrekturkoeffizienten.
8 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine Alarmbestimmungsroutine.
9A und 9B sind Diagramme zur Erläuterung der Berechnung des Wachheitsgrads.
10 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Hochfrequenz-Perzentilwerts.
11 ist eine Darstellung eines ersten Alarm-Standbyzustands.
12 ist eine Darstellung eines zweiten Alarm-Standbyzustands.
13 zeigt einen zweiten Alarm und einen Zustand, in dem ein Abweichungsalarm zu einem frühen Zeitpunkt abgegeben wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Auf der Grundlage der Zeichnungen wird nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Vor der detaillierten Beschreibung einer Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads wird ein Grundprinzip eines Verfahrens zum Schätzen des Wachheitsgrads bei der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1A, 1B, 2A und 2B erläutert.
Die 1A und 1B zeigen Beispiele von Diagrammen von Verteilungscharakteristiken der Mengen von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit weniger Schlingern fährt und müde ist, und die 2A und 2B zeigen Beispiele von Diagrammen von Verteilungscharakteristiken der Mengen von Frequenzkomponenten, die von einem Fahrer erhalten werden, der mit mehr Schlingern fährt und nicht müde ist. Dabei sind die Mengen von HF-Komponenten auf den Abszissen und die Mengen von NF-Komponenten auf den Ordinaten aufgetragen.
In den Figuren ist jeweils ein schwarzer Punkt aufgetragen, um einen Koordinatenpunkt zu bezeichnen (einen Frequenzkomponente-Mengenpunkt), der durch die Menge von HF-Komponenten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet wurde, und die Menge von NF-Komponenten, die gleichzeitig berechnet wurden, dargestellt ist.
Der Ausdruck "die Mengen von Frequenzkomponenten" bezieht sich auf die Mengen von diskreten Frequenzleistungskomponenten, die erhalten werden durch Ausführung einer Frequenztransformation von Verlagerungen eines Fahrzeugs in seiner Breitenrichtung, die als Zeitreihe detektiert werden. Da in einem normalen Fahrzustand das Lenken wegen der Straßenkurven gewollt ausgeführt wird, besteht die Tendenz, daß die Mengen von Komponenten auf der Seite von relativ hohen Frequenzen (die Mengen von HF-Komponenten) über einen Frequenzbereich gleichmäßig auftreten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein errechneter Mittelwert der Mengen der Frequenzleistungskomponenten als "Menge von HF-Komponenten" bezeichnet.
Dagegen zeigen die Mengen von Komponenten auf der Seite relativ niedriger Frequenzen (die Mengen von NF-Komponenten) eine Tendenz, in einem Fahrzustand bei niedrigem Niveau des Wachheitsgrads aufzutreten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Maximalwert der Mengen von Frequenzleistungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als "die Menge von NF-Komponenten" bezeichnet. Der Frequenzbereich ist ein Niederfrequenzband, das eine Schlingerfrequenz enthält, wobei das Frequenzband auf der Basis der Schlingerfrequenz eingestellt ist, wie noch beschrieben wird.
Der von einer Ellipse umschlossene Bereich ist ein Bereich, der signifikanten Einfluß auf die Schätzung des Wachheitsgrads hat, bzw. ein Bereich, der eine kleine Menge von HF-Komponenten und eine große Menge von NF-Komponenten hat. Mit sinkendem Wachheitsgrad eines Fahrers steigt die Anzahl von Frequenzkomponenten-Mengenpunkten, die in dem elliptischen Bereich vorhanden ist. Ein Wert (ausgedrückt durch P'slp/P'ave, wie noch beschrieben wird), der erhalten wird durch Division der Menge der NF-Komponenten durch die Menge der HF-Komponenten, wird größer, je geringer der Wachheitsgrad des Fahrers wird.
Es soll nunmehr der Zustand des Wachheitsgrads eines Fahrers betrachtet werden, der mit geringerem Schlingern fährt, wenn der Fahrer müde ist, wie die 1A und 1B zeigen. 1A zeigt Verteilungseigenschaften, die durch Auftragen von errechneten Frequenzkomponenten-Mengenpunkten (die Mengen von HF-Komponenten und die Mengen von NF-Komponenten) so, wie sie sind, erhalten sind. Die Eigenschaften für einen Fahrer dieses Typs enthalten inhärent eine kleinere Anzahl von NF-Komponenten im Vergleich mit den Eigenschaften eines durchschnittlichen Fahrers.
Aus diesem Grund kann es sein, daß die Anzahl von Frequenzkomponenten-Mengenpunkten, die in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich auftreten, auch beim Fahren auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads nicht so groß ist. Infolgedessen kann irrtümlich bestimmt werden, daß keine Verringerung des Wachheitsgrads vorliegt, obwohl eine solche vorhanden ist.
Es soll nun der Zustand des Wachheitsgrads eines Fahrers betrachtet werden, der mit häufigerem Schlingern fährt, wenn der Fahrer nicht müde ist, wie die 2A und 2B zeigen. 2A zeigt Verteilungseigenschaften, die durch Auftragen von errechneten Frequenzkomponenten-Mengenpunkten (die Mengen von HF-Komponenten und die Mengen von NF-Komponenten) so, wie sie sind, dargestellt sind. Die Eigenschaften eines Fahrers dieses Typs enthalten inhärent eine große Anzahl von NF-Komponenten im Vergleich mit den Eigenschaften eines durchschnittlichen Fahrers.
Daher kann es sein, daß eine große Anzahl von Frequenzkomponenten-Mengenpunkten in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich sogar während einer Fahrt ohne verringerten Wachheitsgrad auftritt. Infolgedessen kann irrtümlich bestimmt werden, daß eine Verringerung des Wachheitsgrads vorliegt, obwohl keine solche vorliegt.
Die irrtümlichen Bestimmungen in den zwei vorstehend beschriebenen Fällen sind auf die Tatsache zurückzuführen, daß Eigenschaften, die in Verbindung mit Schlingern für jeden Fahrer einmalig sind, nicht berücksichtigt werden. Eigenschaften, die für einen Fahrer einmalig sind, spiegeln sich in perzentilen NF-Werten und perzentilen HF-Werten wider.
Ein weißes Quadrat in jeder der 1A bis 2B bezeichnet einen Koordinatenpunkt (Perzentilpunkt), der durch Auftragen eines HF-Perzentilwerts, der zu einem bestimmten Zeitpunkt errechnet wird, und eines NF-Perzentilwerts, der gleichzeitig errechnet wird, dargestellt ist. Ein Perzentilpunkt (ein HF-Perzentilwert und ein NF-Perzentilpunkt), die zu einem bestimmten Zeitpunkt errechnet werden, haben eine signifikante Korrelation mit einem Frequenzkomponenten-Mengenpunkt (der Menge von HF-Komponenten und der Menge von NF-Komponenten), der gleichzeitig errechnet wird.
Der Ausdruck "HF-Perzentilwert" bedeutet einen Perzentilwert, bei dem die Summe der Häufigkeit des Auftretens der Mengen von Frequenzleistungskomponenten in einem Histogramm von HF-Komponenten, ausgehend vom niedrigsten Wert gezählt, ein vorbestimmtes Verhältnis zu der Gesamtsumme dieser Frequenzen erreicht. Bei einem von einem Fahrer ausgeführten Fahrvorgang schwankt der HF-Perzentilwert um einen relativ kleinen Betrag und tendiert dazu, im wesentlichen konstant zu sein (der Wert ist von dem Wachheitsgradzustand des Fahrers im wesentlichen unabhängig).
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das vorbestimmte Verhältnis 80%, d. h. es wird ein Perzentil-80-Wert verwendet. Dieser Wert ist jedoch nur beispielhaft, und das Verhältnis muß nur in dem Bereich von 70 bis 90% bleiben (das gilt für einen noch zu beschreibenden NF-Perzentilwert).
Der Ausdruck "NF-Perzentilwert" bedeutet einen Perzentilwert (z. B. einen Perzentil-80-Wert), bei dem die Summe der Häufigkeit des Auftretens der Mengen von Frequenzleistungskomponenten in einem Histogramm von NF-Komponenten, integriert ab dem niedrigsten Wert, ein vorbestimmtes Verhältnis zu der Gesamtsumme dieser Häufigkeiten erreicht.
Anders als die Charakteristiken des HF-Perzentilwerts schwankt der NF-Perzentilwert stark, und die Schwankung tendiert dazu, mit abnehmendem Niveau des Wachheitsgrads signifikant zu werden. Das Verhältnis zwischen dem HF-Perzentilwert und dem NF-Perzentilwert tendiert dazu, konstant zu sein, solange der Fahrer wach bzw. wachsam ist.
Das Ergebnis eines Fahrtests, der mit einer großen Zahl von Fahrern durchgeführt wurde, und einer gründlichen Untersuchung der resultierenden Fahrdaten hat gezeigt, daß der Perzentilpunkt (der HF-Perzentilwert und der NF-Perzentilwert) eines durchschnittlichen Fahrers (eines imaginären Fahrers, der die Fahreigenschaften der höchsten Auftrittshäufigkeit hat) (200, 400 bis 500) war.
Der HF-Perzentilwert eines durchschnittlichen Fahrers wird nachstehend als "Standard-HF-Perzentilwert" bezeichnet, und der Wert wird bei der vorliegenden Ausführungsform mit 200 angenommen. Der NF-Perzentilwert eines durchschnittlichen Fahrers wird als "Standard-NF-Perzentilwert" bezeichnet und bei der vorliegenden Ausführungsform mit 500 angenommen.
Der Perzentilpunkt eines durchschnittlichen Fahrers wird als "Standard-Perzentilpunkt" bezeichnet. Das Verhältnis des Standard-NF-Perzentilwerts zu dem Standard-HF-Perzentilwert braucht nur in dem Bereich des 2- bis 2,5-fachen zu bleiben, und der Standard-Perzentilpunkt kann beispielsweise mit (200, 400) eingestellt werden.
Es versteht sich, daß die Perzentilpunkte (HF-Perzentilwerte und NF-Perzentilwerte) 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) war, kann ein Fahrer, der die in 1A gezeigten Charakteristiken hat, als ein Fahrer bestimmt werden, der inhärent mit geringem Schlingern fährt.
Es versteht sich, daß Perzentilpunkte (HF-Perzentilwerte und NF-Perzentilwerte) in dem in 2A gezeigten Fall in den Bereichen der Werte (100 bis 200, 400 bis 600) konzentriert waren. Angesichts der Tatsache, daß der Perzentilpunkt eines durchschnittlichen Fahrers (200, 500) war, kann ein Fahrer, der die in 2A gezeigten Charakteristiken hat, als ein Fahrer bestimmt werden, der inhärent mit mehr Schlingern fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jeder Frequenzkomponenten-Mengenpunkt durch vertikale und horizontale Verhältnisse zwischen einem errechneten Perzentilpunkt und einem Standard-Perzentilpunkt verlagert, um den Frequenzkomponenten-Mengenpunkt zu normalisieren.
Es soll beispielsweise ein Frequenzkomponenten-Mengenpunkt (100, 500) in 1A angenommen werden. Wenn in diesem Fall ein Perzentilpunkt (100, 250) dem Frequenzkomponenten-Mengenpunkt zugeordnet wird, sind die vertikalen und horizontalen Verhältnisse des Standard-Perzentilpunkts (200, 500) zu diesem Perzentilpunkt das 2-fache in der Horizontal- und Vertikalrichtung. Infolgedessen liegt der Frequenzkomponenten-Mengenpunkt auf einer Koordinate von (100 × 2,0, 500 × 2,0) oder (200, 1000), nachdem er verlagert wurde.
Wenn diese Verlagerung für sämtliche Frequenzkomponenten-Mengenpunkte durchgeführt wird, werden die in 1A gezeigten Verteilungscharakteristiken zu den in 1B gezeigten Verteilungscharakteristiken korrigiert. Da als Ergebnis einer solchen Korrektur eine große Anzahl von Frequenzkomponenten-Mengenpunkten in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich erscheint, ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung in bezug auf einen Fahrer, der inhärent mit weniger Schlingern fährt, wirksam zu verhindern.
Die in 2A gezeigten Verteilungscharakteristiken werden auf gleiche Weise verlagert. Es sei beispielsweise ein Frequenzkomponenten-Mengenpunkt (100, 1000) in 2A angenommen. Wenn in diesem Fall dem Frequenzkomponenten-Mengenpunkt ein Perzentilpunkt (100, 500) zugeordnet wird, sind die vertikalen und horizontalen Verhältnisse des Standard-Perzentilpunkts (200, 500) zu diesem Perzentilpunkt das 2,0-fache in der Horizontalrichtung und das 1,0-fache in der Vertikalrichtung.
Somit liegt der Frequenzkomponenten-Mengenpunkt auf einer Koordinate von (100 × 2,0, 1000 × 1,0)) oder (200, 1000), nachdem er verlagert worden ist. Wenn eine solche Verlagerung für alle Frequenzkomponenten-Mengenpunkte durchgeführt wird, werden die in 2A gezeigten Verteilungscharakteristiken zu den in 2B gezeigten Verteilungscharakteristiken korrigiert. Da die Anzahl von Frequenzkomponenten-Mengenpunkten, die in dem von der Ellipse umschlossenen Bereich auftreten, infolge einer solchen Korrektur verringert ist, ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung in bezug auf einen Fahrer, der inhärent mit mehr Schlingern fährt, effektiv zu vermeiden.
Die Mengen von HF-Komponenten und die Mengen von NF-Komponenten werden korrigiert unter Verwendung der vertikalen und horizontalen Verhältnisse zwischen errechneten Perzentilpunkten und einem Standard-Perzentilpunkt, wie oben beschrieben wird. Alle Fahrer können somit ungeachtet von Unterschieden zwischen den Fahrern in bezug auf Schlingern beim Fahren ebenso wie ein durchschnittlicher Fahrer behandelt werden. Infolgedessen kann der Wachheitsgrad eines Fahrers genauer bestimmt werden.
Wenn ein auf einer Schnellstraße fahrender Fahrer auf einen Abschnitt mit aufeinanderfolgenden Kurven wie etwa im Gebirge trifft, nimmt die Schlingergröße zu, weil das Lenkrad häufig nach links und rechts eingeschlagen wird. Die 3A bis 3E zeigen Daten, die gesammelt wurden, wenn ein wacher bzw. wachsamer Fahrer, der auf einer Schnellstraße fährt, vom Fahren auf einer geraden Straße zum Durchfahren von Kurven übergeht, deren Windungsrichtung sich ständig ändert.
3A zeigt Schlingergrößen während des Fahrens mit einem positiven Vorzeichen für das Lenken nach links und einem negativen Vorzeichen für das Lenken nach rechts. 3B zeigt zusätzliche Lenkwerte. Der Teil mit einer großen Änderung des zusätzlichen Lenkwerts in dem geraden Fahrabschnitt in 3B stellt das Fahren über eine Kreuzung dar.
Wie 3C zeigt, werden dem Wachheitsgrad zugeordnete Frequenzbandleistungswerte auf der Basis von zusätzlichen Lenkwerten erhalten, und Perzentil-80-Werte der Mengen von Frequenzleistungskomponenten sind aufgetragen. Die Perzentil-80-Werte sind hoch, wie ein Pfeil zeigt, während des Durchfahrens von Kurven mit einer sich nacheinander ändernden Windungsrichtung. Somit kann die Schätzung des Wachheitsgrads des Fahrers zu einer fehlerhaften Bestimmung führen, die eine Verringerung des Wachheitsgrads bezeichnet. Die hohen Perzentil-80-Werte werden auf die Tatsache bezogen, daß Krümmungen einer im Gebirge verlaufenden Schnellstraße ein gewisses Muster haben und daß das Einschlagen des Lenkrads in einem bestimmten Muster erscheint.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform der noch zu beschreibende Wachheitsgrad H, der das Niveau des Wachheitsgrads eines Fahrers bezeichnet, beim Fahren in Kurven einer Schnellstraße korrigiert, so daß der Perzentil-80-Wert, der im wesentlichen gleich den Werten beim Fahren auf einer geraden Straße ist, erscheint, wie 3D zeigt.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads, die an einem Fahrzeug angebracht ist, beschrieben. Die Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads hat eine ADA-Spurerkennungseinheit M1, eine Spurerkennungsergebnis-Korrektureinheit M2, eine Frequenzanalyseprozeßeinheit M3, eine auf der Straßengestalt basierende Wachheitsgradkorrektureinheit M4, eine Persönliche-Differenz-Korrektureinheit M5, eine Wachheitsgradberechnungseinheit 1\46 und eine Alarmsteuereinheit M7.
Die ADA-Spurerkennungseinheit M1 verwendet ein automatisches Fahrer-Assist- bzw. ADA-System, um linke und rechte Spurmarkierungen zu erkennen, die sich in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor diesem befinden, und zwar auf der Basis eines Bilds, das von einer Stereokamera oder einer einäugigen Kamera unter Verwendung einer CCD-Einrichtung (einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung) erhalten wird, die sich am Fahrzeug befindet.
Zum Erhalt genauer Informationen über Verlagerungen in der Fahrspur identifiziert die Spurerkennungsergebnis-Korrektureinheit M2 die Art der auf die Straße aufgebrachten Spurmarkierungen als eine von einer Vielzahl von vorgegebenen Spurmarkierungsarten auf der Basis einer erkannten Spurbreite, die aus der Differenz zwischen den Positionen der linken und rechten Spurmarkierungen erhalten ist, die von der ADA-Spurerkennungseinheit M1 erkannt wurden, und detektiert Verlagerungen (seitliche Verlagerungen) des Fahrzeugs in Richtung der Fahrzeugbreite auf der Basis der so identifizierten Spurmarkierungsart. Schritte zum Errechnen von Verlagerungen eines Fahrzeugs sind im einzelnen in der früheren eigenen JP-A-2002-163642 beschrieben.
Die Funktionen der Frequenzanalyseprozeßeinheit M3, der auf der Straßengestalt basierenden Wachheitsgradkorrektureinheit M4, der Persönliche-Differenz-Korrektureinheit M5, der Wachheitsgradberechnungseinheit M6 und der Alarmsteuereinheit M7 werden von einer elektronischen Steuereinheit bzw. ECU realisiert. Die Funktionen der Einheiten M3 bis M7 werden nachstehend unter Bezugnahme auf eine und in Verbindung mit einer Wachheitsgradberechnungsroutine beschrieben, die in 5 gezeigt ist. Die Routine wird in einem vorbestimmten Zyklus wiederholt ausgeführt.
Die Frequenzanalyseprozeßeinheit M3 führt in den Schritten S1 bis S6 Abläufe aus. Zuerst liest sie in Schritt S1 Daten von Verlagerungen in den letzten X Sekunden, die in Intervallen von Y Sekunden (z. B. 90 s oder kürzer) in einem Schieberegister gespeichert werden. Zur genauen Schätzung des Wachheitsgrads wird bevorzugt ein etwas längerer Zeitraum (z. B. ungefähr 50 bis 80 s) als die Abtastzeit X eingestellt.
In Schritt S2 werden die als eine Zeitreihe detektierten Verlagerungen (Querverlagerungen) einer Frequenztransformation unter Anwendung der schnellen Fourier-Transformation bzw. FFT unterzogen, um die Größen (Amplituden) P[i] von Frequenzleistungskomponenten im Frequenzspektrum zu errechnen. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Größen P[1] bis P[16] von sechzehn Frequenzleistungskomponenten in Intervallen von 0,02 Hz in einem Frequenzbereich von 0,03 bis 0,3 Hz errechnet. Der Grund für die Vernachlässigung des unter 0,03 Hz liegenden Frequenzbereichs ist, daß in diesem Bereich die Tendenz zum Energieanstieg während des Durchfahrens von Kurven und keine direkte Beziehung mit dem Niveau des Wachheitsgrads des Fahrers besteht. Der oberhalb 0,3 Hz liegende Frequenzbereich wird vernachlässigt, um die Menge an Rechenvorgängen zu reduzieren, die zum Berechnen des Wachheitsgrads H erforderlich sind, weil die Energie in diesem Frequenzbereich normalerweise vernachlässigbar gering ist.
In Schritt S3 werden die Größen P[i] der Frequenzleistungskomponenten in dem Frequenzbereich von 0,03 bis 0,3 Hz (i = 1 bis 16) entsprechend der nachstehenden Gleichung nivelliert, um nivellierte Größen P'[i] der Frequenzleistungskomponenten zu berechnen. P'[i] = P[t]·fn Gleichung 1wobei der Exponent n 2,0 ≤ n ≤ 3,0.
Wenn angenommen wird, daß das Schlingern eines Fahrzeugs in einer Fahrspur eine von vielen Arten von Schwankungen ist, die in der natürlichen Welt existieren, dann hat es eine Amplitude von 1/f und eine Leistung von 1/f2. Daher kann der Exponent n in Gleichung 1 theoretisch 2,0 sein, wird jedoch bevorzugt aufgrund von experimentellen Ergebnissen mit 2,5 eingestellt. Dies wird zurückgeführt auf Fahrzeugspezifikationen, Fahrunterschiede zwischen den einzelnen Fahrern sowie Einflüsse der Straßenzustände. Der Wachheitsgrad eines Fahrers kann jedoch bestimmt werden unter Anwendung jedes Exponenten innerhalb des Bereichs von 2,0 bis 3,0. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Exponent n mit 2,5 eingestellt.
Allgemeine Charakteristiken können visuell an der Verteilung der nivellierten Größen P'[i] der Frequenzleistungskomponenten beobachtet werden. Wenn dabei ein Schlingern, das für eine Abnahme des Wachheitsgrads charakteristisch ist, etwa 50 Minuten nach dem Detektierbeginn detektiert wird, wie in 9A zu sehen ist, ergibt es sich aus der Beziehung zwischen Frequenzkomponenten i[Hz] und nivellierten Größen P'[i] der Frequenzleistungskomponenten, wie in 9B zu sehen ist, daß ein abrupter Anstieg der Größen P'[i] in der Nachbarschaft von 0,1 Hz, was ein Niederfrequenzbereich ist, als eine Schlingerfrequenz f1 vorliegt.
Wenn der Wachheitsgrad eines Fahrers niedrig ist, besteht die Tendenz, daß die Leistung in der Nachbarschaft der Schlingerfrequenz f1 sich in Querverlagerungen des Fahrzeugs zeigt. Anders ausgedrückt, ist der Zustand eines niedrigen Wachheitsgrads dadurch gekennzeichnet, daß nur die Leistung im Niederfrequenzbereich einschließlich der Schlingerfrequenz f1 ansteigt, während gleichzeitig die Pegel in anderen Bereichen niedrig sind. Der Wachheitsgrad des Fahrers kann bestimmt werden durch Vergleichen des Spitzenwerts der Leistung in der Nachbarschaft der Schlingerfrequenz f1 und des Leistungszustands in anderen Frequenzbereichen unter Berücksichtigung einer solchen Tendenz.
Der Ausdruck "Schlingerfrequenz f1" bedeutet eine Frequenz, die sich zeigt (oder konvergiert), wenn sich ein Fahrer in Zuständen geringen Wachheitsgrads (einschließlich des Fahrens im Schlaf) befindet. Im allgemeinen hat die Frequenz die Tendenz, im Fall eines Pkw mit einem Wert im Bereich von 0,08 bis 0,12 Hz aufzutreten. In der Praxis wird jedoch die Frequenz aufgrund von Experimenten und Simulationen mit einem geeigneten Wert für jeden Fahrzeugtyp eingestellt, weil sie durch Eigenschaften und Geschwindigkeiten der Fahrzeuge beeinflußt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Schlingerfrequenz f1 mit 0,1 Hz vorgegeben.
In Schritt S4 wird die Gesamtsumme der Größen P'[1] bis P'[16] der Frequenzleistungskomponenten erhalten, um einen Mittelwert daraus als eine Größe P'ave der HF-Komponenten zu berechnen. Um bei der vorliegenden Ausführungsform eine genauere Aussage über das Niveau des Wachheitsgrads des Fahrers in Form des Wachheitsgrads H (der noch beschrieben wird) zu ermöglichen, wird die Größe, welche die maximale Leistung hat, aus den Größen P'[1] bis P'[16] der Frequenzleistungskomponenten ausgeschlossen, und die Größe P'ave von HF-Komponenten wird aus den verbleibenden Größen P'[i] der Frequenzleistungskomponenten berechnet. Der Zweck dieser Filterung ist die Beseitigung des Einflusses einer Zunahme der Leistung der Schlingerfrequenz f1 und des Einflusses von Störungen.
In Schritt S5 wird die Leistung der Schlingerfrequenz bestimmt. Dabei werden die Werte der Größen P'[4] und P'[5] von Frequenzleistungskomponenten in einem vorbestimmten Frequenzbereich (0,09 bis 0,11 Hz), der die Schlingerfrequenz f1 (0,1 Hz) aufweist, verglichen. Die kleinere Größe wird als eine Größe P'slp der NF-Leistungskomponenten vorgegeben.
Wenn dabei die Leistungskomponentengröße P'[5] mit 0,11 Hz kleiner als die Leistungskomponentengröße P'[4] mit 0,09 Hz ist, geht der Ablauf zu Schritt S6, um die Leistungskomponentengröße P'[5] als die Größe P'slp von NF-Komponenten einzustellen.
Wenn die Leistungskomponentengröße P'[5] mit 0,11 Hz gleich oder größer als die Leistungskomponentengröße P'[4] mit 0,09 Hz ist, geht der Ablauf zu Schritt S7, um die Leistungskomponentengröße P'[4] als die Größe P'slp von NF-Komponenten einzustellen.
Die Kombination der Größe P'ave von HF-Komponenten und die Größe P'slp von NF-Komponenten, die in den Schritten S4 bis S7 berechnet wurden, wird in einem Schieberegister gespeichert.
Dann geht der Ablauf zu Schritt S8 weiter. In Schritt S8 wird eine auf der Fahrbahngestalt basierende Wachheitsgradkorrekturkoeffizient-Berechnungsroutine ausgeführt, wobei die Routine von der auf der Fahrbahngestalt basierenden Wachheitsgradkorrektureinheit M4 ausgeführt wird. Diese Routine wird entsprechend dem Ablaufdiagramm von 6 ausgeführt.
Zuerst wird eine Subtraktion an einem integrierten Wert dakaku_sum auf der Basis der folgenden Gleichung in Schritt S21 ausgeführt. Der integrierte Wert dakaku_sum ist durch Schritt S23 oder Schritt S24, die noch beschrieben werden, gegeben und wird entsprechend Lenkwinkeln dakaku eingestellt, die von einem als Lenkwinkeldetektiereinrichtung wirkenden Lenkwinkelsensor detektiert werden. dakaku_sum←dakaku_sum-((dakaku_sum/500) +1) Gleichung 2
Der Ablauf geht dann zu Schritt S22 und liest einen Lenkwinkel dakaku, der von dem Lenkwinkelsensor detektiert wird, und vergleicht den Absolutwert desselben mit einem Bestimmungs-Lenkwinkel von 15°. Der Bestimmungs-Lenkwinkel von 15° ist ein Wert zum Prüfen, ob das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, die einen relativ kleinen Krümmungsradius hat, etwa einen Knotenpunkt einer Autobahn. Der Wert schränkt die Erfindung nicht ein, und ein größerer oder kleinerer Wert kann verwendet werden.
Bei |dakaku| > 15 geht der Ablauf zu Schritt S23, wo ein voreingestellter Lenkwinkelwert von 45 zu dem integrierten Wert dakaku_sum addiert wird, an dem in Schritt S21 eine Subtraktion ausgeführt worden ist (dakaku_sum←dakaku_sum + 45).
Bei |dakaku| ≤ 15 verzweigt sich der Ablauf zu Schritt S24, in dem ((dakaku)²/5) zu dem in Schritt S21 berechneten integrierten Wert dakaku_sum addiert wird (dakaku_sum←dakaku_sum + (dakaku)²/5.
Da der Prozeß der Quadrierung des Lenkwinkels dakaku nur ausgeführt wird, um seinen Absolutwert zu berechnen, kann der Absolutwert des Lenkwinkels dakaku alternativ auch direkt hinzuaddiert werden.
Beim Fahren auf einer Straße, auf der viele Lenkvorgänge ausgeführt werden, oder beim Durchfahren von Kurven, deren Windungsrichtung sich aufeinanderfolgend lindert, wird das Lenkrad am Beginn der nächsten Kurve eingeschlagen, wobei |dakaku| > 0. Somit nähert sich der Absolutwert |dakaku| allmählich 0, ist bald gleich 0 und wird größer als 0, wenn die nächste Kurve durchfahren wird. Dies wiederholt sich bei aufeinanderfolgenden Kurven.
Während des Durchfahrens einer Kurve mit einem relativ kleinen Krümmungsradius wie etwa einem Knotenpunkt wird der voreingestellte große Lenkwinkelwert von 45 jedesmal integriert, wenn die Routine wiederholt wird, weil der Lenkwinkel dakaku stark in einer Richtung geneigt ist.
Der Ablauf geht dann zu Schritt S25, und die Gestalt der Fahrbahn wird auf der Basis des integrierten Werts dakaku_sum in den Schritten S25 und S26 bestimmt.
Dabei wird der integrierte Wert dakaku-sum mit einem großen Bestimmungswert von 1500 in Schritt S25 verglichen, und der integrierte Wert dakaku_sum wird in Schritt S26 mit einem kleinen Bestimmungswert von 150 verglichen.
Bei dakaku_sum > 1500 geht der Ablauf zu Schritt S27, wo der Ablauf aus der Routine aussteigt, nachdem ein Einnick- bzw. Schlingeralarm angehalten wurde.
Der große Lenkwinkelbestimmungswert 1500 ist ein Wert für die Bestimmung, ob die Fahrbahngestalt eine Fahrbahn mit einem relativ kleinen Krümmungsradius wie etwa eine Verzweigung oder ein Knotenpunkt oder eine normale Straße ist. Bei dakaku ≥ 1500 wird ein noch zu beschreibender Schlingeralarm gestoppt, weil die Schätzung des Wachheitsgrads durch aufeinanderfolgende große Lenkwinkel deaktiviert ist.
Bei 150 < dakaku_sum < 1500 geht der Prozeß zu Schritt S28, wo der Prozeß aus der Routine aussteigt, nachdem ein Fahrbahngestalt-basierter Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei mit 0,5 eingestellt wurde (R_hosei← = 0,5).
Bei 150 < dakaku_susn < 1500 wird davon ausgegangen, daß der Lenkvorgang aufeinanderfolgend mit kleinen Lenkwinkeln ausgeführt wird und die Gestalt der Autobahn aus aufeinanderfolgenden Kurven in unterschiedlichen Richtungen besteht. Somit wird der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei mit 0,5 eingestellt. Der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R-hosei wird eingelesen, wenn der noch zu beschreibende Wachheitsgrad H berechnet wird.
Bei dakaku_sum ≤ 150 geht der Prozeß zu Schritt S29, wo der Prozeß aus der Routine aussteigt, nachdem der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei mit 1 eingestellt wurde (R_hosei←1).
Da bei dakaku_sum ≤ 150 davon ausgegangen wird, daß das Fahrzeug auf der Autobahn geradeaus fährt, werden normale Berechnungen ausgeführt, wobei der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient mit 1 eingestellt ist.
3E zeigt Anderungen des Fahrbahngestalt-basierten Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizienten R-hosei, die während des tatsächlichen Fahrens auf einer Autobahn auftreten. Beim Durchfahren von Kurven, deren Richtung sich aufeinanderfolgend ändert, wird der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei auf 0,5 eingestellt in einem Bereich, der einen hohen Perzentil-80-Wert hat, wie der Pfeil in 3C zeigt. Infolgedessen wird der Perzentil-80-Wert unter Anwendung des Fahrbahngestalt-basierten Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizienten R_hosei auf einen Wert geändert, der äquivalent demjenigen für Geradeausfahren ist, wie 3D zeigt.
Wenn der Prozeß zu Schritt S9 in 5 weitergeht, wird ein Vorgang an der Persönliche-Differenz-Korrektureinheit M5 ausgeführt. Dabei wird ein Korrekturkoeffizient K2 berechnet auf der Basis der Größe P'ave von HF-Komponenten und der Größe P'slp von NF-Komponenten.
Der Korrekturkoeffizient K2 wird entsprechend einer Korrekturkoeffizient-Berechnungsroutine berechnet, die in 7 gezeigt ist. Zuerst werden in Schritt S31 in einem Schieberegister gespeicherte Datensätze der Größe P'ave von HF-Komponenten beschafft. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der beschafften Datensätze der Größe P'ave von HF-Komponenten 500 Abtastwerte.
Wenn der Ablauf zu Schritt S32 weitergeht, wird ein Hochfrequenz-Perzentilwert α1 berechnet auf der Basis der Größe P'ave von HF-Komponenten.
Ein Verfahren zum Berechnen des Hochfrequenz-Perzentilwerts α1 wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Zuerst wird für die beschafften Abtastwerte ein Histogramm der Größe P'ave von HF-Komponenten erzeugt. Wenn die Summe der Häufigkeit des Auftretens der Größen von Frequenzleistungskomponenten in dem Histogramm, die ausgehend von der kleinsten Größe gezählt werden, ein vorbestimmtes Verhältnis zu der Gesamtsumme dieser Frequenzen erreicht, wird der Wert der Summe als der HF-Perzentilwert α1 gewählt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Verhältnis mit 80% eingestellt, um einen Perzentil-80-Wert der Größe P'ave von HF-Komponenten zu errechnen. Anders ausgedrückt, ist der so errechnete Perzentilwert α1 ein Grenzwert äquivalent 80% der Mengen von Frequenzleistungskomponenten, ausgehend von der kleinsten Menge gezählt. Abnormale Werte werden aus dem Histogramm entfernt unter Anwendung des Grenzwerts, um zu ermöglichen, daß ein Hauptbereich von Daten in denn Histogramm einer Normalverteilung angenähert ist.
Als nächstes werden in Schritt S33 Datensätze der Größe P'slp von NF-Komponenten, die in einem Schieberegister gespeichert sind, beschafft. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anzahl der beschafften Datensätze der Größe P'slp von NF-Komponenten 500 Abtastwerte.
Danach wird in Schritt S34 ein NF-Perzentilwert α2 auf der Basis der Größe P'slp von NF-Komponenten errechnet.
Es wird ein Verfahren zum Errechnen des NF-Perzentilwerts α2 beschrieben. Zuerst wird für die beschafften Abtastwerte ein Histogramm der Größe P'slp von NF-Komponenten erzeugt. Die Mengen von Frequenzleistungskomponenten in dem Histogramm werden ausgehend von der kleinsten Menge gezählt, und ein Perzentil-80-Wert der Größe P'slp von NF-Komponenten wird als der NF-Perzentilwert α2 gewählt.
Als nächstes wird in Schritt S35 bestimmt, ob der HF-Perzentilwert α1 geeignet ist oder nicht. Dabei wird bestimmt, ob der HF-Perzentilwert α1 größer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert α1low (z. B. 100) ist oder ob der HF-Perzentilwert α1 kleiner als ein vorbestimmter oberer Grenzwert α1high ist (z. B. 300). Der Ablauf geht zu Schritt S37, wenn der HF-Perzentilwert α1 innerhalb des Bereichs zwischen dem unteren Grenzwert α1low und dem oberen Grenzwert α1high liegt.
Wenn der HF-Perzentilwert α1 kleiner als der untere Grenzwert α1low oder größer als der obere Grenzwert αhigh ist, wird bestimmt, daß der HF-Perzentilwert α1 unrichtig ist, und der Ablauf geht zu Schritt S36.
Diese Grenzwerte sind vorgesehen, weil ein HF-Perzentilwert α1 außerhalb des Bereichs dieser Werte signifikant von Faktoren beeinflußt wird, die über persönliche Unterschiede zwischen Fahrern hinausgehen (z. B. Umgebungsfaktoren), und er daher als Information für eine Korrektur auf der Basis eines Durchschnittsfahrers unzureichend ist. Insbesondere dann, wenn eine Korrektur für einen Fahrer vorgenommen wird, dessen HF-Perzentilwert α1 kleiner als der untere Grenzwert α1low ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung dahingehend, daß sich der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads befindet. Dagegen ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines HF-Perzentilwerts α1, der größer als der obere Grenzwert α1high ist, wahrscheinlich, wenn Schlingerbewegungen des Fahrzeugs nicht präzise erkannt werden oder zu Beginn einer Fahrt auf einer Autobahn.
Wenn der Ablauf zu Schritt S36 geht, erfolgt Aussprung des Prozesses aus der Routine, nachdem der Korrekturkoeffizient K2 auf 1 eingestellt wurde. Der Korrekturkoeffizieent K2 wird in Schritt S12 gelesen, um den noch zu beschreibenden Wachheitsgrad H zu errechnen. Bei K2 = 1 wird keine Korrektur an dem Wert P'slp/P'ave vorgenommen, und der Wert wird so, wie er ist, als Wachheitsgrad H vorgegeben.
In Schritt S37 wird ein Rechenvorgang ausgeführt, um einen Wert K zu erhalten, der das Verhältnis des HF-Perzentilwerts α1 zu einem Standard-HF-Perzentilwert ist. Der Standard-HF-Perzentilwert ist äquivalent dem HF-Perzentilwert α1 eines Durchschnittsfahrers, und der Wert ist bei der vorliegenden Ausführungsform mit 200 vorgegeben.
Als nächstes wird in Schritt S38 der NF-Perzentilwert α2 mit dem in Schritt S37 errechneten Verhältnis K1 multipliziert, um einen korrigierten NF-Perzentilwert α2' zu errechnen.
Danach geht der Ablauf zu Schritt S39, um zu bestimmen, ob der korrigierte NF-Perzentilwert a2' richtig ist. Dabei wird bestimmt, ob der korrigierte NF-Perzentilwert α2 größer als ein vorbestimmter unterer Grenzwert α2'low (z. B. 400) ist oder ob der korrigierte NF-Perzentilwert α2' kleiner als ein vorbestimmter oberer Grenzwert α2'high (z. B. 500) ist.
Der Ablauf geht zu Schritt S40, wenn der korrigierte NF-Perzentilwert α2' innerhalb des Bereichs zwischen dem unteren Grenzwert α2'low und dem oberen Grenzwert α2'high liegt. Wenn der korrigierte NF-Perzentilwert α2' kleiner als der untere Grenzwert α2'low oder größer als der obere Grenzwert α2'high ist, wird bestimmt, daß der korrigierte NF-Perzentilwert α2' nicht richtig ist, und der Prozeß verzweigt sich zu Schritt S36.
Diese Grenzwerte sind vorgesehen, weil ein korrigierter NF-Perzentilwert α2' außerhalb des Bereichs dieser Werte signifikant beeinflußt wird von Faktoren, die über persönliche Unterschiede zwischen Fahrern hinausgehen (z. B. Umgebungsfaktoren), und daher als Information für eine Korrektur auf der Basis eines Durchschnittsfahrers unzureichend ist. Insbesondere dann, wenn eine Korrektur für einen Fahrer vorgenommen wird, dessen korrigierter NF-Perzentilwert α2' kleiner als der untere Grenzwert α2'low ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung dahingehend, daß sch der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads befindet. Ein korrigierter NF-Perzentilwert α2', der größer als der obere Grenzwert α2'high ist, weist darauf hin, daß sich der Fahrer in einem fortgesetzten Zustand verringerter Wachheit befindet.
Wenn der Ablauf von Schritt S39 zu Schritt 6 S40 geht, wird der Korrekturkoeffizient K2 auf der Basis des korrigierten NF-Perzentilwerts α2' errechnet. Der Korrekturkoeffizient K2 wird als das Verhältnis des korrigierten NF-Perzentilwerts α2' zu einem vorbestimmten Standard-NF-Perzentilwert errechnet, und der Prozeß verläßt die Routine.
Der Standard-NF-Perzentilwert ist ein Wert, der äquivalent dem NF-Perzentilwert α2 eines Durchschnittsfahrers ist, und der Wert ist bei der vorliegenden Ausführungsform mit 500 vorgegeben.
Ein solcher Korrekturkoeffizient K2 wird in den Schritten S35 bis S40 errechnet, um zu bestimmen, ob der HF-Perzentilwert α1 und der korrigierte NF-Perzentilwert α2' richtig sind. Der Koeffizient kann aber alternativ auch entsprechend der folgenden Vorgehensweise errechnet werden, wenn nur der Wert berechnet werden soll.
Zuerst wird ein Rechenvorgang ausgeführt, um ein erstes Verhältnis zu erhalten, welches das Verhältnis des HF-Perzentilwerts α1 zu dem Standard-HF-Perzentilwert ist. Dann wird ein Rechenvorgang ausgeführt, um ein zweites Verhältnis zu erhalten, welches das Verhältnis des NF-Perzentilwerts α2' zu dem Standard-NF-Perzentilwert ist. Das erste und das zweite so errechnete Verhältnis können integriert werden, um den Korrekturkoeffizienten K2 zu erhalten.
Wenn der Ablauf zu Schritt S10 in 5 geht, führt die Wachheitsgradrecheneinheit M6 Prozesse in den Schritten S10 bis S12 aus.
Zuerst wird ein unterer Grenzwert der Größe P'ave von HF-Komponenten in Schritt S10 bestimmt. Wenn die Größe P'ave von HF-Komponenten kleiner als ein voreingestellter unterer Grenzwert Plow ist (z. B. 100) (P'ave < Plow), wird bestimmt, daß sich der Fahrer in einem stabilen Wachheitsgradzustand befindet, und der Prozeß geht zu Schritt S11, um die Größe P'ave von HF-Komponenten auf den unteren Grenzwert Plow einzustellen (P'ave←Plow).
Wenn daher in Schritt S12 der Wachheitsgrad H berechnet wird, wird verhindert, daß der Wachheitsgrad H infolge eines zu kleinen Divisors ungenügend hoch wird (eine Zunahme des Wachheitsgrads H bedeutet eine Verringerung des Niveaus des Wachheitsgrads).
Wenn die Größe P'ave von HF-Komponenten gleich oder größer als der untere Grenzwert Plow ist (P'ave ≥ Plow), springt der Ablauf zu Schritt S12.
Wenn der Prozeß zu Schritt S12 geht, erfolgt Aussprung aus der Routine, nachdem der Wachheitsgrad H auf der Basis der folgenden Gleichung berechnet ist. Der Wachheitsgrad H ist der momentane Wachheitsgrad, der keinen zeitabhängigen Faktor zum Ausdruck bringt, und er wird errechnet durch Korrektur des Verhältnisses zwischen der Größe P'ave von HF-Komponenten und der Größe P'slp von NF-Komponenten unter Anwendung des Korrekturkoeffizienten K2 und des Fahrbahngestalt-basierten Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizienten R_hosei. Wenn der HF-Perzentilwert α1 und der korrigierte NF-Perzentilwert α2' als abnormal bestimmt werden, wie oben beschrieben wird, wird in Schritt S36 der Korrekturkoeffizient K2 auf 1 eingestellt. Der so errechnete Wachheitsgrad H ist äquivalent dem Wachheitsgrad H, der ohne die Korrektur durch den Korrekturkoeffizienten K2 errechnet wurde. H = (P'slp × R_hosei × K2)/P'ave × 100 Gleichung 3
Wenn in Schritt S27 in 6 der Schlingeralarm angehalten wird, wird der Wachheitsgrad H nicht berechnet.
Der Wert des Wachheitsgrads H ist klein, wenn der Fahrer wach bzw. aufmerksam ist, wie 9B zeigt, weil die Größe P'slp von NF-Komponenten (P'[4] oder P'[5]) klein ist. Wenn dagegen der Wachheitsgrad des Fahrers niedrig ist, ist der Wert des Wachheitsgrads H groß, weil eine Erhöhung der Größe P'slp von NF-Komponenten vorliegt. Somit hat der Wachheitsgrad H einen Wert, der den Wachheitsgrad des Fahrers widerspiegelt.
Der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei ist ein Wert, der entsprechend der Gestalt der Schnellstraße bzw. Autobahn eingestellt wird. Da der Fahrbahngestalt-basierte Wachheitsgrad-Korrekturkoeffizient R_hosei mit 0,5 eingestellt ist (siehe Schritt S28 in 6), ist dann, wenn konsekutive Kurven in verschiedenen Richtungen vorhanden sind, der Wachheitsgrad H um 50% geringer als der Normalwert. Infolgedessen wird der Perzentil-80-Wert beim Durchfahren der Kurven, deren Richtung sich aufeinanderfolgend ändert, auf einen Wert korrigiert, der äquivalent demjenigen für eine Geradeausfahrt ist, wie der Pfeil in 3D andeutet, um jegliche irrtümliche Bestimmung zu verhindern, die auf Schlingern zurückzuführen ist.
Als nächstes werden Vorgänge an der Alarmsteuereinheit M7 ausgeführt. Die in 8 gezeigte Alarmbestimmungsroutine wird ausgeführt. Zuerst wird in Schritt S51 ein Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine errechnet.
In bezug auf die Berechnung des Wachheitsgrad-Schätzwerts count_ine werden Schrittwerte β1 bis β9 aus der nachstehenden Tabelle 1 auf der Basis des in Schritt S12 in 5 errechneten Wachheitsgrads H vorgegeben. De Schrittwerte β1 bis β9 haben eine nichtlineare Beziehung, die |β1| > |β2| > |β3| > |β4| > |β5| und |β6| < |β7| < |β8| < |β9| genügt, um den Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine in einer dem Wert des Wachheitsgrads H entsprechenden Menge zu variieren. (Einstellen von Schrittwerten β) Tabelle 1

Wachheitsgrad H Schrittwerte β

≥ 600 131

≥ 500 132

≥ 400 133

≥ 300 134

≥ 200 135

≥ 150 136

≥ 100 137

≥ 50 138

≥ 0 139
In bezug auf die Einstellung der Schrittwerte β1 bis β9 bei der vorliegenden Ausführungsform gilt:
β1 = +50; β2 = +32; β3 = +16; β4 = +8; β5 = +4; β6 = –2; β7 = –4; 118 = –8; und β9 = –16.
Der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine wird aktualisiert durch Addition oder Subtraktion des aktuellen Schrittwerts β zu oder von dem Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine (count_ine←count_ine ± β). Es ist zu beachten, daß eine Obergrenze 400 für den Wert count_ine vorgegeben ist.
Danach geht der Prozeß zu Schritt S52, wo das Niveau des Wachheitsgrads des Fahrers auf der Basis des geschätzten Wachheitsgrads count_ine bestimmt und je nach dem Niveau ein Schlingeralarm ausgegeben wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind für jeweilige Niveaus des Wachheitsgrads die folgenden fünf Moden vorgegeben:
0 < count_ine < 109: Normalzustand
110 ≤ count_ine ≤ 119: erster Alarm-Standbyzustand
120 < count_ine < 349: erster Alarmzustand
350 ≤ count_ine = 399: zweiter Alarm-Standbyzustand
count_ine = 400: zweiter Alarmzustand
Bei 0 ≤ count_ine ≤ 109 ist der Fahrer in einem Normalzustand, und der Prozeß springt in Schritt S53 aus der Routine aus ohne eine weitere Aktion auf der Basis einer Bestimmung, daß sich der Fahrer auf einem Normalniveau des Wachheitsgrads befindet.
Bei 110 ≤ count_ine ≤ 119 wird bestimmt, daß sich der Fahrer in einem ermüdeten Zustand auf einem reduzierten Niveau des Wachheitsgrads befindet, und der Prozeß geht zu Schritt S54, um in einen ersten Alarm-Standbyzustand einzuspringen.
Dann geht der Prozeß zu Schritt S55, in dem eine Abweichung erster Ordnung bestimmt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine imaginäre Linie einer Abweichung erster Ordnung als erste imaginäre Abweichungslinie in einer Position eingestellt, die um 25 cm innerhalb einer Fahrbahnmarkierung entsprechend 11 liegt, und es wird überprüft, ob das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung überschritten hat oder nicht..
Wenn der Wachheitsgrad-Schätzwert in dem Bereich entsprechend 110 ≤ count_ine ≤ 119 liegt, ist der Fahrer schläfrig bzw. müde, und das Fahrzeug schlingert leicht. In diesem Fall kann der Fahrer ohne weiteres gewarnt und dazu veranlaßt werden, ein Schlingern zu vermeiden, wenn die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung überschritten wird, und zwar auch dann, wenn die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung in einer Position vorgegeben ist, die relativ nahe bei der Fahrbahnmarkierung liegt. Wenn also eine geringe Abnahme des Niveaus des Wachheitsgrads wie soeben beschrieben vorliegt, kann vermieden werden, dem Fahrer ein unangenehmes Gefühl zu vermitteln, indem ein Alarm auf Standby gehalten wird, bis das Fahrzeug von der imaginären Linie der Abweichung erster Ordnung abweicht, anstatt den Fahrer auf indiskrete Weise zu warnen.
Wenn das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung nicht überschritten hat, erfolgt Aussprung des Prozesses aus der Routine, und der erste Alarm-Standbyzustand bleibt erhalten. Wenn das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung überschritten hat, geht der Prozeß zu Schritt S56, wo er die Routine verläßt, nachdem der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine auf 120 (count_ine←120) gesetzt worden ist.
Wenn das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung überschreitet, wird ein erster Alarm aktiviert. Der erste Alarm informiert den Fahrer nur darüber, daß das Fahrzeug schlingert. Beispielsweise werden auf einem Monitor, der an einem Navigationssystem des Fahrzeugs vorgesehen ist, die Worte "Vorsicht – Schlingern!" gezeigt, und eine Sprachmeldung "Das Fahrzeug schlingert" wird gleichzeitig von einem Lautsprecher ausgegeben.
Wenn in Schritt S52 bestimmt wird, daß 120 ≤ count_ine ≤ 349, geht der Ablauf zu Schritt S57 und springt in einen ersten Alarmzustand ein. Wenn beispielsweise das Fahrzeug von der imaginären Linie der Abweichung erster Ordnung abweicht, geht der Ablauf, weil der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine in Schritt S56 auf 120 eingestellt wurde, zu Schritt S57 und tritt in den ersten Alarmzustand ein, in dem das Niveau des Wachheitsgrads des Fahrers überwacht wird.
Zuerst wird in Schritt S58 der vorherige Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine überprüft. Wenn der vorherige Wert auch 120 ≤ count_ine ≤ 349 genügt hat, ist zum Zeitpunkt der vorletzten Ausführung der Routine bereits in den ersten Alarm-Standbyzustand eingetreten worden. Andernfalls befindet sich die Vorrichtung momentan in dem ersten Alarmzustand. Daher erfolgt Aussprung des Prozesses aus der Routine ohne weitere Aktion, um den aktuellen Zustand zu erhalten.
Wenn der vorherige Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine außerhalb des Bereichs 120 ≤ count_ine ≤ 349 liegt oder wenn die Routine nach dem Einsprung in den ersten Alarmzustand erstmals ausgeführt wird, geht der Prozeß zu Schritt S59, um zu überwachen, ob das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung überschritten hat.
Wenn eine Abweichung von der imaginären Linie der Abweichung erster Ordnung bei der vorhergehenden Ausführung der Routine aufgetreten ist und bei dem in Schritt S56 eingestellten Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine noch weiter besteht, erfolgt Aussprung des Prozesses aus der Routine ohne weitere Aktion, um den ersten Alarm im aktiven Zustand zu halten. Alternativ wird der erste Alarm aktiviert, wenn die Abweichung zu diesem Zeitpunkt erstmals detektiert wird.
Wenn in Schritt S59 das Fahrzeug in seine normale Fahrbahn zurückgekehrt ist oder wenn das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung erster Ordnung nicht überschritten hat, geht der Prozeß zu Schritt S60, wo Aussprung aus der Routine erfolgt, nachdem der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine auf 119 (count_ine←119) zurückgestellt wurde. Infolgedessen geht der Prozeß zu Schritt S54, um bei der nächste4n Ausführung der Routine in den ersten Alarm-Standbyzustand einzutreten.
Wenn der Prozeß zu Schritt S61 weitergeht auf der Basis einer Feststellung in Schritt S52 dahingehend, daß der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine in dem Bereich von 350 ≤ count_ine ≤ 399 liegt, erfolgt Eintritt in einen zweiten Alarm-Standbyzustand. Dann geht der Prozeß zu Schritt S62 weiter, um zu überwachen, ob das Fahrzeug von einer imaginären Linie einer Abweichung zweiter Ordnung als einer zweiten imaginären Abweichungslinie abgewichen ist.
Wenn keine Abweichung von der imaginären Linie einer Abweichung zweiter Ordnung stattgefunden hat, erfolgt Aussprung des Prozesses aus der Routine ohne eine Aktion, um den zweiten Alarm-Standbyzustand aufrechtzuerhalten. Somit wird der zweite Alarm erst ausgegeben, wenn das Fahrzeug von der imaginären Linie der Abweichung zweiter Ordnung abweicht, und zwar auch dann, wenn eine Verringerung des Niveaus des Wachheitsgrads des Fahrers detektiert wird.
Wenn eine Abweichung von der imaginären Linie der Abweichung zweiter Ordnung aufgetreten ist, geht der Prozeß zu Schritt S63, wo er aus der Routine ausspringt, nachdem der Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine auf 400 (count_ine←400) eingestellt wurde.
Ein Wachheitsgrad-Schätzwert count_ine in dem Bereich von 350 bis 399 weist darauf hin, daß der Fahrer sehr müde ist, und es wird angenommen, daß relativ starkes Schlingern auftritt. In einem solchen Zustand befindet sich der Fahrer auf einem niedrigen Bewußtseinsniveau, und es ist wahrscheinlich, daß die Ansprechzeit verzögert ist. Daher wird die imaginäre Linie der Abweichung zweiter Ordnung in eine Position in einem relativ großen Abstand (35 cm) von der Fahrbahnmarkierung gesetzt, wie in 12 gezeigt ist, und der Warnvorgang wird zu einem früheren Zeitpunkt ausgeführt.
Der zweite Alarm wird aktiviert, wenn das Fahrzeug von der imaginären Linie der Abweichung zweiter Ordnung abgewichen ist. Da der zweite Alarm ein Alarm sein muß, der den Fahrer sehr deutlich warnt; beispielsweise werden auf einem Monitor des Fahrzeugnavigationssystems die Worte "Vorsicht – Schlingern!" rot und blinkend angezeigt. Gleichzeitig wird von einem Lautsprecher eine Sprachmeldung "pi-pi-pi Fahrzeug schlingert!" ausgegeben.
Wenn in Schritt S52 bestimmt wird, daß der Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine 400 ist, geht der Prozeß zu Schritt S64 und springt in einen zweiten Alarmzustand ein. Dann geht der Prozeß zu Schritt S65 und prüft den vorhergehenden Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine. Wenn beispielsweise eine Routine erstmals ausgeführt wird, nachdem der Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine in Schritt S63 auf 400 eingestellt wurde, geht der Prozeß zu Schritt S66. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Fahrzeug die imaginäre Linie der Abweichung zweiter Ordnung überschritten hat, erfolgt Aussprung aus der Routine, und der aktuelle Zustand wird aufrechterhalten.
Wenn das Fahrzeug in die normale Fahrbahn zurückgekehrt ist oder die imaginäre Linie der Abweichung zweiter Ordnung nicht überschritten hat, geht der Prozeß zu Schritt S67, in dem der Prozeß aus der Routine ausspringt nach Rückstellen des Schätzwerts des Wachheitsgrads count_ine auf 399 (count_ine←399). Wenn sich der Prozeß zu Schritt S65 verzweigt hat, weil der Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine, der in Schritt S51 berechnet wurde, von Beginn an bei der Obergrenze von 490 war, geht der Prozeß ebenfalls von Schritt S65 zu Schritt S66. Wenn zu diesem Zeitpunkt keine Abweichung von der imaginären Linie der Abweichung zweiter Ordnung aufgetreten ist, wird in Schritt S67 der Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine auf 399 zurückgestellt. Infolgedessen geht der Prozeß zu Schritt S61 und springt bei der nächsten Ausführung der Routine in den zweiten Standby-Alarmzustand ein.
Wenn in Schritt S65 bestimmt wird, daß der vorherige Schätzwert des Wachheitsgrads count_ine 400 war, oder wenn der Fahrer fortwährend in einem Zustand auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads bleibt, in dem er sich sehr schläfrig bzw. müde fühlt, geht der Prozeß zu Schritt S68, wo er aus der Routine ausspringt, nachdem er einen Modus eingestellt hat, bei dem ein Abweichungsalarm zu einem früheren Zeitpunkt ertönt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Maximalwert des geschätzten Wachheitsgrads count_ine auf 400 eingestellt; die Vorrichtung ist im Standby auf einem Niveau oberhalb dieses Werts, bis eine voreingestellte Linie als eine dritte imaginäre Abweichungslinie für die frühzeitige Abgabe eines Abweichungsalarms ungeachtet des Niveaus des Wachheitsgrads des Fahrers überschritten wird; und ein Fahrbahnabweichungsalarm wird aktiviert, wenn eine Abweichung von der Linie für die frühzeitige Abgabe des Abweichungsalarms auftritt.
Der Fahrbahnabweichungsalarm besteht aus Blinkzeichen "Nach vorne schauen" auf einem Monitor und aus einem Warnton.
Wie 13 zeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Linie für die frühzeitige Abgabe des Abweichungsalarms in einer Position eingestellt, die 20 cm innerhalb der Fahrbahnmarkierung liegt.
"Research and Study an Time of Human Response to an Alarm", Article No. J99-8, März 2000, herausgegeben vom Japan Automobile Research Institute, zeigt, daß eine starke Abweichung von einer Fahrbahnmarkierung durch Ertönen eines Fahrbahnabweichungsalarms verhindert werden kann, indem man einen Fahrbahnabweichungsalarm ertönen läßt, wenn sich das Fahrzeug 20 cm (0,2 m/s × 1 s) innerhalb der Fahrbahnmarkierung befindet. Es ist somit zu erwarten, daß eine Endgröße der Abweichung eines Fahrzeugs auf das gleiche Niveau unterdrückt werden kann wie dasjenige in einem wachen Zustand des Fahrers, indem ein Abweichungsalarm betätigt wird, wenn der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads mit starker Schlingern fährt.
Wie beschrieben, kann also bei der vorliegenden Ausführungsform das Problem der Mengen des Werts P'ave von HF-Komponenten und des Werts P'slp von NF-Komponenten, die persönlichen Unterschieden zwischen Fahrern zuzuschreiben sind, beseitigt werden durch Korrektur des Wachheitsgrads H unter Anwendung des Korrekturkoeffizienten K2. Da es hierdurch möglich ist, verschiedene Fahrer gemäß den 1A bis 2B gleich wie einen Durchschnittsfahrer zu behandeln, kann das Problem von fehlerhaften Bestimmungen, die persönlichen Unterschieden zwischen Fahrers zuzuschreiben sind, beseitigt werden, und das Niveau des Wachheitsgrads eines Fahrers kann präziser bestimmt werden.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der HF-Perzentilwert α1 und der korrigierte NF-Perzentilwert α2' als unrichtig festgestellt werden, wird der Wachheitsgrad H ohne Durchführung einer Korrektur durch Anwendung des Korrekturkoeffizienten K2 berechnet (was gleich dem Einstellen des Koeffizienten K2 auf 1 ist). Da der Wachheitsgrad H auf diese Weise berechnet wird, ist es möglich, Probleme zu vermeiden, die auftreten, wenn die Berechnung des Wachheitsgrads H durch Korrektur selbst signifikanter Einflüsse von Umgebungsfaktoren versucht wird.
Der Wachheitsgrad H wird berechnet, wobei ein unterer Grenzwert für das Niveau der Größe P'ave von HF-Komponenten wie oben beschrieben eingestellt ist. Da hierdurch vermieden wird, daß der Nenner in Gleichung 3 zum Berechnen des Wachheitsgrads H extrem viel kleiner als die Größe P'ave wird, kann der Wachheitsgrad präzise bestimmt werden ohne jeden Einfluß durch geringfügige Störungen während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit und das Fahrmuster, das für jeden Fahrer einmalig ist.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Spitzenwert der Leistung in einem die Schlingerfrequenz f1 enthaltenden Frequenzbereich gegenüber der Leistung in anderen Frequenzbereichen vorherrschend wird aufgrund von Querverlagerungen oder Schlingern des Fahrzeugs, wird eine Verringerung des Wachheitsgrads des Fahrers detektiert. Eine solche Detektiereinrichtung ermöglicht es, eine fehlerhafte Bestimmung des Wachheitsgrads auch in einer Situation zu verhindern, in der die Größen von Querverlagerungen im allgemeinen klein sind während eines gleichmäßigen Fahrens mit hoher Geschwindigkeit oder in einer Situation, in der das Fahrzeug geringen Seitenwind hat oder ein großes Fahrzeug passiert.
Ferner werden Lenkwinkel integriert, und eine Korrektur erfolgt zur Verringerung der Größe P'slp von NF-Komponenten, die mit dem Wachheitsgrad zusammenhängt, auf der Basis einer Bestimmung, daß das Fahrzeug auf einer Schnellstraße fährt, die aufeinanderfolgende Kurven hat, wenn der Lenkvorgang nacheinander mit kleinen Lenkwinkeln erfolgt. Es ist somit möglich, fehlerhafte Bestimmungen zu vermeiden, die der Fahrbahngestalt beim Durchfahren aufeinanderfolgender Kurven mit hoher Geschwindigkeit zuzuordnen sind.
Auch wenn eine Verringerung des Niveaus des Wachheitsgrads detektiert wird, wird nur eine Überwachung ausgeführt und kein Alarm ausgegeben, bis eine Abweichung von einer imaginären Abweichungslinie, die innerhalb einer Fahrbahnmarkierung vorgegeben ist, auftritt. Infolgedessen kann ein Alarm entsprechend dem Niveau des Wachheitsgrads zu gleichbleibenden Zeitpunkten ausgegeben werden, was es möglich macht zu vermeiden, daß der Fahrer ein unangenehmes Gefühl bekommt.
Da der Zeitpunkt der Alarmgabe in Abhängigkeit von dem Niveau des Wachheitsgrads variierbar ist, kann die Größe einer Abweichung des Fahrzeugs minimiert werden.

Claims

Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers, die Folgendes aufweist: eine Frequenzanalysier-Prozesseinheit (M3), um Folgendes zu berechnen: Größen von Frequenzleistungskomponenten durch eine Frequenztransformation von Verlagerungen des Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als eine Zeitreihe detektiert werden, und einen Mittelwert von Größen von Frequenzleistungskomponenten als eine erste Größe, und einen Maximalwert der Größen von Frequenzleistungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als eine zweite Größe, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich eine Taumel- bzw. Schwankfrequenz aufweist, die angezeigt wird, wenn sich der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads befindet; eine Geschätzte-Wachheitsgradswert-Recheneinheit (M6) zum Berechnen eines geschätzten Werts des Wachheitsgrads aus dem Verhältnis der ersten Größe zu der zweiten Größe, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner Folgendes aufweist: eine ADA-Spurerkennungseinheit (M1) (ADA = active driver assist = aktive Fahrerunterstützung), um linke und rechte Spurmarkierungen, die sich vor einem Fahrzeug befinden, zu erkennen; und eine Alarmsteuereinheit (M7), um entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads einzustellen: eine imaginäre Abweichungslinie zwischen einer auf einer Seite des Fahrzeugs verlaufenden Spurmarkierung und dem Fahrzeug mit einem vorbestimmten Abstand von der Spurmarkierung, und um einen Alarm abzugeben, wenn eine Abweichung von der imaginären Abweichungslinie auftritt.
Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 1, wobei die Alarmsteuereinheit (M7) eine Vielzahl von imaginären Abweichungslinien auf der Basis des geschätzten Werts des Wachheitsgrads einstellt.
Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 2, wobei die Alarmsteuereinheit (M7) entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads einstellt: eine erste und eine zweite imaginäre Abweichungslinie, die erste imaginäre Abweichungslinie in einer Position innerhalb und nahe der Spurmarkierung eingestellt wird, wenn sich der Fahrer auf einem Niveau des Wachheitsgrads befindet, das niedriger als das in einem normalen Fahrzustand ist, und die zweite imaginäre Abweichungslinie von der Spurmarkierung weiter nach innen eingestellt wird als die erste imaginäre Abweichungslinie.
Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 2, wobei die Alarmsteuereinheit (M7) entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads einstellt: einen ersten Alarm, um den Fahrer auf ein Einnicken aufmerksam zu machen, und einen zweiten Alarm, um den Fahrer auf eine Abweichung von der Spurmarkierung aufmerksam zu machen, die erste imaginäre Abweichungslinie in einer Position innerhalb und nahe der Spurmarkierung eingestellt wird, wenn sich der Fahrer auf einem Niveau des Wachheitsgrads befindet, das niedriger als das in einem normalen Fahrzustand ist, und die zweite imaginäre Abweichungslinie von der Spurmarkierung weiter nach innen eingestellt wird als die erste imaginäre Abweichungslinie, und wobei die Alarmsteuereinheit (M7) den ersten Alarm aktiviert, wenn das Fahrzeug von der ersten imaginären Abweichungslinie abweicht, und den zweiten Alarm aktiviert, wenn das Fahrzeug von der zweiten imaginären Abweichungslinie abweicht.
Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 4, wobei die Alarmsteuereinheit (M7) eine von der ersten und der zweiten imaginären Abweichungslinie verschiedene dritte imaginäre Abweichungslinie einstellt, wenn der Wachheitsgrad geringer als ein vorbestimmtes Niveau ist, nachdem eine Abweichung von der zweiten imaginären Abweichungslinie aufgetreten ist, und einen Spurmarkierungs-Abweichungsalarm aktiviert, wenn das Fahrzeug von der dritten imaginären Abweichungslinie abweicht.
Vorrichtung zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 5, wobei die dritte imaginäre Abweichungslinie innerhalb der Spurmarkierung in einem Abstand von 20 cm davon eingestellt ist.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers auf der Basis eines berechneten Niveaus des Wachheitsgrads, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schritt zum Berechnen von Größen von Frequenzleistungskomponenten durch eine Frequenztransformation von Verlagerungen eines Fahrzeugs in der Breitenrichtung, die als eine Zeitreihe detektiert werden; einen zweiten Schritt zum Berechnen eines Mittelwerts der Größen von Frequenzleistungskomponenten, die in dem ersten Schritt als eine erste Größe berechnet wurden; einen dritten Schritt zum Berechnen eines Maximalwerts der Größen von Frequenzleistungskomponenten innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs als eine zweite Größe, wobei der vorbestimmte Frequenzbereich eine Taumel- bzw. Schwankfrequenz aufweist, die angezeigt wird, wenn sich der Fahrer auf einem niedrigen Niveau des Wachheitsgrads befindet; einen vierten Schritt zum Berechnen eines geschätzten Werts des Wachheitsgrads aus dem Verhältnis der ersten Größe zu der zweiten Größe; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner Folgendes aufweist: einen fünften Schritt, um entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads einzustellen: eine imaginäre Abweichungslinie zwischen einer von einer ADA-Spurerkennungseinheit (M1) erkannten, auf einer Seite des Fahrzeugs verlaufenden Spurmarkierung und dem Fahrzeug, und um einen Alarm abzugeben, wenn eine Abweichung von der imaginären Abweichungslinie auftritt.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 8, wobei eine Vielzahl von imaginären Abweichungslinien auf der Basis des geschätzten Werts des Wachheitsgrads in dem fünften Schritt eingestellt werden.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 8, wobei in dem fünften Schritt eine erste und eine zweite imaginäre Abweichungslinie entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads eingestellt werden; die erste imaginäre Abweichungslinie in einer Position innerhalb und nahe der Spurmarkierung eingestellt wird, wenn sich der Fahrer auf einem Niveau des Wachheitsgrads befindet, das niedriger als das in einem normalen Fahrzustand ist; und die zweite imaginäre Abweichungslinie von der Spurmarkierung weiter nach innen eingestellt wird als die erste imaginäre Abweichungslinie, wenn ein noch niedrigeres Niveau des Wachheitsgrads bestimmt wird.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 8, wobei in dem fünften Schritt entsprechend dem geschätzten Wert des Wachheitsgrads eingestellt werden: ein erster Alarm, den Fahrer auf ein Einnicken aufmerksam zu machen, und ein zweiter Alarm, um den Fahrer auf eine Abweichung von der Spurmarkierung aufmerksam zu machen, die erste imaginäre Abweichungslinie in einer Position innerhalb und nahe der Spurmarkierung eingestellt wird, wenn sich der Fahrer auf einem Niveau des Wachheitsgrads befindet, das niedriger als das in einem normalen Fahrzustand ist, und die zweite imaginäre Abweichungslinie von der Spurmarkierung weiter nach innen eingestellt wird als die erste imaginäre Abweichungslinie, und wobei der erste Alarm aktiviert wird, wenn das Fahrzeug von der ersten imaginären Abweichungslinie abweicht, und der zweite Alarm aktiviert wird, wenn das Fahrzeug von der zweiten imaginären Abweichungslinie abweicht.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 10, wobei die Alarmsteuereinheit eine von der ersten und der zweiten imaginären Abweichungslinie verschiedene dritte imaginäre Abweichungslinie einstellt, wenn der Wachheitsgrad geringer als ein vorbestimmtes Niveau ist, nachdem eine Abweichung von der zweiten imaginären Abweichungslinie aufgetreten ist, und einen Spurmarkierungs-Abweichungsalarm aktiviert, wenn das Fahrzeug von der dritten imaginären Abweichungslinie abweicht.
Verfahren zum Schätzen des Wachheitsgrads eines Fahrers nach Anspruch 11, wobei die dritte imaginäre Abweichungslinie innerhalb der Spurmarkierung in einem Abstand von 20 cm davon eingestellt wird.