EP0952039A2 - Vorrichtung zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers - Google Patents

Vorrichtung zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers Download PDF

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EP0952039A2
EP0952039A2 EP99106292A EP99106292A EP0952039A2 EP 0952039 A2 EP0952039 A2 EP 0952039A2 EP 99106292 A EP99106292 A EP 99106292A EP 99106292 A EP99106292 A EP 99106292A EP 0952039 A2 EP0952039 A2 EP 0952039A2
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vehicle driver
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warning
driver
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms

Definitions

  • the invention relates to a device for warning that a motor vehicle driver is falling asleep according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known for example from DE 33 00 086, in which means optical sensors due to the different reflectance the white boundary lines the road surface and when the outer boundary line is exceeded warns the driver. It is also proposed that the lane boundary lines be analogous capture so that when leaving the lane to the left or right to fall asleep is closed. For reliable detection of the boundary lines even in the dark In addition, a light source is used, which is aligned in the direction of the boundary lines becomes. The main disadvantage of the device is that it is on the white road markings is instructed.
  • DE 197 15 519 describes a device for estimating a drowsiness level of a motor vehicle driver known which is an image recording means for recording images a driver's face area of blinking the driver's eye from the image data of the image recording medium.
  • the device further comprises a detection means to record an elapsed time during blinking as blink duration in Agreement with the facial area image data by the image recording medium are obtained, a receiving means for obtaining a frequency distribution of the Blink duration that during a first predetermined period after a start of the Driving operation of the vehicle is detected, a setting means for setting a threshold value in Match the frequency distribution for extracting the slow blink of the Eye, a calculation means for calculating an occurrence ratio of the slow Blinking during every other predetermined period of time, the appearance ratio is set by the ratio of a number of blinking operations with a duration, whose values are not less than the threshold in relation to a total number of blink times during the second predetermined period and a discriminating means to distinguish the level of drowsiness of
  • a disadvantage of the device is that in the case of spectacle wearers, the image recording medium due to the reflections not reliably the driver's eye movements can capture.
  • Behavior parameter detection means for detecting a behavior parameter which is characteristic of an amount of behavior related to a yaw movement and / or lateral movement of the vehicle
  • vehicle speed detection means for detecting a speed of the vehicle
  • Reference behavior parameter setting means for setting a reference behavior parameter based on changes in the behavior parameter
  • Lateral deviation behavior amount calculating means for calculating a lateral deviation behavior amount of the vehicle based on the behavior parameter, the reference behavior parameter and the speed of the vehicle
  • driving state determination means for determining whether or not the driver's driving state is normal based on the lateral deviation behavior amount
  • Abnormality determining means which is responsive to a determination made by the driving condition determining means that the driving condition of the driver is abnormal, to determine that the driving condition of the driver is abnormal.
  • a yaw rate sensor for detecting the yaw rate is provided to determine a reference line.
  • the determined yaw rate is integrated over time and a yaw angle is derived from it.
  • a reference line is then calculated from the yaw angle using the square error method.
  • a differential lateral deviation can then be determined and processed on the basis of this reference line.
  • a disadvantage of the known device is its extremely complex structure, which makes the device very susceptible to errors. Another disadvantage is the use of unifunctional sensors, which complicates the design of the electronic electrical system.
  • an alternative solution for the yaw rate sensor is proposed in the publication, this also requires unifunctional sensors such as, for example, a lateral acceleration sensor.
  • the invention is therefore based on the technical problem of creating a device for warning the driver to fall asleep, which can essentially fall back on sensors that are already available in the motor vehicle.
  • the distance sensor system is composed of a large number of distance sensors, preferably laser and / or radar sensors, together which the Fully scan the surroundings of the vehicle, whereby additional information of the Let the vehicle environment win. For example, from the existence from oncoming traffic and from its speed draw conclusions about what for a road the vehicle is, how many lanes are available and how the lane is wide without the lane needing to be explicitly determined.
  • the devices for detecting a Reference driving style of the motor vehicle driver and / or the comparison logic as fuzzy logic and / or designed as a neural network.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained.
  • the single figure shows a schematic block diagram of a device for A driver's sleep warning.
  • the device 1 for warning a driver of falling asleep comprises a driver Distance sensors 2, an evaluation unit 3, a navigation system 4, a device 5 for Detection of a reference driving style, a comparison logic 6 and a warning device 7.
  • the device 1 has the personal driving style of a motor vehicle driver learn to safely detect significant differences from driving style before going to sleep.
  • the device 5 for detecting a reference driving style detects an actuation signal the accelerator pedal 8, a brake pedal 9 and a direction indicator 10.
  • the distance sensor 2 which is designed, for example, as a laser and / or radar sensor is a corresponding radiation and receives radiation components reflected by objects. Due to the shape and the duration of the received radiation can be the evaluation unit 3 on the type and distance of the surrounding objects and thus on the Environment in general.
  • this learning phase it is now registered how much lateral own movement of the motor vehicle driver usually has in his driving style and other significant style features.
  • the detection of the reference driving style can be done using Maps or by means of fuzzy rules and / or by means of neural networks are, which are then adaptively adapted to changes in driving style if necessary. If such a reference driving style has now been learned, the distance sensor system 2 continuously detects the objects surrounding the motor vehicle.
  • the evaluation unit determines from the data 3 first the respective lane boundaries. Furthermore vehicles of the Oncoming traffic identified based on the negative relative speed. Based on Total width of the road, the speeds measured and the presence of the Oncoming traffic can then be concluded based on the type of road. It also receives the evaluation unit 3 data from a navigation system 4 to the knowledge obtained to complete or compare with the environment.
  • the Evaluation unit a lateral movement of the motor vehicle on one of the driving limits too, it is compared in the comparison logic 6 with the reference driving style. He follows during the comparison an actuation of the direction indicator 10 or a controlled one Actuation of the accelerator or brake pedal 8, 9, can be a desired action of the Motor vehicle driver are closed so that the further comparison can be set can. Otherwise, the comparison with the reference driving style is continued and if it is exceeded the warning device 7 is triggered by a threshold value. The warning device 7 generates then a haptic, acoustic and / or visual warning to the motor vehicle driver, that he is falling asleep.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Einschlafwarnung eines Fahrzeugführers, umfassend eine Fahrzeugumgebungserkennungs-Einrichtung, eine Einrichtung (5) zur Erfassung eines Referenzfahrstils des Kraftfahrzeugführers, eine Vergleichslogik (6) zum Auswerten des Referenzfahrstils mit einem von der Fahrumgebungserkennungs-Einrichtung ermittelten Ist-Fahrstil und eine von der Vergleichslogik (6) ansteuerbare Warneinrichtung (7), wobei die Fahrumgebungserkennungs-Einrichtung als Abstandssensorik (2) ausgebildet ist, aus deren Daten auf eine relative Lateralbewegung des Kraftfahrzeuges zur Fahrbahnbegrenzung schließbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine häufige Ursache schwerer Verkehrsunfälle ist die Übermüdung des Kraftfahrzeugführers. Daher werden seit längerer Zeit vielfältige Anstrengungen unternommen, einen solchen physischen Zustand des Kratfahrzeugführers frühzeitig zu erkennen und den Kraftfahrzeugführer zu warnen, so daß dieser auf seinen Zustand aufmerksam gemacht wird und gegebenenfalls eine Ruhepause einlegt.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 33 00 086 bekannt, bei der mittels optischer Sensoren aufgrund des unterschiedlichen Reflexionsgrades die weißen Begrenzungslinien der Fahrbahn erfaßt werden und bei Überschreitung der äußeren Begrenzungslinie den Fahrer warnt. Weiter wird vorgeschlagen, analog die Fahrspurbegrenzungslinien zu erfassen, so daß bei einem Verlassen der Fahrspur nach links oder rechts auf ein Einschlafen geschlossen wird. Zur sicheren Erfassung der Begrenzungslinien auch bei Dunkelheit wird zusätzlich eine Lichtquelle verwendet, die in Richtung der Begrenzungslinien ausgerichtet wird. Wesentlicher Nachteil der Vorrichtung ist, daß diese auf die weißen Fahrbahnmarkierungen angewiesen ist.
Aus der DE 197 15 519 ist ein Gerät zum Schätzen eines Schläfrigkeitsgrades eines Kraftfahrzeugführers bekannt, das ein Bildaufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen von Bildern eines Gesichtsbereiches des Fahrers des Blinzelns des Auges des Fahrers aus den Bilddaten des Bildaufzeichnungsmittels umfaßt. Das Gerät umfaßt weiter ein Erfassungsmittel zum Erfassen einer verstrichenen Zeit während eines Augenblinzelns als Blinzeldauer in Übereinstimmung mit den Bilddaten für den Gesichtsbereich, die durch das Bildaufzeichnungsmittel erhalten werden, ein Erhaltemittel zum Erhalten einer Häufigkeitsverteilung der Blinzeldauer, die während einer ersten vorbestimmten Zeitspanne nach einem Start des Fahrbetriebs des Fahrzeugs erfaßt wird, ein Setzmittel zum Setzen eines Schwellwertes in Übereinstimmung mit der Häufigkeitsverteilung zur Extraktion des langsamen Blinzelns des Auges, ein Berechnungsmittel zum Berechnen eines Auftrittsverhältnisses des langsamen Blinzelns während jeder zweiten vorbestimmten Zeitspanne, wobei das Auftrittsverhältnis durch das Verhältnis einer Anzahl der Blinzelvorgänge mit einer Dauer eingestellt wird, deren Werte nicht kleiner als der Schwellwert sind, in Bezug auf eine Gesamtzahl der Blinzeldauer während der zweiten vorbestimmten Zeitspanne und ein Unterscheidungsmittel zum Unterscheiden des Schläfrigkeitsgrades des Fahrers in Übereinstimmung mit dem berechneten Auftrittsverhältnis.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, daß bei Brillenträgern aufgrund der Spiegelungen das Bildaufzeichnungsmittel nicht zuverlässig die Augenbewegungen des Kraftfahrzeugführers erfassen kann.
Aus der DE 196 00 938 ist eine Vorrichtung bekannt, die zur Berücksichtigung des persönlichen Fahrstils und der Straßenverhältnisse folgende Komponenten umfaßt:
Verhaltensparameter-Erfassungmittel, um einen Verhaltensparameter zu erfassen, welcher für einen mit einer Gierbewegung oder/und Lateralbewegung des Fahrzeugs in Bezug stehenden Verhaltensbetrag kennzeichnend ist, Fahrzeuggeschwindigkeit-Erfassungsmittel, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen,
Referenz-Verhaltensparameter-Setzmittel, um einen Referenz-Verhaltensparameter auf der Grundlage von Änderungen des Verhaltensparameters zu setzen,
Lateralabweichungsverhaltensbetrag-Berechnungsmittel, um einen Lateralabweichungsverhaltensbetrag des Fahrzeugs auf der Grundlage des Verhaltensparameters, des Referenz-Verhaltensparameters und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu berechnen, Fahrzustand-Bestimmungsmittel, um auf der Grundlage des Lateralabweichungsverhaltensbetrags zu bestimmen, ob der Fahrzustand des Fahrers normal ist oder nicht und Abnormalität-Bestimmungsmittel, welche auf eine durch die Fahrzustand-Bestimmungsmittel durchgeführte Bestimmung, daß der Fahrzustand des Fahrers nicht normal ist, ansprechen, um zu bestimmen, daß der Fahrzustand des Fahrers abnormal ist.
Zur Bestimmung einer Referenzlinie ist ein Gierratensensor zur Erfassung der Gierrate vorgesehen. Die ermittelte Gierrate wird über die Zeit integriert und daraus ein Gierwinkel abgeleitet. Mittels des Fehlerquadratverfahrens wird dann aus dem Gierwinkel eine Referenzlinie berechnet. Ausgehend von dieser Referenzlinie kann dann eine differentielle Lateralabweichung bestimmt und verarbeitet werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist deren äußerst komplexer Aufbau, der die Vorrichtung sehr fehleranfällig macht. Ein weiterer Nachteil ist die Verwendung von unifunktionalen Sensoren, was die Ausbildung des elektronischen Bordnetzes verkompliziert. Zwar wird in der Druckschrift eine Alternativlösung für den Gierratensensor vorgeschlagen, jedoch benötigt diese ebenfalls unifunktionale Sensoren wie beispielsweise einen lateralen Beschleunigungssensor.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers zu schaffen, die im wesentlichen auf bereit vorhandene Sensorik im Kraftfahrzeug zurückgreifen kann.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Durch die Ermittlung der Fahrzeugumgebung aus den Daten der Abstandssensorik kann diese multifunktional genutzt werden. Aufgrund der vorhandenen Vegetation, Bebauung oder anderer signifikanter Objekte kann aus den Daten der Abstandssensorik auf die Fahrbahnbegrenzungen geschlossen und somit eine Relativbewegung zur Fahrbahnbegrenzung des Kraftfahrzeuges unabhängig vom Fahrbahnverlauf ermittelt werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich die Abstandssensorik aus einer Vielzahl von Abstandssensoren, vorzugsweise Laser- und/oder Radarsensoren, zusammen, die die Umgebung des Fahrzeuges vollständig abtasten, wodurch sich Zusatzinformationen der Fahrzeugumgebung gewinnen lassen. Beispielsweise lassen sich aus dem Vorhandensein von Gegenverkehr und aus dessen Geschwindigkeit Rückschlüsse darauf ziehen, auf was für einer Straße sich das Fahrzeug befindet, wieviele Spuren zur Verfügung stehen und wie breit die Fahrspur ist, ohne daß die Fahrspur explizit ermittelt werden braucht.
Weitere Informationen können einem zugeordneten Navigationssystem entnommen werden, da den digitalen Straßenkarten Straßenart und Umgebungsinformationen entnehmbar sind.
In einer weiterem bevorzugten Ausführungsform sind die Einrichtungen zur Erfassung eines Referenzfahrstils des Kraftfahrzeugführers und/oder die Vergleichslogik als Fuzzy-Logik und/oder als neuronales Netzwerk ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers.
Die Vorrichtung 1 zur Einschlafwarnung eines Kraftfahrzeugführers umfaßt eine Abstandssensorik 2, eine Auswerteeinheit 3, ein Navigationssystem 4, eine Einrichtung 5 zur Erfassung eines Referenzfahrstils, eine Vergleichslogik 6 und eine Warneinrichtung 7.
Zunächst hat die Vorrichtung 1 den persönlichen Fahrstil eines Kraftfahrzeugführers zu lernen, um signifikante Unterschiede zum Fahrstil vor dem Einschlafen sicher zu detektieren. Dazu erfaßt die Einrichtung 5 zur Erfassung eines Referenzfahrstils ein Betätigungssignal des Gaspedals 8, eines Bremspedals 9 und eines Fahrtrichtungsanzeigers 10. Weiter sendet die Abstandssensorik 2, die beispielsweise als Laser- und/oder Radarsensor ausgebildet ist, eine entsprechende Strahlung aus und empfängt von Objekten reflektierte Strahlungsanteile. Aufgrund der Form und der Laufzeit der empfangenen Strahlung kann mittels der Auswerteeinheit 3 auf Art und Abstand der umgebenen Objekte und somit auf die Umgebung allgemein geschlossen werden. In dieser Lemphase wird nun registriert, wieviel laterale Eigenbewegung der Kraftfahrzeugführer gewöhnlich in seinem Fahrstil hat und andere signifikante Stilmerkmale. Die Erfassung des Referenzfahrstils kann dabei mittels Kennfeldern oder mittels Fuzzy-Regeln und/oder mittels neuronaler Netzwerke abgelegt werden, die dann gegebenenfalls adaptiv an Veränderungen des Fahrstils angepaßt werden. Ist nun ein derartiger Referenzfahrstil erlernt, so erfaßt die Abstandssensorik 2 kontinuierlich die das Kraftfahrzeug umgebenden Objekte. Aus den Daten ermittelt die Auswerteeeinheit 3 zunächst die jeweiligen Fahrbahnbegrenzungen. Des weiteren werden Fahrzeuge des Gegenverkehrs anhand der negativen Relativgeschwindigkeit identifiziert. Anhand der Gesamtbreite der Fahrbahn, den erfaßten Geschwindigkeiten und dem Vorhandensein vom Gegenverkehr kann dann auf die Art der Straße geschlossen werden. Darüber hinaus erhält die Auswerteeinheit 3 Daten von einem Navigationssystem 4, um die gewonnenen Erkenntnisse über die Umgebung zu vervollständigen bzw. mit diesen abzugleichen. Erfaßt nun die Auswerteeinheit eine laterale Bewegung des Kraftfahrzeuges auf eine der Fahrbegrenzungen zu, so wird diese in der Vergleichslogik 6 mit dem Referenzfahrstil vergleichen. Erfolgt während des Vergleichs eine Betätigung des Fahrtrichtungsanzeigers 10 oder eine kontrollierte Betätigung des Gas- oder Bremspedals 8, 9, so kann auf eine gewollte Aktion des Kraftfahrzeugführers geschlossen werden, so daß der weitere Vergleich eingestellt werden kann. Ansonsten wird der Vergleich mit dem Referenzfahrstil fortgesetzt und bei Überschreitung eines Schwellwertes die Warneinrichtung 7 angesteuert. Die Warneinrichtung 7 erzeugt dann eine haptische, akustische und/oder optische Warnung an den Kraftfahrzeugführer, daß dieser am Einschlafen ist.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Einschlafwarnung eins Kraftfahrzeugführers, umfassend eine Fahrumgebungserkennung-Einrichtung, eine Einrichtung zur Erfassung eines Referenzfahrstils des Kraftfahrzeugführers, eine Vergleichslogik zum Auswerten des Referenzfahrstils mit einem von der Fahrumgebungserkennungs-Einrichtung ermittelten Ist-Fahrstil und eine von der Vergleichslogik ansteuerbare Warneinrichtung,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Fahrumgebungserkennungs-Einrichtung als Abstandssensorik (2) ausgebildet ist, aus deren Daten auf eine relative Lateralbewegung des Kraftfahrzeuges zur Fahrbahnbegrenzung schließbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensorik (2) sich aus einer Vielzahl von Abstandssensoren zusammensetzt, die die Fahrzeugumgebung vollständig abtasten.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensoren als Laser- und/oder Radarsensoren ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung (1) ein Navigationssystem (4) zugeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach eines der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5) zur Erfassung eines Referenzfahrstils des Kraftfahrzeugführers als Fuzzy-Logik und/oder als neuronales Netzwerk ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (5) zur Erfassung eines Referenzfahrstils des Kraftfahrzeugführers ein Bremspedal (8) , ein Gaspedal (9) und ein Fahrtrichtungsanzeiger (10) Betätigungssignal zuführbar sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichslogik (6) als Fuzzy-Logik und/oder als neuronales Netzwerk ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung (7) als haptische und/oder akustische und/oder optische Warneinrichtung ausgebildet ist.
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