KR101388754B1 - 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 자동차 스티어링 장치 - Google Patents

자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 자동차 스티어링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 운전자(1)의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이며, 잡음 신호(RA)가 발생되고, 상기 잡음 신호(RA)에 따른 추가 토크(ZM)가 스티어링에 가해지며, 자동차 운전자(1)의 반응 신호(RE)가 결정되고, 각성 상태는 잡음 신호(RA)의 시간 곡선 및 반응 신호(RE)의 시간 곡선으로부터 결정되며, 잡음 신호(RA)로부터 반응 신호(RE)로 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 결정되고, 각성 상태는 상기 적어도 하나의 파라미터의 절대값에 따라 및/또는 더 이른 시점에 결정된 적어도 하나의 더 이른 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 파라미터의 상대 변화에 따라 결정된다.

Description

자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 자동차 스티어링 장치{A METHOD FOR DETERMINING A VIGILANCE STATE OF A MOTOR VEHICLE DRIVER AND A STEERING DEVICE OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
자동차 운전자의 부주의 또는 피로 검출에 의해 도로 교통의 안전성을 개선하기 위해, 자동차 운전자의 각성 상태, 즉 주의 상태를 결정하기 위한 방법이 실시된다. 상기 방법의 목적은 자동차 운전자의 이상한 행동이 검출되고 그것에 대한 주의를 환기시킴으로써 도로 교통의 안전성을 개선하는 것이다. 이상한 행동은 예컨대 부주의 또는 피로에 의해 생길 수 있다. 대개, 피로에 의해 자동차 운전자의 반응력이 영향을 받음으로써, 특정 주행 상황에 대한 반응이 더 느려지거나, 더 시간 지연되거나 및/또는 더 불확실해진다.
EP 1 257 202 B1은 주행 동안 펄스를 자동차에 전달하기 위한 방법을 개시한다. 펄스는 하나 또는 다수의 트리거에 의해 트리거되고, 운전자는 펄스에 대해 통상 자발적으로 그리고 무의식적으로 반응한다. 이 경우, 펄스는 제어부로 (또는 운전자가 통상 접촉하는 다른 부분으로) 전송된다. 또한, 운전자의 응답이 하나 또는 다수의 센서들, 예컨대 스티어링 각 센서, 토크 센서, 가속력 센서 또는 눈 운동 센서에 의해 검출된다. 또한, 상기 간행물은 운전자의 침착성과 관련한 결론을 끌어내기 위해 상기 펄스와 상기 응답이 비교되는 것을 개시한다. 여기서, 침착성은 펄스와 응답 간의 차이에 반비례한다. 간행물은 자동차 운전자의 침착성이 2가지 상이한 방식으로 검출될 수 있다는 것을 개시한다. 제 1 대안에서는, 펄스와 응답 간의 차이가 특정 지속 시간에 대해 적분된다. 적분의 결과가 작을수록, 자동차 운전자가 장애에 더 양호하게 반응할 수 있다. 제 2 대안에서는, 측 방향으로 원심력의 진폭이 평가된다. 추가로, 운전자의 반응 시간은 2개의 상이한 시점 간의 시간 차로서 결정될 수 있다. 펄스가 미리 정해진 문턱값을 초과하면, 제 1 시점(T1)이 주어지고, 반응이 제 2 미리 정해진 문턱값을 초과하면, 제 2 시점이 주어진다. 이 경우, 반응 시간 결정을 위한 제 1 시점 및 제 2 시점의 문턱값 베이스 검출은 잡음이 생기기 쉽다는 단점이 나타난다. 예컨대, 전술한 센서에 의해 발생되는 측정 잡음은 자동차 운전자의 반응 시간의 검출을 왜곡시킬 수 있다.
본 발명의 과제는 각성 상태의 개선된, 특히 더 확실한 결정을 가능하게 하는 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항 제1항 및 제 10항의 특징들에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.
자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법이 제시된다. 이 방법에서는, 잡음 신호가 발생되고, 잡음 신호에 따른 추가 토크가 자동차의 스티어링, 특히 스티어링 컬럼에 제공된다. 이 경우, 잡음 신호는 인공적으로 발생된 신호이다. 바람직하게 잡음 신호는 평균값 없는 신호이다. 또한, 바람직하게는 잡음 신호가 임의 신호, 또는 준-임의 신호이다. 또한, 바람직하게 잡음 신호는 작은 진폭을 갖고, 작은 진폭은 자동차의 스티어링 거동 및 주행 거동에 영향을 주지 않거나 미미하게만 영향을 준다. 잡음 신호는 여기서 예컨대 전기 기계식 스티어링의 스티어링 제어 장치에 의해 발생될 수 있다. 물론, 잡음 신호는 바람직하게는 자동차에 존재하는 다른 제어 유닛에 의해서도 발생될 수 있다. 추가 토크를 스티어링 컬럼에 제공하기 위해, 다수의 대안들이 존재한다. 서보 모터가 지지 토크를 스티어링 래크 또는 스티어링 컬럼에 제공하는 전기 기계식 스티어링에서, 본 발명에 따른 추가 토크는 서보 모터에 의해 발생될 수 있다. 이를 위해, 잡음 신호는 예컨대 서보 모터의 설정값에 가산될 수 있다. 이 경우, 서보 모터의 설정값은 예컨대 서보 모터가 스티어링 래크에 제공해야 하는 값을 의미한다. 추가 토크는 대안으로서 추가 토크 발생 유닛에 의해서도 발생되고 직접 또는 간접적으로, 예컨대 트랜스미션에 의해 스티어링 컬럼에 제공될 수 있다. 예컨대, 스티어링이 다른 서보 모터를 포함하고, 상기 다른 서보 모터는 추가 토크를 발생시키기 위해서만 사용되는 것이 가능하다. 또한, 추가 토크를 발생시키기 위해 서보 스티어링의 유압식 액추에이터를 사용하는 것도 가능하다.
추가 토크는 직접 또는 간접적으로 스티어링 컬럼에 제공될 수 있다. 여기서, 간접적인 제공은 추가 토크가 스티어링 컬럼과 기계식으로 연결된 스티어링 부재로 제공될 수 있는 것을 의미한다. 예컨대, 추가 토크는 자동차의 스티어링 가능한 휠들이 연결된 스티어링 래크로 제공될 수 있다. 스티어링 래크는 여기서 1차적으로 자동차 운전자의 스티어링 운동을 스티어링 래크로 전달하기 위해 스티어링 컬럼과 기계식으로 결합된다. 기계식 결합으로 인해, 추가 토크가 스티어링 래크로부터 스티어링 컬럼으로 전달되고, 예컨대 스티어링 휠을 통해 자동차 운전자에 의해 촉각으로 검출될 수 있다. 물론, 차량 운동 변화가 일어나기는 하지만, 스티어링 컬럼을 통한 스티어링 휠에서의 촉각적 피드백이 감지될 수 없도록 추가 토크가 스티어링에 제공될 수 있다.
또한, 잡음 신호의 시간 곡선이 저장된다. 잡음 신호의 시간 곡선은 예컨대 저장 유닛 내에 및/또는 스티어링 제어 장치 내에 저장될 수 있다.
자동차 운전자는 잡음 신호에 따른 그리고 스티어링 컬럼에 제공되는 추가 토크를 촉각적으로 검출하고 이것을 자동의, 즉 무의식적인 반응에 의해 보상하고자 한다. 추가 토크가 촉각적 반응 없이 차량 이동 변화만을 발생시키는 경우 동일한 것이 적용된다. 여기서도 자동차 운전자는 자동으로 변화를 보상하려 한다. 이 경우, 추가 토크를 보상하기 위한 자동차 운전자의 반응은 반응 신호에 반영된다. 본 발명에 따라 자동차 운전자의 상기 반응 신호가 결정된다. 반응 신호는 여기서 그룹 핸드 토크, 요(yaw) 레이트, 스티어링 각, 스티어링 각 속도, 서보 모터의 회전자 위치의 적어도 하나의 상태 크기 및 다른 상태 크기로부터 결정될 수 있다. 바람직하게 반응 신호는 자동차 운전자에 의해 스티어링 휠을 통해 스티어링 컬럼에 제공되는 핸드 토크로서 결정된다. 핸드 토크는 여기서 스티어링 토크 센서에 의해 검출될 수 있다. 반응 신호의 시간 곡선은 예컨대 저장 유닛 및/또는 스티어링 제어 장치에 저장된다.
이렇게 결정된 반응 신호는 여기서 2개의 성분을 포함한다. 제 1 성분은 스티어링 운동의 합으로 형성되고, 스티어링 운동의 합은 자동차 운전자의 주행 태스크로 이루어진다. 주행 태스크는 예컨대 네비게이션 성분, 예컨대 계획된 노선을 따르기 위한 스티어링 전략으로 이루어진다. 또한, 주행 태스크는 예컨대 자동차의 상이한 전략, 예컨대 추월 전략으로부터 결과하는 스티어링 전략을 포함한다. 또한, 주행 태스크는 차량 안정화를 위한, 예컨대 거친 도로를 통과할 때 스티어링 전략을 포함한다. 반응 신호는 제 2 성분으로서 추가 토크를 보상하기 위해 사용되는 자동차 운전자의 스티어링 운동을 포함한다.
본 발명에 따라, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위해 제 2 성분을 신호 기술적으로 제 1 성분으로부터 분리할 필요가 없다. 특히, 예컨대 미리 정해진 문턱값에 의해 어떤 시점부터 반응 신호가 추가 토크를 보상하기 위한 성분으로만 이루어지는지를 검출할 필요가 없다.
물론, 반응 신호의 신호 품질을 개선하기 위해 반응 신호를 필터링하는 것도 가능하다. 그러나, 필터링에 의해 반응 신호의 제 1 성분 및 제 2 성분의 분리가 이루어질 필요는 없다.
자동차 운전자의 각성 상태는 본 발명에 따라 잡음 신호의 시간 곡선 및 반응 신호의 시간 곡선으로부터 결정된다. 이를 위해, 잡음 신호로부터 반응 신호로 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 결정된다. 이 경우, 파라미터화된 전달 함수는 적어도 부분적으로 자동차 운전자의 다이내믹 스티어링 거동을 모델링한다. 전달 함수로는 선형 전달 함수 또는 비선형 전달 함수가 가능하다. 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터는 선형 또는 비선형 전달 함수의 식별을 위한 방법에 의해 결정될 수 있다.
자동차 운전자의 각성 상태는 적어도 하나의 파라미터의 절대값에 따라 및/또는 적어도 하나의 더 이른 파라미터에 대한 적어도 하나의 파라미터의 상대 변화에 따라 결정된다. 적어도 하나의 더 이른 파라미터는 더 이른 시점에 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된다. 각성 상태가 적어도 하나의 파라미터의 절대값에 따라 결정되면, 적어도 하나의 파라미터가 미리 정해진 문턱값을 초과하지 않거나 또는 미달할 수 있다. 이 경우, 당업자는 적합한 미리 정해진 문턱값을 예컨대 자동차 모델에 따라 결정할 수 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 파라미터의 상대 변화의 평가에 의해 각성 상태의 결정이 이루어진다. 적어도 하나의 파라미터의 상대 변화가 미리 정해진 문턱값보다 크면, 예컨대 10 퍼센트 크면, 각성 상태의 변화가 검출될 수 있다. 적어도 하나의 더 이른 파라미터는 현재 시점보다 미리 정해진 지속 시간, 예컨대 20분 또는 30분 전에 놓인, 더 이른 시점에 결정될 수 있다.
적어도 하나의 파라미터의 절대 및/또는 상대 변화에 따라 자동차 운전자의 임계적 또는 비임계적 각성 상태가 결정된다. 자동차 운전자의 임계적 각성 상태가 결정되면, 경고 신호, 예컨대 광학적 또는 음향적 경고 신호가 발생될 수 있거나 또는 포우즈 추천이 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 바람직하게는 각성 상태의 더 간단한 그리고 더 확실한 결정이 이루어지고, 각성 상태가 특히 측정 잡음과 더 무관하게 결정될 수 있다.
다른 실시예에서, 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 잡음 신호와 반응 신호의 상호 상관에 의해 결정된다. 예컨대, 전달 함수는
RYX(t)= RXX(t)*h(t) 식 1
에 의해 결정될 수 있다. 상기 식에서, RYX(t)는 잡음 신호와 반응 신호의 상호 상관(cross correlation) 함수를 나타내고, RXX(t)는 잡음 신호의 자기 상관(auto correlation) 함수를 나타낸다. 또한, h(t)는 선형의, 시간 변화 전달 함수의 펄스 응답을 나타내고, RYX(t)는 RXX(t)의 컨벌루션 및 펄스 응답에 의해 주어진다. 펄스 응답 h(t)으로부터 바람직하게는 확실하게 그리고 간단히 실시되는 방식으로 전달 함수가 결정될 수 있다. 펄스 응답 h(t)으로부터 시스템 식별을 위한 표준화된 방법, 예컨대 최소 제곱법에 의해, 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 결정될 수 있다.
대안적 실시예에서, 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터는 잡음 신호의 자기 상관 및 반응 신호의 자기 상관에 의해 결정된다. 선형의, 시간 변화 전달 함수에서
RYY(t) = RXX(t)*h(t)*h(-t) 식 2
이 성립한다. 상기 식에서, RYY(t)는 반응 신호의 자기 상관 함수이고, RXX(t)는 잡음 신호의 자기 상관 함수이며, h(t)는 펄스 응답이다. 상기 실시예에 의해 바람직하게는 확실히 그리고 간단히 실시되는 방식으로 전달 함수가 결정된다.
공지된 변환 규칙에 따라, 식 1 및 식 2에 표시된 관계가 시간 범위로부터 주파수 범위로 변환될 수 있다. 이 경우, 주파수 범위에서 탐색된 전달 함수는 주파수 범위에서 전달 함수 H(ω)와 스펙트럼 출력 밀도 함수 SXX(ω), SXY(ω), SYY(ω)의 적합한 승산으로부터 주어진다.
또한, 상호 상관 함수 RXY(t)의 상관 계수를 평가하는 것이 가능하다. 이 경우, 상호 상관 계수는 미리 정해진 시간 차만큼 반응 신호 전에 놓인 잡음 신호와 반응 신호의 상호 상관을 위해서도 계산될 수 있다. 다수의 시간 차에 대한 계산도 가능하다. 다수의 시간 차가 평가되면, 예컨대 최대 상관 계수에 상응하는 잡음 신호와 반응 신호 사이의 시간 차는 자동차 운전자의 지연 시간에 상응한다. 이 경우, 각성 상태는 시간 차 및/또는 상관 계수의 절대값 및/또는 더 일찍 결정된 상관 계수에 대한 상관 계수의 변화에 따라 결정될 수 있다.
다른 실시예에서, 파라미터화된 전달 함수는 선형의 및/또는 시간 변화 전달 함수이다. 바람직하게 파라미터화된 전달 함수는 선형의 및 시간 변화 전달 함수이다. 이 경우, 선형의 및/또는 시간 변화 전달 함수는 일반적으로 자동차 운전자의 보통 비선형 다이내믹 스티어링 거동에 대한 근사이다. 선형의 및/또는 시간 변화 전달 함수에 의해 자동차 운전자의 다이내믹 스티어링 거동이 비선형 시스템의 작동점 주위에 대략 선형으로 모델링된다. 이를 위해, 관찰 시공간, 즉 각성 상태의 결정이 이루어지는 시공간은 시스템의 시간에 따른 변화가 전달 함수의 모델링시 명확히 고려될 필요가 없도록 단축된다. 이로 인해, 바람직하게는 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 계산에 의해 간단히 결정되고, 전달 함수의 모델링시 바람직하지 않은 부정확성이 각성 상태의 결정에 영향을 주지 않는다.
다른 실시예에서, 파라미터화된 전달 함수는 적어도 하나의 데드 시간 소자를 나타낸다. 이 경우, 데드 시간 소자는 주파수 범위에서, 특히 라플라스 범위에서
G1(s)= e- sTs 식 3
으로서 표시된다. 상기 식에서, Ts 는 데드 타임이고, 상기 데드 타임(Ts)은 시스템 입력부에서의 변화와 시스템 출력부에서의 응답 사이의 시간 간격을 나타낸다. 데드 타임(Ts)은 바람직하게 자동차 운전자의 반응 시간을 나타낼 수 있다. 데드 타임(Ts)은 파라미터화된 전달 함수의 파라미터로서 고려된다.
다른 실시예에서, 파라미터화된 전달 함수는 적어도 하나의 저역 필터 소자를 나타낸다. 저역 필터 소자는 주파수 범위에서, 특히 라플라스 범위에서
G2(s)= K/(1+Ts) 식 4
에 의해 표시된다. 상기 식에서 K는 증폭 팩터이고, T는 저역 필터 소자의 시상수이다. 이로 인해, 바람직하게는 자동차 운전자의 다이내믹 스티어링 거동이 각성 상태의 결정을 위해 충분히 양호하게 표시된다. 특히, 증폭 팩터(K)의 결정에 의해 자동차 운전자의 반응의 강도가 결정될 수 있다. 시상수(T)는 스티어링 거동의 속도에 대한 정보를 제공한다.
바람직하게는 파라미터화된 전달 함수가 데드 타임 소자 및 저역 필터 소자를 나타낸다. 물론, 파라미터화된 전달 함수가 다른 더 복잡한 전달 소자, 예컨대 2차 전달 소자, 비례 소자, 적분 소자 및 미분 소자를 포함할 수 있다. 또한, 파라미터화된 전달 함수는 입력 신호, 즉 잡음 신호로 출력 신호, 즉 반응 신호의 피드백을 나타낼 수 있다. 이로 인해, 바람직하게는 인간에게 실제로 존재하는 제어가 스티어링 거동에서의 모터식 작용에 의해 더 양호하게 나타내질 수 있다. 특히, 피드백이 나타남으로써, 일반적으로 자동차 운전자에 의해 강한 스티어링 반응이 실행되지 않는 사실이 고려될 수 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 파라미터는 연속해서 또는 규칙적인 시간 간격으로 또는 선택된 시점에 결정된다. 적어도 하나의 파라미터가 연속해서 결정되면, 바람직하게는 자동차 운전자의 각성 상태의 연속 결정이 이루어진다. 연속하는 모니터링을 위해, 예컨대 잡음 신호 및 반응 신호의 미리 정해진 지속 시간을 가진 시간 간격이 적어도 하나의 파라미터를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 파라미터의 연속 결정을 위해, 예컨대 현재 시점 40 초 전의 미리 정해진 시간 간격 내에 잡음 신호 및 반응 신호의 시간 곡선이 사용될 수 있다. 물론, 시간 간격은 더 짧거나 또는 더 긴 시간 지속 시간을 포함하고 및/또는 현재 시점 직전 아니라, 현재 시점의 미리 정해진 지속 시간 전에 끝날 수도 있다. 규칙적인 시간 간격으로 적어도 하나의 파라미터의 결정에 의해, 바람직하게는 적어도 하나의 파라미터의 결정을 위한 계산 비용이 줄어든다. 이 경우, 적어도 하나의 파라미터가 예컨대 매분 마다, 5분 마다, 10분 마다, 15분 마다 또는 30분마다 측정될 수 있다. 물론, 규칙적인 측정의 다른 시간 간격들 또는 적어도 하나의 파라미터의 비연속적인 측정도 가능하다. 선택된 시점에 적어도 하나의 파라미터의 결정에 의해 바람직하게는 계산 비용이 더 줄어든다. 이 경우, 적어도 하나의 파라미터의 결정이 예컨대 제동 과정 후에, 스티어링 과정 후에, 미리 정해진 차량 속도의 초과 또는 미달시 또는 다른 차량 다이내믹 과정시 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 잡음 신호는 저주파 및/또는 평균값 없는 잡음 신호이다. 자동차 운전자는 일반적으로 저주파 신호를 검출하고 보상할 수 있다. 여기서, 저주파 신호는 최대 20 Hz의 상한 주파수, 바람직하게는 2 내지 10 Hz의 상한 주파수를 가진 신호를 의미한다. 이로 인해, 바람직하게는 잡음 신호가 적어도 하나의 파라미터 및 그에 따라 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기에 특히 적합한 것으로 나타났다.
다른 실시예에서, 각성 상태가 비임계적일 때 자동차 운전자의 인식 정보 처리 프로세스를 트레이닝하기 위한 적어도 하나의 방법이 활성화된다. 대안으로서 또는 누적적으로 임계 각성 상태에서 경고 신호가 발생될 수 있다. 이로 인해, 바람직하게는 정보 처리의 기능이 차량 제어의 범주에서 특히 더 나이든 자동차 운전자의 경우 트레이닝에 의해 개선될 수 있다. 이 경우, 특히 정보의 동시 처리 분야에서, 즉 주의력이 분산될 때의 결핍이 보상될 수 있다. 트레이닝은 운전자를 활성화시키므로, 운전자는 단조로운 상황에서 임계적 각성 상태에 빠지지 않는다.
예컨대, 인식의 트레이닝 프로그램의 적용은 낮은 인식을 요구하는 단조로운 구간 동안에 및/또는 낮은 스티어링 요구를 가진 주행시 이루어질 수 있다. 이 경우, 낮은 인식 요구를 가진 주행 및/또는 구간 부분은 예컨대 하기와 같이 규정된다:
- 300 km보다 길지 않은 구간 부분,
- 적은 교통량,
- 가능한 최적의 조명 및 기후 조건, 특히 일광에서 주행, 안개, 비, 눈 및 태양의 눈부심 없는 주행,
- 간단한 구간 요구, 예컨대 가능한 적은 커브 및/또는 적은 건축 구역.
이 경우, 당업자는 인식 트레이닝 프로그램의 적용을 위해 적합한 구간 부분을 검출하기 위한 적합한 시스템을 형성할 수 있다.
인식 트레이닝 프로그램의 적용을 위한 다른 전제 조건은 각성 상태를 결정하기 위한 상기 방법이 자동차 운전자의 평균 내지 매우 양호한 각성을 결정하는 것이다.
또한, 자동차 운전자의 인식 트레이닝 프로그램의 적용은 접속 및 차단될 수 있다. 또한, 인식 트레이닝 프로그램의 적용은 특히 자동차 운전자의 집중된 주의력을 요구하는 의외의 또는 어려운 주행 상황이 나타날 때 중단될 수 있다.
인식 트레이닝 프로그램은 예컨대 하기와 같이 형성될 수 있다:
- 신호, 예컨대 음향 및/또는 시각 신호에 대한 반응 태스크. 음향 신호의 경우 바람직하게는 주행 태스크 및 트레이닝 프로그램으로 자동차 운전자의 인식 리소스의 동시 분배가 가능한 것으로 나타난다. 시각 신호에 대한 반응시, 시각 신호가 현재 교통 상황에 관련될 필요가 있는데, 그 이유는 인식 리소스의 분배가 불가능하기 때문이다. 예컨대, 반응 태스크는 특정 부류의 차량 또는 고유의 또는 외부의 차량의 특정 주행 전략에 대해 반응하는 것일 수 있다.
- 언어 조작 표면을 통한 사고 태스크,
- 예컨대 모든 요구(숄더 체크, 가속 등)를 주의하면서 차량의 추월시 주행 태스크와 관련한 태스크.
특히 바람직하게는 인식 트레이닝 프로그램이 자동차 운전자의 놀이적 야망을 깨워야 한다. 이로 인해, 바람직하게는 자동차 운전자가 인식 트레이닝 프로그램의 태스크를 반복해서 실시한다.
또한, 자동차의 스티어링 장치가 제시되며, 스티어링은 적어도 하나의 잡음 신호 발생 유닛 및 잡음 신호에 따른 적어도 하나의 추가 토크를 자동차의 스티어링, 특히 스티어링 컬럼에 제공하기 위한 적어도 하나의 유닛을 포함한다. 또한, 스티어링은 자동차 운전자의 반응 신호를 결정하기 위한 적어도 하나의 유닛 및 적어도 하나의 시스템 식별 유닛을 포함한다. 이 경우, 제안된 장치에 의해, 상기 방법들 중 적어도 하나가 실시될 수 있다.
본 발명에 의해, 각성 상태의 개선된, 특히 더 확실한 결정을 가능하게 하는 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법 및 장치가 제공된다.
도 1은 각성 상태를 결정하기 위한 방법의 신호 흐름도이다.
도 2는 자동차의 스티어링의 개략적인 블록 회로도이다.
본 발명은 실시예를 참고로 상세히 설명된다.
하기에서 동일한 도면 부호는 동일한 또는 유사한 기술적 특성을 가진 부재들을 표시한다.
도 1은 자동차 운전자(1)의 각성 상태를 결정하기 위한 방법에서 개략적인 신호 흐름을 도시한다. 이 경우, 자동차 운전자(1)는 2개의 입력 신호를 검출한다. 제 1 입력 신호(E1)는 주행 태스크로부터 결과하는 스티어링 운동들의 합으로 구성된다. 이 경우, 스티어링 운동들은 자동차 운전자(1)의 네비게이션 요구, 실시된 주행 전략, 예컨대 추월 전략, 및 차량 안정화를 위한 스티어링 운동으로부터 결과된다. 자동차 운전자(1)용 제 2 입력 신호는 도 2에 도시된 스티어링 컬럼(10)에 제공된 추가 토크(ZM)이다. 추가 토크(ZN)는 여기서 추가 토크(ZM) 발생 유닛(2)에 의해 발생된다. 추가 토크(ZM) 발생 유닛(2)은 예컨대 도 2에 도시된 서보 모터(13)일 수 있다. 추가 토크(ZM) 발생 유닛(2)은 잡음 신호(RA)에 따라 추가 토크(ZM)를 발생시킨다. 잡음 신호(RA)는 잡음 신호(RA) 발생 유닛(3)에 의해 발생된다. 자동차 운전자(1)는 제 1 입력 신호(E1) 및 추가 토크(ZM)에 따라 반응 신호(RE)를 발생시킨다. 잡음 신호(RA) 및 반응 신호(RE)는 상관 유닛(4)에 데이터 기술적으로 전송된다. 상관 유닛(4)은 예컨대 잡음 신호(RA)와 반응 신호(RE)의 상호 상관 및 잡음 신호(RA)의 자기 상관에 의해 펄스 응답 h(t)을 결정한다. 시스템 식별 유닛(5)은 펄스 응답 h(t) 및 미리 정해진 파라미터화된 전달 함수로부터 전달 함수의 파라미터를 결정한다. 전달 함수는 여기서 예컨대 데드 타임 소자 및 저역 필터 소자로 나타낼 수 있다. 전달 함수는 파라미터로서 데드 타임(Ts), 증폭 팩터(K) 및 시상수(T)를 포함한다. 각성 상태 결정 유닛(6)은 데드 타임(Ts), 증폭 팩터(K) 및 시상수(T)의 절대 및 상대 변화에 따라 자동차 운전자(1)의 각성 상태를 결정한다. 각성 상태 결정 유닛(6)이 자동차 운전자(1)의 임계적 각성 상태를 검출하면, 각성 상태 결정 유닛(6)이 자동차 운전자(1) 경고 유닛(7)을 활성화시킬 수 있다. 자동차 운전자(1) 경고 유닛(7)은 이 경우 예컨대 음향 경고 신호를 발생시킨다.
도 2에는 도시되지 않은 자동차 스티어링 장치(8)의 개략적인 블록 회로도가 도시된다. 장치(8)는 스티어링 휠(9), 상기 스티어링 휠(9)과 기계식으로 결합된 스티어링 컬럼(10), 스티어링 토크(LM) 검출 센서(11), 스티어링 래크(12) 및 서보 모터(13)를 포함하고, 상기 서보 모터는 트랜스미션(14)을 통해 스티어링 래크(12)와 결합된다. 또한, 장치(8)는 스티어링 제어 장치(15)를 포함한다. 스티어링 제어 장치(15)는 도 1에 도시된 잡음 신호(RA) 발생 유닛(3)을 포함한다. 또한, 스티어링 제어 장치(15)는 서보 토크(SM) 계산 유닛(16)을 포함한다. 서보 토크(SM) 계산 유닛(16)은 계산 규정에 의해 스티어링 토크(LM)로부터 서보 토크(SM)를 계산한다. 검출된 스티어링 토크(LM)는 자동차 운전자(1)에 의해 스티어링 휠(9)을 통해 스티어링 컬럼(10)에 제공된 핸드 토크를 포함한다. 잡음 신호(RA) 발생 유닛(3)에 의해 발생된 잡음 신호(RA)는 가산 유닛(17)에 의해 서보 토크(SM)에 가산된다. 이로부터 결과하는 서보 토크(SMres)는 서보 모터(13)용 설정값으로서 사용된다. 서보 모터(13)는 결과하는 서보 토크(SMres)에 따라 토크를 발생시키며, 트랜스미션(14)을 통해 스티어링 래크(12)에 상기 토크를 제공한다. 이 경우, 서보 모터(13)는 추가 토크(ZM; 도 1 참고) 발생 유닛(2)으로서 사용된다. 상기 추가 토크(ZM)는 잡음 신호(RA)의 시간 곡선에 의존한다. 잡음 신호(RA)에 따른 추가 토크(ZM)는 스티어링 래크(12)를 통해 스티어링 컬럼(10)으로 전달된다. 스티어링 토크(LM) 검출 센서(11)는 한편으로는 전술한 스티어링 운동에 형성되며 다른 한편으로는 추가 토크(ZM)의 보상을 위해 사용되는, 자동차 운전자(1)의 스티어링 운동으로부터 결과하는 핸드 토크를 검출한다. 스티어링 토크(LM) 및 잡음 신호(RA) 발생 유닛(3)에 의해 발생된 잡음 신호(RA)는 데이터 기술적으로 상관 유닛(4)으로 전송된다. 도 1에 설명된, 자동차 운전자(1)의 각성 상태를 결정하기 위한 방법과 유사한 방식으로, 상관 유닛(4)은 펄스 응답 h(t)을 계산한다. 시스템 식별 유닛(5)은 데드 타임(Ts), 증폭 팩터(K) 및 시상수(T)를 식별한다. 각성 상태 결정 유닛(6)은 검출된 파라미터(Ts, K, T)에 따라 임계적인 또는 비임계적인 각성 상태를 결정하고, 필요시 자동차 운전자(1) 경고 유닛(7)을 활성화시킬 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 스티어링 토크 검출 센서(11)는 자동차 운전자(1)의 반응 신호(RA)를 결정하기 위한 적어도 하나의 유닛에 상응한다.
1 자동차 운전자
2 추가 토크 발생 유닛
3 잡음 신호 발생 유닛
4 상관 유닛
5 시스템 식별 유닛
6 결정 상태 결정 유닛
7 자동차 운전자 경고 유닛
8 자동차 스티어링 장치
9 스티어링 휠
10 스티어링 컬럼
11 스티어링 토크 검출 센서
12 스티어링 래크
13 서보 모터
14 트랜스미션
15 스티어링 제어 장치
16 서보 토크 계산 유닛
E1 제 1 입력 신호
ZM 추가 토크
RA 잡음 신호
RE 반응 신호
h(t) 펄스 응답
Ts 데드 타임
K 증폭 팩터
T 시상수
SM 서보 토크
SMres 결과하는 서보 토크
LM 스티어링 토크

Claims (10)

  1. 자동차 운전자(1)의 각성 상태를 결정하기 위한 방법으로서,
    - 잡음 신호(RA)가 발생되고, 상기 잡음 신호(RA)에 따른 추가 토크(ZM)가 스티어링에 제공되며,
    - 상기 자동차 운전자(1)의 반응 신호가 결정되고,
    - 각성 상태는 상기 잡음 신호(RA)의 시간 곡선 및 상기 반응 신호(RE)의 시간 곡선으로부터 결정되는,
    자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 잡음 신호(RA)로부터 상기 반응 신호(RE)로의 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 결정되고, 각성 상태는 상기 적어도 하나의 파라미터의 절대값에 따라 결정되거나 적어도 하나의 더 이른 시점에 결정된 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 파라미터의 상대적인 변화량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수의 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 잡음 신호(RA)와 상기 반응 신호(RE)의 상호 상관(RXY)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수의 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 잡음 신호(RA)의 자기 상관(RXX) 또는 상기 반응 신호(RE)의 자기 상관(RXY)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수는 선형의 또는 시간 변화 전달 함수인 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수는 적어도 하나의 데드 타임 소자(G1)를 나타내는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수는 적어도 하나의 저역 필터 소자(G2)를 나타내는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파라미터화된 전달 함수의 상기 적어도 하나의 파라미터가 연속해서 또는 규칙적인 시간 간격으로 또는 선택된 시점에 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잡음 신호는 저주파 또는 평균값 없는 잡음 신호인 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 비임계적 각성 상태에서 자동차 운전자의 인식 정보 처리 프로세스의 적어도 하나의 트레이닝 방법이 활성화되거나, 임계적 각성 상태에서 경고 신호가 발생되는 것을 특징으로 하는, 자동차 운전자의 각성 상태를 결정하기 위한 방법.
  10. 자동차 스티어링 장치(8)로서, 스티어링은 적어도 하나의 잡음 신호(RA) 발생 유닛(3), 상기 잡음 신호(RA)에 따른 적어도 하나의 추가 토크(ZM)를 상기 스티어링에 제공하기 위한 적어도 하나의 유닛(12, 13), 자동차 운전자(1)의 반응 신호(RE)를 결정하기 위한 적어도 하나의 유닛(11) 및 적어도 하나의 시스템 식별 유닛(5)을 포함하는, 자동차 스티어링 장치(8)에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시스템 식별 유닛(5)에 의해 상기 잡음 신호(RA)로부터 상기 반응 신호(RE)로 파라미터화된 전달 함수의 적어도 하나의 파라미터가 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차 스티어링 장치.
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