DE102011104203A1

DE102011104203A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Müdigkeitserkennung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011104203A1
Application number: DE102011104203A
Authority: DE
Inventors: Oliver SCHEPP; Christian Rudolf Jerusalem; Christoph Schmidt; Roland Mayer-Bachmann; Thomas Schramm; Andreas HEITMANN
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Müdigkeitserkennungsvorrichtung zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, mit der eine müdigkeitscharakteristische Gewichtsverlagerung des Fahrers im Kraftfahrzeugsitz erkennbar ist. Die Müdigkeitserkennungsvorrichtung erkennt eine Übermüdung des Fahrers, wenn die Anzahl der Gewichtsverlagerungen in einem definierten Zeitraum einen Schwellwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs.
Die Druckschrift DE 10 2008 007 150 A1 offenbart ein Verfahren zum Erstellen einer Prognose über die Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs aus gemessenen Lidschlussdaten des Fahrers. Bekannt ist außerdem, auf die Ermüdung des Fahrers zu schließen, indem die Mimik und/oder Pulsfrequenz des Fahrers und/oder sein Fahrverhalten, beispielsweise sein Lenkverhalten und/oder Beschleunigungs- und/oder Bremsverhalten, beobachtet wird.
Zum Beobachten der Lidschlussdaten und/oder der Mimik des Fahrers wird eine Kamera im Fahrzeuginnenraum benötigt, die das Gesicht des Fahrers aufnimmt. Zum Beobachten der Pulsfrequenz des Fahrers wird ein Pulssensor benötigt, den der Fahrer bei jeder Messung kontaktiert. Diese Verfahren sind daher aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit dem zuverlässig auf eine Übermüdung des Fahrers geschlossen werden kann, und das vergleichsweise einfach und kostengünstig realisierbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Müdigkeitserkennungsvorrichtung zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kraftfahrzeugsitz für den Fahrer und einer Verarbeitungseinheit, wobei die Verarbeitungseinheit zur Erkennung einer müdigkeitscharakteristischen Gewichtsverlagerung vorgesehen ist, mit der eine Übermüdung des Fahrers feststellbar ist, wobei die Müdigkeitserkennungsvorrichtung einen Gewichtssensor aufweist, der in dem Kraftfahrzeugsitz angeordnet und zur Erfassung der Gewichtsverlagerung des Fahrers vorgesehen ist. Mit der Müdigkeitserkennungsvorrichtung werden daher unruhige Bewegungen des Fahrers, bei denen dieser sein Gewicht verlagert, mithilfe des Gewichtssensors erkannt und verarbeitet.
Die Verarbeitungseinheit erkennt eine Übermüdung des Fahrers bevorzugt, wenn eine Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers in einem definierten Zeitraum einen Schwellwert überschreitet. Da die erfindungsgemäße Müdigkeitserkennungsvorrichtung lediglich die Verarbeitungseinheit sowie den Gewichtssensor im Kraftfahrzeugsitz umfasst, ist sie sehr einfach und kostengünstig realisierbar.
Durch Vergleich der Anzahl der Gewichtsverlagerungen innerhalb des definierten Zeitraums mit Referenzdaten ist nicht nur eine Übermüdung, sondern sogar ein Müdigkeitsgrad des Fahrers bestimmbar. Daher umfasst die Müdigkeitserkennungsvorrichtung bevorzugt einen Datenspeicher, in dem Referenzdaten gespeichert sind oder gespeichert werden.
Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt als eine prozessorgesteuerte Einheit ausgebildet. Prinzipiell ist sie aber auch als elektronische Schaltung, insbesondere als integrierte und/oder programmierbare Schaltung, ausbildbar. Sie ist für die Ermittlung des Müdigkeitsgrades des Fahrers sowie für die Steuerung der Müdigkeitserkennungsvorrichtung vorgesehen.
Der Gewichtssensor ist bevorzugt in einer Sitzfläche und/oder einer Rückenfläche des Kraftfahrzeugsitzes angeordnet. Besonders bevorzugt ist er in einer Sitzmatte angeordnet. Bevorzugt ist ein Gewichtssensor etwa mittig der Sitzmatte angeordnet, wobei mehrere weitere Gewichtssensoren um diesen herum angeordnet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sitzmatte in dem Kraftfahrzeugsitz so angeordnet, dass der eine Gewichtssensor in der Sitzfläche des Kraftfahrzeugsitzes im Bereich des Masseschwerpunktes eines durchschnittlichen Menschen in einer definierten Sitzposition angeordnet ist, wobei die mehreren weiteren Gewichtssensoren in einer Umfangsrichtung um diesen Gewichtssensor herum in gleichen Abständen und/oder einem gleichen Winkel zueinander angeordnet sind. Dadurch ist jede Verlagerung des Gewichtes des Fahrers, d. h. seines Masseschwerpunktes, erkennbar, indem die Veränderung des am mittigen Gewichtssensor sowie an den um diesen herum angeordneten Gewichtssensoren gemessenen Gewichtes erfasst wird. Mit dieser Ausführungsform der Sitzmatte ist nicht nur eine Gewichtsverlagerung an sich, sondern auch die Richtung, in die der Fahrer sein Gewicht verlagert, erkennbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Müdigkeitserkennungsvorrichtung eine Warnvorrichtung zum Warnen des Fahrers ab einem Überschreiten eines Müdigkeitsgrades, insbesondere bei Übermüdung. Eine Warnvorrichtung ist beispielsweise eine Lampe, die im Cockpit des Fahrzeugs angeordnet ist und bei erkanntem Überschreiten des Müdigkeitsgrades leuchtet oder blinkt. Als Warnvorrichtung kommen aber auch ein Lautsprecher, der ein Warnsignal abgibt, das Lenkrad des Kraftfahrzeugs, das vibriert, und/oder eine Warnmeldung, die in einem Display, beispielsweise eines Fahrerassistenzsystems, angezeigt wird, in Betracht. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Müdigkeitserkennungsvorrichtung aktiv in das Fahrgeschehen eingreift, beispielsweise, indem sie das Fahrzeug abbremst, insbesondere, wenn ein Abstandserkennungssystem eine Annäherung an ein Hindernis anzeigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Müdigkeitserkennungsvorrichtung zumindest einen weiteren Sensor zur Erfassung weiterer müdigkeitscharakteristischer Daten, insbesondere eines Spurverhaltens des Fahrzeugs und/oder eines Lenkverhaltens des Fahrers. Durch Kumulieren des mittels des weiteren Sensors erfassten Müdigkeitsgrades und des mittels der Gewichtssensoren erfassten Müdigkeitsgrades ist der Müdigkeitsgrad des Fahrers noch genauer bestimmbar beziehungsweise eine Übermüdung sicherer feststellbar.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zur Müdigkeitserkennung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Müdigkeitserkennungsvorrichtung. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Schritte

– Messen einer Gewichtsverlagerung eines Fahrers während der Fahrt, und
– Erkennen einer Übermüdung, wenn die Anzahl der Gewichtsverlagerungen in einem definierten Zeitraum einen Schwellwert überschreitet.

Das Verfahren ermöglicht eine zuverlässige Erkennung der Übermüdung des Fahrers.
Bevorzugt wird die Anzahl der Gewichtsverlagerungen in dem definierten Zeitraum mit Referenzdaten verglichen, um nicht nur die Übermüdung des Fahrers zu erkennen, sondern auch auf den Müdigkeitsgrad des Fahrers zu schließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zudem den weiteren Schritt

– Aufnehmen der Anzahl der Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Fahrtbeginn in einer Zeitspanne.

Dabei entspricht die Zeitspanne bevorzugt einem Vielfachen des definierten Zeitraums. Die Gewichtsverlagerungen werden bevorzugt in der Zeitspanne aufsummiert. In dieser Ausführungsform wird die ermittelte Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Fahrtbeginn bevorzugt als Referenzwert für die Ermittlung des Schwellwertes verwendet. Besonders bevorzugt wird als Schwellwert ein definierter prozentualer Anstieg der Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers in dem definierten Zeitraum verwendet.
Alternativ oder zusätzlich ist es weiterhin bevorzugt, dass das Verfahren den Schritt umfasst:

– Abgleichen der Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Fahrtbeginn mit Referenztypdaten.

Dabei wird bevorzugt die zu Fahrtbeginn als Referenzwert ermittelte Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers einem Fahrertyp zugeordnet, wobei der definierte prozentuale Anstieg zur Bestimmung des Schwellwertes, und somit auch der Schwellwert selbst, fahrertypabhängig ist. Der Abgleich ermöglicht die Berücksichtigung des Fahrertyps, insbesondere eines unruhigen, eines durchschnittlichen oder eines ruhigen Fahrers.
Alternativ ist es bevorzugt, die Anzahl der Gewichtsverlagerungen des Fahrers zu Fahrtbeginn mit durch Testpersonen ermittelten Referenzwerten zu vergleichen, um den definierten prozentualen Anstieg zu errechnen.
Diese weiteren Schritte ermöglichen die Bestimmung des Schwellwertes fahrercharakteristisch.
Es ist bevorzugt, den Fahrer zu warnen, wenn die Anzahl der Gewichtsverlagerungen den Schwellwert überschreitet. Besonders bevorzugt werden mehrere Schwellwerte in Abhängigkeit vom Müdigkeitsgrad vorgesehen, wobei die Intensität der Warnung umso größer ist, je müder der Fahrer ist.
Es ist zudem bevorzugt, dass das Verfahren eine veränderte Anzahl Gewichtsverlagerungen aufgrund einer veränderten Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
1 zeigt schematisch einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzmatte, in der Gewichtssensoren angeordnet sind.
2 zeigt die in dem Kraftfahrzeugsitz der 1 dargestellte Sitzmatte, und
3 zeigt eine erfindungsgemäße Müdigkeitserkennungsvorrichtung.
1 zeigt schematisch einen Kraftfahrzeugsitz 1 mit einer Sitzmatte 2, in der zumindest ein Gewichtssensor 21 angeordnet ist. Der Kraftfahrzeugsitz 1 weist eine Sitzfläche 11 und eine Rückenfläche 12 auf, wobei die Sitzmatte 2 hier in der Sitzfläche 11 angeordnet ist.
2 zeigt die in dem Kraftfahrzeugsitz 1 der 1 dargestellte Sitzmatte 2. In der Sitzmatte sind hier eine Vielzahl Gewichtssensoren 21 angeordnet.
Prinzipiell ist eine beliebige Anordnung der Gewichtssensoren 21 im Kraftfahrzeugsitz 1 möglich. Die hier gezeigte Sitzmatte 2 weist aber eine bevorzugte Anordnung der Gewichtssensoren 21 auf. Ein Gewichtssensor 21 ist hier etwa in der Mitte der Sitzmatte 2 angeordnet. Bevorzugt ist die Sitzmatte 2 so im Kraftfahrzeugsitz 1 angeordnet, dass dieser Gewichtssensor 21 im Bereich des Masseschwerpunktes eines durchschnittlichen Menschen in einer definierten Sitzposition angeordnet ist.
Außerdem sind weitere Gewichtssensoren 21 in einer Umfangsrichtung 23 um diesen Gewichtssensor 21 herum angeordnet. Dabei sind die weiteren Gewichtssensoren 21 hier in einem Rechteck angeordnet. Es ist aber auch eine konzentrische Anordnung der Gewichtssensoren 21 und/oder eine Anordnung in mehreren Reihen um den etwa mittig der Sitzmatte 2 angeordneten Gewichtssensor 21 bevorzugt.
Bei einer Gewichtsverlagerung verschiebt sich der Masse schwerpunkt des Fahrers. Dadurch verlagert sich das Gewicht des Fahrers so, dass dann das mit dem etwa mittig der Sitzmatte 2 angeordneten Gewichtssensor 21 gemessene Gewicht verringert ist, wobei gleichzeitig das mit zumindest einem der um diesen herum angeordneten Gewichtssensoren 21 gemessene Gewicht ansteigt. Die Verschiebung des Gewichtes ist hier durch Pfeile 22 angedeutet.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10.
Die hier gezeigte Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10 umfasst die Sitzmatte 2 (s. 1 und 2), in der die Gewichtssensoren 21 angeordnet sind. Prinzipiell ist aber auch eine Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10 ohne die Sitzmatte 2 realisierbar, wobei die Gewichtssensoren 21 dann unmittelbar im Kraftfahrzeugsitz 1 angeordnet sind.
Weiterhin umfasst die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10 eine Verarbeitungseinheit 4, bevorzugt eine mikroprozessorgesteuerte Einheit. Außerdem sieht sie hier einen Datenspeicher 6 zur Speicherung von Referenzdaten vor.
Zudem umfasst die Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10 eine Warnvorrichtung 5, mit der der Fahrer bei Übermüdung gewarnt wird.
Weiterhin umfasst die hier gezeigte Müdigkeitserkennungsvorrichtung 10 einen weiteren Sensor 3, mit dem beispielsweise das Spurverhalten des Fahrzeugs oder das Lenkverhalten des Fahrers gemessen werden kann, um den Müdigkeitsgrad des Fahrers genauer zu bestimmen.
Die von den Gewichtssensoren 21 gemessenen Daten 24 sowie die vom weiteren Sensor 3 gemessenen Daten 34 werden in der Verarbeitungseinheit 4 miteinander kumuliert und durch Vergleich mit Referenzdaten 64 auf den Müdigkeitsgrad des Fahrers geschlossen. Bei erkannter Übermüdung sendet die Verarbeitungseinheit 4 ein Warnsignal 54 an die Warnvorrichtung 5, die den Fahrer warnt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugsitz
11: Sitzfläche
12: Rückenfläche
2: Sitzmatte
21: Gewichtssensoren
22: Verlagerung des Gewichtes
23: Umfangsrichtung
24: Gewichtssensordaten
3: Weiterer Sensor
34: Vom weiteren Sensor gemessene Daten
4: Verarbeitungseinheit
5: Warnvorrichtung
54: Warnsignal
6: Datenspeicher
64: Referenzdaten
10: Müdigkeitserkennungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008007150 A1 [0002]

Claims

Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) zur Erkennung der Müdigkeit eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kraftfahrzeugsitz (1) für den Fahrer und einer Verarbeitungseinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass mit der Verarbeitungseinheit (4) zur Erkennung einer müdigkeitscharakteristischen Gewichtsverlagerung vorgesehen ist, mit der eine Übermüdung des Fahrers feststellbar ist, wobei die Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) einen Gewichtssensor (21) aufweist, der in dem Kraftfahrzeugsitz (1) angeordnet und zur Erfassung der Gewichtsverlagerung vorgesehen ist.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (4) eine Übermüdung des Fahrers erkennt, wenn eine Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers in einem definierten Zeitraum einen Schwellwert überschreitet.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtssensor (21) in einer Sitzfläche (11) und/oder einer Rückenfläche (12) des Kraftfahrzeugsitzes (1) angeordnet ist.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtssensor (21) in einer Sitzmatte (2) angeordnet ist.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtssensor (21) etwa mittig der Sitzmatte (2) angeordnet ist, wobei mehrere weitere Gewichtssensoren (21) in einer Umfangsrichtung (23) um diesen Gewichtssensor (21) herum angeordnet sind.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Warnvorrichtung (5) zum Warnen des Fahrers bei Überschreiten eines Müdigkeitsgrades, insbesondere bei Übermüdung, umfasst.
Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest einen weiteren Sensor (3) zur Erfassung eines weiteren müdigkeitscharakteristischen Verhaltens umfasst, insbesondere eines Spurverhaltens und/oder eines Lenkverhaltens.
Verfahren zur Müdigkeitserkennung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit einer Müdigkeitserkennungsvorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte – Messen einer Gewichtsverlagerung eines Fahrers während der Fahrt, und – Erkennen einer Übermüdung, wenn die Anzahl der Gewichtsverlagerungen in einem definierten Zeitraum einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Gewichtsverlagerungen in dem definierten Zeitraum mit Referenzdaten verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–9, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt umfasst – Aufnehmen der Anzahl der Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Fahrtbeginn in einer Zeitspanne.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin den Schritt umfasst – Abgleichen der Anzahl Gewichtsverlagerungen des Fahrers bei Fahrtbeginn mit Referenztypdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer gewarnt wird, wenn die Anzahl der Gewichtsverlagerungen den Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass es eine veränderte Anzahl Gewichtsverlagerungen aufgrund einer veränderten Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt.