DE102004003019A1

DE102004003019A1 - Verfahren zur Warnung bzw. Beeinflussung eines Kraftfahrzeugführers und/oder zur Beeinflussung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004003019A1
Application number: DE200410003019
Authority: DE
Inventors: Stephan Groitzsch; Sebastian Joussen
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Verfahren, Steuergerät und Computerprogrammprodukt zur Warnung bzw. Beeinflussung eines Kraftfahrzeugführers und/oder zur Beeinflussung eines Kraftfahrzeugs. Nach dem Verfahren wird mittels einer Erkennungseinrichtung festgestellt, ob der Fahrzeugführer ausreichend fahrtüchtig ist, wobei im Fall, wenn Bedingungen vorliegen, die Hinweise auf eine Fahruntüchtigkeit ausreichend wahrscheinlich machen, der Kraftfahrzeugführer mittels einer Warneinrichtung gewarnt/gemahnt oder das Kraftfahrzeug zum Zwecke der Sicherheitserhöhung beeinflusst wird. Das Verfahren wird in einem elektronischen Bremsensteuergerät mit einer Fahrdynamikregelung oder in einem anderen Steuergerät, das Zugriff auf die Signale des Bremsensteuergeräts hat, ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein elektronisches Bremsensteuergerät gemäß Anspruch 8 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9.
Verfahren zur Warnung und Beeinflussung von Kraftfahrzeugführern sind an sich bekannt.
Aus der DE 43 38 244 C2 ist ein Verfahren zur Gefahrenabwendung bekannt, bei dem neben einer Fahrzeugüberwachung auch eine Fahrerüberwachung durchgeführt wird. Zur Bewertung des Fahrer wird ein Auswertung des Herzschlags, des Blutdrucks oder des Lidschlags durchgeführt. Aufgrund der hierfür notwendigen zusätzlichen Sensoren sind diese Verfahren außerordentlich aufwendig und benötigen zusätzliche Hardware.
Aus der DE 44 00 207 C2 ist ein Vorrichtung zur Verbesserung der Wachheit eines Fahrers in einem Fahrzeug bekannt, wobei dabei ebenfalls ein Herzschlagsensor zum Einsatz kommt. Eine Offenbarung darüber, wie die außerdem notwendigen Raddrehzahlsignale und Lenkwinkelsignale an die beschriebene Vorrichtung angeschlossen sind, findet sich darin nicht.
Aus der DE 196 81 516 T1 geht ein Fahruntüchtigkeitsmessgerät hervor, welches mit einem Navigationsgerät funktional verbunden ist.
Aus der DE 196 30 970 A1 geht eine Vorrichtung zur Bestimmung der Fahruntüchtigkeit hervor, wobei jedoch nicht beschrieben ist, wo und auf welche Weise diese Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug sinnvollerweise implementiert werden könnte.
Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, ein Verfahren zur Warnung bzw. Beeinflussung eines Kraftfahrzeugführers und/oder zur Beeinflussung eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches mit geringem Aufwand und somit kostengünstig in ein Kraftfahrzeug mit Fahrdynamiksensoren implementiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Funktion soll Anzeichen von Fahreruntüchtigkeit erkennen und daraufhin geeignete Maßnahmen treffen. Wenn zum Beispiel der Kraftfahrzeugführer auf Grund von Müdigkeit, Alkoholgenuss, Medikamenteneinfluss oder Krankheit nicht mehr in der Lage ist, das Fahrzeug ausreichend sicher zu beherrschen, werden geeignete Maßnahmen getroffen.
Wenn gemäß dem Verfahren nach der Erfindung Bedingungen vorliegen, die Hinweise auf eine Fahruntüchtigkeit ausreichend wahrscheinlich machen, wird der Kraftfahrzeugführer mittels einer Warneinrichtung gewarnt/gemahnt. Diese Warneinrichtung kann vorzugsweise optisch, akustisch oder haptisch dem Fahrer signalisieren, dass Fahreruntüchtigkeit vorliegt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug zum Zwekke der Sicherheitserhöhung beeinflusst wird.
Nach der Erfindung wird das Verfahren so gestaltet, dass es in einem herkömmlichen elektronischen Bremsensteuergerät oder in einem anderen Steuergerät, das Zugriff auf die Signale des Bremsensteuergeräts hat, als Programm oder Routine lauffähig ist, wobei das Bremsenssteuergerät insbesondere mit einer Fahrdynamikregelung ausgestattet ist. Entsprechende Bremsensteuergeräte umfassen neben einer ABS-Funktionalität in der Regel auch die Funktion ESP bzw. TCS und haben dadurch Zugriff auf sensorische fahrdynamische Informationen von beispielsweise Gierratensensor, Querbeschleunigungssensor und Lenkwinkelsensor.
Zur Erfassung der Bedingungen, die auf eine Fahruntüchtigkeit schließen lassen, werden vorzugsweise ausschließlich die in dem elektronischen Bremsenssteuergerät über den Fahrzustand und über die Fahreraktivitäten verfügbaren Informationen verwendet, wobei insbesondere die Lenkwinkelinformation als Zentrale Größe ausgewertet wird.
Das Verfahren führt außerdem eine Fahrtüchtigkeitserkennung durch. Zur Fahrtüchtigkeitserkennung wird vorzugsweise eine Wahrscheinlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Dabei wird insbesondere eine Warngröße gebildet, welche bei Überschreitung eines bestimmten Warnwerts eine entsprechende Warnaktion auslöst.
Zur Fahrtüchtigkeitserkennung wird bevorzugt eine Unterscheidung zwischen dem Fahrerzustand "Trunkenheit" und "Ermüdung" vorgenommen.
Der Fahrerzustand "Trunkenheit" kann insbesondere dadurch festgestellt werden, in dem überprüft wird, ob Lenkeingriffe im Mittel seltener, jedoch gleichzeitig mit stärkerer Amplitude vorgenommen werden. Hierzu wird nach dem Verfahren der Erfindung vorzugsweise ein Vergleich von Lenkwinkel mit Gierrate durchgeführt. Ist bei festgestellter Geradeausfahrt die Gierratenänderung größer, als ein vorgegebener Schwellenwert, wird auf den Fahrzustand "Trunkenheit" geschlossen. Besonders bevorzugt wird zur Feststellung dieses Fahrzustands ein Vorzeichenwechsel der Gierrate und/oder der Querbeschleunigung überwacht. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein unbeeinträchtigter Fahrer im wesentlichen keine nennenswerten Gierratenänderung erzeugt, jedoch ein betrunkener Fahrer mit abnehmender Reaktionszeit seltenere, jedoch heftigere Lenkeingriffe vornimmt, die dann auch Auswirkungen auf die gemessene Gierrate haben.
Der Fahrerzustand "Ermüdung" lässt sich insbesondere dadurch erkennen, dass überprüft wird, ob im Mittel Lenkeingriffe fehlen und/oder schwächer werden, wobei diese mit darauffolgenden plötzlichen, heftigen Ausgleichslenkbewegungen verknüpft sind. Zur Erkennung dieses Fahrzustands wird geprüft, ob die Häufigkeit von Lenkeingriffen unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes absinkt. Dabei wird insbesondere zusätzlich geprüft, ob nach längeren Lenkpausen Lenkeingriffe mit hoher Amplitude zum schreckhaften Ausgleich der versäumten Lenkeingriffe durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt wird dabei geprüft, ob im Anschluss an die voranstehend beschriebenen Ereignisse eine gewisse Zeit des Normalfahrens stattfindet.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren der Erfindung wird eine Wiederholrate der richtungsstabilisierenden Lenkeingriffe gebildet. Insbesondere wird dabei die Amplitude der Lenkeingriffe (Amplitude der Schlangenlinien) berücksichtigt, welche von einem Lenkwinkelsensor erfasst werden. Als Vergleichsgrößen werden bevorzugt die entsprechenden Kenngrößen verwendet, wie sie nach dem Losfahren gemessen werden. Zusatzlich können vorab fest definierte Grenzwerte herangezogen werden. Dabei wird angenommen, dass der Fahrer nach dem Losfahren konzentriert ist und das Fahrzeug beherrscht.
Zur Fahrtüchtigkeitserkennung wird also beispielsweise aus den Sensordaten das Fahren von Schlangenlinien betrachtet. Dabei kann u.a. die Reaktionsgeschwindigkeit, das Lenkverhalten und die Gleichmäßigkeit der Fahrgeschwindigkeit betrachtet werden. Dabei ist klar, dass im allgemeinen die Gleichmäßigkeit der Fahrgeschwindigkeit allein nicht zur Erkennung der oben definierten Fahrerzustände ausreicht, jedoch ist es insbesondere vorgesehen, dass die Gleichmäßigkeit der Fahrgeschwindigkeit zur Plausibilisierung mit herangezogen wird. Zur Plausibilisierung können ganz besonders bevorzugt zusätzlich oder alternativ auch weitere Kenngrößen, wie über den Bremsdruck oder das Bremsverhalten herangezogen werden.
Die Erkennungseinrichtung stellt die Fahrtüchtigkeit bevorzugt durch Auswertung des Signals eines Lenkwinkelsensors fest, wobei insbesondere zusätzlich auch mindestens ein an das Steuergerät angeschlossener Fahrdynamiksensor (sogenannter ESP-Sensor) zur Plausibilisierung ausgewertet wird. Bei den ausgewerteten Fahrdynamiksensoren handelt es sich insbesondere um Sensoren aus der Gruppe:

– Lenkwinkelsensor,
– Gierratensensor und
– Querbeschleunigungssensor.

Vorzugsweise wird durch Betrachtung der Verläufe der durch diese Sensoren erzeugten Daten die eingeschränkte Reaktionszeit des Fahrers durch Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit festgestellt bzw. die oben erwähnte Warnfunktion berechnet.
Die Warnfunktion kann vorzugsweise durch Mitteln oder Filtern von über eine längere Zeit aufgenommenen Daten gebildet werden. Besonders bevorzugt kommen hierfür rekursive Filterfunktionen zum Einsatz.
Neben den Fahrdynamiksensoren können bevorzugt zusätzlich weitere an das Steuergerät angeschlossene Sensoren ausgewertet werden, wie insbesondere Bremspedalweggeber oder Bremsdrucksensoren.
Außerdem können bevorzugt zusätzlich Motordaten erfasst und berücksichtig werden.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird zweckmäßigerweise zusätzlich ein Fahrererkennungsalgorithmus ausgeführt, welcher die Identität des Fahrers (konkrete Person) feststellt oder eine Fahrertyperkennung (z.B. Geschlecht, Alter etc.) durchführt. Dabei wird ausgenutzt, dass sich verschiedene Fahrer an Hand der sensorische gemessenen Fahrweise voneinander unterscheiden lassen. Durch die Erkennung des Fahrers oder die Fahrertyperkennung wird erreicht, dass die Grenz werte für die Fahruntüchtigkeitserkennung fahrerabhängig eingestellt werden können. Bevorzugt wird daher nach der Erfindung in Abhängigkeit von dem Fahrererkennungsalgorithmus eine Schwellenanpassung vorgenommen.
Der Fahrererkennungsalgorithmus umfasst vorzugsweise die Erfassung von Fahrerprofilen sowie den Vergleich von aktuellen Fahrerprofilen mit hinterlegten Profilmustern.
Zur im vorstehend beschriebenen Absatz erwähnten Fahrererkennung lässt sich vorzugsweise mindestens eine sensorische Information auswerten, welche aus der Gruppe

– Lenkwinkelsensor,
– Beschleunigungssensor,
– Raddrehzahlsensor oder
– Gierratensensor

Zusätzlich können nach einer bevorzugten Ausführungsform des Fahrerkennungsverfahrens Informationen über die Kodierung eines Fahrzeugschlüssels oder über das Gewicht des Fahrzeugführers herangezogen werden, wobei diese an sich nicht bremsensteuergerätetypischen Informationen über einen an sich bekannten Fahrzeugdatenbus (z.B. CAN) zugänglich gemacht sein können.
Gemäß dem verfahren der Erfindung wird entweder der Fahrer gewarnt bzw. beeinflusst und/oder das Fahrzeug. Die Beeinflussung des Fahrzeugs besteht bevorzugt darin, dass die zurücklegbare Wegstrecke und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Eingriff in die Fahrzeugelektronik limitiert wird. Die Limitierung kann insbesondere dadurch vorgenommen werden, dass zum Beispiel über den Fahrzeugdatenbus in die Motorsteuerung des Fahrzeugs eingegriffen wird.
Vorzugsweise ermittelt das Verfahren zunächst während einer Einlernphase den Normalzustand für einen bestimmten Fahrer. In der Einlernphase wird eine für die Fahrtüchtigkeit maßgebende Größe mitgeschrieben, wobei diese Größe, die Informationen über den aktuellen Fahrzustand und die Fahreraktionen, die auf den aktuellen Fahrzustand einwirken, berücksichtigt. Weicht zu einem späteren Zeitpunkt die aktuelle Tüchtigkeitsgröße von der eingelernten Tüchtigkeitsgröße um ein vorgegebenes Maß vom Normalzustand ab, so wird eine Fahreruntüchtigkeit angenommen.
Besonders bevorzugt umfasst das Bremsensteuergerät eine Erfassungsfunktion (zum Beispiel ein Taster), mit der das vorstehend beschriebene Lernverfahren zurückgesetzt werden kann. Auch eine automatische Rücksetzung unter bestimmten Bedingungen kann vorgesehen sein.
Die Erfindung betrifft außerdem ein elektronisches Bremsensteuergerät mit ESP bzw. TCS-Funktionalität, welches das vorstehend beschriebene Verfahren in einem Mikrorechner des Steuergeräts ausführt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, welches einen Algorithmus umfasst, der das weiter oben beschriebene Verfahren ausführen kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung als "Software-Zusatzfunktion" ohne eigene Hardware angesehen werden kann, ist in Form des Computerprogrammprodukts selbstverständlich auch eine Ausführung in einem getrennten Steuergerät im Sinne der Erfindung, wobei allerdings in diesem getrennten Fahrzeugsteuergerät die benötigten sensorischen Informationen ebenfalls zur Verfügung stehen müssen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Claims

Verfahren zur Warnung bzw. Beeinflussung eines Kraftfahrzeugführers und/oder zur Beeinflussung eines Kraftfahrzeugs, bei dem mittels einer Erkennungseinrichtung festgestellt wird, ob der Fahrzeugführer ausreichend fahrtüchtig ist, wobei im Fall, wenn Bedingungen vorliegen, die Hinweise auf eine Fahruntüchtigkeit ausreichend wahrscheinlich machen, der Kraftfahrzeugführer mittels einer Warneinrichtung gewarnt/gemahnt oder das Kraftfahrzeug zum Zwecke der Sicherheitserhöhung beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem elektronischen Bremsensteuergerät, insbesondere mit einer Fahrdynamikregelung, oder in einem anderen Steuergerät, das Zugriff auf die Signale des Bremsensteuergeräts hat, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Bedingungen, die auf eine Fahruntüchtigkeit schließen lassen, ausschließlich die in dem elektronischen Bremsenssteuergerät über den Fahrzustand und über die Fahreraktivitäten verfügbaren Informationen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fahrtüchtigkeitserkennung eine Wahrscheinlichkeitsbetrachtung durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinrichtung die Fahrtüchtigkeit durch Auswertung von an das Bremsensteuergerät angeschlossenen Raddrehzahlsensoren und ins besondere angeschlossenen Fahrdynamiksensoren, welche mindestens einen Sensor aus der Gruppe – Lenkwinkelsensor, – Gierratensensor, – Querbeschleunigungssensor umfassen.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Fahrererkennungsalgorithmus ausgeführt wird, welcher die Identität des Fahrers feststellt oder eine Fahrertyperkennung durchführt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrererkennung mindestens eine sensorische Information von Sensoren aus der Gruppe: – Lenkwinkelsensor, – Beschleunigungssensor, – Raddrehzahlsensor oder – Gierratensensor, die Kodierung eines Fahrzeugschlüssels oder das Gewicht des Fahrzeugführers zum Ermitteln der Identität des Fahrers heranzieht.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zurücklegbare Wegstrekke und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Eingriff in die Fahrzeugelektronik limitiert wird.
Elektronisches Bremsensteuergerät mit ESP bzw. TCS-Funktionalität, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Mikrorechner des Steuergeräts ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen Algorithmus umfasst, welcher das Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführen kann.