CN102074096A - 用于疲倦识别的方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于疲倦识别的方法及控制装置，特别是提出了一种用于对车辆驾驶员进行疲倦识别的方法，其包括接收有关车辆的转向动作的信息(141，142)以及环境信息(144，145，146)的步骤，其中，环境信息(144，145，146)使得预告车辆出现横向运动成为可能，横向运动由从外部作用于车辆的干扰量而引起。在将环境信息考虑在内的情况下，对有关转向动作的信息进行评估，以便决定有关转向动作的信息是否表明驾驶员的疲倦。

Description

用于疲倦识别的方法及控制装置

技术领域

本发明涉及一种疲倦识别的方法、相应的控制装置以及计算机程序产品。

背景技术

科学研究，例如在http://www.angurten.de/news/321-muedigkeit-am-steuer中所描述的，认为，百分之十至百分之二十的严重交通事故是归因于过度疲倦以及思想不集中。因此，用于驾驶员状态识别的***当前已经出现在高档车辆中。

用于获取驾驶员状态的当前的***常常是基于以下方法，该方法通过前置摄像头探测出车道标记或者通过转向角传感器来监视驾驶员的转向行为。例如，在“Proceedings of the 2007 IEEE IntelligentVehicles Symposium Istanbul，Turkey，June 13-15，2007，Evaluation of aSmart Algorithm for Commercial Vehicle Driver Drowsiness Detectionvon Azim Eskandarian und Ali Mortazavi”中对该方法进行了描述。在这两个方法中，对脉冲式的不规则性(“死区事件(Dead-Band-Event)”)进行了分析。

发明内容

在此背景下，通过本发明介绍根据独立权利要求所述的用于疲倦识别的方法、使用此方法的控制装置以及相应的计算机程序产品。各从属权利要求和下面的说明书给出有利的设计方案。

本发明基于以下认识，即能够通过导航***以及环境识别来协助疲倦识别。由此能够减弱驾驶员状态识别相对于由外界作用于车辆的干扰的灵敏性。这些外部干扰尤其能够是指风以及涡流。根据本发明能够通过分析车辆中所设置的作为传感器的导航***以及车辆的环境传感器，来降低用于疲倦识别的方法的干扰灵敏度。在此能够充分利用这一点，即当前的导航***在没有启用路线导航的情况下也计算车辆最可能的路径。

根据本发明的用于疲倦识别的***，能够通过使用导航***以及其他的环境传感器，比如雷达、录像或者光雷达，相对于环境干扰较不灵敏，并由此更可靠地工作。为此，能够通过该导航***指出例如具有强烈风压变化的地点如桥梁、隧道的进出口，并在疲倦识别的算法中考虑这些地点。如果导航装置具有通信接口，则还能够考虑风向以及风力。同样，有利地，对导航***中的回转信号的分析能够在该算法中使用。

通过环境传感器能够探测出并同样考虑车辆尤其是载重汽车驶入以及驶出避风处或者涡流。

本发明创建了对车辆驾驶员进行疲倦识别的方法，其包括以下步骤：通过第一接口接收有关车辆转向动作的信息；通过第二接口接收环境信息，其中环境信息使得预告车辆出现横向运动成为可能，其中横向运动是由从外部作用于车辆的干扰量所引起的；以及在将环境信息考虑在内的情况下，评估有关转向动作的信息，以便决定有关转向动作的信息是否表明驾驶员的疲倦。

例如，此方法能够设置于驾驶员信息***或者驾驶辅助***中。借助于此方法，能够在行驶过程中对驾驶员的转向动作、由此产生的车辆的运动或者由此产生的车辆的行驶轨迹位置进行分析，并且从中得出驾驶员的专心度以及疲倦或者昏沉。有关车辆转向动作的信息能够包括转向角的时间曲线、方向盘偏转的时间曲线、方向盘的运动速度的时间曲线和/或行驶轨迹位置的时间曲线。有关车辆转向动作的信息给出了以下提示，即为了将车辆维持在轨迹上，驾驶员是以多快的速度，多大的力量以及以何种顺序进行转向动作的。起作用的干扰量能够是侧面作用于车辆的力，其例如能够由阵风或者突然出现的风压变化而引起。干扰量能够这样地构成，即它需要驾驶员的补偿转向动作以便将车辆维持在车道上。干扰量能够是可预知的事件。例如，干扰量能够有规则地出现在道路走向中预先确定的位置处。例如在桥梁、隧道或者确定的地形构造处能够是这种情况。这样的位置能够与在那里通常出现的干扰量，例如具有确定方向和大小的侧风，一起作为环境信息而被提供。在此情况下，相应的环境信息能够存储于例如导航***的地图资料之类的数据库中并能够从中读出。干扰量也能由不在固定地点出现的事件而引起。例如处于超车过程以及与此相连的压力变化的能够是这种情况。这样的事件能够通过设置在车辆上的环境传感装置来识别。借助于合适的分析方法，能够估计预期由已识别的事件引起的干扰量。在此，例如能够考虑车辆和借助于环境传感器所获取的物体的速度、尺寸、质量，以及与经过车辆的物体的距离及相对速度。该干扰量在其真正出现前，能够借助于合适的算法或者借助于查找表来预先确定。环境信息能够附加地包括有关时间点或者时间窗的信息，在该时间点上或者时间窗内预见或者探测到横向运动或者干扰量的出现。根据获得横向运动的方式，所分配的时间参数能够处于将来或者过去。环境信息能够被设置成调整一个或者多个阈值，而该阈值被设置以评估驾驶员所进行的转向动作。通过此方法，能够避免驾驶员对干扰量的反应被错误地评估成，例如，漫不经心或者由疲倦而引起的转向动作中脉冲式的不规则性。为真实地对驾驶员的状态进行评估能够运用已知的方法，就像例如在“Proceedings of the2007 IEEE Intelligent Vehicles Symposium Istanbul，Turkey，June13-15，2007，Evaluation of a Smart Algorithm for Commercial VehicleDriver Drowsiness Detection von Azim Eskandarian und Ali Mortazavi”中所描述的。根据本发明，已知方法中所设置的阈值能够依赖于情况而进行调整，以便减弱干扰量的干扰影响或者利用干扰量的影响，以使得对驾驶员状态进行有效的评估成为可能。同样，如果在转向动作所分配的时段内识别或预见或者可能识别或预见横向运动或者干扰量的出现，则能够减弱、不考虑或者仅仅弱化地考虑该转向动作。

因此，如果环境信息表明出现横向运动，则能够不评估或者仅仅弱化地评估有关转向动作的信息。由此，能够避免对驾驶员所实施的转向动作的错误理解。

根据实施方式，能够将转向动作的时间曲线与疲倦模型进行连续比较，以确定出连续的疲倦指标。在此，疲倦指标中的每一个都能够用作对驾驶员在转向动作的时间曲线的、分配给各疲倦指标的时段中的疲倦的指标。在考虑环境信息的情况下，基于疲倦指标能够确定，有关转向动作的信息是否表明驾驶员的疲倦度。疲倦模型能够包含特征转向动作曲线，当驾驶员疲倦或者注意力不集中时通常出现此曲线。例如，疲倦模型能够定义具有分配了时间窗的不同的门限，这些阈值使得对转向动作的时间曲线的评估成为可能。连续的比较能够在时间上依次或者重叠地进行。也能够直到得到根据疲倦模型而指示驾驶员的疲倦的疲倦指标，才启动新的比较。

根据本发明，如果特定的疲倦指标被分配给一时段时，且对于该时段，环境信息表明出现横向运动，则不评估或者仅仅弱化地评估此受干扰的、用于确定有关转向动作的信息是否表明驾驶员的疲倦的疲倦指标。因此，该受干扰的疲倦指标能够是基于疲倦模型而指示驾驶员的疲倦的指标。事实上，驾驶员并非疲倦而只是对横向运动的出现作出反应。

例如，疲倦指标能够组合成疲倦指数。驾驶员的疲倦能够依赖于疲倦指数与阈值的比较来确定。例如，能够在确定的持续时间上对疲倦指标进行相加或者积分，并且当疲倦指数到达或者超过预先确定的值时，能够将驾驶员归入疲劳。

当转向动作表明驾驶员的疲倦时，根据本发明的方法能够包括提供警告信号以警告驾驶员的步骤。此警告信号例如能够表现为或者触发视觉信号、听觉信号或触觉信号。

根据本发明，有关转向动作的信息能够基于转向角、转向速度和/或车辆的行驶轨迹位置。行驶轨迹位置能够例如通过获取至车道边缘的距离来获取。

环境信息能够使得预告作用于车辆的风压的变化成为可能。尤其能够预告侧面作用于车辆的阵风。此外，环境信息能够包括例如对由车辆所经过的风转变的(windkritisch)路段的提示。在此情况下，环境信息能够表示由导航***所提供的信息。借助导航***的数据，能够事先确定，车辆何时会经过风转变的路段。

替代地或者附加地，环境信息能够包括对物体的经过的提示。此物体能够是另一车辆或者道路边缘。在此情况下，环境信息能够表示由环境传感器所提供的信息。能够对由环境传感器所提供的数据进行分析，以便实现物体识别并实现相对所识别的物体的距离和相对速度。

环境信息还能够表示由设置在车辆中的回转仪所提供的信息。借助于由回转仪所提供的信号，例如能够识别作用于车辆的脉冲式的加速度并且能够在对转向动作进行评估时考虑该加速度。

此外，本发明还创建了被构造成实施或者实现根据本发明的方法的步骤的装置。还能够通过本发明的以装置形式的实施变型来快速且有效地解决构成本发明基础的任务。

装置在这里能够被理解为电气装置，其处理传感器信号并据此输出控制信号。此装置能够具有接口，其能够以硬件方式和/或软件方式构造。在以硬件方式的构造中，接口能够是例如所谓ASIC***的部分，此***包含装置的各种不同的功能。然而，还可能的是，接口为特有的集成电路或者至少部分地由分立的组件构成。在以软件方式的构造中，接口能够是软件模块，其例如能够其他软件模块一起处于微处理器上。

有利的还有具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储在机器可读的介质上，如半导体存储器、硬盘存数器或者光存储器中，并用于当程序在控制装置上运行时，实施根据前述实施方式之一的方法。

附图说明

下面将根据所附的附图示例性地详细解释本发明。

附图中：

图1示出了本发明的实施例的电路方框图；

图2示出了本发明的实施例的流程图；以及

图3示出了根据本发明的实施例对驾驶员的转向行为的监视。

具体实施方式

在对本发明优选实施例的下列描述中，对于不同的图中所描述的起类似作用的元件，采用相同的或者类似的附图标记，其中省去了对这些元件的重复性描述。

图1示出了***的原理性构造，根据本发明的实施例，该***通过导航数据和/或来自于环境传感器的数据来改善基于行驶轨迹或者基于转向角的疲倦识别。

此***包括用于困倦识别的模块102，其具有用于疲倦识别的核心算法104以及驾驶员接口106，该接口106能够被构造为人-机-接口(HMI)。模块102与指示器112相连接，此指示器能够被构造成屏幕(显示器)、扬声器或者触觉装置。

此外，此***还具有已知疲倦探测的扩展120，该扩展120具有一个或者多个环境传感器121、导航***22以及地图数据123，例如GPS***的。作为环境传感器121例如能够使用距离传感器131和/或用于物体识别的传感装置133，其中距离传感器131能够获得例如到前方行驶的车辆的距离。导航***122能够具有用于定位和地图调整的装置135以及通信模块137。能够将数据从地图数据123提供至导航***122。

用于困倦识别的模块102能够被构造为用于接收转向角141以及路肩位置142。路肩位置142能够例如借助于环境传感器121获得并且被提供至模块102以用于困倦度识别。

环境传感器121能够将具有关于位置、方向、速度以及车辆类型的物体列表144提供至模块102以用于困倦度识别。物体列表144能够包括由环境传感器121获得的物体及其特征。导航***122能够包括回转仪145以及关于可能与风有关的环境物体(兴趣点)，比如隧道的进出口或者桥梁，的信息。

因此，图1中所示的***结构能够由对应于现有技术的部分102以及根据本发明的补充装置120构成。使用算法的部分102能够由具有用于疲倦识别的核心模块104的控制器以及模块106构成，其中核心模块104分析转向角和/或车辆的行驶轨迹路径位置，而模块106处理给用户的输出。典型地，该输出能够在显示器上、通过扬声器或者触觉输出设备112实现。

根据本发明的补充装置120由导航***122和联网的环境传感器121构成，其中，导航***122向算法提供有关位置、行驶方向和行驶速度的信息、有关当前的和与风有关的路段位置(兴趣点)诸如隧道的进出口或者桥梁的信息146、有关回转仪的信号的信息145以及必要时有关风向和风力的信息，而联网的环境传感器提供具有物体及其位置、运动方向和速度的物体列表144。

对用于疲倦识别的算法104如下进行调整，即在预告的由风所引起的外部干扰的情况下调整判决阈值，其中由风所引起的外部干扰例如是基于与风有关的路段位置的风压改变或者由环境物体所引起的风压改变。图3示出了示例性死区事件以及相应的判决阈值。

根据本发明的实施例，借助于雷达或录像***而生成物体列表144，该雷达或录像***获取缓慢行驶的车辆与其相对位置、相对速度以及大小。依赖于物体的相对速度、距离以及大小而预测出可能的干扰的时间范围以及大小。对于疲倦指数的计算，仅仅弱化地考虑或者根本不考虑在此时间范围内所探测出的死区事件。另外，这样的探测出的死区事件的值能够例如在进一步的处理之前被删除或者减小。

从数字的地图123中提取有关隧道、桥梁或者对风灵敏的地区形态的信息，并且同样预测可能的干扰的时间范围。如在由车辆产生的干扰的情况下，仅仅弱化地考虑或者根本不考虑在此时间范围内所出现的死区事件。利用对当前风向以及风速的了解，预测能够被进一步改善。

回转仪能够被替换地或者作为补充来使用，以便探测干扰量，即例如脉冲式的加速度，其作用于车辆上，并且将方向盘上的相关的、在时间上延迟的反应相应地弱化地引入疲倦指数的计算中。

图2示出了根据本发明的实施例的、用于对车辆驾驶员进行疲倦识别的方法的流程图。此方法能够例如由图1中所示的装置实施。在步骤231中，接收有关车辆转向动作的信息。在此，这些信息能够是转向角或者车辆在车道内的位置。在步骤233中，能够接收环境信息。能够分析环境信息，以便使得预告由干扰量所引起的车辆的横向运动成为可能。例如，横向运动能够是由于阵风而引起的。环境信息例如能够由导航***提供，并涉及有关车辆随后将要经过的特别的路段的信息。环境信息也能够由环境传感装置提供并包括有关物体的数据，这些物体能够引起作用于车辆上的干扰量。这些环境信息将被分析并在步骤235中被用以评估驾驶员的转向动作。基于对转向动作的评估能够决定，是否将驾驶员归为疲劳的。如果是这种情况，则能够输出警告信号，例如以用于触发扬声器。能够将环境信息如此引入评估步骤235中，即在对驾驶员的状态进行评估时不考虑或者仅仅限制地考虑这样的时段，即在该时段中转向动作受外部的干扰影响。为了评估驾驶员的状态，能够引入疲倦模型，如图3所描述的那样。

图3示出了根据本发明的实施例的、对驾驶员转向行为的监视。在所示的图表中，横坐标上标绘的是时间，纵坐标上标绘的是方向盘速度。方向盘速度能够说明，驾驶员是以多快的速度转动方向盘的。在此图表中，标绘有第一阈值301以及第二阈值302。第一阈值301限定了容差范围305的宽度。第二阈值302限定了最小的反应幅度。在此图表中，绘制了方向盘速度310的时间曲线。此外，还标绘了第一状态311、第二状态312以及第三状态313。

在标记第一状态311的第一时间点上，方向盘速度310降至第一阈值301以下。第一状态311限定方向盘速度310在容差305内。这对应于可能的死区的开端。死区的最短持续时间321能够被预先确定。如果方向盘速度310在持续时间321结束后仍然处于容差范围305内，则触发第二状态312。第二状态312限定到达了最短的持续时间，并因此识别了死区。在较晚的时间点，方向盘速度310以越过第一阈值301的方式而离开容差范围305。由此触发第三状态313。第三状态313标记方向盘速度310越过由第一阈值301所标记的容差。当越过第一阈值301之后，将会等待反应幅度。反应幅度由第二阈值302限定。最长等待时间将由反应阶段的最长持续时间323限定。在时间点325，反应幅度被超出。由此得出，发生了死区事件。

因此，为了识别死区事件，能够在第一步骤中检验，方向盘速度310是否进入了容差范围305内，根据本实施例即是否降至阈值301以下。如果是这种情况，则能够在第二步骤中检验，方向盘速度310是否在持续时间321结束之前又从容差范围305中出来，根据本实施例即是否超越第一阈值301。如果是这种情况，则重新以第一步骤开始。如果方向盘速度310在持续时间321结束之前没有离开容差范围305，则在第三步骤中检验，方向盘速度310何时离开容差范围305。如果方向盘速度310离开容差范围305，则在第四步骤中检验，方向盘速度310是否在最长持续时间323结束之前经过第二阈值302，根据本实施例即是否超越该阈值。持续时间321、323能够借助于相应的时间测量装置而获得，时间测量装置通过由方向盘速度310经过相应的阈值301、302而启动。

在第一状态311与第二状态312之间，驾驶员能够处于半睡半醒阶段。在该阶段中，他没有实施修正的转向动作。从第三状态起，驾驶员处于这样的阶段，即尽管识别到修正的转向动作的必要性，然而却不再能够毫无问题地实施，以至于可能导致巨大的转向偏差。在时间点325处识别的死区事件能够指示驾驶员的疲倦或者昏沉。所述死区事件的出现能够在时间上积累并积分成疲倦指数。如果疲倦指数超出阈值时，则疲倦事件被识别，并且能够提供警告信号以便使得驾驶员注意到他的状态。

所描述的以及在图中所示的实施例仅仅是作为示例而选择的。不同的实施例能够完全或者根据各自的特征相互结合。一个实施例也能够通过另一个实施例的特征来补充。此外，根据本发明的方法步骤能够反复地且以与所描述的顺序不同的顺序实施。如果实施例包括在第一特征和第二特征之间的“与/或”连接，则这能够被解释为，根据一个实施方式，该实施例既具有第一特征，又具有第二特征，并且根据另一个实施方式，该实施例不是仅具有第一特征，就是仅具有第二特征。

Claims (13)

1.用于对车辆的驾驶员进行疲倦识别的方法，其包括以下步骤：

通过第一接口接收(231)有关所述车辆的转向动作的信息(141，142)；

通过第二接口接收(233)环境信息(144，145，146)，其中所述环境信息使得预告所述车辆出现横向运动成为可能，其中，所述横向运动由从外部作用于所述车辆的干扰量而引起；以及

在考虑所述环境信息的情况下，评估(235)有关所述转向动作的所述信息，以便决定有关所述转向动作的所述信息是否表明所述驾驶员的疲倦。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述环境信息(144，145，146)表明出现横向运动，则不评估有关所述转向动作的所述信息(141，142)或者仅仅弱化地评估。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，将所述转向动作的时间曲线与疲倦模型进行连续比较，以确定连续的疲倦指标，其中，所述疲倦指标中的每一个用作对所述驾驶员在所述转向动作的所述时间曲线的、分配给各个疲倦指标的时段中的疲倦的指标，并且其中，在考虑所述环境信息的情况下，基于所述疲倦指标来确定，有关所述转向动作的所述信息是否表明所述驾驶员的疲倦。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，如果特定的疲倦指标被分配给一时段，且对于该时段，所述环境信息(144，145，146)表明出现横向运动，则不评估或者仅仅弱化地评估受干扰的、用于确定有关所述转向动作的所述信息是否表明所述驾驶员的疲倦的疲倦指标。

5.根据权利要求3或者4所述的方法，其中，将所述疲倦指标组合成疲倦指数，并且依赖于所述疲倦指数与阈值的比较来确定所述驾驶员的疲倦。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，如果所述转向动作表明所述驾驶员的疲倦，则所述方法具有提供警告信号以警告所述驾驶员的步骤。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，有关所述转向动作的所述信息(141，142)基于转向角、转向速度和/或所述车辆的行驶轨迹位置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述环境信息(144，145，146)使得预告作用于所述车辆的风压的改变成为可能。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述环境信息(146)包括对由所述车辆所经过的风转变的路段的提示。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述环境信息(144)包括对移动物体的经过的提示。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述环境信息(144，145，146)表示由导航***、环境传感器和/或设置在车辆中的回转仪所提供的信息。

12.装置，其被构造为实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法的所述步骤。

13.具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储于机器可读的介质上，以用于当所述程序在控制装置上运行时，实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

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