CN111301429A - 用于确定驾驶员的疲劳的方法和相对应的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定机动车的驾驶员的疲劳的方法，其中在考虑驾驶员的转向行为的情况下确定疲劳，其特征在于，该方法包括如下步骤：确定转向***或疲劳确定***的迟滞；以及在确定驾驶员的疲劳时考虑所确定的迟滞。本发明还涉及一种被设立用于实施该方法的设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车的驾驶员的疲劳的方法，其中在考虑驾驶员的转向行为的情况下确定疲劳，其特征在于，该方法包括如下步骤：确定转向***或疲劳确定***的迟滞；以及在确定驾驶员的疲劳时考虑所确定的迟滞。本发明还涉及一种被设立用于实施该方法的设备。
背景技术
从现有技术中，例如公知专利申请DE 10 2014 219 826 A1。该文献涉及一种用于确定车辆、尤其是机动车的驾驶员的疲劳状态的方法，该车辆具有能由驾驶员操纵的转向装置，其中有关由驾驶员引起的转向运动来监控该转向装置，而且其中根据至少一个所检测到的转向运动来确定驾驶员的疲劳状态。
对机动车的驾驶员的注意力识别或疲劳识别常常基于转向角。在整个后续发展中，术语疲劳和注意力或对驾驶员的疲劳和注意力的识别/确定应该同义地被使用。然而，转向***具有误差和容差。在转向角信号中的起决定性作用的误差是迟滞。该迟滞显著影响对疲劳的识别。当前，在计算疲劳时并没有重视在转向角信号中的迟滞。由于在制造方面或者在转向***老化时的偏差，形成不同的迟滞值。疲劳识别的算法基于行驶集合来应用，其中在车辆中的转向角信号具有确定的迟滞。在现场紧接着成批出现不同的迟滞。视迟滞而定，疲劳识别改变其性能。
发明内容
而按照本发明的方法有利地能够实现对疲劳识别的改善。按照本发明，这通过在专利独立权利要求中说明的特征来实现。本发明的其它设计方案是从属权利要求的主题。
按照本发明的用于确定机动车的驾驶员的疲劳的方法，其中在考虑驾驶员的转向行为的情况下确定疲劳，其特征在于，该方法包括如下步骤：确定转向***或疲劳确定***的迟滞；以及在确定驾驶员的疲劳时考虑所确定的迟滞。
其被理解为：在车辆运行期间确定实际并且当前存在的迟滞而且该迟滞在确定驾驶员的疲劳时予以考虑。该考虑例如可以在计算疲劳时直接进行或者例如可以通过在计算疲劳的准备阶段对信号或参数的适配来间接进行。
有利地，可以避免在转向角信号中有迟滞时基于转向角的疲劳识别的性能损失。还能够实现：在现场并没有发生在不同的车辆中性能的偏差。同样，避免了在车辆或组件老化时性能的偏差。这例如能够实现在车辆的使用寿命期间可靠的疲劳识别。有利地，也可以将关于用于起作用的疲劳识别的转向角信号中的迟滞方面的要求降低到最低限度。这导致转向***的硬件成本的降低。
在一个有利的实施方式中，该方法的特征在于，在如下范围中的至少一个范围内确定迟滞：
- 转向机构；
- 转向角传感器测量***；
- 转向角传感器预处理装置；
- 信号传输装置；
- 控制设备输入端；
- 疲劳识别装置。
其被理解为：在所提到的范围中的一个或多个范围内，确定在车辆运行期间所出现的迟滞。视范围而定，一个或多个不同的组件可能对迟滞的出现有责任。相对应地，分析一个或多个组件。例如，在转向角传感器的测量***中常常出现迟滞。该迟滞可能导致在确定疲劳时的错误。因而，确定并且考虑例如在转向角传感器的测量***中实际存在的迟滞。有利地，经此实现了对结果品质的优化。此外，由于原因相关地限制监控，所需的花费保持得低。
在一个可能的设计方案中，该方法的特征在于，对迟滞的确定包括如下方法步骤：确定转向角信号。其被理解为：为了确定迟滞而检测转向角信号波形。
在一个优选的实施方案中，该方法的特征在于，对迟滞的确定包括如下方法步骤：分析转向角信号。其被理解为：为了确定迟滞而分析转向角信号波形。有利地，为此可以考虑并且分析已经确定的转向角信号波形。替选地，仅仅为了确定迟滞而检测转向角信号。
在一个替选的扩展方案中，该方法的特征在于，对转向角信号的分析包括如下方法步骤中的至少一个方法步骤：确定在转向角信号中出现迟滞的至少一个位置；计算在至少一个所确定的位置处的迟滞。
其被理解为：估计在转向角信号波形中出现迟滞或可能出现迟滞的位置。例如，假定这种位置在转向角信号波形中的平台面上。就在估计出现迟滞的该位置，估计或计算实际的迟滞。例如，在所限定的时间点，在转向角信号波形中估计由驾驶员实际提供的转向角。准确地说，确定由传感器所确定的转向角信号与实际上由驾驶员提供的转向角之间的区别。对于计算来说提供不同的方案。
在一个可能的实施方式中，该方法的特征在于，对迟滞的计算包括如下方法步骤：
- 将两条切线施加到转向角信号曲线上；
- 确定这两条切线的交点；
- 基于转向角信号曲线和这两条切线的交点来确定迟滞，尤其是将整个信号的迟滞计算为切线的交点与转向角信号曲线的平台之间的距离的二倍。
经此，描述了用于确定迟滞的第一种方案。在此，例如将切线施加到转向信号曲线的在平台面之前的最后一个点上。切线的斜率通过该最后一个点以及转向信号曲线的另一点规定，例如转向信号曲线的如下点，该点处在该最后一个点之前的两个时间单位的距离处。经此，可以估计在所提及的点中信号曲线的斜率的平均值。在两条切线的交点与平台之间的距离是迟滞误差并且对应于整个信号的迟滞的一半（因为不仅在正平台而且在负平台都出现偏差）。在平台范围内的切线的走向对应于驾驶员的真实的转向角的近似。
在一个可能的实施方案中，该方法的特征在于，在考虑如下信号的情况下确定迟滞：
- 转向角信号；
- 车辆的横向加速度信号、尤其是车轮转速，
其中尤其是在考虑车辆的转向角信号与横向加速度之间的直接关联的情况下确定迟滞。
经此，描述了用于确定迟滞的另一方案。在此，除了转向角信号之外还分析和考虑其它信号。在所说明的示例中，所述其它信号在此是车辆的横向加速度信号。其被理解为：在转向角信号与横向加速度或车轮转速之间的关联被用于计算当前存在的迟滞值。相对应地，重新确定转向角信号或者使用已经存在的转向角信号。同样，例如根据ESP控制设备或者相对应的传感器来确定横向加速度或者使用已经存在的横向加速度信号。
在一个优选的扩展方案中，该方法的特征在于，在考虑所确定的迟滞的情况下实现如下方法步骤中的至少一个方法步骤：
- 使疲劳确定的应用参数适配；
- 使疲劳确定的死区事件强度适配；
- 将转向角信号中的迟滞改变到已知的值。
其被理解为：存在多个选项，以便在确定驾驶员的疲劳时考虑所确定的迟滞。在此，明确命名三种选项。借助于所出现的迟滞的性能变化曲线，例如可以使应用参数或者死区事件强度适配。替选地，在转向角信号中的迟滞可以被改变到已知的值。由此，抑制了性能损失。在这种情况下，每个选项都可以单独地被使用，以便对疲劳确定进行优化。但是，为此也可以使用多个或者全部选项。
在一个替选的实施方式中，该方法的特征在于，基于所确定的疲劳来控制驾驶员辅助***，尤其是基于所确定的疲劳来实现如下方法步骤之一：向驾驶员输出报警；由自动化的驾驶功能来接管车辆控制。
其被理解为：紧接着驾驶员的所确定的疲劳或者不注意，用于提高在道路交通中的安全性的其它方法步骤是有利的。例如，可以向驾驶员输出声音和/或视觉和/或触觉报警。替选地或者附加地或者在下一个辅助阶段，如果确定了驾驶员的疲劳，可以由自动化的驾驶功能来接管车辆控制。该自动化的驾驶功能可以规定：使车辆尽可能快地脱离交通情况并且进入安全的停车状态。
该方法例如可以以软件或硬件或者以软件和硬件的混合形式例如在控制设备中实现。
这里所提出的方案还提供了一种设备，该设备被构造为在相对应的装置中执行、操控或实现这里所提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的以设备的形式的所述实施变型方案，也可以快速并且高效地解决本发明所基于的任务。
在当前情况下，设备可以被理解为电气设备，所述电气设备对传感器信号进行处理并且根据此来输出控制和/或数据信号。该设备可具有接口，所述接口可以硬件式地和/或软件式地来构造。在硬件式的构造方案中，接口例如可以是所谓的***ASIC的部分，所述部分包含该设备的各种各样的功能。然而也可能的是，这些接口是特有的集成电路或者至少部分地由分立器件组成。在软件式的构造方案中，这些接口可以是软件模块，所述软件模块例如除了其它软件模块之外存在于微控制器上。此外，疲劳确定***或者其一部分、例如控制设备应该被理解为设备。此外，相对应地设计的驾驶员辅助***或者其一部分可以被理解为设备。
也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或者存储介质（如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器）上而且尤其是在程序产品或程序在计算机或设备上实施时被用于执行、实现和/或操控根据上述实施方式之一所述的方法的步骤。
附图说明
应指出：在说明书中单独列举的特征可以以任意的、技术上合理的方式来彼此组合并且表明本发明的其它设计方案。本发明的其它特征和用处从依据附图对实施例的描述中得到。
这些图中：
图1示出了现有技术中的疲劳识别的应用过程的流程；和
图2示出了驾驶员的用于疲劳识别的转向角信号的作用链；和
图3示出了在转向角信号中有迟滞区别时性能变化的图示；和
图4示出了针对在疲劳识别时的性能变化的可能的措施；和
图5示出了对迟滞的示范性确定的图示；和
图6示出了用于在疲劳识别时确定并且考虑迟滞的示范性的方法步骤。
具体实施方式
图1示出了现有技术中的疲劳识别的应用过程的流程。在这种情况下，利用具有确定的迟滞（左半边图像）的测试车辆来执行应用。然而，在现场可能出现不同的迟滞，由此可以改变报警并且借此改变疲劳识别的性能（右半边图像）。A1示出了具有在转向角信号中的未知的迟滞的测试车辆。在A2中实现应用。基于此，在A23中定义参数并且在A3中将这些参数传输给疲劳识别过程。在A4中进行对报警的优化和适配。这一直进行，直至在A5中在测试车辆中存在足够的性能、也就是说可靠性。在A52中，所寄存的值在该应用中作为目标值来考虑。然而，在现场有其它车辆，这些其它车辆具有在转向角信号中的不同的迟滞A6。然而，这些其它车辆同样动用具有所寄存的参数的疲劳识别过程A3。经此，在报警时可能发生时间延迟A7。还可能发生性能方面的变化A8。
图2示出了驾驶员的用于疲劳识别的转向角信号的作用链。在这种情况下，在每个单个的环节中都可能出现迟滞误差。然而，主误差来源大多是转向角传感器的测量***。作用链例如开始于驾驶员，该驾驶员通过转动方向盘来引起变道。在此，第一组件w1在作用链中是转向机构。下一组件w2是转向角传感器。该转向角传感器由测量***w21以及预处理装置w22组成。在这两个组件中同样可能形成迟滞误差。紧接着是信号传输装置w3、控制设备输入端w4和疲劳识别装置w5。这里，在每个单个的组件或者也在全部组件中可能存在迟滞，该迟滞可能导致在分析中的误差或者至少可能导致功能能力方面的降低。
图3示出了在转向角信号中有迟滞区别时性能变化的图示。在此，该性能变化依据在所出现的迟滞区别中的重要参数特异性（真负率（Richtig-Negativ Rate））以及灵敏度（真正率（Richtig-Positiv-Rate））来呈现。在此，x轴示出了以度为单位的迟滞区别而y轴示出了以百分比为单位的比例。在此，实线（或点线）示出了参数特异性而虚线（或点划线）示出了参数灵敏度。
图4以疲劳识别为例示出了针对在出现迟滞时所出现的性能变化的可能的措施。借助于在车辆中在线计算迟滞的迟滞估计器，可以采取使性能保持恒定的不同的措施。在此，车辆1包括转向***2和疲劳确定***3。还有驾驶员辅助***4。同样示出了控制设备5，该控制设备可以被分配给驾驶员辅助***4和/或疲劳确定***或者转向***2。在车辆运行期间，分析（具有已有的迟滞的）转向角信号。借助于迟滞估计器HS来确定迟滞。基于因此所确定的迟滞，可以实施多个措施。在措施V1中，改变转向角信号中的迟滞。如果转向角信号在迟滞被改变时被修正，则死区事件（Dead-Band Event）计算没有发生变化。在措施V2中，改变应用参数。如果应用参数发生变化，则可以抑制死区事件计算（DBE_B）发生变化。在措施V3中，改变死区事件强度。如果死区事件强度（DBE_I）发生变化，则各个死区事件对死区指数有另外的影响。借此，可以使在死区事件计算中的变化有相对性。在考虑所选择的一个或多个措施的情况下，计算死区指数（Dead-Band Index）（DB_I）。此外，基于当前的情况（Si）来确定情况指数（Si_I）。紧接着，在考虑死区指数（DB_I）以及情况指数（Si_I）的情况下确定疲劳指数（M_I）。
图5示出了用于确定迟滞的示范性方案的图示。在这种情况下，示出了关于时间的转向角信号波形。为了计算迟滞，有关迟滞出现的位置来分析以前的转向角信号（实线）。紧接着，在这些位置，借助于两条切线（点划线）来计算所出现的迟滞（H1、H2、H3）。在平台范围内的切线的走向对应于驾驶员的真实的转向角的近似。
对于切线来说，一方面将在平台之前的最后一个点P2用于切线斜率，而附加地将另一个点P1用于切线斜率。该另一个点P1具有两个时间单位的距离，以便获得斜率的平均值。因为迟滞出现在整个转向角信号中，所以将切线施加到所出现的每个平台上。在两条切线的交点与平台之间的距离是误差并且对应于整个信号的迟滞的一半（因为不仅在正平台而且在负平台都出现偏差）。在该计算方法的情况下，在交点与平台之间的距离将非常一致，使得所有距离的平均值都非常精确地符合信号的（一半的）迟滞。示例性地示出了三个迟滞H1、H2和H3。
在图6中示出了本发明的一个实施方式的方法步骤的图示。在这种情况下，在第一步骤S1中开始该方法。步骤S2示出了对迟滞的确定。为了确定迟滞，首先在S21中确定转向角信号。在S22中，确定在转向角信号中迟滞所出现的位置。在步骤S23中，计算所出现的迟滞。为此，在步骤S231中，将两条切线施加给相应的迟滞的平台。在步骤S232中，计算切线的交点。在步骤S233中，基于切线交点与平台的距离来确定相应的迟滞。
在步骤S3中，实施措施来降低迟滞误差。在步骤S4中，基于所识别出的迟滞在考虑用于降低可能的误差的优化的情况下进行疲劳确定。
Claims (12)
1.一种用于确定机动车（1）的驾驶员的疲劳的方法，其中所述疲劳在考虑所述驾驶员的转向行为的情况下被确定，
其特征在于，
所述方法包括如下步骤：
- 确定转向***（2）或者疲劳确定***（3）的迟滞；
- 在确定所述驾驶员的疲劳时考虑所确定的迟滞。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在如下范围中的至少一个范围内确定迟滞：
- 转向机构（w1）；
- 转向角传感器测量***（w21）；
- 转向角传感器预处理装置（w22）；
- 信号传输装置（w3）；
- 控制设备输入端（w4）；
- 疲劳识别装置（w5）。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对所述迟滞的确定包括如下方法步骤：
- 确定转向角信号。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对所述迟滞的确定包括如下方法步骤：
- 分析转向角信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述转向角信号的分析包括如下方法步骤中的至少一个方法步骤：
- 确定在所述转向角信号中出现迟滞的至少一个位置；
- 计算在至少一个所确定的位置处的迟滞。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述迟滞的计算包括如下方法步骤：
- 将两条切线施加到转向角信号曲线上；
- 确定这两条切线的交点；
- 基于所述转向角信号曲线和这两条切线的交点来计算所述迟滞，尤其是将整个信号的迟滞计算为切线的交点与所述转向角信号曲线的平台之间的距离的二倍。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在考虑如下信号的情况下确定所述迟滞：
- 转向角信号；
- 车辆（1）的横向加速度信号、尤其是车轮转速，
其中尤其是在考虑所述车辆（1）的转向角信号与横向加速度之间的直接关联的情况下确定所述迟滞。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，
在考虑所确定的迟滞的情况下进行如下方法步骤中的至少一个方法步骤：
- 使疲劳确定的应用参数适配；
- 使所述疲劳确定的死区事件强度适配；
- 将所述转向角信号中的迟滞改变到已知的值。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，基于所确定的疲劳来控制驾驶员辅助***（4），尤其是基于所确定的疲劳来实现如下方法步骤之一：
- 向所述驾驶员输出报警；
- 由自动化的驾驶功能来接管车辆控制。
10.一种设备（2、3、4、5），所述设备被设立用于实施根据权利要求1至9之一所述的方法。
11.一种计算机程序，所述计算机程序被设立用于实施根据权利要求1至9之一所述的方法。
12.一种机器可读存储介质，在其上存储有根据权利要求11所述的计算机程序。
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