Untersuchung und Klassifikation der Fahreraufmerksamkeit bei längerer partiell automatisierter Fahrt
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2021-12-20
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Abstract
Um die Unfallzahlen weiter zu senken, schreibt die Europäische Union ab 2030 eine höhere Fahrerüberwachung für neue Fahrzeuge vor. Bislang liegt der Fokus in einem manuell gefahrenen Fahrzeug auf einer Müdigkeitserkennung als Komfortsystem. Jedoch ändern sich die Anforderungen an den Fahrer und dessen Aufgaben bei steigender Automatisierung der Fahraufgabe, sodass auch die Fahrerbeobachtung/-überwachung weiter entwickelt werden sollte. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Auslegung von Aufmerksamkeitsaufgaben in Simulator-Fahrversuchen und einem ersten Versuch die aufgenommenen Daten von wenigen Probanden automatisch auszuwerten, um die Machbarkeit zu zeigen. Durch die partielle Automatisierung (nach SAE Level 2) der Fahraufgabe bleiben dem Fahrer bei der hier vorgestellten längeren Aufmerksamkeitsaufgabe nur noch schwache und seltene Reize, sodass von einer Vigilanzaufgabe gesprochen werden kann. Zur Messung des Fahrerzustands wird in dieser Machbarkeitsstudie eine Kombination aus verschieden Körperfunktionen durch unterschiedliche Sensoren erfasst, mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk fusioniert und verarbeitet. Es werden verschiedene Kombinationen von Sensoren getestet, um herauszufinden, welche Signale für eine Klassifikation des Fahrerzustands ausreichend oder notwendig sind. Dabei wird darauf geachtet, ob diese Signale in Zukunft durch neue Sensortechnologien auch kontaktlos erfasst werden könnten, um eine Entwicklung dieser zu motivieren. Am Ende wird eine Klassifizierung vorgenommen, die zwischen den hier so genannten Zuständen Vigilant (aufmerksam) und Hypovigilant (nicht mehr aufmerksam) unterscheiden kann, sodass eine anschließende Regelung ein solches Signal verwenden kann, um den Fahrer in einen besseren Zustand zu bringen. Zudem kann der Fahrer gewarnt werden, wenn die Aufmerksamkeit nicht zu den Aufgaben passt, die er in der Automatisierungsstufe zu erledigen hat beziehungsweise für die er verantwortlich ist. Dazu könnten Aufgaben zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrer dynamisch verteilt werden, also beispielsweise die Führung in Längs- oder Querrichtung wieder als Fahraufgabe dem Fahrer übergeben werden, um ihn aufmerksam zu halten. Durch eine kontaktlose Erfassung der Aufmerksamkeit gibt es zudem einen Komfortgewinn, da zum Beispiel die Hände nicht mehr das Lenkrad festhalten müssen, um dem Fahrzeug seine Aufmerksamkeit zu bestätigen, wie es heute in einigen Fahrzeugen üblich ist.