Funktionsentwicklung eines Nothalteassistenzsystems bei kardiovaskulär bedingter Fahrunfähigkeit

Mirwaldt, Peter

Verkehrsunfälle, die sich aufgrund von medizinischen Notfällen des Fahrzeugführers ereignen, werden bedingt durch den demografischen Wandel der Gesellschaft zukünftig einen wachsenden Anteil am Gesamtunfallgeschehen haben. Nothalteassistenzsysteme verfolgen das Ziel, diese Notfälle zu detektieren und das Fahrzeug durch ein vollautomatisches Fahrmanöver in den Stillstand zu überführen. Eine juristische Erstbetrachtung dieser Systeme hat ergeben, dass sie grundsätzlich zulassungsfähig sind, wenn sie risikomindernd ausgelegt werden. In der vorliegenden Arbeit wird erstmals eine Systematik zur Gestaltung von Nothalteassistenzsystemen anhand ihrer rechtlichen Einordnung erstellt und die Umsetzbarkeit mit seriennaher Technik aufgezeigt. Hierfür werden unter anderem die Komponenten zur Umfeldwahrnehmung, Situationsentscheidung sowie zur Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle betrachtet. Weiterhin werden für die Erkennung von medizinischen Notfällen im Fahrzeug kardiovaskuläre Ursachen als relevant identifiziert. Die kontaktlose Messung der mittleren Herzrate bietet die Grundlage zur Erkennung dieser Notfälle. Die prinzipielle Messbarkeit der Herzrate im Fahrzeug wird anhand eines kapazitiven und eines kamerabasierten Verfahrens erstmals im Rahmen einer Probandenstudie bestätigt. Verbesserungspotentiale ergeben sich bezüglich der Kompensation von Störeinflüssen, wie z. B. von Körperbewegungen. Zur besseren Durchführbarkeit von automatischen Fahrmanövern wird eine Warnstrategie entwickelt, die andere Verkehrsteilnehmer zu einer „kooperativen“ Abstandsvergrößerung zum Notfallfahrzeug motivieren soll. Im Rahmen einer Probandenstudie im Fahrsimulator wird bestätigt, dass Verkehrsteilnehmer zu einem solchen kooperativen Verhalten motiviert werden können. Die besten Ergebnisse werden mit einer Variante erzielt, bei der abwechselnd das Warnblinklicht und der Fahrtrichtungsanzeiger angesteuert werden, in Kombination mit einem Spurversatz in Richtung der rechten Fahrbahnmarkierung.

An ageing population combined with an increase in the age at which people continue to drive is likely to result in accidents caused by medical emergencies representing an increasing proportion of total road accidents. Emergency stop assistant systems aim to detect these emergencies and bring the car to a safe stop, using a fully automated driving function. An investigation revealed that these systems can be legally deployed provided that a risk-mitigating function layout is implemented. For the first time, this work shows the implementation of a risk-mitigating function layout for an emergency stop assistance system according to its legal classification using close-toproduction technology. Component layouts for environment perception, state machine and human machine interface are considered among others. Regarding the detection of medical emergencies in the vehicle, cardiovascular causes are identified as most relevant. The measurement of mean heart rate with contactless sensors is the basis for detecting these emergencies. For the first time, measurability of mean heart rate with a capacitive and camera based method is demonstrated by a study with test persons using a specially designed test bench. Opportunities for improvement are revealed, especially regarding compensation of disturbing influences like the driver’s body movements. In order to provide safer automated driving maneuvers in dense traffic, warning strategies are investigated to motivate surrounding drivers to increase safe clearance to the vehicle undergoing the automated manoeuver activated in response to a medical emergency with the driver. The ability to motivate surrounding drivers to act cooperatively is confirmed by a study in a driving simulator. Best results are achieved by a variant applying hazard warning lights and right indicator alternately in combination with a track offset towards the right lane marking.

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Mirwaldt, Peter: Funktionsentwicklung eines Nothalteassistenzsystems bei kardiovaskulär bedingter Fahrunfähigkeit. 2014.

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