Als Pionier zum Thema Fahrzeugsicherheit verfolgt die Daimler AG ihre Vision vom unfallfreien Fahren. Ein Kernstück der Verwirklichung dieser Vision ist ein auf reale Verkehrs- und Unfallgeschehen abgestimmtes integrales Sicherheitskonzept, in dem alle einzelnen Komponenten der Fahrzeugsicherheit sowohl in den PKWS als auch in den Nutzfahrzeugen miteinander vernetzt und aufeinander abgestimmt sind. Die Vision vom unfallfreien Fahren beruht auf drei Säulen, wie den Fahrer permanent entlasten (dabei unterstützen und entlasten leistungsfähige Systeme den Fahrer bei seinen Fahraufgaben), schwierige Situationen aktiv mit dem Fahrzeug meistern (Unfallvermeidung ist das oberstes Ziel), die Verkehrsteilnehmer optimal schützen (innovative Fahrzeugkonzepte und intelligente Schutzsysteme helfen seit über 50 Jahren, Unfallfolgen für alle Verkehrsteilnehmer zu minimieren). Der Fahrer spielt in diesem Ansatz eine zentrale Rolle, so dass ein besseres Verständnis seiner kognitiven Fähigkeiten in verschiedenen Situationen des Straßenverkehrs von zentraler Bedeutung für eine optimale Auslegung von Fahrerassistenz- und Fahrerkomfortsystemen ist. Bisherige Ansätze zur Untersuchung der Interaktion zwischen Fahrer, Fahrzeug(-systeme) und Straßenverkehrssituationen basieren vor allem auf indirekte Maßnahmen, wie z.B. Fahrerverhalten, Fragebögen, Performanz von Zweitaufgaben, etc. Die Untersuchung kognitiver Prozesse als Grundlage des Fahrerverhaltens (sensorische Verarbeitung, Entscheidungsfindung, Müdigkeit, Vigilanz, etc.) scheiterten zum einen am Fehlen geeigneter Sensorik, die es erlauben würde, zuverlässig, robust und ergonomisch kognitive Fahrerzustände unter realen Straßenverkehrbedingungen zu messen. Zum anderen war dieses Scheitern durch ein Fehlen an neurophysiologischem Wissen bzgl. kognitiver Fahrerzustände unter realen Straßenverlehrbedingungen geschuldet. Im vorliegenden Projekt sind die Autoren deshalb beiden Ursachen angegangen. Innerhalb des ersten Projektschwerpunktes wurde die vom Projektpartner Brain Products GmbH entwickelten artefaktarmen Elektroden auf ihre Eignung für einen längeren Einsatz im Fahrzeug (ca. 8 Std.) getestet. Das Ergebnis der Testmessungen, die in einem eigens für diese Zwecke aufgebauten Versuchsträger durchgeführt wurden, wurde in einem iterativen Ansatz dem Projektpartner zurückgemeldet, der die Nach- und Verbesserungsvorschläge zügig umsetzen konnte. Zu Projektende stand schließlich eine neue EEG-Elektrodengeneration zur Verfügung, die die zu Projektbeginn formulierten Anforderungen erfüllte. Die neue Elektrodengeneration erlaubt eine robuste Datenerfassung im Fahrzeug mit minimaler Artefaktanfälligkeit und bietet eine deutlich verbesserter Ergonomie und Akzeptanz sowohl für den Fahrer (Tragekomfort) als auch für die Applizierung der EEG-Sensoren (geringe Vorbereitungszeit und einfache Handhabung). Dadurch ist ein intensiver Einsatz dieses Systems im Rahmen der Entwicklung und Validierung von Fahrerassistenzsystemen möglich. Der zweite Projektschwerpunkt adressierte die Identifikation neuronaler Korrelate von Fahrervigilanz. Dazu wurde eine Reihe von Fahrversuchen durchgeführt in denen das Fahrer-EEG während längerer, monotoner Tagfahrten auf einer verkehrsarmen Autobahn aufgezeichnet wurde. Zusätzlich zur Aufzeichnung des EEGs wurden auch psychophysikalische und subjektive Fahrermaße erhoben sowie Fahrzeugdaten synchron zu den andern Datenströmen aufgezeichnet. Dabei ist es gelungen spektrale Mikrostrukturen im EEG zu identifizieren, die mit hoher Zuverlässigkeit Änderungen der Fahrervigilanz nachbilden. Aufgrund der Tatsache, dass die Projektergebnisse unter realen Straßenverkehrsbedingungen zustande gekommen sind, bieten die vorliegenden Projektergebnisse im Vergleich zu bisherigen Ansätzen den wesentlichen Vorteil einer hohen ökologischen Validität. Obwohl zurzeit noch kein direkter Einsatz eines EEG Systems als Endprodukt im Fahrzeug absehbar ist, bietet das abgeleitete Vigilanzmaß zusammen mit der neu entwickelten EEG Sensorgeneration ein wertvolles objektives Außenkriterium bei der Entwicklung und Validierung von Fahrerassistenzsystemen. Des Weiteren erlaubt das Vigilanzmaß Faktoren zu identifizieren, die sich negativ und positiv auf den Fahrervigilanzzustand auswirken. Dadurch wird ein besseres Verständnis der Interaktion zwischen Fahrer, Fahrzeug und Fahrsituation ermöglicht, was eine Erhöhung der Fahrersicherheit zur Folge hat und einen wesentlichen Beitrag zur Verwirklichung dieser Vision vom unfallfreien Fahren leistet.

    As a pioneer in the field of driver safety, Daimler AG follows its vision of 'Accident-free Driving'. A core part of the implementation of this vision is an integral safety concept based upon real traffic and real accident events, in which all safety relevant vehicle components are linked together. The Vision of Accident-free Driving is based on a three-pillar strategy, as banishing driver stress (the driver is the key factor and his job is made easier thanks to high-performance systems which make the driver aware of his driving responsibilities and heighten his senses), actively mastering difficult situations with the vehicle (driver Assistance Systems detect dangerous situations at an early stage, signal them to the driver, and intervene to provide assistance in order to avoid of possible or at least minimize accidents and mitigate their consequences. The car becomes part of the 'thinking process'), maximizing safety for all road users. As the driver plays a key role in this approach, a deeper understanding and knowledge of the driver's cognitive abilities in certain traffic situations is of profound importance for an optimal design of driver assistance (DAS) and driver comfort systems. Given the lack of adequate sensors that would allow for robust, reliable and ergonomic measurements in ecological valid conditions (real world traffic) over a longer time periods, traditional methods for the study of the interaction between driver, vehicle (systems) and traffic-related environment rely on indirect measures such as driving behaviour, questionnaires, secondary task performance, etc. lack of knowledge regarding the neurophysiology of driver's cognitive functions (sensory perception, decision making, fatigue, vigilance, etc.) under real world traffic conditions further impair the study of the above mentioned interactions. As one focus of this project activities, the authors assessed the applicability of high impedance electrodes developed by the project partner Brain Products GmbH for the use in prolonged (greater than 8 hour driving) real world traffic condition studies. Testing was performed using a vehicle specifically equipped for this project. The test results were send back to the project partner who made changes and improvements to the system in accordance with the received feedback. As a result of this iterative process, the authors presented a new generation of high impedance EEG electrodes at the end of the project which fulfilled the requirements formulated at project start. The new generation of electrodes allows for robust measurements, provides minimal artifact and noise, and offers improved ergonomics while wearing and applying the EEG cap. As a result, intensive use of the EEG system for the development and validation of driver assistance systems is now possible. The second focus of the project activities addressed the identification of the neural correlates of driver vigilance. For this purpose the authors performed a series of experiments of prolonged daytime driving under monotonous conditions on a German highway with low traffic density. In addition to EEG data recordings, psychophysical and subjective driver measures are collected as well as vehicle data which were synchronized with all the other data streams. This paper successfully identified spectral microstructures that allow to reliably assessing driver vigilance with a high temporal resolution. Since these findings were obtained under real world driving conditions, they have a high ecological validity which represents a fundamental advantage in comparison with traditional methods performed under lab or driving simulator conditions. Even though the use of an EEG as an end-product integrated in the vehicle is not foreseen at the moment, the derived EEG-based vigilance measure in combination with the new hardware generation of electrodes represents valuable objective criteria for the validation and development of driver assistance systems. It also offers the possibility to identify factors that have a negative as well as a positive impact on the driver's vigilance state. This allows gaining insight and a better understanding of the interaction between driver, vehicle and driving situation, thus contributing to increasing driver safety.


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    Titel :

    Aufmerksamkeitszustand und adaptive Fahrerassistenzsysteme: Integration in den Regelkreis Fahrer - Fahrzeug - Umfeld. Teilprojekt. Schlussbericht. Projekt: Fahrer als Sensor (FaSor): Gewährleistung und Erhöhung der Verkehrssicherheit durch die Berücksichtigung des kognitiven Fahrerzustandes für eine optimale Wirkungsweise von Fahrerassistenzsystemen.


    Weitere Titelangaben:

    State of awareness and adaptive driver assistance systems: integration into the control loop driver-vehicle-environment. Subproject. Final report. Project: driver as a sensor (FaSor): Assurance and enhancement of the traffic safety by considering the cognitive driver condition for an optimal mode of the driver assistance systems operation


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2009


    Format / Umfang :

    39 Seiten, 13 Bilder, 2 Tabellen, Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch