Erweiterte Fahrerablenkungswarnsysteme (ADDW)

Die Europäische Kommission hat einen Bericht über ADDW-Systeme veröffentlicht und damit auf die Sicherheitsmaßnahme zur Erkennung von Ablenkung und Müdigkeit des Fahrers reagiert, die Teil der europäischen Verordnung über die allgemeine Sicherheit ist. ADDW ist ein System, das den Aufmerksamkeitsgrad des Fahrers erkennt und warnt, wenn der Fahrer abgelenkt ist.

Ein ADDW-System besteht aus zwei Teilen:

1. Tier-1-Zulieferer bieten Technologien an, mit denen festgestellt oder eingeschätzt werden kann, ob der Fahrer nach vorne auf die Straße schaut oder seine Aufmerksamkeit woanders hinlenkt, indem die Augen, das Gesicht und/oder der Kopf des Fahrers während der Fahrt mit einer in das Lenkrad oder das Kombiinstrument eingebauten Kamera überwacht werden.

2. Die Automobilhersteller (OEM) sind dafür verantwortlich, diese Technologie in das Fahrzeug zu integrieren, Algorithmen zu entwickeln, um ablenkende und nicht ablenkende Ereignisse zu erkennen, die Interaktion mit dem Fahrzeug und dem Fahrer zu optimieren und bei Bedarf mit dem Fahrer zu interagieren. Viele Erstausrüster sind noch dabei, ihre ADDW-Systeme zu entwickeln, und einige haben noch kein System in der Entwicklung.

Zwei Hauptprobleme, die überwunden werden müssen, damit die Systeme als effektiv gelten und in Fahrzeuge eingebaut werden können, sind die Zuverlässigkeit und Robustheit der Systeme.

Zuverlässigkeit - die Hersteller gaben an, dass ihre Systeme eine unerwünschte Anzahl von Störungen aufweisen:

• Falsch-positive Warnungen, die sich negativ auf die Kundenerfahrung und das Vertrauen in das System auswirken (d. h. sie werden es ignorieren oder abschalten) und möglicherweise Ablenkung verursachen, anstatt sie zu verhindern; und

• Falsche Negativwarnungen, die den Zweck des Systems zunichte machen und sich negativ auf das Vertrauen des Fahrers in das System auswirken (z. B. wenn ein Fahrer nicht gewarnt wird, wenn er abgelenkt ist).

Eine der größten Herausforderungen, die zu falsch-positiven und falsch-negativen Warnungen führen, ist die Schwierigkeit zu bestimmen, ob eine Person visuell abgelenkt ist oder nicht, z. B. wenn sie ihre Augen entfernt hat, um eine mit der Fahraufgabe zusammenhängende Tätigkeit auszuführen, wie z. B. das Überprüfen von Spiegeln und toten Winkeln, das Lesen von Straßenschildern, das Abtasten der Windschutzscheibe und der Blick aus den Seitenfenstern, um die Umgebung oder die Verkehrssituation zu beurteilen. Einige Systeme haben versucht, dieses Problem zu lösen, indem sie mehrere Bereiche von Interesse (AoI) definiert haben, wie z. B. die Spiegel, das Kombiinstrument und das vordere Sichtfeld (FoV), und diese AoI als fahrrelevant kodiert haben, was bedeutet, dass das System den Fahrer nicht als visuell abgelenkt einstuft, wenn er auf einen dieser Bereiche blickt. Die Beteiligten gaben an, dass die Angabe mehrerer AoI und die Verwendung sekundärer Eingaben ihre Systeme robuster und zuverlässiger machten. Bei den meisten Systemen war die Größe des vorderen Sichtfeldes von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig, wobei das vordere Sichtfeld bei höheren Geschwindigkeiten kleiner war als bei niedrigeren. Einige Beteiligte gaben an, dass dies unter anderem darauf zurückzuführen ist, dass der Aufmerksamkeitsbereich des Fahrers im Stadtverkehr größer ist als auf der Autobahn. Dies bedeutet, dass einige Systeme in städtischen Umgebungen mehr Kopfbewegungen zulassen (d. h. ein breiteres vorderes Sichtfeld), aber eine kürzere Zeitspanne vor der Warnung, während das System in einer Autobahnumgebung weniger Kopfbewegungen zulässt (d. h. ein engeres Sichtfeld), aber eine längere Zeitspanne, bevor eine Warnung in Betracht gezogen wird.

Einige Systeme haben sekundäre Metriken wie Indikatoren, ADAS und die äußere Umgebung in ihren Algorithmus einbezogen, um die Absichten des Fahrers zu verstehen und somit zu bestimmen, ob ein Blick mit der Fahraufgabe zusammenhängt oder nicht. So kann ein Fahrer, der häufig oder lange zum Seitenfenster blickt, als Ablenkungsmanöver interpretiert werden (z. B. wenn er sich mit einem Beifahrer unterhält). Der Fahrer kann aber auch die Verkehrssituation einschätzen, wenn er an einer Kreuzung anhält und darauf wartet, auf eine stark befahrene Querstraße abzubiegen (d. h. er wartet auf eine Lücke). In dieser Situation helfen Informationen über die Blinker und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs dem System, die Absichten des Fahrers zu erkennen und daraus zu schließen, dass der Fahrer nicht abgelenkt ist. Bei dieser Methode handelt es sich um eine neuere Entwicklung, und die Hersteller benötigen mehr Zeit, um die Methode zu verfeinern und zu validieren, wobei einige Hersteller noch nicht in diesem Stadium der Entwicklung sind.

Ein weiterer Faktor, der sich auf die Zahl der falsch-positiven Warnmeldungen auswirkt und den die Beteiligten noch zu verstehen und in ihre Systeme zu integrieren versuchen, sind die Breite und die Grenzen des menschlichen Sehvermögens. Das menschliche Sehvermögen wird in drei Bereiche eingeteilt: den fovealen Bereich, den extrafovealen Bereich und den peripheren Sichtbereich. Am detailliertesten ist das Sehen im fovealen Bereich, der sich etwa einen Exzentrizitätswinkel für die Sichtlinie erstreckt, gefolgt vom extrafovealen Bereich, der sich über einen Exzentrizitätswinkel von etwa 30° erstreckt, während der letzte Bereich, der periphere Sehbereich, sich von 30° Exzentrizitätswinkel bis zu 100°-110° horizontal (von der Nase weg in Richtung Ohr), 60° nach oben und 70°-75° nach unten erstreckt. Für beide Augen beträgt das kombinierte Gesichtsfeld 130°-135° vertikal und 200°-220° horizontal.

Ein weiterer Faktor, der von den Beteiligten als nachteilig für die Zuverlässigkeit und Robustheit von ADDW-Systemen hervorgehoben wurde, ist die Schwierigkeit, angemessene Ablenkungsschwellen festzulegen. Wenn ein Fahrer visuell abgelenkt und mit einer sekundären Aufgabe beschäftigt ist, neigt er dazu, entweder über einen längeren Zeitraum von der Straße wegzuschauen (Typ 1) oder, was am häufigsten vorkommt, seinen Blick häufig zwischen den beiden Aufgaben hin und her zu bewegen, bis die sekundäre Aufgabe abgeschlossen ist (Typ 2):

1. Typ 1 - Die in der Literatur am weitesten verbreitete Empfehlung war, dass ein einzelner Blick nicht länger als zwei Sekunden dauern sollte.

2. Typ 2 - Für das Ablenkungsverhalten des Typs 2 wurden die folgenden Messungen ermittelt:

• Prozentualer Anteil des Straßenmittelpunkts (PRC): Prozentualer Anteil der Zeit innerhalb einer Minute, in der der Blick in einen Bereich des Straßenmittelpunkts mit einem Radius von 8 ̊ vom Straßenmittelpunkt fällt.

• Total Eyes-Off Road (TEOR): die Summe aller Blickdauern auf andere interessante Bereiche als die vorausliegende Straßenszene, insbesondere die TEOR-Blickdauer von mehr als zwei Sekunden in einem Sechs-Sekunden-Fenster.

• Gesamtblickdauer: Summierung aller Blickdauern auf einen Bereich von Interesse, insbesondere sollte eine ablenkende Aufgabe innerhalb von 15 oder 20 Sekunden der Gesamtblickdauer abgeschlossen sein.

• Blickfrequenz: Anzahl der Blicke auf ein Ziel innerhalb eines vordefinierten Zeitraums oder während einer vordefinierten Aufgabe, wobei jeder Blick durch mindestens einen Blick auf ein anderes Ziel getrennt ist.

Es wurde vorgeschlagen, dass die Empfindlichkeit des Schwellenwerts von der visuellen Wahrnehmung der Straße durch den Fahrer abhängt (d. h. Empfindlichkeit und Schwellenwert hängen vom Exzentrizitätswinkel zwischen dem Ziel und der Straßenmitte ab). Darüber hinaus schlugen die Beteiligten vor, dass die Empfindlichkeit der Schwelle auch vom Fahrkontext abhängt (d. h. Tageszeit, Straßentyp, Verkehr, Schläfrigkeitsgrad usw.).

Die Mindestanforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für ADDW-Systeme müssen festgelegt und in die Verordnung aufgenommen werden. Wenn das System nicht in angemessener Weise mit dem Fahrer interagiert oder den Fahrer nicht wirksam darüber informiert, dass er abgelenkt ist, kann der Fahrer die Warnung ignorieren, was zu Kollisionen führen kann. Wenn die Warnung nicht angemessen gestaltet oder das System nicht robust genug ist (hohe Falsch-Positiv-Rate), kann es außerdem zu Ablenkung oder Belästigung des Fahrers führen.

ADDW-Systeme sind so auszulegen, dass sie nur die Daten kontinuierlich aufzeichnen und speichern, die für die Funktion und den Betrieb des Systems im geschlossenen Regelkreis erforderlich sind. Darüber hinaus dürfen diese Daten Dritten nicht zugänglich sein oder zur Verfügung gestellt werden, und sie dürfen nur so lange gespeichert werden, wie sie für die Beurteilung des aktuellen visuellen Aufmerksamkeitszustands des Fahrers unmittelbar relevant sind.

Wir bei Neonode stimmen der Botschaft des Berichts voll und ganz zu und empfehlen jedem, ihn gründlich zu lesen. Neonode hat Lösungen für die im Bericht beschriebenen Eckfälle und eine leistungsfähige Toolbox für die Konfiguration eines kompletten DMS-Systems - von Anfang bis Ende.