Sensorik ToF-Sensoren fit für Fahrerzustandserfassung

Der Einzug der ToF-Sensoren spielen im Auto eine enorme Rolle.
ToF-Sensoren spielen für die Fahrerzustandserfassung eine wichtige Rolle.

Mit dem zunehmenden Einzug von Multimedia-Anwendungen ins Auto lässt sich der Fahrer immer mehr ablenken. Dazu kommen äußere Faktoren wie Müdigkeit oder Stress. Daher spielt die Fahrerzustandserfassung eine enorme Rolle. Für derartige Systeme eignen sich die aus der Konsumelektronik bekannten ToF-Sensoren, die nun ins Fahrzeug kommen.

Wenn der Fahrer vom Verkehrsgeschehen abgelenkt wird, mündet das sehr oft in Verkehrsunfälle. Die Automobilindustrie arbeitet deshalb verstärkt an Fahrzeugen mit serienmäßig halbautonomer Kontrolle. Dazu muss die Einbindung oder Ablenkung des Fahrers zu jedem Zeitpunkt der Fahrt überwacht werden. Neben äußeren Einflüssen und Situationen wird der Fahrer auch durch Aktivitäten im Inneren des Fahrzeugs abgelenkt. Dazu zählen die Unterhaltung mit anderen Fahrzeuginsassen, ein Telefongespräch, Essen und Trinken, Umdrehen, um nach den Kindern im Rücksitz zu schauen, die Bedienung des Infotainment-Systems, Rauchen oder aber sich zurechtmachen.

Untersuchungen des Allianz-Zen­trums für Technologie (AZT) zeigen aufgrund von Daten aus Deutschland, Österreich und der Schweiz alarmierende Ergebnisse. Die im Dezember 2013 veröffentlichte Studie kam zu dem Schluss, dass viele Autounfälle in erster Linie durch Ablenkung des Fahrers verursacht wurde. Bei 22 % der Gesamtunfälle war der Fahrer auf den Straßenverkehr konzentriert. Bei der Mehrheit der Unfälle – nämlich bei 78 % – war der Autofahrer abgelenkt, weil er mit anderen Aktivitäten beschäftigt war, beispielsweise mit dem Lesen und Verschicken von SMS-Nachrichten von seinem Mobiltelefon oder einfach Telefonieren ohne Freisprechanlage. In den USA bewiesen Ende 2013 veröffentlichte Zahlen der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) ähnliche Ergebnisse in Bezug auf die Ablenkung des Fahrers mit Unfallfolge.

Angesichts des Ernstes dieser Lage suchen Fahrzeughersteller, Zulieferer und Behörden nach einer effektiven Lösung für das Problem der Fahrerablenkung und wollen dafür sorgen, dass ein konstanter Zustand der Wachsamkeit aufrechterhalten wird. Durch ein besseres Verständnis des Fahrerverhaltens und der Blickrichtung des Fahrers lässt sich sicherstellen, dass sich eine plötzliche Unaufmerksamkeit nicht zu einer Gefahr entwickelt, wenn nicht schnell genug auf entstehende Gefahren reagiert wird.

Autofahren bedeutet, dass der Fahrer immer wieder einmal kurzzeitig den Blick von der Straße abwendet, um beispielsweise die Seitenspiegel, den Rückspiegel, die Tankanzeige, den Tacho oder andere Routine-Überprüfungen vorzunehmen. Es gibt jedoch einen großen Unterschied zwischen diesen schnellen Blicken und längeren Unterbrechungen der Aufmerksamkeit.

Wenn der Fahrer müde wird

Frühe Versuche, die Aufmerksamkeit und Wachsamkeit des Fahrers zu überwachen, basieren auf der Verfolgung der Iris- und der Augenlid-Bewegung. Diese sogenannten „Blinzel-Sensoren“ haben sich zusammen mit einer Warnung beim Verlassen der Fahrspur als sehr wertvoll erwiesen, um die Müdigkeit des Fahrers zu erkennen. Dabei reagiert das Fahrzeug, sobald der Fahrer Anzeichen von Müdigkeit erkennen lässt. Diese Systeme sind aber nicht ausgereift genug, um ein Advanced Driver Assistance System (ADAS) zu unterstützen, das abwägen muss, ob eventuelle Notmanöver erforderlich sind. Diese Art von Sensor-Implementierung ist zudem fahrzeugtypisch, dass heißt Unterschiede bei den Abmessungen im Fahrzeuginnenraum oder der Ausrichtung des Armaturenbretts und Sitzposition haben einen Einfluss auf die Sensorerfassungsfunktion, die genaue Daten liefern soll. Jedes Fahrzeugmodell eines Herstellers würde dann eine eigene Version des Sensorsystems erfordern, was hinsichtlich der Entwicklungsdauer und Gesamtkosten zu aufwendig wäre.