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Fahrzeuginsassen im Blick

Neuer Sicherheitslevel durch Insassenzustandserkennung

Günstige Komponenten und der Trend zum automatisierten Fahren führen dazu, dass Kameras verstärkt Einzug in den Fahrzeuginnenraum halten. Sie verbessern die Sicherheit und den Komfort der Passagiere – entsprechend begehrt sind die Daten bei zahlreichen Gewerken. IAV hat erste Pilotprojekte umgesetzt und unterstützt seine Kunden längs der gesamten Entwicklungskette.
Mensch oder Paket? Heutige Systeme für die Sitzbelegungserkennung können das in Grenzfällen nicht eindeutig entscheiden. Denn ob ein Mensch oder eine leblose Ware auf der Sitzfläche lastet, kann ein simpler Drucksensor nicht erkennen. Für eine Kamera ist das hingegen kein Problem: Sie erkennt mühelos den Unterschied, und die Sitzbelegungserkennung verlangt dann auch nicht, dass das Paket sich doch bitte anschnallen möge.

Und nicht nur das: Per Bilderkennung kann das Fahrzeug künftig Ermüdungserscheinungen beim Fahrer sowie Zusatzinformationen wie Größe und Sitzposition der Insassen ermitteln und die Rückhaltesysteme individueller an die Insassen anpassen. Und nach einem Unfall ließen sich die Bilder direkt an eine Notrufzentrale senden, sodass sich die Rettungskräfte besser auf ihren Einsatz einstellen könnten.

Kamera optimiert die Überlebenschancen

Das Beispiel zeigt, wie Kameras im Fahrzeuginnenraum einen Beitrag zur Fahrzeugsicherheit leisten können. Bisher war ihr Einsatz aber auf große Fahrzeuge beschränkt, was sich mittlerweile ändert. „Die Komponenten sind deutlich preiswerter geworden“, berichtet Dr. Andrea Paggel, Abteilungsleiterin Sensors und Actuators bei IAV. „Ein weiterer Treiber ist der Trend zum automatisierten Fahren: Der nächste Schritt ist Level 3, und hier kann das Fahrzeug mithilfe der Kamera erkennen, ob der Fahrer noch aufmerksam ist und jederzeit die Kontrolle wieder übernehmen kann.“ Außerdem könnten Rückhaltesystems zukünftig auf Basis von Kameradaten adaptiv auf die Passagiere reagieren, um sie vor einem Crash in eine Position zu bringen, die ihr Verletzungsrisiko verringert.

Damit sind die Fähigkeiten der Innenraum-Kameras aber noch lange nicht ausgeschöpft, denn viele Komfortfunktionen lassen sich mit den elektronischen Augen verbessern oder überhaupt erst realisieren – zum Beispiel ein biometrischer Authentifizierungsprozess im Fahrzeug. „Die Kamera im Fahrzeuginnenraum erkennt, ob die zum Zutritt berechtigte Person tatsächlich auf dem Fahrersitz Platz genommen hat“, erklärt Danny Thiel, Projektleiter im Fachbereich Vehicle Electronics bei IAV. „Nur bei einem positiven Abgleich wird der Startvorgang freigegeben.“ Zudem lassen sich individuelle Einstellungen wie persönliche Fahrwerkseinstellungen oder die Sitzposition an den Authentifizierungsprozess knüpfen.

IAV hat gemeinsam mit seinem amerikanischen Partner FaceTec Inc. eine Kameralösung entwickelt, die plattformunabhängig sowohl mit mobilen Endgeräten als auch mit stationären Kameras im Innenraum genutzt werden kann. Die biometrische Authentifizierung erfolgt über einen 3-D-Gesichtsscan, der sich auch von veränderbaren Personenmerkmalen wie dem Tragen von Brillen, Bärten oder Make-up nicht täuschen lässt. Die Insassendetektion funktioniert auch bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zuverlässig. Sie kommt unter anderem in der IAV-Eigenentwicklung IAV Coquille (siehe den Artikel auf Seite 28) zum Einsatz, die auf der CES 2019 in Las Vegas zu sehen war. Auf dem dortigen Messestand konnten die Besucher das System auch an einer Stationärkamera erleben.

Zahlreiche neue Komfortfunktionen

Neben der biometrischen Authentifizierung ermöglichen Innenraumkameras noch weitere Komfortfunktionen: „Man könnte beispielsweise die Innenraumbeleuchtung an die Emotionen des Fahrers anpassen, das Infotainment-Display je nach Blickrichtung der Insassen steuern, die Klimaanlage je nach Zustand des Menschen regeln oder Vitalparameter wie etwa den Herzschlag messen“, sagt Robert Büthorn, Entwicklungsingenieur im Fachbereich Automated Driving Functions bei IAV. Für die Fahrerzustands- und Blickrichtungserkennung arbeitet IAV an eigenen  Lösungen, die auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig arbeiten. IAV hat bereits viele der Schlüsselkomponenten für eine intelligente Innenraumsensorik in Projekten eingesetzt, darunter künstliche Intelligenz und Bilderkennung. „Wir können unsere Kunden darum längs des gesamten Entwicklungsprozesses begleiten – vom Konzept über die Spezifikation bis hin zur Absicherung“, so Stefan Olders, Fachreferent bei IAV Fahrzeugsicherheit. „Typische Fragen sind etwa die Platzierung der Kamera, die Auswahl der besten Algorithmen oder die Bewertung von potenziellen Zulieferern.“ Auch das Wissen über geeignete Testdaten und Absicherungsmethoden ist ein wichtiger Baustein für den Entwicklungsprozess. Entschieden werden muss auch, welche und wie viele Kameras zum Einsatz kommen sollen und ob eine Infrarotbeleuchtung erforderlich ist.

Auf die Entwickler kommen mit dem Einsatz von Innenraumkameras neue Herausforderungen zu. Bisher nutzen sie beispielsweise drei Arten von Dummys für Crashtests, um die verschiedenen Körpergrößen der Fahrzeuginsassen abzubilden. Im Zeitalter personalisierbarer Rückhaltesysteme dürfte eine genauere Unterscheidung nötig werden – auch bei Erprobungsfahrten, die künftig mit vielen unterschiedlichen Personen durchgeführt werden müssen. Und künftige Hochgeschwindigkeitskameras in autonomen Fahrzeugen werden hohe Datenraten liefern, deren Transport und Verarbeitung ebenfalls eine Herausforderung sind. Aber der Aufwand lohnt sich: Kameras im Fahrzeuginnenraum versprechen ein bisher unerreichtes Niveau beim Komfort und bei der Sicherheit.

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