Lenkrad und Fahrerüberwachungskamera: Driver Monitoring System

DMS: Prinzipien und Anbieter

Ein Driver Monitoring System kombiniert eine spezielle Kamera, die normalerweise an der Lenksäule oder über dem Kombiinstrument platziert ist, mit einer Bildanalyse-Recheneinheit. Das System verfolgt in Echtzeit den Blick, die Kopfhaltung, die Augenlidöffnung und manchmal die Pupillenerweiterung.

Die wichtigsten Zulieferer sind Smart Eye (Schweden), Seeing Machines (Australien), Tobii (Schweden), Continental, Aptiv und Valeo. Diese Lösungen werden von den Automobilherstellern unter dem jeweils passenden Handelsnamen integriert: Subaru DriverFocus, Cadillac Super Cruise, BMW Driver Attention Camera, Mercedes Attention Assist Plus.

Infrarotkamera: Sensoren und Platzierung

Die Kamera verwendet in der Regel einen CMOS-Sensor, der für das Nahinfrarot (NIR) empfindlich ist, in Verbindung mit einer Reihe von Infrarot-LEDs, die das Gesicht des Fahrers beleuchten. Diese Technologie ermöglicht den Betrieb bei Nacht, mit Sonnenbrille und sogar bei direkter Sonneneinstrahlung.

Die Standardplatzierung ist eine der folgenden drei:

• An der Lenksäule, direkt vor dem Kombiinstrument. Dies ist die häufigste Platzierung bei Mercedes, Audi, BMW.
• In der Verkleidung des Innenspiegels, wie bei Subaru oder General Motors.
• Auf dem Armaturenbrett, über dem Kombiinstrument, eine Wahl, die bei einigen neueren Volkswagen und Toyota getroffen wurde.

Das Lenkrad kann je nach Platzierung das Sichtfeld der Kamera teilweise verdecken. Deshalb wird die Fahrposition im Werk als Teil der DMS-Homologation des Fahrzeugs validiert.

Analysealgorithmen und generierte Signale

Die Software nutzt die Kamerabilder, um kontinuierlich mehrere Metriken zu generieren:

1. Schläfrigkeit: Erkennung von PERCLOS (Prozentsatz der Lidschlusszeit), Mikroschlaf, Gähnen.
2. Ablenkung: Blickrichtung außerhalb der Fahrbahn über einen bestimmten Zeitraum.
3. Unaufmerksamkeit: Kopf vom nützlichen Sichtfeld abgewandt.
4. Fahrerabwesenheit: Wenn autonomes Fahren der Stufe 2+ aktiv ist und kein Gesicht erkannt wird.

Die generierten Signale sind hierarchisch geordnet: diskretes Symbol im Armaturenbrett, Audiobotschaft, Lenkradvibration, Sitzvibration, oder sogar automatische Fahrzeugverlangsamung für höhere Alarmstufen. Der Auslöseschwellenwert für jedes Signal wird vom Hersteller in seinen Spezifikationen festgelegt.

Direkte Interaktion mit dem Lenkrad

Auch wenn die Kamera nicht im Lenkrad montiert ist, ist die Interaktion intensiv. Mehrere DMS-Signale werden an das Lenkrad weitergeleitet:

Dies setzt voraus, dass das Lenkrad einen haptischen Vibrator (der technische Begriff ist "haptic feedback unit" oder einfacher ERM/LRA-Aktuator) integriert. Dies ist seit 2020 Standard in den meisten Premiumfahrzeugen, war aber vorher nicht der Fall. Bei älteren Fahrzeugen erfolgt die Warnung ausschließlich über das Kombiinstrument oder die Lautsprecher.

Regulatorischer Rahmen EU und NHTSA

Die EU-Verordnung 2019/2144, auch "GSR2" genannt, schreibt für neue Fahrzeugtypen, die ab dem 7. Juli 2022 zugelassen werden, und für alle Neufahrzeuge, die ab dem 7. Juli 2024 verkauft werden, das Vorhandensein eines Driver Drowsiness and Attention Warning (DDAW) Systems vor. Dies ist die obligatorische Grundlage des DMS. Eine nächste Stufe, die Advanced Driver Distraction Warning (ADDW), wird schrittweise mit strengeren Kriterien angewendet.

In den Vereinigten Staaten hat die NHTSA im Jahr 2022 ein Verfahren zur Verpflichtung der Alkohol- oder Unaufmerksamkeitserkennung eingeleitet. Die FMVSS schreibt das DMS noch nicht universell vor, aber die Hersteller setzen aufgrund der Komplexität der Architekturdifferenzierung die gleichen Systeme für die Märkte Europa und USA ein.

Auswirkungen auf eine Lenkradüberarbeitung

Bei einer Lenkradüberarbeitung in einem mit DMS ausgestatteten Fahrzeug sind folgende Punkte zu beachten:

• Überprüfen Sie das Sichtfeld der DMS-Kamera nach dem Wiedereinbau. Eine nur wenige Millimeter dickere Lenkradfelge kann in bestimmten Konfigurationen einen Teil des Gesichts verdecken.
• Behalten Sie die Positionierung des haptischen Vibrators bei, ohne dessen mechanische Verankerung an der Struktur zu verändern.
• Bewahren Sie die Flexkabel des kapazitiven Sensors, wenn das Fahrzeug eine Handerkennung integriert.
• Verdecken Sie keine eventuellen Kalibrierungsmarkierungen auf der Rückseite des Lenkrads (selten, aber bei einigen Modellen vorhanden).

Nach einer Überarbeitung kann es notwendig sein, einen Lernzyklus oder eine ADAS-Neukalibrierung in einer Fachwerkstatt durchzuführen. Bei Fahrzeugen mit einem höheren autonomen Fahrniveau (BMW Driving Assistant Professional, Mercedes Drive Pilot) wird oft ein erneuter Besuch beim Händler empfohlen, um die korrekte Funktion des Systems zu bestätigen. Siehe auch unseren Artikel über die ADAS-Neukalibrierung nach Überarbeitung.

Praktische Empfehlung

Das DMS ist zu einem stillen, aber zentralen Element der aktiven Sicherheit moderner Fahrzeuge geworden. Es verändert nicht die Mechanik des Lenkrads, aber es schreibt einen funktionalen Rahmen vor: Die Ergonomie, Geometrie und Elektronik des Lenkrads müssen mit den Erkennungsschwellen der Kamera kompatibel bleiben.

Vor jeder Überarbeitung an einem neueren Fahrzeug sollten Sie explizit feststellen, ob das DMS ausgestattet ist, den Werkstattbetrieb nach dessen Verfahren zur Erhaltung der Sensoren und des Vibrators fragen und einen Funktionstest nach dem Wiedereinbau einplanen. Dies ist eine unsichtbare Arbeit für den Endkunden, aber sie unterscheidet eine Werkstatt, die die Fahrzeugelektronik versteht, von einer Werkstatt, die Lenkräder der alten Generation repariert.