DE102011011802A1

DE102011011802A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle, insbesondere in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011011802A1
Application number: DE102011011802A
Authority: DE
Inventors: Christoph Geyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-02-19
Filing date: 2011-02-19
Publication date: 2012-08-23
Also published as: US9442619B2; CN103492987A; CN103492987B; KR20150091428A; KR101732765B1; US20140025263A1; WO2012110207A1; EP2676180A1; KR20130126967A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (2) zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle mit einer mehrere Bedienpositionen (4; 4') umfassende Bedieneinheit (3), insbesondere in einem Fahrzeug (1). Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein durch ein Betätigungselement (11) ausgeführter manueller Bedienvorgang für die Bedieneinheit (3) erfasst und es wird während des manuellen Bedienvorgangs eine Beschleunigung zumindest eines zum Betätigungselement (11) oder zur Bedieneinheit (3) gehörigen Bezugssystems erfasst. Es wird durch den manuellen Bedienvorgang eine Eingabe für eine bestimmte Bedienposition (5A) erfasst, mittels der erfassten Beschleunigung eine Korrektur für die bestimmte Bedienposition (5A) berechnet und ein zu der korrigierten Bedienposition (5B) gehöriges Steuersignal erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle mit einer mehrere Bedienpositionen umfassenden Bedieneinheit, insbesondere in einem Fahrzeug.
Benutzerschnittstellen sind insbesondere bei Computern und bei Bediensystemen von elektronischen Einrichtungen bekannt, wo sie dem Benutzer die Interaktion mit der Maschine erlauben. Die Interaktion kann dabei über definierte Bedienpositionen, z. B. über mechanische Tasten erfolgen, die über manuelle Bedienvorgänge seitens eines Benutzers auswählbar sind. Insbesondere sind Bediensysteme mit graphischen Benutzerschnittstellen bekannt, über die ein Benutzer grafische Anzeigeinhalte, auch als Objekte bezeichnet, steuern kann. Die Objekte können beispielsweise über eine berührungsempfindliche Anzeigefläche oder mittels Gesten, die vor oder auf der Anzeigefläche erfasst werden, ausgewählt oder verschoben werden.
Damit Anzeigeinhalte schnell und einfach von einem Benutzer aufgenommen werden können, sind verschiedene Verfahren zur Darstellung von Anzeigeinhalten entwickelt worden. Die US 2010/0130259 A1 beschreibt beispielsweise ein mobiles Endgerät, mit welchem Bilder projiziert werden können. Dabei kann das Zittern der das Endgerät haltenden Hand sensorisch erfasst werden und das projizierte Bild entsprechend korrigiert werden.
Ferner sind Verfahren bekannt, mit Hilfe derer ein Benutzer Anzeigeinhalte steuern kann. Die DE 10 2008 052 485 A1 beschreibt ein Verfahren zum Anzeigen von in Listen geordneter Information mittels verschiedener Bedienvorgänge. Ein spezieller Bedienvorgang besteht dabei darin, dass der Benutzer die Anzeigefläche bewegt, wobei aus der Bewegungsrichtung der Anzeigefläche abgeleitet werden kann, in welche Richtung eine angezeigte Liste durchlaufen werden soll.
Die EP 1335 318 B1 beschreibt einen Touchscreen, der über eine z. B. kapazitive Annäherungserfassung verfügt. Die Bestimmung eines Punktes eines nächsten Zeigeabschnitts erfolgt durch das sequentielle Erfassen der Annäherung eines Objekts an den Touchscreen.
In einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, sind verschiedene elektronische Einrichtungen vorgesehen, deren Bedienung dem Fahrer oder einem anderen Fahrzeuginsassen ermöglicht werden muss. Zu diesen Einrichtungen gehören beispielsweise ein Navigationssystem, eine Fahrerassistenzsystem, Bediensysteme für Komforteinrichtungen wie z. B. der Klimatisierungsanlage sowie Kommunikations- und Multimediaanwendungen, die z. B. eine Telefonanlage, ein Radio oder einen CD-Spieler umfassen.
Für die Bedienung der vielfältigen Einrichtungen eines Fahrzeugs ergeben sich sehr spezielle Anforderungen, da die Bedienung unter anderem durch den Fahrer erfolgen kann. Es ist daher sehr wichtig, dass der Bedienvorgang und die damit verbundene Informationsaufnahme nicht zu einer Ablenkung des Fahrers während der Fahrt führt. Der Bedienvorgang sollte daher insbesondere so wenig Aufmerksamkeit vom Fahrer erfordern wie möglich und außerdem schnell durchführbar sein.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen eine verbesserte manuelle Interaktion zwischen Benutzer und Bediensystem ermöglicht wird. Die für die Bedienung erforderliche Aufmerksamkeit des Nutzers soll bei der Benutzerschnittstelle so gering wie möglich sein. Außerdem sollen Bedienfehler vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle wird ein durch ein Betätigungselement ausgeführter manueller Bedienvorgang für die Bedieneinheit erfasst und es wird während des manuellen Bedienvorgangs eine Beschleunigung zumindest eines zum Betätigungselement oder zur Bedieneinheit gehörigen Bezugssystems erfasst. Es wird durch den manuellen Bedienvorgang eine Eingabe für eine bestimmte Bedienposition erfasst, mittels der erfassten Beschleunigung eine Korrektur für die bestimmte Bedienposition berechnet und ein zu der korrigierten Bedienposition gehöriges Steuersignal erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass die Gefahr einer Fehleingabe durch äußere Störungen wenigstens eines der Bezugssysteme, in dem sich die Bedieneinheit oder das Betätigungselement befindet, reduziert wird. Durch die Erfassung des Bedienvorgangs kann die gewollte Eingabe des Benutzers bestimmt werden. Bei der Erzeugung des Steuersignals kann dann die äußere Störung, die als Beschleunigung erfasst wurde, entsprechend berücksichtigt werden.
Ein Bezugssystem ist als ein mit einem Körper mitbewegtes Koordinatensystem definiert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich dabei um beliebige Konstellationen handeln, in denen das Bezugssystem der Bedieneinheit, des Betätigungselements oder beider Beschleunigungen erfahren, z. B. in bewegten Fahrzeugen, auf Arbeitsbühnen, auf Schwimmpontons oder allgemein in vibrationsbelasteter Umgebung. Eine solche Beschleunigung kann insbesondere auch dann relevant sein, wenn z. B. die Bedieneinheit kadanisch aufgehängt ist oder der Benutzer auf einem schwingungsgedämpftem Sitz positioniert ist. Diese Beschleunigungen führen zu ungewollten Relativbewegungen zwischen der Bedieneinheit und dem Betätigungselement, woraus sich Fehlbedienungen ergeben können.
Bei einem Bedienvorgang eines Benutzers in einem Fahrzeug können sich der Benutzer, das Betätigungselement, z. B. sein Finger, sowie eine im Fahrzeug befestigte Bedieneinheit in jeweils relativ zueinander bewegten Bezugssystemen befinden. Beschleunigungen des Bezugssystems des Fahrzeugs treten dabei insbesondere während der Fahrt auf. Sie können z. B. beim Überfahren von Unebenheiten auftreten. Wenn in diesem Fall die Hand oder der Arm des Benutzers nicht abgestützt ist, tritt eine ungewollte Relativbewegung zwischen der Bedieneinheit und dem Betätigungselement auf, die bei der Korrektur der erfassten Bedienposition bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt wird. Dabei ist die Relativbewegung zwischen Benutzer und Betätigungselement als Bedienvorgang separat erfassbar und kann für die weitere Betrachtung herausgerechnet werden. Dabei kann einerseits angenommen werden, dass eine Beschleunigung des Fahrzeugs in vertikaler Richtung nicht auf das Betätigungselement übertragen wird. Andererseits kann auch berücksichtigt werden, dass sich von außen über das Fahrzeug auf den Benutzer wirkende Beschleunigungen auf das Betätigungselement übertragen, so dass eine auf das Bezugssystem des Fahrzeugs wirkende Beschleunigung auch auf das Bezugssystem des Betätigungselements wirkt, dennoch aber eine Relativbewegung erzeugt.
Die Beschleunigung wird beispielsweise in drei linear unabhängigen Richtungen erfasst, um sämtliche Beschleunigungen im dreidimensionalen Raum zu erfassen. Je nach Anwendung können dabei Beschleunigungen in einzelne Richtungen eine höhere Bedeutung als in andere Richtungen haben. Bei Kraftfahrzeugen sind insbesondere Beschleunigungen in vertikale Richtung relevant, wie sie beispielsweise durch das Überfahren von Schlaglöchern oder Bodenwellen verursacht werden. Longitudinale und laterale Beschleunigungen, wie diese bei Beschleunigungs- oder Abbremsvorgängen des Fahrzeugs bzw. beim Durchfahren von Kurven auftreten, können aber selbstverständlich mit berücksichtigt werden.
Zur Erfassung der gewollten Eingabe des Benutzers können bei dem Bedienvorgang wenigstens zwei Punkte einer Annäherungstrajektorie des Betätigungselements an die Bedieneinheit erfasst werden, die bei der Korrektur der Bedienposition berücksichtigt werden. Diese umfassen vorteilhafterweise wenigstens zwei Punkte vor der erfassten Beschleunigung, sodass daraus noch leichter die ursprüngliche Bedienintention des Benutzers abgeleitet werden kann. Insbesondere kann vorteilhafterweise mittels einer Vielzahl von Annäherungspunkten während des Bedienvorgangs eine geometrische Analyse der Annäherung des Betätigungselements an die Bedieneinheit durchgeführt werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Zeitintervall und der Abstand zwischen wenigstens zwei Punkten der Annäherungstrajektorie und/oder die mittlere Annäherungsgeschwindigkeit des Betätigungselements erfasst und bei der Korrektur der Bedienposition berücksichtigt wird. Die mittlere Annäherungsgeschwindigkeit des Betätigungselements an die Bedieneinheit kann z. B. durch die zeitaufgelöste Annäherungstrajektorie bestimmt werden, so dass daraus der Bedienzeitpunkt ermittelbar ist und in zeitliche Verbindung mit einem oder mehreren erfassten Beschleunigungsereignissen gebracht werden kann. Wird eine Vielzahl von zeitaufgelösten Punkten der Annäherungstrajektorie erfasst, so kann die Eingabe für die bestimmte Bedienposition, die der Benutzer zu bedienen beabsichtigte, mittels linearer Extrapolation oder Regression aus den Punkten der Annäherungstrajektorie ermittelt werden. Fehlbedienungen können auf diese Weise noch wirksamer verhindert werden.
Die korrigierte Bedienposition entspricht beispielsweise dem berechneten Schnittpunkt der Annäherungstrajektorie mit der Bedieneinheit ohne die erfasste Beschleunigung des Bezugssystems. Diese Korrektur ist relativ einfach und kann schnell durchgeführt werden. Alternativ kann die korrigierte Bedienposition aber auch auf komplexeren Rechenalgorithmen basieren, bei denen beispielsweise das Schwing- und Dämpfungsverhalten der durch die erfasste Beschleunigung angeregten Bezugssysteme berücksichtigt wird. Auch können Ergebnisse bereits abgeschlossener Bedienvorgänge, bei denen ein Beschleunigungsereignis erfasst wurde, bei der Berechnung einer korrigierten Bedienposition einfließen.
Die Eingabe für eine bestimmte Bedienposition kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Dabei sind die konkreten Ausführungsformen der Eingabe zunächst unabhängig von den zuvor beschriebenen Korrekturmethoden. Für eine spezielle Anwendung können allerdings manche Kombinationen besonders sinnvoll sein.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Eingabe für eine bestimmte Bedienposition durch eine Berührung der Bedieneinheit. Das erfindungsgemäße Verfahren kann damit für gewöhnliche mechanische Tastschalter oder Tastaturen verwendet werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Eingabe für eine bestimmte Bedienposition berührungslos erfolgt. Beispielsweise wird durch eine geeignete Gestenerkennung in einem Erfassungsbereich vor der Anzeigefläche eine Geste berührungslos erfasst und einem bestimmten Steuersignal zugeordnet. Auf diese Weise lassen sich Anzeigeinhalte in vielfältiger Weise bedienen oder manipulieren, wie dies z. B. in der Druckschrift DE 10 2006 037 156 A1 offenbart ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bedienpositionen kontextspezifisch auf einer Anzeigefläche angezeigt werden. Dies ist insbesondere für Bedieneinheiten mit einer berührungsempfindlichen Bedienfläche sinnvoll, z. B. für die Bedienung von Touchscreens mit Bedienpositionen direkt an der Position der angezeigten Information auf der Anzeigefläche oder für die Bedienung von Touchpads, bei denen Anzeigefläche und berührungsempfindliche Bedieneinheit räumlich getrennt sind. Dabei können auf der Anzeigefläche durch diskrete Schaltflächen diskrete Bedienpositionen vorgegeben sein, wie dies auch bei einer herkömmlichen mechanischen Tastatur der Fall ist. Alternativ oder auch zusätzlich können graphische Anzeigeinhalte einer frei programmierbaren Anzeigefläche dargestellt sein, bei denen die Bedienpositionen quasi-kontinuierlich, das heißt allein durch die Pixelauflösung der Anzeigefläche beschränkt, angeordnet sein können.
Unter einer Schaltfläche wird im Sinne der Erfindung ein Steuerelement einer graphischen Benutzerschnittstelle verstanden. Eine Schaltfläche unterscheidet sich von Elementen und Flächen zur reinen Informationsanzeige, so genannten Anzeigeelementen bzw. Anzeigenflächen, darin, dass sie auswählbar sind. Bei einer Auswahl einer Schaltfläche wird eine ihr zugeordneter Steuerbefehl ausgeführt. Der Steuerbefehl kann dabei auch zur Veränderung der Informationsanzeige führen. Ferner können über die Schaltflächen Einrichtungen gesteuert werden, deren Bedienung von der Informationsanzeige unterstützt wird.
Bei der Korrektur der Bedienposition kann schließlich die Lage der Tastatur oder die Lage der auf der Anzeigefläche dargestellten Schaltflächen berücksichtigt werden, durch die ein Bedienraster vorgegeben wird. In Kenntnis des Bedienrasters, das heißt der Lage einzelner definierter Bedienpositionen zueinander, kann die Korrektur noch effektiver durchgeführt werden. Dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn bei einem Bedienvorgang mit einer relativ kleinen Beschleunigung zwei benachbarte Tasten oder Schaltflächen gleichzeitig bedient wurden. In solch einem Fall kann die Bestimmung der korrigierten Bedienposition alternativ lediglich eine Wahl zwischen einer der gleichzeitig bedienten Tasten oder Schaltflächen vorsehen.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Bedienpositionen der Bedieneinheit entsprechend der erfassten Beschleunigung korrigiert angezeigt. Dadurch erhält der Benutzer sofort die visuelle Rückkopplung, welche Korrektur das System nach dem erfassten Beschleunigungsereignis vorgenommen hat. Insbesondere kann durch ein solches Nachführen der Bedienpositionen und auch anderer Anzeigeinhalte je nach Art der Störung, die die Beschleunigungen verursacht haben, vom Benutzer besonders leicht visuell erfasst werden. Eine solche Korrektur ist beispielsweise bei Vibrationen oder rüttelnden Störungen von außen vorteilhaft.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle mit einer mehrere Bedienpositionen umfassenden Bedieneinheit zum Erfassen von Eingaben umfasst eine Annäherungserfassungseinrichtung zum Erfassen eines durch ein Betätigungselement manuell ausgeführten Bedienvorgangs für die Bedieneinheit. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung des weiteren wenigstens einen Beschleunigungssensor zum Erfassen einer Beschleunigung zumindest eines zum Betätigungselement oder zur Bedieneinheit gehörigen Bezugssystems während des manuellen Bedienvorgangs umfasst, und dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Steuereinheit umfasst, die mit der Bedieneinheit, der Annäherungserfassungseinrichtung und dem wenigstens einen Beschleunigungssensor gekoppelt ist. Mittels dieser Steuereinheit ist bei der Eingabe für eine bestimmte Bedienposition aus einer erfassten Beschleunigung eine Korrektur für die bestimmte Bedienposition berechenbar und ein zu der korrigierten Bedienposition gehöriges Steuersignal erzeugbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Sie weist somit auch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
Die Annäherungserfassungseinrichtung kann beispielsweise als Kamerasystem ausgestaltet sein. Sie kann ferner eine Reflektionslichtschranke umfassen, die mindestens ein Leuchtmittel zum Emittieren von elektromagnetischer Detektionsstrahlung in einen Detektionsbereich und ein Empfangselement zum Detektieren eines an dem Betätigungselement gestreuten und/oder reflektierten Anteils der Detektionsstrahlung umfassen. Sie kann insbesondere so ausgebildet sein, das Betätigungselement in dem Detektionsbereich anhand der Intensität der empfangenen Detektionsstrahlung zu erkennen. Die Annäherungserfassungseinrichtung kann ferner verschiedene Leuchtmittel für einzelne Zonen im Detektionsbereich umfassen, die jeweils elektromagnetische Detektionsstrahlung in die jeweilige Zone emittieren. Ferner kann eine Modulationsvorrichtung zum Modulieren der emittierten Detektionsstrahlung vorgesehen sein, so dass sich die Detektionsstrahlung, die in die einzelnen Zonen emittiert wird, jeweils hinsichtlich ihrer Modulation unterscheidet. In diesem Fall kann die Annäherungserfassungseinrichtung auch eine Analyseeinheit umfassen, die so ausgebildet ist, dass die empfangene reflektierte und/oder gestreute Detektionsstrahlung hinsichtlich ihrer Modulation analysiert werden kann, um zu ermitteln, in welcher Zone die Detektionsstrahlung an einem Betätigungselement gestreut oder reflektiert wurde. Die Annäherungserfassungseinrichtung kann des Weiteren die Erfassung von Gesten unterstützen, sodass auch solche Bedienvorgänge erfassbar sind, die mit einer berührungslosen Eingaben abgeschlossen werden.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle ausgestattet.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein Cockpit eines Fahrzeugs, das mit einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist,
2 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle,
3 zeigt einen manuellen Bedienvorgang für eine mehrere Bedienpositionen umfassende Bedieneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und
4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der Annäherungstrajektorie des Betätigungselements relativ zur Bedieneinheit während des in der 3 dargestellten Bedienvorgangs.
In der 1 ist ein Cockpit eines Fahrzeugs 1 dargestellt, das mit einer Vorrichtung 2 (siehe 2) zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist. Die Bedieneinheit 3 ist im oberen Bereich der Mittelkonsole angeordnet, so dass sie von Fahrer und Beifahrer gut bedient werden kann. Die Bedieneinheit 3 umfasst eine großflächige Anzeigefläche 3A sowie am unteren Rand davon mehrere mechanische Bedientasten 4', die diskrete Bedienpositionen der Bedieneinheit 3 darstellen. Auf der Anzeigefläche 3A können zusätzlich weitere Bedienpositionen 4 vorgegeben und angezeigt werden. Bei einigen der Bedienpositionen 4 kann es sich um Anzeigeinhalte handeln, die kontextspezifische Funktionen für dazu benachbarten Bedientasten 4' anzeigen. Solche Bedientasten 4' werden auch als Soft-Keys bezeichnet.
Die Anzeigefläche 3A ist im gezeigten Ausführungsbeispiel frei programmierbar und kann vorteilhafterweise mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche ausgestattet sein. Sie ist somit als sogenannter Touchscreen bedienbar, wobei ein Benutzer direkt durch Berühren der entsprechenden Bedienpositionen 4 dazugehörige Steuerbefehle auslösen kann. Bei der frei programmierbaren Anzeigefläche 3A lassen sich von Programmen erzeugte Anzeigeinhalte an einer beliebigen Position auf der Anzeigefläche 3A darstellen. Die Anzeigefläche 3A ist beispielsweise ein elektrisch ansteuerbares Matrix-Display, insbesondere ein Flüssigkristall- oder Plasma-Display. An einer definierten Bedienposition 4 kann beispielsweise eine diskrete Schaltfläche oder ein quasi-kontinuierlicher Anzeigeinhalt, z. B. ein Teil einer Navigationskarte dargestellt werden.
In der 2 ist schematisch der Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle dargestellt. Eine Bedieneinheit 3 umfasst eine Anzeigefläche 3A mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche, auf der verschiedene Bedienpositionen 4 angezeigt werden. Sie umfasst des Weiteren mehrere Bedientasten 4'. Die Anzeigefläche 3A und die Bedientasten 4' sind mit einer Steuereinheit 6 verbunden, sodass eine manuelle Eingabe eines Benutzers über eine Bedienposition 4 auf der Anzeigefläche 3A und/oder über eine Bedientaste 4' von der Steuereinheit 6 empfangbar und auswertbar ist.
Die Steuereinheit 6 ist des Weiteren mit einer Annäherungserfassungseinrichtung 8 verbunden, die einen Bereich um die Bedieneinheit 3 überwacht. Die Annäherungserfassungseinrichtung 8 umfasst beispielsweise ein Kamerasystem oder eine zonal auflösbare Infrarotlichtschranke, die neben der Bedieneinheit 3 oder an geeigneter Stelle im Cockpit oder am Himmel der Fahrgastzelle angeordnet sein kann.
Über den Datenbus 9 im Fahrzeug 1 kann die Steuereinheit 6 ferner Daten von einem oder mehreren Beschleunigungssensoren 10 empfangen. Die Beschleunigungssensoren 10 sind beispielsweise im Kühler des Fahrzeugs 1 verbaut und können Beschleunigungen des Fahrzeugs 1 in x-, y- und z-Richtung erfassen. Die x-Richtung entspricht dabei der Fahrtrichtung, die y-Richtung verläuft horizontal quer zur Fahrtrichtung und die z-Richtung ist vertikal ausgerichtet. Darüber hinaus können weitere Beschleunigungssensoren, insbesondere in z-Richtung, in den Vordersitzen des Fahrzeugs angeordnet sein, um vertikale Beschleunigungen des Bezugssystems der Sitzfläche und damit von Fahrer bzw. Beifahrer erfassen zu können.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle können beispielsweise Funktionseinrichtungen 12A, 12B bedient werden, die über den Datenbus 9 mit der Steuereinheit 6 verbunden sind. Es handelt sich beispielsweise um ein Fahrerassistenzsystem 12A oder eine Infotainmenteinrichtung 12B, ohne die über die Bedieneinheit 3 bedienbaren Funktionen hierauf zu beschränken.
In der Steuereinheit 6 ist eine Recheneinheit 7 integriert, die mithilfe einer Eingabe über eine bestimmte Bedienposition 5A sowie der Daten der Annäherungserfassungseinrichtung 8 und der Beschleunigungssensoren 10 gemäß dem weiter unten noch im Detail beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren eine korrigierte Bedienposition 5B berechnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den 3 und 4 näher erläutert. Die Ausführung eines manuellen Bedienvorgangs für eine gewünschte Bedienposition 5C ist in der 3 dargestellt. Während des Bedienvorgangs wirke eine Beschleunigung auf das Bezugssystem der im Fahrzeugs 1 verbauten Bedieneinheit 3. Das Fahrzeug 1 überfahre beispielsweise eine Bodenwelle. In der 4 ist dazu schematisch der zeitliche Verlauf der Annäherungstrajektorie des Betätigungselements 11 an die Bedieneinheit 3 während des Bedienvorgangs dargestellt. Die durch die verursachte Beschleunigung relative vertikale Verschiebung der Bedieneinheit 3 zu einem zum Betätigungselement 11 festen Bezugssystem ist dabei vertikal aufgetragen (z-Achse), die zeitliche Entwicklung ist nach rechts aufgetragen (t-Achse).
Im einfachsten Fall wird angenommen, dass das Betätigungselement 11 nicht beschleunigt wird. Es könnte jedoch auch berücksichtigt werden, dass die Annäherungstrajektorie des Betätigungselements 11 an die Bedieneinheit 3 außerdem von deren Kopplung miteinander und dem Schwingungsverhalten abhängt. So ist für den Anwendungsfall im Fahrzeug der Benutzer über den Sitz mit dem Fahrzeug gekoppelt, wobei auf das Bezugssystem des Fahrzeugs wirkende Beschleunigungen sich je nach Federung des Sitzes und Kopplung des Benutzers an den Sitz unterschiedlich auf den Benutzer fortpflanzen. Ferner können selbstverständlich während eines Bedienvorgangs mehrere Beschleunigungen überlagert oder nacheinander erfasst werden. Der Einfachheit halber wird im Ausführungsbeispiel von nur einem einzelnen Beschleunigungsereignis ausgegangen, das nicht auf das Betätigungselement 11 übertragen wird.
Auch wenn das Verfahren im Folgenden nur für die Anwendung in einem fahrenden Fahrzeug beschrieben wird, so ist es auch in anderen Situation anwendbar, beispielsweise beim Bedienen von Geräten in vibrationsstarker Umgebung oder ohne festen Boden, z. B. wenn sich das Gerät und/oder der Benutzer auf einer im Niveau veränderlichen Wasseroberfläche befinden.
Ein Benutzer, beispielsweise der Beifahrer des Fahrzeugs 1, bediene gerade über die Bedieneinheit 3 eine der Funktionseinrichtungen 12A, 12B. Er befinde sich gerade in einer interaktiven Sitzung einer Internetanwendung, deren graphische Ausgabeinhalte ihm auf der Anzeigefläche 3A dargestellt werden. Für die interaktive Sitzung beginnt er nun einen manuellen Bedienvorgang, indem der seinen Finger 11 in einer Bewegung V auf die gewünschte Bedienposition 5C auf der berührungsempfindlichen Anzeigefläche 3A zubewegt. Der Beginn des Bedienvorgangs wird zum Zeitpunkt t = t0 erfasst, wenn der Finger 11 des Benutzers in einen zuvor definierten Überwachungsbereich vor der Bedieneinheit 3 eintritt.
Während des Bedienvorgangs wird die Trajektorie des Fingers 11, insbesondere seiner Spitze, relativ zu der Bedieneinheit 3 kontinuierlich durch die Annäherungserfassungseinrichtung 8 erfasst. So kann mit einer weiteren Position des Fingers 11 zu einem späteren Zeitpunkt t = t1 eine Geschwindigkeit der Bewegung V bestimmt werden. Im konkreten Beispiel findet die Bedienbewegung V nur in horizontaler Richtung statt, sodass die z-Komponente des Fingers 11 in der ersten Phase des Bedienvorgangs konstant bleibt.
Fährt nun zu einem späteren Zeitpunkt t = t2 noch während des Bedienvorgangs das Fahrzeug 1 über ein Schlagloch oder eine Bodenwelle, so wird über einen der Beschleunigungssensoren 10 eine Beschleunigung des Fahrzeugs 1 in die vertikale z-Richtung erfasst.
Beim Abschluss des Bedienvorgangs zum Zeitpunkt t = T wird schließlich eine manuelle Eingabe für eine bestimmte Bedienposition 5A erfasst, die von der vom Benutzer gewünschten Bedienposition 5C aber in ihrer Vertikalkomponente abweicht. In diesem Fall findet die Eingabe entsprechend der durch das Beschleunigungsereignis verursachten relativen Verschiebung der Bedieneinheit 3 gegenüber dem Fingers 11 an einer auf der Bedieneinheit 3 weiter oben gelegenen Bedienposition 5A statt, weil die Bedieneinheit 3 als Ganzes gegenüber dem Finger 11 nach unten verschoben wurde.
Die Daten der Trajektorie des Fingers 11 relativ zu der Bedieneinheit 3 und der Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors 10 können nun in der Recheneinheit 7 mit einem passenden Rechenalgorithmus verglichen werden. Dabei kann je nach der zeitlichen Beziehung des Bedienvorgangs zu der erfassten Beschleunigung ein unterschiedlicher Korrekturalgorithmus angewendet werden.
Beispielsweise kann sich die korrigierte Bedienposition 5B aus dem berechneten Schnittpunkt der Annäherungstrajektorie des Fingers 11 mit der Bedieneinheit 3 ohne die erfasste Beschleunigung ergeben. Dazu wird die Annäherungstrajektorie vor dem Erfassen der Beschleunigung zum Zeitpunkt t = t2 linear extrapoliert. Eine solche Korrektur kann z. B. angewendet werden, wenn die Eingabe für die bestimmte Bedienposition 5A noch während des erfassten Beschleunigungsvorgangs oder nach einem relativ zur Dauer des Bedienvorgangs kurzen Zeitintervalls danach erfasst wird.
Alternativ kann auch eine nichtlineare Annäherungstrajektorie bestimmt werden, wenn vor dem Erfassen der Beschleunigung beispielsweise der bis dahin erfasste Teil der Annäherungstrajektorie bogenförmig verlaufen ist. Auch könnte ein benutzerseitig leicht beschleunigter oder abgebremster Bedienvorgang erfasst worden sein.
Zum Ermitteln der korrigierten Bedienposition 5B können die erfasste Annäherungstrajektorie des Fingers 11 an die Bedieneinheit 3 und die erfasste Beschleunigung auch dahingehend analysiert werden, dass der komplexe Bewegungsablauf des gekoppelten Systems, das das Fahrzeug 1, den Benutzer auf seinem Sitz und seinen Finger 11 umfasst, simuliert wird. Dabei kann berücksichtigt werden, wie sich eine Beschleunigung des Fahrzeugs 1 während eines Bedienvorgangs tatsächlich auf den Finger 11 fortgepflanzt hätte und wie sich die Annäherungstrajektorie dadurch ab dem Zeitpunkt der Beschleunigung verändert hätte.
Nachdem die korrigierte Bedienposition 5B berechnet worden ist, wird von der Steuereinheit 6 ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben. Dieses Steuersignal entspricht einer Berührung der Bedieneinheit 3 bei der Position 5B.
Während im Ausführungsbeispiel bislang von einer Berührung der bestimmten Bedienposition 5A zum Erfassen der Eingabe des Nutzers ausgegangen wurde, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein manueller Bedienvorgang in Form einer Geste des Benutzers ausgeführt werden, die berührungslos vor der Bedieneinheit 3 erfasst wird (nicht dargestellt). Ist eine solche Geste einer Bedienposition zugeordnet, z. B. das virtuelle Drehen eines Knopfes für eines von mehreren auf der Anzeigefläche 3A angezeigten Stellrädchen, so könnte es auch hier ohne Korrektur der Bedienposition zu einer Fehleingabe kommen, indem durch die Geste z. B. das falsche Stellrädchen bedient würde.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Benutzerschnittstellenvorrichtung
3: Bedieneinrichtung
3A: Anzeigefläche
4: Bedienpositionen auf einem Touchscreen
4': Bedientasten
5A: bestimmte Bedienposition
5B: korrigierte Bedienposition
5C: gewünschte Bedienposition
6: Steuereinheit
7: Recheneinheit
8: Annäherungserfassungseinrichtung
9: Datenbus im Fahrzeug
10: Beschleunigungssensoren
11: Finger eines Benutzers
12A: Fahrerassistenzsystem im Fahrzeug
12B: Infotainmenteinrichtung im Fahrzeug
V: Bewegung des Fingers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0130259 A1 [0003]
DE 102008052485 A1 [0004]
EP 1335318 B1 [0005]
DE 102006037156 A1 [0019]

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle mit einer mehrere Bedienpositionen (4; 4') umfassenden Bedieneinheit (3), insbesondere in einem Fahrzeug (1), bei welchem – ein durch ein Betätigungselement (11) ausgeführter manueller Bedienvorgang für die Bedieneinheit (3) erfasst wird, – während des manuellen Bedienvorgangs eine Beschleunigung zumindest eines zum Betätigungselement (11) oder zur Bedieneinheit (3) gehörigen Bezugssystems erfasst wird, – durch den manuellen Bedienvorgang eine Eingabe für eine bestimmte Bedienposition (5A) erfasst wird, – mittels der erfassten Beschleunigung eine Korrektur für die bestimmte Bedienposition (5A) berechnet wird und – ein zu der korrigierten Bedienposition (5B) gehöriges Steuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Bedienvorgang wenigstens zwei Punkte einer Annäherungstrajektorie des Betätigungselements (11) an die Bedieneinheit (3) erfasst werden, die bei der Korrektur der Bedienposition (5A, 5B) berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitintervall und der Abstand zwischen wenigstens zwei Punkten der Annäherungstrajektorie und/oder die mittlere Annäherungsgeschwindigkeit des Betätigungselements (11) erfasst und bei der Korrektur der Bedienposition (5A, 5B) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die korrigierte Bedienposition (5B) dem berechneten Schnittpunkt der Annäherungstrajektorie mit der Bedieneinheit (3) ohne die erfasste Beschleunigung des Bezugssystems entspricht.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe für eine bestimmte Bedienposition (5A) durch eine Berührung der Bedieneinheit (3) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe für eine bestimmte Bedienposition (5A) berührungslos erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienpositionen (4; 4') kontextspezifisch auf einer Anzeigefläche (3A) angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienpositionen (4, 4') entsprechend der erfassten Beschleunigung korrigiert angezeigt werden.
Vorrichtung (2) zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle, insbesondere in einem Fahrzeug (1), mit – einer mehrere Bedienpositionen (4, 4') umfassenden Bedieneinheit (3) zum Erfassen von Eingaben, – einer Annäherungserfassungseinrichtung (8) zum Erfassen eines durch ein Betätigungselement (11) manuell ausgeführten Bedienvorgangs für die Bedieneinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (2) des weiteren umfasst: – wenigstens einen Beschleunigungssensor (10) zum Erfassen einer Beschleunigung zumindest eines zum Betätigungselement (11) oder zur Bedieneinheit (3) gehörigen Bezugssystems während des manuellen Bedienvorgangs, und – eine Steuereinheit (6), die mit der Bedieneinheit (3), der Annäherungserfassungseinrichtung (8) und dem wenigstens einen Beschleunigungssensor (10) gekoppelt ist und mittels derer bei der Eingabe für eine bestimmte Bedienposition (5A) aus einer erfassten Beschleunigung eine Korrektur für die bestimmte Bedienposition (5A) berechenbar ist und ein zu der korrigierten Bedienposition (5B) gehöriges Steuersignal erzeugbar ist.
Fahrzeug (1) mit einer Vorrichtung (2) zum Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle nach Anspruch 9.