WO2021156018A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer visuellen schnittstelle zwischen einem fahrzeug und einem fahrzeuginsassen - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for operating a visual interface between a vehicle and a vehicle occupant.
- the present invention also relates to a corresponding device.
- Head-up displays are increasingly being used in order to minimize the time it takes to look at the respective display or to avert your eyes from the street.
- the image content to be displayed is projected onto the windshield or onto a separate pane attached in front of it, for example a transparent plastic pane. This enables the driver to maintain his head posture or line of sight while driving and both the projected information and the information lying in front of him Street can be seen at the same time. This creates the impression that there is a display a few meters away in front of the bonnet.
- DE 102012221 762 A1 shows a method in which, for racing applications, a preferred driving maneuver and a location for performing the preferred driving maneuver are identified on the basis of vehicle and road information and illustrated on a head-up display with a graphic.
- the graphic may include a geometric shape corresponding to the preferred driving maneuver such as curved arrows for turns, up and down arrows for upshifting and downshifting, and triangles for acceleration and deceleration points.
- US2019178669A1 discloses changing the positions and forms of route guidance content and driving-related content when displayed on a head-up display based on a distance to a neighboring object, a current driving state and an occurrence of a driving-related event.
- the control of the vehicle is permanently taken over by an automated driving system.
- a fully automated driving system can be provided in which a driver is no longer required at all and the vehicle no longer has control elements such as steering wheel and pedals that are required for human intervention.
- a driver may still be required who can be requested to take over the control of the vehicle if the driving tasks can no longer be managed by the autopilot functionality of the automated driving system.
- the display contents differ from those of a vehicle driven manually by a driver.
- the focus is on driver information such as the current speed of the vehicle, current speed limits or navigation information that is necessary for safe driving of the vehicle.
- driver information such as the current speed of the vehicle, current speed limits or navigation information that is necessary for safe driving of the vehicle.
- autonomous driving on the other hand, the focus is on the vehicle occupants' monitoring of the automated vehicle functions. This enables vehicle occupants, for example, to understand driving maneuvers and thus strengthens confidence in the automated vehicle functions.
- DE 102011 121 948 A1 describes a preview of actions of an autonomous driving system.
- a motor vehicle driver is informed about a driving maneuver planned by means of a driver assistance system and currently being carried out by the motor vehicle, in that the driver assistance system cyclically records the current traffic situation based on environmental data, plans a driving maneuver based on the recorded environmental data, and the driving maneuver and at least part of the recorded environmental data in an image on a display.
- the feasibility of a future driving maneuver planned by the driver assistance system on the basis of the captured environmental data can be reproduced.
- DE 102014201 965 A1 discloses a method for automatically controlling the operation of a vehicle, in which the environment outside the vehicle is recorded and, based on the recorded environment, a route of the vehicle and a reliability level of the route are calculated and displayed.
- a direction of travel symbol shows the planned direction of travel of the vehicle, for example with one or more trapezoids, which are shown rotated in one direction or the other if the planned direction of travel deviates from straight-ahead travel.
- the number of trapezoids can depend on the length of the route in front of the vehicle, which is recorded with the vehicle's external sensors.
- parameters of the vehicle and / or vehicle surroundings and / or inputs from the vehicle occupant are recorded.
- the recorded parameters and / or inputs are evaluated.
- a graphic representation is generated that shows the vehicle occupant in an autonomous driving mode parameters and / or upcoming driving maneuvers of the vehicle as well as a safe and / or technically feasible parameter range for a possible influencing of a driving function of the vehicle through an input by the vehicle occupant conveyed.
- the generated graphic representation is displayed.
- the generated graphic representation is preferably displayed superimposed on the vehicle surroundings in front of the vehicle. This enables the vehicle occupant to easily understand a connection between the current vehicle environment, possible driving maneuvers in this current vehicle environment and imminent driving maneuvers.
- a first graphic object combined for driving functions in the longitudinal direction and transverse direction of the vehicle, a second graphic object a feedback for an input of the vehicle occupant to carry out a driving maneuver and a third graphic object a safe and technically feasible parameter range for the Display relevant parameters for driving functions in longitudinal and transverse directions.
- the first graphic object and / or the second graphic object is preferably designed as a line-shaped contour.
- the third graphic object can be designed in planar fashion, the first graphic object and / or the second graphic object being displayed within the planar third graphic object.
- the third graphic object can be displayed as a grid of points superimposed on the roadway. This has the advantage, for example, that when a head-up display is used, despite a flat display in the vehicle occupant's field of vision, the The condition of the road ahead of the vehicle can still be clearly perceived.
- the first graphic object is displayed as a bell-shaped contour.
- the first graphic object can advantageously be displayed as a symmetrical bell-shaped contour when driving straight ahead and as an asymmetrical bell-shaped contour following the steering angle when the steering wheel is turned.
- the first graphic object can advantageously be displayed as a horizontal line when the vehicle is stationary and, when the vehicle is moving, the height of the bell-shaped contour can depend on the current torque of a motor driving the vehicle and increase with increasing torque.
- the invention also relates to a device for operating a visual interface between a vehicle and a vehicle occupant, with a
- Acquisition unit that acquires parameters of the vehicle and / or vehicle surroundings and / or inputs from the vehicle occupant
- Evaluation and control unit which evaluates the recorded parameters and / or inputs and controls a graphics unit as a function of the result of the evaluation
- Graphics unit that is activated by the evaluation and control unit in such a way that a graphic display is generated that shows the vehicle occupant in an autonomous driving mode parameters and / or upcoming driving maneuvers of the vehicle as well as a safe and / or technically feasible parameter range for a possible influencing of a driving function the vehicle mediated by an input of the vehicle occupant; and a display unit that displays the generated graphic representation.
- the display unit is advantageously designed as a head-up display.
- the evaluation and control unit can additionally control an autonomous drive unit.
- FIG. 1 shows a flow chart of a method according to the invention for operating a visual interface between a vehicle and a vehicle occupant
- FIG. 2 shows graphic representations generated according to the invention for the visualization of various driving situations or maneuvers with three graphic objects which display parameters of the vehicle, a feedback for an input by the vehicle occupant for carrying out a driving maneuver and a safe and technically feasible parameter range;
- FIG. 3 shows a schematic block diagram of an apparatus according to the invention.
- FIG. 1 shows a flow chart of a method according to the invention for operating a visual interface between a vehicle and a vehicle occupant.
- a first method step 1 parameters of the vehicle and / or vehicle surroundings and / or inputs from the vehicle occupant are recorded.
- the torque applied by the drive unit of the vehicle and thus symbolically the effort of the vehicle can be recorded as a parameter of the vehicle.
- the current steering angle can also be recorded as a parameter for the driving functions of the vehicle in the transverse direction.
- various parameters of the vehicle environment can be recorded by environment sensors of the vehicle and, for example, relate to the course of the road, lane markings or objects in the vehicle environment like other vehicles.
- information from digital map data can also be used.
- An input of a vehicle occupant can be done by a haptic input / output device, but also in other ways such as voice input.
- a parameter range that is currently safe for the vehicle and / or technically feasible for driving maneuvers such as acceleration, braking or a lane change of the vehicle, is determined. If the vehicle occupant has entered an instruction to the vehicle, this is then checked to determine whether it can be carried out by the vehicle at the current point in time. For example, an instruction to change lanes or to accelerate the vehicle can depend on whether the adjacent lane or the current lane is currently free. In this case, it can first of all also be determined from which vehicle occupant the entry was made and whether this vehicle occupant is even authorized to give instructions to the vehicle.
- a graphic representation is then generated as a function of the result of the evaluation.
- This graphic representation provides the vehicle occupant with parameters and / or imminent driving maneuvers of the vehicle as well as a safe and / or technically feasible parameter range for a possible influencing of a driving function of the vehicle through an input by the vehicle occupant.
- the generated graphic representation is displayed in method step 4. This can be done in particular by a display on a head-up display.
- the display can also be reproduced by means of AR glasses worn by the vehicle occupant, on a permanently installed display in the vehicle or on a display of a mobile device located in the vehicle, such as a mobile radio device or portable computer.
- feedback can also be given to the vehicle occupant via voice output or a haptic interface.
- FIG. 1 A graphic representation generated according to the invention for the visualization of various driving situations or maneuvers, such as can be displayed in particular on a head-up display, is shown in FIG.
- the vehicle is in the middle of three lanes, with three different graphic objects being displayed in such a way that they appear to be lying in front of the vehicle on the lane.
- the parameters effort or torque of a motor driving the vehicle and the steering angle of the vehicle are combined by means of a first graphic object G1.
- the first graphic object G1 is designed here as a line lying in front of the vehicle on the roadway with a bell-shaped contour. When driving straight ahead, this bell-shaped contour is symmetrical, as shown in FIG. 2a).
- the height of the bell-shaped contour depends on the current torque of the engine, with a horizontal, straight line being displayed when the vehicle is at a standstill.
- a second graphic object G2 shows the vehicle occupant feedback for an input to carry out a driving maneuver.
- This second graphic object G2 is also designed linearly and has a contour that is adapted to the first graphic object G1, but has a significantly smaller extension to the side. If the current vehicle parameters match an input made by the vehicle occupant, the second graphic object is displayed in the immediate vicinity of the first graphic object. To make it easier to distinguish between them, the first and second graphic objects are shown in different colors.
- a third graphic object G3 is designed in planar form as a point grid and reproduces a safe and / or technically feasible parameter range for driving maneuvers of the vehicle.
- the first and second graphic objects are located within the third graphic object, which extends noticeably beyond the linear contours of the first and second graphic object in the direction of travel and in the direction of the left lane. This gives the vehicle occupant the information that the vehicle can safely switch from the middle lane to the left lane or that the effort can be reduced or increased.
- the representation of the bell-shaped contour expands in the direction of travel, as shown in FIG. 2b).
- the vehicle occupant can now see from the illustration that a further increase in the torque is no longer possible.
- the adaptation of the display can reflect the input made by the vehicle occupant, for example if the vehicle occupant increases the effort by moving a haptic interface forwards. This mirroring of the input is intended to ensure an intuitive and natural interaction. Whether and to what extent the user can move the input device forwards and thus increase the effort is indicated to him by the third graphic object. If an input is made by a vehicle occupant, the current input is mirrored by a corresponding adaptation of the second graphic object. If the instruction can be executed immediately, for example an acceleration of the vehicle is currently possible without risk, since the lane in front of the own vehicle is free, then the second graphic object continues to be displayed in the immediate vicinity of the first graphic object.
- the instruction cannot be executed immediately, for example because the vehicle must first flash for a certain time before the lane change is started, the line of the second graphic object initially inclines in the respective direction, while the bell-shaped contour of the first graphic object initially remains unchanged. This is shown in FIG. 2c) for the case that the vehicle occupant has entered an instruction for a change to the left lane. An inclination of the second graphic object to the left indicates that the desired lane change will shortly be carried out.
- the shape of the first graphic object inclines in accordance with the steering angle in the direction of the second graphic object and is displayed as an asymmetrical bell-shaped contour following the steering angle.
- the shape leans correspondingly far to the respective side.
- the bell-shaped contour of the first graphic object is adapted in the event of a steering angle when driving through a curve. The adjustment of the bell-shaped contour takes place smoothly, so that its change appears as natural as possible and, if necessary, arouses associations with an organic body that moves smoothly over the route.
- an input / output device is inclined, depending on the steering angle, synchronously with the inclination of the bell-shaped contour of the first graphic object.
- the graphical representation generated according to the invention enables the vehicle occupant, on the one hand, to intuitively grasp the extent to which he can influence parameters for driving functions in the longitudinal and transverse directions and, on the other hand, to receive visual feedback on his inputs in the same representation.
- FIG. 3 shows a schematic block diagram of a system which provides a visual interface according to the invention.
- all the units shown are part of the vehicle, which additionally contains further components, not shown, such as the chassis and the engine.
- a display unit A is provided to display the graphic representations generated according to the invention.
- the display unit A can in particular be designed as a head-up display that is based on mirror optics and an imaging unit (a so-called PGU from English “Picture Generating Unit”).
- the latter usually consists of a TFT (Thin Film Transistor) display that is backlit with light-emitting diodes. With the mirror optics, the content of the display is enlarged for the virtual representation and projected onto the windshield.
- a display can also take place on a display which is arranged in the vehicle interior.
- a graphics unit G generates the graphic representations described above.
- the required image elements of the graphic objects can be stored in a memory of the graphic unit and then output as required for the generation of the graphic representation.
- a large number of different shapes can be stored for the graphic objects so that the appropriate shape for the linear or flat graphic objects is already available for a display and only needs to be called up.
- only a few basic shapes can also be stored, from which the respective shape required for the display is then calculated.
- image sequences of successive shapes are generated in order to generate a flowing movement.
- different colors can be selected for the various graphic objects by the graphic unit in order to ensure particularly good distinguishability. Additional information can also be displayed with alphanumeric characters.
- the graphics unit is controlled by an evaluation and control unit AS.
- the evaluation and control unit AS can be supplied with vehicle parameters, for example from control units of the vehicle (not shown).
- parameters of the vehicle environment can be evaluated, which have been determined by environment sensors SN of the vehicle.
- the environment sensors can be, for example, camera, radar, ultrasonic, lidar sensors and, in particular, also a combination of different such sensors.
- inputs from the vehicle occupant, which are recorded with an input unit E, are evaluated by the evaluation and control unit AS.
- the evaluation and control unit AS can control an autonomous drive unit AA in accordance with the recorded inputs.
- the autonomous drive unit AA can be a A steering control system for controlling the steering angle and an engine controller for controlling the torque of the engine of the vehicle.
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Abstract
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug (F) und einem Fahrzeuginsassen (I) werden Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen (I) erfasst (1). Die erfassten Parameter und/oder Eingaben werden ausgewertet (2). In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung wird eine grafische Darstellung generiert (3), die dem Fahrzeuginsassen in einem autonomen Fahrmodus Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen vermittelt. Die generierte grafische Darstellung wird, insbesondere dem vor dem Fahrzeug liegenden Fahrzeugumfeld überlagert, angezeigt (4). Hierbei kann ein erstes Grafikobjekt (G1) kombiniert für Fahrfunktionen in Längsrichtung und Querrichtung relevante Parameter des Fahrzeugs, ein zweites Grafikobjekt (G2) eine Rückmeldung für eine Eingabe des Fahrzeuginsassen zur Durchführung eines Fahrmanövers und ein drittes Grafikobjekt (G3) einen sicheren und technisch machbaren Parameterbereich für die für Fahrfunktionen in Längs- und Querrichtung relevanten Parameter anzeigen.
Description
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem
Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung.
In der Fahrzeugtechnik ist mittlerweile die Verwendung von Displays weit verbreitet. So werden auf den Multifunktionsdisplays volldigitaler Kombiinstrumente diverse fahrzeugrelevante Informationen wie die Geschwindigkeit, Drehzahl, verbleibender Tankinhalt, Kilometerstände, Warnhinweise bei Fehlfunktionen aber beispielsweise auch Bildinhalte für ein Navigations-, Assistenz- oder Infotainment-System wiedergegeben.
Hierbei kommen verschiedene Displaytechnologien, wie zum Beispiel TFT-, LCD- und AMOLED-Displays, zum Einsatz.
Während der Fahrt ist die Menge der für den Fahrer aufnehmbaren Informationen begrenzt, da sich dieser auf die Fahraufgabe konzentrieren muss. Daher muss eine Ablenkung durch das Ablesen von Anzeigen und Systemnachrichten und das Suchen nach Funktionen und Bedienelementen auf den verschiedenen Displays so gering wie möglich gehalten werden. Die visuelle Ablenkung ist hierbei umso größer, umso weiter das jeweilige Display von der Sichtlinie des Fahrers auf die vor ihm liegende Straße entfernt ist. So erfordern sogenannte Head-Down-Displays, wie beispielsweise das Kombiinstrument, eine Blickabwendung von der Straße. Zusätzlich müssen die Augen sich dann auf eine kürzere Sehentfernung einstellen. Diese als Akkommodation und Vergenz bezeichneten Prozesse erfordern Zeit und ermüden die Augenmuskulatur, wenn sie häufig stattfinden.
Um die Blickzuwendungszeit zu dem jeweiligen Display bzw. die Blickabwendung von der Straße zu minimieren, werden vermehrt Head-up-Displays eingesetzt. Bei Head-up-Displays werden die darzustellenden Bildinhalte auf die Windschutzscheibe oder auf eine separate, davor angebrachte Scheibe, beispielsweise eine transparente Kunststoffscheibe, projiziert. Dies ermöglicht dem Fahrer bei der Fahrt seine Kopfhaltung bzw. Blickrichtung beizubehalten und sowohl die projizierten Informationen als auch die vor ihm liegende
Straße gleichzeitig zu sehen. Es entsteht hierbei der Eindruck, dass sich in einigen Metern Entfernung vor der Motorhaube eine Anzeige befände.
Eine Vielzahl von Bauformen und Weiterentwicklungen und Anwendungen für Head-up- Displays sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 102012221 762 A1 ein Verfahren, bei dem für Rennanwendungen ein bevorzugtes Fahrmanöver und ein Ort zur Durchführung des bevorzugten Fahrmanövers auf der Grundlage von Fahrzeug- und Straßeninformationen identifiziert und auf einer Head-Up-Anzeige mit einer Graphik veranschaulicht werden. Die Graphik kann eine geometrische Form umfassen, die dem bevorzugten Fahrmanöver entspricht, wie beispielsweise gekrümmte Pfeile für Abbiegungen, nach oben und nach unten weisende Pfeile für ein Hoch- bzw. Herabschalten, und Dreiecke für Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsverringerungspunkte. Die US2019178669A1 offenbart, bei einer Anzeige auf einem Head-up-Display die Positionen und Formen von Routenführungsinhalten und fahrbezogenen Inhalten basierend auf einer Entfernung zu einem benachbarten Objekt, einem aktuellen Fahrzustand und einem Auftreten eines fahrbezogenen Ereignisses zu ändern.
Ebenso wie Head-up-Displays ermöglichen mittlerweile auch verschiedenartige Fahrerassistenzsysteme eine Komfortsteigerung und Entlastung des Fahrers. Auch sind automatisierte Fahrsysteme, die basierend auf einer Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung mittels einer Vielzahl von Sensoren verschiedene Aspekte der Fahraufgabe teilweise oder auch vollständig übernehmen, bereits im Serieneinsatz oder befinden sich kurz vor der Einführung. Je nach Umfang des Fahrereingriffs und der erforderlichen Aufmerksamkeit des Fahrers definieren hierbei Klassifizierungssysteme unterschiedliche Autonomiestufen, die typischerweise von vollständig manuellen bis zu vollständig automatisierten Systemen reichen.
In den höchsten Autonomiestufen wird die Führung des Fahrzeugs dauerhaft von einem automatisierten Fahrsystem übernommen. Hierbei kann ein vollautomatisiertes Fahrsystem vorgesehen sein, bei dem ein Fahrer überhaupt nicht mehr erforderlich ist und das Fahrzeug für ein menschliches Eingreifen erforderliche Bedienelemente wie Lenkrad und Pedale nicht mehr aufweist. Es kann aber auch nach wie vor ein Fahrer erforderlich sein, der aufgefordert werden kann, die Fahrzeugführung zu übernehmen, wenn die Fahraufgaben von der Autopilot-Funktionalität des automatisierten Fahrsystems nicht mehr bewältigt werden können.
Auch bei solchen autonom fahrenden Fahrzeugen ist es wünschenswert, für den aktuellen Fährbetrieb relevante Parameter anzuzeigen. Allerdings unterscheiden sich die Anzeigeinhalte bei einem autonom fahrenden Fahrzeug von denen eines manuell von einem Fahrer geführten Fahrzeugs. So liegt beim konventionellen, manuellen Fahren der Fokus auf Fahrerinformationen wie der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, aktuellen Geschwindigkeitsbeschränkungen oder Navigationsangaben, die zum sicheren Führen des Fahrzeugs notwendig sind. Beim autonomen Fahren dagegen steht die Überwachung der automatisierten Fahrzeugfunktionen durch die Fahrzeuginsassen im Vordergrund. Dieses ermöglicht dem Fahrzeuginsassen beispielsweise, Fahrmanöver nachzuvollziehen und stärkt so das Vertrauen in die automatisierten Fahrzeugfunktionen.
Beispielsweise beschreibt die DE 102011 121 948 A1 eine Vorausschau auf Aktionen eines autonomen Fahrsystems. Hierbei wird ein Kraftfahrzeugführer über ein mittels eines Fahrerassistenzsystems geplanten und vom Kraftfahrzeug aktuell durchgeführten Fahrmanöver informiert, indem das Fahrerassistenzsystem zyklisch die aktuelle Verkehrssituation anhand von Umgebungsdaten erfasst, ein Fahrmanöver auf Grundlage der erfassten Umgebungsdaten plant, und das Fahrmanöver sowie zumindest einen Teil der erfassten Umgebungsdaten in einem Bild auf einer Anzeige darstellt. Zusätzlich zu einer Darstellung des aktuell durchgeführten Fahrmanövers kann die Durchführbarkeit eines von dem Fahrerassistenzsystem auf Grundlage der erfassten Umgebungsdaten geplanten zukünftigen Fahrmanövers wiedergegeben werden.
Weiterhin offenbart die DE 102014201 965 A1 ein Verfahren zum automatischen Steuern des Betriebs eines Fahrzeugs, bei dem die Umgebung außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird und basierend auf der erfassten Umgebung eine Fahrtroute des Fahrzeugs und ein Zuverlässigkeitsniveau der Fahrtroute berechnet und angezeigt wird. Ein Fahrtrichtungssymbol zeigt die geplante Fahrtrichtung des Fahrzeugs beispielsweise mit einem oder mehreren Trapezoiden an, die in der einen oder anderen Richtung verdreht dargestellt werden, wenn die geplante Fahrtrichtung von einer Geradeausfahrt abweicht. Die Anzahl der Trapezoide kann von der Länge der mit Außensensoren des Fahrzeugs erfassten Strecke vor dem Fahrzeug abhängig sein.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen werden Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen erfasst. Die erfassten Parameter und/oder Eingaben werden ausgewertet. In Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung wird eine grafische Darstellung generiert, die dem Fahrzeuginsassen in einem autonomen Fahrmodus Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen vermittelt. Die generierte grafische Darstellung wird angezeigt.
Vorzugsweise wird die generierte grafische Darstellung dem vor dem Fahrzeug liegenden Fahrzeugumfeld überlagert angezeigt. Dieses ermöglicht dem Fahrzeuginsassen, auf einfach nachvollziehbare Weise einen Zusammenhang zwischen dem aktuellen Fahrzeugumfeld, in diesem aktuellen Fahrzeugumfeld möglichen Fahrmanövern und unmittelbar bevorstehenden Fahrmanövern zu erkennen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann hierbei ein erstes Grafikobjekt kombiniert für Fahrfunktionen in Längsrichtung und Querrichtung relevante Parameter des Fahrzeugs, ein zweites Grafikobjekt eine Rückmeldung für eine Eingabe des Fahrzeuginsassen zur Durchführung eines Fahrmanövers und ein drittes Grafikobjekt einen sicheren und technisch machbaren Parameterbereich für die für Fahrfunktionen in Längs und Querrichtung relevanten Parameter anzeigen.
Vorzugsweise ist das erste Grafikobjekt und/oder das zweite Grafikobjekt als eine linienförmige Kontur ausgestaltet.
Weiterhin kann das dritte Grafikobjekt flächenförmig ausgestaltet sein, wobei das erste Grafikobjekt und/oder das zweite Grafikobjekt innerhalb des flächenförmig ausgestalteten dritten Grafikobjekts angezeigt wird.
Insbesondere kann das dritte Grafikobjekt als die Fahrbahn überlagertes Punktraster angezeigt werden. Dieses hat beispielsweise den Vorteil, dass bei Verwendung eines Head- up-Displays trotz einer flächenmäßigen Einblendung im Sichtfeld des Fahrzeuginsassen die
Beschaffenheit der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrbahn weiterhin gut wahrgenommen werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das erste Grafikobjekt als glockenförmige Kontur angezeigt.
Hierbei kann das erste Grafikobjekt vorteilhafterweise bei Geradeausfahrt als symmetrische glockenförmige Kontur und bei einem Lenkeinschlag als asymmetrische, dem Lenkeinschlag folgende glockenförmige Kontur angezeigt werden.
Ebenso kann vorteilhafterweise das erste Grafikobjekt im Stillstand als waagerechte Linie dargestellt werden und bei bewegtem Fahrzeug die Höhe der glockenförmigen Kontur von dem aktuellen Drehmoment eines das Fahrzeug antreibenden Motors abhängen und mit zunehmendem Drehmoment zunehmen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen, mit einer
Erfassungseinheit, die Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen erfasst;
- Auswerte- und Steuereinheit, die die erfassten Parameter und/oder Eingaben auswertet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine Grafikeinheit ansteuert;
Grafikeinheit, die von der Auswerte- und Steuereinheit so angesteuert wird, dass eine grafische Darstellung generiert wird, die dem Fahrzeuginsassen in einem autonomen Fahrmodus Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen vermittelt; und einer Anzeigeeinheit, die die generierte grafische Darstellung anzeigt.
Vorteilhafterweise ist die Anzeigeeinheit dabei als Head-up-Display ausgestaltet. Durch die Projektion auf die vor dem Fahrzeuginsassen befindliche Windschutzscheibe muss der Fahrzeuginsasse so seinen Blick nicht von der Fahrbahn abwenden, um Fahrinformationen zu betrachten oder den Bereich, in dem er eine Fahrfunktion des Fahrzeugs beeinflussen kann, zu sehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Auswerte- und Steuereinheit zusätzlich eine autonome Antriebseinheit ansteuern.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen;
Fig. 2 zeigt erfindungsgemäß generierte grafische Darstellungen zur Visualisierung verschiedener Fahrsituationen bzw. -manöver mit drei Grafikobjekten, die Parameter des Fahrzeugs, eine Rückmeldung für eine Eingabe des Fahrzeuginsassen zur Durchführung eines Fahrmanövers und einen sicheren und technisch machbaren Parameterbereich anzeigen; und
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen.
In einem ersten Verfahrensschritt 1 werden Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen erfasst. So kann als Parameter des Fahrzeugs insbesondere das von der Antriebseinheit des Fahrzeugs aufgebrachte Drehmoment und damit sinnbildlich die Anstrengung des Fahrzeugs erfasst werden. Ebenso kann als Parameter für die Fahrfunktionen des Fahrzeugs in Querrichtung der aktuelle Lenkeinschlag erfasst werden. Weiterhin können verschiedene Parameter des Fahrzeugumfelds durch Umfeldsensoren des Fahrzeugs erfasst werden und beispielsweise den Fahrbahnverlauf, Fahrbahnmarkierungen oder Objekte im Fahrzeugumfeld wie andere Fahrzeuge betreffen. Zusätzlich oder stattdessen können auch Informationen aus digitalen Kartendaten herangezogen werden. Eine Eingabe eines Fahrzeuginsassen kann durch ein
haptisches Ein-/Ausgabegerät, aber ebenso auch auf andere Weise wie beispielsweise eine Spracheingabe, erfolgen.
In einem darauffolgenden Verfahrensschritt 2 werden die erfassten Parameter und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen dann ausgewertet. Hierbei wird insbesondere ein aktuell für das Fahrzeug sicherer und/oder technisch machbarer Parameterbereich für Fahrmanöver, wie eine Beschleunigung, eine Abbremsung oder ein Spurwechsel des Fahrzeugs, ermittelt. Hat der Fahrzeuginsasse eine Anweisung an das Fahrzeug eingegeben, so wird diese daraufhin überprüft, ob sie zum gegenwärtigen Zeitpunkt durch das Fahrzeug ausgeführt werden kann. So kann beispielsweise eine Anweisung für einen Spurwechsel oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs davon abhängen, ob die Nebenspur oder die aktuelle Fahrspur gegenwärtig frei ist. Hierbei kann zunächst auch erst einmal ermittelt werden, von welchem Fahrzeuginsassen die Eingabe erfolgt ist und ob dieser Fahrzeuginsasse überhaupt dazu befugt ist, Anweisung an das Fahrzeug zu geben.
In Verfahrensschritt 3 wird dann in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine grafische Darstellung generiert. Diese grafische Darstellung vermittelt dem Fahrzeuginsassen Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen.
Schließlich wird die generierte grafische Darstellung in Verfahrensschritt 4 angezeigt. Dieses kann insbesondere durch eine Anzeige auf einem Head-up-Display erfolgen. Alternativ kann die Darstellung auch mittels einer von dem Fahrzeuginsassen getragenen AR-Brille wiedergegeben werden, auf einem festverbautem Display im Fahrzeug oder auch auf einem Display eines im Fahrzeug befindlichen mobilen Endgerätes, wie einem Mobilfunkgerät oder tragbaren Computer, dargestellt werden. Zusätzlich kann auch über eine Sprachausgabe oder eine haptische Schnittstelle eine Rückmeldung an den Fahrzeuginsassen ausgegeben werden.
Eine erfindungsgemäße generierte grafische Darstellung zur Visualisierung verschiedener Fahrsituationen bzw. -manöver, wie sie insbesondere auf einem Head-up-Display angezeigt werden kann, ist in Figur 2 dargestellt. In dem dargestellten Beispiel befindet sich das Fahrzeug auf der mittleren von drei Fahrspuren, wobei drei unterschiedliche Grafikobjekte so angezeigt werden, dass sie als vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn liegend erscheinen.
Mittels eines ersten Grafikobjekts G1 werden kombiniert die Parameter Anstrengung bzw. Drehmoment eines das Fahrzeug antreibenden Motors und Lenkeinschlag des Fahrzeugs dargestellt. Das erste Grafikobjekt G1 ist hierbei als vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn liegende Linie mit einer glockenförmigen Kontur ausgestaltet. Bei einer Geradeausfahrt ist diese glockenförmige Kontur symmetrisch, wie in Figur 2a) dargestellt. Die Höhe der glockenförmigen Kontur hängt von dem aktuellen Drehmoment des Motors ab, wobei bei Stillstand des Fahrzeugs eine waagerechte, gerade Linie darstellt wird.
Durch ein zweites Grafikobjekt G2 wird dem Fahrzeuginsassen eine Rückmeldung für eine Eingabe zur Durchführung eines Fahrmanövers angezeigt. Dieses zweites Grafikobjekt G2 ist ebenfalls linienförmig ausgestaltet und hat eine an das erste Grafikobjekt G1 angepasste Kontur, hat aber eine seitlich deutlich geringere Ausdehnung. Stimmen die aktuellen Fahrzeugparameter mit einer von dem Fahrzeuginsassen vorgenommenen Eingabe überein, so wird das zweite Grafikobjekt in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Grafikobjekt dargestellt. Zur besseren Unterscheidbarkeit werden das erste und zweite Grafikobjekt in unterschiedlichen Farben wiedergegeben.
Ein drittes Grafikobjekt G3 ist dagegen flächenförmig als Punktraster ausgestaltet und gibt einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für Fahrmanöver des Fahrzeugs wieder. Das erste und zweite Grafikobjekt befinden sich innerhalb des dritten Grafikobjekts, welches in Fahrtrichtung und in Richtung der linken Fahrspur merklich über die linienförmigen Konturen des ersten und zweiten Grafikobjekts hinausreicht. Dieses vermittelt dem Fahrzeuginsassen den Hinweis, dass das Fahrzeug gefahrlos von der mittleren Fahrspur auf die linke Fahrspur wechseln kann oder die Anstrengung verringert oder erhöht werden kann.
Wird das Drehmoment erhöht, so dehnt sich die Darstellung der glockenförmigen Kontur in Fahrtrichtung aus, wie in Figur 2b) dargestellt. Der Fahrzeuginsasse kann nun der Darstellung entnehmen, dass eine weitere Erhöhung des Drehmoments nicht mehr möglich ist. Die Anpassung der Darstellung kann hierbei die vorgenommene Eingabe des Fahrzeuginsassen spiegeln, beispielsweise wenn der Fahrzeuginsasse die Anstrengung erhöht, indem er eine haptische Schnittstelle nach vorne verschiebt. Diese Spiegelung der Eingabe soll eine intuitive und natürliche Interaktion gewährleisten. Ob und inwieweit der Benutzer das Eingabegerät nach vorne verschieben und damit die Anstrengung erhöhen kann, wird ihm durch das dritte Grafikobjekt angezeigt.
Erfolgt eine Eingabe eines Fahrzeuginsassen, so wird die aktuelle Eingabe durch eine entsprechende Anpassung des zweiten Grafikobjekts gespiegelt. Wenn die Anweisung unmittelbar ausgeführt werden kann, beispielsweise eine Beschleunigung des Fahrzeugs aktuell gefahrlos möglich ist, da die Fahrspur vor dem Eigenfahrzeug frei ist, so wird das zweite Grafikobjekt weiterhin in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Grafikobjekt dargestellt.
Kann die Anweisung dagegen nicht unmittelbar ausgeführt werden, zum Beispiel, weil das Fahrzeug vor einem Spurwechsel zunächst eine gewisse Zeit blinken muss, bevor der Spurwechsel begonnen wird, so neigt sich zunächst die Linie des zweiten Grafikobjekts in die jeweilige Richtung, während die glockenförmigen Kontur des ersten Grafikobjekts zunächst unverändert bleibt. Dieses ist in Figur 2c) für den Fall dargestellt, dass der Fahrzeuginsasse eine Anweisung für einen Wechsel auf die linke Fahrspur eingegeben hat. Eine Neigung des zweiten Grafikobjekts nach links deutet hierbei an, dass der gewünschte Spurwechsel in Kürze ausgeführt wird.
Wird die Anweisung für den Spurwechsel dann ausgeführt, so neigt sich die Form des ersten Grafikobjekts entsprechend des Lenkeinschlags in Richtung des zweiten Grafikobjekts und wird dabei als asymmetrische, dem Lenkeinschlag folgende glockenförmige Kontur angezeigt. Je nach Stärke des Lenkeinschlags neigt sich die Form hierbei entsprechend weit zur jeweiligen Seite. Ebenso wird bei einem Lenkeinschlag beim Durchfahren einer Kurve die glockenförmige Kontur des ersten Grafikobjekts angepasst. Die Anpassung der glockenförmigen Kontur erfolgt hierbei fließend, so dass deren Veränderung möglichst natürlich erscheint und gegebenenfalls Assoziation zu einem organischen Körper weckt, der sich geschmeidig über die Strecke bewegt. Hierbei kann bei einer Eingabe über eine haptische Schnittstelle auch vorgesehen werden, dass ein Ein-/Ausgabegerät je nach Lenkeinschlag synchron zu der Neigung der glockenförmigen Kontur des ersten Grafikobjekts geneigt wird.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäß generierte grafische Darstellung auf diese Weise dem Fahrzeuginsassen einerseits besonders intuitiv zu erfassen, inwieweit er Parameter für Fahrfunktionen in Längsrichtung und Querrichtung beeinflussen kann und andererseits in der gleichen Darstellung ein visuelles Feedback über seine Eingaben zu erhalten.
Figur 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Systems, das eine erfindungsgemäße visuelle Schnittstelle bereitstellt. Bei dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sind alle gezeigten Einheiten Teil des Fahrzeugs, das zusätzlich weitere, nicht gezeigte Komponenten wie das Fahrgestell und den Motor enthält.
Zur Anzeige der erfindungsgemäß generierten grafischen Darstellungen ist eine Anzeigeeinheit A vorgesehen. Die Anzeigeeinheit A kann hierbei insbesondere als Head-up-Display ausgestaltet sein, dass auf einer Spiegeloptik und einer bildgebenden Einheit (einer sogenannten PGU von englisch „Picture Generating Unit“) basiert. Letztere besteht üblicherweise aus einem TFT- (Thin Film Transistor) Display, das mit Leuchtdioden hinterleuchtet wird. Mit der Spiegeloptik wird der Inhalt des Displays für die virtuelle Darstellung vergrößert und auf die Windschutzscheibe projiziert. Ebenso oder zusätzlich kann aber auch eine Anzeige auf einem Display erfolgen, welches im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.
Eine Grafikeinheit G generiert die oben beschriebenen grafischen Darstellungen. Hierfür können in einem Speicher der Grafikeinheit die benötigten Bildelemente der Grafikobjekte abgespeichert sein und dann für die Generierung der grafischen Darstellung nach Bedarf ausgegeben werden. Dabei können eine Vielzahl verschiedener Formen für die Grafikobjekte hinterlegt sein, sodass für eine Anzeige die jeweils passende Form für die linien- bzw. flächenförmigen Grafikobjekte bereits vorliegt und nur abgerufen werden braucht. Ebenso können aber auch nur einige Grundformen hinterlegt werden, aus denen dann die jeweils benötigte Form für die Anzeige berechnet wird. Insbesondere für die glockenförmige Kontur des ersten Grafikobjekts werden hierbei Bildfolgen aufeinanderfolgender Formen zur Erzeugung einer fließenden Bewegung generiert. Weiterhin können durch die Grafikeinheit für die verschiedenen Grafikobjekte unterschiedliche Farben gewählt werden, umso eine besonders gute Unterscheidbarkeit zu gewährleisten. Auch können ergänzend mit alphanumerischen Zeichen Hinweise dargestellt werden. Die Grafikeinheit wird von einer Auswerte- und Steuereinheit AS angesteuert.
Der Auswerte- und Steuereinheit AS können hierfür Fahrzeugparameter, beispielsweise von nicht dargestellten Steuergeräten des Fahrzeugs, zugeführt werden. Ebenso können Parameter das Fahrzeugumfelds ausgewertet werden, die von Umfeldsensoren SN des Fahrzeugs ermittelt worden sind. Bei den Umfeldsensoren kann es sich hierbei beispielsweise um Kamera-, Radar-, Ultraschall-, Lidarsensoren und insbesondere auch um eine Kombination von verschiedener solcher Sensoren handeln. Weiterhin werden von der Auswerte-und Steuereinheit AS Eingaben des Fahrzeuginsassen ausgewertet, die mit einer Eingabeeinheit E erfasst werden.
Entsprechend der erfassten Eingaben kann die Auswerte- und Steuereinheit AS eine autonome Antriebseinheit AA ansteuern. Die autonome Antriebseinheit AA kann ein
Lenksteuersystem zum Steuern des Lenkwinkels und ein Motorsteuergerät für die Drehmoment-Regelung des Motors des Fahrzeugs umfassen.
Bezugszeichenliste
1 - 4 Verfahrensschritte
G1, G2, G3 erstes, zweites, drittes Grafikobjekt
E Eingabeeinheit
G Grafikeinheit
A Anzeigeeinheit
AS Auswerte- und Steuereinheit
AA Autonome Antriebseinheit
SN Sensoren
Claims
1. Verfahren zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen, bei dem
Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen erfasst (1) werden; die erfassten Parameter und/oder Eingaben ausgewertet (2) werden; in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine grafische Darstellung generiert (3) wird, die dem Fahrzeuginsassen in einem autonomen Fahrmodus Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen vermittelt; und die generierte grafische Darstellung angezeigt (4) wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die generierte grafische Darstellung dem vor dem Fahrzeug liegenden Fahrzeugumfeld überlagert angezeigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein erstes Grafikobjekt (G1) kombiniert für Fahrfunktionen in Längsrichtung und
Querrichtung relevante Parameter des Fahrzeugs anzeigt; ein zweites Grafikobjekt (G2) eine Rückmeldung für eine Eingabe des
Fahrzeuginsassen zur Durchführung eines Fahrmanövers anzeigt; und ein drittes Grafikobjekt (G3) einen sicheren und technisch machbaren Parameterbereich für die für Fahrfunktionen in Längs- und Querrichtung relevanten Parameter anzeigt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das erste Grafikobjekt (G1) und/oder das zweite Grafikobjekt (G2) als eine linienförmige Kontur ausgestaltet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das dritte Grafikobjekt (G3) flächenförmig ausgestaltet ist und wobei das erste Grafikobjekt (G1) und/oder das zweite Grafikobjekt (G2) innerhalb des flächenförmig ausgestalteten dritten Grafikobjekts (G3) angezeigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das dritte Grafikobjekt (G3) als die Fahrbahn überlagertes Punktraster angezeigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das erste Grafikobjekt (G1) als glockenförmige Kontur angezeigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das erste Grafikobjekt (G1) bei Geradeausfahrt als symmetrische glockenförmige Kontur und bei einem Lenkeinschlag als asymmetrische, dem Lenkeinschlag folgende glockenförmige Kontur angezeigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste Grafikobjekt (G1) im Stillstand als waagerechte Linie dargestellt wird und bei bewegtem Fahrzeug die Höhe der glockenförmigen Kontur von dem aktuellen Drehmoment eines das Fahrzeug antreibenden Motors abhängt und mit zunehmendem Drehmoment zunimmt.
10. Vorrichtung zum Betreiben einer visuellen Schnittstelle zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeuginsassen, mit einer
Erfassungseinheit (E, SN), die Parameter des Fahrzeugs und/oder Fahrzeugumfelds und/oder Eingaben des Fahrzeuginsassen erfasst;
Auswerte- und Steuereinheit (AS), die die erfassten Parameter und/oder Eingaben auswertet und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine Grafikeinheit ansteuert;
Grafikeinheit (G), die von der Auswerte- und Steuereinheit (AS) so angesteuert wird, dass eine grafische Darstellung generiert wird, die dem Fahrzeuginsassen in einem autonomen Fahrmodus Parameter und/oder bevorstehende Fahrmanöver des Fahrzeugs sowie einen sicheren und/oder technisch machbaren Parameterbereich für eine mögliche Beeinflussung einer Fahrfunktion des Fahrzeugs durch eine Eingabe des Fahrzeuginsassen vermittelt; und einer Anzeigeeinheit (A), die die generierte grafische Darstellung anzeigt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Anzeigeeinheit (A) als Head-up-Display ausgestaltet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (AS), zusätzlich eine autonome Antriebseinheit (AA) ansteuert.
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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