DE102014208352A1 - System and method for instructing a subscriber of a driver training - Google Patents
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Abstract
Es werden ein System sowie ein Verfahren zum Instruieren eines Teilnehmers (1) eines Fahrertrainings vorgeschlagen. Das Verfahren umfassend die Schritte: Ermitteln (100) einer aktuellen Perspektive des Teilnehmers (1) auf die Fahrzeugumgebung (2), und Darstellen (300) eines bezüglich der Fahrzeugumgebung (2) kontaktanalogen Inhaltes (6, 7, 8) als Überlagerung eines natürlichen Sichtfeldes (9) auf einer Anzeigeeinheit (3) für den Teilnehmer (1) des Fahrertrainings.A system and a method for instructing a participant (1) of a driver training are proposed. The method comprising the steps of: determining (100) a current perspective of the subscriber (1) on the vehicle environment (2), and representing (300) a contact-analogous content (6, 7, 8) relating to the vehicle environment (2) as a superposition of a natural one Field of view (9) on a display unit (3) for the participant (1) of the driver training.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zum Instruieren eines Teilnehmers eines Fahrertrainings. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung den Ersatz eines menschlichen Instruktors zum Stellen von Fahraufgaben, Überwachen der Fahrmanöver und Abgabe einer Bewertung an den Teilnehmer. The present invention relates to a system and a method for instructing a subscriber of a driver training. In particular, the present invention relates to the replacement of a human instructor for providing driving tasks, monitoring driving maneuvers and delivering a score to the subscriber.
Um Fahrzeugführer an die Fahrzeugführung in Extremsituationen heranzuführen und zu einer solchen Führung zu befähigen, werden im Stand der Technik sogenannte Fahrertrainings angeboten und durchgeführt, mittels welcher Teilnehmer die Fahrzeugführung zumeist auf abgesperrten Arealen erlernen. Hierbei geben Instruktoren (z.B. per Funk) Anweisungen zur Handhabung des Fahrzeugs bei der Führung in vordefinierten Parcours. Um die Durchführung der Fahrertrainings nicht zu kostspielig werden zu lassen, werden meistens Gruppen von Teilnehmern durch einen oder mehrere Instruktoren begleitet. Dies bedeutet für die einzelnen Teilnehmer jedoch eine terminliche Bindung und eine lediglich teilweise zur Verfügung stehende Überwachung durch einen jeweiligen Instruktor. In order to introduce drivers to the vehicle guidance in extreme situations and to enable such a guidance, so-called driver trainings are offered and carried out in the prior art, by means of which participants learn the vehicle guidance mostly on closed areas. Here, instructors (e.g., by radio) give instructions for handling the vehicle while guiding in predefined courses. In order not to make the implementation of the driver training too expensive, usually groups of participants are accompanied by one or more instructors. However, this means for the individual participants a time commitment and only partially available monitoring by a respective instructor.
Weiter sind im Stand der Technik Verfahren zur virtuellen Darstellung von Informationen bekannt, welche auch als „Virtuell Reality“ (VR) bzw. „Augmented Reality“ (AR) bezeichnet werden. Während die virtuelle Realität in der Regel komplett durch einen Computer in Echtzeit berechnet und vorzugsweise auf einem brillenähnlichen tragbaren Bildschirm ausgegeben wird, ist die erweiterte Realität (AR) lediglich dazu gedacht, zusätzliche Informationen über eine Brillenkonstruktion (mit anteilig durchsichtigen Gläsern) darzustellen, welche dem realen Blickfeld des Anwenders überlagert werden. Zur Darstellung der „Augmented Reality“ können neben einer Datenbrille auch Projektionen, ein kontaktanaloges Display, Kontaktlinsen, ein Smartphone oder gar eine holographische Projektion verwendet werden. Damit die Darstellung berechnet werden kann, müssen die Rohdaten (CAD-Modelle) von Objekten oder Fahrzeugen vorliegen. Zudem sind Fahrsimulatoren bekannt, welche einen möglichst authentischen Eindruck des Innenraumes, des Motorgeräusches, des Motorisierungs-/Licht-/ Fahrwerkskonzeptes eines Fahrzeugs in simulierten Fahrsituationen widerspiegeln sollen. Furthermore, in the prior art, methods for the virtual representation of information are known, which are also referred to as "virtual reality" (VR) or "augmented reality" (AR). While virtual reality is generally computed entirely by a computer in real time, and is preferably output on a spectacle-type portable screen, the Augmented Reality (AR) is merely intended to present additional information about a spectacle design (with partially transparent lenses) which corresponds to the spectacle real field of view of the user are superimposed. In addition to data glasses, projections, a contact-analogue display, contact lenses, a smartphone or even a holographic projection can be used to display "augmented reality". For the representation to be calculated, the raw data (CAD models) of objects or vehicles must be available. In addition, driving simulators are known, which should reflect the most authentic impression of the interior, the engine noise, the motorization / light / suspension concept of a vehicle in simulated driving situations.
Bei kritischen Spurverläufen im Rahmen eines Fahrertrainings, wie z.B. Kurvenfahrten, ist die Sicherstellung eines bestimmten Bremspunktes durch den Trainer erforderlich. Gleichzeitig sind die zur Strukturierung eines zu durchfahrenden Streckenabschnittes verwendeten Hindernisse vom Trainer statisch an bestimmten Positionen angeordnet und stellen mitunter stark vereinfachte Simulationen realer Verkehrssituationen dar. Mit anderen Worten bleibt der Stand der Technik hinter den technischen Möglichkeiten zurück. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den vorstehend identifizierten Bedarf zu stillen. For critical lane courses as part of a driver training, such as. Cornering, the trainer needs to ensure a certain braking point. At the same time, the obstacles used to structure a section of road to be traveled are statically arranged by the trainer at certain positions and sometimes represent very simplified simulations of real traffic situations. In other words, the state of the art lags behind the technical possibilities. It is an object of the present invention to meet the need identified above.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Instruieren eines Teilnehmers eines Fahrertrainings sowie ein entsprechendes System gelöst. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer aktuellen Perspektive des Teilnehmers auf die Fahrzeugumgebung. Mit anderen Worten wird festgestellt, welchen Teil der aktuellen Fahrzeugumgebung (eines realen, fahrtüchtigen Fahrzeugs) der Teilnehmer derzeit erblickt und in welcher Ausrichtung der Sinneseindruck für den Teilnehmer entsteht. Anschließend wird ein kontaktanaloger Inhalt als Überlagerung dieses natürlichen Sichtfeldes auf einer Anzeigeeinheit dargestellt. Mit anderen Worten werden dem Teilnehmer auf der Anzeigeeinheit Inhalte dargestellt, welche bezüglich der Fahrzeugumgebung bzw. zumindest eines Objektes innerhalb der Fahrzeugumgebung feststehend erscheinen. Man könnte auch sagen, dass ein auf der Anzeigeeinheit dargestelltes Element virtuell im Sinneseindruck der Fahrzeugumgebung verankert wird. Die Darstellung des Inhaltes kann insbesondere teilweise transparent erfolgen, wie dies beispielsweise im Falle von sogenannten Head-Up-Displays bekannt ist. Auf diese Weise bleiben die Informationen des natürlichen Sichtfeldes im Wesentlichen erhalten und werden durch den kontaktanalogen Inhalt lediglich ergänzt. Diese Möglichkeit der Informationsergänzung stellt für den Teilnehmer des Fahrertrainings die Möglichkeit eines erheblichen Mehrwertes dar, wie im Folgenden detaillierter ausgeführt wird. Der kontaktanaloge Inhalt kann beispielsweise als Ideallinie dem natürlichen Sichtfeld des Teilnehmers überlagert werden. Mit anderen Worten wird die Ideallinie, welche es in einer Extremsituation einzuhalten gilt, eingeblendet, bevor, während und/oder nachdem der Teilnehmer sein Fahrzeug dem (optional anteilig virtuell dargestellten) Parcours gefahren hat. Hierbei können auch Elemente des Parcours (z.B. Hindernisse, Umgebungsobjekte, fremde Verkehrsteilnehmer, etc.) als kontaktanaloge Inhalte dargestellt und insbesondere animiert werden. Da eine Zerstörung des kontaktanalogen Inhaltes durch Kollisionen nicht möglich ist, können die Darstellungen deutlich wirklichkeitsgetreuer an reale Verkehrssituationen angelehnt werden. Eine Beschädigung der Fahrzeuge, welche selbst bei der Verwendung relativ weicher Objekte (z.B. Pylonen) möglich ist, ist erfindungsgemäß vollständig ausgeschlossen. The above object is achieved by a method for instructing a participant of a driver training and a corresponding system. The method includes determining a current perspective of the subscriber on the vehicle environment. In other words, it is determined which part of the current vehicle environment (of a real, roadworthy vehicle) the subscriber is currently seeing and in which direction the sensory impression is created for the participant. Subsequently, a contact-analogous content is displayed as a superposition of this natural field of view on a display unit. In other words, the subscriber is presented on the display unit with contents which appear fixed with regard to the vehicle environment or at least one object within the vehicle environment. It could also be said that an element displayed on the display unit is virtually anchored in the sensory impression of the vehicle environment. The presentation of the content can in particular be made partially transparent, as is known, for example, in the case of so-called head-up displays. In this way, the information of the natural field of view essentially remains and are supplemented by the contact-analog content only. This possibility of information supplementation represents for the participant of the driver training the possibility of considerable added value, as will be explained in more detail below. The contact-analogous content can be superimposed, for example, as an ideal line to the natural field of view of the participant. In other words, the ideal line, which is to be observed in an extreme situation, fades in before, during and / or after the participant has driven his vehicle to the (optionally proportionately virtually represented) course. Here also elements of the course (eg obstacles, environment objects, foreign road users, etc.) can be displayed as contact-analogous content and animated in particular. Since it is not possible to destroy the contact-analog content through collisions, the representations can be based on a much more realistic view of real traffic situations. Damage to the vehicles, which is possible even when using relatively soft objects (eg pylons), is completely excluded according to the invention.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch ein Darstellen von Instruktionen umfassen, in welcher Art und Weise ein vordefinierter Parcours zu durchfahren ist. Diese Informationen können beispielsweise zu Beginn bzw. vor dem Start der Fahrt eingeblendet werden. Nach dem Anfahren können die Instruktionen ausgeblendet werden, um dem Teilnehmer den Zeitpunkt der Ergreifung erforderlicher Maßnahmen selbst zu überlassen. Alternativ oder zusätzlich können kontaktanaloge Inhalte an bestimmten Orten des Parcours angezeigt werden, um dem Teilnehmer den vorteilhaften Effekt einer exakten Fahrzeugbedienung auf die Fahrsituation zu vergegenwärtigen. Beispielsweise kann in einem zweiten Versuch auf die Darstellung der Instruktionen verzichtet werden, um die wiederholte Fahrt noch realitätsgetreuer zu gestalten. Alternativ oder zusätzlich können dem Teilnehmer eine Aufzeichnung und/oder ein Auswerteergebnis eines gefahrenen Manövers auf der Anzeigeeinheit präsentiert werden. Beispielsweise kann eine tatsächlich gefahrene Trajektorie einer Ideallinie gegenübergestellt werden, wodurch der Teilnehmer das Verbesserungspotential besonders gut begreifen kann. The method according to the invention can also comprise a presentation of instructions in which manner a predefined course is to be passed through. This information can be displayed, for example, at the beginning or before the start of the journey. After starting up, the instructions can be hidden in order to allow the participant to decide when to take the necessary measures. Alternatively or additionally, contact-analogous contents can be displayed at specific locations of the course, in order to visualize the participant the advantageous effect of an exact vehicle operation on the driving situation. For example, in a second attempt to dispense with the presentation of the instructions to make the repeated ride even more realistic. Alternatively or additionally, the participant can be presented with a recording and / or an evaluation result of a driven maneuver on the display unit. For example, an actually driven trajectory can be contrasted with an ideal line, whereby the participant can understand the potential for improvement particularly well.
Die erfindungsgemäße Darstellung von kontaktanalogen Inhalten ermöglicht gegenüber der herkömmlichen Verwendung von Pylonen und anderen statischen Objekten auch kompliziertere Animationen und Darstellungen von Verkehrssituationen, wodurch der Trainingseffekt erheblich verbessert wird. Überholende Autos, kreuzende Fußgänger und rechts überholende Fahrradfahrer können ohne Gefahr für Mensch und Material simuliert werden, ohne dabei auf den realistischen Gesamteindruck einer tatsächlichen Fahrt in einem Fahrzeug zu verzichten. Besonders häufig auftretende, reale Verkehrssituationen können somit wiederholter maßen eingeübt werden, wodurch die Reaktion des Teilnehmers in einer späteren Realsituation erheblich verbessert wird. Compared with the conventional use of pylons and other static objects, the representation of contact-analog content according to the invention also makes possible more complicated animations and representations of traffic situations, whereby the training effect is considerably improved. Overhauling cars, crossing pedestrians and cyclists overtaking on the right can be simulated without danger to people and materials, without sacrificing the realistic overall impression of an actual ride in a vehicle. Frequently occurring, real traffic situations can thus be practiced repeatedly, whereby the reaction of the participant in a later real situation is considerably improved.
Vorteilhafterweise verfügt das erfindungsgemäß verwendete System über die Möglichkeit, die Koordinaten des Trainingsgeländes, auf welchem das reale Fahrzeug bewegt wird, zu erfassen und stellt ein Einhalten dessen Begrenzungen durch eine intelligente Spurführung einerseits sicher, so dass selbst bei Fahrfehlern kein Verlassen des Geländes erfolgt. Zusätzlich kann eine Information an den Fahrer ausgegeben werden, wenn sich dieser einer Begrenzung des Trainingsgeländes nähert. Je nach verwendetem Fahrzeug können auch teilautomatisierte Eingriffe in die Längs-/Querführung des Fahrzeugs unternommen werden, um ein Verlassen des Trainingsgeländes zu verhindern. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine Fahrzeugposition bezüglich eines für das Fahrertraining verwendeten Trainingsgeländes durchgeführt. Auf diese Weise können die virtuell eingeblendeten Parcours derart aufgebaut werden, dass bei ihrem Durchfahren das reale Trainingsgelände nicht verlassen wird. Gegebenenfalls kann der Fahrer auch zum Wenden seines Fahrzeugs aufgefordert werden, um für einen zu durchfahrenden Parcours hinreichend freie Wegstrecke vor sich zu haben. Alternativ oder zusätzlich kann eine Position eines kontaktanalogen Inhaltes bezüglich einer Begrenzung eines zu verwendenden Trainingsgeländes abgeglichen werden. Mit anderen Worten kann der Parcours in Abhängigkeit einer tatsächlichen Geometrie des realen Trainingsgeländes erstellt bzw. an die tatsächliche Geometrie angepasst werden, so dass ein Wenden des Fahrzeugs in den Parcours „eingebaut“ wird. Advantageously, the system used according to the invention has the ability to detect the coordinates of the training ground on which the real vehicle is moved and ensures compliance with its limitations by intelligent tracking on the one hand, so that even when driving errors no leaving the terrain. Additionally, information may be output to the driver as he approaches a training terrain boundary. Depending on the vehicle used, partially automated interventions in the longitudinal / transverse guidance of the vehicle can also be undertaken in order to prevent leaving the training area. For this purpose, in a first step, a vehicle position is carried out with respect to a training area used for the driver training. In this way, the virtually displayed courses can be constructed in such a way that the real training ground is not left when they pass through. Optionally, the driver may also be asked to turn his vehicle in order to have sufficient clearance for a course to be traveled through. Alternatively or additionally, a position of a contact-analogous content with respect to a boundary of a training area to be used can be adjusted. In other words, the course can be created depending on an actual geometry of the real training terrain or adapted to the actual geometry, so that a turning of the vehicle is "installed" in the course.
Als Anzeigeeinheit für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise eine Brille oder eine Projektion in eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs verwendet werden. Für eine erforderliche Positionsbestimmung des Fahrzeugs und die Auswertung der Fahrdynamikdaten kann weiter vorgesehen sein, dass Informationen („Signale“) zu Betriebskenngrößen des Fahrzeugs (z.B. Beschleunigung, Geschwindigkeit, Lenkeinschlag, etc.) oder das Blickfeld des Fahrers gesammelt und ausgewertet werden. Solange der Startpunkt bekannt ist, kann aufgrund der vorgenannten Größen eine aktuelle Position des Fahrzeugs ermittelt werden. Der Abgleich der Position des realen Fahrzeugs mit dem kontaktanalogen Inhalt erfolgt durch einen im Fahrzeug angeordneten Rechner und/oder durch einen außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Server (Backend). Bei der Verwendung eines stationären Servers kann die im Fahrzeug vorzuhaltende Rechenleistung reduziert werden und insbesondere lediglich ein Teil der erforderlichen Rechenoperationen kann auf der zentralen Haupteinheit des Navigationssystems (Head Unit) ausgeführt werden. Je nach dem, wie exakt der Fahrer die gegebenen Instruktionen befolgt bzw. die vorgegebene Trajektorie eingehalten hat, kann am Ende des Fahrmanövers auf Basis der gesammelten Daten eine visuelle Darstellung der Ergebnisse (z.B. Empfehlungen hinsichtlich Lenk- oder Bremsverhalten) erfolgen. As a display unit for carrying out the method according to the invention, for example, a pair of spectacles or a projection in a windshield of the vehicle can be used. For a required position determination of the vehicle and the evaluation of the vehicle dynamics data, it may further be provided that information ("signals") about operating parameters of the vehicle (eg acceleration, speed, steering angle, etc.) or the field of vision of the driver are collected and evaluated. As long as the starting point is known, a current position of the vehicle can be determined on the basis of the aforementioned variables. The adjustment of the position of the real vehicle with the contact-analogous content is carried out by a computer arranged in the vehicle and / or by an outside of the vehicle arranged server (backend). When using a stationary server that can be kept in the vehicle Computing power can be reduced and in particular only a part of the required arithmetic operations can be performed on the central main unit of the navigation system (Head Unit). Depending on how exactly the driver follows the given instructions or has complied with the given trajectory, a visual presentation of the results (eg recommendations regarding steering or braking behavior) can be made at the end of the driving maneuver on the basis of the collected data.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
Mit dem hier beschriebenen Verfahren sind keine gesonderten Fahrzeuge oder Trainingsgelände mit besonderer Ausstattung erforderlich. Die erfindungsgemäß verwendete Anzeigeeinheit kann in Verbindung mit einem geeigneten Fahrzeug jeden Fahrer dazu befähigen, sein eigenes Fahrertraining zu absolvieren, sofern geeignete Umgebungsbedingungen (Trainingsgelände) zur Verfügung stehen. Gleichzeitig trainiert der Fahrer sein Verhalten vorzugsweise auf seinem eigenen Fahrzeug und kann somit auch in prekären Fahrsituationen korrekt eingreifen, da er die Grenzen seines Fahrzeugs besser kennengelernt hat. Mit der Einblendung animierter Hindernisse können zudem neue, bislang nicht simulierbare, Situationen trainiert werden (z.B. ein von einem vorausfahrenden LKW fallender Baumstamm o.ä.). Die spielerische Erweiterung des Ansatzes eines Fahrsicherheitstrainings kann ängstliche Fahrer motivieren, die eigenen Grenzen auszuloten. Dadurch verbessert sich die Lernkurve des Benutzers erheblich. Insbesondere durch eine Einblendung der Ideallinie kann ein richtiges Verhalten des Fahrers für eine vordefinierte Fahrsituation selbstständig trainiert werden. The method described here does not require separate vehicles or training facilities with special equipment. The display unit used in accordance with the invention, in conjunction with a suitable vehicle, can enable any driver to complete his own driver training, provided suitable environmental conditions (training grounds) are available. At the same time, the driver trains his behavior preferably on his own vehicle and can thus correct even in precarious driving situations intervene, because he got to know the limits of his vehicle better. With the display of animated obstacles, new, so far not simulatable, situations can be trained (eg a tree trunk falling from a preceding truck or similar). The playful extension of the approach of driving safety training can motivate anxious drivers to explore their own limits. This significantly improves the user's learning curve. In particular, by a display of the ideal line, a correct behavior of the driver for a predefined driving situation can be trained independently.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Fahrer driver
- 2 2
- Parkplatz parking spot
- 3 3
- Brille glasses
- 4 4
- Positionsermittlungseinheit Position determining unit
- 5 5
- überlagerte Darstellung superimposed representation
- 6 6
- Ideallinie ideal line
- 7 7
- Instruktionen instructions
- 8 8th
- Pylonen pylons
- 9 9
- natürliches Blickfeld natural field of vision
- 10 10
- PKW car
- 11 11
- Fahrbahnmarkierungen road markings
- 11‘ 11 '
- Abbild der Fahrbahnmarkierungen Image of the road markings
- 12 12
- elektronisches Steuergerät electronic control unit
- 13 13
- Kamera camera
- 100–700 100-700
- Verfahrensschritte steps
- S1–S4 S1-S4
- Drahtloskommunikationssignale Wireless communications signals
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 235072 A2 [0004] EP 235072 A2 [0004]
- EP 1047014 A2 [0005] EP 1047014 A2 [0005]
- EP 2531063 A1 [0006] EP 2531063 A1 [0006]
- WO 2007/017598 A2 [0007] WO 2007/017598 A2 [0007]
- WO 2005/027077 A2 [0008] WO 2005/027077 A2 [0008]
- WO 2005/036301 A2 [0009] WO 2005/036301 A2 [0009]
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