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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signalisierung der Komplexität
einer Fahrsituation an den Fahrer eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft
die Erfindung eine Informationsanzeigeeinrichtung für ein
Kraftfahrzeug.
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Aus
der
DE 100 01 262
A1 ist ein Verfahren zur Informationsausgabe in einem fahrergesteuerten Fahrzeug
bekannt, bei welchem die Fahrerbelastung durch die jeweils anstehende
Verkehrssituation wenigstens in Abhängigkeit vom erfassten
Zustand eines jeweils bevorstehend zu befahrenden Streckenabschnitts
vorausgeschätzt wird und eine Ausgabe wenigstens eines
fahrerbezogenen Teils anzuzeigender Informationen nur in Zeiträumen
erfolgt, in denen die im Voraus geschätzte Fahrerbelastung
unter einer vorgebbaren Belastungssschwelle liegt.
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Bei
diesem bekannten Verfahren wird in Abhängigkeit von einem
Maß für die Komplexität einer Fahrsituation
des Kraftfahrzeugs eine vorgegebene Folgeaktion selbstständig
durch das Kraftfahrzeug bzw. eine Einrichtung desselben ausgeführt.
Dies erscheint zunächst vorteilhaft, kann aus Sicht des
Fahrers jedoch auch unerwünscht sein. Der Fahrer könnte
unangenehm überrascht werden, wenn ihm eine gewohnte Anzeige
plötzlich unerwartet vorenthalten wird. In besonders ungünstigen
Fällen könnten sogar kritische Fahrsituationen
verursacht werden durch eine Irritation des Fahrers, der trotz oder
gerade wegen seiner durch eine komplexe Fahrsituation bedingten
hohen Belastung auf eine bestimmte Anzeige vertraut, die dann möglicherweise
nicht verfügbar ist.
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Eine
erste Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zu schaffen,
durch welches der Fahrer in verbesserter Art und Weise unterstützt
wird.
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Eine
zweite Aufgabe der Erfindung ist es, eine zur Ausführung
des Verfahrens geeignete Informationsanzeigeeinrichtung zu schaffen.
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Gelöst
wird die erstgenannte Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der
Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen
2 bis 8.
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Die
zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Informationsanzeigeeinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Fahrerdaten
betreffend zumindest eine Zustandsgröße des Fahrers
erfasst und es werden Fahrzeugdaten betreffend zumindest eine Zustandsgröße
des Kraftfahrzeugs erfasst. Zudem werden Fahrzeugumfelddaten betreffend
zumindest eine Zustandsgröße des Kraftfahrzeugumfelds
erfasst. Aus diesen Fahrerdaten, Fahrzeugdaten, Fahrzeugumfelddaten
und ggf. weiteren Daten wird ein Komplexitätsmaß als
quantitatives Maß für die Komplexität
einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs abgeleitet. Dieses Komplexitätsmaß wird
dem Fahrer quantitativ zur Anzeige gebracht.
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Indem
das Komplexitätsmaß dem Fahrer quantitativ zur
Anzeige gebracht wird, bleibt die Selbstbestimmung des Fahrers dahingehend
erhalten, selbst über eine Folgeaktion zu entscheiden.
Er kann – gewarnt durch die Anzeige eines hohen Komplexitätsmaßes – die
Durchführung bestimmter neben der eigentlichen Fahraufgabe
zu erledigender Nebenaufgaben (z. B. Kontrollblick auf die durch
ein Navigationssystem angezeigte Kartenansicht oder Titelsuche auf
einer aktuell abgespielten Audio-CD) unterlassen oder abbrechen.
Er hat jedoch weiterhin die Möglichkeit, diese Nebenaufgaben
durchzuführen, sofern er sich trotz der hohen Komplexität
der aktuellen oder bevorstehenden Fahrsituation dazu in der Lage
sieht. Das Kraftfahrzeug behält somit aus Sicht des Fahrers
ein berechenbares Verhalten bei, der Fahrer fühlt sich
nicht gegängelt. Dennoch wird durch die Erfindung ein wesentlicher
Beitrag zur Verkehrssicherheit geleistet, da der Fahrer durch die
erfindungsgemäße Anzeige stets über die
Komplexität der Fahrsituation informiert ist.
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Für
die Bestimmung des Komplexitätsmaßes werden Fahrzeugdaten
betreffend zumindest eine Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs
erfasst. Unter Zustandsgrößen des Kraftfahrzeugs
seien im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere inhärente Fahrzeugzustandsgrößen
zu verstehen (wie etwa die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung,
der Lenkwinkel, die Öltemperatur, der Aktivierungszustand
eines Fahrerassistenzsystems zur Spurführung, die Anzahl
der Fahrzeuginsassen, der Aktivierungszustand der Stereoanlage oder
die Lautstärke der Stereoanlage).
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Ferner
werden für die Bestimmung des Komplexitätsmaßes
Fahrzeugumfelddaten betreffend zumindest eine Zustandsgröße
des Kraftfahrzeugumfelds erfasst. Solche Fahrzeugumfelddaten stellen etwa
dar die Distanz des eigenen Kraftfahrzeugs zu einem Fremdfahrzeug,
die Außentemperatur, die Straßenfeuchtigkeit,
der Streckenverlauf eines vorausliegenden Streckenabschnitts.
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Ferner
werden Fahrerdaten betreffend zumindest eine Zustandsgröße
des Fahrers erfasst. Als eine solche Zustandsgröße
des Fahrers kann beispielsweise dessen Müdigkeitsgrad angesehen
werden. Dieser Müdigkeitsgrad kann beispielsweise in an
sich bekannter Weise aus Daten eines Eye-Tracking-Verfahrens und/oder
der Art und Weise sowie der zeitlichen Abfolge von Bedienaktionen
des Fahrers abgeleitet werden. Solche Bedienaktionen können
primäre Fahraktionen wie Lenk-, Pedal- oder Schaltaktionen
sein oder auch sekundäre Bedienaktionen wie Einstellaktionen
betreffend die Heiz-Klima-Anlage oder die Stereoanlage des Kraftfahrzeugs.
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Aus
den genannten Daten (Fahrerdaten, Fahrzeugdaten und Fahrzeugumfelddaten)
wird gemäß einer Berechnungsvorschrift ein Komplexitätsmaß als
quantitatives Maß für die Komplexität
einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs abgeleitet.
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Die
Berechnungsvorschrift kann so ausgeführt sein, dass das
Komplexitätsmaß ausschließlich auf die
aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bezogen ist. Dies bewirkt
eine besonders hohe Aussagekraft im Hinblick auf kurzfristig zu
treffende Entscheidungen des Fahrers.
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Ebenso
kann es vorteilhaft sein, wenn das Komplexitätsmaß ausschließlich
auf eine zukünftige Fahrsituation bezogen ist, beispielsweise
die voraussichtlich in 5, 10 oder 30 Sekunden bestehende Fahrsituation
des Kraftfahrzeugs. Eine solche Ausgestaltung erlaubt eine besonders
wirkungsvolle Vorwarnung des Fahrers.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist das Komplexitätsmaß als kombiniertes Maß definiert,
welches sowohl Berechnungsanteile enthält, die sich auf
die aktuelle Fahrsituation beziehen als auch Berechnungsanteile, die
sich auf zumindest eine zukünftige Fahrsituation beziehen.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
werden zumindest zwei Komplexitätsmaße jeweils
als quantitatives Maß für die Komplexität
einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs abgeleitet, von welchen zumindest ein
erstes Komplexitätsmaß auf die aktuelle Fahrsituation
des Kraftfahrzeugs bezogen ist und zumindest ein zweites Komplexitätsmaß auf
eine zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bezogen
ist. Diese beiden Komplexitätsmaße können
dem Fahrer wahlweise, wechselweise oder gleichzeitig zur Anzeige gebracht
werden.
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Es
kann vorteilhaft sein, einen zeitlichen Gradienten des Komplexitätsmaßes
zu bestimmen und dem Fahrer quantitativ oder qualitativ zur Anzeige
zu bringen. Der Fahrer wird so verbessert informiert, ob und ggf.
wie stark das angezeigte Komplexitätsmaß ab- oder
zunimmt.
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Der
zeitliche Gradient kann besonders gut, weil in die Zukunft gerichtet,
bestimmt werden, indem ein auf die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bezogenes
Komplexitätsmaß mit einem auf eine zukünftige
Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bezogenen Komplexitätsmaß verglichen
wird.
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Die
Anzeige des Gradienten wird vorzugsweise in die Anzeige des Komplexitätsmaßes
integriert. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von dem Gradienten
die Richtung einer Pfeilspitze an einem zur Anzeige des Komplexitätsmaßes
dienenden Zeiger gestaltet werden. Oder es kann eine den Gradienten
anzeigende Wölbung an der Spitze einer Anzeigesäule
vorgesehen werden.
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Vorzugsweise
wird das Komplexitätsmaß zur Anzeige gebracht,
indem ein Anteil des Komplexitätsmaßes an einem
Maximalanzeigewert des Komplexitätsmaßes visualisiert
wird.
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Beispielsweise
kann der Maximalanzeigewert ein Ende eines geraden oder gekrümmten,
beispielsweise im wesentlichen kreisförmig oder teilkreisförmig
ausgebildeten, ausfüllbaren Anzeigebalkens definieren,
der vom anderen Ende her nur zu einem Anteil durch eine Anzeigesäule
ausgefüllt ist, wobei der Anteil der Ausfüllung
des Anzeigebalkens durch die Anzeigesäule dem Anteil des
Komplexitätsmaßes an dem Maximalanzeigewert entspricht.
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Auch
eine numerische Anzeige des prozentualen Anteils des Komplexitätsmaßes
an dem Maximalanzeigewert kann beispielsweise vorteilhaft sein.
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Die
Anzeige kann kontinuierlich ausgeführt sein, beispielsweise
mittels eines stufenlos verstellbaren Analogzeigers oder durch stufenlose
Anzeige eines Anteils an einem Balken oder durch exakte numerische
Anzeige. Sie kann auch wertediskret ausgeführt sein, z.
B. durch eine gestufte Anzeige eines Anteils an einem n-stufigen
Balken, wobei jede Stufe dem n-ten Teil von 100% entspricht, oder
durch eine auf Vielfache von 10% gerundete numerische Anzeige.
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Eine
visuelle Anzeige kann neben den oben genannten Varianten in unterschiedlichster
Art und Weise ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise erfolgen über
die Helligkeit einer Leuchtanzeige oder eine Farbe einer Leuchtanzeige.
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Grundsätzlich
kann das Komplexitätsmaß dem Fahrer auch durch
andere Sinnesmodalitäten als die visuelle Sinnesmodalität
zur Anzeige gebracht werden, etwa haptisch oder akustisch.
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Die
visuelle Anzeige eines Anteils des Komplexitätsmaßes
an einem Maximalanzeigewert ermöglicht dem Fahrer eine
verbesserte Einschätzung des Komplexitätsmaßes
gegenüber beispielsweise einem bloßen numerischen
Wert, der ohne eine entsprechende Normierung angezeigt wird. Dies
rührt von der besonders guten Auffassungsgabe des Menschen
im Hinblick auf solche Anzeigeformen her. Jedoch kann die Anzeige
grundsätzlich in beliebiger Art und Weise erfolgen, sofern
die Anzeige geeignet ist, dem Fahrer ein quantitatives Komplexitätsmaß zu vermitteln.
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Der
Maximalanzeigewert entspricht nicht notwendigerweise der maximalen
denkbaren Komplexität. Vorzugsweise wird der Maximalanzeigewert festgelegt
als ein Wert des Komplexitätsmaßes, der im normalen
Fahrbetrieb selten erreicht wird und unterhalb dessen im normalen
Fahrbetrieb gerade noch ein sicherer Fahrbetrieb zu erwarten ist.
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Wird
der Maximalanzeigewert erreicht, kann an den Fahrer eine zusätzliche
Warnung ausgegeben werden. Diese Warnung kann selbst wiederum durch
visuelle und/oder akustische und/oder haptische Anzeige erfolgen.
Als Beispiel für eine visuelle Warnung kann das Innere
eines kreisförmig ausgestalteten Anzeigebalkens, der zur
Anzeige des Komplexitätsmaßes vorgesehen ist,
zum Zweck der Warnung zusätzlich ganz oder teilweise ausgefüllt
werden.
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Es
können auch mehrere Schwellwerte für das Maß der
Komplexität definiert werden, bei deren Überschreiten
unterschiedliche Warnungen ausgebbar sind. Vorzugsweise nimmt die
Intensität bzw. Intrusivität der Warnungen mit
zunehmendem Maß der Komplexität zu.
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Das
erfindungsgemäße Anzeige kann um eine Konfigurationsmöglichkeit
zur Personalisierung der Komplexitätsanzeige erweitert
werden. Der Fahrer kann dann beispielsweise einstellen, bei Überschreitung
welcher Schwellwerte des Maßes der Komplexität
er gewarnt werden will und/oder in welcher Art und Weise bzw. Intensität
die jeweilige Warnung erfolgen soll. Es können auch unterschiedliche vorgefertigte
oder individualisierbare Konfigurationsmodi für z. B. sportliches,
entspanntes oder normales Fahren einstellbar sein.
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Es
kann auch – wiederum ggf. individualisierbar – die
Möglichkeit vorgesehen werden, die Berechnung des Maßes
der Komplexität bzw. dessen Anzeige zu beeinflussen. Beispielsweise
kann eine Fahrer, der einen sportlichen Fahrstil pflegen will, ohne
dabei allzu häufig gewarnt zu oder mit einer hohen Komplexitätsanzeige
konfrontiert zu werden, einen Berechnungs- oder Anzeigefaktor kleiner
1 (beispielsweise 0,6) einstellen. Es wird dann beispielsweise die
zunächst berechnete Komplexität mit dem Anzeigefaktor
von z. B. 0,6 multipliziert und erst das Ergebnis dieser Multiplikation
wird zur Anzeige gebracht. Durch die Verwendung eines solchen Anzeigefaktors
steigt die Anzeige weniger schnell an, der Maximalanzeigewert oder
ein anderer Schwellwert wird erst später erreicht und der
sportliche Fahrer wird – seinem Wunsch entsprechend – erst
später gewarnt.
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Insbesondere
im Fall der Ausgabe einer Warnung, jedoch auch im regulären
Anzeigefall, kann es vorteilhaft sein, eine Hauptquelle des angezeigten
Komplexitätsmaßes textuell, symbolisch oder grafisch
anzuzeigen. Beispielsweise kann ein Symbol für einen Auffahrunfall
angezeigt werden, wenn ein geringer Abstand zum Vorderfahrzeug die
Hauptquelle eines hohen Komplexitätsmaßes ist.
Dem Fahrer wird durch eine solche erweiterte Anzeige neben der bloßen
Warnung bereits ein Ausweg aus der komplexen Situation bzw. zur
Verringerung der Komplexität angedeutet.
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Vorzugsweise
wird zusätzlich zu dem oben genannten Komplexitätsmaß ein
speziell auf den Fahrer bezogenes Fahrerkomplexitätsmaß bestimmt.
Dieses Fahrerkomplexitätsmaß kann vorteilhaft
aus den oben genannten Fahrerdaten abgeleitet werden.
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Durch
die separate Bestimmung eines solchen Fahrerkomplexitätsmaßes
kann eine differenziertere Anzeige ausgegeben werden, die dem Fahrer
nicht nur das Bestehen bzw. Bevorstehen einer komplexen Fahrsituation
signalisiert, sondern es wird ihm auch eine Hilfestellung gegeben,
inwieweit das aktuelle Komplexitätsmaß durch Zustandsgrößen des
Fahrers bedingt ist. Der Fahrer kann so beispielsweise erkennen,
wenn ein hohes Komplexitätsmaß hauptsächlich
durch seine Müdigkeit verursacht ist und kann in Reaktion
hierauf rechtzeitig eine Pause einlegen.
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Die
Anzeige kann unter Berücksichtigung eines Fahrerkomplexitätsmaßes
so ausgeführt werden, dass der oben genannte Maximalanzeigewert des
Komplexitätsmaßes in Abhängigkeit von
dem Fahrerkomplexitätsmaß bestimmt wird. Insbesondere
ist ein mit ansteigendem Fahrerkomplexitätsmaß abnehmender
Maximalanzeigewert vorteilhaft. Sofern an das Erreichen des Maximalanzeigewerts
eine Warnung gekoppelt ist, kann diese bei solcher Ausführung
im Falle eines hohen Fahrerkomplexitätsmaßes bereits
frühzeitig ausgegeben werden.
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Wenn
das Komplexitätsmaß zur Anzeige gebracht wird,
indem ein Anteil des Komplexitätsmaßes an einem
Maximalanzeigewert des Komplexitätsmaßes visualisiert
wird, muss der Maximalanzeigewert selbst nicht notwendigerweise
zur Anzeige gebracht werden.
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Jedoch
kann das erfindungsgemäße Anzeigeverfahren bewusst
so ausgestaltet werden, dass der Maximalanzeigewert selbst quantitativ
zur Anzeige gebracht wird. Beispielsweise können in dem
weiter oben genannten Fall einer Balkenanzeige ein feststehender
Minimalwert und ein feststehender Maximalwert die beiden Enden des
Balkens definieren. Der Maximalwert wird dabei so gewählt,
dass der Maximalanzeigewert immer oder zumindest meistens kleiner
als dieser ist. Die Balkenanzeige kann dann eine erste Anzeigesäule
in einer ersten Farbe umfassen, die einen Anteil des Balkens ausfüllt,
der dem Anteil des Komplexitätsmaßes an dem Maximalwert entspricht.
Ferner kann sie eine zweite Anzeigesäule in einer zweiten
Farbe umfassen, die einen Anteil des Balkens ausfüllt,
der dem Anteil des Maximalanzeigewerts an dem Maximalwert entspricht.
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Die
erfindungsgemäße Informationsanzeigeeinrichtung
ist geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren in
vorteilhafter Weise auszuführen. Sie weist hierzu auf:
Mittel zur Erfassung von Fahrerdaten betreffend zumindest eine Zustandsgröße
eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, Mittel zur Erfassung von Fahrzeugdaten
betreffend zumindest einen Zustandsgröße des Kraftfahrzeugs,
Mittel zur Bestimmung eines Komplexitätsmaßes
als quantitatives Maß für die Komplexität
einer Fahrsituation des Kraftfahrzeugs aus den Fahrerdaten und den
Fahrzeugdaten sowie Mittel zur quantitativen Anzeige des Komplexitätsmaßes.
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Im
Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben
sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen
der Erfindung. Im Einzelnen zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Berechnungslogik für eine
erfindungsgemäßes Verfahren,
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2 eine
Schema zur Darstellung verschiedener Anzeigevarianten für
ein erfindungsgemäßes Verfahren und
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3 bis 11 verschiedene
Momentanzeigen als Ergebnis eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Eine
Vielfalt an Fahrerassistenzsystemen bringt eine Vielfalt an Anzeigen
in der Mensch-System-Schnittstelle eines Kraftfahrzeugs mit sich.
Fahrerassistenzsysteme sollen den Fahrer grundsätzlich bei
der sicheren Erledigung seiner Fahraufgaben unterstützen.
Hierbei können Fahraufgaben beispielsweise wie folgt klassifiziert
werden: Stabilisierungsaufgaben (Längs- und Querregelung),
Manövrieraufgaben (z. B. überholen) und strategische
Aufgaben (z. B. navigieren). Beispiele für heutige Fahrerassistenzsysteme,
die im Wesentlichen einem Stabilisieren des Kraftfahrzeugs dienen
sind Systeme zur Kollisionswarnung oder Spurverlassenswarnung, ABS, Systeme
zur Stabilitätskontrolle. Beispiele für heutige Fahrerassistenzsysteme,
die im Wesentlichen dem Manövrieren dienen, sind Systeme
zur Spurwechselwarnung und Einparkassistenten. Beispiele für
heutige Fahrerassistenzsysteme, die im Wesentlichen strategische
Aufgaben erledigen sind Systeme für Staumeldungen, für
spurgenaue Navigation und Nachtsichtsysteme.
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Auf
Grund jüngerer technologischer Entwicklungen (z. B. Car-to-car
communication, Car-to-infrastructure communication, verbesserte
Sensorperformanz usw.) stehen in zunehmendem Maße weitere Arten
von Fahrerassistenzsystemen zur Verfügung. Als nicht abschließende
schlagwortartige Aufzählung seien genannt: Abstandsinformation,
Stoppschild- und Rote-Ampelwarnung, Information bezüglich Tempo-Limit,
Local-Hazard-Warnung, Heading-Control (Lenkmoment), Autonome Notbremse,
Kurvenwarnung, Road-Preview, Querverkehrwarnung, Falscheinfahrtwarnung.
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Zusammenfassend
betrachtet erzeugen heutige und geplante Fahrerassistenzsysteme
eine Vielfalt an Anzeigen, die oft wissensbasiert sind (Symbole,
Text). In der Regel sind solche Anzeigen jedoch systemorientiert.
Sie lassen deshalb – wenn überhaupt – nur
eine Aussage über einen Bruchteil des Gesamtgefahrengrades
einer Fahrsituation zu.
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Die
Ablenkung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs vom Verkehrsgeschehen
und der eigentlichen Fahraufgabe ist oft das Ergebnis eines fehlenden momentanen
und prädiktiven (d. h. in die Zukunft gerichteten) Situationsbewusstseins.
Die Einplanung der Erledigung von Nebenaufgaben erfolgt in großem Maße
unabhängig vom sich entwickelnden situationsbedingten Gefahrengrad.
Dabei ist der Prozess der Situationseinschätzung durch
weitgehende Subjektivität gekennzeichnet. Schließlich
wird der Fahrer vor allem in Situationen mit erhöhtem Stress
oder Workload (auf Grund der Verkehrssituation oder auf Grund der
Erledigung von Nebenaufgaben) einen Teil der Gefahr kreierenden
Parameter nicht aufnehmen können. Dies liegt vor allem
an der durch die Situation bedingten Beeinträchtigung der
kognitiven Leistung (Kapazität für die Verarbeitung
von wissensbasierten Informationen) sowie an der beeinträchtigten
perzeptiven Leistung (Verringerung der Variabilität in
Blickrichtung, Einschränkung des peripheren Sichtfeldes).
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Durch
die Erfindung wird es möglich, den Fahrer – insbesondere
in Situationen mit erhöhtem Stress oder Workload – bei
der Einschätzung des situationsbedingten Gefahrengrades
zu unterstützen. Hierzu dient eine vorzugsweise regelbasierte
Komplexitätsanzeige. Sie soll dem Fahrer eine abstrakte und
konsistente Information bezüglich des momentanen und prädiktiven
Gefahrengrades vermitteln. Diese Information kann bei Entscheidungsprozessen
bezüglich der Einplanung von Nebenaufgaben während des
Fahrens eingesetzt werden. Die Anzeige ist objektiv und konsistent
und kann somit als ergänzende Information in der regulären
Sammlung von analogen Parametern fungieren. Die Information wird
regelbasiert dargestellt. Ihre Verarbeitung erfordert deswegen nur
begrenzte kognitive Ressourcen. Zur besseren Verständlichkeit
und Akzeptanz kann zusätzlich eine symbolbasierte Information
angeboten werden. Letztere ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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Die
Erfindung kann beispielsweise umgesetzt werden, indem die folgenden
Komponenten – im Wesentlichen bestehend aus Berechnungslogik und
Anzeigekonzept – implementiert werden.
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Eine,
in 1 schematisch dargestellte, beispielhafte Berechnungslogik
für die Einschätzung der Gesamtkomplexität
der Fahrsituation basiert auf vorhandenen Parametern aus der Fahrzeugumgebung (meteorologisch,
geografisch, usw.), Parametern betreffend das Fahrzeug selbst und
den Fahrer (Fahrerzustand, z. B. Tastenbedienung, Kommunikation, Blickbewegungen,
etc.).
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Die
einzelnen Blöcke und Pfeile des Schemas aus 1 sind
die Folgenden:
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- Umgebungszustand
- 12
- physisch
- 13
- geografisch
- 14
- meteorologisch
- 15
- zeitlich/räumlich
- 16
- sozial
- 17
- Interaktion
mit der Umgebung
- 18
- aktuell
- 19
- aktuell
und prädiktiv
- 21
- Mensch-System-Schnittstelle
- 22
- Risikoabschätzung
- 23
- Parameter-Sammlung
- 24
- Fahrzeugzustand
- 25
- Kraftfahrzeug
- 31
- Antizipation
- 32
- Situations-Erwartung
- 33
- Kognition
- 34
- Perzeption
- 35
- Fahrerzustand
- 36
- Fahrer
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Verschiedene
Ausgangssignale einzelner Fahrerassistenzsysteme und zusätzliche
Parameter werden bei einer Informationsanzeigeeinrichtung eines
Kraftfahrzeugs 25 integriert (Block 23: Parameter-Sammlung).
Es können auch bereits die Algorithmen der Fahrerassistenzsysteme
integriert ausgeführt werden. Der Effekt der verschiedenen
entnehmbaren Parameter (Fahrerzustandsgrößen und/oder Fahrzeugzustandsgrößen)
auf die Gesamtkomplexität wird in Block 22 (Risikoabschätzung)
bewertet. Die verschiedenen Bewertungen werden anhand einer Berechnungsvorschrift
verarbeitet und zur Anzeigensteuerung weitergeleitet (Block 21).
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Im
Folgenden ist ein Beispiel angegeben. Ein Komplexitätsmaß C
sei zu Beginn einer neuen Bestimmung gleich Null und wird anschließend
in Abhängigkeit von verschiedenen Größen
folgendermaßen verändert. Der Folgeabstand in
Metern beträgt weniger als 0,8 mal die Geschwindigkeit
in km/h. Daher wird C erhöht um 0,1. Zudem ist die Geschwindigkeit
mehr als 30 km/h größer als eine in an sich bekannter
Weise bestimmte Referenzgeschwindigkeit für eine bevorstehende
Kurve. Daher wird C erhöht um 0,35. Zudem regnet es. Daher
wird C erhöht um 0,3. Das Radio ist eingeschaltet. Daher
wird C erhöht um 0,05. Das Komplexitätsmaß C
ist somit im vorliegenden Beispiel zu berechnen als 0,1 + 0,35 +
0,3 + 0,05 = 0,8.
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Neben
dem Komplexitätsmaß selbst kann ein Maximalanzeigewert
des Komplexitätsmaßes festgelegt werden. Der Maximalanzeigewert
kann so festgelegt werden, dass spätestens wenn C diesen Wert
erreicht, der Fahrer die Aufmerksamkeit weg von einer Nebenaufgabe
auf die Straße lenken sollte. Hierzu kann beim Erreichen
des Maximalanzeigewerts eine zusätzliche Warnung ausgegeben
werden. Der Fahrer kann eine hohe Komplexität aber auch
bereits früher am zunehmenden Anzeigewert erkennen.
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Die
verwendeten Berechnungsalgorithmen sind selbstverständlich
erweiterbar durch Hinzunahme zukünftiger Fahrerassistenzsysteme.
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Ein
entsprechendes, zur Anzeige des berechneten Komplexitätsmaßes
geeignetes Anzeigekonzept kann in verschiedenen Varianten ausgeführt werden.
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Es
kann zum einen ein Komplexitätsmaß angezeigt werden,
welches integriert aus aktueller Komplexität und prädiktiver
Komplexität bestimmt ist.
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Alternativ
kann jeweils ein Komplexitätsmaß einer Momentankomplexität
und einer prädiktiven Komplexität getrennt angezeigt
werden.
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Alternativ
kann im Wesentlichen ein Komplexitätsmaß der Momentankomplexität
angezeigt werden, wobei zusätzlich anhand der prädiktiven
Komplexität ein Gradient des Komplexitätsmaß bestimmt und
angezeigt wird.
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Alternativ
kann auch eine Trennung verschiedener Anzeigen vorgenommen werden,
wobei die Trennung orientiert ist an der Parameterquelle, welche
die jeweils angezeigte Komplexität verursacht. So kann
ein erstes aus Umgebungsparametern und inhärenten Fahrzeugparametern
(also Fahrzeugzustandsgrößen) resultierendes Komplexitätsmaß angezeigt
werden und zusätzlich ein zweites aus Parametern betreffend
den Fahrerzustand (also Fahrerzustandsgrößen)
resultierendes Komplexitätsmaß.
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2 verdeutlicht
die verschiedenen oben genannten Anzeigemöglichkeiten anhand
eines Beispiels. Die Anzeige gemäß 2 hat
die Grundform eines im wesentlichen kreisförmig bzw. teilkreisförmig
ausgebildeten, ausfüllbaren Anzeigebalkens 100.
In dem Anzeigebalken 100 erstreckt sich ausgehend von einem
Minimum 101 (beispielsweise entsprechend einem Komplexitätsmaß C
= 0) eine Anzeigesäule 102. Ihr Ende kann je nach
anzuzeigendem Komplexitätswert C an unterschiedlichen Stellen
des Anzeigebalkens 100 liegen (symbolisiert durch den Doppelpfeil 104).
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Zunächst
wird davon ausgegangen, dass C als integriertes Komplexitätsmaß berechnet
wird, welches sowohl Anteile aktueller Komplexität als auch
Anteile prädiktiver Komplexität berücksichtigt.
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Die
Anzeige sowie ein Maximalanzeigewert Max1 für C sind so
festgelegt, dass die Anzeigesäule genau bis zur Markierung 107 reicht,
wenn der Maximalanzeigewert Max1 erreicht ist.
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3 zeigt
die Anzeige für einen Wert von C ungefähr gleich
0,05 (bezogen auf einen Maximalanzeigewert von 1).
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4 zeigt
die Anzeige für einen Wert von C ungefähr gleich
0,55.
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5 zeigt
die Anzeige für einen Wert von C gleich 1 (= Maximalanzeigewert).
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Wenn
der Maximalanzeigewert Max1 erreicht wird, kann optional zusätzlich
zur Anzeige eine Warnung ausgegeben werden.
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Alternativ
zum obigen Beispiel können die Anzeige und der Maximalanzeigewert
Max1 für C auch so festgelegt sein, dass die Anzeigesäule
genau bis zur Markierung 108 (vgl. 2) reicht,
wenn der Maximalanzeigewert Max1 erreicht ist. Das Erreichen des
Maximalwerts ist für den Benutzer dann besonders einfach
erkennbar, weil der Anzeigekreis dann geschlossen ist. 6 zeigt
die entsprechende Anzeige für einen Wert von C gleich 1
(= Maximalanzeigewert).
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Es
kann zudem ein Warnausgabewert Max2 festgelegt werden, der größer
als der Maximalanzeigewert Max1 gewählt ist und bei dessen
Erreichen eine Warnung bzw. eine weitere Anzeige ausgegeben wird.
Die Warnung bzw. weitere Anzeige kann darin bestehen, dass der Innenraum
des Anzeigebalkens ausgefüllt wird (siehe 7).
Die Anzeigesäule selbst wandert im vorliegenden Beispiel
nicht mehr weiter, wenn Max1 überschritten ist.
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Im
Falle der Ausgabe einer Warnung, jedoch auch im regulären
Anzeigefall, kann an der Stelle 109 (vgl. 2)
im Innenraum des Anzeigebalkens ein Symbol für die Hauptquelle
des angezeigten Komplexitätsmaßes symbolisch angezeigt
werden (vgl. 8). Auch andere Formen einer
Aufklärungs- oder Erklärungssymbolik können
an dieser Stelle vorteilhaft angezeigt werden.
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Die
Anzeige kann optional zusätzlich zur Anzeigesäule 102 einen
weiteren Anzeigepunkt 103 aufweisen. Es kann dann die Anzeigesäule 102 ein erstes
auf die aktuelle Fahrsituation bezogenes Komplexitätsmaß anzeigen,
während der Anzeigepunkt 103 ein zweites auf eine
zukünftige Fahrsituation des Kraftfahrzeugs bezogenes (prädiktives)
Komplexitätsmaß anzeigt (vgl. 9).
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Das
Ende der Anzeigesäule 102 kann so gestaltet sein,
dass seine Wölbung einen Gradienten des an sich durch die
Länge der Säule angezeigten Komplexitätsmaßes
anzeigt (vgl. 10). Im in 10 abgebildeten
Fall wird durch die konkave Wölbung beispielsweise ein
negativer Gradient angezeigt. Ein positiver Gradient könnte
entsprechend durch eine konvexe Wölbung angezeigt werden.
Das Ausmaß der Wölbung kann am Betrag des Gradienten
orientiert werden. Statt einer gleichmäßigen Wölbung – wie
in 10 dargestellt – könnte beispielsweise
auch eine pfeilspitzenförmige Veränderung des
Endes der Anzeigesäule den Gradienten aussagekräftig
anzeigen.
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11 stellt
eine Anzeige für einen Spezialfall dar. Der Maximalanzeigewert
ist nun veränderlich. Er wird bestimmt in Abhängigkeit
von einem ausschließlich aus Fahrerzustandsgrößen
bestimmten Fahrerkomplexitätsmaß. Die Anzeigesäule 102 wird im
Wesentlichen wie zuvor beschrieben dargestellt. Sie ist nun jedoch
bezogen auf einen konstanten Maximalwert, der so gewählt
ist, dass der Maximalanzeigewert immer oder zumindest meistens kleiner
als dieser Maximalwert ist.
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Die
Anzeigesäule 102 wird bei der Darstellung gemäß 11 durch
eine Fortsetzungssäule 102b fortgesetzt, die bis
zu einer dem aktuellen Maximalanzeigewert entsprechenden Stelle 105 (vgl. 2)
des Anzeigebalkens reicht. Diese Stelle 105 entspricht
dem Anteil des Maximalanzeigewerts an dem Maximalwert. Im vorliegenden
Beispiel ist die Stelle 105 als Folge eines hohen Fahrerkomplexitätsmaßes
und eines somit verringerten Maximalanzeigewerts um die Spanne 106 gegenüber
der Stelle 107 verschoben, die einem Maximalanzeigewert
bei geringerem Fahrerkomplexitätsmaß entspricht.
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Die
Anzeigesäule 102 ist in einer ersten Farbe ausgeführt.
Die Fortsetzungssäule 102b ist in einer zweiten
Farbe ausgeführt. Aus Sicht des Benutzers zeigt die Fortsetzungssäule 102b die
Reserve an, die noch fehlt, bis das durch die Anzeigesäule 102 angezeigte
Komplexitätsmaß einen als kritisch angenommenen
Wert (= Maximalanzeigewert) erreicht. Gleichzeitig ist an der Verschiebung
um die Spanne 106 erkennbar, ob bzw. dass die Reserve durch
Fahrerzustandsgrößen verringert ist.
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Bei
der obigen Beschreibung zu 11 wurde
angenommen, dass die Anzeigesäule 102 die Gesamtkomplexität
(aus Fahrerzustandsgrößen und Fahrzeugzustandsgrößen)
anzeigt. Die Anzeigesäule 102 kann jedoch auch
ein ausschließlich aus Fahrzeugzustandsgrößen
bestimmtes Fahrzeugkomplexitätsmaß anzeigen, sofern
dieses bekannt ist. Es werden dann gewissermaßen Fahrzeugkomplexitätsmaß und
Fahrerkomplexitätsmaß getrennt angezeigt: das
Fahrzeugkomplexitätsmaß wird angezeigt durch die
Länge der Anzeigesäule 102 und das Fahrerkomplexitätsmaß wird
angezeigt durch die Verschiebung 106 des Endes der Fortsetzungssäule 102b.
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Die
obigen Beispiele beruhen jeweils im Wesentlichen auf einer Komplexitätskodierung
anhand eine Signalintensitätskodierung (viel vs. wenig).
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Die
Anzeige kann ebenso eine bewertende Komponente enthalten, indem
sie farbkodiert (z. B. grün = nicht komplex, rot = komplex)
oder numerisch kodiert (z. B. Komplexität von 1 bis 10)
ausgeführt wird. Zudem sind einfachere Anzeigevarianten
möglich, bei denen zum Beispiel lediglich eine Lichtquelle in
Abhängigkeit vom anzuzeigenden Komplexitätsmaß von
schwach bis intensiv oder von grün bis rot zum Leuchten
gebracht wird.
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Die
durch die Anzeige angesprochene Sinnesmodalität kann wie
in den obigen Beispielen die visuelle sein. Es sind jedoch alternativ
oder zusätzlich auch haptische oder akustische Anzeigen
denkbar.
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Die
Erfindung sieht eine abstrakte, graduelle intensitätskodierte,
farbkodierte oder numerisch kodierte Anzeige einer momentanen und/oder
prädiktiven Komplexität der Fahrsituation vor.
Die Anzeige wird dabei vorzugsweise gesteuert von einem Zustandsautomaten,
der eine Vielzahl von Parametern integriert und anhand verschiedener
Algorithmen die Gesamtkomplexität berechnet. Die Parameter
sind von unterschiedlich zeitkritischer und quellen-basierter Natur:
Es finden beispielsweise Umgebungsparameter (geografisch, sozial,
physisch, meteorologisch und räumlich/temporal), inhärente
Fahrzeugzustandsparameter und Fahrerzustandsparameter Verwendung.
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Die
Erfindung ermöglicht eine Aufklärung des Fahrers
bezüglich nicht-trivialer Situationskomplexitätsparameter.
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Die
Erfindung ermöglicht eine objektive und konsistente Anzeige
bezüglich einer Fahrsituationskomplexität und
kann somit ein Hilfsmittel für Entscheidungsprozesse des
Fahrers darstellen. Dem Fahrer wird ein Hilfsmittel angeboten, das
eingesetzt werden kann bei Entscheidungsprozessen bezüglich der
Einplanung von Nebenaufgaben in primäre Fahraufgaben. Anhand
der erfindungsgemäßen Anzeige kann der Fahrer
die Komplexität einfacher (nämlich regelbasiert)
und prädiktiv (Einbeziehung vorausschauende Fahrerassistenzsysteme)
einschätzen und somit leichter Entscheidungen bezüglich
Anfang, Unterbrechung oder Fortsetzung einer Nebenaufgabe treffen.
Eine Situationskomplexitätsanzeige erzeugt außerdem
ein nachhaltigeres Situationsbewusstsein, eine nachhaltigere Situationsprädiktivität und
ermöglicht somit eine ablenkungsärmere Einplanung
der Nebenaufgaben in die eigentlichen Fahraufgaben.
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Die
Erfindung ermöglicht die Gewährleistung der Situationseinschätzung
und Aufmerksamkeitslenkung in Stress-Situationen und Situationen
starker Belastung des Fahrers. Situationen mit erhöhtem Stress
oder Workload können eine Beeinträchtigung der
kognitiven und perzeptiven Leistungen herbeiführen. Dies
schlägt sich nieder im eingeschränkten Vermögen,
Informationen von höherer Komplexität (knowledge-based)
zu verarbeiten. Dies gilt auch für die Symbolik der Anzeige
von Fahrerassistenzsystemen. Außerdem werden Informationen
aus dem peripheren Sichtfeld schlechter aufgenommen. Die Variabilität
der Blickbewegungen sinkt. Eine erfindungsgemäße
konzentrierte und regelbasierte Anzeigeninformation kann die Aufnahme,
Verarbeitung und schließlich adäquate Aufmerksamkeitslenkung
gewährleisten.
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Das
erfindungsgemäße Konzept stellt einen Top-Down-Ansatz
für die Bekämpfung des Problems der Fahrerablenkung
dar. Es wird versucht, ein nachhaltiges Situationsbewusstsein und
eine nachhaltige Situationsvorhersagbarkeit zu erzeugen. Somit wird die
Strategie der Aufgabenplanung des Fahrers verbessert. Die Unterstützung
der Ressourcenzuteilung und nicht die Optimierung einzelner Interaktionszyklen
steht im Mittelpunkt. An Stelle einer automatisierten Systemübernahme
oder einer Priorisierung von Information durch das Fahrzeug bietet
der erfindungsgemäße Ansatz eine Möglichkeit
zur Bekämpfung der Fahrerablenkung mit Erhalt der Souveränität des
Fahrers.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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