DE102012011888A1

DE102012011888A1 - Verfahren zum Bestimmen der voraussichtlichen Fahrzeugtrajektorie anhand von Daten eines kostengünstigen Lenkwinkelsensors, Lenkwinkelsensor und Kamerasystem

Info

Publication number: DE102012011888A1
Application number: DE201210011888
Authority: DE
Inventors: Enda Peter Ward
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (2) beim Führen des Kraftfahrzeugs (2) durch: Erfassen von Bildern (20) eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs (2) mittels einer an dem Kraftfahrzeug (2) angeordneten Kamera (3); Anzeigen der Bilder (20) auf einer Anzeigeeinrichtung (21); Bestimmen einer voraussichtlichen Trajektorie (19) des Kraftfahrzeugs (2) abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs (2) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (5) und Anzeigen einer graphischen Darstellung der voraussichtlichen Trajektorie (19) auf der Anzeigeeinrichtung (21) zusammen mit den Bildern (20). Zur Erfassung des Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs (2) wird ein tragbarer Lenkwinkelsensor (4) verwendet, welcher an einem Lenkrad (9) des Kraftfahrzeugs (2) lösbar angeordnet wird, wobei zwischen dem Lenkwinkelsensor (4) und der Recheneinrichtung (5) eine zumindest unidirektionale Datenkommunikation durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Führen des Kraftfahrzeugs durch: Erfassen von Bildern eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs mittels einer an dem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera; Anzeigen der Bilder auf einer optischen Anzeigeeinrichtung, insbesondere im Innenraum des Kraftfahrzeugs; Bestimmen einer voraussichtlichen Trajektorie des Kraftfahrzeugs abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung sowie Anzeigen einer graphischen Darstellung der voraussichtlichen Trajektorie auf der Anzeigeeinrichtung zusammen mit den Bildern. Die Erfindung betrifft außerdem einen Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs, wie auch ein Kamerasystem mit einem derartigen Lenkwinkelsensor.
Kamerasysteme für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Sie beinhalten in der Regel zumindest eine Kamera, welche Bilder der Fahrzeugumgebung erfasst. Beispielsweise kann eine Kamera im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angebracht sein, um den Umgebungsbereich hinter dem Kraftfahrzeug erfassen zu können. Es ist aber auch möglich, eine Kamera im Frontbereich des Kraftfahrzeugs zu montieren, sodass diese Frontkamera den Umgebungsbereich vor dem Kraftfahrzeug erfasst. Die aufgenommenen Bilder der Kamera können dann auf einem Display (Anzeigeeinrichtung) im Innenraum des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
Es ist außerdem Stand der Technik, in Abhängigkeit von dem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, d. h. die zukünftige Fahrbahn des Kraftfahrzeugs. Um diese voraussichtliche Trajektorie bestimmen zu können, werden im Stand der Technik teure und aufwändige Lenkwinkelsensoren eingesetzt, welche den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs messen. Üblicherweise werden diese Lenkwinkelsensoren an der Lenkwelle montiert. Die gemessenen Messwerte werden dann an ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs übertragen und beispielsweise auch an dem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt. An diesem CAN-Bus kann somit der aktuelle Lenkwinkel durch das Kamerasystem abgegriffen und zur Ermittlung der voraussichtlichen Trajektorie verwendet werden. Eine solche Lösung ist relativ aufwändig und kann folglich ausschließlich bei teuren Kraftfahrzeugen realisiert werden. Bei Kraftfahrzeugen, in welchen kein CAN-Bus vorhanden ist oder aber keine Information über den aktuellen Lenkwinkel an dem CAN-Bus zur Verfügung steht, ist die Ermittlung der voraussichtlichen Trajektorie und folglich auch die Erzeugung der graphischen Darstellung der Trajektorie und somit die Unterstützung des Fahrers nicht möglich. Auch das Abgreifen dieser Information an dem CAN-Bus ist selbst mit einem hohen Aufwand verbunden.
Ein Fahrzeugmodul zur einfachen und platzsparenden Montage in einem Kraftfahrzeug ist aus dem Dokument DE 101 41 699 A1 bekannt. Hier wird ein Lenkwinkelsensor eingesetzt, welcher an der Lenkwelle oder aber direkt an einem Lenkrad angeordnet ist. Dieser Lenkwinkelsensor erfasst dann eine Drehung des Lenkrads.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Bestimmung der voraussichtlichen Trajektorie auch bei Kraftfahrzeugen ermöglicht werden kann, bei denen die Information über den aktuellen Lenkwinkel nicht zur Verfügung steht oder aber nur mit einem relativ großen Aufwand abgegriffen werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch einen Lenkwinkelsensor, wie auch durch ein Kamerasystem mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Führen des Kraftfahrzeugs durch: Erfassen von Bildern eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs mittels einer an dem Kraftfahrzeug angeordneten Kamera; durch Anzeigen der Bilder auf einer Anzeigeeinrichtung; durch Bestimmen einer voraussichtlichen Trajektorie des Kraftfahrzeugs abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung sowie durch Anzeigen einer graphischen Darstellung der voraussichtlichen Trajektorie auf der Anzeigeeinrichtung zusammen mit den Bildern. Zur Erfassung des Lenkwinkels wird ein tragbarer Lenkwinkelsensor verwendet, welcher an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs lösbar und somit entnehmbar angeordnet wird, wobei zwischen dem Lenkwinkelsensor und der Recheneinrichtung eine zumindest unidirektionale Datenkommunikation durchgeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird es möglich, die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs auch bei solchen Kraftfahrzeugen zu bestimmen und somit die graphische Darstellung der Trajektorie auch bei solchen Kraftfahrzeugen anzuzeigen, welche über keinen internen Lenkwinkelsensor verfügen, oder aber bei denen die Erfassung des aktuellen Lenkwinkels nur mit einem großen Aufwand verbunden ist, weil etwa die Information über den Lenkwinkel ausschließlich an einem CAN-Bus vorliegt. Des Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Bestimmung der voraussichtlichen Trajektorie auch mittels eines tragbaren Kommunikationsgeräts, wie beispielsweise eines Mobiltelefons des Fahrers und dergleichen. So kann der mobile Lenkwinkelsensor seine Messwerte beispielsweise drahtlos an das Mobiltelefon übertragen, und das Mobiltelefon kann dann die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmen und auf einem Display des Mobiltelefons anzeigen. Die Bestimmung der voraussichtlichen Trajektorie kann somit auch bei einem Kraftfahrzeug nachträglich realisiert werden; dies bedeutet, dass ein Kraftfahrzeug, welches werkseitig über keine solche Funktionalität verfügt, auch nachträglich mit einem derartigen tragbaren Lenkwinkelsensor aufgerüstet werden kann. Hierbei braucht lediglich eine neue Software auf der Recheneinrichtung – beispielsweise auf einem Mobiltelefon und/oder auf einer fahrzeuginternen Recheneinrichtung – installiert zu werden, und die Recheneinrichtung kann dann nachträglich dazu eingerichtet werden, abhängig von dem aktuellen Lenkwinkel die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen.
Folglich wird zur Erfassung des Lenkwinkels ein tragbarer Lenkwinkelsensor verwendet, welcher an dem Lenkrad lösbar angeordnet wird. Dies bedeutet, dass der mobile Lenkwinkelsensor Befestigungsmittel aufweist, welche zum lösbaren Befestigen des Lenkwinkelsensors an dem Lenkrad ausgebildet sind, sodass der Lenkwinkelsensor auch wieder von dem Lenkrad abgenommen werden kann, ohne dass das Lenkrad oder aber der Lenkwinkelsensor alleine zerstört werden müssen. Der Lenkwinkelsensor wird somit an dem Lenkrad zerstörungsfrei lösbar angeordnet.
Bei der voraussichtlichen Trajektorie des Kraftfahrzeugs handelt es sich um eine Fahrbahn des Kraftfahrzeugs, welche das Kraftfahrzeug bei dem aktuell eingestellten Lenkwinkel voraussichtlich durchfahren wird. Die voraussichtliche Trajektorie ist somit eine geschätzte zukünftige Fahrbahn des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise weist der Lenkwinkelsensor einen Beschleunigungssensor auf, welcher zum Messen einer Beschleunigung entlang zumindest einer Sensorachse ausgebildet ist. Bevorzugt wird dabei mittels des Lenkwinkelsensors eine Beschleunigung entlang von drei orthogonal zueinander verlaufenden Sensorachsen gemessen. In Abhängigkeit von der gemessenen Beschleunigung wird dann auf den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs zurück geschlossen. Zur Erfassung des Lenkwinkels kann somit ein kostengünstiger Lenkwinkelsensor eingesetzt werden, welcher als primäre Größe die Beschleunigung entlang zumindest einer Sensorachse misst. Somit ist der Aufwand bei der Erfassung des Lenkwinkels auf ein Minimum reduziert, denn die Beschleunigung kann ohne viel Aufwand mithilfe eines kostengünstigen und platzsparenden Beschleunigungssensors gemessen werden.
Nun sind verschiedenste Ausführungsformen vorgesehen: Zum einen kann der Lenkwinkelsensor die Messwerte der Beschleunigung an die externe Recheneinrichtung übertragen, und das Ermitteln des Lenkwinkels abhängig von der Beschleunigung kann durch die Recheneinrichtung durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die gemessene Beschleunigung als Rohdaten an die Recheneinrichtung übertragen wird und die Berechnung des aktuellen Lenkwinkels anhand der gemessenen Beschleunigung in der Recheneinrichtung und somit außerhalb des Lenkwinkelsensors erfolgt. Somit ist der Aufwand beim Lenkwinkelsensor alleine minimal, sodass der Lenkwinkelsensor auch besonders wenig elektrische Energie verbraucht und sehr kompakt und kostensparend ausgeführt werden kann.
Ergänzend oder alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Lenkwinkelsensor eine interne Recheneinheit beinhaltet, welche aus der gemessenen Beschleunigung den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs berechnet. Dann kann der Lenkwinkelsensor zusätzlich oder alternativ zu den Messwerten der Beschleunigung auch Informationen über den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs an die Recheneinrichtung übertragen. Die Recheneinrichtung empfängt somit direkt den aktuellen Wert des Lenkwinkels und kann somit unmittelbar die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmen. Somit ist auch der Lenkwinkelsensor komplett dazu in der Lage, eine Information über den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs auszugeben. Der Lenkwinkelsensor kann hier bei verschiedensten Systemen eingesetzt werden, bei denen der aktuelle Wert des Lenkwinkels zur Bereitstellung verschiedenster Funktionalitäten benötigt wird. Es wird somit mit anderen Worten ein universeller Lenkwinkelsensor bereitgestellt.
Um eine zuverlässige und rutschfeste Befestigung des Lenkwinkelsensors an dem Lenkrad zu gewährleisten, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Lenkwinkelsensor Befestigungsmittel aufweist, welche einen Bandverschluss und/oder einen Klettverschluss und/oder eine Bügelschelle und/oder eine Klammer zum Befestigen des Lenkwinkelsensors an dem Lenkrad aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Unterseite des Lenkwinkelsensors, welche in Anlage mit dem Lenkrad gebracht werden kann und im montierten Zustand somit dem Lenkrad zugewandt ist und an dem Lenkrad anliegt, eine Anti-Rutsch-Struktur aufweist, welche eine Bewegung des Lenkwinkelsensors an dem Lenkrad verhindert. Eine solche Anti-Rutsch-Struktur kann beispielsweise durch Gumminoppen und/oder Gummirippen oder dergleichen gebildet sein. Somit kann der Lenkwinkelsensor rutschfest und betriebssicher an dem Lenkrad montiert werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lenkwinkelsensor eine interne elektrische Versorgungseinheit aufweist, welche aus einer nicht-elektrischen Größe, insbesondere aus Druck und/oder aus Vibration und/oder aus Umgebungsbeleuchtung, elektrische Energie für den Betrieb des Lenkwinkelsensors bereitstellt. Eine solche Bereitstellung von elektrischer Energie aus zumindest einer Umfeldgröße wird auch als „energy harvesting” bezeichnet. Somit kann der ohnehin im Betrieb des Kraftfahrzeugs vorhandene Druck und/oder die Vibration und/oder die Umgebungsbeleuchtung dazu genutzt werden, elektrische Energie für den Betrieb des Lenkwinkelsensors zu erzeugen. Somit kann gegebenenfalls auch auf einen zusätzlichen Energiespeicher verzichtet werden oder ein interner Energiespeicher des Lenkwinkelsensors kann mit einer solchermaßen erzeugten elektrischen Energie aufgeladen werden.
Es ist bevorzugt, wenn der Lenkwinkelsensor eine induktive Energieaufnahmeeinheit (Sekundärspule) aufweist, über welche ein elektrischer Energiespeicher des Lenkwinkelsensors mit elektrischer Energie von außerhalb des Lenkwinkelsensors aufgeladen werden kann. Als elektrischer Energiespeicher kann hier eine auswechselbare Batterie oder aber auch ein fest im Lenkwinkelsensor verbauter Speicher – beispielsweise ein Kondensator, ein Akku oder dergleichen – vorgesehen sein. Über die induktive Energieaufnahmeeinheit kann der interne Energiespeicher drahtlos auf induktivem Wege mit elektrischer Energie aufgeladen werden, indem elektrische Energie von einer außerhalb des Lenkwinkelsensors angeordneten Primärspule einerseits an die Sekundärspule (Energieaufnahmeeinheit) des Lenkwinkelsensors andererseits transformatorisch übertragen wird. Die Primärspule kann dabei beispielsweise im Lenkrad selbst oder aber im Bereich des Lenkrads – beispielsweise in einer Instrumententafel – angeordnet sein. Somit kann der interne Energiespeicher des Lenkwinkelsensors auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs und somit auch während der Fahrt aufgeladen werden, sodass ein Entladen des Energiespeichers und somit ein Ausfall des Lenkwinkelsensors grundsätzlich ausgeschlossen sind.
Hinsichtlich der Recheneinrichtung, welche die voraussichtliche Trajektorie abhängig von dem aktuellen Lenkwinkel bestimmt, können verschiedenste Ausführungsformen vorgesehen sein: Zum einen kann die Recheneinrichtung – wie bereits erwähnt – ein tragbares Kommunikationsgerät sein, nämlich insbesondere ein Mobiltelefon oder dergleichen. Bei dieser Ausführungsform kommuniziert der Lenkwinkelsensor somit mit dem Mobiltelefon, welches (mittels einer internen Recheneinheit) abhängig von dem aktuellen Lenkwinkel die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmt. Hier kann auch vorgesehen sein, dass die optische Anzeigeeinrichtung ein Display des tragbaren Kommunikationsgeräts, insbesondere des Mobiltelefons, ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung ein in dem Kraftfahrzeug fest verbautes Steuergerät ist. Hier erfolgt die Datenübertragung folglich zwischen dem Lenkwinkelsensor einerseits und dem Steuergerät des Kraftfahrzeugs andererseits. Auch die Anzeigeeinrichtung ist bei dieser Ausführungsform bevorzugt fest im Kraftfahrzeug verbaut und beispielsweise als Display an einer Mittelkonsole oder aber einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs bereitgestellt.
Die Datenübertragung zwischen dem Lenkwinkelsensor einerseits und der Recheneinrichtung andererseits kann drahtlos oder aber drahtgebunden über eine elektrische Leitung durchgeführt werden. Wird eine drahtlose Datenübertragung durchgeführt, so wird bevorzugt eine energiesparende drahtlose Datenübertragungstechnologie verwendet, nämlich beispielsweise der IEEE 802.15.1-Kommunikationsstandard (Bluetooth Low Energy) oder aber der IEEE 802.15.4-Kommunikationsstandard (6LoWPAN bzw. Zigbee).
Auch hinsichtlich der Kamera können grundsätzlich unterschiedliche Ausführungsformen vorgesehen sein: Einerseits kann die Kamera eine fest am Kraftfahrzeug angeordnete Kamera sein, welche Bestandteil des Kraftfahrzeugs ist und somit an die interne Struktur des Kraftfahrzeugs angebunden ist. Alternativ kann jedoch auch eine Kamera eingesetzt werden, welche an dem Kraftfahrzeug lösbar und abnehmbar mittels entsprechender Befestigungsmittel angebracht werden kann.
Optional kann auch eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Lenkwinkelsensor und der Kamera bereitgestellt werden. Dann können die Messwerte des Lenkwinkelsensors und/oder daraus berechnete Daten von dem Lenkwinkelsensor an die Kamera übermittelt werden.
Wird als Recheneinrichtung ein tragbares Kommunikationsgerät – insbesondere ein Mobiltelefon – verwendet, so kann bei dem Lenkwinkelsensor auch eine Schnittstelle vorgesehen sein, über welche der Lenkwinkelsensor über eine elektrische Leitung bzw. ein Kabel mit dem tragbaren Kommunikationsgerät gekoppelt werden kann. Über diese Schnittstelle kann zusätzlich oder alternativ zu einer Datenübertragung auch die Versorgung des Lenkwinkelsensors mit elektrischer Energie erfolgen.
Bevor die Recheneinrichtung aus der gemessenen Beschleunigung den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs bestimmt und/oder bevor die Recheneinrichtung die voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs abhängig von dem Lenkwinkel ermittelt, erfolgt bevorzugt zunächst eine Kalibrierung: In einem Kalibriermodus kann das Kraftfahrzeug mit einem vorgegebenen Lenkwinkel geführt werden, und zugeordnet zu diesem Lenkwinkel können während der Fahrt erfasste Messwerte des Lenkwinkelsensors als Referenzwerte in der Recheneinrichtung abgespeichert werden. Beispielsweise kann der Fahrer das Kraftfahrzeug zunächst entlang einer geraden Linie führen, und die dabei erfassten Messwerte des Lenkwinkelsensors (beispielsweise die Beschleunigung) können nun als Referenzwerte zugeordnet zu diesem Lenkwinkel von 0° abgespeichert werden. Entsprechendes kann auch für eine Fahrt des Kraftfahrzeugs in Uhrzeigerrichtung sowie entgegen der Uhrzeigerrichtung vorgenommen werden. Somit kann zunächst eine grobe Vorkalibrierung des gesamten Kamerasystems ohne viel Aufwand vorgenommen werden.
Die Recheneinrichtung kann auch eine Benutzereingabe empfangen, über welche zumindest ein Fahrzeugparameter in die Recheneinrichtung eingegeben wird. Auch dieser zumindest eine Fahrzeugparameter kann zum Zwecke der Kalibrierung genutzt werden, sodass das Erzeugen der graphischen Darstellung der Trajektorie und/oder die Berechnung des Lenkwinkels abhängig von der Beschleunigung unter Berücksichtigung des zumindest einen Fahrzeugparameters erfolgt. Als Fahrzeugparameter kann dabei zumindest einer der folgenden Parameter in die Recheneinrichtung eingegeben werden:

– zumindest eine Abmessung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Breite und/oder ein Abstand zwischen den Rädern einer Achse; und/oder
– eine Herstellerinformation des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Marke und/oder die Baureihe und/oder das Baujahr des Kraftfahrzeugs; und/oder
– eine spezifisches Zeichen des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Kennzeichen des Kraftfahrzeugs; und/oder
– die genaue Position der Kamera am Kraftfahrzeug – hierbei kann beispielsweise die Höhe, auf welche die Kamera am Kraftfahrzeug angeordnet ist, und/oder ein Abstand zu einem Mittelpunkt des Kraftfahrzeugs eingegeben werden.

Anhand der genannten Parameter ist dann eine Kalibrierung des gesamten Kamerasystems möglich. Anhand der fahrzeugspezifischen Daten, wie beispielsweise der Marke und/oder Baureihe und/oder Baujahr und/oder Kennzeichen, kann die Recheneinrichtung auch Informationen bezüglich des Lenkwinkels aus einer Datenbank erfassen, nämlich insbesondere aus einer in der Recheneinrichtung gespeicherten Datenbank und/oder über das Internet. Aus einer solchen Datenbank kann beispielsweise eine Information über die genauen Abmessungen des Kraftfahrzeugs und/oder über die genaue Position der Kamera am Kraftfahrzeug und/oder über die möglichen Werte des Lenkwinkels bereitgestellt werden.
Zur Kalibrierung der Recheneinrichtung kann auch zumindest ein von dem Lenkwinkelsensor unterschiedlicher weiterer Sensor verwendet werden, nämlich insbesondere ein interner Sensor des Mobiltelefons. Beispielsweise wird zumindest einer der folgenden Sensoren zur Kalibrierung verwendet: ein Kompass und/oder ein GPS-Sensor und/oder die Kamera selbst. Somit ist eine präzise und zuverlässige Kalibrierung des gesamten Kamerasystems möglich. Die Kalibrierung erfolgt dabei bevorzugt nur in einem Kalibriermodus, also insbesondere dann dann, wenn momentan die Unterstützung des Fahrers nicht vorgenommen werden soll und somit auch kein Lenkwinkel erfasst und keine Trajektorie bestimmt werden sollen, also beispielsweise bei einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs größer als 10 km/h.
Die Kalibrierung mit einem Kompass kann so aussehen, dass bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs über eine Zeitdauer länger als beispielsweise 5 Sekunden sowie mit einer Geschwindigkeit größer als 10 km/h die konstante Fahrtrichtung mittels des Kompasses (beispielsweise in einem Smartphone) detektiert wird, was grundsätzlich einer Ausgangsstellung bzw. einer Null-Stellung des Lenkrads und somit einem Lenkwinkel von 0° entspricht. Die nun gelieferten Messwerte des Lenkwinkelsensors kann die Recheneinrichtung auf Plausibilität überprüfen und/oder als Referenzwerte abspeichern. Biegt der Fahrer nun mit seinem Kraftfahrzeug links oder rechts ab, so wird dies auch anhand der Messwerte des Kompasses detektiert, weil der Kompass nun eine um 90° veränderte Richtung zeigt. Die Recheneinrichtung kann nun diese Messwerte des Kompasses zu den gleichzeitig empfangenen Messwerten des Lenkwinkelsensors zuordnen und gegebenenfalls als Referenzwerte abspeichern und/oder die Messwerte des Lenkwinkelsensors auf Plausibilität überprüfen. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs ist somit auch die Überprüfung der vom Lenkwinkelsensor gelieferten Messwerte möglich, indem diese Messwerte des Lenkwinkelsensors mit den aktuellen Messwerten des Kompasses verglichen werden.
Die aktuellen Messwerte des Lenkwinkelsensors können zum Zwecke der Kalibrierung auch mit den aktuellen Positionsdaten des Kraftfahrzeugs verglichen werden, welche mithilfe des GPS-Sensors erfasst werden können. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung eine bestimmte Strecke – zum Beispiel die Strecke „nach Hause” – „lernen” und zu bestimmten Manövern des Kraftfahrzeugs die aktuellen Messwerte des Lenkwinkelsensors erfassen, auf die Plausibilität überprüfen und gegebenenfalls eine Korrektur bzw. Kalibrierung vornehmen.
Die Recheneinrichtung kann an den Lenkwinkelsensor Steuerbefehle übertragen, mit denen der Lenkwinkelsensor von einem Standby-Modus in einen Betriebsmodus (Aktivmodus) geschaltet wird, in welchem der Lenkwinkelsensor die Messwerte erfasst und an die Recheneinrichtung übermittelt. Die Aktivierung des Lenkwinkelsensors kann nach Erfülltsein eines vorbestimmten Kriteriums erfolgen. Dieses Kriterium kann zum Beispiel beinhalten, dass die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als ein vorgegebener Grenzwert, beispielsweise 10 km/h, ist und/oder eine Kalibrierung durch die Recheneinrichtung vorgenommen werden soll. Durch eine solche bedarfsgerechte Aktivierung des Lenkwinkelsensors kann elektrische Energie gespart werden. So kann der Lenkwinkelsensor nur dann aktiviert werden, wenn die voraussichtliche Trajektorie beispielsweise bei einem Parkvorgang ermittelt werden soll oder aber die Recheneinrichtung aufgrund einer relativ geringen Genauigkeit bei der Bestimmung des Lenkwinkels eine zusätzliche Kalibrierung vornehmen soll.
Durch die Umschaltung des Sensors in den Standby-Zustand kann elektrische Energie gespart werden, weil der Lenkwinkelsensor somit nur dann betrieben wird, wenn es tatsächlich erforderlich ist. Beispielsweise kann der Lenkwinkelsensor auch selbst in einem vorbestimmten Zeitmuster bzw. nach vorbestimmten Zeitabständen – beispielsweise einmal pro Sekunde – aufwachen und sich somit aktivieren, um zu überprüfen, ob der Master, also die Recheneinrichtung, Steuerbefehle sendet oder nicht.
Wenn die Bestimmung des Lenkwinkels erforderlich ist, wird der Lenkwinkelsensor vollständig aktiviert und übermittelt seine Messwerte an die Recheneinrichtung, so dass die Bestimmung des aktuellen Lenkwinkels oder aber die Kalibrierung eingeleitet werden kann. Auch während der Übertragung der Messwerte kann sich der Lenkwinkelsensor periodisch in den Standby-Zustand schalten und somit abwechselnd aktivieren und wieder deaktivieren. Werden die erfassten Messwerte beispielsweise mit einer Frequenz von 30 Hz, also alle 33 ms übertragen, so kann der Lenkwinkelsensor seine Messwerte während eines Zeitintervalls von 5 ms übertragen und sich für die übrigen 28 ms deaktivieren, so dass Energie gespart wird.
Die Durchführung eines Kalibrieralgorithmus zur Kalibrierung des Kamerasystems kann auch in einem externen Server erfolgen. Bei dieser Ausführungsform kann die Recheneinrichtung die Messwerte des Lenkwinkelsensors und/oder die Messwerte zumindest eines weiteren Sensors an den entfernten Server übertragen, und der Kalibrieralgorithmus kann durch den externen Server ausgeführt werden. Das Ergebnis dieses Algorithmus kann dann über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk wieder an die Recheneinrichtung übertragen werden.
Die Kalibrierung kann auch anhand der erfassten Bilder der Kamera selbst durchgeführt werden. Beispielsweise während eines Rückwärtsmanövers oder aber eines anderen geeigneten Fahrmanövers kann die Recheneinrichtung die Bilder der Kamera hinsichtlich vorbestimmter charakteristischer Merkmale (Ecken und/oder Kanten und/oder Muster) untersuchen und diese charakteristischen Merkmale in der zeitlichen Sequenz von Bildern verfolgen. Anhand der Bewegung dieser charakteristischen Merkmale in der Bildsequenz kann die Recheneinrichtung auch die aktuelle Trajektorie des Kraftfahrzeugs bestimmen und diese Trajektorie mit den Messwerten des Lenkwinkelsensors vergleichen. Diese Vorgehensweise kann auch zur Kalibrierung genutzt werden, und zukünftige Fehler bei der Erfassung des Lenkwinkels mithilfe des Lenkwinkelsensors können korrigiert werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch die Recheneinrichtung ein Genauigkeitsgrad der Ermittlung der Trajektorie bestimmt wird und die graphische Darstellung der Trajektorie in Abhängigkeit von dem Genauigkeitsgrad erzeugt wird. Die Genauigkeit der Bestimmung der Trajektorie kann die Recheneinrichtung beispielsweise auch anhand von Messwerten unterschiedlichster Sensoren bestimmen, wie beispielsweise anhand von Messwerten zumindest eines der oben genannten Sensoren: eines Kompasses und/oder eines GPS-Sensors und/oder der Kamera selbst. Beispielsweise wird eine Breite der dargestellten Trajektorie auf der Anzeigeeinrichtung in Abhängigkeit von dem ermittelten Genauigkeitsgrad eingestellt. Wird beispielsweise erkannt, dass der Genauigkeitsgrad gering ist, so kann eine breitere graphische Darstellung der Trajektorie als bei einem höheren Genauigkeitsgrad erzeugt werden, um dem Fahrer den Eindruck zu vermitteln, dass sein Kraftfahrzeug etwas breiter als in der Realität ist. Somit können Kollisionen mit Hindernissen verhindert werden, die sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befinden. Zusätzlich oder alternativ kann die Länge der optischen Darstellung der Trajektorie in Abhängigkeit von dem ermittelten Genauigkeitsgrad eingestellt werden. So wird beispielsweise bei einem geringeren Genauigkeitsgrad eine kürzere Länge der graphischen Darstellung der Trajektorie eingestellt, um den Effekt der Kalibrierungsfehler über eine größere Länge zu reduzieren.
Um den Genauigkeitsgrad besser darstellen zu können, kann auch vorgesehen sein, dass auf der Anzeigeeinrichtung neben der graphischen Darstellung der Trajektorie auch ein zusätzliches Zeichen bzw. ein Symbol dargestellt wird, welches den aktuellen Genauigkeitsgrad der dargestellten Trajektorie und somit die Genauigkeit der Kalibrierung und/oder den aktuellen Ladezustand eines internen Energiespeichers des Lenkwinkelsensors charakterisiert.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs, wobei der Lenkwinkelsensor als tragbarer Sensor ausgebildet ist und Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen der Lenkwinkelsensors an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs sowie eine Kommunikationseinheit aufweist, welche zur zumindest unidirektionalen Datenkommunikation mit einer externen Recheneinrichtung ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem für ein Kraftfahrzeug beinhaltet eine Kamera zum Erfassen von Bildern eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs, wie auch eine optische Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Bilder sowie eine elektronische Recheneinrichtung. Die Recheneinrichtung ist dazu ausgelegt, abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs eine voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und eine graphische Darstellung der Trajektorie zusammen mit den Bildern auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Zur Erfassung des aktuellen Lenkwinkels beinhaltet das Kamerasystem einen tragbaren Lenkwinkelsensor, welcher Befestigungsmittel zum lösbaren Befestigen der Lenkwinkelsensors an einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs sowie eine Kommunikationseinheit aufweist, welche zur zumindest unidirektionalen Datenkommunikation mit der Recheneinrichtung ausgebildet ist.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Lenkwinkelsensor sowie für das erfindungsgemäße Kamerasystem.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es sei betont, dass das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung darstellt und die Erfindung somit nicht auf diese beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Kamerasystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 in schematischer Darstellung ein Blockdiagramm eines Lenkwinkelsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
3 bis 5 in schematischer Darstellung Bilder eines Umgebungsbereichs eines Kraftfahrzeugs mit einer überlagerten graphischen Darstellung einer voraussichtlichen Trajektorie.
In 1 ist ein Kamerasystem 1 für ein Kraftfahrzeug 2 schematisch dargestellt. Das Kamerasystem 1 beinhaltet folgende Komponenten: eine Kamera 3, einen Lenkwinkelsensor 4, wie auch eine als Mobiltelefon 5 (Smartphone) ausgebildete Recheneinrichtung. Alternativ kann die Recheneinrichtung auch im Kraftfahrzeug 2 fest verbaut sein und somit eine fahrzeugeigene Recheneinrichtung sein.
Das Mobiltelefon 5 beinhaltet folgende Komponenten:

– einen internen Kompass und/oder
– einen GPS-Sensor und/oder
– einen Beschleunigungssensor und/oder
– eine Internet-Schnittstelle zur Datenübertragung über das Internet und/oder
– optional einen Speicher mit einer Fahrzeugdatenbank mit abgespeicherten Informationen über verschiedenste Typen von Kraftfahrzeugen und/oder
– eine Kommunikationseinheit, insbesondere eine WLAN-Kommunikationseinheit (WiFi), und/oder
– eine leistungsreduzierte Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit dem Lenkwinkelsensor 4, wobei diese Kommunikationseinheit insbesondere nach dem Bluetooth-Kommunikationsstandard und/oder nach dem ZigBee-Kommunikationsstandard ausgebildet ist.

Das Mobiltelefon 5 kann mit dem Lenkwinkelsensor 4 kommunizieren. Diese Datenkommunikation erfolgt über einen Datenübertragungskanal 6. Über einen weiteren Datenübertragungskanal 7 erfolgt eine Kommunikation zwischen dem Mobiltelefon 5 und der Kamera 3. Zu diesem Zwecke beinhaltet die Kamera 3 ebenfalls eine entsprechende Kommunikationseinheit, über welche Daten zwischen dem Mobiltelefon 5 und der Kamera 3 übertragen werden können. So werden beispielsweise über den Datenübertragungskanal 7 von der Kamera 3 aufgenommene Bilder an das Mobiltelefon 5 übertragen.
Optional kann auch eine Datenübertragung zwischen der Kamera 3 und dem Lenkwinkelsensor 4 vorgesehen sein, wie dies in 1 mit einem optionalen Datenübertragungskanal 8 schematisch dargestellt ist. Es ist möglich, dass der Sensor 4 direkt mit der Kamera 3 kommuniziert, insbesondere wenn die Kamera 3 mit einem energiesparenden Funkempfänger- und/oder -sender ausgestattet ist. Die Kamera 3 kann die Lenkwinkelinformation empfangen und verarbeiten und kann die Bildüberlagerung vor der Übertragung an das Smartphone durchführen oder auch nur als eine Brücke zwischen dem Sensor 4 und dem Smartphone dienen, nämlich zum Beispiel wenn das Smartphone eine energiesparende Funkübertragung nicht unterstützen kann, d. h. das Telefon nicht über die Funktion „Bluetooth Low Energy” verfügt.
Die Kamera 3 kann eine fest am Kraftfahrzeug 2 verbaute Kamera sein. Alternativ kann die Kamera 3 auch eine lösbar am Kraftfahrzeug 2 angebrachte Kamera 3 sein, welche jederzeit auch vom Kraftfahrzeug 2 abgenommen und an einer anderen Stelle montiert werden kann. Die Kamera 3 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet und erfasst somit den Umgebungsbereich hinter dem Kraftfahrzeug 2. Die von der Kamera 3 aufgenommenen Bilder des Umgebungsbereichs werden dann an das Mobiltelefon 5 übertragen.
Die aufgenommenen Bilder können auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Beispielsweise wird als Anzeigeeinrichtung das eigene Display des Mobiltelefons 5 verwendet. Alternativ kann jedoch eine fahrzeugeigene Anzeigeeinrichtung genutzt werden, welche im Kraftfahrzeug 2 ortsfest angeordnet ist.
Als Lenkwinkelsensor 4 wird ein Sensor bereitgestellt, welcher an einem Lenkrad 9 des Kraftfahrzeugs 2 lösbar und somit abnehmbar angebracht werden kann. Zu diesem Zwecke sind Befestigungsmittel 10 an dem Lenkwinkelsensor 4 bereitgestellt, welche eine lösbare Befestigung des Lenkwinkelsensors 4 am Lenkrad 9 ermöglichen. Dies bedeutet, dass der Nutzer den Lenkwinkelsensor 4 an dem Lenkrad 9 fixieren und dann wieder von dem Lenkrad 9 demontieren kann, ohne den Lenkwinkelsensor 4 oder aber das Lenkrad 9 zerstören zu müssen. Die Befestigungsmittel 10 können dabei einen Bandverschluss oder/oder einen Klettverschluss und/oder eine Bügelschelle und/oder eine Klammer beinhalten.
Ein Blockdiagramm des Lenkwinkelsensors 4 ist in schematischer Darstellung in 2 dargestellt. Zur Erfassung des aktuellen Lenkwinkels beinhaltet der Lenkwinkelsensor 4 einen Beschleunigungssensor 11, welcher zur Messung der Beschleunigung entlang von drei orthogonal zueinander verlaufenden Sensorachsen ausgebildet ist, nämlich entlang einer ersten Sensorachse x, entlang einer zweiten Sensorachse y sowie entlang einer dritten Sensorachse z. Die erfassten Messwerte werden dann zur Aufbereitung an einen internen Mikrocontroller 12 (Recheneinheit) des Lenkwinkelsensors 4 übermittelt. Der Mikrocontroller 12 kann die Rohdaten des Beschleunigungssensors 11 zur Übertragung an das Mobiltelefon 5 aufbereiten und optional auch den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 2 ermitteln. Der Mikrocontroller 12 ist mit einer drahtlosen Kommunikationseinheit 13 gekoppelt, welcher zur drahtlosen Datenübertragung und zur Kommunikation mit dem Mobiltelefon 5 ausgebildet ist. Ergänzend oder alternativ kann eine Kommunikationseinheit 14 eingesetzt werden, welche über eine elektrische Leitung 15 mit dem Mobiltelefon 5 gekoppelt werden kann und welche somit zur drahtgebundenen Datenübertragung mit dem Mobiltelefon 5 ausgebildet ist.
Zur Versorgung des Lenkwinkelsensors mit elektrischer Energie – nämlich mit elektrischer Spannung V_CC – beinhaltet der Lenkwinkelsensor 4 einen internen Energiespeicher 16, welcher eine Batterie, ein Akkumulator, ein Kondensator oder dergleichen sein kann. Der Energiespeicher 16 versorgt die internen Komponenten des Lenkwinkelsensors 4 mit elektrischer Energie, und zwar den Beschleunigungssensor 11, den Mikrocontroller 12, wie auch die Kommunikationseinheit 13 und/oder die Kommunikationseinheit 14. Zum Aufladen des Energiespeichers 16 mit elektrischer Energie ist im Lenkwinkelsensor 4 eine elektrische Versorgungseinheit 17 bereitgestellt, welche aus einer nicht-elektrischen Größe elektrische Energie (elektrische Spannung) zum Aufladen des Energiespeichers 16 erzeugt. Beispielsweise kann die Versorgungseinheit 17 ein Piezo-Element beinhalten, welches elektrische Spannung aus Vibrationen bzw. aus Druck im Betrieb des Kraftfahrzeugs 2 erzeugt. Ergänzend oder alternativ kann die Versorgungseinheit 17 die elektrische Spannung auch aus einer Umgebungsbeleuchtung und somit aus der Wärme erzeugen. Die Versorgungseinheit 17 ist somit eine „Energy Harvesting”-Einheit, welche die in der Umgebung ohnehin vorhandenen physikalischen Größen in elektrische Energie umwandelt.
Ergänzend oder alternativ kann zum Aufladen des Energiespeichers 16 eine induktive Energieaufnahmeeinheit 18 vorgesehen sein, welche in Form einer Sekundärspule ausgebildet sein kann. Diese Energieaufnahmeeinheit 18 kann somit auf induktivem Wege elektrische Energie von einer außerhalb des Lenkwinkelsensors 4 angeordneten Primärspule empfangen. Es handelt sich hier um eine transformatorische Energieübertragung von außerhalb des Lenkwinkelsensors 4 über die Energieaufnahmeeinheit 18 in den Energiespeicher 16.
Gegebenenfalls kann auf den internen Energiespeicher 16 auch verzichtet werden, und die Versorgung des Lenkwinkelsensors 4 mit elektrischer Energie kann alleine mittels der Versorgungseinheit 17 erfolgen.
Die Funktionsweise des Kamerasystems 1 wird nachfolgend näher beschrieben:
Zunächst kann der Lenkwinkelsensor 4 an dem Lenkrad 9 befestigt werden, nämlich mithilfe der Befestigungsmittel 10. Wie bereits ausgeführt, kann dies mittels eines Klettverschlusses oder dergleichen erfolgen. Auf dem Mobiltelefon 5 oder aber einer im Kraftfahrzeug 2 fest verbauten Recheneinrichtung kann der Benutzer ein Computerprogramm – also eine Applikation – installieren und aktivieren. Zwischen dem Mobiltelefon 5 einerseits und dem Lenkwinkelsensor 4 andererseits wird eine Kommunikationsverbindung über den Datenübertragungskanal 6 bereitgestellt, nämlich drahtlos über die interne Kommunikationseinheit 13 des Lenkwinkelsensors 4 und/oder drahtgebunden über die Kommunikationseinheit 14 des Lenkwinkelsensors 4. Bevorzugt wird an dieser Stelle die drahtlose Datenübertragung, weil der Benutzer somit eine gewisse Flexibilität im Hinblick auf die Anordnung des Mobiltelefons 5 im Innenraum des Kraftfahrzeugs 2 hat. Wird jedoch eine drahtgebundene Datenübertragung realisiert, so kann über die Kommunikationseinheit 14 und somit über die elektrische Leitung 15 auch die Versorgung des Lenkwinkelsensors 4 mit elektrischer Energie aus dem Mobiltelefon 5 erfolgen.
Wenn ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt ist, wie beispielsweise, wenn das Kraftfahrzeug 2 rückwärts gefahren wird und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 kleiner als ein Grenzwert (beispielsweise 10 km/h) ist, fordert das Mobiltelefon 5 den Lenkwinkelsensor 4 dazu auf, die Beschleunigung mittels des Beschleunigungssensors 11 zu erfassen und die Beschleunigungswerte an das Mobiltelefon 5 zu übertragen. Gegebenenfalls kann zusätzlich oder alternativ zu den gemessenen Beschleunigungswerten auch der Lenkwinkel alleine übertragen werden, wenn der Mikrocontroller 12 dazu in der Lage ist, aus der gemessenen Beschleunigung den aktuellen Lenkwinkel zu bestimmen. Ansonsten berechnet das Mobiltelefon 5 aus den aktuellen Beschleunigungswerten des Beschleunigungssensors 11 den aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 2. Aus diesem Lenkwinkel ermittelt das Mobiltelefon 5 eine voraussichtliche Trajektorie des Kraftfahrzeugs 2, also eine Fahrbahn, welche das Kraftfahrzeug 2 bei dem aktuellen Lenkwinkel voraussichtlich durchfahren wird. Gleichzeitig empfängt das Mobiltelefon 5 auch die mittels der Kamera 3 aufgenommenen Bilder. Diese Bilder können auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, welche beispielsweise das Display des Mobiltelefons 5 oder aber eine im Fahrzeug 2 verbaute Anzeigeeinrichtung (beispielsweise LCD-Display) sein kann. Die Bilder werden dabei in Echtzeit und somit „online” angezeigt. Dies bedeutet, dass die Kamera 3 kontinuierlich eine zeitliche Sequenz von Bildern des Umgebungsbereichs (also ein Video) erfasst und diese Bildsequenz auch in Echtzeit auf der Anzeigeeinrichtung dargestellt wird. Diesen Bildern wird dann eine graphische Darstellung der ermittelten Trajektorie des Kraftfahrzeugs 2 überlagert.
Ein Beispiel einer solchen graphischen Darstellung einer Trajektorie 19, welche zusammen mit den Bildern 20 der Kamera 3 auf der Anzeigeeinrichtung 21 dargestellt werden kann, ist schematisch in 3 dargestellt. Ein horizontaler Erfassungsbereich 22 der Kamera 3 kann beispielsweise in einem Wertebereich von 110° bis 150° liegen und zum Beispiel 130° betragen. Demgegenüber kann ein vertikaler Erfassungsbereich 23 der Kamera 3 geringer als der Erfassungsbereich 22 sein.
Um die graphische Darstellung der Trajektorie 19 auch korrekt erzeugen und anzeigen zu können, kann eine Kalibrierung vorgenommen werden. Zum einen können verschiedenste Parameter durch den Benutzer selbst an dem Mobiltelefon 5 eingegeben werden. Beispielsweise werden folgende Parameter durch den Benutzer selbst eingegeben:

– die Abmessungen des Kraftfahrzeugs 2, insbesondere eine Breite des Kraftfahrzeugs 2 und eine Höhe, auf welcher die Kamera 3 angeordnet ist; und/oder
– eine Information über das Kraftfahrzeug 2, wie beispielsweise die Marke und/oder die Baureihe und/oder das Modell und/oder das Baujahr und/oder das Kennzeichen des Kraftfahrzeugs 2 – aus diesen Informationen kann das Mobiltelefon 5 aus einer Datenbank (abgespeichert oder aber online) fahrzeugspezifische Parameter erfassen, nämlich insbesondere Parameter bezogen auf den Lenkwinkel und/oder die Abmessungen des Kraftfahrzeugs 2 und/oder die Position der Kamera 3 am Kraftfahrzeug 2;
– der Benutzer kann auch selbst die genaue Position der Kamera 3 am Kraftfahrzeug 2 eingeben – hier kann zum Beispiel ein Abstand der Kamera 3 von einem Mittelpunkt des Kraftfahrzeugs 2 und/oder die Höhe der Kamera 3 eingegeben werden.

Abhängig von den eingegebenen Informationen kann dann eine Selbstkalibrierung der Kamera 3 gemäß den aus dem Stand der Technik bereits bekannten Methoden vorgenommen werden.
Eine einfache Kalibrierung kann auch derart erfolgen, dass der Fahrer das Kraftfahrzeug 2 bei einem vorgegebenen Lenkwinkel führt und das Mobiltelefon 5 zu diesem bekannten Lenkwinkel die aktuell gemessenen Messwerte des Beschleunigungssensors 11 zuordnet und abspeichert. Dies kann sowohl bei einer Geradeausfahrt als auch bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 2 in Uhrzeigerrichtung sowie entgegen der Uhrzeigerrichtung vorgenommen werden.
Zum Zwecke der Kalibrierung können auch weitere Sensoren verwendet werden, und zwar insbesondere die internen Sensoren des Mobiltelefons und/oder die Kamera 3 selbst.
Wird beispielsweise ein interner Kompass des Mobiltelefons 5 verwendet, so kann bei einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 größer als ein vorgegebener Grenzwert (beispielsweise 10 km/h) überprüft werden, ob das Kraftfahrzeug 2 für eine längere Zeitdauer (beispielsweise 5 s) geradeaus fährt und somit der aktuelle Lenkwinkel 0° beträgt. Ist dies der Fall, so können die gemessenen Beschleunigungswerte des Lenkwinkelsensors 4 auf Plausibilität geprüft und gegebenenfalls eine Korrektur bzw. Kalibrierung vorgenommen werden. Eine solche Kalibrierung kann auch dann vorgenommen werden, wenn der Fahrer links oder rechts abbiegt. In diesem Falle zeigt der Kompass eine Änderung der Fahrtrichtung um 90°, und das Mobiltelefon 5 kann überprüfen, ob sich die Beschleunigungswerte des Lenkwinkelsensors 4 auch entsprechend geändert haben.
Eine Kalibrierung kann auch mithilfe des GPS-Sensors des Mobiltelefons 5 vorgenommen werden. Und zwar können die gelieferten Beschleunigungswerte des Lenkwinkelsensors 4 auch in Abhängigkeit von den GPS-Daten auf Plausibilität überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden.
Eine solche Kalibrierung mithilfe eines zusätzlichen Sensors kann grundsätzlich nur dann erfolgen, wenn dies erforderlich ist, also wenn das Mobiltelefon 5 Zweifel an der Genauigkeit der ermittelten Trajektorie bzw. des Lenkwinkels hat. Ansonsten braucht der Lenkwinkelsensor 4 nicht aktiviert zu werden, und es kann elektrische Energie gespart werden.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der Lenkwinkelsensor 4 mit Steuerbefehlen des Mobiltelefons 5 aktiviert und wieder deaktiviert werden kann, also zwischen einem Standby-Zustand und einem Aktivzustand geschaltet werden kann. Zum einen kann die Aktivierung des Lenkwinkelsensors 4 dann erfolgen, wenn das oben genannte Kriterium erfüllt ist, d. h. wenn beispielsweise das Kraftfahrzeug 2 rückwärts gefahren wird und/oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 2 kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist, zum Beispiel 10 km/h. Zum anderen kann die Aktivierung des Lenkwinkelsensors 4 auch dann erfolgen, wenn das Mobiltelefon 5 feststellt, dass eine Kalibrierung erforderlich ist.
Zum Zwecke der Kalibrierung können die Beschleunigungswerte des Lenkwinkelsensors 4 zusammen mit den Messwerten zumindest eines weiteren Sensors auch an einen externen, entfernten Server drahtlos übertragen werden. In diesem Falle kann der externe Server einen Kalibrierungsalgorithmus durchführen und das Ergebnis der Kalibrierung wieder an das Mobiltelefon 5 übertragen. Somit erfolgt die Kalibrierung besonders schnell, und es wird die Rechenleistung des Mobiltelefons 5 gespart.
Eine Kalibrierung kann auch mithilfe von Bildern der Kamera 3 vorgenommen werden. Hier kann das Mobiltelefon 5 bei einem Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs 2 – beispielsweise bei einem Rückwärtsmanöver – die aufgenommenen Bilder hinsichtlich charakteristischer Merkmale untersuchen und die detektierten Merkmale dann in der Bildsequenz verfolgen. Somit gelingt es auch, die Trajektorie des Kraftfahrzeugs 2 anhand dieser Verfolgung zu ermitteln. Diese anhand der Bilder ermittelte Trajektorie kann dann mit den Daten des Lenkwinkelsensors 4 bzw. mit der anhand dieser Daten ermittelten Trajektorie verglichen werden, und die Daten des Lenkwinkelsensors 4 können auf Plausibilität überprüft werden.
Abhängig von dem Ergebnis der Kalibrierung bzw. abhängig von einem Vergleich der Messwerte des Lenkwinkelsensors 4 mit den Messwerten zumindest eines weiteren Sensors kann das Mobiltelefon 5 auch einen Genauigkeitsgrad der Ermittlung des Lenkwinkels und somit der voraussichtlichen Trajektorie des Kraftfahrzeugs 2 bestimmen. In Abhängigkeit von diesem Genauigkeitsgrad kann dann auch die graphische Darstellung der Trajektorie 19 auf der Anzeigeeinrichtung 21 verändert werden. Während in 3 die Darstellung der Trajektorie 19 bei einem hohen Genauigkeitsgrad gezeigt ist, zeigt 4 eine Trajektorie 19 bei einem verringerten Genauigkeitsgrad. Wie aus 4 hervorgeht, kann eine Breite 24 der Trajektorie 19 auf der Anzeigeeinrichtung 21 in Abhängigkeit von dem Genauigkeitsgrad eingestellt werden. Bei einem geringeren Genauigkeitsgrad wird nämlich eine größere Breite 24 eingestellt als bei einem höheren Genauigkeitsgrad. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Länge 25 (d. h. die Erstreckung der Trajektorie 19 in vertikaler Richtung) in Abhängigkeit von dem Genauigkeitsgrad eingestellt werden. Und zwar kann bei einem geringeren Genauigkeitsgrad gemäß 4 eine kürzere Trajektorie 19 als bei einem höheren Genauigkeitsgrad gemäß 3 dargestellt werden.
Auf der Anzeigeeinrichtung 21 kann neben der Trajektorie 19 auch ein Symbol 26 dargestellt werden, welches abhängig von dem Genauigkeitsgrad der Trajektorie 19 ist. Hier kann zum Beispiel die Farbgebung des Symbols 26 abhängig von dem ermittelten Genauigkeitsgrad variiert werden. Es ist auch möglich, die geometrische Form des Symbols 26 abhängig von dem ermittelten Genauigkeitsgrad einzustellen.
Ist eine Datenübertragung zwischen dem Mobiltelefon 5 und dem Lenkwinkelsensor 4 nicht möglich oder ist der Lenkwinkelsensor 4 nicht kalibriert oder nicht im Betrieb, so kann auf der Anzeigeeinrichtung 21 ein entsprechendes Symbol 27 dargestellt werden, welches symbolisiert, dass die Darstellung der Trajektorie 19 im Moment nicht möglich ist. Eine solche Situation ist in 5 veranschaulicht. Unabhängig davon, ob die Trajektorie 19 angezeigt wird oder nicht, kann auch ein weiteres Symbol 28 auf der Anzeigeeinrichtung 21 angezeigt werden, mittels welchem der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers 16 des Lenkwinkelsensors 4 angezeigt wird. Gegebenenfalls kann dieses Symbol 28 auch nur dann dargestellt werden, wenn der Ladezustand des Energiespeichers 16 einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, insbesondere wenn der Energiespeicher 16 entladen ist und somit wieder aufgeladen werden muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10141699 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.15.1-Kommunikationsstandard (Bluetooth Low Energy) [0018]
IEEE 802.15.4-Kommunikationsstandard (6LoWPAN bzw. Zigbee) [0018]

Claims

Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (2) beim Führen des Kraftfahrzeugs (2) durch: – Erfassen von Bildern (20) eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs (2) mittels einer an dem Kraftfahrzeug (2) angeordneten Kamera (3), – Anzeigen der Bilder (20) auf einer Anzeigeeinrichtung (21), – Bestimmen einer voraussichtlichen Trajektorie (19) des Kraftfahrzeugs (2) abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs (2) mittels einer elektronischen Recheneinrichtung (5) und – Anzeigen einer graphischen Darstellung der voraussichtlichen Trajektorie (19) auf der Anzeigeeinrichtung (21) zusammen mit den Bildern (20), dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs (2) ein tragbarer Lenkwinkelsensor (4) verwendet wird, welcher an einem Lenkrad (9) des Kraftfahrzeugs (2) lösbar angeordnet wird, und dass zwischen dem Lenkwinkelsensor (4) und der Recheneinrichtung (5) eine zumindest unidirektionale Datenkommunikation durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Lenkwinkelsensors (4) eine Beschleunigung entlang zumindest einer Sensorachse (x, y, z), insbesondere entlang von drei orthogonal zueinander verlaufenden Sensorachsen (x, y, z), gemessen wird und abhängig von der Beschleunigung auf den aktuellen Lenkwinkel zurückgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte der Beschleunigung von dem Lenkwinkelsensor (4) an die Recheneinrichtung (5) übertragen werden und das Ermitteln des Lenkwinkels abhängig von der Beschleunigung in der Recheneinrichtung (5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Lenkwinkels abhängig von der Beschleunigung mittels einer internen Recheneinheit (12) des Lenkwinkelsensors (4) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) mittels eines Bandverschlusses und/oder mittels eines Klettverschlusses und/oder mittels einer Bügelschelle und/oder mittels einer Klammer an dem Lenkrad (9) befestigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer internen elektrischen Versorgungseinheit (17) des Lenkwinkelsensors (4) aus einer nicht-elektrischen Größe, insbesondere aus Druck und/oder aus Vibration und/oder aus Umgebungsbeleuchtung, elektrische Energie (V_CC) für den Betrieb des Lenkwinkelsensors (4) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Energiespeicher (16) des Lenkwinkelsensors (4) über eine induktive Energieaufnahmeeinheit (18) des Lenkwinkelsensors (4) mit elektrischer Energie (V_CC) aufgeladen wird, insbesondere während des Betriebs des Kraftfahrzeugs (2) aufgeladen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Recheneinrichtung (5) zum Bestimmen der voraussichtlichen Trajektorie (19) ein tragbares Kommunikationsgerät, insbesondere ein Mobiltelefon, und/oder ein in dem Kraftfahrzeug (2) fest verbautes Steuergerät verwendet wird/werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Recheneinrichtung (5) an den Lenkwinkelsensor (4) ein Steuerbefehl übertragen wird, mit welchem der Lenkwinkelsensor (4) von einem Standby-Modus in einen Betriebsmodus geschaltet wird, in welchem der Lenkwinkelsensor (4) seine Messwerte erfasst und an die Recheneinrichtung (5) übermittelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Recheneinrichtung (5) eine Benutzereingabe empfangen wird, über welche zumindest ein Fahrzeugparameter in die Recheneinrichtung (5) eingegeben wird, wobei das Erzeugen der graphischen Darstellung der Trajektorie (19) unter Berücksichtigung des zumindest einen Fahrzeugparameters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kalibrierungsmodus der Recheneinrichtung (5) das Kraftfahrzeug (2) mit einem vorgegebenen Lenkwinkel geführt wird und zu diesem Lenkwinkel während der Fahrt erfasste Messwerte des Lenkwinkelsensors (4) als Referenzwerte in der Recheneinrichtung (5) abgespeichert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Recheneinrichtung (5) zumindest ein von dem Lenkwinkelsensor (4) unterschiedlicher weiterer Sensor, insbesondere ein interner Sensor der als Mobiltelefon ausgebildeten Recheneinrichtung (5), verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Recheneinrichtung (5) ein Genauigkeitsgrad der Ermittlung der Trajektorie (19) bestimmt wird und die graphische Darstellung der Trajektorie (19) in Abhängigkeit von dem Genauigkeitsgrad erzeugt wird.
Lenkwinkelsensor (4) zum Erfassen eines Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) als tragbarer Sensor ausgebildet ist und Befestigungsmittel (10) zum lösbaren Befestigen des Lenkwinkelsensors (4) an einem Lenkrad (9) des Kraftfahrzeugs (2) sowie eine Kommunikationseinheit (13, 14) aufweist, welche zur zumindest unidirektionalen Datenkommunikation mit einer zum Lenkwinkelsensor (4) externen Recheneinrichtung (5) ausgebildet ist.
Lenkwinkelsensor (4) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) einen Beschleunigungssensor (11) zum Messen einer Beschleunigung aufweist.
Lenkwinkelsensor (4) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) dazu ausgebildet ist, die Messwerte der gemessenen Beschleunigung an die externe Recheneinrichtung (5) zu übertragen.
Lenkwinkelsensor (4) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) eine interne Recheneinheit (12) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, aus der gemessenen Beschleunigung den aktuellen Wert des Lenkwinkels zu bestimmen, wobei der Lenkwinkelsensor (4) dazu ausgebildet ist, den aktuellen Wert des Lenkwinkels an die externe Recheneinrichtung (5) zu übertragen.
Lenkwinkelsensor (4) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (10) einen Bandverschluss und/oder Klettverschluss und/oder eine Bügelschelle und/oder eine Klammer zum Befestigen des Lenkwinkelsensors (4) an dem Lenkrad (9) aufweisen.
Lenkwinkelsensor (4) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) eine elektrische Versorgungseinheit (17) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, aus einer nicht-elektrischen Größe, insbesondere aus einem Druck und/oder aus Vibration und/oder aus einer Umgebungsbeleuchtung, elektrische Energie (V_CC) für den Betrieb des Lenkwinkelsensors (4) zu erzeugen.
Lenkwinkelsensor (4) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkwinkelsensor (4) eine induktive Energieaufnahmeeinheit (18) aufweist, welche zum Empfangen von elektrischer Energie (V_CC) von außerhalb des Lenkwinkelsensors (4) ausgebildet ist und über welche ein elektrischer Energiespeicher (16) des Lenkwinkelsensors (4) mit elektrischer Energie (V_CC) aufladbar ist.
Kamerasystem (1) für ein Kraftfahrzeug (2), mit: – einer Kamera (3) zum Erfassen von Bildern (20) eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs (2), – einer optischen Anzeigeeinrichtung (21) zum Anzeigen der Bilder (20) und – einer elektronischen Recheneinrichtung (5), welche dazu ausgelegt ist, abhängig von einem aktuellen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs (2) eine voraussichtliche Trajektorie (19) des Kraftfahrzeugs (2) zu bestimmen und eine graphische Darstellung der Trajektorie (19) zusammen mit den Bildern (20) auf der Anzeigeeinrichtung (21) anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des aktuellen Lenkwinkels das Kamerasystem (1) einen Lenkwinkelsensor (4) nach einem der Ansprüche 14 bis 20 aufweist.