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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Assistieren eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs.
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Für jeden Fahrer eines Kraftfahrzeugs ist es wünschenswert sowohl einen Komfort, bequem und flexibel ein gewünschtes Fahrziel zu erreichen, genießen zu können als auch eine maximale Sicherheit für sich und alle anderen Verkehrsteilnehmer gewährleistet zu bekommen. Durch eine gezielte Unterstützung des Fahrers kann sowohl die Sicherheit deutlich erhöht als auch der Fahrkomfort gesteigert werden. Aus einer Fahrumgebung sowie einem Zustand des jeweiligen Kraftfahrzeugs ergeben sich eine Vielzahl von Fahraufgaben, die ein Fahrer erledigen muss, ohne dabei mit anderen Verkehrsteilnehmern in Konflikt zu geraten oder physikalische Grenzen seines Kraftfahrzeugs zu überschreiten. Derartige Fahraufgaben beinhalten Navigieren, Führen und letztlich auch Stabilisieren des Kraftfahrzeugs. Zur Realisierung einer derartigen Unterstützung und Entlastung eines jeweiligen Fahrers werden Kraftfahrzeuge zunehmend mit zusätzlichen und immer komplexer werdenden technischen Systemen ausgestattet.
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Dazu zählen bspw. Antiblockiersysteme, die einen wesentlichen Anteil an einer Erhöhung einer aktiven Sicherheit haben und somit zur Unfallvermeidung beitragen. Ferner gibt es zunehmend Assistenzsysteme auf Navigationsebene des Kraftfahrzeugs. Die so genannten Navigationssysteme übernehmen bzw. unterstützen einen Fahrer bei der Aufgabe der Navigation und Zielfindung. Bei einem derartigen System handelt es sich nicht bloß um ein komforterhöhendes System, sondern auch um ein die Sicherheit steigerndes System, da sich der Fahrer durch eine Entlastung auf Navigationsebene besser auf seine weiteren Führungsaufgaben des Kraftfahrzeugs konzentrieren kann.
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Falsche Reaktionen eines Fahrers im Verkehr und bei der Fahrzeugführung führen oft zu zum Teil schweren Unfällen. Auf dieser Aufgabenebene erhält der Fahrer bislang noch wenig technische Unterstützung. Eine Unterstützung des Fahrers auch in komplexen Verkehrsszenarien kann nur durch ein System gewährleistet werden, dem eine Vielzahl von Informationen zu einem aktuellen Fahrumfeld und einem unmittelbaren Umfeld des Fahrers vorliegt. Ferner muss diese Information nicht nur erfasst sondern auch weiterverarbeitet und in eigener Weise interpretiert werden, um in tatsächlicher Weise einen Fahrer unterstützen zu können.
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Aus der
EP 1407436 B1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, das den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bei der Führung eines Kraftfahrzeugs unterstützt bzw. sogar in kritischen Situationen, in denen erkennbar ein Handeln des Fahrers in gegebenen Situationen bspw. eine Kollision nicht mehr verhindert werden kann, die Kontrolle des Fahrzeugs übernimmt, um die Kollisionsfolgen zu minimieren. Dabei wird eine Situationsvorhersage und eine Fahrerreaktionsvorhersage durchgeführt, wobei die Fahrerreaktionsvorhersage und die Situationsvorhersage miteinander verknüpft werden, um zu einer Entscheidung über Gegenmaßnahmen zu gelangen.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik war es nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein System bereitzustellen, welches einen Fahrer bei einer Fahrzeugführung, insbesondere zur Vermeidung falscher Reaktionen noch intensiver unter Berücksichtigung vieler die Fahrzeugführung beeinflussender Parameter unterstützt.
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Zur Lösung der voranstehenden genannten Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie ein System mit den Merkmalen von Patentanspruch 9 bereitgestellt. Weitere Ausführungsformen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Assistieren eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs mit einer Anzahl von Insassen bereitgestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Vorhersage eines Fahrmanövers auf Basis von sensorisch und/oder messtechnisch ermittelten und/oder statisch vorgegebenen charakteristischen Größen erstellt. Ausgehend von der bestimmten Fahrmanövervorhersage werden automatisch bestimmte Feststellungen getroffen und spezifische Maßnahmen eingeleitet. Dabei wird basierend auf zumindest einem Teil der ermittelten und/oder statisch vorgegebenen charakteristischen Größen ein jeweiliges Modell für die Insassen des Kraftfahrzeugs erstellt. Auf Basis einer Zusammenschau der jeweiligen Modelle der Insassen und der weiteren ermittelten und/oder statisch vorgegebenen Größen wird sodann eine aktuelle Fahrerabsicht des Fahrers abgeleitet und basierend auf der abgeleiteten Fahrerabsicht des Fahrers eine Warnstrategie festgelegt und mindestens ein im Kraftfahrzeug vorhandenes Fahrerassistenzsystem bei Bedarf angepasst. Die abgeleitete aktuelle Fahrerabsicht des Fahrers entspricht dabei der Fahrmanövervorhersage.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die zu ermittelnden und/oder statisch vorgegebenen charakteristischen Größen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus akustischen und/oder optischen Signalen eines In- und/oder Außenraums des Kraftfahrzeugs, fahrzeuginterne und fahrzeugspezifische Daten, Merkmale von Insassen des Kraftfahrzeugs sowie Umgebungsmerkmale.
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Das erfindungsgemäße Verfahren realisiert eine Situations- und Fahrmanövererkennung bzw. -vorhersage, so dass Informationen einer Situation bzw. eines Fahrmanövers als Wissen explizit und damit für eine Weiterverarbeitung im Hinblick auf automatisch einzuleitende Handlungen, insbesondere erforderliche Gegenmaßnahmen vorliegen. Insbesondere werden hierbei auch fahrerspezifisch unterschiedliche Fahrmanöverausprägungen und Situationswahrnehmungen berücksichtigt und somit eine Anpassung an ein Verhalten und Gewohnheiten eines Fahrers ermöglicht. Zur Vorhersage eines Fahrmanövers, welches von einem Fahrer eingeleitet werden wird, werden erfindungsgemäß den Fahrer in seinem Fahrverhalten bzw. seiner Fahrzeugführung beeinflussende Faktoren berücksichtigt, was neben das Kraftfahrzeug umgebende Faktoren, d.h. in der Regel Außenfaktoren, auch verschiedene Parameter innerhalb des Kraftfahrzeugs insbesondere Mitfahrer sind. Dazu werden optisch und/oder sensorisch Daten von den jeweiligen Mitfahrern erfasst und in einem jeweiligen Modell für jeden Mitfahrer verarbeitet. Somit steht für jeden Mitfahrer ein auf erfassten und/oder statisch vorgegebenen Daten basierendes Modell bereit, welches Wissen bereitstellt, mit dessen Hilfe eine Einflussnahme des jeweiligen Mitfahrers auf den Fahrer und letztlich dessen Fahrverhalten abbildet. Zur Erfassung der Daten sind in dem Kraftfahrzeug verschiedene Sensoren bzw. Bildgebungseinheiten, wie Kameras in geeigneter Weise anzuordnen, um den jeweiligen Mitfahrer sensorisch in geeigneter Weise erfassen zu können. Neben akustischen Sensoren wie Mikrofonen sind auch optische Sensoren wie Kameras vorgesehen, um gegebenenfalls auch über ein Mienenspiel eines jeweiligen Mitfahrers eine Situation bzw. Atmosphäre zwischen Mitfahrer und Fahrer bestimmen zu können, um ggf. daraus abzuleiten, ob sich der Fahrer bspw. in einer Stresssituation, einer freudigen Situation oder einer angespannten Situation befindet. Da die Mitfahrer sich in verschiedenen Positionen des Kraftfahrzeugs und damit relativ zum Fahrer befinden können, sind dazu jeweils auch verschiedene Sensoren, seien es akustische oder optische Sensoren, an verschiedenen geeigneten Stellen des Kraftfahrzeugs anzuordnen. Dem jeweiligen Modell eines Mitfahrers quasi statisch vorzugebende Daten sind bspw. ein Geschlecht und ein Alter eines Mitfahrers, wovon gewisse Verhaltensmuster, die sich auf den Fahrer in gewisser Weise auswirken und insbesondere sein Fahrverhalten beeinflussen abgeleitet werden können. So beeinflusst bspw. ein Kleinkind, welches zudem ggf. schreit, den Fahrer hinsichtlich seiner Aufmerksamkeit dem Verkehr gegenüber in der Regel völlig anders als ein Mitfahrer im mittleren Alter. Neben einer Beobachtung bzw. Erfassung und Modellerstellung für einzelne Mitfahrer kann zudem auch eine Gesamtsituation bzw. eine Atmosphäre zwischen allen Mitfahrern und dem Fahrer selbst durch Erfassung von Daten aufgenommen werden, so dass auch hiervon eine Einwirkung auf den Fahrer abgeleitet werden kann.
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Neben der individuellen Datenerfassung für jeden Mitfahrer und für den Fahrer selbst wird auch die Umgebung des Kraftfahrzeugs datentechnisch erfasst, so dass eine Situation, in welcher sich das Kraftfahrzeug aktuell befindet, daraus abgeleitet werden kann. Dazu trägt insbesondere der das Kraftfahrzeug umgebende Verkehr mit den verschiedenen Verkehrsteilnehmern bei, wie aber auch eine Straßenlage bzw. eine aktuelle Wetterlage. Das bedeutet, dass sowohl äußere Faktoren, d.h. das Kraftfahrzeug von außen beaufschlagende Faktoren, wie auch innere Faktoren, d.h. den Fahrer durch seine Mitfahrer beeinflussende Faktoren in Kombination betrachtet werden, um daraus eine Fahrmanövervorhersage ableiten zu können, welche letztlich dazu genutzt wird ggf. gezielte Maßnahmen rechtzeitig einleiten und durchführen zu können.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sollen unter dem Begriff Umgebung sämtliche Elemente eines Verkehrsraums, in dem sich das Kraftfahrzeug befindet, verstanden werden. Dazu zählen auch Elemente, die von der Natur vorgegeben sind, wie bspw. Lichtverhältnisse, Temperatur oder Witterung, aber auch eine Topographie und Landschaft. Ferner zählt auch ein Verkehrsnetz, insbesondere eine Straßengestaltung und Verkehrsführung dazu. Auch Verkehrsteilnehmer und damit in Verbindung stehende Größen wie Verkehrsfluss oder Verkehrsdichte sollen unter dem Begriff Umgebung zu verstehen sein.
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Ein Fahrerzustand ist definiert durch eine vom Fahrer eines Kraftfahrzeugs tatsächlich wahrgenommene Situation. Sie wird von starken physischen und psychischen Eigenschaften des Fahrers beeinflusst. Ein Fahrmanöver ist eine Aktion bzw. eine Aktionsfolge eines Fahrers, welcher eine aktuelle Fahrsituation in eine neue Fahrsituation überführt. Eine Fahrmanövervorhersage gibt somit Auskunft, dass mit großer Wahrscheinlichkeit, eine spezielle Handlung zur Erlangung einer neuen Fahrsituation eingeleitet werden wird.
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Ein Fahrerzustand fasst sämtliche fahrrelevanten Informationen über einen mit der Fahraufgabe beschäftigten Fahrer zusammen. Er ergibt sich aus einer Belastung, der der Fahrer ausgesetzt ist, sowie einzelnen Fahrerzustandsfaktoren. Unter psychischer Belastung sind alle erfassbaren Einflüsse zu verstehen, die von außen auf den Fahrer zukommen und psychisch auf ihn einwirken. Unter Belastung können dabei sämtliche aus der Umgebung und dem Kraftfahrzeug stammende Faktoren verstanden werden, die den Fahrer in seiner Verhaltensweise beeinflussen. Diese sind einerseits umgebungsvariabel wie Temperatur, Beleuchtung oder Lärm, das Unterhalten mit einem Beifahrer bzw. anderen Mitfahrern und Telefonieren, aber auch eine Verkehrssituation wie aktuell durchgeführte Fahrmanöver und Handlungen sowie eine Fahrtdauer. Dabei lassen sich auch verschiedene Zustandsfaktoren unterscheiden, die das allgemeine Befinden eines Fahrers wiederspiegeln. Diese sind zum einen langfristig veränderbare Faktoren, wie bspw. eine Konstitution, ein Fahrvermögen, eine Fahrerfahrung, Belastbarkeit, Persönlichkeit, sensorische Fähigkeiten, motorische Fähigkeiten oder eventuelle Behinderungen eines Fahrers. Ferner sind damit mittelfristig veränderliche Faktoren umfasst, wie bspw. Ermüdung, Tagesrhythmus, individuelle Strategie, gesundheitliche Einschränkungen des Fahrers oder auch Alkoholeinfluss auf den Fahrer. Kurzfristig veränderliche Faktoren wie gerichtete Aufmerksamkeit, Wachsamkeit, Emotionen, Beanspruchung und Anstrengung des Fahrers sind ebenfalls zu berücksichtigen. Eine Beanspruchung des Fahrers ergibt sich aus den umweltbedingten Belastungen sowie den oben genannten Fahrerzustandsfaktoren. Liegt eine Beanspruchung eines Fahrers über einem dauerhaft akzeptierbaren Anstrengungsniveau, so führt dies zu Fehlhandlangen und Ermüdung. Neben einer Fahrleistung ergibt sich aus den Fahrerzustandsfaktoren und äußeren Einflüssen der Fahrstil bzw. das Fahrverhalten eines Fahrers.
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Eine Aufgabe, zu deren Lösung das erfindungsgemäße Verfahren zumindest zielgerichtet beitragen kann, ist die einer richtigen Situationswahrnehmung. Viele kritische Verkehrssituationen und Szenarien entstehen durch eine falsche oder lückenhafte Situationswahrnehmung. Die Situationswahrnehmung definiert sich auf Basis eines vom Fahrer subjektiv wahrgenommenen Abbilds seiner Umgebung. Allerdings müssen eine objektive Fahrsituation und eine subjektive Situationswahrnehmung nicht unbedingt identisch sein. Idealerweise sollten sie jedoch weitgehend übereinstimmen. Eine Fahrerabsicht beim Führen eines Kraftfahrzeugs setzt sich aus einer Absicht einer Zielankunft und einer vom Fahrer wahrgenommenen Situation zusammen. Daraus lässt sich eine Vorhersage über ein Fahrmanöver treffen. Vor Durchführung eines Fahrmanövers ergeben sich wiederrum Aufgaben, die der Fahrer durch entsprechende Handlungen umzusetzen hat. Wird eine Fahrsituation falsch wahrgenommen, d.h. driften die Fahrsituation und die wahrgenommene Situation erheblich auseinander, führt dies unter Umständen zu falschen Fahrmanöverinitialisierungen. Nimmt bspw. ein PKW ein neben ihm fahrendes Kraftfahrzeug auf einer mehrspurigen Straße nicht wahr, möchte aber ein vorrausfahrendes Fahrzeug überholen und geht aufgrund des Nichtwahrnehmens des neben ihm fahrenden Fahrzeugs von einer freien Überholspur aus, so driften hier die von ihm wahrgenommene Situation und die reale Fahrsituation auseinander. Dadurch kommt es zu einer Gefahrensituation. Der Fahrerzustand beeinflusst dabei maßgeblich sowohl die oben genannte Situationswahrnehmung als auch Führungs- und Stabilisierungsaufgaben. Demnach gilt es vorrangig mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens den Fahrerzustand möglichst gut im Vorfeld bestimmen zu können, um davon ausgehend auf Fahrmanöver in gegebenen Fahrsituationen schließen zu können und dann ggf. entsprechende Maßnahmen rechtzeitig initiieren zu können.
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Bislang bekannte Fahrerassistenzsysteme sind dazu ausgelegt, den Fahrer zu entlasten und zu verhindern, dass eine Beanspruchung des Fahrers über eine akzeptierte Anstrengungsgrenze hinausgeht. Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer in bestimmten Situationen bei gewissen Manövern, beim Erledigen der Fahraufgabe unter Berücksichtigung seiner Bedürfnisse und Gewohnheiten. Allerdings nehmen bislang bekannte Fahrerassistenzsysteme lediglich die Aufgabe wahr, dem Fahrer zusätzliche Informationen zum Verkehrsgeschehen bereit zu stellen und ihn ggf. bei der Durchführung bestimmter Aktionen zu unterstützen. Sie agieren dabei allerdings nicht auf Basis von Modellen und davon abgeleiteten Vorhersagen. Das erfindungsgemäß bereitgestellte Verfahren und das erfindungsgemäße selbstagierende Fahrerassistenzsystem gewährleistet Qualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit in Bezug auf eine Umfelderfassung und Situationsinterpretation wie es bislang noch nicht möglich war.
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Erfindungsgemäß werden Informationen von Fahrer, Kraftfahrzeug und Umwelt in einer Weise aufgenommen und verarbeitet, das eine zuverlässige Erkennung einer Fahrsituation und eines Fahrmanövers realisiert werden kann, um dadurch eine optimale Unterstützung für den Fahrer zu bieten. Eine richtige Situationswahrnehmung spielt beim Führen eines Kraftfahrzeugs eine zentrale Rolle aufgrund dessen eine Unterstützung des Fahrers bei einer Situationswahrnehmung besonders in komplexen Situationen wünschenswert ist. Für eine zielgerechte Unterstützung muss nicht nur die Phase selbst sondern auch die Sichtweise des Fahrers auf die Situation, d.h. das sogenannte Situationsbewusstsein, bekannt sein. Mit Hilfe dieser Informationen ist es möglich eine objektiv gegebene Fahrsituation und eine subjektiv wahrgenommene Situation in Einklang zu bringen. Vor allem bei der genannten subjektiv wahrgenommenen Situation handelt es sich um eine schwer zu extrahierende Größe. Es muss versucht werden aus dem Fahrerverhalten bspw. aus initiierten Fahrmanövern oder einer Absichtserkundung des Fahrers auf ein Situationsbewusstsein mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu schließen. Eine fahreradäquate Unterstützung wird erst durch eine zusätzliche Information des Fahrers selbst ermöglicht. Besonders der Fahrstil und die Fahrleistung sind hierfür von Bedeutung. Ferner spielen allerdings auch Einflüsse von anderen Mitfahrern eine große Rolle sowie eine aktuelle Befindlichkeit des Fahrers ggf. in Zusammenhang mit den Mitfahrern.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zumindest eine Teil der ermittelten charakteristischen Größen, der zur Erstellung eines jeweiligen Modelles für die Insassen des Kraftfahrzeugs verwendet wird mit Hilfe von in dem Kraftfahrzeug geeignet positionierten Sensoren ermittelt. Ferner wird der zumindest eine Teil der statisch vorgegebenen charakteristischen Größen aus einer Gruppe von Größen bestehend aus zumindest einer Identität, einem Alter und einem Geschlecht eines jeweiligen Insassen vorgegeben.
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Zusätzlich zu der jeweiligen individuellen Modellerstellung der Insassen kann vorgesehen sein, dass auch eine Geräuschkulisse im Innenraum und eine Erkennung eines ggf. vorliegenden Gesprächsthemas zwischen den Insassen erfasst wird. Bei der erwähnten Anzahl der Insassen werden sowohl der Fahrer als auch alle Mitfahrer des Kraftfahrzeugs umfasst. Das bedeutet, dass sowohl für den Fahrer wie auch für alle anderen Mitfahrer insbesondere den Beifahrer ein jeweiliges Modell erstellt wird und zur Fahrmanövervorhersage bereitgestellt wird und entsprechend in diese Vorhersage mit einbezogen wird.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die sensorisch und/oder messtechnisch ermittelten und/oder statisch vorgegebenen charakteristischen Größen selektiv einer Modellbildungseinheit zur Erstellung der jeweiligen Modelle bereitgestellt. Das bedeutet, dass eine vorgesehene Modellbildungseinheit, die in der Regel eine Recheneinheit umfasst, in kommunikativer Verbindung zu ausgewählten Sensoren und/oder Messeinheiten steht, von welchen sie entsprechende Daten erhält, um darauf aufbauend ein jeweiliges Modell der Insassen zu erstellen. Ferner steht die Modellbildungseinheit in Verbindung mit einer Datenbank, in welcher die statisch vorgegeben charakteristischen Größen wie Alter, Geschlecht etc. abgelegt sind.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht die Modellbildungseinheit von der bestimmten Fahrmanövervorhersage Daten zur Aktualisierung der jeweiligen Modelle und verarbeitet diese Daten in einem jeweiligen Modell, so dass die jeweiligen Modelle stets aktualisiert vorliegen. Das bedeutet, dass das ganze Verfahren einen dynamischen Prozess beinhaltet, in welchem auch die zur Verfügung gestellten Modelle zur Erstellung der Fahrmanövervorhersage jeweilig wieder für eine darauffolgende Fahrmanövervorhersage aktualisiert werden. Dadurch kann der Gesamtprozess sehr fein abgestimmt werden.
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Als spezifische Maßnahme können bspw. aktiv eingreifende Maßnahmen, wie ANB (automatische Notbremse), ABS (Antiblockiersystem), ASR (Antriebs-Schlupf-Regelung), ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) und/oder ein Lenkeingriff eingeleitet werden. Ferner können jedoch auch optische, akustische und/oder haptische Maßnahmen automatisch ergriffen werden.
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Durch eine Erfassung aller Insassen des Kraftfahrzeugs kann somit erfindungsgemäß eine Atmosphäre des Innenraums des Kraftfahrzeugs und somit ein Ablenkungsfaktor bezogen auf den Fahrer ermittelt werden. Ein derartiger Ablenkungsfaktor und eine Insassenverteilung fließt erfindungsgemäß in die Fahrmanövervorhersage ein. Dies erhöht die Qualität der Fahrmanövervorhersage und damit die Sicherheit. Ferner kann, wie erwähnt, erfindungsgemäß auf Basis der Fahrmanövervorhersage, bspw. bei einem erkannten beabsichtigten Spurwechselmanöver das Kraftfahrzeug selbsttätig ein Blinker aktivieren um Folgefahrzeuge zu warnen. Dies ist nicht nur Teil der Sicherheit sondern auch Teil des Komforts des Kraftfahrzeugs.
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Generell ist festzuhalten, dass ein Beifahrer oder andere Mitfahrer einen Fahrer und dessen Fahrstil beeinflussen. Statisch vorzugebende Größen wie ein Name, Geschlecht und Alter können entweder manuell bspw. seitens des Fahrers eingegeben werden oder auch automatisch über Sensoren, insbesondere über Kameras oder andere geeignete Bildgebungseinheiten erfasst werden. Dabei ist natürlich das Alter nur ein Schätzwert. Ferner kann durch akustische Sensoren ein Gesprächsthema aufgenommen werden, welches ggf. ebenfalls den Fahrer und den Fahrstil beeinflussen kann. Durch optische Sensoren wie Kameras kann der Gesichtsausdruck der einzelnen Insassen ermittelt werden sowie auch der Gemütszustand. Der Gemütszustand ist jedoch ggf. auch über einen akustischen Sensor erkennbar, per Spracherkennung beispielsweise.
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Betrachtet man den Fahrer als Insasse selbst, so ist hier ggf. eine noch feiner einstellbare Aufnahme durch entsprechende Sensoren möglich. Dabei können bspw. eine Fahrerkopfpose und eine Fahreridentität erkannt werden. Dies erfolgt bevorzugt mit einer 360-Grad-Kamera aufgrund wechselhafter Lichtverhältnisse und großer Variationen von visuellen Erscheinungen der Insassen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren unterstützt den Fahrer in mehreren Bereichen. Beispielsweise wird der Komfort des Fahrers erhöht. Sollte der Fahrer bspw. ein Blinkersetzen vergessen haben und einen Überholvorgang beabsichtigen, so wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bspw. ein Blinker gesetzt. Ferner kann bedarfsmäßig ein Fahrerassistenzsystem zugeschaltet werden. Auch bei der Warnstrategie kann ggf. automatisch gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegriffen werden. Darüber hinaus wird auch die Sicherheit des Fahrers erhöht, wobei bspw. eine Warnstrategie aufgrund der Fahrmanövervorhersage so an den Fahrer bzw. Fahrstil angepasst werden kann, dass ein Warnzeitpunkt an den Fahrer angepasst wird. Ferner ist es denkbar, dass als Maßnahme automatisch auch eine Notfallbremsung bei Vorhersage einer Gefahr eingeleitet wird.
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Im Folgenden sollen drei Szenarien kurz beschrieben werden, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung finden kann.
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In einem ersten Szenario holt ein Fahrer mit seinem PKW seinen Großvater von einem Bahnhof ab. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erkannt, dass der Fahrer bspw. einen sehr zurückhaltenden Fahrstil hat. Dies ist von einem für den Fahrer erstellten und hinterlegten Modell ableitbar. Dadurch werden automatisch im Kraftfahrzeug vorhandene Fahrerassistenzsysteme passiv geschaltet und bspw. in einen Energiesparmodus versetzt. Abends jedoch fährt der gleiche Fahrer in eine Diskothek. Spät am Abend fährt er mit einer Beifahrerin über Landstraßen nach Hause. Anhand der Modellerstellung wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeleitet, dass der Fahrer speziell mit dieser Beifahrerin zu kritischen Fahrmanövern neigt, da es bereits in Vergangenheit in ähnlichen Szenarien zu kritischen Situationen gekommen ist. Demnach werden im Kraftfahrzeug vorhandene Fahrerassistenzsysteme auf eine höchste Auslösungsstufe geschaltet, da auch hier die Sicherheit im Vordergrund steht.
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In einer zweiten möglichen Situation fährt ein Fahrer an einer Baustelle mit Fahrbahnverengung und hohem Verkehrsaufkommen vorbei. Ein im Kraftfahrzeug vorgesehener Innenraumsensor erkennt, dass der Fahrer sich in einem erregten Zustand mit erhöhter Pulsfrequenz befindet. Aus dem Fahrermodell, welches erfindungsgemäß erstellt wird, kann abgeleitet werden, dass der Fahrer dadurch aufgrund vergangener Fahrsituationen zu Fehlern neigt und einen hohen Ablenkungsgrad bzw. eine hohe Reaktionszeit aufweist. Ein Überholvorgang als Fahrmanöver wird aufgrund von Schulterblicken vom System vorhergesagt, allerdings wird dabei das Setzen des Blinkers vergessen. Die Außenraumsensoren erkennen, dass ein folgendes Fahrzeug ebenfalls zum Überholen ansetzt und beschleunigt. Die Fahrmanöverprädiktion bzw. -vorhersage erkennt eine Kollision einer prädizierten Trajektorie und einer entsprechend vorhergesagten Trajektorie des folgenden Fahrzeugs. Eine mögliche Maßnahme, die sodann automatisch ergriffen wird, ist das Setzen des Blinkers bzw. eine Aktivierung einer Warnstrategie.
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In einer dritten Situation werden im Innenraum eines Kraftfahrzeugs akustische Signale erfasst, welche zeigen, dass ein auf einer Rücksitzbank eines Kraftfahrzeugs sitzendes Kind schreit. Im Kraftfahrzeug sollen in diesem Beispiel nur ein Fahrer und das Kleinkind sitzen. Eine auf den Fahrer gerichtete Kamera erkennt, dass der Fahrer sich zurück dreht und versucht das Kind zu beruhigen. Aus dem erfindungsgemäß erstellten Fahrermodell ist bekannt, dass sich der Fahrer sehr intensiv auch während der Fahrt mit dem Kind beschäftigt und sich davon ablenken lässt. Dieses Ablenken hat bereits in Vergangenheit zu Unachtsamkeit geführt und ist entsprechend hinterlegt. Die Vorhersage sagt eine hohe Reaktionszeit voraus, sodass Fahrerassistenzsysteme sofort aktiv geschaltet werden müssen, um eine Wirkung zu erzielen. Ein Warnzeitpunkt wird nach vorne verlegt.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung neben dem beschriebenen Verfahren ein System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das System umfasst eine erste Gruppe von Sensoren und/oder Messeinheiten zur Detektion einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, eine zweite Gruppe von Sensoren und/oder Messeinheiten zur Detektion von Insassen des Kraftfahrzeugs, eine Steuereinheit und eine Modellbildungseinheit. Dabei ist die Modellbildungseinheit mit zumindest einem Teil der zweiten Gruppe von Sensoren und/oder Messeinheiten kommunikativ verbunden und dazu ausgelegt, für die Insassen auf Basis von zumindest einem Teil von sensorisch und/oder messtechnisch ermittelten und/oder statisch vorgegebenen Größen ein jeweiliges Modell für die Insassen des Kraftfahrzeugs zu erstellen. Die Steuereinheit, die ebenfalls in Kontakt mit zumindest einem Teil der Sensoren und/oder Messeinheiten, und der Modellbildungseinheit steht, ist dazu konfiguriert, auf Basis einer Zusammenschau der jeweiligen Modelle und der weiteren ermittelten und/oder statisch vorgegebenen Größen eine aktuelle Fahrerabsicht des Fahrers abzuleiten und basierend auf der abgeleiteten Fahrerabsicht des Fahrers eine Warnstrategie abzuleiten und mindestens ein im Kraftfahrzeug vorhandenes Fahrerassistenzsystem bei Bedarf anzupassen.
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In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems umfasst das System ferner eine Speichereinheit, auf welche von der Modellbildungseinheit und der Steuereinheit zugegriffen werden kann. In der Speichereinheit können bereits ermittelte und/oder statisch vorgegebene entsprechend eingegebene Daten abgelegt werden und sowohl von der Modellbildungseinheit als auch von der Steuereinheit abgerufen werden.
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Die Modellbildungseinheit kann ferner dazu ausgelegt sein, auf Basis einer aktuell bestimmten Fahrmanövervorhersage die jeweiligen Modelle der Insassen zu aktualisieren, so dass die Modelle für eine nachfolgend zu bestimmende Fahrmanövervorhersage wieder entsprechend auf dem neuesten Stand sind und dadurch die nachfolgende Fahrmanövervorhersage qualitativ verbessert wird.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine Aufsicht auf ein Kraftfahrzeug, in welchem eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems eingebaut ist.
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2 zeigt in schematischer Darstellung einen Ablauf einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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4 zeigt in schematischer Darstellung eine Möglichkeit einer Modellerstellung von Insassen, wie sie gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein kann.
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1 zeigt in Aufsicht ein Kraftfahrzeug 1, in welchem eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems eingebaut ist. In einem Innenraum 2 ist zur Erfassung bzw. Ermittlung von Daten bezüglich Insassen des Kraftfahrzeugs 1 ein Sensor 6, dargestellt. Dabei kann es sich bspw. um eine Kamera, etwa eine 360° Kamera, handeln, mit deren Hilfe ein Innenraum 2 des Kraftfahrzeugs 1 nahezu vollumfänglich erfasst werden kann. An einer Windschutzscheibe 3 bzw. bevorzugt am Übergang der Windschutzscheibe 3 zu einem hier nicht näher erkennbaren Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs 1 ist ferner ein weiterer Sensor 4 zur Erfassung von Daten bezüglich eines Fahrers des Kraftfahrzeugs angeordnet. Ferner ist ebenfalls am Übergang der Windschutzscheibe 3 zur dem Armaturenbrett, jedoch eher mittig ein weiterer Sensor 5 zur Erfassung des vorderen Innenraums des Kraftfahrzeugs angeordnet. Bei den Sensoren kann es sich jeweilig um eine Kamera bzw. eine andere geeignete Bildgebungseinheit oder um einen akustischen Sensor, wie bspw. ein Mikrofon oder auch um eine Kombination verschiedener Sensoren handeln. Mittels der vorgesehenen Sensoren werden im Innenraum des Kraftfahrzeugs Daten erfasst und einer Modellbildungseinheit (hier nicht dargestellt), die sich bspw. ebenfalls im Armaturenbrett oder in einem entsprechenden Bordcomputer befinden kann oder zumindest in der Nähe des Armaturenbretts verbaut sein kann, bereitgestellt. Mit Hilfe der Modellbildungseinheit werden auf Basis der ermittelten Daten von jeweiligen Insassen jeweilige Modelle erstellt und in geeigneter Weise in einer ferner vorgesehenen Speichereinheit, die auch Teil der Modellbildungseinheit darstellen kann, hinterlegt. Eine weitere Steuereinheit kann anhand dessen in Zusammenschau der jeweiligen Modelle und weiterer Daten, wie bspw. Daten bezüglich einer Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Fahrmanövervorhersage treffen. Das bedeutet, dass anhand dieser Daten eine Fahrerabsicht abgeleitet werden kann, da anhand der getroffenen Zusammenschau verschiedene den Fahrer beeinflussende Faktoren und anhand des für den Fahrer hinterlegten Modells ein Verhalten des Fahrers vorhersehbar ist und demnach davon eine Fahrerabsicht in einer aktuellen Situation abgeleitet werden kann. Den Fahrer beeinflussende Faktoren können sowohl aus dem Innenraum des Fahrzeugs wie auch aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs stammen. Zur Erstellung eines Modells für den Fahrer selbst werden bspw. eine Kopfpose, eine Identität, ein Alter und ein Geschlecht des Fahrers erfasst. Die Identität, das Alter und das Geschlecht des Fahrers können entweder statisch vorgegeben und in der Datenbank entsprechend abrufbar hinterlegt werden, oder aber durch optische Sensoren auch visuell erfasst werden. Durch den Sensor 5 zur Erfassung des vorderen Innenraums können Identität, Alter und Geschlecht eines Beifahrers sowie ggf. auch ein Gemütszustand von Fahrer und Beifahrer ggf. auch in gegenseitigem Zusammenspiel erfasst werden. Der zentral im Innenraum vorgesehene Sensor 6 erfasst des weiteren Identität, Alter und Geschlecht weiterer ggf. auf einer Rückbank des Kraftfahrzeugs sitzender Mitfahrer sowie deren Gemütszustand. Ferner kann durch Sensor 6, der ggf. auch einen akustischen Sensor umfasst, eine Geräuschkulisse im Innenraum erfasst werden. Dies unterstützt auch die Ermittlung des Fahrerzustands, wovon sich letztlich das Fahrverhalten des Fahrers und seine geplanten Fahrmanöver ableiten lassen. Auch eine Erkennung eines Gesprächsthemas kann hierbei von Bedeutung sein.
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2 zeigt eine Übersicht über einen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Um eine Fahrmanövervorhersage treffen zu können, werden zunächst Daten bezüglich charakteristischer Größen, die ein Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugfahrers beeinflussen können, ermittelt oder, falls es sich um statische Größen handelt, ggf. auch vorgegeben. Durch eine entsprechend angeordnete Sensorgruppe entsprechend einer ersten Gruppe von Sensoren kann eine Umgebung bzw. ein Außenraum des Kraftfahrzeugs abgetastet und entsprechende Außenraumdaten 12 erfasst werden. Ferner werden mit geeignet angeordneten Sensoren im Innenraum Fahrerdaten 13 sowie Mitfahrerdaten 14 erfasst und an eine Steuereinheit 11 übermittelt. Die Steuereinheit 11 erhält unabhängig davon von einer Modellbildungseinheit dort erstellte und entsprechend hinterlegte Modelle M1, ..., Mn bezüglich einzelner Insassen 1, ..., n des Kraftfahrzeugs. Die Modellbildungseinheit ist dazu konfiguriert, anhand von ermittelten Daten für jeden Insassen 1, ..., n ein Modell M1, ..., Mn zu erstellen und zu hinterlegen, was jeweilig von der Steuereinheit 11 in aktuellen Situationen abrufbar ist. Dabei verwendet die Modellbildungseinheit von Sensoren ermittelte Daten, so dass bei einer aktuellen Fahrt jeweils Modelle von Insassen aus vergangenen Fahrten hinterlegt sind, die jeweiligen Modelle jedoch aufgrund aktuell ermittelter Daten auch stets aktualisiert werden (wie dies durch jeweilige Doppelpfeile angedeutet ist). Die Steuereinheit 11 greift nun in einer aktuellen Situation auf Modelle von denjenigen Insassen zu, die aktuell im Kraftfahrzeug sitzen und ermittelt in Zusammenschau mit den ermittelten Größen bezüglich der Umgebung 12, bezüglich des Fahrers 13 und der Mitfahrer 14 eine Fahrmanövervorhersage, was bedeutet, dass anhand der neu ermittelten Daten in Zusammenschau mit den entsprechend hinterlegten Modellen M1, ..., Mn der jeweiligen Insassen 1, ..., n automatisch seitens der Steuereinheit 11 Rückschlüsse auf ein Fahrverhalten bzw. eine Fahrerabsicht des Fahrers gezogen werden und somit eine Fahrerabsicht aus diesen Daten abgeleitet wird. Aufgrund dieser abgeleiteten Fahrerabsicht bzw. eines vorhergesagten Fahrmanövers wird eine Warnstrategie 16 erstellt, sowie ein Ablenkungsgrad 17 des Fahrers vorhergesagt. Ferner kann eine Trajektorie des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn vorhergesagt (18) werden sowie ein Genauigkeitsmaß 19. Aufgrund dieser Vorhersagen werden sodann von dem Steuergerät 11 automatisch gewisse Feststellungen getroffen und gewisse Maßnahmen eingeleitet, wie bspw. eine Aktivierung von im Kraftfahrzeug vorhandenen Fahrerassistenzsystemen (20), eine Erkennung gefährlicher Situationen (21) und darauf aufbauend eine Auswahl geeigneter Warnstrategien (22).
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3 zeigt nochmals im Detail, welche Daten dem Steuergerät 11 aus 2 zugehen, um eine Fahrmanövervorhersage treffen zu können. Zum einen sind dies Daten aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs, die als Außenraumsensorik 12 bezeichnet werden. Diese können bspw. umfassen Abstandswerte zu vorangehenden oder nachfolgenden Autos, eine Position in einer Fahrspur der Fahrbahn, ein Bremsdruck sowie eine Gaspedalstellung. Als Fahrerdaten 13 können eine Kopfpose, ein Name, ein Geschlecht, ein Alter sowie eine Mimik und ein Gemütszustand übermittelt werden. Als Mitfahrerdaten 14 können ebenfalls ein jeweiliger Name, ein jeweiliges Geschlecht, ein jeweiliges Alter, eine jeweilige Mimik sowie ein jeweiliger Gemütszustand übermittelt werden. Von der Modellbildungseinheit können zudem zu den einzelnen Mitfahrern dort bereits hinterlegte Modelle M1, ..., Mn abgerufen werden. Fährt ein Mitfahrer zum ersten Mal mit, so ist noch kein Modell hinterlegt, sondern muss aufgrund aktuell ermittelter Daten neu erstellt werden. Bereits hinterlegte Modelle werden auf Basis der aktuell ermittelten Daten jeweilig aktualisiert. In der Steuereinheit 11 wird dann durch Zusammenschau der jeweils aktuell abgerufenen Modelle von aktuell mitfahrenden Mitfahrern und dem Fahrer selbst in Zusammenschau mit Fahrerdaten 13 und Mitfahrerdaten 14 sowie Daten 12 der Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Fahrerabsicht abgeleitet. Eine Fahrerabsicht entspricht hier einem von dem Fahrer beabsichtigten Fahrmanöver. Aufgrund des abgeleiteten Fahrmanövers können umgekehrt wiederum die einzelnen Modelle M1, ..., Mn der Modellbildungseinheit aktualisiert werden. Ferner werden die Fahrerdaten 13 und Mitfahrerdaten 14 nicht unbedingt losgelöst voneinander übermittelt, sondern auch hier wird eine Zusammenschau der Fahrerdaten 13 und Mitfahrerdaten 14 gemacht, um bspw. eine Gesprächsatmosphäre erkennen zu können, welche ebenfalls Einfluss auf ein Fahrverhalten des Fahrers haben kann.
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4 zeigt eine Möglichkeit einer Modellbildung wie sie in einer erfindungsgemäß vorzusehenden Modellbildungseinheit vorgenommen werden kann. Die Modellbildungseinheit erstellt anhand von für einen Insassen 1, ..., n charakteristischen Daten ein jeweiliges Modell M1, ..., Mn. Derartige Daten können Alter, Gewohnheiten, Geschlecht etc. umfassen. Modelle von bereits in dem Kraftfahrzeug mitgefahrenen Insassen werden in der Modellbildungseinheit oder in einer mit dieser verbundenen Speichereinheit abrufbar hinterlegt. Mit Hilfe dieser Modelle M1, ..., Mn kann in einer Steuereinheit 11 zusammen mit aktuell ermittelten Daten ein Fahrverhalten bzw. ein Fahrmanöver in einer aktuellen Situation vorhergesagt werden. Eine aktuelle Fahrmanövervorhersage wiederum wird in der Modellbildungseinheit zu einer Modellaufbereitung 15 genutzt, was bedeutet, dass dadurch aktuell ermittelte Daten in die bereits hinterlegten Modelle M1, ..., Mn einfließen, so dass die hinterlegten Modelle M1, ..., Mn stets aktualisiert werden können. In die Modellaufbereitung 15 fließt ferner eine aktuelle Zustandsbewertung 16 des Fahrverhaltens ein.
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Abschließend ist festzuhalten, dass mit dem beschriebenen Verfahren eine Prädiktion von Fahrmanövern durch Auswertung aller Innenrauminformationen in Verbindung mit der Auswertung des Umfelds möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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