DE102014112574B4 - Verfahren zur Überwachung der Fahrt eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Überwachung der Fahrt eines Zweirads (8), bei dem eine Datenverarbeitungseinheit mittels einer Positionsermittlungsvorrichtung eine aktuelle Position ermittelt, aus Kartendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt (12) mindestens eine Krümmung der Strecke auf Basis der Kartendaten berechnet und anhand der Krümmung eine Kurvensollgeschwindigkeit ermittelt, welche angezeigt oder zur Fahrzeugsteuerung verwendet wird, wobei die Kurvensollgeschwindigkeit unter Berücksichtigung von zuvor durch die Datenverarbeitungseinheit ermittelten und in einem Datenspeicher (6) abgespeicherten Querbeschleunigungswerten festgelegt wird, wobei die Datenverarbeitungseinheit zusätzlich zu den Querbeschleunigungswerten Längsbeschleunigungswerte erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit den resultierenden Beschleunigungsvektor bestehend aus Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung in dem Datenspeicher (6) abspeichert und dass die gespeicherten resultierenden Beschleunigungsvektoren bei der Ermittlung der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugsteuerung verwendet werden, wobei die erfassten Beschleunigungsvektoren über einen längeren Zeitraum, der mindestens zwei Fahrten und vorzugsweise die gesamte Nutzungsdauer des Verfahrens durch einen bestimmten Fahrer umfasst, in einem Sammelspeicher abgespeichert werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Fahrt eines Zweirads gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei dem eine Datenverarbeitungseinheit mittels einer Positionsermittlungsvorrichtung eine aktuelle Position ermittelt, aus Kartendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt mindestens eine Krümmung der Strecke auf Basis der Kartendaten berechnet und anhand der Krümmung eine Kurvensollgeschwindigkeit ermittelt, welche angezeigt oder zur Fahrzeugsteuerung verwendet wird, wobei die Kurvensollgeschwindigkeit unter Berücksichtigung von zuvor durch die Datenverarbeitungseinheit ermittelten und in einem Datenspeicher abgespeicherten Querbeschleunigungswerten festgelegt wird.
• Derartige Verfahren und Systeme, welche diese Verfahren umsetzen, werden zur Kurvenvorwarnung und Überwachung der Fahrtgeschwindigkeit in Kurven verwendet. Ein derartiges Verfahren und eine dieses umsetzende Vorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der EP 1 870 674 A2 . Anhand der berechneten vorausliegenden Krümmung und anhand von Eingabewerten wird eine Kurvensollgeschwindigkeit oder Maximalgeschwindigkeit als Empfehlung berechnet und angezeigt. Die Eingabewerte können aus zuvor ermittelten Querbeschleunigungswerten erlernbar sein. Hierdurch soll der Fahrstil des Fahrers automatisch ermittelt und gelernt werden.
• Die Querbeschleunigung ist insbesondere bei Personenkraftwagen, also bei zweispurigen Fahrzeugen, repräsentativ für den Fahrstil eines Fahrers. Sportliche Fahrer mit entsprechend sportlichen Fahrzeugen erreichen hohe Querbeschleunigungswerte. Weniger sportliche Fahrer in Fahrzeugen mit komfortabel abgestimmten Fahrwerken werden niedrige Querbeschleunigungswerte erreichen.
• Die Druckschrift DE 10 2011 080 761 A1 schlägt vor, bei der als Empfehlung berechneten und ausgegebenen maximalen Kurvengeschwindigkeit die zu erwartenden Lenkfehler des Fahrers in Form einer wahrscheinlichen Fehlkrümmung zu berücksichtigen, die zur Streckenkrümmung hinzuaddiert wird. Die Druckschrift 10 2011 010 653 A1 schlägt ein Verfahren zum Warnen eines Führers eines Fahrzeugs vor, bei dem neben der Querbeschleunigung auch die Längsbeschleunigung erfasst wird, um Voraussagen über die zukünftige Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu ermöglichen, die abschätzen lassen, mit welcher Geschwindigkeit das Fahrzeug in die nächste Kurve einfährt. Die Druckschrift DE 10 2012 016 240 A1 schlägt ein Assistenzsystem für ein Kraftfahrzeug vor, bei dem longitudinale Beschleunigungsvorgänge überwacht werden, um ein Signal auszugeben, falls im Anfängermodus eine vorbestimmte maximale Longitudinalbeschleunigung überschritten wird. Die Verfahren und Systeme der Druckschriften DE 10 2012 011 171 A1 und DE 10 2012 201 802 A1 berücksichtigen die Längsbeschleunigung nicht. Die Druckschrift DE 10 2013 209 787 A1 betrifft ein Verfahren zur Fahrertypenbestimmung, bei dem nur die Längsbeschleunigung berücksichtigt wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das genannte Fahrtüberwachungsverfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung dieses Verfahrens derart zu optimieren, dass es optimal für die Fahrtüberwachung von Zweirädern geeignet ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Die Datenüberwachungseinheit erfasst zusätzlich zu den Querbeschleunigungswerten Längsbeschleunigungswerte und speichert den resultierenden Beschleunigungsvektor in dem Datenspeicher ab, wobei die gespeicherten Beschleunigungsvektoren bei der Ermittlung der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugsteuerung verwendet werden.
• Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, während der Fahrt nicht nur die Querbeschleunigungswerte sondern die vollständigen Beschleunigungsvektoren, bestehend aus Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung, zu erfassen, um die Kurvensollgeschwindigkeit zu berechnen und/oder anzuzeigen und/oder in die Steuerung des Fahrzeuges einzugreifen. Wie weiter unten näher erläutert, bedeutet das berechnen der Kurvensollgeschwindigkeit die mathematische Bestimmung des Betrages der Kurvensollgeschwindigkeit. Das Anzeigen der Kurvensollgeschwindigkeit bezieht sich auf alle Aspekte des Anzeigevorgangs, insbesondere auch auf den Anzeigezeitpunkt für eine Warnung, die ein Abbremsen einleiten soll. Dabei umfasst das Anzeigen der Kurvensollgeschwindigkeit nicht nur die Anzeige des numerischen Betrags der Kurvensollgeschwindigkeit sondern jegliche wahrnehmbare Signalausgabe, die den Fahrer darauf aufmerksam macht, dass er von der Kurvensollgeschwindigkeit abweicht und Korrekturmaßnahmen einleiten sollte. Die Fahrzeugsteuerung unter Berücksichtigung der vollständigen Beschleunigungsvektoren kann zum Beispiel ein Eingriff in die Motorregelung sein, der die Beschleunigung oder die gefahrene Geschwindigkeit begrenzt oder das Fahrzeug abbremst, so dass die Kurvensollgeschwindigkeit nicht überschritten wird.
• Bei den bisherigen, für Autofahrer bestimmten Systemen war lediglich die Querbeschleunigung bedeutsam. Die für einen bestimmten Fahrer und ein bestimmtes Fahrzeug akzeptablen Querbeschleunigungswerte variieren sehr stark mit dem Fahrstil und Fahrkönnen des Fahrers. Die Längsbeschleunigungswerte sind dagegen bei zweispurigen Fahrzeugen meist technisch vorgegeben. Die maximale Verzögerung in Längsrichtung ist durch die Reibungsgrenze der Fahrzeugreifen bestimmt. Viele Fahrzeuge sind heute mit Antiblockiersystem ausgestattet, so dass die maximal mögliche Längsverzögerung der Längsverzögerung bei Erreichen der Reibungsgrenze entspricht. Die maximale Längsbeschleunigung hängt bei leistungsschwachen Fahrzeugen von der maximalen Motorleistung und bei leistungsstarken Fahrzeugen von der Reibungsgrenze der Fahrzeugreifen ab.
• Obwohl die physikalische Ausgangssituation für Zweiräder identisch ist, ist die subjektive, d.h. die vom Fahrer abhängige Grenze für die Längsbeschleunigung eine andere. Zudem ist das Risiko für einen Zweiradfahrer bei Erreichung der Haftungsgrenze während der Kurvenfahrt, d.h. bei einer erheblichen Neigung des Zweirades, eine andere. Das Erreichen der Haftungsgrenze der Reifen ist für ungeübte Fahrer auf Zweirädern sehr kritisch. Während ein zweispuriges Fahrzeug bei Erreichung der Haftungsgrenze allenfalls seitlich ausbricht, was häufig noch durch Fahrstabilitätsprogramme verhindert wird, besteht bei Zweirädern sofort eine akute Sturzgefahr. Aus diesem Grund sind ungeübte Zweiradfahrer auch äußerst vorsichtig und vermeiden beispielsweise das Bremsen oder Beschleunigen während der Schräglage bei Kurvenfahrten. Hieraus ergeben sich einzigartige Muster der realisierten Fahrzeugbeschleunigung, die gemäß der Erfindung bei der Fahrtüberwachung berücksichtigt werden können.
• Ein ungeübter Fahrer wird bei großer Schräglage nicht bremsen. Er neigt eher dazu, das Fahrzeug aufzurichten und bei Geradeausfahrt zu bremsen. Diese Vorgehensweise ist aber bei zu schneller Kurvenfahrt kontraproduktiv, weil durch das Aufrichten der Kurvenradius vergrößert wird und das Zweirad an den Fahrbahnrand getragen wird. Bei hektischen Aufrichtbewegungen in der Kurvenfahrt droht sogar ein gefährlicher Schleudersturz. Folglich muss bei einem derartig ungeübten Fahrer die Warnung vor einer überhöhten Kurvengeschwindigkeit, welche zu einer für den Fahrer unzulässig hohen Querbeschleunigung führt, sehr viel früher erfolgen als bei einem erfahrenen Fahrer, der erstens eine höhere Kurvengeschwindigkeit fahren kann und zweitens auch bei Schräglage gewohnt und in der Lage ist, seine eigene Fahrgeschwindigkeit durch Bremsen zu reduzieren und an die angemessene Fahrgeschwindigkeit anzupassen. Dies gilt insbesondere für Motorradfahrer, kann aber durchaus auch für nicht motorisch angetriebene Fahrzeuge, zum Beispiel schnell fahrende Fahrradfahrer relevant sein. Zudem ist mit dem Begriff „Zweirad“ in diesem Zusammenhang ein Fahrzeug gemeint, das wie bei einspurigen Motorrädern in Kurvenfahrten zur Übertragung der Querkräfte eine Schräglage einnimmt. Der Begriff schließt folglich auch Roller mit doppelten Vorderrädern ein, die durch eine Parallelogrammaufhängung die Schräglage des Fahrzeuges erlauben.
• Nähere Informationen über die Möglichkeit der Fahrleistungserfassung durch Aufzeichnung von Quer- und Längsbeschleunigungen sind beispielsweise der Druckschrift EP 1 795 901 A2 zu entnehmen. Hier zeigt insbesondere die 2 ein Diagramm zur Beschreibung der Arbeitsweise der Bewertungseinrichtung zur Bewertung der Fahrerleistung. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Kammschen Kreis, der in der Regel durch die physikalisch möglichen Beschleunigungswerte begrenzt ist, welche durch die Reibwerte der Fahrzeugräder definiert sind. In dieser Druckschrift wird die Erfassung der Beschleunigungsvektoren ausschließlich zur Beurteilung der Fahrer/Fahrzeugleistung, nicht aber zur Berücksichtigung der Fahrer/Fahrzeugleistung bei der Fahrtüberwachung und insbesondere der Kurvenwarnung vorgeschlagen. Auch die eingangs genannte EP 1 870 674 A2 schlägt allein die Erfassung der Querbeschleunigungswerte zur Anpassung des Grenzwerts für die Kurvengeschwindigkeit selbst vor, nicht aber eine fahrleistungsabhängige Berechnung der Kurvensollgeschwindigkeit, Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit oder auch Fahrzeugsteuerung.
• Gemäß der Erfindung beruht die Berücksichtigung der Längsbeschleunigung nicht allein auf einem von dem Längsbeschleunigungswert (Bremskraft) abhängigen Anpassen der Kurvensollgeschwindigkeit. Vielmehr kann das Profil, welches sich durch die abgespeicherten Beschleunigungsvektoren ergibt, auf mehrfache und komplexe Weise bei der Berechnung der Kurvensollgeschwindigkeit verwendet werden. Beispielsweise existieren Kurven, die mit einer relativ geringen Krümmung (großer Krümmungsradius) beginnen, die sich langsam steigert (Krümmungsradius wird kleiner). Ein unerfahrener Fahrer mag zu Anfang eine recht hohe Kurvengeschwindigkeit fahren können. Er ist aber im Kurvenverlauf nicht in der Lage, sein Fahrzeug stark genug abzubremsen, um auf den für den engen Bereich der Kurve zulässigen Geschwindigkeitswert zu kommen. Ein unerfahrener Fahrer ist hier sehr viel früher zu warnen und auf eine niedrige Geschwindigkeit abzubremsen, da ihm bei begonnener Kurvenfahrt ein entsprechendes Bremsen nur schwer oder gar nicht möglich ist. Ein erfahrener Fahrer kann hingegen auch bei Schräglage die zulässige Verzögerungskraft über die Reifen auf die Straße bringen, so dass ihm eine überhöhte Geschwindigkeit später signalisiert werden muss, wobei der erfahrene Fahrer auch eine höhere Grenzgeschwindigkeit fahren kann.
• In der Praxis können weitere Parameter, insbesondere Feuchtigkeit und/oder Temperatur der Fahrbahn, erfasst und bei der Ermittlung der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugsteuerung verwendet werden. Feuchtigkeit und Temperatur können auf verschiedene Weise erfasst werden. Feuchtigkeitssensoren sowie Temperatursensoren werden bei Personenkraftwagen bereits umfangreich eingesetzt. Diese können im vorliegenden Fall verwendet werden. Es ist aber auch möglich, aus dem Internet Wetterdaten und Klimadaten abzurufen, die für die geografische Position des Fahrzeugs gelten. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Sensor und damit Gewicht des Fahrzeuges gespart werden.
• In der Praxis kann die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erfasst und mit der Kurvensollgeschwindigkeit verglichen werden, wobei eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit über der Kurvensollgeschwindigkeit liegt. Dies wird der häufigste Fall der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens sein. Vorausschauend werden die für den jeweiligen Fahrer mit dem betroffenen Fahrzeug in Abhängigkeit der Fahrleistung der Fahrer/Fahrzeugkombination zulässigen Kurvensollgeschwindigkeiten berechnet und eine Warnmeldung angezeigt, wenn die gefahrene Geschwindigkeit über der zulässigen Kurvensollgeschwindigkeit liegt. Die Signalisierung der zu hohen Geschwindigkeit kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Zunächst erscheint eine Darstellung auf einem Display, insbesondere auch einem transparenten Display, wie beispielsweise dem Visier eines Helmes naheliegend. Mittels eines Projektors kann auf das Visier eines Helmes eine Warnmeldung projiziert werden, wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist. Auf diese Weise kann der Fahrer die Geschwindigkeitswarnungen sehen, ohne den Blick von der Fahrbahn richten zu müssen. Der Fahrer kann auch eine transparente, digitale Brille tragen, in die ein Display integriert ist. Die Warnmeldungen können aber auch auf herkömmliche Weise über an dem Fahrzeug befestigte Displays ausgegeben werden. Im Falle von akustischen Warnmeldungen kann ein Lautsprecher innerhalb des Helms eines Fahrers angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine akustische Warnung erfolgen. Ferner können über separate Signalvorrichtungen wie Vibrationsgeräte Vibrationsmeldungen z.B. am Handgelenk o.ä. erzeugt werden und somit über eine Gefahr informieren, ohne dass der Fahrer den Blick von der Fahrbahn wenden muss.
• Sowohl visuelle Anzeigen als auch akustische Warnmittel können Drahtlos angesteuert werden. Hierzu eignen sich digitale Datenübertragunstechniken, beispielsweise gemäß dem Bluetooth-Standard.
• Der Zeitpunkt für die Ausgabe der Warnmeldung kann in der Praxis in Abhängigkeit von den erfassten Beschleunigungsvektoren bestimmt werden. Wenn die aufgezeichneten Beschleunigungsvektoren signalisieren, dass der betroffene Fahrer weniger kräftig bremst oder zumindest in Kurvenbereichen weniger kräftig bremst, kann der Warnzeitpunkt vorverlegt werden, damit der Fahrer ausreichend Zeit auf einem graden Streckenabschnitt hat, um das Fahrzeug abzubremsen. In der Praxis kann ferner die Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe einer Warnmeldung und dem Einleiten einer Abbremsung des Fahrzeugs erfasst werden. Bei der Festlegung des Zeitpunkts für die Ausgabe der Warnmeldung kann diese Zeitverzögerung berücksichtigt werden. Wenn die Datenverarbeitungseinheit mit der Fahrzeugelektronik verbunden ist, kann der Zeitpunkt der Einleitung der Abbremsung durch Überwachen der Bremsbetätigung erfasst werden. Wenn die Datenverarbeitungseinheit nicht mit der Fahrzeugelektronik verbunden ist, kann der Zeitpunkt der Einleitung der Abbremsung durch einen Beschleunigungssensor erfasst werden. Dieser erfasst beim Bremsen eine negative Beschleunigung in Längsrichtung des Fahrzeuges. Das Auftreten dieser negativen Beschleunigung zeigt die Einleitung der Abbremsung an. Der Zeitpunkt der Ausgabe der Warnmeldung kann in der Praxis um diese Zeitverzögerung vorverlegt werden, damit der Fahrer an einem vorbestimmten Zeitpunkt die Bremsung einleitet und so sein Fahrzeug sicher abbremst.
• Die Querbeschleunigungswerte können durch einen Neigungssensor erfasst werden. Die Neigung eines Zweirads in der Kurve ist linear von der Querbeschleunigung abhängig. Die Vertikalbeschleunigung hat bei ebener Fahrbahn einen relativ konstanten Wert, nämlich denjenigen der Erdbeschleunigung, der etwa 9,82 m/s² beträgt und lokal zwischen 9,832 m/s² an den Polen und 9,745 m/s² am Äquator variiert. Der Zweiradfahrer wirkt durch die Schräglage der Querbeschleunigung entgegen. Mit anderen Worten lässt sich über den Tangens des Schräglagenwinkels des Fahrzeuges bei konstantem Wert der Vertikalbeschleunigung, d.h. falls das Fahrzeug auf einer Ebene fährt, die Querbeschleunigung errechnen. Vorzugsweise werden sowohl Beschleunigungssensoren als auch Neigungssensoren für die exakte Ermittlung und die Fehlerkorrektur bei der Erfassung der Querbeschleunigungswerte verwendet.
• Die Längsbeschleunigungswerte werden in der Praxis durch einen Beschleunigungssensor erfasst. Die Positionsermittlungsvorrichtung empfängt in der Praxis Signale von Satelliten und errechnet hieraus die aktuelle Fahrzeugposition. Eine derartige Positionsermittlung wird mit einem satellitengestützten Ortungssystem (z.B. GPS, Glonass und/oder Galileo bzw. deren Nachfolgesystemen) realisiert. Die oben angesprochene Geschwindigkeitsmessung kann entweder durch einen am Fahrzeug angeordneten Tachometer erfolgen oder auch aus mehreren über das GPS ermittelten Positionen berechnet werden. Der Abstand zwischen zwei nacheinander ermittelten Positionen geteilt durch die Zeit zwischen den zwei Messungen entspricht der Geschwindigkeit. Es ist auch möglich, die Längsbeschleunigung aus den Positionsdaten zu berechnen. Die Differenz zweier aufeinanderfolgend nach dem zuvor beschriebenen Verfahren ermittelten Geschwindigkeiten geteilt durch den zeitlichen Abstand zwischen den zwei Berechnungszeitpunkten entspricht der Beschleunigung. Dieses Verfahren ist aber insbesondere bei der Verwendung der Positionsdaten von Ortungssystemen weniger genau und kann eine große Trägheit aufweisen, so dass vorzugsweise auf Sensoren zurückgegriffen wird. Die Geschwindigkeit ändert sich abhängig von der Größe der Beschleunigung oder Verzögerung nur allmählich. Dagegen kann sich der Wert der Beschleunigung durch plötzliches Bremsen oder Gasgeben schlagartig ändern. Die Ermittlung der Beschleunigung aus den Positionsdaten ist daher vorzugsweise für die Verifizierung der gemessenen Beschleunigung verwendbar und nicht für die Ermittlung des Beschleunigungswertes selbst.
• Die Kartendaten werden vorzugsweise von einem Fahrzeugnavigationssystem verwendet. Dabei werden aus dem Fahrbahnverlauf, der auf den Kartendaten abgespeichert ist, z.B. gemäß dem in der EP 1 870 674 A2 beschriebenen Verfahren, die Krümmungen des Fahrbahnverlaufes berechnet.
• In der Praxis kann das Verfahren durch ein mobiles Kommunikationsgerät, insbesondere ein Smartphone, durchgeführt werden. Dabei wird zumindest eine der folgenden in das mobile Kommunikationsgerät integrierten Vorrichtungen angesteuert:
• • Datenverarbeitungseinheit;
• • Positionsermittlungsvorrichtung;
• • Datenspeicher;
• • Neigungssensor;
• • Beschleunigungssensor;
• • Fahrzeugnavigationssystem.
• Insbesondere können alle aufgezählten Vorrichtungen in dem mobilen Kommunikationsgerät integriert sein. Moderne Smartphones haben leistungsfähige Datenverarbeitungseinheiten (CPUs), Positionsermittlungsvorrichtungen (GPS- oder Glonass-Empfänger), einen großen Datenspeicher, mindestens einen Neigungssensor und mindestens einen Beschleunigungssensor, die meist von Mikrosystemen (MEMS) gebildet werden. Fahrzeugnavigationssoftware ist als sogenannte Applikation für moderne Smartphones erhältlich und kann im Rahmen des vorliegenden Verfahrens auf dem Smartphone ablaufen. Die Smartphones haben ferner Kommunikationssysteme (GPS, UMTS, LTE, WLAN, Bluetooth®) zur drahtlosen Datenübermittlung. Das Smartphone kann folglich während der Durchführung des Verfahrens mit weiteren Datenverarbeitungsgeräten am Fahrzeug (z.B. einem Display) oder mit entfernten Datenverarbeitungsgeräten kommunizieren. Z.B. können Daten mit einem zentralen Server über Datennetze wie das Internet ausgetauscht werden. Der zentrale Server kann für mehrere Fahrer individuelle Daten speichern. Auch sind Zugriffe auf weitere Internetressourcen wie Wetterdatenspeicher und Klimadatenspeicher möglich. In einer praktischen Ausführungsform läuft das hier beschriebene Verfahren auf einem Smartphone ausschließlich mit den in das Smartphone integrierten Hardware- und Softwareressourcen ab. Nach der Fahrt können Daten über das Internet mit dem zentralen Server ausgetauscht werden. Falls während der Fahrt eine ausreichende Anbindung an das Internet besteht, können im Internet verfügbaren Daten und Rechenkapazitäten während der Durchführung des Verfahrens genutzt werden.
• In der Praxis können die erfassten Beschleunigungsvektoren über einen längeren Zeitraum, der mindestens zwei Fahrten und vorzugsweise die gesamte Benutzungsdauer des Verfahrens durch einen bestimmten Fahrer umfasst, in einem Sammelspeicher abgespeichert werden, der entweder der Datenverarbeitungseinheit zugeordnet ist oder mit dieser über das Internet verbunden ist (zentraler Server). Die abgespeicherte Summe der Beschleunigungsvektoren bildet ein sogenanntes Fahrerprofil. Das vorliegende Verfahren muss folglich nicht für jeden Fahrer bei jeder Fahrt die Fahrleistung neu erfassen, sondern kann auf in dem zentralen Speicher abgespeicherte Fahrerprofile zurückgreifen, aus denen sich die Fahrleistungen des Fahrers ergeben. Wenn die Daten auf einem über das Internet abrufbaren zentralen Server abgelegt sind, kann jeder Fahrer über beliebige Datenverarbeitungseinheiten, beispielsweise auch über die Navigationssysteme von Mietfahrzeugen, das erfindungsgemäße Verfahren durchführen. In diesem Fall meldet sich der Fahrer an der aktuell benutzten Datenverarbeitungseinheit mit Benutzername und Passwort an und die Datenverarbeitungseinheit ruft das Fahrerprofil und ggf. weitere spezifische Daten des Fahrers über das Internet vom zentralen Server ab. Selbstverständlich kann auch die übliche Zeitverzögerung des Fahrers zwischen der Ausgabe einer Warnmeldung und dem Einleiten einer Abbremsung des Fahrzeugs im Fahrerprofil abgespeichert und bei der Bestimmung des Zeitpunkts für die Ausgabe der Warnmeldung berücksichtigt werden.
• Der Sammelspeicher kann auch in die Datenverarbeitungseinheit integriert sein. Der Sammelspeicher kann auch mit der Datenverarbeitungseinheit gekoppelt sein. Beispielsweise kann eine externe Festplatte über ein Kabel an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossen sein. Auf diese Weise können die Daten unterschiedlicher Fahrer, die zum Fahren eines Fahrzeuges oder zur Nutzung einer Datenverarbeitungseinheit berechtigt sind, separat gespeichert werden.
• In der Praxis können die bei früheren Fahrten in dem Sammelspeicher abgespeicherten Beschleunigungsvektoren zu Beginn einer Fahrt für das hier beschriebene Verfahren verwendet werden und ihre Werte durch während der Fahrt aufgenommene Beschleunigungsvektoren geändert werden. Dies ist sehr wichtig, da jeder Fahrer von Tag zu Tag eine andere Form hat. Persönliche Faktoren, wie Müdigkeit, eine Erkältung oder sonstige die Konzentration des Fahrers beeinträchtigende Faktoren können die Fahrleistung von Tag zu Tag verändern. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren werden zunächst auf die abgespeicherten Beschleunigungsvektoren und das sich hieraus ergebende Fahrerprofil zurückgegriffen. Ist während der Fahrt zu erkennen, dass der Fahrer andere Leistungen als die im Fahrerprofil abgespeicherten Fahrleistungen erbringt, wird das vorliegende Verfahren während der Fahrt angepasst, damit mögliche Warnungen dem aktuellen Fahrstil und den aktuellen Fahrleistungen des Fahrers angepasst sind. In dem Fahrerprofil kann auch die Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe einer Warnmeldung und dem Einleiten der Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe der Warnmeldung und dem Einleiten der Abbremsung abgespeichert werden. Die abgespeicherte Zeitverzögerung wird dann bei der nächsten Fahrt verwendet, wobei während der Fahrt erfasste Zeitverzögerungen, die von der abgespeicherten Zeitverzögerung abweichen können, bei darauffolgenden Bremsvorgang zum Vorverlegen des Warnungszeitpunkts verwendet werden.
• Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt zur Überwachung der Fahrt eines Zweirads, welches zum Ablauf auf dem Prozessor einer mit dem Fahrzeug gekoppelten Datenverarbeitung bestimmt ist. Dieses Computerprogrammprodukt führt bei Ablauf in dem Prozessor die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte aus.
• Insbesondere ist das Computerprogrammprodukt eine sogenannte Applikation, die zum Ablauf auf einem mobilen Kommunikationsgerät bestimmt ist, welches die oben beschriebenen integrierten Vorrichtungen ansteuert.
• Praktische Ausführungsformen werden nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
• 1 zeigt die schematische Darstellung der Komponenten eines Smartphones für die Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zweirads mit daran befestigtem Smartphone zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens.
• 3 zeigt eine grafische Darstellung eines Kammschen Kreises mit dem Fahrerprofil eines ungeübten Motorradfahrers.
• 4 zeigt eine der 3 entsprechende Darstellung mit dem Fahrerprofil eines geübten Motorradfahrers.
• 5 zeigt den Abschnitt einer Fahrstrecke, welche gemäß dem hier beschriebenen Verfahren überwacht wird.
• Die 1 zeigt einige elektronische Einheiten eines Smartphones, wie es heute marktüblich ist. Das Smartphone weist natürlich noch andere Einheiten auf, die aber im vorliegenden Zusammenhang eine untergeordnete Rolle spielen. Das Smartphone 1 weist einen Prozessor (CPU) 2 auf, auf dem die das Smartphone steuernde Software abläuft. Heutige Smartphones wie das Apple iPhone 5s oder das Samsung Galaxy S5 sind mit einem sehr leistungsfähigen Prozessor 2 ausgestattet. Der Prozessor ist mit einem GPS-Empfänger 3 gekoppelt, der Signale von Satelliten des Global Positioning Systems empfangen kann. Mit diesen Signalen kann das Smartphone 1 jederzeit die aktuelle Position des Smartphones exakt bestimmen. Es können selbstverständliche weitere Empfänger für alternative Positionserfassungssysteme integriert sein.
• Das Smartphone 1 weist ferner eine Mobilfunk-Sende- und Empfangseinheit 4 auf. Diese ist im vorliegenden Fall mit „4G“ gekennzeichnet, was als Abkürzung für die aktuell neuste Generation der Mobilfunkstandards NGMN verwendet wird. Selbstverständlich ist die Sende- und Empfangseinheit 4 abwärts kompatibel und auch in der Lage gemäß älteren Mobilfunkstandards, z.B. UMTS oder GSM, zu kommunizieren. Die Mobilfunk-Sende- und Empfangseinheit 4 kann nicht nur Telefongespräche sondern auch Daten, z.B. für den Internetzugang, mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit übertragen. Eine Bluetootheinheit 5 dient der Datenübertragung über kurze Distanzen. Über die Bluetootheinheit 5 kann das Smartphone 1 gekoppelt werden mit Audio-Ausgabegeräten oder Video-Ausgabegeräten sowie mit weiteren Peripheriegeräten.
• Das Smartphone 1 umfasst ferner einen Datenspeicher 6. Der Datenspeicher eines leistungsfähigen Smartphones 1 hat aktuell eine Kapazität von z.B. 64 GB und mehr. Für das hier beschriebene Verfahren ist nur ein Bruchteil dieses Datenspeichers 6 erforderlich.
• Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Mikrosystem, in Englisch ‚mirco electro mechanical system‘ (MEMS), welches Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren enthält, mit denen die Beschleunigung und Verzögerung sowie die Neigungsänderung und weitere Drehbewegungen des Smartphones 1 festgestellt werden können.
• Nicht dargestellt ist in 1 die Energieversorgung des Smartphones 1. Jedes Smartphone weist eine aufladbare Batterie auf. Für die Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens ist es sinnvoll, eine leistungsfähige Stromversorgung, insbesondere eine Verbindung mit der Fahrzeugbatterie vorzusehen.
• Die 2 zeigt den Einsatz des Smartphones 1 an einem sehr stilisiert dargestellten Zweirad 8. Das Smartphone 1 kann mittels einer geeigneten Halterung fest an dem Zweirad 8 befestigt werden. Derartige Halterungen sind im Motorradhandel erhältlich. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 2 von dem Zweirad 8 im Wesentlichen nur das Vorderrad und die Vorderradgabel schematisch dargestellt. Ferner ist der Helm 9 des Zweiradfahrers zu erkennen.
• Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen Einheiten eines Smartphones, d.h. ein Prozessor, ein GPS-Empfänger, eine Mobilfunkeinheit, eine Bluetootheinheit und ein Datenspeicher sowie die mikromechanischen Systeme zur Neigungs- und Beschleunigungsmessung auch separat an dem Zweirad 8 befestigt werden. Da aber leistungsfähige Smartphones 1 mittlerweile weit im Markt verbreitet sind, dürfte die Ausführung des hier beschriebenen Verfahrens auf einem bereits verfügbaren Smartphone für den Nutzer sowohl Kostenvorteile als auch praktische Vorteile aufweisen. Die praktischen Vorteile liegen in der einfachen Bedienbarkeit des Smartphones, an dessen Bedienung der Besitzer gewöhnt ist, sowie in der Preisersparnis, da die erforderlichen technischen Vorrichtungen für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens nicht erneut beschafft und mit dem Fahrzeug gekoppelt werden müssen.
• Das Zweirad 8 mit dem Zweiradfahrer in der 2 ist schematisch von vorne dargestellt. Ferner sind die bei der Kurvenfahrt des Zweirads 8 wirkenden Kräfte und die sich hieraus ergebende Schräglage des Zweirads zu erkennen. Dabei wird anhand der Bewegungsbahn des Massenschwerpunkts 10 des Zweirads mit Fahrer der Radius R und damit ein Maß für die Krümmung der Fahrstrecke bestimmt. Der Radius R lässt sich u.a. aus Kartendaten berechnen, wie in der EP 1 870 674 A2 beschrieben.
• Ein entlang einer gekrümmten Bahn mit dem Radius R bewegtes Objekt unterliegt der Fliehkraft oder Zentrifugalkraft, die sich aus dem Produkt der Masse des Objekts mit dem Quadrat der Geschwindigkeit geteilt durch den Radius R der Bewegungsbahn berechnet. Die quer oder lateral wirkende Fliehkraft würde ein aufrecht fahrendes Zweirad 8 zum Umkippen bringen. Um das Umkippen zu vermeiden, wird das Zweirad 8 während der Kurvenfahrt um einen Winkel α in die Kurve geneigt. Der Neigungswinkel α ist so zu wählen, dass die Gesamtkraft, welche auf Fahrzeug 8 und Fahrer wirkt, entlang der Verbindungslinie zwischen Massenschwerpunkt 10 und Aufstandspunkt 11 des Zweirads 8 verläuft. Tatsächlich weist das Zweirad 8 zwei Aufstandspunkte in seiner Längsrichtung auf, nämlich den des Vorderrads und den des Hinterrads. Der Gesamtkraftvektor muss sich in der Mittelebene des Zweirades bewegen und sowohl den Schwerpunkt als auch die Verbindungslinie zwischen den zwei Aufstandspunkten 11 schneiden.
• Der gesamte, bei unbeschleunigter oder ungebremster Fahrt auf das Zweirad 8 wirkende Kraftvektor F setzt sich zusammen auf der Gravitationskraft G und der Zentrifugalkraft F_z . Die Gravitationskraft G ist bei Fahrt in einer horizontalen Ebene konstant und entspricht dem Produkt aus Masse und der Erdbeschleunigung. Die Querkraft, welche der Zentrifugalkraft F_z entspricht, lässt sich aus der Erdbeschleunigung und dem Schräglagenwinkel α berechnen und entspricht dem Produkt des Tangens des Winkels α und der Gewichtskraft G. Wenn die Masse von Fahrzeug und Fahrer aus dieser Gleichung herausgekürzt wird, ergibt sich, dass die Querbeschleunigung dem Produkt des Tangens des Winkels α und der Erdbeschleunigung entspricht.
• Folglich lässt sich die Querbeschleunigung sowohl durch einen Beschleunigungssensor als auch durch einen Neigungssensor messen. Da moderne Smartphones in der Regel beide Sensoren aufweisen, lassen sich während der Fahrt auf einem Zweirad die Messergebnisse beider Sensoren durch Vergleich miteinander verifizieren.
• Die Längsbeschleunigung des Zweirades 8 wird mit einem Beschleunigungssensor gemessen und entspricht der Antriebskraft durch den Motor (positive Beschleunigung) oder Verzögerungskraft durch die Bremsen (negative Beschleunigung).
• Wie eingangs erwähnt, sind den möglichen Längs- und Querbeschleunigungen eines Fahrzeuges wie eines Zweirads 8 physikalische Grenzen gesetzt. Diese Grenzen ergeben sich in erster Näherung aus dem Kraftschlussbeiwert des Reifens des Zweirads 8. Selbstverständlich spielt auch die Reifenaufstandsfläche eine Rolle, die sich bei Schräglage des Zweirads ändert. Dieser Einfluss ist aber gering. Der maximale Kraftschlussbeiwert liegt für einen Gummireifen aus Asphalt in der Größenordnung von 1.
• Die 3 zeigt einen Kammschen Kreis, auf dessen horizontaler Achse die seitlichen oder lateralen Beschleunigungen (a_lat) eingezeichnet sind. Auf der y-Achse sind die Längsbeschleunigungen oder Longitudinalbeschleunigungen (a_long) dargestellt. Die Querbeschleunigungen a_lat entsprechen der Zentrifugalkraft geteilt durch die Fahrzeugmasse. Die Längsbeschleunigungen a_long entsprechen den Beschleunigungen durch den Fahrzeugmotor bzw. den negativen Beschleunigungen durch die Fahrzeugbremse.
• Alle innerhalb des in 3 eingezeichneten Kreises liegenden Punkte lassen sich auf optimaler trockener Fahrbahn fahren, ohne dass der Fahrzeugreifen ins Rutschen gerät. In Längsrichtung wirkende Beschleunigungen a_long, die größer sind als der Radius des Kreises und deshalb außerhalb des Radius liegen, führen bei positiven Beschleunigungswerten zum Durchdrehen der angetriebenen Fahrzeugreifen. Bei negativen Beschleunigungswerten (Abbremsen) führen sie zum Blockieren der Fahrzeugreifen.
• Zu große und außerhalb des Kreises liegende Werte der seitlichen Beschleunigung a_lat führen zum Wegrutschen des Fahrzeuges.
• Die maximalen Kräfte, die in beliebigen Richtungen von den Fahrzeugreifen auf die Fahrbahn übertragen werden können, belaufen sich auf das Produkt der Gewichtskraft des Fahrzeugs mit dem Reibungskoeffizienten. Folglich entspricht die maximal übertragbare Beschleunigung dem Produkt aus Erdbeschleunigung und Reibungskoeffizient. Der Reibungskoeffizient zwischen Gummi und Asphalt liegt je nach Fahrbahnzustand (trocken/nass) und Gummimischung in der Regel zwischen 0,8 und 1,3. Da der Betrag der maximalen Gesamtbeschleunigung oder -kraft in der horizontalen Ebene konstant ist, reduziert sich der Betrag der zu übertragenden Querbeschleunigung entsprechend der Kreisgleichung, wenn gleichzeitig eine Längsbeschleunigung wirkt (die Summe des Quadrats der Längsbeschleunigung und des Quadrats der Querbeschleunigung ist gleich dem Quadrat der Gesamtbeschleunigung).
• Um ein Zweirad sicher zu führen, ist in jedem Fahrzustand zu gewährleisten, dass die sich ergebende Gesamtbeschleunigung sicher innerhalb des Kammschen Kreises liegt. Unerfahrene Zweiradfahrer werden einen erheblichen Abstand zu den durch den Kammschen Kreis definierten Grenzen halten und in Längsrichtung Beschleunigungswerte wählen, die maximal etwa die Hälfte der zulässigen Beschleunigungswerte erreichen. In Querrichtung werden vorsichtige Zweiradfahrer noch geringere Beschleunigungswerte fahren. Dieses Verhalten hat Bernt Spiegel in seinem Buch „Die obere Hälfte des Motorrads“ (ISBN 3613033860) ausführlich beschrieben.
• Die 3 zeigt ein typisches Profil von Beschleunigungswerten, die durch einen unerfahrenen Zweiradfahrer gefahren werden. Dabei ist zu erkennen, dass in den Übergangsbereichen zwischen Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung eindeutige Einschnürungen des Fahrerprofils P₁ zu erkennen sind. Diese ergeben sich daraus, dass unerfahrene Fahrer in der Regel sehr ungern bei Schräglage bremsen. Obwohl das Zweirad 8 auch bei Schräglage noch ein erhebliches Bremsvermögen aufweist, solange die Summe aus Querbeschleunigung und Bremsverzögerung innerhalb des Kammschen Kreises liegt, haben Fahrer bei Schräglage eine erhebliche Furcht vor einem Blockieren der Räder. Diese Furcht ist dadurch begründet, dass das Blockieren eines Rads bei der Schräglage des Fahrzeugs meist zum Sturz führt. Zudem bewirkt das Bremsen bei Schräglage, dass sich das Zweirad aus der Schräglage aufrichtet.
• Durch das kontinuierliche Messen der realisierten Längsbeschleunigungen a_long und Querbeschleunigungen a_lat über eine Fahrt oder über mehrere Fahrten lässt sich das in der 3 erkennbare Fahrerprofil P₁ aufzeichnen. Das Fahrerprofil P₁ kann sich verändern. Wenn ein Fahrer ein bestimmtes Fahrzeug zum ersten Mal fährt, wird er vorsichtiger fahren, als wenn er mit dem Fahrzeug lange vertraut ist. Außerdem fährt ein Fahrer in der Regel vorsichtiger, wenn er unausgeschlafen oder gesundheitlich beeinträchtigt ist. Schließlich haben Fahrer die Tendenz, zu Beginn einer Fahrt vorsichtiger zu Fahren als nach einer gewissen Eingewöhnungszeit und einer gewissen Fahrstrecke.
• Die Darstellung der 4 zeigt das Fahrerprofil P₂ eines erfahrenen Fahrers. Zum einen ist zu erkennen, dass sowohl die Werte der maximalen Längsbeschleunigungen a_long als auch die Werte der maximalen Querbeschleunigungen a_lat im Fahrerprofil P₂ des erfahrenen Fahrers viel größer sind als im Fahrerprofil P₁ der 3, welches einem unerfahrenen Fahrer zuzuordnen ist. Die maximalen Querbeschleunigungswerte und Längsbeschleunigungswerte entsprechen hier etwa 2/3 der physikalisch möglichen Beschleunigungswerte. Im Übergangsbereich, das heißt im Bereich der Längsbeschleunigung oder Längsverzögerung mit Schräglage sind die maximal erreichten Beschleunigungswerte geringer als bei der ungebremsten Kurvenfahrt bzw. dem Beschleunigen oder Verzögern bei vollständig aufgerichtetem Zweirad 8. Dies liegt daran, dass auch der erfahrene Fahrer nur vorsichtig beschleunigt oder verzögert, wenn das Zweirad Schräglage aufweist. Insgesamt liegen die vom Fahrer beherrschten Längsbeschleunigungs- und Querbeschleunigungswerte aber auch bei der gebremsten oder beschleunigten Kurvenfahrt weitaus höher als im Fahrerprofil P₁ des unerfahrenen Fahrers.
• Wie weiter oben erläutert, werden die verschiedenen Fahrerprofile P₁ und P₂ zur Durchführung der Fahrtüberwachung verwendet. Anders als beim Stand der Technik wird nicht allein die zulässige Querbeschleunigung durch während der Fahrt überwachte Werte angepasst. Gemäß dem hier beschriebenen Verfahren werden Querbeschleunigungswerte und Längsbeschleunigungswerte während der Fahrt erfasst und der resultierende Beschleunigungsvektor in dem Datenspeicher 6 abgespeichert, so dass die abgespeicherten Beschleunigungsvektoren das Fahrerprofil des Fahrers und des von ihm genutzten Fahrzeuges ergeben. Das Fahrerprofil kann in beliebiger Weise numerisch dargestellt werden. Entweder können die einzelnen Vektoren z.B. durch x-Achsenabschnitt und y-Achsenabschnitt abgespeichert werden. Eine Einhüllende, welche sämtliche Vektorspitzen umgibt, lässt sich berechnen. Während der Fahrt ist der Fahrer so anzuweisen, dass der von ihm realisierte Beschleunigungsvektor jeweils innerhalb der Einhüllenden liegt.
• Die Berücksichtigung der Längsbeschleunigungswerte hat mehrfachen Einfluss auf das hier beschriebene Verfahren. Dieser Einfluss lässt sich insbesondere anhand der 5 erklären. 5 zeigt schematisch eine Darstellung eines Streckenabschnitts 12 einer durch das Zweirad 8 zu fahrenden Fahrstrecke. Es ist davon auszugehen, dass das Zweirad 8 sich in einem bestimmten Zeitpunkt t0 an der in 5 durch den unteren langen Strich dargestellten Position des Streckenabschnitts 12 befindet. Es ist zu erkennen, dass der vorausliegende Streckenabschnitt eine Rechtskurve mit großem Krümmungsradius und dann eine scharfe Linkskurve mit kleinem und sich zusammenziehendem Krümmungsradius aufweist.
• Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird fortlaufend für einen ausreichenden Fahrstreckenabschnitt berechnet, wie hoch die Querbeschleunigungen aufgrund der bei den verschiedenen Streckenkrümmungen wirkenden Zentrifugalkräfte sein werden. Der Fahrstreckenabschnitt sollte mindestens dem doppelten Bremsweg, ggf. mit einer Sicherheitsmarge, entsprechen. Die Querbeschleunigungen dürfen zu keinem Zeitpunkt die maximalen Beschleunigungswerte, die der jeweilige Fahrer zu fahren in der Lage ist, überschreiten. Die Querbeschleunigungswerte lassen sich wie oben beschrieben unmittelbar aus der Fahrgeschwindigkeit und dem Krümmungsradius der Kurve berechnen. Wenn sich ergibt, dass bei der aktuellen Fahrgeschwindigkeit der Querbeschleunigungswert bei einer bestimmten Krümmung oberhalb des durch den Fahrer fahrbaren Querbeschleunigungswerts liegt, ist eine Warnmeldung auszugeben. Durch Vergleich der 3 und 4 ist zu erkennen, dass bei dem unerfahrenen Fahrer, dessen Fahrerprofil P₁ in 3 dargestellt ist, bei viel niedrigeren Geschwindigkeiten eine Warnung ausgegeben wird, als für den erfahrenen Fahrer, dessen Fahrprofil P₂ in 4 dargestellt ist.
• Wesentlich ist für das vorliegende Verfahren auch der Zeitpunkt der Ausgabe der Warnmeldung. Anhand des Verlaufs des vorausliegenden Streckenabschnitts 12, der dem System aufgrund der Kartografiedaten des Navigationssystems bekannt ist, die im Datenspeicher 6 abgespeichert sind (oder von einem zentralen Server heruntergeladen werden können), lassen sich die ausgehend von der aktuellen Geschwindigkeit sich bei konstanter Abbremsung ergebenden Beschleunigungs- und Verzögerungswerte berechnen. Auch bei diesen Werten muss darauf geachtet werden, dass die Beschleunigungen und Verzögerungen nicht außerhalb des Fahrprofils P₁ oder P₂ des jeweiligen Fahrers liegen. Alternativ oder zusätzlich kann bei dem hier beschriebenen Verfahren berechnet werden, wann ein Bremsvorgang gestartet werden muss, um in dem Punkt der größten Krümmung die Kurvensollgeschwindigkeit zu erreichen, wobei die Bremskraft jeweils abhängig von dem Kurvenradius und der sich hieraus ergebenden Querbeschleunigung anhand des Fahrerprofils P₁ oder P₂ ermittelt wird. Da die Fahrerprofile P₁ und P₂ abgespeichert sind, lässt sich folglich für jeden Fahrer exakt berechnen, in welchem Zeitpunkt eine Abbremsung im Rahmen seines Fahrerprofils zu erfolgen hat, wenn durch die Abbremsung im Bereich des kleinsten Krümmungsradius die dort vorgegebene Kurvensollgeschwindigkeit erreicht wird, bei der maximale von dem Fahrer gefahrene Querbeschleunigung nicht überschritten wird. Hierbei sind in jedem Fall eine Reaktionszeit des Fahrers und ein Sicherheitswert hinzuzufügen.
• Es ist erkennbar, dass bei Abbremsungen innerhalb des Fahrerprofils P₁ des unerfahrenen Fahrers nur sehr viel geringere negative Längsbeschleunigungen, d.h. Verzögerungen erreicht werden, als bei einer Abbremsung im Rahmen des Fahrerprofils P₂ des erfahrenen Fahrers. Folglich muss auf dem Streckenabschnitt 12 der 5 der unerfahrene Fahrer auch sehr viel früher am Zeitpunkt t_w1 die Warnmeldung erhalten, als der erfahrene Fahrer. Der erfahrene Fahrer kann sein Fahrzeug auch bei beginnender Linkskurve noch rechtzeitig abbremsen, wenn er am späteren Zeitpunkt t_w2 über eine Abweichung von der Kurvensollgeschwindigkeit um einen gleichen Betrag informiert wird. Zudem ist die Kurvensollgeschwindigkeit beim erfahrenen Fahrer höher.
• Weitere Faktoren können die individuelle Anpassung der Warnung eines Fahrers beeinflussen. Beispielsweise können Fahrer unterschiedliche Reaktionszeiten aufweisen. Wie oben beschrieben, kann mittels eines Zeitmessers, der in der Regel durch die integrierte Uhr des Prozessors 2 gebildet wird, eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt der Abgabe einer Warnmeldung und dem Zeitpunkt des Einleitens einer Abbremsung des Fahrzeuges erfasst werden. Diese Zeitverzögerung kann jeweils für den Fahrer und auch die Kombination des Fahrers und des Fahrzeuges als Information im Fahrerprofil P₁ oder P₂ abgespeichert werden, Aufgrund der abgespeicherten Zeitverzögerungen können die Warnzeitpunkte t_w1 oder t_w2 vorverlegt werden, damit der Fahrer sein Fahrzeug sicher abbremsen kann.
• Die von den Fahrern realisierten Fahrerprofile P₁ und P₂ variieren auch von Fahrt zu Fahrt. So wird ein Fahrer unausgeschlafen vorsichtiger Fahren als in ausgeschlafenem Zustand. Ferner spielen der Gesundheitszustand, aber auch äußere Faktoren wie die Sichtbarkeit einer Anzeigevorrichtung, die Sonneneinstrahlung etc. eine Rolle. Die gemessene Zeitverzögerung kann von dem ursprünglichen Zeitpunkt t_w1 oder t_w2 für die Ausgabe der Warnung abgezogen werden, so dass der Zeitpunkt für die Ausgabe der Warnung früher liegt. Zu Fahrtbeginn wird mit dem im Fahrerprofil abgespeicherten Zeitverzögerungen gearbeitet. Wird festgestellt, dass die tatsächlichen Verzögerungen des Fahrers aktuell von den früher erbrachten Zeitverzögerungen abweichen, kann der Wert für die im vorliegenden Verfahren berücksichtigte Zeitverzögerung angepasst werden, damit die Tagesform des Fahrers bei der Ausgabe der Kurvenwarnung korrekt berücksichtigt ist.
• Die Abspeicherung der Fahrerprofile hat natürlich weitere Vorteile. So kann beispielsweise die Leistung des Fahrers in Anlehnung an den Vorschlag aus der EP 1 795 901 A2 aus den abgespeicherten Fahrerprofilen beurteilt werden.
• Wie oben erwähnt, wird das Verfahren vorzugsweise auf einem Smartphone mit den in dem Smartphone vorhandenen Komponenten durchgeführt. Übliche Smartphones weisen ein Display auf, welches für einen Zweiradfahrer während der Fahrt relativ schwer zu beobachten ist. Alternativ zu dem Smartphonedisplay kann ein anderes Display, welches besser durch den Fahrer zu beobachten ist, eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Projektor bestimmte Anzeigen auf die Innenseite eines Helmvisiers projizieren. Auch kann der Fahrer eine sogenannte Datenbrille tragen, welche ihm gewisse Projektionen in das Auge leitet. Die Darstellungen können an die Darstellungseinrichtung über Kabel oder drahtlos übertragen werden. Der gängige Drahtlosübertragungsstandard für kurze Strecken heißt Bluetooth. Externe Vorrichtungen für die Ausgabe der Warnmeldung können aber auch mit Kabeln oder sonstigen Mitteln an die Datenverarbeitungseinheit 2 angeschlossen sein. Neben dem beschriebenen Display in Form einer Datenbrille oder einer internen Projektion auf das Helmvisier können auch akustische Ausgabemittel eingesetzt werden, die für die Warnung des Fahrers ein akustisches Signal ausgeben. Insbesondere können dies Lautsprecher in dem Helm eines Zweiradfahrers, Vibrationsvorrichtungen oder beliebige andere Signalgeber sein.
• Das Computerprogrammprodukt, welches zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahrensschritte auf dem Prozessor 2 der Datenverarbeitungseinheit abläuft, kann als Applikation programmiert sein, welche für die besondere Konfiguration und das Betriebssystem eines Smartphones bestimmt ist. Über die Kommunikationsschnittstellen, insbesondere die Mobilfunkeinheit 4 des Smartphones 1 kann das Computerprogrammprodukt mit externen Ressourcen über das Internet kommunizieren. Insbesondere ist die Kommunikation mit einem zentralen Server relevant, auf dem verschiedene Fahrerprofile für verschiedene Fahrer abgespeichert sind. Die Fahrer melden sich bei der Applikation mit einem bestimmten Benutzernamen und einem bestimmten Passwort an, so dass die ihnen zugeordneten Fahrerprofile auf dem zentralen Server identifiziert werden können. Der zentrale Server kann weitere Daten, beispielsweise eine Liste weiterer Nutzer des zentralen Servers aufweisen, mit denen der jeweilige Fahrer verbunden ist. Die Daten eines ersten Fahrers können für einen mit ihm verbundenen Fahrer sichtbar werden. Es können Nachrichten über den zentralen Server ausgetauscht werden. Das vorliegende beschriebene Computerprogrammprodukt für die Überwachung der Fahrt eines Fahrzeuges kann folglich das Kernstück einer Plattform für Fahrer, insbesondere Zweiradfahrer sein. Auf der Plattform können die während der Fahrt erfassten Daten mit durch den Fahrer eingegebenen Daten abgespeichert werden und nach Freigabe durch den entsprechenden Zweiradfahrer mit anderen Zweiradfahrern ausgetauscht werden. Es können weitere Daten abgespeichert werden, wie beispielsweise die aktuellen Positionsdaten des Zweiradfahrers. So können befreundete Zweiradfahrer aufgefunden werden. Man kann sich verabreden und auf sonstige Weise miteinander in Kontakt treten.
• Durch die Mobilfunkeinheit und deren Zugriff auf das Internet können aber weitere Ressourcen in die auf dem Smartphone 1 ablaufende Applikation eingebunden werden. Es können Wetterdaten angezeigt werden. Die Wetterdaten und die sich daraus ergebenden Informationen über den Fahrbahnzustand, insbesondere die Feuchtigkeit der Fahrbahn, können über das Internet abgerufen und bei der Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens berücksichtigt werden. Mit anderen Worten werden bei nasser Fahrbahn geringere Kurvensollgeschwindigkeiten angenommen, weil die zulässige Querbeschleunigung geringer ist. Bei schlechter Sicht werden ebenfalls geringere Kurvensollgeschwindigkeiten angenommen.
• Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
• Bezugszeichenliste

1

Smartphone

2

Prozessor (CPU)

3

GPS-Empfänger

4

Mobilfunk-Sende- und Empfangseinheit

5

Bluetootheinheit

6

Datenspeicher

7

Mikrosystem (microelectromechanical system)

8

Zweirad

9

Helm

10

Massenschwerpunkt

11

Aufstandspunkt

12

Streckenabschnitt

R

Radius

α

Neigungswinkel

G

Gravitationskraft

F

Gesamtkraft

F_z

Zentrifugalkraft

P₁

Fahrerprofil eines unerfahrenen Fahrers

P₂

Fahrerprofil eines erfahrenen Fahrers

t_w1

erster Warnzeitpunkt

t_w2

zweiter Warnzeitpunkt

Claims (14)

1. Verfahren zur Überwachung der Fahrt eines Zweirads (8), bei dem eine Datenverarbeitungseinheit mittels einer Positionsermittlungsvorrichtung eine aktuelle Position ermittelt, aus Kartendaten für einen vorausliegenden Streckenabschnitt (12) mindestens eine Krümmung der Strecke auf Basis der Kartendaten berechnet und anhand der Krümmung eine Kurvensollgeschwindigkeit ermittelt, welche angezeigt oder zur Fahrzeugsteuerung verwendet wird, wobei die Kurvensollgeschwindigkeit unter Berücksichtigung von zuvor durch die Datenverarbeitungseinheit ermittelten und in einem Datenspeicher (6) abgespeicherten Querbeschleunigungswerten festgelegt wird, wobei die Datenverarbeitungseinheit zusätzlich zu den Querbeschleunigungswerten Längsbeschleunigungswerte erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit den resultierenden Beschleunigungsvektor bestehend aus Längsbeschleunigung und Querbeschleunigung in dem Datenspeicher (6) abspeichert und dass die gespeicherten resultierenden Beschleunigungsvektoren bei der Ermittlung der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugsteuerung verwendet werden, wobei die erfassten Beschleunigungsvektoren über einen längeren Zeitraum, der mindestens zwei Fahrten und vorzugsweise die gesamte Nutzungsdauer des Verfahrens durch einen bestimmten Fahrer umfasst, in einem Sammelspeicher abgespeichert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Parameter, insbesondere Feuchtigkeit und/oder Temperatur und/oder Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn, erfasst und bei der Ermittlung der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Anzeige der Kurvensollgeschwindigkeit und/oder der Fahrzeugsteuerung verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst und mit der Kurvensollgeschwindigkeit verglichen wird und dass bei über der Kurvensollgeschwindigkeit liegender Fahrgeschwindigkeit eine Warnmeldung ausgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt für die Ausgabe der Warnmeldung in Abhängigkeit von den erfassten resultierenden Beschleunigungsvektoren bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung zwischen der Ausgabe einer Warnmeldung und dem Einleiten einer Abbremsung des Fahrzeugs erfasst und bei der Festlegung des Zeitpunkts für die Ausgabe der Warnmeldung berücksichtigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Zweirad (8) ist und die Querbeschleunigungswerte durch einen Neigungssensor erfasst werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Längsbeschleunigungswerte durch einen Beschleunigungssensor erfasst werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Positionsermittlungsvorrichtung Signale von Satelliten empfängt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartendaten von einem Fahrzeugnavigationssystem verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem mobilen Kommunikationsgerät, insbesondere einem Smartphone (1), abläuft und dabei das zumindest eine der folgenden in das mobilen Kommunikationsgerät integrierte Vorrichtungen ansteuert: • Datenverarbeitungseinheit; • Positionsermittlungsvorrichtung; • Datenspeicher (6); • Neigungssensor; • Beschleunigungssensor; • Fahrzeugnavigationssystem.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelspeicher auf einem zentralen Server angeordnet ist und dass die resultierenden Beschleunigungsvektoren von der Datenverarbeitungseinheit mittels Datenfernübertragung, insbesondere über das Internet, auf dem zentralen Server abgespeichert oder von dem zentralen Server abgerufen werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei früheren Fahrten in dem Sammelspeicher abgespeicherten resultierenden Beschleunigungsvektoren zu Beginn einer Fahrt verwendet werden und ihre Werte durch während der Fahrt aufgenommene resultierenden Beschleunigungsvektoren geändert werden.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Fahrerprofildaten, zum Beispiel erfasste Positionen des Fahrzeugs, Motordaten wie Motordrehzahl und Gasstellung abgespeichert und für das Verfahren verwendet werden.
14. Computerprogrammprodukt zur Überwachung der Fahrt eines Fahrzeugs, insbesondere eines Zweirads (8), welches zum Ablauf auf dem Prozessor (2) einer mit dem Fahrzeug gekoppelten Datenverarbeitungseinheit bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Ablauf in dem Prozessor (2) die Verfahrensschritte eines der Ansprüche 1 bis 13 ausführt.

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