DE102016120430A1 - Bewegliche, innere stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation in einem autonomen Fahrzeug - Google Patents

Bewegliche, innere stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation in einem autonomen Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Hierin wird die Anwendung einer intransparenten stoßdämpfenden Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) in einem autonomen Straßenfahrzeug beschrieben. In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug ein Seitenfenster, das sich auf Augenhöhe eines Insassen befindet, der in dem Fahrzeug sitzt. Das Seitenfenster ermöglicht dem Insassen, die äußere Umgebung zu sehen. Ein Motor ist dazu konfiguriert, die SDPED über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen. Ein Prozessor ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Angabe, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen. Im ersten Zustand blockiert die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung nicht, und im zweiten Zustand blockiert die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung, um während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen das Seitenfenster zu schützen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Patentanmeldung bezieht sich auf eine bewegliche, innere stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED; engl.: Shock-Absorbing Energy Dissipation Padding, SAEDP) über einem Seitenfenster eines autonomen Fahrzeugs.
  • STAND DER TECHNIK
  • Viele Fahrzeuge haben Seitenfenster, die einem Insassen des Fahrzeugs eine Sicht auf die äußere Umgebung ermöglichen. Allerdings kann dieses Merkmal den Nachteil eines erhöhten Risikos des Insassen bei einem Unfall haben. Kollisionen, die mit einem Seitenaufprall auf das Fahrzeug einhergehen, können ziemlich gefährlich für den Insassen des Fahrzeugs sein. Da oft nicht viel Platz zwischen dem Kopf des Insassen und der Seite des Fahrzeugs besteht, sind Kopfverletzungen ein großes Risiko bei dieser Art von Unfall. Des Weiteren kann das Fenster, das sich seitlich des Kopfes befindet und das (im Vergleich zum überwiegenden Rest der Fahrzeugaußenseite) eine geringe strukturelle Integrität hat, bei einer Seitenkollision zerbrechen,
    was das Risiko einer Fahrzeugintrusion erhöht.
  • Obgleich im Laufe der Jahre verschiedene Sicherheitssysteme entwickelt und angewendet wurden, um die Sicherheitsmängel von Seitenfenstern in Angriff zu nehmen, bieten diese nur eine teilweise und in der Regel unzureichende Abhilfe.
  • Somit besteht ein Bedarf für Fahrzeuge, die den Vorteil von Fenstern (z. B. eine Sicht nach draußen) bieten können und die zumindest einige der Mängel von Fahrzeugfenstern wie beispielsweise das erhöhte Sicherheitsrisiko, das Fenster häufig darstellen, nicht aufweisen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Einige Aspekte dieser Offenlegung betreffen ein autonomes Straßenfahrzeug, das eine intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) umfasst, die ein Seitenfenster bedecken kann, das einem Insassen des Fahrzeugs eine Sicht auf die äußere Umgebung ermöglicht. Das Seitenfenster befindet sich auf Augenhöhe eines Insassen, der in dem Fahrzeug sitzt. Ein Motor ist dazu konfiguriert, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen. Ein Prozessor ist dazu konfiguriert, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu empfangen, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen. Im ersten Zustand blockiert die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung nicht, und im zweiten Zustand blockiert die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung, um während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen das Seitenfenster zu schützen. Ein nicht einschränkender Vorteil des oben beschriebenen Fahrzeugs ist, dass es die Sicherheit des Insassen bei einer Seitenkollision erhöht.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug die folgenden Merkmale: ein Seitenfenster, das sich auf Augenhöhe eines Insassen befindet, der in dem Fahrzeug sitzt; wobei das Fenster dem Insassen ermöglicht, die äußere Umgebung zu sehen; eine intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED); einen Motor, der dazu konfiguriert ist, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen; und einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu empfangen, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen; wobei die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im ersten Zustand nicht blockiert und wobei die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im zweiten Zustand blockiert, um während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen das Seitenfenster zu schützen.
  • Optional ist der Prozessor außerdem dazu konfiguriert, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen; wobei der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision bezeichnet, die gleich dem Schwellenwert oder kleiner als der Schwellenwert ist. Optional ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem Motor zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor der Kollision damit zu beginnen, die SDPED in den zweiten Zustand zu bewegen. Optional umfasst das autonome Straßenfahrzeug außerdem ein Präsentieren eines Videos der Gefahr und der vorhergesagten Trajektorie, die zu der Kollision führen könnte, für den Insassen, um diesem das Bewegen der SDPED in den zweiten Zustand zu erklären. Optional ist das Seitenfenster ein elektrisches Fenster; wobei das elektrische Fenster einen Fensterheber (engl.: „window regulator”) umfasst, der die Leistung eines Fenstermotors auf das Glas des Seitenfensters überträgt, um dieses nach oben oder nach unten zu bewegen; wobei der Motor mit einem SDPED-Heber (engl.: „SAEDP regulator”) verbunden ist, der die Leistung des Motors auf die SDPED überträgt, um diese nach oben oder nach unten zu bewegen; wobei sich der SDPED-Heber näher an der Innenseite der Fahrzeugkabine als der Fensterheber befindet. Optional umfasst die SDPED ein passives Material, das weniger steif als ein standardmäßiges Glasfenster eines Fahrzeugs ist und das eine Dicke hat, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. Optional umfasst das autonome Straßenfahrzeug außerdem eine Kamera, die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet, einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren, und ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen. Optional ist die Kamera an der SDPED befestigt und bewegt sich die Kamera folglich mit der SDPED, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird. Optional ist das Display an der SDPED befestigt und bewegt sich das Display folglich mit der SDPED, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird. Optional ist das Display ein flexibles Display. Optional ist das Display dazu konfiguriert, eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe zu zeigen, wenn sich die SDPED im zweiten Zustand befindet. Optional umfasst die Kamera mehrere Kameras, die in mehrere Richtungen um das Fahrzeug gerichtet sind, und ist der Computer dazu konfiguriert, mindestens zwei verschiedene Darstellungen der äußeren Umgebung aus mindestens zwei verschiedenen Blickwinkeln für zwei in dem Fahrzeug sitzende Insassen zu generieren. Optional bewegt sich die SDPED beim Umschalten zwischen den ersten und zweiten Zuständen nach oben und hat die Oberseite der SDPED ein Profil in der Form eines Dreiecks oder einer Viertelkugel; wobei dieses Profil das Risiko reduziert, dass die Finger oder eine Gliedmaße des Insassen beim Bewegen der SDPED in den zweiten Zustand zwischen der Oberseite der SDPED und einem oberen Rahmen eingeklemmt werden/wird. Optional ist die SDPED dazu konfiguriert, beim schnellen Umschalten der SDPED zwischen den ersten und zweiten Zuständen einen Bereich von 1 bis 5 cm der Oberhöhe des Fensters nicht zu bedecken; wobei dieser Bereich das Risiko reduziert, dass die Finger oder eine Gliedmaße des Insassen beim Bewegen der SDPED in den zweiten Zustand durch die Kante der SDPED eingeklemmt werden/wird. Optional umfasst das autonome Straßenfahrzeug außerdem einen Stauraum in einer Tür des Fahrzeugs, wobei der Stauraum dazu konfiguriert ist, die SDPED im ersten Zustand aufzunehmen. Optional umfasst das autonome Straßenfahrzeug außerdem einen Stauraum im Dach des Fahrzeugs, wobei der Stauraum dazu konfiguriert ist, die SDPED im ersten Zustand aufzunehmen.
  • Einige Aspekte dieser Offenlegung betreffen ein autonomes Straßenfahrzeug, das eine äußere, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) umfasst, die während eines normalen Fahrens derart an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist, dass sich die SDPED vor einem und auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug eine Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist und die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen, und einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe für den Insassen zu generieren. Ein nicht einschränkender Vorteil des oben beschriebenen Fahrzeugs ist, dass es die Sicherheit eines Fußgängers bei einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Fußgänger erhöht, ohne den Insassen des Fahrzeugs davon abzuhalten, eine frontale Sicht auf die äußere Umgebung zu bekommen.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug die folgenden Merkmale: eine äußere, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED), die während eines normalen Fahrens derart an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist, dass sich die SDPED vor einem und auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet; eine Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist und die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen; und einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe für den Insassen zu generieren.
  • Optional ist die SDPED weniger steif als ein standardmäßiges Glasfenster eines Fahrzeugs und ist die SDPED dazu konzipiert, während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie zu absorbieren. Optional umfasst die SDPED ein passives Material. Optional hat die SDPED eine Dicke, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. Optional umfasst die SDPED einen Fahrzeugairbag, der dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. Optional hat der Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand; wobei der Airbag mit einem Gasgenerator verbunden ist, der dazu konfiguriert ist, den Airbag mit Gas aufzublasen, und wobei sich der Airbag im verstauten Zustand auf Augenhöhe vor dem Insassen befindet; und wobei das Fahrzeug optional außerdem ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren umfasst, das dazu konfiguriert ist, eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug auf der Grundlage von Messwerten von an dem Fahrzeug befestigen Sensoren zu berechnen und dem Airbag zu befehlen, sich vor dem Aufprall des Fußgängers gegen das Fahrzeug aufzublasen. Optional umfasst die SDPED ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen; wobei das Fahrzeug optional außerdem ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren umfasst, das dazu konfiguriert ist, eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug auf der Grundlage von Messwerten von an dem Fahrzeug befestigen Sensoren zu berechnen und dem pneumatischen Kissen zu befehlen, mindestens 0,5 Sekunden vor dem Unfall damit zu beginnen, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. Optional ist das pneumatische Kissen wiederverwendbar. Optional wird die Darstellung aus dem Blickwinkel des Insassen generiert und umfasst das Fahrzeug außerdem ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung zu zeigen.
  • Einige Aspekte dieser Offenlegung betreffen ein autonomes Straßenfahrzeug, das folgende Merkmale umfasst: ein Fenster, das sich auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet (z. B. eine Windschutzscheibe), eine wiederverwendbare, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED), einen Motor und einen Prozessor. Das Fenster ermöglicht dem Insassen, die äußere Umgebung zu sehen. Der Motor ist dazu konfiguriert, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen. Im ersten Zustand blockiert die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung nicht, und im zweiten Zustand blockiert die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung. Des Weiteren ist die SDPED dazu konfiguriert, im zweiten Zustand während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie zu absorbieren. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu erhalten, die indikativ dafür ist, ob eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Schwellenwert erreicht. Wobei der Prozessor außerdem dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indikativ für eine (z. B. innerhalb von weniger als 2 Sekunden) bevorstehende Kollision ist, dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten in den zweiten Zustand zu bewegen. Ein nicht einschränkender Vorteil des oben beschriebenen Fahrzeugs ist, dass es die Sicherheit eines Fußgängers bei einer Kollision zwischen dem Fahrzeug und dem Fußgänger erhöht, ohne den Insassen des Fahrzeugs davon abzuhalten, während eines normalen Fahrens eine frontale Sicht auf die äußere Umgebung zu bekommen.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug die folgenden Merkmale: ein Fenster, das sich auf Augenhöhe eines Insassen befindet, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt; wobei das Fenster dem Insassen ermöglicht, die äußere Umgebung zu sehen; eine wiederverwendbare, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED); einen Motor, der dazu konfiguriert ist, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen; und einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu erhalten, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen; wobei die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im ersten Zustand nicht blockiert und wobei die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im zweiten Zustand blockiert; und wobei die SDPED im zweiten Zustand während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie absorbieren kann.
  • Optional ist der Prozessor außerdem dazu konfiguriert, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen; wobei der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug bezeichnet, die gleich dem Schwellenwert oder kleiner als der Schwellenwert ist. Optional ist der Prozessor außerdem dazu konfiguriert, dem Motor zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor der Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug damit zu beginnen, die SDPED zum Schutz des Fußgängers in den zweiten Zustand zu bewegen. Optional umfasst die SDPED ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. Optional ist das pneumatische Kissen wiederverwendbar und ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem pneumatischen Kissen zu befehlen, mindestens 0,5 Sekunden vor der Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug damit zu beginnen, sich aufzublasen. Optional umfasst die SDPED ein passives Material mit einer Dicke, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. Optional umfasst das autonome Straßenfahrzeug außerdem die folgenden Merkmale: eine Kamera, die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet; einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren; und ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet. Optional ist die Kamera an der SDPED befestigt und bewegt sich die Kamera folglich mit der SDPED, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird. Optional ist das Display an der Innenseite der SDPED befestigt und bewegt sich das Display folglich mit der SDPED, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird; wobei der Insasse das Display durch das Fenster sehen kann, wenn sich die SDPED im zweiten Zustand befindet. Optional ist das Display mindestens eines der folgenden Displays: ein Display, das physikalisch mit der Fahrzeugkabine verbunden ist, und ein Display, das in einem am Kopf befestigten Display (Head-Mounted-Display, HMD) enthalten ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Ausführungsformen werden hierin lediglich beispielshalber mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es wird nicht versucht, die baulichen Einzelheiten der Ausführungsformen detaillierter darzustellen, als es für ein grundlegendes Verständnis der Ausführungsformen notwendig ist. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Systems, das dazu konfiguriert ist, eine Videodurchsicht (VDS, engl.: video see-through, VST) mit einem von der VDS unabhängigen Video (UAV) zusammenzufügen;
  • 2 ein HMD-Tracking-Modul, das die Position des am Kopf befestigten Displays (Head-Mounted-Displays, HMD) relativ zur Fahrzeugkabine misst;
  • 3 ein Fahrzeug, in dem ein Insasse ein HMD trägt;
  • 4 einen Insassen, der ein HMD trägt und ein großes UAV und eine kleinere VDS ansieht;
  • 5a, wie die VDS sich nach oben links bewegt, wenn der Insasse nach unten rechts sieht;
  • 5b, wie die VDS sich nach unten rechts bewegt, wenn der Insasse nach oben links sieht;
  • 6 ein HMD-Video, das sowohl eine intransparente VDS als auch ein Video beinhaltet, das die Hände des Insassen und das Innere der Fahrzeugkabine zeigt;
  • 7 ein HMD-Video, das sowohl eine teilweise transparente VDS als auch ein Video beinhaltet, das die Hände des Insassen und das Innere der Fahrzeugkabine zeigt;
  • 8 ein HMD-Video, das eine VDS und ein teilweise transparentes Video beinhaltet, das die Hände des Insassen und das Innere der Fahrzeugkabine zeigt;
  • 9a ein HMD-Video, das ein UAV im gesamten Sichtfeld (SF; engl.: field of view, FOV), ein erstes Fenster, das das Fahrzeugkabinenvideo (FV) umfasst, und ein zweites kleineres Fenster, das die VDS umfasst, beinhaltet;
  • 9b ein HMD-Video, das ein UAV im gesamten SF, ein erstes Fenster, das das FV umfasst, und ein zweites kleineres, teilweise transparentes Fenster, das die VDS umfasst, beinhaltet;
  • 10a ein HMD-Video, das ein UAV im gesamten SF, ein erstes Fenster, das die VDS umfasst, und ein zweites kleineres Fenster, das eine Verkleinerung des FV umfasst, beinhaltet;
  • 10b ein HMD-Video, das ein UAV und ein teilweise transparentes FV beinhaltet;
  • 11a ein SF eines Fahrzeuginsassen, wenn der Fahrzeuginsasse ein HMD trägt, das ein HMD-Video zeigt;
  • 11b ein SF eines Fahrzeuginsassen, wenn der Fahrzeuginsasse kein das Video zeigendes HMD trägt, wie beispielsweise beim Betrachten eines autostereoskopischen Displays;
  • 11c ein SF einer 3D-Kamera, die scharfe Bilder mit unterschiedlichen Brennweiten aufnehmen kann;
  • 12 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Systems, das dazu konfiguriert ist, einem HMD zu ermöglichen, mit einem Verschattungsmodul (engl.: light shading module, shading module) eines Fensters zusammenzuarbeiten;
  • 13a zeigt einen ersten Betriebsmodus für ein Verschattungsmodul, in dem ein Insasse die äußere Umgebung durch die optische Durchsicht-Komponente (engl.: optical see-through component) sieht;
  • 13b zeigt einen zweiten Betriebsmodus für ein Verschattungsmodul, in dem der Insasse die äußere Umgebung durch eine VDS sieht;
  • 14 zeigt eine VDS über einem Vorhang;
  • 15 ein Verschattungsmodul, das auf der Innenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet wird;
  • 16 ein Verschattungsmodul, das auf der Außenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet wird;
  • 17 eine schematische Darstellung der Komponenten eines Videosystems, das verwendet werden kann, um das Bewusstsein eines Insassen eines Fahrzeugs hinsichtlich einer bevorstehenden plötzlichen Abnahme des Fahrkomforts (PAFK) zu erhöhen;
  • 18a eine Präsentation eines UAV für einen Insassen, wenn es keine Angabe gibt, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht;
  • 18b eine Präsentation einer VDS als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis (ein Schlagloch) bevorsteht;
  • 18c eine Präsentation einer VDS als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis (eine scharfe Kurve) bevorsteht;
  • 19a eine Präsentation eines UAV und einer VDS, wenn es keine Angabe gibt, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht;
  • 19b eine Präsentation einer größeren VDS als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis (eine Bodenwelle) bevorsteht;
  • 19c eine Präsentation einer teilweise transparenten VDS als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht;
  • 20a ein Verschattungsmodul eines intelligenten Glases (engl.: smart glass), wenn es keine Angabe gibt, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht;
  • 20b das Verschattungsmodul eines intelligenten Glases, wenn es eine Angabe gibt, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht;
  • 21a und 21b Fahrzeuge mit einer SDPED in ihrer Fahrzeugkabine, in der ein Insasse ein HMD zum Erhalten einer Darstellung der äußeren Umgebung benutzt;
  • 22 ein Fahrzeug mit einer SDPED in der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs, die Displays enthält;
  • 23, wie eine SDPED den Insassen bei einer Seitenkollision schützt;
  • 24a und 24b ein Fahrzeug mit einem Motor, der dazu konfiguriert ist, eine intransparente SDPED zum Verdecken eines Seitenfensters zu bewegen;
  • 25a eine SDPED, die an der Vorderseite eines Fahrzeugs auf Augenhöhe eines Insassen des Fahrzeugs befestigt ist;
  • 25b eine äußere SDPED, die zwei Airbags umfasst;
  • 26a und 26b eine motorisierte, äußere SDPED, die sich mehrfach zwischen ersten und zweiten Zuständen bewegen kann;
  • 27 eine Fahrzeugkabine, in der sich ein Insasse hinlegen kann;
  • 28 ein Fahrzeug mit einem Frontspiegel; und
  • 29a und 29b eine schematische Darstellung von Computern, die in der Lage sind, eine oder mehrere der hierin erörterten Ausführungsformen auszuführen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es folgen Definitionen verschiedener Begriffe, die zur Beschreibung einer oder mehrerer der Ausführungsformen in dieser Offenlegung verwendet werden können.
  • Die Begriffe „autonomes Straßenfahrzeug” und „autonomes, bemanntes Straßenfahrzeug” beziehen sich auf Autos und Motorräder, die dazu bestimmt sind, auf öffentlichen Straßen zu fahren, und die ein automatisiertes Fahren der Stufe 3 und höher gemäß der internationalen Norm SAE J3016 „Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems" nutzen. Beispielsweise kann das autonome Straßenfahrzeug ein Fahrzeug der Stufe 3 sein, in dem die Fahrer ihre Aufmerksamkeit innerhalb von bekannten, begrenzten Umgebungen auf sichere Weise von den Aufgaben des Fahrens abwenden können, kann das autonome Straßenfahrzeug ein Fahrzeug der Stufe 4 sein, in dem das automatisierte System das Fahrzeug bis auf wenige Ausnahmen in allen Umgebungen steuern kann, und/oder kann das autonome Straßenfahrzeug ein Fahrzeug der Stufe 5 sein, in dem kein menschliches Eingreifen erforderlich ist und das automatisierte System an jeden Ort fahren kann, an dem das Fahren rechtlich zulässig ist. Die Begriffe „autonomes Straßenfahrzeug” und „selbstfahrendes Straßenfahrzeug” sind hierin äquivalente Begriffe, die sich auf die gleiche Sache beziehen. Der Begriff „autonomes Straßenfahrzeug” umfasst keine Züge, Flugzeuge, Boote und gepanzerte Kampffahrzeuge.
  • Ein autonomes Straßenfahrzeug verwendet zum Fahren des Fahrzeugs ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren. Die offengelegten Ausführungsformen können jedes geeignete, bekannte und/oder zu erfindende Steuerungssystem zum autonomen Fahren verwenden. Die folgenden drei Publikationen beschreiben verschiedene Steuerungssysteme zum autonomen Fahren, die mit den offengelegten Ausführungsformen genutzt werden können: (i) „Paden, Brian, et al. A Survey of Motion Planning and Control Techniques for Self-driving Urban Vehicles. arXiv preprint arXiv: 1604.07446 (2016)”; (ii) „Surden, Harry, and Mary-Anne Williams. Technological Opacity, Predictability, and Self-Driving Cars. Predictability, and Self-Driving Cars (March 14, 2016) (2016)”; und (iii) „González, David, et al. A Review of Motion Planning Techniques for Automated Vehicles. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 17.4 (2016): 1135–1145”.
  • Steuerungssysteme zum autonomen Fahren nutzen in der Regel Algorithmen, wie beispielsweise maschinelles Lernen, Mustererkennung, neuronales Netzwerk, maschinelles Sehen, künstliche Intelligenz und/oder probabilistische Logik, zur On-the-fly-Berechnung der Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision oder zur On-the-fly-Berechnung von Werten, die indikativ für die Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision sind (auf Grundlage derer es möglich ist, die Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision zu schätzen). Die Algorithmen erhalten als Inputs in der Regel die Trajektorie des Fahrzeugs, die gemessenen Orte von mindestens einem benachbarten Fahrzeug, Informationen über die Straße und/oder Informationen über Umgebungsbedingungen. Die Berechnung der Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision ist auf dem Gebiet der Technik auch für durch Menschen gefahrene Fahrzeuge gut bekannt, wie beispielsweise das im US-Patent Nummer 8,041,483 von Breed offengelegte vorausschauende Kollisionssystem.
  • Um zu berechnen, ob ein Ereignis einer plötzlichen Abnahme des Fahrkomforts (PAFK) bevorsteht, kann das Steuerungssystem zum autonomen Fahren Parameter, die den Zustand des Fahrzeugs zum Zeitpunkt t1 beschreiben, mit Parametern vergleichen, die den Zustand des Fahrzeuges zum Zeitpunkt t2, der kurz nach t1 liegt, beschreiben. Wenn die Änderung eines oder mehrerer der Parameter einen Schwellenwert erreicht (wie beispielsweise Abbremsen über einem bestimmten Wert, Änderung der Höhe der Straße über einem bestimmten Wert und/oder eine Winkelbeschleunigung über einem bestimmten Wert), dann kann festgestellt werden, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht.
  • Ein „Insasse” eines Fahrzeugs bezieht sich gemäß der hierin üblichen Verwendungsweise auf eine Person, die sich während der Fahrt des Fahrzeugs in dem Fahrzeug befindet. Der Begriff „Insasse” bezieht sich auf eine typische Person mit einer typischen Gestalt, wie beispielsweise ein Mensch, der 170 cm groß ist („cm” bezeichnet hierin Zentimeter). Ein Insasse kann ein Fahrer sein, der einige Verantwortlichkeiten und/oder die Kontrolle hinsichtlich des Fahrens des Fahrzeugs hat (z. B. in einem Fahrzeug, das nicht völlig autonom ist), oder ein Mitfahrer sein. Wenn sich eine Ausführungsform auf „den Insassen des Fahrzeugs” bezieht, kann sie sich auf einen der Insassen des Fahrzeugs beziehen. Wenn angegeben wird, dass ein Fahrzeug einen „Insassen” hat, sollte dies nicht derart interpretiert werden, dass das Fahrzeug zwangsläufig nur jeweils einen Insassen beherbergt, es sei denn, dies wird explizit angegeben, wie beispielsweise wenn angegeben wird, dass das Fahrzeug „für einen einzigen Insassen konzipiert” ist.
  • Ein „Sitz” kann hierin jede Struktur sein, die dazu bestimmt ist, einen in dem Fahrzeug reisenden Insassen (z. B. in sitzender und/oder liegender Position) zu tragen. Ein „Vordersitz” ist ein Sitz, der einen Insassen, den er trägt, nicht weiter entfernt von der Front des Fahrzeugs positioniert, als alle anderen Insassen des Fahrzeugs positioniert sind. Hierin bezieht sich „auf einem Sitz sitzen” auch auf „in einem Sitz sitzen”. „Auf einem Sitz sitzen” ist in dieser Offenlegung als „den zu dem Sitz gehörenden Raum einnehmen” zu interpretieren, auch wenn der Insasse dies durch Einnehmen einer Haltung tut, die nicht zwangsläufig einem Sitzen entspricht. Zum Beispiel kann der Insasse sich in manchen Fahrzeugen zurücklehnen oder hinlegen, und in anderen Fahrzeugen kann der Insasse aufrechter sein, wie beispielsweise bei einem Anlehnen an einen Sitz in einer halbstehenden, halbsitzenden Position, das dem Anlehnen an einen Locus Seat von Focal Upright LLC ähnlich ist.
  • Die austauschbaren Begriffe „äußere Umgebung des Fahrzeugs” und „Umgebung außerhalb des Fahrzeugs” beziehen sich auf die äußere Umgebung des Fahrzeugs, die Objekte umfasst, die sich nicht in der Fahrzeugkabine befinden, wie beispielsweise andere Fahrzeuge, Straßen, Fußgänger, Bäume, Gebäude, Berge, der Himmel und der Weltraum.
  • Ein „am Fahrzeug befestigter Sensor” kann mit jedem relevanten Teil des Fahrzeugs verbunden sein, egal ob im Inneren des Fahrzeugs, außerhalb des Fahrzeugs, an der Front, am Heck, am Boden und/oder an einer Seite des Fahrzeugs. Ein „Sensor” kann sich gemäß der hierin üblichen Verwendungsweise auch auf eine Kamera beziehen.
  • Der Begriff „Kamera” bezieht sich hierin auf ein Bildaufnahmegerät, das Bilder einer Umgebung aufnimmt. Beispielsweise kann die Kamera auf mindestens einem der folgenden Sensoren basieren: ein CCD-Sensor, ein CMOS-Sensor, ein Nahinfrarot-Sensor (NIR-Sensor), ein Infrarot-Sensor (IR-Sensor) und ein auf aktiver Beleuchtung, wie beispielsweise LiDAR, basierendes Gerät. Der Begriff „Video” bezieht sich auf eine Reihe von Bildern, die mit einer festen Rate, mit variablen Raten, mit einer festen Auflösung und/oder mit dynamischen Auflösungen bereitgestellt werden können. Die Verwendung einer einzelnen „Kamera” sollte hierin als „eine oder mehrere Kameras” interpretiert werden. Wenn die hierin beschriebenen Ausführungsformen somit als eine Kamera umfassend beschrieben werden, die zur Generierung einer Darstellung der äußeren Umgebung ein Video und/oder Bilder der äußeren Umgebung aufnimmt, kann die Darstellung in Wirklichkeit auf der Grundlage von durch mehrere Kameras erfassten Bildern und/oder Videos generiert werden.
  • Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen beinhalten, dass einem Insassen des Fahrzeuges eine Darstellung der äußeren Umgebung bereitgestellt wird, die durch einen Computer und/oder durch einen Prozessor auf der Grundlage eines durch die Kamera aufgenommen Videos generiert wird. In einigen Ausführungsformen kann ein Video von einer einzelnen Kamera (die z. B. an der Außenseite des Fahrzeugs auf Augenhöhe positioniert sein kann) durch den Prozessor und/oder durch den Computer nach wenig oder keiner Verarbeitung zur Präsentation für den Insassen weitergeleitet werden. In anderen Ausführungsformen wird ein Video von einer einzelnen Kamera oder von mehreren Kameras auf verschiedene Weise durch den Computer und/oder durch den Prozessor verarbeitet, um die Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren, die dem Insassen gezeigt wird.
  • Methoden und Systeme für das Stitching (Zusammenfügen) von Live-Video-Streams von mehreren Kameras, das Stitching von Live-Video-Streams mit Datenbankobjekten und/oder anderen Videoquellen, die Transformation eines Video-Streams oder eines zusammengefügten Video-Streams von einem Blickwinkel zu einem anderen Blickwinkel (um beispielsweise eine Darstellung der äußeren Umgebung für einen Insassen auf Augenhöhe zu generieren oder um eine Ansicht der Fahrzeugkabine für eine außerhalb der Fahrzeugkabine stehende Person zu generieren), das Tracking der Position eines HMD relativ zu einer Fahrzeugkabine sowie zur Präsentation von gerenderten Bildern, die perfekt an die Außenwelt angeglichen sind, sind auf dem Gebiet der Computergrafik, des Video-Stitchings, der Bildregistrierung und der Echtzeit-360°-Imaging-Systeme bekannt. Die folgenden Publikationen sind nur einige Beispiele für Übersichtsbeiträge und Literaturquellen, die verschiedene Möglichkeiten zur Durchführung des Video-Stitchings, der Bildregistrierung, des Trackings und der Transformationen beschreiben, die durch die hierin offengelegten Ausführungsformen genutzt werden können: (i) „Wang, Xiaogang. Intelligent multi-camera video surveillance: A review. Pattern recognition letters 34.1 (2013): 3–19”. (ii) „Szeliski, Richard. Image alignment and stitching: A tutorial. Foundations and Trends® in Computer Graphics and Vision 2.1 (2006): 1–104”. (iii) „Tanimoto, Masayuki. FTV: Free-viewpoint television. Signal Processing: Image Communication 27.6 (2012): 555–570”. (iv) „Ernst, Johannes M., Hans-Ullrich Doehler, and Sven Schmerwitz. A concept for a virtual flight deck shown on an HMD. SPIE Defense + Security. International Society for Optics and Photonics, 2016”. (v) „Doehler, H-U., Sven Schmerwitz, and Thomas Lueken. Visual-conformal display format for helicopter guidance. SPIE Defense + Security. International Society for Optics and Photonics, 2014”. (vi) „Sanders-Reed, John N., Ken Bernier, and Jeff Güell. Enhanced and synthetic vision system (ESVS) flight demonstration. SPIE Defense and Security Symposium. International Society for Optics and Photonics, 2008”. Und (vii) „Bailey, Randall E., Kevin J. Shelton, and J. J. Arthur III. Head-worn displays for NextGen. SPIE Defense, Security, and Sensing. International Society for Optics and Photonics, 2011”.
  • Ein Video, das eine „Darstellung der äußeren Umgebung” bietet, bezieht sich auf ein Video, dass es einem durchschnittlichen Insassen, der mit der äußeren Umgebung vertraut ist, ermöglicht, den Ort des Fahrzeugs in der äußeren Umgebung durch das Ansehen des Videos zu erkennen. In einem Beispiel ist der durchschnittliche Insasse ein gesunder, 30 Jahre alter Mensch, der mit der äußeren Umgebung vertraut ist, und ist der Schwellenwert für das Erkennen eines Videos als eine „Darstellung der äußeren Umgebung” ein mindestens 20-faches richtiges Erkennen der äußeren Umgebung aus 30 Tests.
  • Ausdrücke wie „VDS, die eine Ansicht der äußeren Umgebung aus dem Blickwinkel des Insassen darstellt” oder „VDS-Darstellung der äußeren Umgebung, die aus dem Blickwinkel des Insassen gesehen worden sein könnte” beziehen sich hierin auf ein Video, das mindestens einen Teil der äußeren Umgebung darstellt, mit einer Abweichung von weniger als ±20 Grad vom Blickwinkel des Insassen auf die äußere Umgebung und einem Zoom im Bereich von 30 bis 300 % (vorausgesetzt, die unbewaffnete Sicht des Insassen ist bei einer 100%-igen Zoomstufe).
  • Die VDS kann auf der Grundlage mindestens eines der folgenden Mittel generiert werden: ein Video der äußeren Umgebung, das in Echtzeit aufgenommen wird, ein Video der äußeren Umgebung, das in der Vergangenheit aufgenommen wurde und das entsprechend der Trajektorie des Fahrzeugs abgespielt/verarbeitet wird, eine Datenbank der äußeren Umgebung, die verwendet wird, um die VDS entsprechend der Trajektorie des Fahrzeugs zu rendern, und/oder ein Video, das als eine Funktion von Orten von physischen (realen) Objekten gerendet wird, die in der äußeren Umgebung unter Verwendung von Detektions- und Abstandsmessungssystemen wie RADAR und/oder LIDAR erkannt werden.
  • Darüber hinaus umfasst der Begriff „Videodurchsicht (VDS)” direkte Darstellungen der äußeren Umgebung, wie beispielsweise ein Video der äußeren Umgebung, und/oder ein angereichertes Video der äußeren Umgebung, wie beispielsweise ein aufgenommenes Video und/oder ein gerendertes Video der äußeren Umgebung, das zusammen mit einer oder mehreren Schichten von virtuellen Objekten präsentiert wird, solange mehr als 20 % der durchschnittlichen Fahrzeuginsassen, die mit der äußeren Umgebung vertraut sind, in der Lage wären, ihren Ort in der äußeren Umgebung während der Fahrt des Fahrzeugs ohne das Verwenden einer Karte und mit einer Fehlermarge von weniger als 200 Metern zu bestimmen. Allerdings ist anzumerken, dass das Zeigen einer Karte, die den Ort des Fahrzeugs auf dem Fahrtweg (wie beispielsweise vom Start zum Ziel) angibt, hierin nicht als äquivalent zu der VDS gilt, es sei denn, dass die Karte alle der folgenden Eigenschaften umfasst: die Karte zeigt Bilder des Fahrtwegs, die Bilder des Fahrtwegs erfassen mindestens 5 Grad des SF des Insassen auf Augenhöhe, und die Bilder des Fahrtwegs geben die Dynamik des Fahrzeugs wider und ändern sich in ähnlicher Weise wie ein Video, das durch eine an dem Fahrzeug befestigte und auf die äußere Umgebung gerichtete Kamera erfasst wird.
  • Das „Sichtfeld (SF) des Insassen auf die äußere Umgebung” bezieht sich hierin auf den Teil der äußeren Umgebung, der für den Insassen eines Fahrzeugs in einer bestimmten Position und Orientierung im Raum sichtbar ist. In einem Beispiel berechnet ein Insassen-Tracking-Modul das SF auf die äußere Umgebung eines in einer Fahrzeugkabine sitzenden Insassen, indem es die Position und die Orientierung des Kopfes des Insassen bestimmt. In einem anderen Beispiel berechnet ein Insassen-Tracking-Modul das SF eines in einer Fahrzeugkabine sitzenden Insassen, indem es einen Eye-Tracker anwendet.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass Ausdrücke wie „eine dreidimensionale (3D-)Videodurchsicht (VDS), die eine Ansicht der äußeren Umgebung darstellt, die aus dem Blickwinkel des Insassen sichtbar gewesen wäre, wenn das SF nicht durch zumindest einen Teil des intransparenten Elements verdeckt gewesen wäre” auch nur einen oder mehrere Teile des SF umfassen und als „eine dreidimensionale (3D-)Videodurchsicht (VDS), die eine Ansicht zumindest eines Teils der äußeren Umgebung darstellt, die aus dem Blickwinkel des Insassen sichtbar gewesen wäre, wenn zumindest ein Teil des SF nicht durch zumindest einen Teil des intransparenten Elements verdeckt gewesen wäre”.
  • Der Begriff „Display” bezieht sich hierin auf jedes Gerät, das einem Menschen visuelle Bilder (z. B. Text, Fotos und/oder Videos) bereitstellt. Die durch das Display bereitgestellten Bilder können zweidimensionale oder dreidimensionale Bilder sein. Einige nicht einschränkende Beispiele für Displays, die in den in dieser Offenlegung beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können, umfassen: (i) Bildschirme und/oder Videodisplays verschiedener Geräte (z. B. Fernseher, Computermonitore, Tablets, Smartphones oder Smartwatches), (ii) an einem Headset oder Helm befestigte Displays wie beispielsweise Augmented-Reality-Systeme (z. B. HoloLens), Virtual-Reality-Systeme (z. B. Oculus Rift, HTC Vive oder Samsung GearVR) und Mixed-Reality-Systeme (z. B. Magic Leap) und (iii) Bildprojektionssysteme, die Bilder auf die Netzhaut eines Insassen projizieren, wie beispielsweise: virtuelle Netzhautanzeigen (Virtual-Retinal-Displays, VRD), die Bilder erzeugen, indem sie energiearmes Laserlicht direkt auf die Netzhaut scannen, oder Lichtfeldtechnologien, die Lichtstrahlen direkt ins Auge übertragen.
  • Verschiedene Ausführungsformen können einen Verweis auf Elemente umfassen, die sich auf Augenhöhe befinden. Die „Augenhöhe” wird entsprechend eines durchschnittlichen, erwachsenen Insassen bestimmt, für den das Fahrzeug konzipiert wurde, der gerade sitzt und zum Horizont schaut. Ausdrücke in der Form von „ein Element, das sich auf Augenhöhe eines in einem Fahrzeug sitzenden Fahrzeuginsassen befindet” beziehen sich auf das Element und nicht auf den Insassen. Der Insasse wird in solchen Ausdrücken im Kontext der „Augenhöhe” verwendet, und somit setzen solche Ausdrücke enthaltenden Patentansprüche nicht die Existenz des Insassen zum Erstellen des Patentanspruchs voraus.
  • Ausdrücke wie „SDPED, die sich auf Augenhöhe befindet”, „steifes Element, das sich auf Augenhöhe befindet” und „Knautschzone, die sich auf Augenhöhe befindet” beziehen sich auf Elemente, die sich auf Augenhöhe befinden, sich jedoch auch auf andere Ebenen erstrecken können, wie beispielsweise von der Ebene des Brustbeins (Sternums) zur Dachebene, von der Bodenebene zur Augenhöhe und/oder von der Bodenebene zur Dachebene. Beispielsweise kann sich eine SDPED, die sich auf einer Augenhöhe befindet, von der Ebene des Sternums bis über den Kopf des Insassen erstrecken, sodass sich zumindest ein Teil der SDPED auf Augenhöhe befindet.
  • Ein „normales Fahren” bezieht sich hierin auf die typischen Fahrbedingungen, die die meiste Zeit während des Inbewegungseins des Fahrzeugs bestehen. Während des normalen Fahrens ist die Wahrscheinlichkeit einer Kollision unterhalb eines Schwellenwerts, der, wenn er erreicht wird, typischerweise mit einer oder mehreren der folgenden Maßnahmen einhergeht: Einsatz von Sicherheitsvorrichtungen, die in der Regel nicht eingesetzt werden (z. B. sich aufblasende Airbags), Durchführen von Ausweichmanövern zum Vermeiden einer Kollision und Warnen der Insassen des Fahrzeugs vor einem bevorstehenden Ereignis, das eine plötzliche Abnahme des Fahrkomforts (PAFK) verursachen kann.
  • Eine stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) ist ein Element, das verwendet werden kann, um den Aufprall eines Körpers während einer Kollision oder während eines PAFK-Ereignisses abzufedern. In den hierin beschriebenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von SDPED verwendet werden, wie beispielsweise passive Materialien, Airbags und pneumatische Kissen.
  • Einige Beispiele für passive Materialien, die für die SDPED in einer oder in mehreren der offengelegten Ausführungsformen verwendet werden können, umfassen eines oder mehrere der folgenden Materialien: CONFOR®-Schaum von Trelleborg Applied Technology, Styropor von Dow Chemical Company, Mikrogittermaterialien (engl.: Micro-Lattice Materials) und/oder metallische Mikrogitter (engl.: Metallic Microlattices) (wie beispielsweise von HRL Laboratories in Zusammenarbeit mit Forschern von der University of California und Caltech), nicht-newtonsche, energieabsorbierende Materialien (wie beispielsweise D3O® von D3O Lab und DEFLEXIONTM von Dow Corning®), Sorbothane® von Sorbothane Incorporated und eine Polsterung, die Kompressionszellen und/oder Stoßdämpfer des Xenith LLC-Typs enthält (wie beispielsweise im US-Patent Nummer 8,950,735 und im US-Patent Nummer 20100186150 beschrieben) und Materialien, die Gummi wie beispielsweise Moosgummi enthalten.
  • Der Begriff „steifes Element” bezieht sich auf ein Material, das eine Steifigkeit und Schlagzähigkeit besitzt, die gleich der oder größer als die Steifigkeit und Schlagzähigkeit von Verglasungsmaterialien sind, die, wie in den folgenden zwei Richtlinien definiert, für Kraftfahrzeuge verwendet werden: (i) „American National Standard for Safety Glazing Materials for Glazing Motor Vehicles and Motor Vehicle Equipment Operating on Land Highways-Safety Standard" ANSI/SAE Z26.1–1996 und (ii) „The Society of Automotive Engineers (SAE) Recommended Practice J673, revised April 1993, „Automotive Safety Glasses (SAE J673, rev. April 93)”. Der Begriff „steifes Element” bezieht sich im Kontext niedrigtouriger Fahrzeuge auf ein Material, das eine Steifigkeit und Schlagzähigkeit besitzt, die gleich der oder größer als die Steifigkeit und Schlagzähigkeit von Verglasungsmaterialien sind, die, wie in der Richtlinie „Federal Motor Vehicle Safety Standard 205 – Glazing Materials (FMVSS 205), from 49 CFR Ch. V (10-1-04 Edition)" definiert, für niedrigtourige Kraftfahrzeuge verwendet werden. Das steife Element kann transparent (wie beispielsweise ein bei Fahrzeugen übliches Verbundglas oder ein bei Fahrzeugen übliches Hartglas) oder intransparent (wie beispielsweise faserverstärkter Kunststoff, kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, Stahl oder Aluminium) sein.
  • Ein intransparentes Element ist hierin als ein Element definiert, das einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht (TSL; engl.: visible light transmittance, VLT) zwischen 0 % und 20 % aufweist und das einem Insassen nicht ermöglicht, zu erkennen, was sich auf der anderen Seite des Elements befindet. Beispielsweise ist ein dickes Mattglas in der Regel lichtdurchlässig, lässt den Insassen jedoch die Objekte auf seiner anderen Seite nicht erkennen, während ein einfaches, getöntes Glas in der Regel auch dann den Insassen die Objekte auf seiner anderen Seite erkennen lässt, wenn es über einen TSL von weniger als 10 % verfügt. Das intransparente Element umfasst ein opakes Element mit einem TSL von im Wesentlichen 0 % sowie eine transluzentes Element mit einem TSL von unter 20 %. Der TSL ist definiert als die Menge des einfallenden sichtbaren Lichts, das durch das intransparente Element durchgeht, wobei das einfallende Licht als das Licht definiert ist, das auf das intransparente Element trifft. Der TSL ist auch bekannt als der Lichttransmissionsgrad (engl.: luminous transmittance) einer Linse, eines Lichtzerstreuers oder ähnlichem und ist hierin definiert als das Verhältnis des gesamten durchgehenden Lichts zum gesamten einfallenden Licht. Die übliche klare Windschutzscheibe von Fahrzeugen hat einen TSL von ca. 85 %, wobei die Richtlinie „US Federal Motor Vehicle Safety Standard Nr. 205" einen niedrigen TSL von bis zu 70 % erlaubt.
  • Ausdrücke wie „von der VDS unabhängiges Video (UAV)” bedeuten, dass ein durchschnittlicher Insasse das Video nicht als eine Darstellung der äußeren Umgebung erkennen würde. In einigen Ausführungsformen ändert sich der Inhalt des UAV nicht als eine Funktion der Position des Kopfes des Insassen, was bedeutet, dass der Blickwinkel, aus dem der Insasse das UAV betrachtet, sich bei Bewegungen des Kopfes des Insassen im Wesentlichen nicht ändert. Hierin gelten Stabilisierungseffekte, Bildeinstellung, dynamische Auflösung, Farbkorrekturen und geringfügige Änderungen von weniger als 10 % des Rahmens als eine Funktion der Position des Kopfes des Insassen dennoch als ein Inhalt, der sich nicht als eine Funktion der Position des Kopfes des Insassen ändert. Beispiele für solche (im Jahr 2016 übliche) Inhalte umfassen Kinofilme, ausgestrahlte TV-Sendungen, standardmäßige Web-Browser und Microsoft-Office-2016-Anwendungen (z. B. Word, Excel und PowerPoint).
  • Eine „Knautschzone” bezieht sich hierin auf eine Struktur, die dazu konzipiert ist, während einer Verkehrskollision durch eine kontrollierte Deformation die Trägheit abzubremsen und die Aufprallenergie zu absorbieren. Durch die kontrollierte Deformation wird ein Teil des Aufpralls innerhalb der äußeren Teile des Fahrzeugs absorbiert, anstatt direkt auf die Insassen übertragen zu werden, und zudem verhindert die kontrollierte Deformation eine Intrusion und/oder eine Deformation der Fahrzeugkabine. Eine Knautschzone kann durch verschiedene Konfigurationen, wie beispielsweise durch eine oder mehrere der folgenden beispielhaften Konfigurationen, erreicht werden: (i) durch kontrolliertes Schwächen äußerer Opferteile des Fahrzeugs sowie Verstärken und Erhöhen der Steifigkeit der inneren Teile des Fahrzeugs, wie beispielsweise durch Verwendung von besser verstärkenden Trägern und/oder von Stahlen mit höherer Festigkeit für die Fahrzeugkabine; (ii) durch Befestigen eines Wabenkörpers aus Verbundfaser oder Kohlefaser an der Außenseite der Fahrzeugkabine; (iii) durch Befestigen eines energieabsorbierenden Schaums an der Außenseite der Fahrzeugkabine; und/oder (iv) durch Befestigen eines Aufpralldämpfers, der den Aufprall dissipiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein System, das dazu konfiguriert ist, eine Videodurchsicht (VDS) mit einem von der VDS unabhängigen Video (UAV) zusammenzufügen, mindestens die folgenden Komponenten: ein am Kopf befestigtes Display (Head-Mounted-Display, HMD) wie beispielsweise das HMD 15, eine Kamera (z. B. die Kamera 12), ein HMD-Tracking-Modul 27 und einen Computer 13. 1 zeigt eine schematische Darstellung zumindest einiger Beziehungen zwischen den oben erwähnten Komponenten.
  • Das HMD 15 ist dazu konfiguriert, durch einen Insassen einer Fahrzeugkabine eines fahrenden Fahrzeugs getragen zu werden und dem Insassen ein HMD-Video 16 zu zeigen. In einer Ausführungsform ist das HMD 15 ein Augmented-Reality-HMD (AR-HMD). In einer anderen Ausführungsform ist das HMD 15 ein Virtual-Reality-HMD (VR-HMD). Optional umfasst das System in dieser Ausführungsform außerdem eine an dem VR-HMD befestigte Videokamera und umfasst das VDS-Video ein Video der Fahrzeugkabine, das von der an dem VR-HMD befestigten Videokamera erhalten wird. In einer weiteren Ausführungsform ist das HMD 15 ein Mixed-Reality-HMD. Der Begriff „Mixed Reality” (MR) umfasst gemäß der hierin üblichen Verwendungsweise ein System, das in der Lage ist, reale Daten mit virtuellen Daten zu kombinieren. Die Mixed-Reality umfasst die Augmented-Reality sowie eine Virtual-Reality, die den Benutzer nicht zu 100 % der Zeit in die virtuelle Welt eintaucht. Beispiele für Mixed-Reality-HMDs umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Microsoft HoloLens HMD und MagicLeap HMD.
  • Die Kamera 12, die an dem Fahrzeug befestigt ist, ist dazu konfiguriert, ein Video der äußeren Umgebung (VAuß) aufzunehmen. Optional umfassen die durch die Kamera erfassten Daten 3D-Daten. Beispielsweise kann die Kamera auf mindestens einem der folgenden Sensoren basieren: ein CCD-Sensor, ein CMOS-Sensor, ein Nahinfrarot-Sensor (NIR-Sensor), ein Infrarot-Sensor (IR-Sensor) und ein auf aktiver Beleuchtung, wie beispielsweise LiDAR, basierendes Gerät.
  • Das HMD-Tracking-Modul 27 ist dazu konfiguriert, die Position des HMD 15 relativ zur Fahrzeugkabine auf der Grundlage von Messwerten eines Sensors zu berechnen. Das HMD-Tracking-Modul 27 kann in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Konfigurationen haben.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Sensor eine erste und eine zweite inertiale Messeinheit (engl.: inertial measurement unit, IMU). In dieser Ausführungsform ist die erste IMU physikalisch mit dem HMD 15 verbunden und dazu konfiguriert, eine Position des HMD 15 zu messen, und ist die zweite IMU physikalisch mit der Fahrzeugkabine verbunden und dazu konfiguriert, eine Position der Fahrzeugkabine zu messen. Das HMD-Tracking-Modul 27 ist dazu konfiguriert, die Position des HMD 15 relativ zur Fahrzeugkabine auf der Grundlage der Messwerte der ersten und der zweiten IMU zu berechnen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst der Sensor eine inertiale Messeinheit (IMU) und ein System zur Ortsmessung. In dieser Ausführungsform ist die IMU physikalisch mit dem HMD 15 verbunden und dazu konfiguriert, eine Orientierung des HMD 15 zu messen. Das System zur Ortsmessung ist physikalisch mit der Fahrzeugkabine verbunden und dazu konfiguriert, einen Ort des HMD in Bezug auf die Fahrzeugkabine zu messen. Das HMD-Tracking-Modul 27 ist dazu konfiguriert, die Position des HMD 15 relativ zur Fahrzeugkabine auf der Grundlage der Messwerte der IMU und des Systems zur Ortsmessung zu berechnen. Optional misst das System zur Ortsmessung den Ort des HMD 15 relativ zur Fahrzeugkabine auf der Grundlage mindestens einer der folgenden Inputs: ein Video, das von einer Kamera erhalten wird, die das HMD 15 erfasst; ein Video, das von einem Stereo-Vision-System erhalten wird; Messwerte von magnetischen Feldern im Inneren der Fahrzeugkabine; Messwerte drahtloser Triangulation, Messwerte akustischer Positionsbestimmung und Messwerte eines Systems zur Positionsbestimmung in Innenräumen.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform, in der das HMD-Tracking-Modul 27 physikalisch mit der Fahrzeugkabine verbunden und dazu konfiguriert ist, die Position des HMD in Bezug auf die Fahrzeugkabine zu messen. Das HMD-Tracking-Modul 27 kann ein passives Kamerasystem, ein aktives Kamerasystem, das die Reflektionen eines projizierten Rasters erfasst, und/oder ein auf Mikrowellen und/oder Radiowellen basierendes Echtzeit-Ortungssystem verwenden.
  • Der Computer 13 ist dazu konfiguriert, einen Ort eines Videodurchsichtfensters (VDSF) in Bezug auf die Fahrzeugkabine zu erhalten und auf der Grundlage der Position des HMD in Bezug auf die Fahrzeugkabine einen Fensterort für das VDSF auf dem HMD-Video zu berechnen. Des Weiteren ist der Computer 13 dazu konfiguriert, die VDS auf der Grundlage des Fensterorts und des VAuß zu generieren, die eine Ansicht der äußeren Umgebung aus dem Blickwinkel des Insassen darstellt. Optional wird die VDS als ein 3D-Videoinhalt gerendert. Darüber hinaus ist der Computer 13 dazu konfiguriert, das HMD-Video 16 auf der Grundlage einer Zusammenfügung des UAV mit der VDS in dem Fensterort zu generieren. Der Computer 13 kann verschiedene auf dem Gebiet der Technik bekannte Computergrafik-Funktionen und/oder -Bibliotheken anwenden, um die VDS zu generieren, die VDS in den Blickwinkel des Insassen zu transformieren, den 3D-Videoinhalt zu rendern und/oder das UAV mit der VDS zusammenzufügen.
  • In einer Ausführungsform ändert sich der Inhalt des UAV nicht, wenn der Insasse den Kopf bewegt, und ist der Inhalt des UAV unabhängig von dem von der Kamera aufgenommenen Video. Darüber hinaus wird der Inhalt des UAV auf der Grundlage von Daten generiert, die mehr als 2 Sekunden, bevor das HMD-Video 16 dem Insassen gezeigt wird, erhalten wurden. Einige Beispiele für das UAV umfassen einen Video-Stream mindestens einer der folgenden Arten von Inhalten: eine aufgezeichnete TV-Sendung, ein Computerspiel, eine E-Mail und ein virtueller Computer-Desktop.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform, in der der Insasse 14 ein HMD 15 trägt. Das HMD 15 stellt dem Insassen 14 ein Video durch das Display des HMD 15 bereit. Das Fahrzeug umfasst eine Kamera 12, die ein Video der äußeren Umgebung 11a aufnimmt und das Video auf eine für den Ort des Insassen geeignete Weise verarbeitet. Das verarbeitete Video wird dem Display des Insassen in dem HMD 15 als ein VDSF bereitgestellt, und die Position des VDSF wird in Relation zu der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs berechnet und bewegt sich mit der Fahrzeugkabine. Während das Fahrzeug in Bewegung ist, ändert das VDSF seinen Inhalt, um die äußere Umgebung 11a des Fahrzeugs darzustellen. Das von der VDS unabhängige Video (UAV) ändert sich dahingegen nicht, wenn der Insasse seinen Kopf bewegt. Der Computer ist dazu konfiguriert, einen Ort eines Videodurchsichtfensters (VDSF) in Bezug auf die Fahrzeugkabine zu erhalten und auf der Grundlage der Position des Kopfes des Insassen einen Fensterort für das VDSF auf dem Video zu berechnen.
  • 4 zeigt eine Ausführungsform, in der der Insasse 44 ein HMD 45 trägt und ein großes UAV 40 und eine kleinere VDS 41a ansieht. Das UAV 40 ändert sich nicht, wenn sich der Kopf des Insassen 44 bewegt. Das VDSF zeigt ein Video der Straße auf der Grundlage eines Videos, das durch die an dem Fahrzeug befestigte Kamera aufgenommen wird. Um ein reales Fenster zu imitieren, das seine Position relativ zur Fahrzeugkabine bei Bewegungen des Kopfes des Insassen nicht ändert, ändert sich der Ort des Videodurchsichtfensters (VDSF) in Bezug auf die Fahrzeugkabine nicht, wenn sich der Kopf des Insassen bewegt.
  • 5a zeigt, wie sich die VDS in einer Ausführungsform nach oben links bewegt, wenn der Insasse 44 nach unten rechts sieht. 5b zeigt, wie sich die VDS nach unten rechts bewegt, wenn der Insasse 44 nach oben links sieht, während das UAV sich mit dem Kopf bewegt. In beiden Fällen bewegt sich das UAV mit dem Kopf, während sich der Ort der VDS entsprechend der durch das HMD-Tracking-Modul 27 gemessenen Bewegung des Kopfes relativ zur Fahrzeugkabine ändert.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Inhalt des UAV ein Augmented-Reality-Inhalt, ein Mixed-Reality-Inhalt und/oder ein Virtual-Reality-Inhalt sein, der/die so gerendert wird/werden, dass er/sie der Blickrichtung des Insassen entspricht/entsprechen. In dieser Ausführungsform ist das UAV unabhängig von dem durch die Kamera aufgenommenen Video. In einem Beispiel kann das UAV eine Videobeschreibung einer virtuellen Welt umfassen, in der der Insasse ein Spiel spielen kann (z. B. durch einen Avatar dargestellt). Optional unterscheiden sich die meisten Merkmale der virtuellen Welt in diesem Beispiel von der Ansicht der äußeren Umgebung des Fahrzeugs (wie aus der Blickrichtung des Insassen gesehen). Beispielsweise kann der Insasse durch eine Stadt fahren, während die virtuelle Welt Wälder, eine Wiese oder den Weltraum zeigt. In einem anderen Beispiel kann das UAV einen Augmented-Reality-Inhalt enthalten, der über einer Ansicht des Inneren der Fahrzeugkabine eingeblendet wird.
  • Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten kann das System in einigen Ausführungsformen eine zweite Kamera enthalten, die an dem HMD befestigt und dazu konfiguriert ist, ein Video der Fahrzeugkabine (VFahr) aufzunehmen. In dieser Ausführungsform ist der Computer außerdem dazu konfiguriert, ein Fahrzeugkabinenvideo (FV) auf der Grundlage eines VFahr und eines Orts eines Fahrzeugkabinenvideofensters (FVF) in Bezug auf das HMD-Video (z. B. das HMD-Video 16) zu generieren und das HMD-Video auch derart auf der Grundlage des FV in dem FVF zu generieren, dass das HMD-Video das UAV mit der VDS in dem Fensterort mit dem FV in dem FVF zusammenfügt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, nach denen das FVF in das HMD-Video integriert werden kann. Einige Beispiele dieser Verfahrensweisen werden in den folgenden Zeichnungen dargestellt.
  • 6 zeigt ein HMD-Video, das sowohl eine intransparente VDS 55 in dem Fensterort als auch ein FV 56 beinhaltet, das die Hände des Insassen und das Innere der Fahrzeugkabine in dem FVF zeigt. 7 zeigt ein HMD-Video, das sowohl eine teilweise transparente VDS 57 in dem Fensterort als auch das FV 56 beinhaltet, das die Hände des Insassen und das Innere der Fahrzeugkabine in dem FVF zeigt. 8 zeigt ein HMD-Video, das eine VDS 58 und ein teilweise transparentes FV 59 beinhaltet. Die Zeichnung zeigt, dass der Insasse die äußere Umgebung im gesamten Sichtfeld (SF) sieht, während sich darüber ein teilweise transparentes Bild (als gepunktetes Bild dargestellt) der Fahrzeugkabine und der Hände des Insassen befindet, um dem Insassen dabei zu helfen, keine Gegenstände in der Fahrzeugkabine zu treffen.
  • 9a zeigt ein HMD-Video, das ein UAV 70 im gesamten SF, ein erstes Fenster, das das FV 71 in dem FVF umfasst, und ein zweites kleineres Fenster, das die VDS 72 in dem Fensterort umfasst, beinhaltet.
  • 9b zeigt ein HMD-Video, das ein UAV 70 im gesamten SF, ein erstes Fenster, das das FV 71 in dem FVF umfasst, und ein zweites kleineres, teilweise transparentes Fenster, das die VDS 73 in dem Fensterort umfasst, beinhaltet.
  • 10a zeigt ein HMD-Video, das ein UAV 70 im gesamten SF, ein erstes Fenster, das die VDS 75 in dem Fensterort umfasst, und ein zweites kleineres Fenster, das eine Verkleinerung des FV 76 in dem FVF umfasst, beinhaltet. Optional ist die Ansicht der Fahrzeugkabine (Kabinenansicht) in der Verkleinerung kleiner als in der Realität und kann die Kabinenansicht dem Insassen ein Orientieren in der Fahrzeugkabine ermöglichen. Optional kann der Insasse das FVF bewegen, wie dargestellt in 10a, in dem die Verkleinerung des FV in dem FVF etwas über seinem Ort in der Realität ist.
  • 10b zeigt ein HMD-Video, das ein UAV 70 und ein teilweise transparentes FV 72 beinhaltet. In dieser Zeichnung sieht ein erster Insasse das UAV im gesamten Sichtfeld (SF), und darüber befindet sich ein teilweise transparentes Bild der Fahrzeugkabine und eines zweiten Insassen, der links von dem ersten Insassen sitzt, was dem ersten Insassen helfen kann, den zweiten Insassen nicht zu treffen.
  • Es kann verschiedene Möglichkeiten geben, nach denen das System den Ort und/oder die Größe des VDSF ermittelt. In einer Ausführungsform ist das VDSF an mindestens einem der folgenden Orte befestigt: ein bestimmter realer Ort und ein Ort eines Objekts in der Fahrzeugkabine; wobei sich der Ort des VDSF in Bezug auf die Fahrzeugkabine nicht ändert, wenn der Insasse seinen/ihren Kopf mit dem HMD 15 während des Ansehens des HMD-Videos 16 bewegt, ohne dabei dem VDSF zu befehlen, sich relativ zur Fahrzeugkabine zu bewegen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das System eine Benutzerschnittstelle, die dazu konfiguriert ist, von dem Insassen einen Befehl zum Bewegen und/oder zum Ändern der Größe des VDSF in Bezug auf die Fahrzeugkabine zu erhalten. In einem Beispiel wird der Befehl durch Sprachsteuerung erteilt (z. B. durch Sagen von „bewege die VDS nach unten”). In einem anderen Beispiel kann der Befehl durch eine Geste erteilt werden, die durch ein Gestensteuerungsmodul in der Fahrzeugkabine und/oder auf einem Gerät des Insassen (z. B. als ein Teil eines HMD) detektiert wird. Optional ist der Computer in dieser Ausführungsform außerdem dazu konfiguriert, den Fensterort auf der Grundlage des Befehls des Insassen zu aktualisieren und eine aktualisierte VDS auf der Grundlage des aktualisierten Fensterorts und des von der Kamera aufgenommenen Videos zu generieren. In dieser Ausführungsform zeigen die VDS und die aktualisierte VDS verschiedene Orte und/oder Dimensionen des VDSF in Bezug auf die Fahrzeugkabine. Optional ist das HMD dazu konfiguriert, dem Insassen keinen Teil der VDS zu zeigen, wenn der Fensterort nicht in dem Sichtfeld ist, das dem Insassen durch das HMD gezeigt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das System außerdem einen Videoanalysator umfassen, der dazu konfiguriert ist, ein Objekt von Interesse (OVI) in der äußeren Umgebung zu erkennen. Zum Beispiel kann das OVI eine bestimmte Sehenswürdigkeit (z. B. ein Gebäude), ein bestimmtes Objekt (z. B. ein Geschäft oder ein bestimmtes Automodell) oder eine Person sein. In dieser Ausführungsform ist der Computer außerdem dazu konfiguriert, von dem Videoanalysator eine Angabe der Position des OVI zu erhalten und das OVI derart durch eine mit den Bewegungen des Fahrzeugs übereinstimmende Anpassung des Fensterorts zu verfolgen, dass das OVI über die VDS sichtbar ist. Optional ist das HMD dazu konfiguriert, dem Insassen keinen Teil der VDS zu zeigen, wenn der Fensterort nicht in dem Sichtfeld ist, das dem Insassen durch das HMD gezeigt wird.
  • Die VDS, die die Ansicht der äußeren Umgebung aus dem Blickwinkel des Insassen darstellt, stimmt in einigen Ausführungsformen nicht zwangsläufig mit dem durch die Kameras aufgenommen Video überein. In einer Ausführungsform kann die VDS Techniken zur Bildverbesserung anwenden, um äußere Lichtverhältnisse auszugleichen, um einem Insassen ein Erlebnis zu ermöglichen, das der Sicht durch ein konventionelles Fahrzeugfenster ähnlich ist, jedoch ohne dass die Sicht durch Regentropfen oder Schmutz auf dem Fenster beeinträchtigt wird, und/oder um den visuellen Eindruck von der äußeren Umgebung zu verbessern, z. B. durch das Zeigen von Hintergrundbildern, die sich von denen unterscheiden, die von der äußeren Umgebung abrufbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann die VDS die äußere Umgebung imitieren, die äußere Umgebung ändern und/oder völlig anders sein als das, was in der äußeren Umgebung gesehen werden kann. Die VDS kann sich darauf konzentrieren, visuelle Informationen bereitzustellen, die die Fahrt vergnüglicher machen. Das Fahrzeug kann derart verschiedenen Insassen des Fahrzeugs verschiedene Stile der äußeren Umgebung bereitstellen, dass eine erste VDS, die einem ersten Insassen bereitgestellt wird, die äußere Umgebung imitieren kann, während eine zweite VDS, die einem zweiten Insassen bereitgestellt wird, optional zur Komfortsteigerung und/oder Unterhaltung die äußere Umgebung verändern kann und/oder völlig verschieden von der äußeren Umgebung sein kann.
  • In einigen Ausführungsformen ist die VDS informativ und hilft zumindest einigen Insassen, den Ort des Fahrzeugs in der Umgebung zu bestimmen. In einer Ausführungsform könnten zumindest einige dieser Insassen ihren Ort nicht ohne die VDS bestimmen. In einem Beispiel sind weniger als 20 % der durchschnittlichen Fahrzeuginsassen, die mit der äußeren Umgebung vertraut sind, in der Lage, ihren realen Ort in der äußeren Umgebung während der Fahrt des Fahrzeugs durch das Ansehen des UAV, ohne Verwendung einer Karte und mit einer Fehlermarge von weniger als 100 Meter zu bestimmen; während mehr als 20 % der durchschnittlichen Fahrzeuginsassen, die mit der äußeren Umgebung vertraut sind, in der Lage sind, ihren realen Ort in der äußeren Umgebung während der Fahrt des Fahrzeugs durch das Ansehen der VDS, ohne Verwendung einer Karte und mit einer Fehlermarge von weniger als 100 Meter zu bestimmen.
  • 11a zeigt ein SF im Kontext eines gezeigten Videos und die hierin verwendete Terminologie. Der Fahrzeuginsasse 200 trägt ein HMD 201, das ein HMD-Video (z. B. das HMD-Video 16) zeigt. Je nach den Eigenschaften des HMD 201 kann das HMD-Video in einer einzigen Brennebene oder in mehreren Brennebenen gezeigt werden (wenn der Insasse sich auf eine bestimmte Brennebene konzentriert, dann gilt sein Blick auf die bestimmte Brennebene gerichtet). Darüber hinaus können die gezeigten Objekte zweidimensionale (2D), virtuelle Objekte und/oder dreidimensionale (3D), virtuelle Objekte sein, die auch als holographische Objekte bezeichnet werden können. Das Element 204 stellt den Ort eines intransparenten Elements, das an der Fahrzeugkabine befestigt ist, dar. In einem Beispiel ist das HMD 201 ein holographisches HMD, wie z. B. Microsoft HoloLens, das einen Inhalt zeigen kann, der auf einer Reihe von Brennebenen dargestellt wird, die durch einen gewissen Abstand getrennt sind. Die virtuellen Objekte können vor dem intransparenten Element (z. B. Polygone 202, 203), im Wesentlichen auf dem intransparenten Element 204 und/oder jenseits des intransparenten Elements (z. B. Polygone 205, 206) gezeigt werden. Infolgedessen kann der Blickabstand des Insassen kürzer als der Abstand zum intransparenten Element (z. B. der Abstand zu den Polygonen 202, 203), im Wesentlichen gleich dem Abstand zu dem intransparenten Element 204 und/oder länger als der Abstand zu dem intransparenten Element (z. B. der Abstand zu den Polygonen 205, 206) sein. Das Polygon 207 stellt einen Teil des gezeigten Videos auf Augenhöhe des Fahrzeuginsassen dar und ist in einem Beispiel innerhalb von ±7 Grad von der horizontalen Sichtlinie. Obwohl die Zeichnung sich überlappende SF der Polygone 202, 203, 204 und 205 zeigt, kann das HMD verschiedene Objekte zeigen, wobei die Polygone verschiedene SF in verschiedenen Brennebenen erfassen. In einem Beispiel kann das HMD ein Bild über einen Teil des Display-Volumens oder über das gesamte Display-Volumen projizieren. Darüber hinaus könnte ein einzelnes Objekt, wie beispielsweise ein Fahrzeug, mehrere Raumvolumen einnehmen.
  • Gemäß der hierin verwendeten Terminologie gilt, dass sich das intransparente Element 204 auf einem SF befindet, das sich mit dem SF der Polygone 205 und 203 überlappt, da die Polygone 203, 204 und 205 sich das gleiche SF teilen. Das SF des Polygons 206 befindet sich in dem SF des Polygons 204, und das SF des Polygons 207 schneidet das SF des Polygons 204. Das SF des Polygons 203 ist vor dem intransparenten Element 204 und kann deshalb das intransparente Element 204 ganz oder teilweise verdecken, insbesondere bei der Verwendung eines HMD mit mehreren Brennebenen.
  • 11b zeigt ein SF im Kontext des gezeigten Videos, wobei der Fahrzeuginsasse 210, wie beispielsweise beim Betrachten eines autostereoskopischen Displays, kein das Video zeigendes HMD trägt. Das autostereoskopische Display befindet sich physikalisch auf der Ebene 214, und je nach den Eigenschaften des autostereoskopischen Displays kann das gezeigte Video in einer einzigen Brennebene oder in mehreren Brennebenen gezeigt werden. In einem Beispiel ist autostereoskopische Display ein holographisches Display, wie beispielsweise das holographische Display von SeeReal Technologies, bei dem das gezeigte Video virtuelle Objekte vor der Brennebene des autostereoskopischen Displays (z. B. Ebenen 212, 213), im Wesentlichen auf der Brennebene des autostereoskopischen Displays 214 und/oder jenseits der Brennebene des autostereoskopischen Displays (z. B. Ebenen 215, 216) zeigen kann. Infolgedessen kann der Blickabstand des Insassen kürzer als der Abstand zum autostereoskopischen Display (z. B. Ebenen 212, 213), im Wesentlichen gleich dem Abstand zum autostereoskopischen Display 214 und/oder länger als der Abstand zum autostereoskopischen Display (z. B. Ebenen 215, 216) sein. Der Begriff „autostereoskopisch” umfasst Technologien wie beispielsweise automultiskopisch (engl.: automultiscopic), „Glassesfree 3D”, „Glassesless 3D”, Parallaxenbarriere (engl.: parallax barrier), integrale Fotografie (engl.: integral photography), Lentikulararrays (engl.: lenticular arrays), „Compressive Light Field Displays”, holographisches Display auf der Grundlage von Eye-Tracking, „Color Filter Pattern Autostereoscopic Display”, Volumendisplay, das das Lichtfeld rekonstruiert (engl.: volumetric display that reconstructs light field), Integral-Imaging, das ein Fliegenaugenlinsenarray (engl.: fly's-eye lens array) verwendet und/oder High-Rank-3D (HR3D).
  • 11c zeigt ein SF einer 3D-Kamera, die scharfe Bilder mit unterschiedlichen Brennweiten aufnehmen kann.
  • In einigen Ausführungsformen verwenden das Fahrzeug und/oder das HMD mindestens eine inertiale Messeinheit (IMU) und verwendet das System ein inertiales Navigationssystem (INS), um Fehler in den IMU-Messwerten zu kompensieren. Ein INS hat typischerweise einen oder mehrere sekundäre Navigationssensoren, die direkte Messwerte der linearen Geschwindigkeit, Position und/oder Orientierung des Fahrzeugs liefern. Diese sekundären Navigationssensoren können beispielsweise Stereo-Vision-Systeme, GPS-Empfänger, digitale Magnetkompasse (DMK) oder jedwede andere Art von Sensor sein, der zur Messung der linearen Geschwindigkeit, der Position und/oder der Orientierung verwendet werden könnte. In einem Beispiel werden die Informationen von diesen sekundären Navigationssensoren unter Verwendung eines erweiterten Kalman-Filters (EKF) in das INS integriert. Der EKF produziert Korrekturen, die zur Korrektur der initialen Schätzungen der aus den fehlerhaften IMU-Messwerten berechneten linearen Geschwindigkeit, Position und Orientierung verwendet werden. Das Hinzufügen von sekundären Navigationssensoren zu einem INS kann die Leistungsfähigkeit des INS zur Erzeugung genauer Schätzungen der linearen Geschwindigkeit, Position und Orientierung des Fahrzeugs über lange Zeiträume erhöhen.
  • In einer Ausführungsform nutzt das System domänenspezifische Annahmen zur Reduzierung der Drift eines INS, das zur Berechnung der räumlichen Position eines HMD in Bezug zur Fahrzeugkabine verwendet wird. Genauer gesagt können die folgenden Methoden zur Driftreduktion oder Driftkorrektur verwendet werden. Solche Methoden gehören in der Regel zu den Kategorien der Anwendung einer Sensorfusion und/oder domänenspezifischer Annahmen.
    • (i) Sensorfusion bezeichnet Vorgänge, in denen die Signale von zwei oder mehreren Arten von Sensoren zur Aktualisierung und/oder Aufrechterhaltung des Zustands eines Systems verwendet werden. Im Fall von INS umfasst der Zustand im allgemeinen die Orientierung, die Geschwindigkeit und die Verschiebung des Geräts, die in einem globalen Bezugsrahmen gemessen werden. Ein Sensorfusionsalgorithmus kann diesen Zustand durch Verwendung von Signalen eines IMU-Beschleunigungsmessers und eines IMU-Gyroskops in Verbindung mit Signalen von zusätzlichen Sensoren oder Sensorsystemen aufrechterhalten. Es gibt viele Methoden zur Durchführung einer Sensorfusion, wie beispielsweise Kalman-Filter und Partikelfilter.
  • Ein Beispiel der regelmäßigen Driftkorrektur ist die Verwendung von Positionsdaten von einem System zur Positionsbestimmung durch Triangulation in Bezug auf die Fahrzeugkabine. Solche Systeme versuchen, die Driftfreiheit von Positionen, die von dem System zur Positionsbestimmung durch Triangulation erhalten werden, mit der hohen Sampling-Frequenz der Beschleunigungsmesser und Gyroskope der IMU zu verbinden. Grob gesagt werden die Signale des Beschleunigungsmessers und des Gyroskops zum „Füllen der Lücken” zwischen den sukzessiven Updates von dem System zur Positionsbestimmung durch Triangulation verwendet.
  • Ein weiteres Beispiel der Driftreduktion ist die Anwendung eines Vektor-Magnetometers, der die magnetische Feldstärke in einer bestimmten Richtung misst. Die IMU kann neben den orthogonalen Gyroskopen und Beschleunigungsmessern drei orthogonale Magnetometer enthalten. Die Magnetometer messen die Stärke und Richtung des örtlichen Magnetfeldes und ermöglichen so die Bestimmung der Nordrichtung.
    • (ii) In einigen Ausführungsformen ist es möglich, domänenspezifische Annahmen über die Bewegungen des Insassen und/oder des Fahrzeugs zu machen. Solche Annahmen können zur Minimierung der Drift verwendet werden. Ein Beispiel der möglichen Nutzung von domänenspezifischen Annahmen ist die Annahme, dass sich das HMD im Wesentlichen gleich dem Fahrzeug beschleunigt oder verlangsamt, wenn sich das Fahrzeug signifikant beschleunigt oder verlangsamt, was eine regelmäßige Korrektur der Drift der Geschwindigkeit des HMD auf der Grundlage einer genaueren Geschwindigkeit ermöglicht, die von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren des Fahrzeugs erhalten wird. Ein anderes Beispiel der möglichen Nutzung von domänenspezifischen Annahmen ist die Annahme, dass sich die HMDs von zwei Insassen, die in demselben Fahrzeug reisen, im Wesentlichen auf gleiche Weise beschleunigen oder verlangsamen, wenn sich das Fahrzeug signifikant beschleunigt oder verlangsamt, was eine regelmäßige Korrektur der Geschwindigkeitsdrifts der HMDs auf der Grundlage eines Vergleichs der Messwerte der beiden HMDs ermöglicht. Ein weiteres Beispiel der Nutzung von domänenspezifischen Annahmen ist die Annahme, dass die mögliche Bewegung eines HMD eines angeschnallten Insassen die meiste Zeit auf einen Teil der Fahrzeugkabine beschränkt ist, was eine regelmäßige Korrektur der Geschwindigkeitsdrift des HMD auf der Grundlage der Bestimmung, wann das HMD diesen Teil der Fahrzeugkabine überschreitet, ermöglicht.
  • In einem Beispiel kann es wünschenswert sein, die Position der Darstellung eines virtuellen Objekts als Reaktion auf eine Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug und dem HMD derart anzupassen, dass das virtuelle Objekt ortsfest erscheinen würde. Jedoch kann die IMU des HMD auch dann indizieren, dass sich das HMD bewegt, wenn die detektierte Bewegung eine Bewegung des Fahrzeugs ist, das das HMD transportiert. Um zwischen einer durch das Fahrzeug verursachten Bewegung des HMD und einer Bewegung des HMD relativ zum Fahrzeug zu unterscheiden, kann das HMD Daten von nicht mit dem HMD verbundenen Sensoren erhalten (wie beispielsweise eine im Fahrzeug positionierte IMU und/oder das GPS-System des Fahrzeugs), und die Bewegung des Fahrzeugs kann von der Bewegung des HMD subtrahiert werden, um eine Darstellung der Bewegung des HMD relativ zum Fahrzeug zu erhalten. Durch die Differenzierung zwischen Bewegungen des HMD, die durch die Bewegung des Insassen verursacht werden, und Bewegungen des HMD, die durch die Bewegung des Fahrzeugs verursacht werden, kann das Rendering des virtuellen Objekts um die Relativbewegung zwischen dem HMD und dem Fahrzeug korrigiert werden.
  • Die Verwendung eines intransparenten Elements anstelle eines transparenten Glasfensters, das das gleiche SF auf die äußere Umgebung bietet, kann verschiedene Vorteile bieten, wie beispielsweise: (i) reduzierte Herstellungskosten des Fahrzeugs im Vergleich zu einem ähnlichen Fahrzeug, das anstelle des intransparenten Elements ein transparentes Glasfenster hat, das das gleiche SF auf die äußere Umgebung wie das 3D-Display-Gerät bietet; (ii) reduziertes Fahrzeuggewicht im Vergleich zu einem ähnlichen Fahrzeug, das anstelle des intransparenten Elements ein transparentes Glasfenster hat, das das gleiche SF auf die äußere Umgebung wie das 3D-Display-Gerät bietet und das das gleiche Sicherheitsniveau bietet; (iii) bessere aerodynamische Form und geringerer Luftwiderstand des Fahrzeugs, was zu einem verbesserten Energieverbrauch führt; und (iv) verbesserte Privatsphäre für den Insassen, indem einer nicht autorisierten Person, die in der Nähe des Fahrzeugs steht, nicht ermöglicht wird, den Insassen direkt zu sehen.
  • Der Begriff „Echttiefe-VDS-Fenster (VDSF)” ist hierin definiert als ein bildgebendes Display, das ein 3D-Bild einer äußeren Umgebung zeigt, die sich jenseits einer Wand befindet, die die unbewaffnete Sicht des Insassen auf die äußere Umgebung unterbricht. Das Echttiefe-VDSF besitzt die folgenden Merkmale: (i) das 3D-Bild entspricht einem SF auf die äußere Umgebung jenseits der Wand, wie es im Wesentlichen für den Insassen sichtbar gewesen wäre, wenn die Wand entfernt worden wäre; (ii) die äußere Umgebung wird durch eine Kamera erfasst, und das Rendern des 3D-Bilds basiert auf Bildern, die von der Kamera aufgenommen wurden; und (iii) während des Sehens durch das bildgebende Display ist der Blickpunkt (das, worauf man blickt) des Insassen die meiste Zeit jenseits der Wand, die die unbewaffnete Sicht des Insassen auf die äußere Umgebung unterbricht.
  • Ein möglicher Test zur Bestimmung, ob „(i) das 3D-Bild einem SF auf die äußere Umgebung jenseits der Wand entspricht, wie es im Wesentlichen für den Insassen sichtbar gewesen wäre, wenn die Wand entfernt worden wäre”, ist, ob ein imaginärer Benutzer, der jenseits der Wand steht und der sowohl das Echttiefe-VDSF als auch die äußere Umgebung betrachtet, erkennen würde, dass mindestens 20 % der Konturen der Objekte in dem 3D-Bild den Konturen der in der äußeren Umgebung gesehenen Objekte entsprechen. Die Unterschiede zwischen den Farben der entsprechenden Objekte in dem 3D-Bild und in der äußeren Umgebung beeinflussen das Kriterium der 20 % entsprechenden Konturen in der Regel nicht, solange der Farbunterschied nicht die Wahrnehmung der Art des Objekts beeinflusst. Zum Beispiel verletzen verschiedene Hautfarben von entsprechenden Personen in dem 3D-Bild und in der äußeren Umgebung das Kriterium der 20 % entsprechenden Konturen nicht. Als ein weiteres Beispiel verletzen die Unterschiede des Gewichts und/oder der Größe von entsprechenden Objekten in dem 3D-Bild und in der äußeren Umgebung nicht das Kriterium der 20 % entsprechenden Konturen, solange der imaginäre Benutzer versteht, dass die Objekte zu derselben Person gehören.
  • Ausdrücke wie beispielsweise „aus dem SF des Insassen” sind als eine Winkelabweichung von nicht mehr als 20 Grad vom SF des Insassen auf die äußere Umgebung zu interpretieren. Ein Vergrößern (Hineinzoomen) / Verkleinern (Herauszoomen) beeinflusst das SF nicht, solange der durchschnittliche Insasse die gerenderte Umgebung weiterhin als die 3D-VDS erkennen würde. Beispielsweise gilt ein Vergrößern von bis zu x4, das eine Winkelabweichung von nicht mehr als 20 Grad vom SF des Insassen auf die äußere Umgebung beibehält, noch immer als „aus dem SF des Insassen”. Eine mäßige seitliche Abweichung beeinflusst das SF im Wesentlichen nicht, solange der durchschnittliche Insasse die gerenderte Umgebung weiterhin als die 3D-VDS erkennen würde. Beispielsweise gilt ein Präsentieren der äußeren Umgebung für den Insassen aus dem SF einer Kamera, die sich auf dem Dach des Fahrzeugs des Insassen befindet, dennoch als ein Zeigen der äußeren Umgebung aus dem SF des Insassen.
  • Ein möglicher Test zur Bestimmung, ob „(ii) die äußere Umgebung durch eine Kamera gemessen wird und die durch die Kamera aufgenommen Bilder zum Rendern des 3D-Bilds verwendet werden” ist, ob das Echttiefe-VDSF eine andere 3D-VDS zeigen würde, wenn es die von der Kamera aufgenommenen Bilder nicht erhält. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass die Kamera eine 3D-Videokamera ist und dass das 3D-Bild eine Manipulation der von der 3D-Videokamera aufgenommenen Bilder ist, dann kann das Echttiefe-VDSF die in der äußeren Umgebung stattfindenden Änderungen nicht zeigen, wenn es die Bilder nicht erhält. Wenn in einem anderen Beispiel angenommen wird, dass das 3D-Bild hauptsächlich aus zwischengespeicherten Daten, die in einer Datenbank gespeichert werden, gerendert wird, und dass die Kamera verwendet wird, um die Konfiguration von Objekten bereitzustellen, die sich auf unbekannte Weise verhalten, wie beispielsweise Trajektorien benachbarter Fahrzeuge auf der Straße oder eine Geste einer hinter der Wand laufenden Person, dann würde das Echttiefe-VDSF die unbekannte Trajektorie der benachbarten Fahrzeuge oder die unbekannte Geste der Person darstellen, wenn der Output der Kamera zum Rendern des 3D-Bilds verwendet wird, während, wenn der Output der Kamera nicht zum Rendern des 3D-Bilds verwendet wird, das Echttiefe-VDSF die unbekannte Trajektorie der benachbarten Fahrzeuge oder die unbekannte Geste der Person nicht darstellen würde, weil der Renderer diese Daten nicht hat.
  • Ein möglicher Test zur Bestimmung, ob „(iii) der Blickpunkt (das, worauf man blickt) des Insassen die meiste Zeit jenseits der Wand ist, die die unbewaffnete Sicht des Insassen auf die äußere Umgebung unterbricht”, umfasst die folgenden Schritte: (a) Anwenden eines Eye-Trackers zur Bestimmung des Blickpunkts in einem repräsentativen Szenarium, (b) Messen des Abstands zur Wand und (c) Bestimmen, ob der durchschnittliche Blickabstand länger als der Abstand zur Wand ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein System, das dazu konfiguriert ist, einem Head-Mounted-Display (HMD) zu ermöglichen, mit einem Verschattungsmodul eines Fensters eines autonomen Straßenfahrzeugs zusammenzuarbeiten, mindestens die folgenden Elemente: das HMD 62, ein Verschattungsmodul 61, eine Kamera (wie beispielsweise die Kamera 12) und einen Prozessor 18. 12 ist eine schematische Darstellung zumindest einiger Beziehungen zwischen den oben erwähnten Systemelementen.
  • Das Verschattungsmodul 61 ist in ein Fahrzeugfenster integriert und dazu konfiguriert, in einem Zustand zu sein, der zu einer Menge gehört, die einen ersten und einen zweiten Zustand umfasst. Optional bedeckt das Verschattungsmodul 61 im zweiten Zustand mehr als die Hälfte der Frontscheibe. In einer Ausführungsform ist der Transmissionsgrad für sichtbares Licht (TSL) des Fahrzeugfensters im ersten Zustand größer als 10 % (d. h. mehr als 10 % des Umgebungslichts tritt durch das Fenster ein) und ist der TSL des Fahrzeugfensters im zweiten Zustand kleiner als 50 % (d. h. weniger als 50 % des Umgebungslichts tritt durch das Fenster ein). Zusätzlich ist der TSL des Fahrzeugfensters im ersten Zustand größer als der TSL des Fahrzeugfensters im zweiten Zustand. In einer anderen Ausführungsform ist der TSL des Fahrzeugfensters im ersten Zustand größer als 70 % (d. h. mehr als 70 % des Umgebungslichts tritt durch das Fenster ein) und ist der TSL des Fahrzeugfensters im zweiten Zustand kleiner als 30 % (d. h. weniger als 30 % des Umgebungslichts tritt durch das Fenster ein). „Umgebungslicht” im Kontext eines Fahrzeugs bezieht sich hierin auf sichtbares Licht, das nicht durch das Fahrzeug kontrolliert wird, wie beispielsweise Licht, das von den folgenden Lichtquellen stammt: die Sonne, Lichter von anderen Fahrzeugen, Straßenbeleuchtung und verschiedene Reflexionen von Elementen wie beispielsweise Fenster.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Verwendung des Verschattungsmoduls 61 die Qualität von Bildern verbessern, die über das HMD 62 betrachtet werden, wenn sich das Verschattungsmodul 61 im zweiten Zustand befindet. Optional ist der wahrgenommene Kontrast der optischen Durchsicht-Komponente besser, wenn sich das Verschattungsmodul im zweiten Zustand befindet, als wenn sich das Verschattungsmodul 61 im ersten Zustand befindet.
  • In den hierin beschriebenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von Verschattungsmodulen verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das Verschattungsmodul 61 ein bewegliches physikalisches Element, das dazu konfiguriert ist, die Intensität des Umgebungslichts zu verringern, das durch das Fahrzeugfenster in die Fahrzeugkabine eintritt. Optional wird das Verschattungsmodul auf der Innenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet, um mindestens 50 % der Intensität des Umgebungslichts zu blockieren. Optional wird das Verschattungsmodul auf der Außenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet, um mindestens 50 % der Intensität des Umgebungslichts zu blockieren. 13a zeigt einen ersten Betriebsmodus, in dem der Insasse die äußere Umgebung durch die optische Durchsicht-Komponente sieht. Diese Zeichnung zeigt die Ansicht, die der Insasse sieht, wenn er durch das Fenster nach draußen sieht. 13b zeigt einen zweiten Betriebsmodus, in dem der Insasse die äußere Umgebung durch die VDS sieht. In diesem Beispiel ist die äußere Umgebung ein wenig anders und gibt es zudem einen virtuellen, nahe dem Baum schwebenden Supermann.
  • In einer anderen Ausführungsform kann das Verschattungsmodul 61 ein Vorhang sein. 14 zeigt eine VDS über einem Vorhang. 15 zeigt ein Verschattungsmodul, das auf der Innenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet wird. 16 zeigt ein Verschattungsmodul, das auf der Außenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet wird.
  • Und in noch einer anderen Ausführungsform besteht das Fahrzeugfenster aus einem Material, das in der Lage ist, durch Änderung seiner Transparenzeigenschaften als Verschattungsmodul 61 zu dienen.
  • Die Kamera ist an dem Fahrzeug befestigt und dazu konfiguriert, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen. Beispielsweise kann die Kamera auf mindestens einem der folgenden Sensoren basieren: ein CCD-Sensor, ein CMOS-Sensor, ein Nahinfrarot-Sensor (NIR-Sensor), ein Infrarot-Sensor (IR-Sensor) und ein auf aktiver Beleuchtung, wie beispielsweise LiDAR, basierendes Gerät.
  • Der Prozessor ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage des Videos eine Videodurchsicht (VDS 19) zu generieren, die die äußere Umgebung aus einem Blickwinkel eines Insassen darstellt, der die äußere Umgebung durch mindestens einen Teil des Fahrzeugfensters betrachtet. Optional ist der Prozessor außerdem dazu konfiguriert, die VDS 19 nicht zu generieren, wenn das HMD 62 im ersten Betriebsmodus arbeitet.
  • Das HMD 62 umfasst eine optische Durchsicht-Komponente und eine Display-Komponente. Optional ist das HMD 62 dazu konfiguriert, gemäß einem ersten Betriebsmodus zu arbeiten, wenn der Insasse in die Richtung des Fahrzeugfensters blickt und das Verschattungsmodul 61 sich im ersten Zustand befindet, und gemäß einem zweiten Betriebsmodus zu arbeiten, wenn der Insasse in die Richtung des Fahrzeugfensters schaut und sich das Verschattungsmodul 61 im zweiten Zustand befindet. Die Gesamtintensität des VDS-Lichts, das durch die Display-Komponente emittiert wird und die Augen des Insassen erreicht, ist im zweiten Betriebsmodus höher als im ersten Betriebsmodus.
  • In einer Ausführungsform ist die Intensität des Lichts, das die Augen des Insassen über die optische Durchsicht-Komponente erreicht, im ersten Betriebsmodus höher als die Intensität des Lichts von der VDS, das durch die Display-Komponente emittiert wird und die Augen des Insassen erreicht. Und im zweiten Betriebsmodus ist die Intensität des Lichts aus der Umgebung, das die Augen des Insassen über die optische Durchsicht-Komponente erreicht, geringer als die Intensität des Lichts von der VDS, das durch die Display-Komponente emittiert wird und die Augen des Insassen erreicht. In einem Beispiel ist die Gesamtintensität des VDS-Lichts, das durch die Display-Komponente emittiert wird und die Augen des Insassen erreicht, im zweiten Betriebsmodus mindestens 50 % höher als im ersten Betriebsmodus. In einigen Ausführungsformen kann die Display-Komponente auf einem digitalen Display basieren, das das virtuelle Bild erzeugt (wie z. B. in Oculus Rift), auf einer direkten Beleuchtung der Netzhaut basieren (wie z. B. in Magic Leap) oder auf anderen Methoden basieren, die in der Lage sind, das virtuelle Bild zu erzeugen.
  • In einer Ausführungsform umfasst das oben beschriebene System optional ein Insassen-Tracking-Modul, das dazu konfiguriert ist, den Blickwinkel des Insassen auf der Grundlage von Messwerten eines Sensors zu berechnen. Optional ist das Insassen-Tracking-Modul das HMD-Tracking-Modul 27. Optional ist der Prozessor in dieser Ausführungsform außerdem dazu konfiguriert, die VDS auf der Grundlage von Daten zu rendern, die von dem Insassen-Tracking-Modul erhalten werden. Optional ist das Display ein dreidimensionales Display (3D-Display), das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die VDS derart zu zeigen, dass der Blickpunkt des Insassen während des Sehens durch das 3D-Display-Gerät die meiste Zeit jenseits des Orts des Verschattungsmoduls 61 ist.
  • Während der Fahrt in einem Fahrzeug kann sich ein Insasse des Fahrzeugs nicht immer der Umgebung draußen und/oder der Aktionen, die das Fahrzeug unmittelbar durchführen wird (z. B. Bremsen, Wenden oder Fahren über eine Bremsschwelle) bewusst sein. Wenn folglich ein solches Ereignis eintritt, ohne dass der Insasse sich des unmittelbaren Eintretens des Ereignisses bewusst ist, kann der Insasse dadurch überrascht, gestört, beunruhigt und sogar körperlich aus dem Gleichgewicht gebracht werden (in einem Fall, in dem das Ereignis mit einer signifikanten Änderung des Gleichgewichts der auf den Insassen einwirkenden physikalischen Kräfte einhergeht). Diese Art von Ereignis wird hierin typischerweise als ein Ereignis einer plötzlichen Abnahme des Fahrkomforts (PAFK) bezeichnet. Einige Beispiele für PAFK-Ereignisse umfassen mindestens eines der folgenden Ereignisse: Über-eine-Bremsschwelle-Fahren, Über-ein-Schlagloch-Fahren, Auf-den-Bordstein-Fahren, Eine-scharfe-Kurve-Fahren, Eine-Vollbremsung-Durchführen, Eine-außergewöhnliche-Beschleunigung-Durchführen (z. B. 0–100 km/h in weniger als 6 Sekunden) und Nach-einem-Stoppschild-Anfahren.
  • In einigen Ausführungsformen findet ein PAFK-Ereignis mindestens 2 Minuten nach dem Fahrtbeginn statt und steht ein PAFK-Ereignis in keiner direkten Verbindung mit dem Fahrtbeginn. Des Weiteren findet ein PAFK-Ereignis mindestens 2 Minuten vor der Ankunft am Zielort statt und steht ein PAFK-Ereignis in keiner direkten Verbindung mit der Ankunft am Zielort. In einem Beispiel bezieht sich ein Satz wie beispielsweise „ein PAFK-Ereignis steht bevor” auf ein PAFK-Ereignis, das: (i) in Verbindung mit einer Fahrt in dem Fahrzeug steht und (ii) erwartungsgemäß in weniger als 30 Sekunden, in weniger als 20 Sekunden, in weniger als 10 Sekunden oder in weniger als 5 Sekunden stattfinden wird. In einem anderen Beispiel kann sich ein Satz wie beispielsweise „ein PAFK-Ereignis steht bevor” auf ein Ereignis beziehen, das in diesem Augenblick beginnt oder in weniger als einer Sekunde beginnen wird.
  • Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Videosystems, das verwendet werden kann, um das Bewusstsein eines Insassen eines Fahrzeugs hinsichtlich eines bevorstehenden PAFK zu erhöhen. In einer Ausführungsform umfasst ein Videosystem für ein autonomes Straßenfahrzeug mindestens ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, eine Kamera (z. B. die Kamera 12), einen Prozessor (z. B. den Prozessor 18) und ein Videomodul 66. 17 ist eine schematische Darstellung zumindest einiger Beziehungen zwischen den oben erwähnten Systemelementen.
  • Das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage der Trajektorie des Fahrzeugs und auf der Grundlage von Informationen über die Straße eine Angabe zu generieren, die indikativ dafür ist, ob ein Ereignis einer plötzlichen Abnahme des Fahrkomforts (PAFK-Ereignis) bevorsteht. Optional erhält das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 mindestens einige der Informationen über die Straße von mindestens einer der folgenden Quellen: Sensoren, die an dem Fahrzeug befestigt sind; Sensoren, die an benachbarten Fahrzeugen befestigt sind; ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, das zum Fahren eines benachbarten Fahrzeugs verwendet wird; und eine Datenbank, die Beschreibungen von Straßenhindernissen umfasst, die erwartungsgemäß eine intensive Bewegung des Fahrzeugs verursachen werden. In einem Beispiel beinhaltet die Datenbank, die die Beschreibungen der Hindernisse umfasst, eine oder mehrere der folgenden Arten von Daten: Orte von Bremsschwellen, Orte von Schlaglöchern, Orte von Stoppschildern und Orte von scharfen Kurven der Straße.
  • In einer Ausführungsform ist das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 dazu konfiguriert, die Angabe, die indikativ dafür ist, ob ein PAFK-Ereignis bevorsteht, auf der Grundlage mindestens einer der folgenden Konfigurationen zu generieren: (i) Das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 erhält von einer Kamera Bilder der Straße und berechnet die Angabe auf der Grundlage der Trajektorie des Fahrzeugs und auf der Grundlage einer Bildanalyse der Bilder, (ii) das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 erhält von einem Radar Reflexionen von elektromagnetischen Wellen von der Straße und berechnet die Angabe auf der Grundlage der Trajektorie des Fahrzeugs und auf der Grundlage einer Signalverarbeitung der Reflexionen, und (iii) das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 erhält eine Benachrichtigung von einer detaillierten Straßenkarte und berechnet die Angabe auf der Grundlage der Trajektorie des Fahrzeugs und auf der Grundlage der Benachrichtigung.
  • Die Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist, ist dazu konfiguriert, ein Video der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen. Optional umfassen die durch die Kamera erfassten Daten 3D-Daten. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, eine Videodurchsicht (VDS) auf der Grundlage des durch die Kamera aufgenommenen Videos zu generieren.
  • Das Videomodul 66 ist dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die Angabe nicht indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, einen ersten Präsentationsmodus auszuwählen, in dem ein von der VDS unabhängiges Video (UAV) auf Augenhöhe im Bereich des fovealen Sehens des Insassen präsentiert wird. Das Videomodul 66 ist außerdem dazu konfiguriert, als Reaktion darauf, dass die Angabe indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, einen zweiten Präsentationsmodus auszuwählen, in dem die VDS auf Augenhöhe im Bereich des fovealen Sehens des Insassen präsentiert wird. Optional erfasst die VDS im zweiten Präsentationsmodus mehr als 50 % des Bereichs des fovealen Sehens des Insassen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Präsentieren eines Videos im Bereich des fovealen Sehens ein Präsentieren von Bildern mit mindestens 50 % Transparenz. Das „foveale Sehen” bezieht sich hierin auf einen Winkel von ungefähr 5° des schärfsten Sichtfelds.
  • In einer Ausführungsform wird das UAV im ersten Präsentationsmodus im Bereich des fovealen Sehens des Insassen mit der Opazität A präsentiert und wird die VDS im ersten Präsentationsmodus im Bereich des fovealen Sehens des Insassen mit der Opazität B präsentiert, wobei gilt, dass A > B > 0 ist. Optional hat ein Parameter der normierten Opazität einen Wert zwischen 0,0 und 1,0 und ist das Video umso transparenter, desto niedriger der Wert ist. In dieser Ausführungsform wird das UAV im zweiten Präsentationsmodus im Bereich des fovealen Sehens des Insassen mit der Opazität A’ präsentiert und wird die VDS im zweiten Präsentationsmodus im Bereich des fovealen Sehens des Insassen mit der Opazität B’ präsentiert, wobei gilt, dass B’ > B und B’ > A’ ist. In optionalen Ausführungsformen kann einer oder können mehrere der folgenden Werte wahr sein: A’ > 0, B = 0 und A’ = 0. „Teilweise transparent” bezieht sich hierin auf eine Opazität von unter eins und über null.
  • Die Präsentation der VDS bei einem bevorstehenden PAFK-Ereignisses kann bewirken, dass sich der Insasse des PAFK-Ereignisses bewusst wird auf das PAFK-Ereignis vorbereitet ist. Folglich ist es weniger wahrscheinlich, dass der Insasse durch das PAFK-Ereignis überrascht, beunruhigt und/oder körperlich aus dem Gleichgewicht gebracht wird. In einem Beispiel umfasst das PAFK-Ereignis ein Über-eine-Bremsschwelle-Fahren, während der Insasse einen Film ansieht. Ungefähr 5 Sekunden vor dem Fahren über die Bremsschwelle wird ein teilweise transparentes Fenster, das eine VDS zeigt, in der die Bremsschwelle hervorgehoben ist (z. B. rot blinkt) für ein paar Sekunden im Bereich des fovealen Sehens des Insassen präsentiert (z. B. indem es in der Mitte des Films präsentiert wird). Auf diese Weise wird der Insasse beim Fahren über die Bremsschwelle nicht durch das Ereignis überrascht. In einem anderen Beispiel bestimmt das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, dass eine Vollbremsung erforderlich ist, z. B. um eine Kollision mit einem vorausfahrenden Fahrzeug zu vermeiden, das unerwarteterweise langsamer wird. In diesem Beispiel kann der Insasse an einem virtuellen Desktop arbeiten und wird die VDS, die das Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs darstellt, innerhalb von 100 Millisekunden nach der Bestimmung, dass das Fahrzeug umgehend abrupt langsamer werden wird (eine „Vollbremsung” durchführen wird), in der Mitte des virtuellen Desktops angezeigt. Auf diese Weise wird dem Insasse sofort bewusst gemacht, warum das Fahrzeug bremst, und diese Benachrichtigung kann den Insassen dazu veranlassen, eine geeignetere Haltung für das Bremsen einzunehmen.
  • Die folgenden Zeichnungen zeigen einige Darstellungen der Anwendung der verschiedenen Betriebsmodi. 18a zeigt das Präsentieren eines UAV als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 keine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Diese Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das Fahrzeug, das auf einer einwandfreien Straße fährt, und der rechte Teil zeigt das UAV. 18b zeigt das Präsentieren einer VDS als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 eine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Die Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das Fahrzeug, das gleich über ein Schlagloch fährt, und der rechte Teil zeigt ein kleines Fenster, das das Schlagloch über dem UAV zeigt (optional um den Insassen zu warnen). 18c zeigt das Präsentieren einer VDS als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 eine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Die Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das Fahrzeug, das gleich in eine scharfe Kurve fährt, und der rechte Teil zeigt ein kleines Fenster, das die scharfe Kurve über dem UAV zeigt (optional um den Insassen zu warnen).
  • Herkömmliche Fahrzeuge haben in der Regel eine Frontscheibe (vordere Windschutzscheibe), die den Insassen des Fahrzeugs eine frontale Sicht auf die äußere Umgebung bietet. In einigen Ausführungsformen kann diese frontale Sicht jedoch unter Verwendung der VDS bereitgestellt werden. Beispielsweise enthält das Fahrzeug in einer Ausführungsform ein intransparentes Element, das mit dem Fahrzeug verbunden ist und mindestens 30 Grad des frontal-horizontalen, unbewaffneten SF auf die äußere Umgebung eines Fahrzeuginsassen auf Augenhöhe verdeckt. In einem Beispiel eines standardmäßigen Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Toyota-Camry-Modells des Jahres 2015, erstreckt sich das frontal-horizontale, unbewaffnete SF von der linken Tür, über die Windschutzscheibe und bis zur rechten Tür.
  • Die Verwendung des intransparenten Elements verbessert die Sicherheit des Insassen während einer Kollision im Vergleich zu einem ähnlichen Fahrzeug, das das gleiche Gesamtgewicht hat und ein transparentes Glasfenster anstelle des intransparenten Elements umfasst. In den hierin beschriebenen Ausführungsformen kann das intransparente Element mit dem Fahrzeug in verschiedenen Konfigurationen verbunden sein. In einer Ausführungsform ist das intransparente Element an dem Fahrzeug in einem Winkel relativ zu dem Insassen befestigt, der durch das SF der VDS erfasst wird, und weist das intransparente Element einen Transmissionsgrad für sichtbares Licht (TSL) von weniger als 10 % des Umgebungslichts auf.
  • Es können verschiedene Arten von Displays verwendet werden, um dem Insassen ein Video (z. B. die VDS und/oder das UAV) zu zeigen. In einer Ausführungsform wird das Video dem Insassen auf einem Bildschirm gezeigt, der mit der Fahrzeugkabine verbunden ist. In einem Beispiel verwendet der mit der Fahrzeugkabine verbundene Bildschirm eine Parallaxenbarriere-Technologie. Eine Parallaxenbarriere ist ein Gerät, das sich vor einer Bildquelle wie beispielsweise einem Flüssigkristall-Display befindet, um der Bildquelle zu ermöglichen, ein stereoskopisches Bild oder ein multiskopisches Bild zu zeigen, ohne dass es erforderlich ist, dass der Betrachter eine 3D-Brille trägt. Die Parallaxenbarriere enthält eine Schicht eines Materials mit einer Reihe von Präzisionsschlitzen, die ermöglicht, dass jedes Auge eine andere Gruppe von Pixeln sieht, wodurch folglich durch die Parallaxe ein Eindruck von Tiefe entsteht. In einer anderen Ausführungsform trägt der Insasse ein Head-Mounted-Display (HMD) und wird das HMD verwendet, um dem Insassen das Video zu zeigen. Optional ist das HMD ein Virtual-Reality-Headset (VR-Headset) und muss der Insasse infolge der Präsentation der VDS das VR-Headset nicht abnehmen, um die Ursache für das PAFK-Ereignis zu sehen.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Videomodul 66 selektiv bezüglich der für ein PAFK-Ereignis indikativen Angaben sein, die es dazu veranlassen können, im zweiten Betriebsmodus zu arbeiten. Wenn der Insasse beispielsweise mit einem Spiel beschäftigt ist, kann das Videomodul 66 von einem Präsentieren der VDS in dem Bereich des fovealen Sehens absehen, wenn das Fahrzeug unmittelbar eine scharfe Kurve fahren wird. Jedoch kann es optional die VDS dennoch in dem Bereich des fovealen Sehens zeigen, wenn das PAFK-Ereignis mit etwas einhergeht, das stärker durch den Insassen gefühlt werden kann, wie beispielsweise ein extremes Ausweichmanöver, das zum Vermeiden einer Kollision durchgeführt wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Videomodul 66 auf der Grundlage des Konzentrationsniveaus des Insassen bestimmen, ob als Reaktion auf ein PAFK-Ereignisses eine VDS (im zweiten Betriebsmodus) gezeigt wird. Wenn der Insasse beispielsweise mit einer bestimmten Tätigkeit (z. B. Arbeit oder das Spielen eines Spiels) über einen Schwellenwert hinaus beschäftigt ist, kann das Videomodul 66 von einem Betrieb im zweiten Modus für bestimmte PAFK-Ereignisse absehen, die bewirken würden, dass das Videomodul 66 im zweiten Modus arbeiten würde, wenn der Insasse mit der bestimmten Tätigkeit unterhalb des Schwellenwerts beschäftigt wäre. In einem Beispiel kann das Niveau der Beschäftigung auf dem Konzentrationsniveau des Insassen basieren, das durch einen tragbaren Sensor (wie z. B. ein EEG-Headset oder eine Smartwatch) oder durch einen an der Fahrzeugkabine befestigten Sensor (wie beispielsweise ein Eye-Tracker, eine Wärmekamera oder ein in den Sitz integrierter Bewegungssensor) gemessen wird.
  • Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Videosystems, das verwendet werden kann, um das Bewusstsein eines Insassen eines Fahrzeugs hinsichtlich eines bevorstehenden PAFK dadurch zu erhöhen, dass eine VDS für einen bevorstehenden PAFK auffälliger gemacht wird. In einer Ausführungsform umfasst ein Videosystem für ein autonomes Straßenfahrzeug mindestens das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, eine Kamera und einen Prozessor. In dieser Ausführungsform ist der Insasse zumindest zeitweise mit Unterhaltungsaktivitäten oder beruflichen Aktivitäten beschäftigt, die mit einer Präsentation eines von der VDS unabhängigen Videos (UAV) für den Insassen beispielsweise auf einem mit der Fahrzeugkabine verbundenen Bildschirm oder auf einem durch den Insassen getragenen HMD einhergehen. Einige Beispiele für solche (im Jahr 2016 übliche) Inhalte umfassen Kinofilme, ausgestrahlte TV-Sendungen, standardmäßige Web-Browser und Microsoft-Office-2016-Anwendungen (z. B. Word, Excel und PowerPoint).
  • Die Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist, ist dazu konfiguriert, ein Video der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen. Der Prozessor ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage des durch die Kamera aufgenommenen Videos eine Videodurchsicht (VDS) der äußeren Umgebung aus einem Blickwinkel eines Insassen des Fahrzeugs zu generieren. Optional ist der Insasse auf einem Vordersitz des Fahrzeugs (sodass kein anderer Insasse im Fahrzeug vor dem Insassen positioniert ist). In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem Insassen je nachdem, ob ein PAFK-Ereignis bevorsteht, unter Verwendung verschiedener Präsentationsmodi ein Video zu zeigen, das ein UAV und/oder eine VDS enthalten kann. Beispielsweise kann das Video je nachdem, ob ein PAFK-Ereignis bevorsteht, in einem ersten oder in einem zweiten Videomodus gezeigt werden. Optional erfasst die VDS im ersten Videomodus ein diagonales SF von mindestens 3°, 5° oder 10° des SF des Insassen. Optional wird die VDS im ersten Videomodus nicht im Bereich des fovealen Sehens des Insassen gezeigt, wohingegen die VDS im zweiten Video-Modus im Bereich des fovealen Sehens des Insassen gezeigt wird.
  • In einer Ausführungsform ist der Prozessor dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine (durch das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 generierte) Angabe, die nicht indikativ für ein bevorstehendes PAFK-Ereignis ist, dem Insassen ein Video unter Verwendung des ersten Videomodus bereitzustellen. Im ersten Videomodus wird dem Insassen ein Video gezeigt, das ein von der VDS unabhängiges Video (UAV) auf Augenhöhe in Richtung des Vorwärtsfahrens umfasst. Darüber hinaus kann das Video eine Videodurchsicht (VDS) der äußeren Umgebung umfassen, die nicht auf Augenhöhe in Richtung des Vorwärtsfahrens gezeigt wird.
  • Das Erhalten einer Angabe, die indikativ dafür ist, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, kann die Art und Weise, nach der dem Insassen ein Video präsentiert wird, ändern. Optional wird diese Änderung vorgenommen, ohne dass ein Befehl zum Vornehmen der Änderung von dem Insassen erhalten wird. In einer Ausführungsform ist der Prozessor dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, dem Insassen ein Video unter Verwendung eines zweiten Videomodus bereitzustellen. Im zweiten Videomodus wird dem Insassen ein Video gezeigt, das die auf Augenhöhe in Richtung des Vorwärtsfahrens gezeigte VDS umfasst. Optional, wenn der erste Videomodus eine VDS umfasst, ist die Größe des VDS-Fensters im zweiten Videomodus um mindestens 25 % größer als die Größe des VDS-Fensters im ersten Videomodus. Optional beinhaltet der zweite Videomodus, dass das UAV im Hintergrund gezeigt wird (z. B. wird die VDS über dem UAV eingeblendet). Optional ist der Prozessor außerdem dazu konfiguriert, während der Bereitstellung des zweiten Videomodus als Reaktion auf eine aktualisierte Angabe, die nicht indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, zurückzuschalten, um dem Insassen den ersten Videomodus bereitzustellen.
  • Die folgenden Zeichnungen zeigen verschiedene Möglichkeiten, nach denen der erste und der zweite Videomodus genutzt werden können. 19a zeigt das Präsentieren eines UAV, das ein eine skifahrende Person zeigender Film ist, als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 keine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Diese Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das auf einer einwandfreien Straße fahrende Fahrzeug, und der rechte Teil zeigt das UAV mit einer kleinen VDS auf der rechten Seite. 19b zeigt das Präsentieren einer VDS als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 eine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Diese Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das bald über eine Bremsschwelle fahrende Fahrzeug, und der rechte Teil zeigt das UAV mit einer nun großen VDS auf der rechten Seite. In diesem Beispiel erfasst die große VDS etwa die Hälfte des UAV und zeigt die große VDS die Bremsschwelle. 19c zeigt das Präsentieren einer teilweise transparenten VDS als Reaktion darauf, dass von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 eine Angabe erhalten wird, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Um dem Insassen sowohl das UAV als auch die VDS zu zeigen, wird die große VDS (die etwa die Hälfte des UAV erfasst und die Bremsschwelle zeigt) hierbei als eine teilweise transparente Schicht über dem UAV gezeigt.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das Präsentieren eines Videos im zweiten Videomodus für den Insassen, dass das UAV hinter der VDS gezeigt wird, und sind die Größe und der Ort des UAV im zweiten Videomodus im Wesentlichen der Größe und dem Ort des UAV im ersten Videomodus gleich. Optional bedeutet dies, dass es eine Differenz von weniger als 10 % zwischen der Größe und dem Ort des UAV im ersten Videomodus und der Größe und der Position des UAV im zweiten Videomodus gibt. In einer anderen Ausführungsform wird das UAV in einem diagonalen SF von mindestens 10 Grad gezeigt und basiert das UAV nicht auf dem durch die Kamera aufgenommenen Video.
  • Das UAV kann in einigen Ausführungsformen unabhängig von dem Zweck des Reisens in dem Fahrzeug sein. Das UAV kann beispielsweise Videos enthalten, die im Zusammenhang mit den folgenden Aktivitäten stehen: Ansehen von Kinofilmen, Ansehen von TV-Sendungen, Abrufen von persönlichen E-Mails, Spielen von Unterhaltungsspielen und Surfen in sozialen Netzwerken.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Sichtfeld (SF) des Insassen auf die äußere Umgebung durch ein intransparentes Element versperrt und stellt die VDS zumindest einen Teil des versperrten Sichtfelds dar. Optional verwendet der Insasse ein VR-Headset und ist die Versperrung durch ein zu dem VR-Headset gehörendes intransparentes Element bedingt. Zusätzlich oder alternativ kann die Versperrung durch die Fahrzeugkabine bedingt sein; in diesem Fall kann das intransparente Element eine SDPED, ein Sicherheitsträger und/oder eine Knautschzone auf Augenhöhe sein, die mindestens 30 Grad des frontal-horizontalen, unbewaffneten SF auf die äußere Umgebung des Fahrzeuginsassen auf Augenhöhe versperren.
  • Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Systems, das verwendet werden kann, um das Bewusstsein eines Insassen eines Fahrzeugs hinsichtlich eines bevorstehenden PAFK dadurch zu erhöhen, dass ermöglicht wird, dass mehr Umgebungslicht durch ein Fenster in ein Fahrzeug eintritt. In einer Ausführungsform umfasst ein Verschattungssystem für ein Fenster eines autonomen Straßenfahrzeugs mindestens das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, ein Verschattungsmodul und einen Prozessor.
  • 20a zeigt ein Verschattungsmodul eines intelligenten Glases (engl.: smart glass), das gemäß einer Angabe arbeitet, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis nicht bevorsteht. Diese Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das auf einer einwandfreien Straße fahrende Fahrzeug, und der rechte Teil zeigt, dass das intelligente Glasfenster (Smart-Glass-Fenster) einen Großteil des Umgebungslichts blockiert (dargestellt in der Zeichnung durch den Baum draußen, der für den Insassen unsichtbar ist). 20b zeigt das Verschattungsmodul eines intelligenten Glases, das gemäß einer Angabe arbeitet, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht. Diese Zeichnung besteht aus zwei Teilen; der linke Teil zeigt das bald über ein Schlagloch fahrende Fahrzeug, und der rechte Teil zeigt, dass das intelligente Glasfenster (Smart-Glass-Fenster) das Umgebungslicht nicht blockiert (dargestellt in der Zeichnung durch den Baum draußen, der für den Insassen sichtbar ist).
  • Das Verschattungsmodul ist dazu konfiguriert, die Menge des Umgebungslichts zu steuern, das durch das Fenster in das Fahrzeug gelangt. Optional ist das Fenster ein nach vorne gerichtetes Fenster (z. B. eine Windschutzscheibe). Optional ist das Fenster ein zur Seite gerichtetes Fenster. In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von Verschattungsmodulen verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verschattungsmodul einen Vorhang. Optional verdeckt der Vorhang den überwiegenden Bereich des Fensters. Optional kann sich der Vorhang mit Hilfe eines elektromechanischen Geräts, wie beispielsweise eines Motors, auf der Grundlage von durch den Prozessor erteilten Befehlen öffnen und schließen.
  • In einer anderen Ausführungsform ist das Verschattungsmodul ein bewegliches physikalisches Element, das dazu konfiguriert ist, die Intensität des Umgebungslichts zu reduzieren, das durch das Fahrzeugfenster in die Fahrzeugkabine eintritt. Beispielsweise kann das Verschattungsmodul verschiedene Formen von Jalousien, ein Rollo oder ein Schiebeelement umfassen. Optional kann das Verschattungsmodul auf der Innenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet werden, um mehr als 70 % der Intensität des Umgebungslichts zu blockieren. Optional kann das Verschattungsmodul auf der Außenseite der Fahrzeugkabine ausgebreitet werden, um mehr als 70 % der Intensität des Umgebungslichts zu blockieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verschattungsmodul ein intelligentes Glas, das in der Lage ist, sein Niveau der Lichtdurchlässigkeit zu ändern. Optional ist das intelligente Glas ein intelligentes Glas eines Fahrzeugfensters, das eine SPD-Folie (Suspended-Particle-Devices-Folie) umfasst. Ein intelligentes Glasfenster (Smart-Glass-Fenster) kann auch als ein schaltbares Glas, als ein Smart-Fenster, als ein intelligentes Fenster und/oder als ein schaltbares Fenster bekannt sein. Ein intelligentes Glas ist ein Glas oder eine Verglasung, deren Lichtdurchlässigkeitseigenschaften durch die Anwendung von Spannung, Strom, Licht oder Wärme geändert werden. Beispiele für intelligente Gläser, die elektrisch schaltbar sind, umfassen: SPDs (engl.: suspended particle devices), elektrochrome Geräte (engl.: electrochromic devices), Übergangsmetallhydrid-Elektrochromgeräte (engl.: transition-metal hydride electrochromics devices), modifizierte poröse nanokristalline Folien (engl.: modified porous nano-crystalline films), Polymerdispersionsflüssigkristallgeräte (engl.: polymer dispersed liquid crystal devices), Mikrojalousien (engl.: micro-blinds) und Dünnbeschichtung von in Glas eingebetteten Nanokristallen (engl.: thin coating of nanocrystals embedded in glass). Beispiele für intelligente Gläser, die nichtelektrisch sind, umfassen: mechanische Smart-Fenster, Vistamatic® und Sunvalve.
  • Der Prozessor ist dazu konfiguriert, dem Verschattungsmodul zu befehlen, auf der Grundlage von durch das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 generierten Angaben in verschiedenen Modi zu arbeiten. In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem Verschattungsmodul je nachdem, ob ein PAFK-Ereignis bevorsteht, zu befehlen, in verschiedenen Modi zu arbeiten, die ermöglichen, dass unterschiedliche Mengen des Umgebungslichts durch das Fenster in das Fahrzeug gelangen. Beispielsweise kann das Verschattungsmodul je nachdem, ob ein PAFK-Ereignis bevorsteht, in einem ersten oder in einem zweiten Modus arbeiten. Optional blockiert das Verschattungsmodul im ersten Modus eine im Vergleich zum zweiten Modus größere Menge des durch das Fahrzeugfenster eintretenden Umgebungslichts. Optional kann das im zweiten Modus erhöhte Umgebungslicht dazu beitragen, dass sich der Insasse der äußeren Umgebung stärker bewusst ist, wodurch es dem Insassen möglich sein kann, sich auf das PAFK-Ereignis vorzubereiten.
  • In einer Ausführungsform ist der Prozessor dazu konfiguriert, einem Verschattungsmodul als Reaktion auf eine Angabe, die indiziert, dass kein PAFK-Ereignis bevorsteht, zu befehlen, in einem ersten Modus zu arbeiten, in dem das Verschattungsmodul mehr als 30 % des durch ein Fenster des Fahrzeugs eintretenden Umgebungslichts blockiert. Das Erhalten einer Angabe, die indikativ dafür ist, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, kann die Menge des Umgebungslichts ändern, das durch das Fenster in das Fahrzeug gelangt. Optional wird diese Änderung vorgenommen, ohne dass ein Befehl zum Vornehmen der Änderung von dem Insassen erhalten wird. In einer Ausführungsform ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem Verschattungsmodul als Reaktion auf eine Angabe, die indiziert, dass ein PAFK-Ereignis bevorsteht, zu befehlen, in einem zweiten Modus zu arbeiten, in dem das Verschattungsmodul weniger als 90 % des durch das Fahrzeugfenster eintretenden Umgebungslichts blockiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug eine Fahrzeugkabine, in dem sich ein oder mehrere Insassen während des Reisens in dem Fahrzeug (z. B. durch Sitzen auf Sitzen) aufhalten können. An der Vorderseite der Fahrzeugkabine ist eine stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) und ein die SDPED unterstützendes steifes Element befestigt. Optional ist die SDPED intransparent. Das steife Element befindet sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe zwischen der SDPED und der äußeren Umgebung. Darüber hinaus enthält das Fahrzeug eine Kamera (z. B. die Kamera 142 oder die Struktur 147, die mehrere Kameras umfasst), die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen, und einen Computer (z. B. den Computer 143), der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung vor dem Insassen auf Augenhöhe zu generieren. Optional kann die Kamera und/oder kann jede der Kameras in der Struktur 147 auf mindestens einem der folgenden Sensoren basieren: ein CCD-Sensor, ein CMOS-Sensor, ein Nahinfrarot-Sensor (NIR-Sensor), ein Infrarot-Sensor (IR-Sensor) und ein auf aktiver Beleuchtung, wie beispielsweise LiDAR, basierendes Gerät. Optional, wenn die Kamera mehrere Kameras umfasst, sind die mehreren Kameras in mehrere Richtungen rund um das Fahrzeug gerichtet und unterstützen die mehreren Kameras eine Generierung mehrerer Darstellungen der äußeren Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die SDPED in einigen Ausführungsformen sowohl während eines normalen Fahrens als auch zu Zeiten, die nicht als einem normalen Fahren entsprechend gelten, an ihrem Ort befestigt (ortsfest) sein kann, während die SDPED in anderen Ausführungsformen während zumindest einigen Zeiten, die nicht einem normalen Fahren entsprechen, ihren Ort ändern kann.
  • Die SDPED ist derart mit der Fahrzeugkabine verbunden, dass sie sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe vor einem Insassen befindet, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt. In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von SDPED genutzt werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst die SDPED ein passives Material, das weniger steif als ein standardmäßiges Fahrzeugfenster aus Glas ist. Das passive Material ist dazu konfiguriert, während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen. Optional hat das passive Material eine Dicke, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. Optional kann sich die Dicke des passiven Materials auf die durchschnittliche Dicke der SDPED über den sich auf Augenhöhe befindenden Teil der SDPED beziehen. Alternativ kann sich die Dicke auf die maximale Dicke an irgendeiner Stelle der SDPED (die mindestens einer der oben erwähnten Werte ist) beziehen.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst die SDPED ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich während einer Kollision aufzublasen, um den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen. In einigen Beispielen können die pneumatischen Kissen aus einem Elastomermaterial geformt sein, das Luft oder ein anderes Gas enthaltende Kammern aufweist. Optional werden die Kammern in einem komprimierten, entleerten Zustand gehalten, bis sie durch die Aufnahme eines Gasdrucks aufgeblasen werden, der durch das Steuerungssystem zum autonomen Fahren des Fahrzeugs gesteuert wird, wobei das Steuerungssystem zum autonomen Fahren dafür verantwortlich ist, die Wahrscheinlichkeit und Schwere einer bevorstehenden Kollision zu schätzen. Um den Rückfederungseffekt durch eine stoßdämpfende Energiedissipation zu reduzieren, können die Kammern zusätzlich oder alternativ mit eingeschränkten Durchlässen ausgestattet sein, die den Fluss aus den Kammern heraus begrenzen. US-Patent Nummer 5,382,051 legt Beispiele für pneumatische Kissen offen, die mit einigen der Ausführungsformen angewendet werden können.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die SDPED einen Fahrzeugairbag, der dazu konfiguriert ist, während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen. In einem Beispiel befindet sich der Airbag während eines normalen Fahrens in einem verstauten Zustand. Der Airbag ist mit einem Gasgenerator verbunden, der dazu konfiguriert ist, den Airbag nach dem Erhalt einer Angabe, die indikativ für eine einen Schwellenwert überschreitende Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls des Fahrzeugs ist, bis zu einem aufgeblasenen Zustand mit Gas aufzublasen. In diesem Beispiel befindet sich der Airbag im verstauten Zustand auf Augenhöhe vor dem Insassen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Fahrzeugkabine eine Tür umfassen und ist die SDPED derart physikalisch von innen mit der Tür verbunden, dass sich die SDPED mit der Tür bewegt, wenn sich die Tür öffnet und/oder schließt.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug eine zweite SDPED umfassen, die mit der äußeren Vorderseite des Fahrzeugs verbunden ist, um Verletzungen eines Fußgängers während einer Kollision zwischen dem Fußgänger und dem Fahrzeug zu minimieren.
  • In einer Ausführungsform ist das steife Element, das die SDPED unterstützt, intransparent. In einer anderen Ausführungsform kann das steife Element ein bei Fahrzeugen übliches Verbundglas oder ein bei Fahrzeugen übliches Hartglas sein. Optional umfasst die Struktur des Fahrzeugs eine Knautschzone, die sich auf Augenhöhe zwischen dem steifen Element und der äußeren Umgebung befindet.
  • Die Darstellung der äußeren Umgebung soll dem Insassen einige die äußere Umgebung beschreibende Details bereitstellen. In einigen Ausführungsformen wird die Darstellung der äußeren Umgebung aus dem Blickwinkel des Insassen generiert und stellt die Darstellung der äußeren Umgebung dar, wie eine Sicht auf die äußere Umgebung für den Insassen aussehen würde, wenn sich anstelle der SDPED und/oder anstelle des steifen Elements ein transparentes Fenster auf Augenhöhe befinden würde. Optional wird ein Display verwendet, um dem Insassen die Darstellung zu zeigen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von Displays verwendet werden, um dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen. In einer Ausführungsform ist das Display in einem HMD enthalten und umfasst das Fahrzeug außerdem ein Kommunikationssystem, das dazu konfiguriert ist, die Darstellung zu dem HMD zu übertragen. Beispielsweise kann das HMD ein Virtual-Reality-System, ein Augmented-Reality-System oder ein Mixed-Reality-System sein. In einer Ausführungsform wird das Display durch die SDPED und/oder durch das steife Element unterstützt. Das Display ist zum Beispiel physikalisch mit der SDPED und/oder mit dem steifen Element verbunden. Optional ist das Display ein flexibles Display. Zum Beispiel kann das flexible Display auf mindestens einer der folgenden Technologien und ihren Varianten basieren: OLED, organische Dünnschichttransistoren (engl.: organic thin film transistors, OTFT), elektronisches Papier (E-Papier), rollbare Displays und flexible AMOLED. In einem Beispiel ist das Display so flexibel, dass es die Leistung der SDPED während einer Kollision um nicht mehr als 20 % herabsetzt. In einem Beispiel wird die Leistung der SDPED dadurch gemessen, dass der Kopf eines Crashtest-Dummys gegen die SDPED geschlagen wird und das Abbremsen des Kopfes mittels in dem Kopf eingebetteten Sensoren gemessen wird.
  • 21a, 21b und 22 zeigen verschiedene Ausführungsformen des oben beschriebenen Fahrzeugs. Jedes der dargestellten Fahrzeuge umfasst eine Querschnittansicht der Fahrzeuge, wobei jedes Fahrzeug eine Fahrzeugkabine 145 für einen einzelnen Insassen (in 21b) oder für mehrere Insassen (in 21a und 22) umfasst. In den Zeichnungen ist ein Großteil der Fahrzeugkabine mit der SDPED 140 ausgekleidet, die intransparent ist und ein weiches, passives (seiner Natur nach polsterartiges) Material enthält. Die SDPED 140 wird durch ein steifes Element 141 unterstützt, das in den Zeichnungen Teile des Äußeren (des Rumpfs) des Fahrzeugs umfasst, das optional aus einem oder aus mehreren der folgenden Materialien hergestellt sein kann: faserverstärktes Polymer, kohlefaserverstärktes Polymer, Stahl und Aluminium. Die Fahrzeuge enthalten zudem eine Kamera (wie beispielsweise die Kamera 142 und/oder die Struktur 147, die mehrere Kameras beherbergt), die so positioniert ist, dass sie eine Frontansicht der äußeren Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Zusätzlich enthalten die Fahrzeuge einen Computer 143, der an verschiedenen Orten im Fahrzeug positioniert sein kann. In einigen Ausführungsformen kann der Computer mehrere Prozessoren und/oder Grafikprozessoren umfassen, die sich an verschiedenen Orten im Fahrzeug befinden können.
  • Die Zeichnungen zeigen verschiedene Arten von Displays, die verwendet werden können, um dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen, die durch den Computer 143 auf der Grundlage des durch die Kamera 142 erfassten Videos generiert wird. In 21a wird die Darstellung über ein HMD 144 gezeigt, das zum Beispiel ein Virtual-Reality-HMD sein kann. In 21b wird die Darstellung über ein HMD 146 gezeigt, das zum Beispiel ein Mixed-Reality-HMD sein kann. Und in 22 kann die Darstellung über eines oder mehrere der Displays 150 bereitgestellt werden, die mit der Fahrzeugkabine verbunden sind. Es ist zu beachten, dass in den oben genannten Zeichnungen nicht alle der beschriebenen Elemente in jeder Zeichnung vorkommen.
  • Die Zeichnungen zeigen zudem verschiedene strukturelle Alternativen, die in verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen zur Anwendung gebracht werden können. Zum Beispiel zeigt 21a ein Fahrzeug mit einem Fenster 148, das optional ein Fahrzeugfenster aus Hartglas sein kann und das sich an einem Ort befindet, an dem der Kopf eines angeschnallten Insassen erwartungsgemäß während einer Kollision nicht anschlägt. 21b zeigt ein Fahrzeug mit einer Knautschzone 149, die sich an der Vorderseite des Fahrzeugs auf Augenhöhe befindet. Die Zeichnung zeigt zudem die Struktur 147, die mehrere Kameras beherbergt, die in mehrere Richtungen rund um das Fahrzeug gerichtet sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Darstellung der äußeren Umgebung manipuliert werden, um das Aussehen der äußeren Umgebung für den Insassen zu verbessern. Optional kann dies unter Verwendung des Computers durchgeführt werden. In einem Beispiel umfasst die Manipulation der Darstellung mindestens eine der folgenden Manipulationen: Umwandlung eines an einem bedeckten Tag aufgenommenen Videos in ein Video eines sonnigen Tags durch Beibehalten der hauptsächlichen Elemente in dem aufgenommenen Video (wie beispielsweise Fahrzeuge und Gebäude) und Anwenden von Effekten eines sonnigen Tags, Umwandlung einer unangenehmen Umgebung in eine angenehme Umgebung, Umwandlung von standardmäßigen Fahrzeugen in futuristische oder altmodische Fahrzeuge und Hinzufügen von Fans, die draußen stehen und dem Insassen zuwinken.
  • In einer Ausführungsform behält die Manipulation die hauptsächlichen Elemente in der Umgebung derart bei, dass der Insasse auch anhand der manipulierten Darstellung noch wissen kann, wo er unterwegs ist. In einer anderen Ausführungsform behält die manipulierte Darstellung die hauptsächlichen Objekte in dem Video der äußeren Umgebung derart bei, dass die hauptsächlichen, in dem manipulierten Video gezeigten Objekte im Wesentlichen mit den hauptsächlichen Objekten übereinstimmen, die ohne die Manipulation gesehen worden wären.
  • Wie in 21a durch das gestrichelte Rechteck dargestellt, kann die Fahrzeugkabine in einigen Ausführungsformen ein Fahrzeugfenster aus Hartglas oder ein Fahrzeugfenster aus Verbundglas umfassen, das sich an einem Ort befindet, an dem der Kopf eines angeschnallten Insassen erwartungsgemäß infolge einer Kollision während einer Fahrt mit einer Geschwindigkeit von weniger als 50 km/h nicht anschlägt.
  • In einer Ausführungsform ist die Struktur des Fahrzeugs derart, dass sich eine Knautschzone auf Augenhöhe zwischen dem steifen Element und der äußeren Umgebung befindet.
  • Wie oben beschrieben, können verschiedene Arten von Fahrzeugen durch eine Anwendung der durch das steife Element unterstützten, intransparenten SDPED in Verbindung mit der Kamera und dem Computer profitieren. Es folgen einige Beispiele für verschiedene Charakterisierungen von Fahrzeugen in verschiedenen Ausführungsformen. In einer Ausführungsform wiegt das Fahrzeug ohne Batterien weniger als 1500 kg und ist das Fahrzeug für den Transport von maximal fünf Insassen konzipiert. In einer anderen Ausführungsform wiegt das Fahrzeug ohne Batterien weniger als 1000 kg und umfasst das Fahrzeug einen Motor, der in der Lage ist, kontinuierlich höchstens 80 Pferdestärken aufrechtzuerhalten. In einer weiteren Ausführungsform wiegt das Fahrzeug weniger als 1000 kg und ist das Fahrzeug für den Transport von maximal zwei Insassen konzipiert. In noch einer weiteren Ausführungsform wiegt das Fahrzeug ohne Batterien weniger als 800 kg und umfasst das Fahrzeug einen Motor, der in der Lage ist, kontinuierlich höchstens 60 Pferdestärken aufrechtzuerhalten. In noch einer weiteren Ausführungsform wiegt das Fahrzeug ohne Batterien weniger als 500 kg und umfasst das Fahrzeug einen Motor, der in der Lage ist, kontinuierlich höchstens 40 Pferdestärken aufrechtzuerhalten. Und in noch einer weiteren Ausführungsform wiegt das Fahrzeug ohne Batterien weniger als 400 kg und ist das Fahrzeug für den Transport von maximal zwei Insassen konzipiert.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug eine Fahrzeugkabine, in dem sich ein oder mehrere Insassen während des Reisens in dem Fahrzeug (z. B. durch Sitzen auf Sitzen) aufhalten können. An der Fahrzeugkabine ist eine stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED) und ein die SDPED unterstützendes steifes Element befestigt. Optional ist die SDPED intransparent. Die SDPED befindet sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe links von dem Insassen, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt. Das steife Element befindet sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe zwischen der SDPED und der äußeren Umgebung. Optional ist das steife Element intransparent. Optional kann das steife Element ein bei Fahrzeugen übliches Verbundglas oder ein bei Fahrzeugen übliches Hartglas sein.
  • Darüber hinaus enthält das Fahrzeug eine Kamera (z. B. die Kamera 161), die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung links von dem Insassen aufzunehmen, und einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung links von dem Insassen auf Augenhöhe zu generieren. Optional umfasst die Kamera mehrere Kameras, die in mehrere Richtungen rund um das Fahrzeug gerichtet sind und eine Generierung mehrerer Darstellungen der äußeren Umgebung aus verschiedenen Blickwinkeln unterstützen.
  • 23 veranschaulicht eine Ausführungsform des oben beschriebenen autonomen Straßenfahrzeugs und zeigt, wie eine SDPED den Insassen während einer Kollision schützt. In der Zeichnung ist die SDPED 160 (die ein passives Material umfassen kann) mit dem steifen Element 141 verbunden. Wenn ein anderes Fahrzeug mit der Seite des Fahrzeugs kollidiert, trifft der Kopf des Insassen gegen die weiche SDPED 160 und nicht gegen ein Glasfenster (das dort in vielen konventionellen Fahrzeugen positioniert wäre).
  • Die SDPED ist derart mit der Fahrzeugkabine verbunden, dass sie sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe links von dem Insassen befindet, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt. Optional versperrt die SDPED aufgrund ihres Orts mindestens 30 Grad des horizontalen, unbewaffneten Sichtfelds (SF) auf die äußere Umgebung links von dem Insassen auf Augenhöhe. Optional versperrt die SDPED mindestens 45 Grad oder mindestens 60 Grad des horizontalen, unbewaffneten SF auf die äußere Umgebung links von dem Insassen auf Augenhöhe. In einem Beispiel eines standardmäßigen Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Toyota-Camry-Modells des Jahres 2015, erstreckt sich das frontal-horizontale, unbewaffnete SF von der linken Tür, über die Windschutzscheibe und bis zur rechten Tür.
  • In einigen Ausführungsformen ist die SDPED an der linken Tür des Fahrzeugs befestigt. In einer Ausführungsform hat das Fahrzeug einen Einzelsitz (der durch den Insassen besetzt ist). In einer anderen Ausführungsform hat das Fahrzeug zwei oder mehr als zwei Vordersitze und besetzt der Insasse den ganz linken der beiden oder mehreren Vordersitze.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Arten von SDPED genutzt werden. In einer Ausführungsform umfasst die SDPED ein passives Material, das weniger steif als ein standardmäßiges Fahrzeugfenster aus Glas ist und eine Dicke hat, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. In anderen Ausführungsformen kann die SDPED einen Fahrzeugairbag oder ein pneumatisches Kissen umfassen, der/das dazu konfiguriert ist, sich während einer Kollision aufzublasen, um den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen.
  • Der gleiche Aufbau kann auf der rechten Seite des Fahrzeugs angewendet werden, um zum Schutz dieser Seite auf eine Weise beizutragen, die der Verwendung der SDPED und des steifen Elements zum Schutz der linken Seite des Insassen gleich ist. Folglich kann das Fahrzeug in einigen Ausführungsformen außerdem eine zweite SDPED umfassen, die sich auf Augenhöhe rechts von dem auf dem Vordersitz sitzenden Insassen befindet, und ein zweites steifes Element umfassen, das sich auf Augenhöhe zwischen der zweiten SDPED und der äußeren Umgebung befindet. Optional versperrt die SDPED mindestens 20 Grad des horizontalen, unbewaffneten SF auf die äußere Umgebung rechts von dem Insassen auf Augenhöhe, und ist der Computer außerdem dazu konfiguriert, eine zweite Darstellung der äußeren Umgebung rechts von dem Insassen zu generieren.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug ein Seitenfenster 170, eine intransparente SDPED (z. B. die SDPED 171), einen Motor 172 und einen Prozessor 175.
  • Der Prozessor 175 ist dazu konfiguriert, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren (wie beispielsweise das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65) eine Angabe zu erhalten, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor 172 zu befehlen, die SDPED 171 von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen. Im ersten Zustand blockiert die SDPED 171 die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung nicht, und im zweiten Zustand blockiert die SDPED 171 die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung, um während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen das Seitenfenster zu schützen. Optional ist der Prozessor dazu konfiguriert, dem Motor 172 zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor dem erwarteten Zeitpunkt der Kollision damit zu beginnen, die SDPED 171 in den zweiten Zustand zu bewegen.
  • Der Motor 172 ist dazu konfiguriert, die SDPED 171 mehrere Male über einen Schiebemechanismus 173 zwischen den ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen. Zum Beispiel kann sich die SDPED 171 während derselben Fahrt mehrere Male auf und ab bewegen, ohne dass der Insasse oder eine andere Person die SDPED 171 und/oder andere Komponenten (wie beispielsweise den Motor 172 oder das Fenster 170) reparieren muss, damit die SDPED 171 in der Lage ist, ihren Betrieb (d. h. ein kontinuierliches Auf- und Abwegen bei Bedarf) fehlerlos fortzusetzen. In einigen Beispielen ist der Motor 172 ein Motor, der dazu konzipiert ist, die SDPED 171 mehr als 2 Mal, mehr als 100 Mal und/oder mehr als 10.000 Mal zu bewegen, ohne ausgetauscht zu werden.
  • Das Seitenfenster 170 befindet sich auf Augenhöhe eines in dem Fahrzeug sitzenden Insassen und ermöglicht dem Insassen, die äußere Umgebung zu sehen. In einer Ausführungsform ist das Seitenfenster 170 ein elektrisches Fenster. In dieser Ausführungsform umfasst das elektrische Fenster einen Fensterheber (engl.: „window regulator”), der die Leistung eines Fenstermotors 177 auf das Glas des Seitenfensters überträgt, um dieses nach oben oder nach unten zu bewegen. Der Motor 172 ist mit einem SDPED-Heber (engl.: „SAEDP regulator”) verbunden, der die Leistung des Motors 172 auf die SDPED 171 überträgt, um diese nach oben oder nach unten zu bewegen. In dieser Ausführungsform befindet sich der SDPED-Heber näher an der Innenseite der Fahrzeugkabine als der Fensterheber. Optional können der Motor 172 und der Fenstermotor 177 artgleich oder verschiedenartig sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst die SDPED 171 ein passives Material, das weniger steif als ein standardmäßiges Glasfenster eines Fahrzeugs ist und eine Dicke hat, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. Optional kann das Fahrzeug einen Stauraum in einer Tür des Fahrzeugs umfassen, der dazu konfiguriert ist, die SDPED 171 im ersten Zustand aufzunehmen. Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeug einen Stauraum im Dach des Fahrzeugs umfassen, der dazu konfiguriert ist, die SDPED 171 im ersten Zustand aufzunehmen.
  • Optional kann sich die SDPED 171 beim Umschalten zwischen den ersten und zweiten Zuständen nach oben bewegen und hat die Oberseite der SDPED eine Gestalt (wie beispielsweise ein Dreiecks- oder eine Viertelkugelgestalt), die das Risiko reduziert, dass ein Teil des Insassen (z. B. ein Finger oder eine Gliedmaße) oder der Kleidung des Insassen zwischen der Oberseite der SDPED 171 und einem oberen Rahmen beim Bewegen der SDPED 171 in den zweiten Zustand eingeklemmt wird.
  • In einer Ausführungsform ist die SDPED 171 dazu konfiguriert, beim schnellen Umschalten der SDPED 171 zwischen den ersten und zweiten Zuständen nicht einen Bereich von 1 bis 5 cm der Oberhöhe des Fensters zu bedecken. Optional reduziert das Freihalten des genannten Bereichs das Risiko, dass die Finger oder eine Gliedmaße des Insassen beim Bewegen der SDPED 171 in den zweiten Zustand durch die Kante der SDPED 171 eingeklemmt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug zusätzliche SDPED umfassen, die (zusätzlich zu dem Seitenfenster 170) weitere Bereiche der Fahrzeugkabine bedecken. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug eine SDPED 176, die zumindest ein Teil des Dachs des Fahrzeugs bedeckt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug eine Kamera (z. B. die Kamera 178a), die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED 171 im zweiten Zustand befindet. Zusätzlich kann das Fahrzeug in diesen Ausführungsformen einen Computer (wie beispielsweise den Computer 13) umfassen, der dazu konfiguriert ist, eine Darstellung der äußeren Umgebung auf der Grundlage des Videos zu generieren, und ein Display umfassen, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen. Das Display kann physikalisch mit der Fahrzeugkabine verbunden sein und/oder zu einem HMD gehören. Optional ist die Kamera mit der SDPED 171 verbunden und bewegt sich die Kamera folglich zusammen mit der SDPED 171, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird. Optional ist das Display mit der SDPED 171 verbunden und bewegt sich das Display folglich zusammen mit der SDPED 171, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird. Optional ist das Display dazu konfiguriert, eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe zu zeigen, wenn sich die SDPED im zweiten Zustand befindet. In einem Beispiel ist das Display ein flexibles Display. In einem anderen Beispiel umfasst die Kamera mehrere Kameras, die in mehrere Richtungen um das Fahrzeug gerichtet sind, und ist der Computer dazu konfiguriert, mindestens zwei verschiedene Darstellungen der äußeren Umgebung aus mindestens zwei verschiedenen Blickwinkeln für zwei in dem Fahrzeug sitzende Insassen zu generieren.
  • In einigen Ausführungsformen wird eines der oben genannten Displays oder werden mehrere der oben genannten Displays verwendet, um beim Anheben der SDPED 171 dem Insassen ein Video der Gefahr und der vorhergesagten Trajektorie, die zu der Kollision führen könnte, zu zeigen, um dem Insassen zu erklären, warum die SDPED 171 in den zweiten Zustand bewegt wird.
  • 24a und 24b zeigen ein Beispiel eines Fahrzeugs, in dem das Seitenfenster durch eine SDPED bedeckt sein kann, die sich nach oben und unten bewegen kann. Die Zeichnungen veranschaulichen Querschnitte des Fahrzeugs, die zeigen, wie sich die SDPED 171 vom ersten Zustand (in 24a) in den zweiten Zustand (in 24b) bewegen kann. Die gepunktete Linie 179 indiziert, dass die SADEP 171 nicht den gesamten Zwischenraum über dem Fenster verschließt (z. B. um zu vermeiden, dass die Haare der Insassin eingeklemmt werden). Die Zeichnung zeigt zudem einen Schiebemechanismus 173, der verwendet werden kann, um die Bewegung der SDPED 171 zu führen und zu unterstützen. 24b zeigt zudem eine Kamera 178a und ein Display 178b, die mit einem Prozessor verbunden sind, der auf der Grundlage des von der Kamera erhaltenen Videos eine Ansicht der äußeren Umgebung generiert, wenn sich eine SDPED (auf der rechten Seite des Fahrzeugs) im zweiten Zustand befindet. Die Ansicht der äußeren Umgebung wird der Insassin auf dem Display 178b gezeigt. Die Kamera und das Display an der linken SDPED 171, die der Kamera 178a und dem Display 178b entsprechen, sind der Übersichtlichkeit halber nicht in der Zeichnung dargestellt; es ist jedoch zu verstehen, dass eine solche Kamera und ein solches Display an jeder relevanten beweglichen SDPED installiert werden können.
  • In einer Ausführungsform ist der Mechanismus, der die SDPED 171 zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt (als der „SDPED-Mechanismus” bezeichnet) einem elektrischen Fensterheber ähnlich, der ein Fahrzeugfenster nach oben und unten bewegt. Wie bei elektrischen Fenstern von Fahrzeugen kann der SDPED-Heber durch einen elektrischen Motor angetrieben werden, der mit dem SDPED-Heber eine Einheit bilden kann oder ein Teil eines Systems sein kann, das ein separates Ersetzen des Motors oder des Hebers ermöglicht. Der SDPED-Mechanismus umfasst ein Steuerungssystem, einen Motor, eine Getriebeuntersetzung, einen Schiebemechanismus und die SDPED, die in der Regel an der Tür befestigt sind, alternativ jedoch wie nachstehend offengelegt auf dem Dach befestigt sein können. Der Schiebemechanismus kann verschiedene Architekturen haben, wie beispielsweise Bowden-System, doppeltes Bowden-System, Kabelspirale oder Kreuzhebel.
  • In einem ersten Beispiel ist der SDPED-Mechanismus einem elektrischen Fenstermechanismus mit einem doppelten Bowden-System ähnlich, in dem die SDPED 171 auf zwei Trägern befestigt ist beziehungsweise entlang zweier Schienen eingeschränkt ist. Das Steuerungssystem treibt den Motor an, der zwei Bowdenzüge aufwickelt, die zwei Träger und folglich die SDPED 171 bewegen. Ein Bowdenzug überträgt mechanische Kraft durch die Bewegung eines inneren Kabels relativ zu einem äußeren Gehäuse, und im Fall eines Gleichstrommotors wird der grundlegende Betrieb des Motors durch eine Umkehr der Polarität seines Netz- und Erdeingangs erreicht.
  • In einem zweiten Beispiel ist der SDPED-Mechanismus einem zahnradgetriebeartigen elektrischen Fensterheber ähnlich; in diesem Fall umfasst der SDPED-Mechanismus einen SDPED-Motor zur Stromversorgung des Mechanismus, ein Zahnradgetriebe und einen Getriebearm zum Bewegen der SDPED 171 zwischen den ersten und zweiten Zuständen sowie eine SDPED-Halterung zum Festhalten der SDPED 171.
  • In einem dritten Beispiel ist der SDPED-Mechanismus einem kabelartigen elektrischen Fensterheber ähnlich; in diesem Fall umfasst der SDPED-Heber einen SDPED-Motor, der ein Drahtkabel durch einen Mechanismus führt, eine Reihe von Rollen, die das Kabel führen, und einen Heberschlitten, der an dem Kabel und an der SDPED 171 befestigt ist und der auf der Heberschiene gleitet. Eine oder mehrere Schienen können vertikal innerhalb der Türverkleidung befestigt sein, die als Führungsstück dient, wenn die SDPED 171 auf und ab gleitet. Je nach dem Design kann die Konfiguration eine hauptsächliche Heberschiene in der Mitte der Tür oder eine Schiene auf jeder Seite der SDPED haben.
  • In einem vierten Beispiel ist der SDPED-Heber einem scherenartigen elektrischen Fensterheber ähnlich; in diesem Fall betreibt ein Motor ein Zahnrad, das die SDPED 171 durch die Anwendung einer Scherenbewegung von starren Stäben anhebt und senkt.
  • Der Motor, der die SDPED 171 über den Schiebemechanismus bewegt, kann jeder geeignete Motor sein, wie z. B. ein elektrischer Gleichstrommotor, ein elektrischer Wechselstrommotor oder ein pneumatischer Motor.
  • In einer Ausführungsform wird die Angabe, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, von dem Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65 erhalten, das die Wahrscheinlichkeit auf der Grundlage der Trajektorie des Fahrzeugs und auf der Grundlage von Informationen über die Straße berechnet. Optional können die Informationen über die Straße von einer oder mehreren der folgenden Quellen erhalten werden: ein Sensor, der an dem Fahrzeug befestigt ist; ein Sensor, der an einem benachbarten Fahrzeug befestigt ist; eine Straßenkarte, ein stationärer Verkehrslotse in der Nähe des Fahrzeugs und ein zentraler Verkehrslotse, der mit dem Fahrzeug über einen kabellosen Kanal kommuniziert.
  • In einer Ausführungsform ist der Prozessor 175 außerdem dazu konfiguriert, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen. In dieser Ausführungsform bezeichnet der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision, die gleich dem Schwellenwert oder niedriger als der Schwellenwert ist.
  • 25a zeigt eine Ausführungsform eines autonomen Straßenfahrzeugs, das eine äußere, intransparente SDPED 190 umfasst, die während eines normalen Fahrens derart an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist, dass sich die SDPED 190 vor einem und auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet. Die SDPED 190 ist weniger steif als ein standardmäßiges Glasfenster eines Fahrzeugs und ist dazu konzipiert, während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie zu absorbieren. Darüber hinaus umfasst das Fahrzeug eine Kamera (wie beispielsweise die Kamera 142), die an dem Fahrzeug befestigt ist und dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen, und einen Computer (wie beispielsweise den Computer 143), der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe für den Insassen zu generieren. Optional wird die Darstellung aus dem Blickwinkel des Insassen generiert. Optional umfasst das Fahrzeug ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung zu zeigen. Zum Beispiel kann das Display zu einem HMD gehören, das durch den Insassen getragen wird. In einem anderen Beispiel kann das Display mit der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs verbunden und ein flexibles Display sein.
  • Die SDPED 190 kann in verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung verschiedener Verfahrensweisen zur Anwendung gebracht werden. In einer Ausführungsform umfasst die SDPED 190 ein passives Material. Optional hat die SDPED 190 eine Dicke, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst die SDPED 190 einen Fahrzeugairbag, der dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. 25b zeigt eine äußere SDPED 190, die zwei Airbags 192 umfasst, die dazu konfiguriert sind, während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie zu absorbieren. Optional hat der Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand. Der Airbag ist mit einem Gasgenerator verbunden, der dazu konfiguriert ist, den Airbag mit Gas aufzublasen, und der Airbag befindet sich im verstauten Zustand auf Augenhöhe vor dem Insassen. In dieser Ausführungsform umfasst das Fahrzeug außerdem ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren, wie beispielsweise das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, das dazu konfiguriert ist, eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug auf der Grundlage von Messwerten von an dem Fahrzeug befestigen Sensoren zu berechnen und dem Airbag zu befehlen, sich vor dem Aufprall des Fußgängers gegen das Fahrzeug aufzublasen.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die SDPED 190 ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. In dieser Ausführungsform umfasst das Fahrzeug außerdem ein Steuerungssystem zum autonomen Fahren, wie beispielsweise das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65, das dazu konfiguriert ist, eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug auf der Grundlage von Messwerten von an dem Fahrzeug befestigen Sensoren zu berechnen und dem pneumatischen Kissen zu befehlen, mindestens 0,5 Sekunden vor dem erwarteten Zeitpunkt der Kollision damit zu beginnen, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. Optional ist das pneumatische Kissen wiederverwendbar und kann das pneumatische Kissen mehrfach verwendet werden, ohne repariert werden zu müssen. Zum Beispiel umfasst das Fahrzeug einen Mechanismus zum Entleeren und/oder Verstauen des pneumatischen Kissens, ohne dass eine Reparatur und/oder ein Austausch des pneumatischen Kissens notwendig ist.
  • 26a und 26b zeigen eine motorisierte, äußere SDPED, die sich mehrfach zwischen ersten und zweiten Zuständen bewegen kann. Die Zeichnungen zeigen, wie sich die SDPED 121 vom ersten Zustand (in 26a) zum zweiten Zustand (in 26b) bewegen kann, indem der Motor 122 die SDPED 121 über einen Schiebemechanismus 123 bewegt. Zusätzlich zeigen die Zeichnungen eine optionale Kamera 126, die in die SDPED 121 integriert ist und die einem Prozessor ein Video bereitstellen kann, wobei der Prozessor dazu konfiguriert ist, eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren, wenn sich die SDPED 121 im zweiten Zustand befindet.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug ein Fenster 120, eine wiederverwendbare SDPED 121, einen Motor 122 und einen Prozessor 124. Das Fenster 170, das sich auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet und das eine Windschutzscheibe sein kann, ermöglicht dem Insassen, die äußere Umgebung zu sehen. Die SDPED 121 ist wiederverwendbar ist, d. h. sie kann mehrere Male bewegt werden, ohne nach jedem Gebrauch ausgetauscht oder repariert werden zu müssen. Die SDPED 121 kann in verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen unter Verwendung verschiedener Verfahrensweisen zur Anwendung gebracht werden. In einer Ausführungsform umfasst die SDPED 121 ein passives Material. Optional hat die SDPED 121 eine Dicke, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. In einer anderen Ausführungsform umfasst die SDPED 121 ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich zum Schutz des Fußgängers aufzublasen. Optional ist das pneumatische Kissen wiederverwendbar und ist der Prozessor 124 dazu konfiguriert, dem pneumatischen Kissen zu befehlen, mindestens 0,5 Sekunden vor dem erwarteten Zeitpunkt der Kollision zwischen dem Fußgänger und dem Fahrzeug damit zu beginnen, sich aufzublasen.
  • Der Motor 122 ist dazu konfiguriert, die SDPED 121 mehrere Male über einen Schiebemechanismus 123 zwischen den ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass der Motor, die SDPED und/oder der Schiebemechanismus repariert werden müssen. Im ersten Zustand blockiert die SDPED 121 die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung nicht, und im zweiten Zustand blockiert die SDPED 121 die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung. Die SDPED 121 ist dazu konfiguriert, im zweiten Zustand während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie zu absorbieren.
  • Der Prozessor 124 ist dazu konfiguriert, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren (wie beispielsweise das Steuerungssystem zum autonomen Fahren 65), eine Angabe zu erhalten, die indiziert, ob eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Schwellenwert erreicht. Optional stellt der Prozessor 124 die meiste Zeit während der Fahrt des Fahrzeugs keine Angabe bereit, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit den Schwellenwert erreicht. Der Prozessor 124 ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf den Erhalt einer Angabe, die indikativ für eine (z. B. innerhalb von weniger als 2 Sekunden) bevorstehende Kollision ist, dem Motor 122 zu befehlen, die SDPED 121 vom ersten in den zweiten Zustand zu bewegen. Optional ist der Prozessor 124 dazu konfiguriert, dem Motor 122 zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor der Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug damit zu beginnen, die SDPED 121 zum Schutz des Fußgängers in den zweiten Zustand zu bewegen.
  • In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, den Abstand und den Winkel zwischen dem Fahrzeug und einem Fußgänger zu detektieren, und berechnet das Steuerungssystem zum autonomen Fahren die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision zwischen dem Fußgänger und dem Fahrzeug auf der Grundlage der von dem Sensor erhaltenen Daten, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und des möglichen Manövers.
  • In einer Ausführungsform ist der Prozessor 124 außerdem dazu konfiguriert, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor 122 zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen. Optional bezeichnet der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug, die gleich dem Schwellenwert oder niedriger als der Schwellenwert ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Kamera (wie beispielsweise die Kamera 126), die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED 121 im zweiten Zustand befindet. Zusätzlich kann das Fahrzeug in dieser Ausführungsform einen Computer umfassen, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren, und ein Display umfassen, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen, während sich die SDPED 121 im zweiten Zustand befindet. Optional ist die Kamera 126 an der Außenseite der SDPED 121 befestigt und bewegt sich die Kamera folglich mit der SDPED 121, wenn diese sich zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt. Optional ist das Display an der Innenseite der SDPED 121 befestigt und bewegt sich das Display folglich auch mit der SDPED 121, wenn diese sich zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt; der Insasse kann das Display durch das Fenster 120 sehen, wenn sich die SDPED 121 im zweiten Zustand befindet. In einer alternativen Ausführungsform ist das Display physikalisch mit der Fahrzeugkabine (wie beispielsweise eine Windschutzscheibe, die zudem als ein Display fungiert) verbunden und/oder in einem durch den Insassen getragenen HMD enthalten.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug, das zum Hinlegen konzipiert ist, eine geschlossene Fahrzeugkabine 210, eine Matratze 211, eine SDPED 212, die Teile der Fahrzeugkabine 210 bedeckt, eine Kamera (z. B. die Struktur 147, die mehrere Kameras beherbergt), einen Computer (z. B. den Computer 143) und ein Display 215. 27 zeigt eine Ausführungsform einer Fahrzeugkabine 210, in der sich ein Insasse hinlegen kann. In der Zeichnung liegt der Insasse auf der Matratze 211, die den Boden der Fahrzeugkabine 210 bedeckt, und sieht der Insasse einen Film auf dem Display 215. Die SDPED 212 bedeckt die Vorderseite, das Dach und die Rückseite der Fahrzeugkabine 210. Es ist zu beachten, dass die SDPED 212 zudem Teile der Seitenwände der Fahrzeugkabine 210 bedeckt; dies ist nicht dargestellt, um ein übersichtlichere Darstellung der Ausführungsform zu ermöglichen. Die Zeichnung umfasst zudem einen Airbag 216, der unterhalb der SDPED 212 aufgeblasen werden kann, um den Insassen bei einer Kollision zu schützen und bei einer Kollision die Bewegungen des Insassen einzuschränken.
  • Die Matratze 211 bedeckt mindestens 50 % des Bodens der Fahrzeugkabine. Optional bedeckt die Matratze 211 mindestens 80 % des Bodens der Fahrzeugkabine. In einer Ausführungsform hat die Matratze 211 eine durchschnittliche Dicke von mindestens 3 cm. In anderen Ausführungsform ist die durchschnittliche Dicke der Matratze 211 größer als mindestens eine der folgenden Dicken: 5 cm, 7 cm, 10 cm, 20 cm und 30 cm.
  • Die SDPED 212 ist eine intransparente SDPED mit einer durchschnittlichen Dicke von mindestens 1 cm. Optional bedeckt die SDPED 212 während eines normalen Fahrens mindestens 50 % der Seitenwände der Fahrzeugkabine und mindestens 60 % der Vorderwand der Fahrzeugkabine. In einer Ausführungsform ist die durchschnittliche Dicke der SDPED 212 größer als mindestens eine der folgenden Dicken: 2 cm, 3 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm. In einer anderen Ausführungsform bedeckt die SDPED 212 mindestens 80 % der Seitenwände der Fahrzeugkabine und mindestens 80 % der Vorderwand der Fahrzeugkabine. In einer anderen Ausführungsform bedeckt die SDPED mindestens 50 % des Dachs der Fahrzeugkabine. In einer weiteren Ausführungsform bedecken die Matratze und die SDPED im Wesentlichen den gesamten Innenbereich der Fahrzeugkabine.
  • In einigen Ausführungsformen können zusätzlich zu der SDPED 212 weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit des Insassen eingesetzt werden. In einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Fahrzeugairbag, der dazu konfiguriert ist, sich während einer Kollision vor der SDPED 212 zu entfalten, um den Insassen zusätzlich zu der SDPED 212 vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Tatsache, dass sich der Airbag vor der SDPED entfaltet, bedeutet, dass sich der Airbag in Richtung der Innenseite der Fahrzeugkabine entfaltet. Optional hat der Airbag einen verstauten Zustand und einen aufgeblasenen Zustand und ist der Airbag mit einem Gasgenerator verbunden, der dazu konfiguriert ist, den Airbag nach Berechnung einer vorherbestimmten Aufprallschwere mit Glas aufzublasen. Die verstauten Airbags können an verschiedenen Stellen untergebracht sein, wie beispielsweise im Wesentlichen in der Mitte der Vorderwand, im Wesentlichen in der Mitte der Rückwand, in den Seitenwänden (möglicherweise zwei oder mehr als zwei horizontal angeordnete Airbags) und im Dach (möglicherweise ein Airbag oder mehrere Airbags in Richtung der Vorderseite der Fahrzeugkabine und ein Airbag oder mehrere Airbags in Richtung der Rückseite der Fahrzeugkabine).
  • In einigen Ausführungsformen können verschiedene zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit des Insassen während des Fahrens angewendet werden, wie beispielsweise ein Schlafnetz und/oder ein Sicherheitsgurt, die beispielsweise in den US-Patenten Nummer 5,536,042 und 5,375,879 beschrieben werden.
  • Das steife Element 213 ist dazu konfiguriert, die SDPED 212 zu unterstützen und während einer Kollision einer Deformation zu widerstehen, um eine Intrusion der Fahrzeugkabine zu reduzieren. Ein Teil des steifen Elements 213 befindet sich während eines normalen Fahrens auf Augenhöhe zwischen der SDPED 212 und der äußeren Umgebung. Optional bedeckt das steife Element von außen mehr als 80 % der SDPED auf den Seitenwänden der Fahrzeugkabine. Optional umfasst das Fahrzeugs außerdem eine Knautschzone, die sich auf Augenhöhe zwischen dem steifen Element 213 und der äußeren Umgebung befindet.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fahrzeug ein pneumatisches Kissen, das dazu konfiguriert ist, sich während einer Kollision aufzublasen, um den Insassen zusätzlich zu der SDPED 212 vor Schlägen gegen die Innenseite der Fahrzeugkabine zu schützen. Optional ist das pneumatische Kissen dazu konfiguriert, sich vor der SDPED 212 in Richtung der Innenseite der Fahrzeugkabine zu entfalten. Alternativ befindet sich das pneumatische Kissen zwischen der SDPED 212 und dem steifen Element 213 und ist das pneumatische Kissen dazu konfiguriert, sich hinter der SDPED 212 zu entfalten. Das pneumatische Kissen kann an verschiedenen Orten befestigt sein; beispielsweise kann es an der Vorderwand, an der Rückwand, an den Seitenwänden und/oder am Dach befestigt sein.
  • Die Kamera ist dazu konfiguriert, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen. Der Computer ist dazu konfiguriert, eine Darstellung der äußeren Umgebung auf der Grundlage des Videos zu generieren. Optional wird die Darstellung aus dem Blickwinkel des Insassen generiert. Das Display 215 ist dazu konfiguriert, dem Insassen die Darstellung zu zeigen. In einer Ausführungsform ist das Display 215 in einem HMD enthalten und umfasst das Fahrzeug außerdem ein Kommunikationssystem, das dazu konfiguriert ist, die Darstellung zu dem HMD zu übertragen. In einer anderen Ausführungsform ist das Display 215 auf Augenhöhe des Insassen physikalisch mit der SDPED 212 und/oder mit dem steifen Element 213 verbunden. Optional ist das Display 215 ein flexibles Display. Zum Beispiel kann das flexible Display 215 ein flexibles Display sein, das auf mindestens einer der folgenden Technologien und ihren Varianten basiert: OLED, organische Dünnschichttransistoren (engl.: organic thin film transistors, OTFT), elektronisches Papier (E-Papier), rollbare Displays und flexible AMOLED. Optional ist das Display 215 so flexibel, dass es die Leistung der SDPED während einer Kollision um nicht mehr als 20 % herabsetzt.
  • Eine Fahrzeugkabine, die dazu konzipiert ist, einem Insassen zu ermöglichen, sich bequem hinzulegen, kann unter Verwendung verschiedener Fahrzeugkabinendesigns erreicht werden, die sich von den Designs unterscheiden können, die in standardmäßigen Fahrzeugen, in denen die Insassen hauptsächlich aufrecht sitzen, verwendet werden. In einem Beispiel hat das Fahrzeug keinen Fahrzeugsitz mit einer Rückenlehne und einem Sicherheitsgurt, der es dem Insassen ermöglicht, in den vorderen zwei Dritteln der Fahrzeugkabine aufrecht zu sitzen. In einem anderen Beispiel ist das Fahrzeug für einen einzelnen Insassen konzipiert und ist der durchschnittliche Abstand zwischen der Matratze und dem Dach der Fahrzeugkabine kleiner als 80 cm. In einem weiteren Beispiel ist das Fahrzeug für einen einzelnen Insassen konzipiert und ist der durchschnittliche Abstand zwischen der Matratze und dem Dach der Fahrzeugkabine kleiner als 70 cm. In noch einem weiteren Beispiel ist das Fahrzeug für einen einzelnen Insassen konzipiert und ist der durchschnittliche Abstand zwischen dem Dach der Fahrzeugkabine und der Straße kleiner als 1 Meter. Und in noch einem weiteren Beispiel ist das Fahrzeug für einen einzelnen Insassen konzipiert und ist der durchschnittliche Abstand zwischen dem Dach der Fahrzeugkabine und der Straße kleiner als 80 cm.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung der Begriffe „Boden”, „Dach”, „Seitenwände” und „Vorderwand” mit Bezug auf die Fahrzeugkabine ihrer üblichen Bedeutung gemäß zu sehen ist, wenn die Fahrzeugkabine als eine überwiegend konvexe, dreidimensionale Hülle gilt, die beispielsweise eine Gestalt hat, die einem Quader ähnelt. Zum Beispiel wird ein Insasse, dessen Gesicht nach vorne zeigt, die Vorderwand vorne sehen, den Boden, wenn er nach unten sieht, das Dach, wenn er nach oben sieht, und eine Seitenwand, wenn er zu einer der beiden Seiten (nach links oder rechts) sieht. In Ausführungsformen, die nicht Quadern ähneln, können für diese Begriffe alternative Definitionen auf der Grundlage des relativen Bereichs (im dreidimensionalen Raum), die jeder Teil der Teile der Fahrzeugkabine einnimmt, verwendet werden. Zum Beispiel kann der Boden der Fahrzeugkabine als jedweder Teil der Fahrzeugkabine gelten, der sich unterhalb mindestens 80 % des Volumens der Fahrzeugkabine befindet. Gleichermaßen kann das Dach jedweder Teil der Fahrzeugkabine sein, der sich oberhalb mindestens 80 % des Volumens der Fahrzeugkabine befindet. Die Vorderwand kann jedweder Teil der Fahrzeugkabine sein, der sich vor mindestens 80 % des Volumens der Fahrzeugkabine befindet usw. Es ist zu beachten, dass einige Teile der Fahrzeugkabine bei Verwendung dieser alternativen Definitionen als zu zwei unterschiedlichen Bereichen (z. B. zur Vorderwand und zum Dach) gehörend bezeichnet werden können.
  • 28 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrzeugs, das ein vorderes Spiegelelement hat. Die Zeichnung zeigt, wie die Insassin 222 ihr Spiegelbild 223 in dem Spiegelelement 220 sehen kann.
  • In einer Ausführungsform befindet sich das Spiegelelement 220 vor einem Insassen, der auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzt. Das Spiegelelement 220 bietet einen Effekt der Reflexion von mehr als 25 % des Lichts, das aus der Richtung des Insassen eintrifft. Optional bietet das Spiegelelement 220 einen Effekt der Reflexion von mehr als 50 %, 80 % und/oder 90 % des Lichts, das aus der Richtung des Insassen eintrifft. Optional erhöht das Spiegelelement 220 das Volumen der Fahrzeugkabine, wie es auf Grund des Reflexionseffekts durch den Insassen wahrgenommen wird.
  • In einer Ausführungsform hat das Spiegelelement 220 eine Höhe und eine Breite von mehr als 25 × 25 cm, sodass es ein Quadrat bedeckt, das mindestens diese Abmessungen hat. Optional erfasst das Spiegelelement 220 einen Bereich von mindestens 10 × 10 Grad des nach vorne gerichteten SF des Insassen während eines normalen Fahrens, einschließlich eines sich vom Horizont bis 10° unterhalb des Horizonts erstreckenden Bereichs. Optional hat das Spiegelelement 220 eine Höhe und eine Breite von mehr als 50 × 40 cm und erfasst das Spiegelelement mehr als 30 × 30 Grad des SF des Insassen, einschließlich eines sich vom Horizont bis 30° unterhalb des Horizonts erstreckenden Bereichs. Optional erfasst das Spiegelelement 220 mehr als 25 % der Fläche, an der sich eine herkömmliche Windschutzscheibe eines normalen, nichtautonomen Straßenfahrzeugs im Jahr 2016 erwartungsgemäß befindet.
  • Das Spiegelelement 220 kann in verschiedenen Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise zur Anwendung gebracht werden. In einer Ausführungsform umfasst das Spiegelelement 220 einen optischen Spiegel, der im Wesentlichen plan und senkrecht zum Boden ist. In dieser Ausführungsform wird der überwiegende Teil des Reflexionseffekts durch den optischen Spiegel erzeugt. In einem Beispiel bezieht sich ein optischer Spiegel, der im Wesentlichen plan und senkrecht zum Boden ist, auf einen optischen Spiegel, der einen Krümmungsradius von mehr als einem Meter und eine Abweichung von unter ±30° von der Senkrechten zum Boden hat.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst das Spiegelelement 220 einen fresnelartigen optischen Reflektor, der viele reflektierende Prismen umfasst. In dieser Ausführungsform ist der fresnelartige optische Reflektor nicht plan, sondern sind die reflektierenden Prismen in Winkeln angeordnet, die das Licht von dem Insassen derart reflektieren, dass ein planer Spiegel imitiert wird.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Spiegelelement 220 ein elektronisches Display, das auf der Grundlage einer Kamera 221 arbeitet, wobei die Kamera dazu konfiguriert ist, ein Video des Insassen 222 aufzunehmen, und einen Computer 224, der dazu konfiguriert ist, eine digitale Darstellung des Insassen 223 auf der Grundlage des Videos des Insassen zu generieren. In diesem Fall wird der Reflexionseffekt überwiegend durch Licht erzeugt, das durch das elektronische Display emittiert wird (das der Output des durch den Computer 224 generierten Videos des Insassen ist).
  • Aufgrund der unmittelbaren Nähe zwischen der mindestens einen Kamera 221 und dem Insassen kann es notwendig sein, den Reflexionseffekt einer großen Fläche von mehreren Kameras, die den Insassen aus verschiedenen Winkeln erfassen, zusammenzufügen (zu „stitchen”). In einem Beispiel umfasst die Kamera 221 eine erste und eine zweite Kamera, die sich rechts beziehungsweise links von dem Insassen befinden. In einem anderen Beispiel umfasst die Kamera 221 eine erste und eine zweite Kamera, die sich über dem Niveau der Nase des Insassen beziehungsweise unter dem Niveau des Schlüsselbeins des Insassen und weniger als 80 cm vom Insassen entfernt befinden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird der Reflexionseffekt durch einen digitalen Spiegel erreicht, der mehrere Kameras umfasst, die in den digitalen Spiegel integriert sind und dazu konfiguriert sind, Bilder des Insassen aufzunehmen, und der mehrere Licht emittierende Pixel umfasst, die dazu konfiguriert sind, Lichtstrahlen zu emittieren, die den Reflexionseffekt generieren.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Spiegelelement 220 ein elektronisches Display und umfasst das Fahrzeug außerdem eine Kamera, die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen, und einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung vor dem Insassen auf Augenhöhe zu generieren, die durch das Spiegelelement 220 gezeigt wird. Zusätzlich zu dem Reflexionseffekt kann das Spiegelelement 220 in einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert sein, in einem zweiten Zustand zu arbeiten, in dem es einen Effekt der Reflexion von weniger als 20 % des aus der Richtung des Insassen eintreffenden Lichts bietet, und dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen. Das Zeigen der Darstellung kann hierin eine transparente Windschutzscheibe zur äußeren Umgebung imitieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug außerdem ein Display umfassen, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe vor dem Insassen anstatt des oder zusätzlich zu dem Reflexionseffekt zu zeigen. Optional kann das Fahrzeug eine Benutzerschnittstelle umfassen, die dazu konfiguriert ist, dem Insassen zu ermöglichen, zwischen dem Sehen des Reflexionseffekts und dem Sehen der Darstellung der äußeren Umgebung umzuschalten. In einem Beispiel ist das Display in einem Head-Mounted-Display (HMD) enthalten. In einem anderen Beispiel ist das Display mechanisch mit der Fahrzeugkabine verbunden und/oder enthält das Spiegelelement das Display.
  • Wie oben beschrieben, kann der Effekt der Reflexion von aus der Richtung des Insassen kommenden Lichts in einigen Ausführungsformen unter Verwendung eines HMD erreicht werden. Es folgt ein detaillierteres Beispiel für eine solche Ausführungsform.
  • In einer Ausführungsform umfasst ein autonomes Straßenfahrzeug eine Fahrzeugkabine, die einen Vordersitz, eine Kamera, einen Computer, ein Kommunikationsmodul und ein HMD umfasst. Die Kamera ist physikalisch mit dem Fahrzeug verbunden und dazu konfiguriert, Bilder eines Insassen aufzunehmen, der auf dem Vordersitz sitzt. Der Computer ist dazu konfiguriert, auf der Grundlage der Bilder ein Video zu generieren, das einen Spiegeleffekt zeigt. Der „Spiegeleffekt” beinhaltet hierin, dass dem Insassen ein Bild gezeigt wird, das einem Bild ähnelt, das der Insasse sehen würde, wenn vor dem Insassen ein wirklicher Spiegel wäre. Optional ermöglicht das System dem Insassen, Kontrolle über den synthetischen Spiegeleffekt zu haben, wie beispielsweise über den Abstand zwischen dem Insassen und seinem/ihrem Bild und/oder über die Breite des Bildes. Das Kommunikationsmodul ist dazu konfiguriert, das Video an ein durch den Insassen getragenes Head-Mounted-Display (HMD) zu übertragen, und das HMD ist dazu konfiguriert, dem Insassen das Video derart zu zeigen, dass der Insasse eine Darstellung seines oder ihres Spiegelbilds sieht, wenn er auf Augenhöhe nach vorne blickt. Optional wird das HMD aus einer Gruppe ausgewählt, die umfasst: ein Virtual-Reality-Headset, ein Augmented-Reality-Headset und ein Mixed-Reality-Headset. Optional erfasst das dem Insassen gezeigte Video mindestens 30 × 30 Grad des SF des Insassen, einschließlich eines sich mindestens vom Horizont bis 30° unterhalb des Horizonts erstreckenden Bereichs.
  • In einer Ausführungsform umfasst das oben beschriebene Fahrzeug außerdem eine zweite Kamera, die dazu konfiguriert ist, eine zweite Reihe von Bildern der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen. In dieser Ausführungsform ist der Computer außerdem dazu konfiguriert, eine Darstellung der äußeren Umgebung auf der Grundlage der zweiten Reihe von Bildern zu generieren, und ist das HMD dazu konfiguriert, die Darstellung der äußeren Umgebung anstelle des den Spiegeleffekt zeigenden Videos oder zusätzlich zu dem den Spiegeleffekt zeigenden Video zu zeigen.
  • In einer Ausführungsform kann das oben beschriebene Fahrzeug mehrere Kameras umfassen, die Bilder aufnehmen, die durch den Computer zur Generierung des den Spiegeleffekt zeigenden Videos verwendet werden. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug mindestens eine erste und eine zweite Kamera, die sich rechts beziehungsweise links von dem Insassen befinden. In einem anderen Beispiel umfasst das Fahrzeug mindestens eine erste und eine zweite Kamera, die sich über dem Niveau der Nase des Insassen beziehungsweise unter dem Niveau des Schlüsselbeins des Insassen befinden und die weniger als 80 cm vom Insassen entfernt sind. Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen umfassen einen Prozessor und/oder einen Computer. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem zum autonomen Fahren unter Verwendung eines Computers zur Anwendung gebracht werden und erfolgt die Generierung einer Darstellung der äußeren Umgebung unter Verwendung eines Prozessors oder eines Computers. Es folgen einige Beispiele für verschiedene Arten von Computern und/oder Prozessoren, die in einigen der hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden können.
  • 29a und 29b sind schematische Darstellungen möglicher Ausführungsformen von Computern (400, 410), die in der Lage sind, eine oder mehrere der hierin erörterten Ausführungsformen auszuführen. Der Computer (400, 410) kann auf verschiedene Weise zur Anwendung gebracht werden, wie beispielsweise jedoch nicht beschränkt auf: ein Server, ein Client, ein Personal-Computer, ein Netzwerkgerät, ein Handheld-Gerät (z. B. ein Smartphone) und/oder jedwede andere Computerform, die in der Lage ist, eine Computeranweisung auszuführen.
  • Der Computer 400 beinhaltet eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Prozessor 401, Speicher 402, computerlesbarer Datenträger 403, Benutzerschnittstelle 404, Kommunikationsschnittstelle 405 und Bus 406. In einem Beispiel kann der Prozessor 401 eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: eine allgemeine Verarbeitungseinheit, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Complex-Instruction-Set-Computer-Mikroprozessor (CISC-Mikroprozessor), einen Reduced-Instruction-Set-Computer-Mikroprozessor (RISC-Mikroprozessor), einen Very-Long-Instruction-Word-Mikroprozessor (VLIW-Mikroprozessor), eine spezielle Verarbeitungseinheit, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine verteilte Verarbeitungseinheit und/oder einen Netzwerkprozessor. Des Weiteren kann der Speicher 402 des obigen Beispiels eine oder mehrere der folgenden Speicherkomponenten umfassen: CPU-Cache, Hauptspeicher, Festwertspeicher (Read-only-Memory, ROM), Dynamic-Random-Access-Memory (dynamisches RAM, DRAM) wie beispielsweise synchrones DRAM (SDRAM), Flash-Speicher, Static-Random-Access-Memory (statisches RAM, SRAM) und/oder einen Datenträger. Der Prozessor 401 und die eine oder mehreren Speicherkomponenten können miteinander über einen Bus, wie beispielsweise der Bus 406, kommunizieren.
  • Der Computer 410 beinhaltet eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Prozessor 411, Speicher 412 und Kommunikationsschnittstelle 413. In einem Beispiel kann der Prozessor 411 eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: eine allgemeine Verarbeitungseinheit, einen Mikroprozessor, eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Complex-Instruction-Set-Computer-Mikroprozessor (CISC-Mikroprozessor), einen Reduced-Instruction-Set-Computer-Mikroprozessor (RISC-Mikroprozessor), einen Very-Long-Instruction-Word-Mikroprozessor (VLIW-Mikroprozessor), eine spezielle Verarbeitungseinheit, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Field-Programmable-Gate-Array (FPGA), einen digitalen Signalprozessor (DSP), eine verteilte Verarbeitungseinheit und/oder einen Netzwerkprozessor. Des Weiteren kann der Speicher 412 des obigen Beispiels eine oder mehrere der folgenden Speicherkomponenten umfassen: CPU-Cache, Hauptspeicher, Festwertspeicher (Read-only-Memory, ROM), Dynamic-Random-Access-Memory (dynamisches RAM, DRAM) wie beispielsweise synchrones DRAM (SDRAM), Flash-Speicher, Static-Random-Access-Memory (statisches RAM, SRAM) und/oder einen Datenträger.
  • Des Weiteren kann die Kommunikationsschnittstelle (405, 413) der obigen Beispiele eine oder mehrere Komponenten zur Verbindung mit einem oder mehreren der folgenden Netzwerke enthalten: ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Netzwerk (engl.: „inter-vehicle network”), Ethernet, Intranet, Internet, ein Glasfaser-Kommunikationsnetzwerk, ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk und/oder ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk. Optional wird die Kommunikationsschnittstelle (405, 413) zur Herstellung einer Verbindung mit dem Netzwerk 408 verwendet. Zusätzlich oder alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle 405 zur Herstellung einer Verbindung mit anderen Netzwerken und/oder anderen Kommunikationsschnittstellen verwendet werden. Des Weiteren kann die Benutzerschnittstelle 404 des obigen Beispiels eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: (i) ein Bilderzeugungsgerät wie beispielsweise ein Video-Display, ein Augmented-Reality-System, ein Virtual-Reality-System und/oder ein Mixed-Reality-System, (ii) ein Tonerzeugungsgerät wie beispielsweise ein oder mehrere Lautsprecher, (iii) ein Eingabegerät wie beispielsweise eine Tastatur, eine Maus, ein elektronischer Stift, ein gestenbasiertes Eingabegerät, das aktiv oder passiv sein kann, und/oder eine Gehirn-Computer-Schnittstelle.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass wenn ein Prozessor (Computer) in einer Ausführungsform offengelegt wird, der Umfang der Ausführungsform auch die Verwendung mehrerer Prozessoren (Computer) umfassen soll. Zusätzlich kann ein Prozessor und/oder ein Computer, der in einer Ausführungsform offengelegt wird, in einigen Ausführungsformen ein Teil des Fahrzeugs sein, während der Prozessor und/oder Computer in anderen Ausführungsformen von dem Fahrzeug getrennt sein kann. Zum Beispiel kann der Prozessor und/oder der Computer in einem durch den Insassen getragenen Gerät und/oder von dem Fahrzeug entfernt sein (z. B. ein Server).
  • Gemäß der Verwendungsweise hierin bedeuten Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform” (und ihre Variationen), dass das betreffende Merkmal in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten sein kann. Darüber hinaus können separate Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform”, „„einige Ausführungsformen”, eine andere Ausführungsform”, „eine weitere Ausführungsform” etc. sich auf dieselbe Ausführungsform beziehen, verschiedene Aspekte einer Ausführungsform veranschaulichen und/oder sich auf unterschiedliche Ausführungsformen beziehen.
  • Einige Ausführungsformen können unter Verwendung des Verbs „indizieren”, unter Verwendung des Adjektivs „indikativ” und/oder unter Verwendung von Variationen dieser beschrieben werden. Hierin bedeuten Sätze in der Form von „X ist indikativ für Y”, dass X mit Y korrelierte Informationen enthält, bis hin zu dem Fall, dass X gleich Y ist. Darüber hinaus beziehen sich Ausdrücke in der Form von „Bereitstellung/Erhalt einer Angabe, die indiziert, ob X geschehen ist” hierin auf jede Angabemethode, einschließlich aber nicht beschränkt auf: Senden/Empfangen eines Signals, wenn X geschehen ist, und kein Senden/Empfangen eines Signals, wenn X nicht geschehen ist; kein Senden/Empfangen eines Signals, wenn X geschehen ist, und Senden/Empfangen eines Signals, wenn X nicht geschehen ist und/oder Senden/Empfangen eines ersten Signals, wenn X geschehen ist, und Senden/Empfangen eines zweiten Signals, wenn X nicht geschehen ist.
  • s„Ein Großteil”, „ein überwiegender Teil”, „das meiste” etc. von etwas ist hierin als mehr als 51 % des Etwas (einschließlich 100 % des Etwas) definiert. Ein „Teil” von etwas bezieht sich hierin auf 0,1 % bis 100 % des Etwas (einschließlich 100 % des Etwas). Ausdrücke in der Form von „ein Teil eines Bereichs” beziehen sich hierin auf 0,1 % bis 100 % des Bereichs.
  • Gemäß der Verwendungsweise hierin indizieren die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „enthält”, „enthaltend”, „beinhaltet”, „beinhalten”, „hat”, „haben” sowie ähnliche Begriffe oder jedwede andere Varianten dieser eine Ausdrucksweise offener Ansprüche, die zusätzliche Einschränkungen nicht ausschließt. „Ein” oder „eine” werden eingesetzt, um eines oder mehrere zu beschreiben, und der Singular umfasst auch den Plural, es sei denn, dass es offensichtlich ist, dass er anders gemeint ist.
  • Bestimmte Merkmale einiger der Ausführungsformen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit im Kontext separater Ausführungsformen beschrieben worden sein können, können zudem in einer einzigen Ausführungsform in verschiedenen Kombinationen bereitgestellt werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale einiger der Ausführungsformen, die aus Platzgründen im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben worden sein können, zudem separat oder in jedweder geeigneten Unterkombination bereitgestellt werden.
  • In Verbindung mit konkreten Beispielen beschriebene Ausführungsformen werden beispielshalber und nicht einschränkungshalber dargestellt. Darüber hinaus ist es offensichtlich, dass auf dem Gebiet der Technik qualifizierten Personen viele Alternativen, Modifikationen und Variationen ersichtlich sein werden. Es ist davon auszugehen, dass andere Ausführungsformen angewendet und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Anwendungsbereich der angefügten Patentansprüche und ihrer Entsprechungen abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (10)

  1. Autonomes Straßenfahrzeug, das folgende Merkmale umfasst: ein Seitenfenster, das sich auf Augenhöhe eines in dem Fahrzeug sitzenden Insassen befindet; wobei das Fenster dem Insassen ermöglicht, die äußere Umgebung zu sehen; eine intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED); einen Motor, der dazu konfiguriert ist, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass diese repariert werden müssen; und einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu erhalten, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen; wobei die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im ersten Zustand nicht blockiert, und wobei die SDPED die Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im zweiten Zustand blockiert, um während einer Kollision den Kopf des Insassen vor Schlägen gegen das Seitenfenster zu schützen.
  2. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor außerdem dazu konfiguriert ist, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen; wobei der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision bezeichnet, die gleich dem Schwellenwert oder kleiner als der Schwellenwert ist.
  3. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Prozessor außerdem dazu konfiguriert ist, dem Motor zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor der Kollision damit zu beginnen, die SDPED in den zweiten Zustand zu bewegen.
  4. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die SDPED ein passives Material umfasst, das weniger steif als ein standardmäßiges Glasfenster eines Fahrzeugs ist und das eine Dicke hat, die größer als mindestens eine der folgenden Dicken ist: 1 cm, 2 cm, 5 cm, 10 cm, 15 cm und 20 cm.
  5. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 1, das außerdem folgende Merkmale umfasst: eine Kamera, die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet; einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren; und ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen; wobei die Kamera an der SDPED befestigt ist und sich folglich mit der SDPED bewegt, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird; und wobei das Display an der SDPED befestigt ist und sich folglich mit der SDPED bewegt, wenn diese zwischen den ersten und zweiten Zuständen bewegt wird.
  6. Autonomes Straßenfahrzeug, das folgende Merkmale umfasst: eine äußere, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED), die während eines normalen Fahrens derart an der Vorderseite des Fahrzeugs befestigt ist, dass sich die SDPED vor einem und auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet; eine Kamera, die an dem Fahrzeug befestigt ist und die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung vor dem Insassen aufzunehmen; und einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung auf Augenhöhe für den Insassen zu generieren.
  7. Autonomes Straßenfahrzeug, das folgende Merkmale umfasst: ein Fenster, das sich auf Augenhöhe eines auf einem Vordersitz des Fahrzeugs sitzenden Insassen befindet; wobei das Fenster dem Insassen ermöglicht, die äußere Umgebung zu sehen; eine wiederverwendbare, intransparente stoßdämpfende Polsterung zur Energiedissipation (SDPED); einen Motor, der dazu konfiguriert ist, die SDPED mehrere Male über einen Schiebemechanismus zwischen ersten und zweiten Zuständen zu bewegen, ohne dass diese repariert werden müssen; und einen Prozessor, der dazu konfiguriert ist, von einem Steuerungssystem zum autonomen Fahren eine Angabe zu erhalten, die indiziert, dass eine Wahrscheinlichkeit einer bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Schwellenwert erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bewegen; wobei die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im ersten Zustand nicht blockiert, und wobei die SDPED die frontale Sicht auf Augenhöhe des Insassen auf die äußere Umgebung im zweiten Zustand blockiert; und wobei die SDPED im zweiten Zustand während einer Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen Teil der auf den Fußgänger übertragenen Unfallenergie absorbieren kann.
  8. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 7, wobei der Prozessor außerdem dazu konfiguriert ist, eine aktualisierte Angabe zu erhalten, die indiziert, dass die Wahrscheinlichkeit der bevorstehenden Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug einen zweiten Schwellenwert nicht erreicht, und dem Motor zu befehlen, die SDPED in den ersten Zustand zu bewegen; wobei der zweite Schwellenwert eine Wahrscheinlichkeit für eine Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug bezeichnet, die gleich dem Schwellenwert oder kleiner als der Schwellenwert ist.
  9. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 7, wobei der Prozessor außerdem dazu konfiguriert ist, dem Motor zu befehlen, mindestens 0,2 Sekunden, 0,5 Sekunden, 1 Sekunde oder 2 Sekunden vor der Kollision zwischen einem Fußgänger und dem Fahrzeug damit zu beginnen, die SDPED zum Schutz des Fußgängers in den zweiten Zustand zu bewegen.
  10. Autonomes Straßenfahrzeug nach Anspruch 7, das außerdem folgende Merkmale umfasst: eine Kamera, die dazu konfiguriert ist, ein Video der äußeren Umgebung aufzunehmen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet; einen Computer, der dazu konfiguriert ist, auf der Grundlage des Videos eine Darstellung der äußeren Umgebung zu generieren; und ein Display, das dazu konfiguriert ist, dem Insassen die Darstellung der äußeren Umgebung zu zeigen, während sich die SDPED im zweiten Zustand befindet.
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