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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur variablen Steuerung von Bedienfunktionen in einem Kraftfahrzeug. Sie bezieht sich auf die Steuerung von Bedienfunktionen, bei denen es sich nicht um Funktionen zur Bedienung des Fahrzeugs als solches, das heißt um Funktionen zur grundsätzlichen Bewegung des Fahrzeugs und zur Teilnahme am Straßenverkehr handelt, sondern insbesondere um Komfortfunktionen, wie die Bedienung eines Infotainmentsystems oder der Klimaanlage.
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Moderne Kraftfahrzeuge sind sehr häufig mit einer Vielzahl technischer Einrichtungen und Systeme ausgestattet, welche nicht zur eigentlichen Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs beitragen, aber den Kraftfahrer bei der sicheren Steuerung des Kraftfahrzeugs und beim Erreichen seines Fahrziels unterstützen oder den Fahrkomfort und den allgemeinen Komfort für den Fahrzeugführer sowie für andere Fahrzeuginsassen erhöhen. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um Infotainmentsysteme, welche den Fahrer mit Routeninformationen und anderen Informationen versorgen, um Einrichtungen zur Bedienung von Freisprecheinrichtungen für das Führen von Telefongesprächen oder zur Unterhaltung der Fahrzeuginsassendienen oder um Einrichtungen beziehungsweise Systeme für die Fahrzeugklimatisierung. Derartige Einrichtungen und Systeme selbst sind wiederum häufig mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet.
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Allerdings ist es hierdurch auch erforderlich, eine Vielzahl von Bedienelementen zur Bedienung der unterschiedlichen Einrichtungen und Systeme und ihrer einzelnen Funktionen in dem Fahrzeug anzuordnen. Aufgrund dieser Vielzahl von Bedienelementen wird es dabei immer schwieriger, diese an geeigneter Stelle im Fahrzeug so zu platzieren, dass sie insbesondere für den sich gegebenenfalls allein im Fahrzeug befindenden Fahrer gut zugänglich sind. Eine gute Zugänglichkeit der Bedienelemente ist dabei nicht nur eine Frage des Komforts, sondern auch im Hinblick auf die Fahrsicherheit von Bedeutung. Die Bedienelemente müssen daher so angeordnet und mit Funktionen unterlegt sein, dass der Fahrer bei ihrer Benutzung nicht vom Fahrgeschehen abgelenkt beziehungsweise in seiner Konzentration auf den Verkehr beeinträchtigt wird. Andernfalls kann bereits die Radiobedienung, beispielsweise zum Einstellen eines anderen Senders, ein Sicherheitsrisiko darstellen. Dies gilt insbesondere, wenn der Fahrer sich zum Auffinden eines jeweiligen Bedienelements kurzzeitig vom Fahrgeschehen abwenden muss.
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Der Fahrer muss also die einzelnen Funktionen im Idealfall bedienen können, ohne seinen Blick von der Straße abwenden zu müssen. Um dies zu bewerkstelligen, werden bereits seit längerem auch solche Bedienelemente und Schalter, welche nicht der eigentlichen Fahrzeugsteuerung dienen, am Lenkrad angeordnet. Jedoch wird auch dies, spätestens wenn mehr als vier bis fünf derartige Bedienelemente an einer Lenkradseite angeordnet werden, für den Fahrer zunehmend unübersichtlich. Der Fahrer kann hierbei schon wieder genötigt sein, sich kurz vom Fahrgeschehen abzuwenden, um zwischen den einzelnen, am Lenkrad angeordneten Bedienelementen zu unterscheiden. Abgesehen davon haben die Fahrzeuge heute einen Ausstattungsgrad mit insbesondere elektronischen Einrichtungen erreicht, welcher bei der Anordnung der zu ihrer Nutzung erforderlichen Bedienelemente teilweise bereits grundsätzlich Platzprobleme aufwirft.
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Seit einiger Zeit ist es auch bekannt, technische Einrichtungen durch Sprachkommandos zu bedienen, welche von Mitteln zur Spracherkennung in Daten beziehungsweise elektrische Signale zur Steuerung von Funktionen umgesetzt werden. Entsprechende technische Lösungen stammen insbesondere aus der Smartphone-Entwicklung und haben ihren Weg über die Bedienung von Geräten im Home-Bereich inzwischen teilweise auch in Kraftfahrzeuge, zum Beispiel zur Bedienung von Telefon-Freisprecheinrichtungen, gefunden. Bei ihrer Entwicklung wurden insbesondere in den letzten Jahren große technische Fortschritte erzielt, so dass sie mittlerweile als recht zuverlässig gelten. Allerdings gibt es gerade in Kraftfahrzeugen viele Herausforderungen, wie Nebengeräusche oder aber Stimmen mehrerer Fahrzeuginsassen auf vergleichsweise engem Raum sowie zwischen Fahrzeuginsassen geführte Dialoge, welche Spracherkennungssysteme in die Irre führen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für die vorstehend geschilderten Probleme bereitzustellen. Ein dazu anzugebendes Verfahren soll dem Fahrer eines Fahrzeugs insbesondere eine einfache, flexible und zuverlässige Bedienung vielfältiger, nicht der eigentlichen Fahrzeugsteuerung dienender Funktionen ermöglichen, ohne dass er hierbei vom Verkehrsgeschehen abgelenkt beziehungsweise in seiner Konzentration beeinträchtig wird.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur variablen Steuerung von Bedienfunktionen in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, gemäß welchem Funktionen von an einen Fahrzeugbus gekoppelten technischen Einrichtungen des Kraftfahrzeugs, nämlich Funktionen, welche nicht den eigentlichen Fahrvorgang betreffen, hinsichtlich der Erfordernisse für einen zu ihrer Ausführung notwendigen Bedienvorgang individuell konfigurierbar sind.
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Erfindungsgemäß sind dabei durch den Fahrer für Bedienvorgänge zur Ausführung von Funktionen der vorgenannten Art individuelle Bedienmuster festlegbar. Dazu ist das Verfahren erfindungsgemäß so ausgestaltet, dass der Fahrer zunächst zur Ausführung einer den Fahrvorgang nicht betreffenden Funktion ein hierfür vorgesehenes Betätigungselement einer zur Ausführung der gewünschten Funktion ausgebildeten Einrichtung des Kraftfahrzeugs, nämlich beispielsweise einen Regler der Klimaanlage zur Verringerung der Temperatur in der Fahrgastzelle, betätigt. Hiernach aktiviert er einen Lernmodus einer zur Durchführung des Verfahrens (hard- und softwaremäßig) ausgebildeten Steuer- und Verarbeitungseinheit und legt danach ein zur Bedienung der Funktion mit dem eigentlich dafür vorgesehenen Betätigungselement alternatives Bedienmuster unter Verwendung anderer Betätigungselemente fest. Gemäß dem Verfahren geschieht dies, indem der Fahrer - bei wie gesagt aktiviertem Lernmodus - entweder ein zur Bedienung einer anderen Funktion einer Einrichtung des Fahrzeugs vorgesehenes Betätigungselement mehrfach aufeinanderfolgend betätigt oder indem er mehrere Betätigungselemente mindestens einer anderen Einrichtung des Fahrzeugs (das heißt einer oder mehrerer Einrichtungen des Fahrzeugs, bei welchen es sich gemäß dem zuvor genannten Beispiel nicht um die Klimaanlage handelt) aufeinanderfolgend jeweils ein- oder mehrfach betätigt.
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Während des aktivierten Lernmodus wird die Art und die Reihenfolge der vom Fahrer betätigten Betätigungselemente durch die bereits erwähnte, ebenfalls an den Fahrzeugbus gekoppelte Steuer- und Verarbeitungseinheit aufgezeichnet und nach der Deaktivierung des Lernmodus als Bedienmuster in dafür vorgesehenen Speichermittel abgespeichert. Letzteres geschieht in Zuordnung zu der unmittelbar vor der Aktivierung des Lernmodus ausgeführten Funktion (gemäß dem vorstehenden Beispiel Verringerung der Temperatur durch die Klimaanlage). Während des Lernmodus in der vorgenannten Weise abgespeicherte Bedienmuster können dann künftig von dem Fahrer alternativ zu einer Betätigung eines zur Ausführung einer Funktion ursprünglich vorgesehenen Betätigungselements genutzt werden, um auf andere Art und Weise eine Ausführung derselben Funktion zu veranlassen. Konkrete Beispiele für entsprechende, in den Speichermitteln, vorzugsweise in einer Datenbank, der Steuer- und Verarbeitungseinheit in Zuordnung zu einer Bedienfunktion speicherbare Bedienmuster sollen später im Rahmen eines Ausführungsbeispiels gegeben werden.
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An dieser Stelle sollen noch einige klarstellende Erläuterungen zu den vorstehenden, das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellenden Ausführungen erfolgen. Demgemäß sei zunächst darauf hingewiesen, dass technische Einrichtungen, so auch technische Einrichtungen von Kraftfahrzeugen, Funktionen teilweise selbsttätig ausführen, ohne dass es hierfür einer Bedienhandlung einer Person bedarf. Demgegenüber stehen Funktionen, welche nur aufgrund einer Bedienhandlung einer Person, das heißt aufgrund eines Bedienvorgangs, ausgeführt werden. Funktionen, deren Ausführung erst durch eine Bedienhandlung veranlasst wird, werden im Kontext dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen als Bedienfunktionen bezeichnet.
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Als Betätigungselement wird ein Element angesehen, dessen Betätigung durch eine Person eine damit korrespondierende Bedienfunktion auslöst. Als Beispiele für Betätigungselemente seien genannt der Lautstärkeregler eines Autoradios, dessen Betätigung die Funktion des Vergrößerns oder Verringerns der Lautstärke des Radios bewirkt, der Temperaturregler einer Klimaanlage, dessen Betätigung die Erhöhung oder Verringerung des der Klimaanlage und ihrer Automatik vorgegebenen Temperatur-Sollwerts (Solltemperatur) bewirkt, sowie das Fahrpedal (bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor auch als Gaspedal bezeichnet), dessen Betätigung eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs bewirkt.
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Als Einrichtungen des Kraftfahrzeugs werden nach dem der Beschreibung der Erfindung und den Patentansprüchen zugrundeliegenden Verständnis technische Einrichtungen jeder Art verstanden, die zumindest über eine Bedienfunktion (gegebenenfalls darüber hinaus eventuell auch über nicht an Bedienvorgänge gebundene Funktionen) verfügen beziehungsweise entsprechende Funktionen ausführen. Beispielhaft seien hier unter gleichzeitiger Nennung zugehöriger Bedienelemente der mittels des Fahrpedals beeinflussbare Kraftfahrzeugmotor, die mittels des Bremspedals beeinflussbare Bremsanlage (Bremseinrichtung), ein Infotainmentsystem mit akustischer Ausgabe, deren Lautstärke mittels eines Lautstärkereglers beeinflussbar ist, und die schon mehrfach angeführte, hinsichtlich ihrer Solltemperatur mittels eines handbetätigten Temperaturreglers beeinflussbare Klimaanlage genannt.
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Soweit in den Patentansprüchen und in den vorstehenden Erläuterungen von anderen Einrichtungen die Rede ist, sind hiermit Einrichtungen des Kraftfahrzeugs genannt, bei denen es sich nicht um diejenige, gerade betrachtete Einrichtung handelt, für die in dem Lernmodus ein Bedienmuster hinterlegt werden soll. Ähnliches gilt für die ebenfalls gebrauchte Formulierung „andere Funktionen“ insoweit, als es zum Beispiel denkbar ist, für eine Bedienfunktion einer Einrichtung des Kraftfahrzeugs ein Bedienmuster unter Verwendung eines Betätigungselements einer anderen Einrichtung oder aber auch derselben Einrichtung zu verwenden, welches ursprünglich einer anderen Bedienfunktion zugeordnet ist. In dem letztgenannten Fall (Bedienelement derselben technischen Einrichtung) wird davon ausgegangen, dass eine einmalige Betätigung eines entsprechenden Bedienelements zur Ausführung der Funktion führt, für welches dieses Bedienelement ursprünglich vorgesehen ist, wohingegen ein mehrfaches aufeinanderfolgendes Betätigen dieses Bedienelements innerhalb einer festgelegten kurzen Zeitspanne, sofern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb des Lernmodus entsprechend konfiguriert, zur Ausführung einer anderen Funktion derselben Einrichtung führt.
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Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren so ausgestaltet, dass es dem Fahrer ermöglicht ist, zur Bedienung von Funktionen, welche nicht dem Steuern des Fahrzeugs beziehungsweise dessen grundsätzlicher Bewegung oder dem Führen des Fahrzeugs im Straßenverkehr dienen, also zum Beispiel zur Bedienung von Komfortfunktionen, wie dem Einstellen der Klimaanlage, auch Betätigungselemente zu verwenden, die entsprechend ihrer ursprünglichen Aufgabe zur Steuerung von den Fahrvorgang betreffenden Funktionen (zum Beispiel Gasgeben oder Bremsen) dienen. Demgemäß ist es vorgesehen, dass in den Speichermitteln der Steuer- und Verarbeitungseinheit Bedienmuster hinterlegbar sind, welche die Verwendung auch derartiger Betätigungselemente mit einschließen. Insbesondere seien in diesem Zusammenhang als hierfür mögliche Betätigungselemente das Fahrpedal, das Bremspedal oder die Lenkung genannt. Diese Ausgestaltung ist insoweit besonders vorteilhaft als es sich die erfindungsgemäße Lösung hierbei zu Nutze macht, dass Betätigungselemente wie die zuvor genannten konzeptionell bedingt für den Fahrer besonders gut erreichbar sind und er diese während des Fahrens ohnehin ständig nutzt.
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Unter der Lenkung soll in diesem Zusammenhang nicht die Lenkfunktion selbst oder das diese Funktion ausführende Lenksystem mit Lenkgetriebe und dergleichen verstanden werden, sondern ein Betätigungselement, bei welchem es sich nach dem heutigen Stand der Technik regelmäßig um ein Lenkrad, beispielsweise eines Automobils, handelt. Darüber hinaus gibt es aber bereits und wird es in der Zukunft möglicherweise noch in größerem Umfang Betätigungselemente geben, welche nicht die Form eines Lenkrads aufweisen, aber dennoch der Bedienung der Lenkfunktion dienen, so dass diese, ebenso wie das heute noch weit verbreitete Lenkrad, in ihrer Eigenschaft als Betätigungselement verallgemeinert als Lenker bezeichnet werden sollen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltung dadurch weitergebildet, dass die Speicherung eines im Lernmodus festgelegten Bedienmusters erst nach einer durch die Steuer- und Verarbeitungseinheit durchgeführten Prüfung des betreffenden Musters erfolgt. Hierbei ist die Prüfung darauf ausgerichtet, mögliche Überschneidungen, welche dazu führen könnten, dass ein Bedienvorgang unter Verwendung eines durch den Fahrer festgelegten Bedienmusters nicht eindeutig interpretierbar ist, vermieden werden. Dies betrifft selbstverständlich den Ausschluss von Festlegungen, wonach ein und dasselbe Bedienmuster zur Auslösung unterschiedlicher Funktionen verwendet werden soll. Aber darüber hinaus sind auch Konstellationen denkbar, bei denen ein Bedienmuster, noch bevor dieses vollständig ausgeführt worden ist, als ein eigentlich so nicht beabsichtigter Bedienvorgang erkannt werden könnte. Dies könnte zum Beispiel dann gegeben sein, wenn ein bestimmtes Bedienmuster in genau derselben Form Bestandteil eines umfangreicheren Bedienmusters oder einem anderen in sonstiger Weise sehr ähnlich ist. Auch hierdurch möglicherweise entstehende Fehlinterpretationen werden daher im Wege der bereits angesprochenen Prüfung durch die Steuer- und Verarbeitungseinheit ausgeschlossen.
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Fehlinterpretationen von Bedienmustern müssen darüber hinaus aber insbesondere dann ausgeschlossen werden, wenn die Bedienmuster, wie vorzugsweise vorgesehen, die Betätigung für den eigentlichen Fahrvorgang verwendeter Betätigungselemente einschließen oder sich gar ausschließlich hierauf beziehen. Entsprechend einer besonders bevorzugten Weiterbildung einer Bedienmuster der vorgenannten Art einbeziehenden Ausgestaltung der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit vor dem Abspeichern eines im Lernmodus kreierten Bedienmusters eine Prüfung ausführt, ob ein zur Bedienung einer Funktion einer nicht für das Fahren verwendeten Einrichtung vorgesehenes Bedienmuster auch einem typischen Verhaltensmuster des Fahrers beim Fahren selbst entspricht. Hierbei ist das Verfahren so gestaltet, dass durch die Steuer- und Verarbeitungseinheit ein im Lernmodus kreiertes Bedienmuster nicht abgespeichert wird, sofern die Prüfung ergibt, dass dieses mit einem typischen Fahrverhalten des Fahrers übereinstimmt beziehungsweise einem solchen typischen Fahrverhalten während des Fahrvorgangs sehr nahe kommt. Um die entsprechende Prüfung zu ermöglichen, werden durch die Steuer- und Verarbeitungseinheit permanent an den Betätigungselementen zur Steuerung des Fahrzeugs sensorisch erfasste Daten protokolliert und in den mehrfach angesprochenen Speichermitteln als ein durch historische Fahrdaten beschriebenes Fahrerprofil abgelegt, welches die Referenz für die Überprüfung von Bedienmustern auf ihre Eignung zur Steuerung nicht fahrrelevanter Funktionen bildet.
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Die Beschreibung eines Fahrerprofils auf der Basis historischer Fahrdaten und die Abgrenzung eines sich darin wiederspiegelnden typischen Fahrverhaltens gegenüber Bedienmustern, welche auf der Nutzung von Betätigungselementen beruhen, die eigentlich der Auslösung den Fahrvorgang betreffender Bedienfunktionen dienen, erfolgt durch die Steuer- und Verarbeitungseinheit mittels geeigneter mathematischer Modelle. Die Steuer- und Verarbeitungseinheit bedient sich hierzu insbesondere Methoden des maschinellen Lernens. Im Rahmen einer Implementierung des Verfahrens in der Praxis kann es demgemäß im Hinblick auf die vorzugsweise Berücksichtigung eines historischen Fahrverhaltens vorgesehen sein, dass der Fahrer mit dem Fahrzeug (ausgehend von dessen erstmaliger Nutzung durch den Fahrer) erst eine bestimmte Distanz zurücklegen muss, bevor es ihm ermöglicht wird, fahrerindividuelle Bedienmuster zu kreieren, abzuspeichern und zu verwenden. Zum Beispiel kann der Lernmodus erst nach dem Zurücklegen dieser Distanz aktivierbar sein. Die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens kommt aber auch im Zusammenhang mit dem grundsätzlichen Ausschluss von Überschneidungen einander ähnlicher (gegebenenfalls den Fahrvorgang nicht tangierender) Bedienmuster in Betracht.
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Bei beiden zuvor erläuterten Aus- beziehungsweise Weiterbildungen - also Prüfung von Bedienmustern auf Identität oder Ähnlichkeiten mit bereits früher gespeicherten Bedienmustern sowie Prüfung von Bedienmustern auf Kollision mit einem typischen Fahrverhalten - ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Fahrer jeweils einen Hinweis erhält, wenn ein von ihm zur Hinterlegung im Speicher vorgesehenes Bedienmuster durch das System akzeptiert wird, zumindest aber dann, wenn dies nicht der Fall ist. Ein entsprechender Hinweis wird vorzugsweise akustisch unter Nutzung eines Sprachassistenzsystems ausgegeben.
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Um eine gute Abgrenzung beziehungsweise Unterscheidung und somit eine sichere Erkennung von Bedienmustern zu erreichen, kommen - wie bereits ausgeführt - vorzugsweise Modelle maschinellen Lernens zum Einsatz. Im Rahmen eines entsprechenden Modells des maschinellen Lernens kann die so genannte Support Vector Machine als Klassifikator beziehungsweise Regressor eingesetzt werden. Hierbei wird für jedes vom Fahrer festgelegte Bedienmuster ein eigenes Modell erstellt und in einer der Steuer- und Verarbeitungseinheit gehaltenen oder in ihrem Zugriff befindlichen Datenbank gespeichert. Für das Training des Modells werden Parameter aus vergangenen Fahrten, bestehende sowie das gerade festgelegte Bedienmuster herangezogen. Das Modell ordnet die Eigenschaften eines Bedienmusters verschiedenen Bedienfunktionen zu, welche in einem mehrdimensionalen Raum modelliert werden. Solche Eigenschaften sind zum Beispiel die Stellung der verwendeten Betätigungselemente, deren absolute und relative Veränderung, Dauer der Betätigungsphasen sowie zeitliche Abstände und Reihenfolge zwischen der Betätigung verschiedener Betätigungselemente. Dabei werden Betätigungselemente, die ursprünglich nicht bei der Festlegung des Bedienmusters betätigt wurden ignoriert. Sie können somit während der Fahrt trotzdem gleichzeitig betätigt werden, ohne die Wahrnehmung des Bedienmusters zu verfälschen. Dies vereinfacht auch den Berechnungsaufwand und die Zuordnung zu untersuchender Kandidaten.
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Im Zuge des Trainierens des Support Vector Machine Modells wird eine Hyperebene maximaler Breite bestimmt, welche das festgelegte Bedienmuster zur Steuerung einer Bedienfunktion von allen anderen gespeicherten Bedienmustern sowie während des bisherigen Fahrverlaufs vom Fahrer durchgeführten Betätigungskombinationen trennt. Aus der im Zuge der Bewegung in unterschiedlichsten Verkehrssituationen heraus entstandenen und durch Daten in der schon mehrfach erwähnten Datenbank abgebildeten Fahrhistorie des Fahrers werden zur Bestimmung der bisher durchgeführten Betätigungskombinationen die Kombinationen unter Verwendung gleicher Betätigungselemente in ähnlichen Intervallen herausgefiltert und als Trainingsdaten für das Modell aufbereitet. Gleiches gilt für überschneidende Betätigungen der Betätigungselemente bei bereits festgelegten Bedienmustern. Bei großer Breite der bestimmten Hyperebene, also einer guten Unterscheidbarkeit, wird das vom Fahrer festgelegte Bedienmuster als geeignet bewertet. Dies wird dem Fahrer beispielsweise kurz durch eine entsprechende akustische Ausgabe des vorzugsweise mit einbezogenen Sprachassistenzsystems bestätigt. Ist die Hyperebene nicht breit genug, also die Unterscheidbarkeit zu einem der anderen Bedienmuster oder der Fahrhistorie zu gering, so wird der Fahrer von dem Sprachassistenzsystem aufgefordert, sich ein anderes Bedienmuster zum Auslösen der entsprechenden Bedienfunktion auszudenken.
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Wurde ein Bedienmuster festgelegt und dazu ein entsprechendes Modell in der Datenbank abgelegt, so kann dieses später genutzt werden, um eine erneute Ausführung des festgelegten Bedienmusters als Bedienvorgang zu erkennen und die diesem Bedienmuster zugeordnete Bedienfunktion auszuführen. Dabei wird bei entsprechender Breite B der berechneten Hyperebene ein Bedienmuster zugeordnet, wenn dessen Position im mehrdimensionalen Funktions-Raum den Mittelpunkt der Hyperebene aus Sicht des festgelegten Bedienmusters nicht überschreitet. Bei einem eindimensionalen Funktionsraum-Raum (mit einer Bedienfunktion), würde dies einer maximalen Distanz von ½ B zum eigentlichen Bedienmuster entsprechen. Entsprechend wird durch die maximale Breite der Hyperebene indirekt auch der Spielraum bei der Genauigkeit der Ausführung des Bedienmusters definiert. Auch hier gibt es jedoch Schwellwerte, so dass ein Bedienmuster immer eine signifikante Grundähnlichkeit, insbesondere in der Betätigungsreihenfolge aufweisen muss. Diese Bedingungen werden bereits vor der Auswahl einer potenziellen Bedienfunktion mit zugehörigem Support Vector Machine Modell regelbasiert überprüft.
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Bei erfolgreicher Erkennung eines Bedienmusters, ohne dass der Fahrer dieser Erkennung (wie gegebenenfalls wiederum unter Verwendung des Sprachassistenzsystems vorgesehen) im Nachhinein widerspricht, wird das Support Vector Machine Modell um dieses konkrete Ausführung ergänzt, so dass der Spielraum und der Verlauf der Hyperebene möglichst noch genauer abgesteckt werden können.
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Ein das Verfahren implementierendes System ist vorzugsweise außerdem so ausgelegt, dass unterschiedliche Fahrer jeweils auf sie zugeschnittene Bedienmuster für einzelne Bedienfunktionen hinterlegen können, welche sich von den Bedienmustern anderer Fahrer desselben Fahrzeugs unterscheiden. Hierbei ist es möglich, dass sich die Fahrer dazu jeweils gegenüber dem System bekanntmachen beziehungsweise unter Nutzung geeigneter Verfahren identifizieren. In seiner Ausgestaltung im Hinblick auf eine Abgrenzung möglicher Bedienmuster gegenüber einem historischen Fahrverhalten umfasst ein entsprechendes System aber vorzugweise auch Mittel für eine automatisierte Fahrererkennung, wobei die Unterscheidung einzelner Fahrer gegebenenfalls auch mittels der schon angesprochenen Modelle anhand ihres individuellen Fahrverhaltens erfolgen kann.
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Für die Aktivierung des Lernmodus kommen unterschiedliche Möglichkeiten in Betracht, wobei entsprechend einer bevorzugten Möglichkeit die Aktivierung mittels eines sich in Reichweite des Fahrers befindenden und gut platzierten Schalters vorgesehen ist. Grundsätzlich denkbar ist aber auch eine Sprachaktivierung. Im Hinblick auf die eingangs, bei der Kritik des Standes der Technik genannten möglichen Problem bei der Verwendung von Sprachsteuerungen in Kraftfahrzeugen ist dabei anzumerken, dass bei der Einbeziehung eines Sprachassistenzsystems bei der Implementierung des Verfahrens - sei es nun zur Aktivierung des Lernmodus oder/und zur Verwerfung eines Bedienmusters durch den Fahrer oder zu dessen Bestätigung zum Zwecks seines Speicherns sowie seiner späteren Verwendung für Bedienhandlungen - nur Vokabular geringen Umfangs von dem Sprachassistenzsystem erkannt werden muss, welches sich insbesondere im letztgenannten Fall (Verwerfung oder Bestätigung eines Bedienmuster) gegebenenfalls auf „ja“ und „nein“ beschränken kann. Die Gefahr einer Beeinflussung durch akustische Störungen bzw. Nebengeräusche ist insoweit eher gering.
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Die Deaktivierung des Lernmodus kann erfolgen durch abermaliges Betätigen eines diesen Modus gegebenenfalls auch aktivierenden Schalters, durch Betätigung eines anderen, speziell hierfür vorgesehenen Bedienelementes oder aber auch sprachgesteuert auf eine entsprechende Rückfrage des Systems vermittels eines Sprachassistenten. Schließlich ist es auch denkbar, den Lernmodus zu beenden, wenn innerhalb dieses Modus über eine festgelegte Zeitspanne hinweg kein weiteres Betätigungselement betätigt wird.
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Nachfolgend sollen nochmals einige Aspekte der Erfindung anhand einer Zeichnung in der Art eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierzu ist in der 1 ein Schema gezeigt, aus welchem sowohl wesentliche Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch einer möglichen Ausgestaltung eines zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Systems erkennbar sind. Ein Ablauf des Verfahrens kann sich dabei unter Bezug auf das Schema gemäß 1 wie folgt gestalten.
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Gemäß dem gezeigten Schema und dem nachfolgend erläuterten Beispiel einer Umsetzung des Verfahrens umfasst ein zu dessen Ausführung geeignetes System eine Steuer- und Verarbeitungseinheit, eine in Speichermitteln, welche der Steuer- und Verarbeitungseinheit zugeordnet sind, gehaltene Datenbank, ein Sprachassistenzsystem und eine Mehrzahl, über unterschiedliche Bedienfunktionen verfügender technischer Einrichtungen, einschließlich Komfort- und Entertainment Einrichtungen. Alle Bestandteile des Systems sind an einen gemeinsamen Datenbus, beispielsweise den CAN-Bus angebunden.
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Die Steuer- und Verarbeitungseinheit hat die Aufgabe, vom Fahrer für Bedienvorgänge zur Ausführung nicht den Fahrvorgang betreffender Bedienfunktionen durch Einrichtungen 4 des Kraftfahrzeugs (zum Beispiel für Bedienfunktionen von Komfort- und Entertainmenteinrichtungen) kreierte Bedienmuster auf Unterscheidbarkeit zum gewöhnlichen Fahrverhalten sowie gegenüber bereits festgelegten Bedienmustern zu untersuchen, diese gegebenenfalls in der Datenbank unter Zuordnung der jeweiligen Bedienfunktion abzuspeichern und diese bei ihrer erneuten Ausführung durch den Fahrer zu erkennen sowie die Ausführung der ihnen jeweils zugeordneten Bedienfunktion durch eine Einrichtung 4 mittels entsprechender Steuersignale zu bewirken. Über das Sprachassistenzsystem 3 wird der Fahrer erforderlichenfalls aufgefordert ein neues Bedienmuster festzulegen, falls die untersuchte Unterscheidbarkeit zu gering ist (b). Bei der Erkennung bereits festgelegter Bedienmuster werden dabei gewisse Ähnlichkeitsspielräume zugelassen. So muss der Fahrer zum Beispiel beim Bedienmuster „wiederholtes Antippen der Bremse“ nicht exakt den gleichen Zeitabstand oder den exakt gleichen Ausschlag des Bremspedals einhalten. Das gewählte Bedienmuster sollte trotz Spielraums vom Fahrverhalten während des normalen Fahrverlaufs oder von anderen Bedienmustern gut unterscheidbar sein.
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In der Datenbank werden die vom Fahrer festgelegten, die Abfolge der Betätigung von Betätigungselementen betreffenden Bedienmuster zur Steuerung von Bedienfunktionen von Fahrzeugeinrichtungen den Bedienfunktionen zugeordnet und abgespeichert. Dabei können verschiedene Fahrerprofile verwaltet werden. Es wird der genaue zeitliche Ablauf der Betätigung verschiedener Betätigungselemente inklusive deren veränderter absoluter und relativer Stellung festgehalten. Außerdem wird zu jedem festgelegten Bedienmuster ein Support Vector Machine Modell abgelegt (a), welches später genutzt wird (a), um das erneute Auftreten des Bedienmusters wiederzuerkennen. Auch während der Fahrt protokollierte Betätigungen von Bedienelementen (Fahrpedal, Bremspedal, Lenkung und dergleichen), welche in erster Linie zur Steuerung des Fahrzeugs selbst dienen, werden in der Datenbank gespeichert (a).
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Das Sprachassistenzsystem ist in der Lage einfache Entscheidungsfragen vom Fahrer einzufordern, ohne von diesem viel Aufmerksamkeit abzuverlangen. So werden Informationen übermittelt oder einfache Fragen gestellt, die lediglich „ja“ oder „nein“ als Antworten erfordern, welche über ein Mikrofon und ein Spracherkennungssystem erfasst werden. Das Spracherkennungssystem besteht dabei aus einem einfachen Klassifikator maschinellen Lernens, welcher aus gegebenen Audiosignalen beziehungsweise Spracheingaben des Fahrers die Antworten „Ja“ oder „Nein“ extrahieren kann. So wird zum Beispiel im Fall, dass die zentrale Steuer- und Verarbeitungseinheit 1 ein Bedienmuster als zu ähnlich zum gewöhnlichen Fahrverhalten eingestuft hat, ein Dialog aufgebaut, in welchem der Fahrer darüber in Kenntnis gesetzt und gefragt wird, ob er stattdessen ein anderes Bedienmuster für die gegebene Funktion festlegen möchte. Antwortet er mit „ja“, so folgt die Aufforderung, nun entsprechende Eingaben mittels de Betätigungselemente zu tätigen. Bei erfolgreicher Festlegung eines Bedienmusters erhält der Fahrer wiederum eine (vorzugsweise akustische) Bestätigung.
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Nicht der eigentlichen Fahrfunktion dienende Einrichtungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere Komfort- und Entertainmenteinrichtungen stellen verschiedene Bedienfunktionen bereit, die über die festgelegten Bedienmuster angesteuert werden können (c). Sobald ein Fahrer nach der Auswahl über herkömmliche, das heißt expliziert hierfür vorgesehene Betätigungselemente eine Bedienfunktion ausgewählt hat, kann er durch Betätigung eines speziellen Schalters einen Lernmodus aktivieren und damit den Prozess der Festlegung eines Bedienmusters anstoßen (c, d). Dabei wird der Fahrer im weiteren Verlauf des Lernmodus durch das Sprachassistenzsystem 3 geleitet und kann den Lernmodus jederzeit durch erneute Betätigung des auch seiner Aktivierung dienenden Schalters abbrechen (d).
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Beispielsweise kann sich gemäß den vorstehenden Ausführungen beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des in der 1 schematisch dargestellten Systems folgender Ablauf vollziehen. Nachdem ein Fahrer unter seinem Fahrerprofil bereits hunderte Kilometer mit einem Kraftfahrzeug zurückgelegt hat, entscheidet er sich, ein Bedienmuster für die Funktionalität des Einschaltens der Sitzheizung festzulegen. Daher betätigt zunächst ein explizit hierfür vorgesehenes Betätigungselement, beispielsweise einen Schalter oder Regler unterhalb eins im Fahrzeug verbauten Radios. Anschließend drückt er einen in seiner unmittelbaren Reichweite angeordneten Schalter zur Aktivierung des Lernmodus für die Festlegung von Bedienmustern.
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Das Sprachassistenzsystem meldet sich mit einer Sprachausgabe und fragt, ob der Fahrer jetzt das Bedienmuster für die Sitzheizungseinstellungsfunktion zuordnen möchte. Der Fahrer bestätigt mit einem einfachen „ja“. Das Fahrer- beziehungsweise Sprachassistenzsystem fordert ihn daraufhin auf, jetzt die gewünschten Betätigungselemente in ebenfalls gewünschter Reihenfolge zu betätigen. Der Fahrer tippt einmalig auf die Bremse. Nachdem keine weitere Betätigung eines Bedienelements mehr erfolgt, meldet sich das Fahrerassistenzsystem zurück und empfiehlt dem Fahrer, ein alternatives Bedienmuster zu definieren, da dieses dem allgemeinen Fahrverhalten zu ähnlich sei. Er kommt der Aufforderung nach und rutscht kurz auf seinem Sitz auf und ab. Diese Bewegung kann das Fahrzeug in dem hier beschriebenen Beispielfall mittels eines beispielsweise als Betätigungselement zur körpergewichtsabhängigen Einstellung von Fahrzeugsicherheitssystemen dienenden Gewichtssensors im Sitz registrieren. Nach einem kurzen Augenblick ohne weitere Betätigung anderer Bedienelemente fragt das Fahrerassistenzsystem, ob er dieses Bedienmuster zur Einstellung der Sitzheizung verwenden möchte. Der Fahrer bestätigt mit „ja“, woraufhin das Bedienmuster für diese Bedienfunktion (Einschalten der Sitzheizung) in der Datenbank zuzüglich eines berechneten Support Vector Machine Modells abgelegt wird. Wenn die Berechnung des Modells Aufgrund einer großen Zahl vorhandener Daten länger andauern sollte, so fordert das Fahrerassistenzsystem den Fahrer auf einen Augenblick zu warten, bis der Vorgang abgeschlossen ist.
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Am nächsten Tag ist der Fahrer wieder unterwegs sein Fahrerprofil wurde ihm zugeordnet und er möchte nun die Sitzheizung anstellen. Diesmal muss er lediglich auf dem Sitz auf- und ab wippen und das System erkennt automatisch, dass die Sitzheizung eingestellt werden soll. Im Fall dass der Fahrer zum Beispiel einen Tick hat und während der Fahrt ständig auf- und ab wippt, hätte das System dies anhand des vorherigen Fahrtprotokolls erkannt und entsprechend die Definition eines alternativen Bedienmusters vorgeschlagen.
