DE102017200149B4

DE102017200149B4 - Verfahren zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017200149B4
Application number: DE102017200149.6A
Authority: DE
Inventors: Meghashree Kowshika RAMACHANDRA; Andreas Ortseifen; Yuliya AKSYUTINA; Julian Pott
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: US20180197440A1; CN108284845A; US10902742B2; DE102017200149A1

Abstract

Verfahren zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug (1) aufweisend:
a) Bereitstellen von Fahrverhaltensmustern für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen,
b) Erfassen einer Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation,
c) Ableiten eines Soll-Verhaltens aus der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern,
d) Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers mittels Sensoren (2),
e) computergestütztes Vergleichen des Ist-Verhaltens mit dem Soll-Verhalten,
f) Ableiten und Ausgeben von Anweisungen, falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten abweicht,
g) Wiederholen von b) bis g), falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten nicht abweicht, wobei das Verfahren weiterhin ein Vorführen eines Soll-Verhaltens durch das Fahrzeug (1) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
In vielen Staaten, beispielsweise in Deutschland, sind mit dem Erwerb einer Fahrerlaubnis hohe Kosten verbunden. Diese können beispielsweise zwischen 1500 und 2000 € oder mehr betragen. Zudem ist das zu absolvierende Fahrtraining, bei dem der Fahrschüler lernt, mit dem Fahrzeug umzugehen und Erfahrung im echten Verkehr sammelt, zeitintensiv und bedarf der Anleitung eines Fahrlehrers. Dieser Fahrlehrer ist regelmäßig nur zu vereinbarten Terminen verfügbar und muss vergütet werden und es ist eine bestimmte Anzahl von Fahrstunden, üblicherweise verteilt über mehrere Wochen, zu absolvieren, bevor eine Fahrprüfung durchgeführt werden kann. Üblicherweise nimmt die Vorbereitung bis zum Absolvieren der Fahrprüfung mindestens zwei Monate in Anspruch, sofern die Fahrprüfung beim ersten Versuch bestanden wird.
Zudem steht die Entwicklung von autonomen, d. h. selbstfahrenden, Fahrzeugen derzeit im Fokus vieler Fahrzeughersteller. Dies kann dazu führen, dass in Zukunft keine Fahrerlaubnis mehr benötigt werden wird. Allerdings wird es weiterhin Personen geben, die zumindest in bestimmten Situationen die Fahrzeugkontrolle übernehmen möchten, so dass dennoch eine entsprechende Fahrerlaubnis erforderlich sein wird.
Aus der DE 10 2013 019 424 A1 , der DE 10 2014 013 298 A1 sowie der DE 10 2010 027 242 A1 sind Konzepte bekannt, bei denen ein (teil-)autonomes Fahrzeug für Ausbildungszwecke, d. h. zum Erlernen einer manuellen Führung des Fahrzeugs, genutzt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Kostenaufwand, der mit der Erlangung der Fahrerlaubnis verbunden ist, zu verringern. Zudem soll das zu absolvierende Fahrtraining zeitlich flexibel, z. B. unabhängig von einem Fahrlehrer, gestaltet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 15 sowie ein computerlesbares Medium gemäß Anspruch 16. Die jeweils davon abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Lösungen.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass in einem Fahrzeug, beispielsweise einem autonomen Fahrzeug, eine Vorrichtung installiert wird, die Personen ohne Fahrerlaubnis richtiges Fahrverhalten lehrt (Fahrlehrermodus), so dass ein Fahrlehrer als menschliche Person nicht mehr benötigt wird. Zudem kann eine solche Vorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Fahrprüfung durchführen und überwachen (Fahrprüfungsmodus) sowie nach einer bestandenen Fahrprüfung und dem Erhalt der Fahrerlaubnis den Fahrzeugführer Empfehlungen zu geben (Fahrberatungsmodus).
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug weist die im Folgenden näher erläuterten Merkmale auf, die in der Reihenfolge der Erläuterung, jedoch je nach Bedarf auch in einer abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden können.
Zunächst werden Fahrverhaltensmustern für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen bereitgestellt.
Unter einer Fahrzeugsituation ist eine Situation das Fahrzeug betreffend zu verstehen, wie z. B. Motor angeschaltet, Sicherheitsgurt geöffnet, Fahrzeug fährt oder steht, Motordrehzahl in einem bestimmten Drehzahlbereich, ein bestimmter Gang ist eingelegt etc.
Eine Verkehrssituation ist eine Situation mit Bezug zur Umgebung, d. h. z. B. ein- oder mehrspurige Fahrbahn, Hauptstraße biegt ab, Einmündung von links, Parklücke rechts, Geschwindigkeitsbegrenzung, ein anderes Fahrzeug überholt gerade etc.
Ein einer solchen Situation zugeordnetes Fahrhaltensmuster bestimmt, wie sich der Fahrzeugführer in dieser Situation verhalten soll, beispielsweise Blinken beim Abbiegen, Schließen des Sicherheitsgurts, sobald der Motor angeschaltet ist, Schulterblick vor einem Spurwechsel oder Abbiegevorgang etc.
Unter einem Fahrzeug ist jedes mobile Verkehrsmittel, d. h. sowohl ein Landfahrzeug als auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug, z. B. ein Personenkraftwagen, zu verstehen, wobei das Fahrzeug zum Führen durch einen menschlichen Fahrzeugführer ausgebildet ist. Beispielsweise muss ein Personenkraftwagen mit einem Lenksignalgeber, z. B. einem Lenkrad, einem Bremssignalgeber, z. B. einem Bremspedal, und einem Beschleunigungssignalgeber, z. B. einem Gaspedal, ausgestattet sein. Weiterhin können je nach Getriebeausführung ein Kupplungspedal sowie eine Feststellbremse, Rückspiegel, Außenspiegel, Blinkerschalter etc. vorgesehen sein.
Das Fahrzeug kann als autonomes Fahrzeug ausgebildet sein. Unter einem autonomen Fahrzeug ist ein selbstfahrendes Fahrzeug zu verstehen, das alle sicherheitskritischen Funktionen für den gesamten Fahrvorgang selbst ausführen kann, so dass eine Kontrolle durch den Fahrzeugführer zu keiner Zeit notwendig ist. Das Fahrzeug kontrolliert alle Funktionen vom Start bis zum Stopp selbst, einschließlich aller Parkfunktionen. Daneben kann auch ein manueller Modus vorgesehen sein, bei dem ein menschlicher Fahrzeugführer alle oder einen Teil der Fahrzeugfunktionen steuert.
Weiterhin wird eine Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation, beispielsweise mittels Sensoren, erfasst. Dies können z. B. solche Sensoren sein, die für ein autonomes Fahren des Fahrzeugs benötigt werden. Beispielsweise kann der umgebende Verkehr mittels Kameras beobachtet werden. Zur Bestimmung des Abstands von Hindernissen können Radar-, Lidar- und/oder Ultraschallsensoren vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sich um Sensoren handeln, die in einem autonomen Fahrzeug zum Führen des Fahrzeugs mittels eines virtuellen Fahrers benötigt werden.
Für weitere, beispielsweise fahrwegabhängige, Informationen, wie z. B. die auf einem Streckenabschnitt erlaubte Höchstgeschwindigkeit, kann auch auf z. B. in einer Datenbank gespeicherte Informationen zurückgegriffen werden. Zudem können die Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation betreffende Informationen auch extern ermittelt und übertragen werden.
In einem nächsten Schritt wird ein Soll-Verhalten aus der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern abgeleitet, beispielsweise indem einer bestimmten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation ein Fahrverhaltensmuster zugeordnet wird. D. h. es wird bestimmt, wie sich der Fahrzeugführer idealerweise in der erfassten Situation verhalten sollte, je nach Situation z. B. Lenkrad mit beiden Händen umschlossen halten, jetzt einparken, abbiegen, beschleunigen, bremsen etc.. Dieses Ableiten des Soll-Verhaltens kann beispielsweise mittels einer dazu ausgebildeten Verarbeitungseinheit erfolgen. Aus einer erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern können auch mehrere Soll-Verhalten abgeleitet werden.
Nun wird das Ist-Verhalten des Fahrzeugführers mittels Sensoren erfasst. Beispielsweise können ein oder mehrere Kameras das Verhalten des Fahrzeugführers, beispielsweise eine Kopf- oder Augenbewegung, aufzeichnen. Dadurch kann beispielsweise ermittelt werden, ob der Verkehrssituation genügend Aufmerksamkeit gewidmet wird. Dies kann z. B. ein Erfassen der generellen Aufmerksamkeit nach vorn, ein Überprüfen des Rückwärtsschauens beim Wenden, des Beobachten des Verkehrs im Rück- oder Außenspiegel oder der toten Winkel durch entsprechende Schulterblicke umfassen.
Weiterhin kann die Kopfposition des Fahrzeugführers erfasst werden, um z. B. überprüfen zu können, ob die Rückspiegel im korrekten Winkel eingestellt sind. Zudem können auch Geräusche mittels Mikrofonen erfasst werden.
Weitere Sensoren können vorgesehen sein, um die Handposition des Fahrzeugführers am Lenkrad zu ermitteln, z. B. ob er ein oder beide Hände am Lenkrad hat, um nachfolgend ggf. Anweisungen für eine korrekte Positionierung der Hände ableiten und ausgeben zu können. Beispielsweise kann geprüft werden, ob immer mindestens eine Hand in Kontakt mit dem Lenkrad ist, ob beide Hände in Kontakt mit dem Lenkrad sind, soweit die Fahrzeug- und Verkehrssituation dies erlaubt, ob die Übergreiftechnik beim Lenken korrekt angewandt wird oder ob das Lenkrad beim Zurücklassen in die mittlere Position korrekt gehandhabt wird.
Weiterhin können die Kopfposition des Fahrzeugführers, die Sitzposition, die Positionierung des Sicherheitsgurts etc. erfasst werden. Zudem kann mittels Sensoren z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dessen Beschleunigung, die Pedalpositionen, der eingelegte Gangs, der Blinkerstatus, der Lenkradwinkel etc. erfasst werden.
In einem nächsten Schritt wird das Ist-Verhalten mit dem Soll-Verhalten computergestützt verglichen, d. h. eine dafür ausgebildete Verarbeitungseinheit überprüft, ob Ist- und Soll-Verhalten übereinstimmen oder voneinander abweichen. Ggf. kann ein gewisser Toleranzbereich vorgegeben sei oder werden, z. B. kann vorgesehen sein, dass die Ist-Geschwindigkeit nicht mehr als 5 km/h von der Soll-Geschwindigkeit abweicht. Liegt das Ist-Verhalten in diesem Toleranzbereich, so kann es als nicht vom Soll-Verhalten abweichend eingestuft werden.
Ergibt der Vergleich von Soll- und Ist-Verhalten, dass beide voneinander abweichen, so werden Anweisungen abgeleitet und ausgegeben, um das Ist-Verhalten an das Soll-Verhalten anzugleichen.
Ergibt sich keine Abweichung zwischen Ist- und Soll-Verhalten, so werden die obigen Schritte wiederholt. Auf das Bereitstellen der Fahrverhaltensmuster kann normalerweise verzichtet werden, da diese einmalig oder in bestimmten Abständen unabhängig vom Ist- oder Soll-Verhalten, z. B. mittels einer Datenbank, bereitgestellt werden.
Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise innerhalb des Fahrzeugs durchgeführt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das lediglich das Erfassen des Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers oder zusätzlich das Erfassen der Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation am oder im Fahrzeug erfolgen, während die weiteren Verfahrensschritte extern ausgeführt werden, indem die benötigten Daten, z. B. an eine zentrale Verarbeitungs- und Speichereinheit, übertragen werden.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zudem ein Vorführen eines Soll-Verhaltens, z. B. des der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation zugeordneten Soll-Verhaltens, durch das Fahrzeug auf. Das Fahrzeug führt dem Fahrzeugführer vor, wie bestimmte Fahrmanöver, z. B. überholen, parallel oder senkrecht zur Fahrbahn einparken etc., ausgeführt werden sollten oder wie in bestimmten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen reagiert werden sollte. Der Fahrzeugführer kann das vorgeführte Fahrmanöver anschließend wiederholen und somit erlernen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise dazu genutzt werden, um einem Fahrzeugführer das Fahren zu lehren (sog. Fahrlehrermodus), wobei so viele Unterrichtsstunden wie gewünscht absolviert werden können oder auch eine Abrechnung nach einem Pay-per-Use-Modell erfolgen kann. Sowohl Fahrzeugführer als auch die Verkehrssituation werden beobachtet und es können Anweisungen gegeben werden, was zu tun ist (z. B. links abbiegen, beschleunigen, hinter dem roten Auto einparken, bei Rückwärtsfahren über die Schulter durch die Heckscheibe schauen) oder wohin gefahren werden soll.
Nach Absolvieren der Fahrprüfung kann das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin genutzt werden, um die Fahrzeugführung zu überprüfen und zu verbessern (sog. Fahrberatungsmodus), z. B. wenn ein autonomes Fahrzeug sich in einem manuellen, d. h. nicht autonomen Modus, befindet. Es kann ein Belohnungssystem, z. B. in Form von zu sammelnden Punkten, genutzt werden, um den Fahrzeugführer zu motivieren (Gamification). In unkritischen Situationen können akustische Signale, z. B. mittels Sprachausgabe, dazu genutzt werden, um den Fahrzeugführer auf eine Abweichung des Ist-Verhaltens vom Soll-Verhalten hinzuweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus zum Optimieren des Schaltverhaltens des Fahrzeugführers dienen. Beispielsweise kann das Schaltverhalten analysiert werden, wie es in einigen Ländern für das Absolvieren der Fahrprüfung erforderlich ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten können die Anweisungen, z. B. in Form von Handlungsanweisungen, an das Fahrzeug und/oder an den Fahrzeugführer ausgegeben werden, wobei bei einer Ausgabe an das Fahrzeug dieses gemäß den Anweisungen autonom gesteuert wird. Letzteres kann dem Verhalten eines menschlichen Fahrlehrers in Gefahrensituationen entsprechen.
Die Entscheidung darüber, ob die Anweisungen an das Fahrzeug und /oder den Fahrzeugführer ausgegeben werden, kann mittels eines Entscheidungsalgorithmus getroffen werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei nicht sicherheitskritischen Abweichungen, d. h. bei Abweichungen, die nicht direkt zu einem Nachteil für den Fahrzeugführer oder andere Verkehrsteilnehmer, z. B. in Form eines Unfalls, führen, eine Ausgabe an den Fahrzeugführer erfolgt, so dass dieser sein Ist-Verhalten entsprechend ändern kann. Ist die Abweichung hingegen sicherheitskritisch, d. h. ist z. B. ein Unfall zu erwarten, erfolgt die Ausgabe vorzugsweise an das Fahrzeug.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass unabhängig von der Art und Größe der Abweichung die Anweisungen immer an das Fahrzeug, immer an den Fahrzeugführer oder immer an beide ausgegeben werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann vorgesehen sein, dass das Soll-Verhalten an den Fahrzeugführer ausgegeben wird. Beispielsweise kann der Fahrzeugführer an die Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation angepasste Anweisungen darüber erhalten, was er tun soll, wie z. B. rechts abbiegen, links einparken, überholen etc. Damit hat der Fahrzeugführer die Möglichkeit, bestimmte Vorgänge, wie sie sonst z. B. durch einen menschlichen Fahrlehrer vorgegeben werden, zu erlernen und zu üben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten können die Anweisungen und/oder das Soll-Verhalten akustisch und/oder visuell, beispielsweise durch eine entsprechende Ansage über Lautsprecher oder Anzeige mittels Displays, und/oder mittels Vibrieren ausgegeben werden. Beispielsweise kann das Lenkrad vibrieren, um anzuzeigen, dass eine erhöhte Aufmerksamkeit erforderlich ist oder dass beide Hände in Kontakt mit dem Lenkrad sein sollten. Ein vibrierendes Gaspedal kann z. B. anzeigen, dass es betätigt werden soll, um das Fahrzeug zu beschleunigen.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Verfahren weiterhin ein Aufzeichnen des Ist-Verhaltens, z. B. in Form von Video- und/oder Tonaufnahmen, aufweisen. Beispielsweise können Video und/oder Tonaufnahmen mittels Kameras aufgezeichnet werden, die die Umgebung des Fahrzeugs und/oder das Verhalten des Fahrzeugführers beobachten, wobei auch mehrere Kameras zur Aufnahme eines Verhaltens aus mehreren Perspektiven vorgesehen sein können. Aus derartigen Aufnahmen können auch Darstellung aus Vogelperspektive generiert, z. B. berechnet, werden, in denen eine bestimmte Situation oftmals anschaulich dargestellt werden kann.
Die Video- und/oder Tonaufnahmen können zu einem späteren Zeitpunkt dem Fahrzeugführer oder ggf. auch anderen Personen vorgeführt werden, um auf Fehler aufmerksam zu machen und Verbesserungshinweise zu geben.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Verfahren ein Ermitteln und Ausgeben einer Anzahl und/oder Art der ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines Zeitintervalls aufweisen. Das Ausgeben kann ein Übermitteln an eine externe Servereinheit, z. B. einer Führerscheinstelle, umfassen.
Die Anzahl und/oder Art der ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines Zeitintervalls kann statistisch ausgewertet werden, um Aussagen über das Fahrvermögen eines Fahrzeugführers zu erhalten. Beispielsweise kann eine Fahrprüfung durchgeführt und überwacht werden.
Dazu kann vorgesehen sein, dass die Anzahl und/oder Art der ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls übermittelt oder übertragen werden, z. B. an eine Behörde, die über das Bestehen eine Fahrprüfung und die Ausgabe der Fahrerlaubnis entscheidet. Die Übermittlung oder Übertragung kann auch automatisch erfolgen. Entspricht die Anzahl und/oder Art der ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls festgelegten Kriterien, d. h. wird die Fahrprüfung bestanden, kann eine Fahrerlaubnis auch sofort, z. B. elektronisch, ausgestellt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann das Verfahren weiterhin ein Ermitteln der Identität des Fahrzeugführers aufweisen. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass nur berechtigte Personen ein Fahrzeug führen oder dass die korrekte Person eine Fahrprüfung durchführt.
Eine erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine Vorrichtung zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers, auch als Fahrlehrermodul bezeichnet, mit den im Folgenden beschriebenen Merkmalen auf. Für die Erläuterung bestimmter Begriffe und weitere Details wird auf die obigen Ausführungen das Verfahren betreffend verwiesen. Die Vorrichtung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein.
Zudem verfügt ein solches Fahrzeug über eine Steuereinrichtung, die ausgelegt ist zum autonomen Steuern des Fahrzeugs gemäß den ausgegebenen Anweisungen und zum Vorführen eines Soll-Verhaltens durch das Fahrzeug. Es kann sich bei dem Fahrzeug also um ein autonomes Fahrzeug handeln, das wie oben beschrieben jedoch so ausgestattet ist, dass es auch durch eine menschlichen Fahrzeugführer geführt werden kann. Die Vorrichtung verfügt über eine Speichereinheit zum Speichern von Fahrverhaltensmustern für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen. Zudem sind Sensoren zum Erfassen einer Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation sowie Sensoren zum Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers vorgesehen.
Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit auf, die ausgelegt ist zum Ableiten eines Soll-Verhalten für den Fahrzeugführer aus den Fahrverhaltensmustern und der erfassten aktuellen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation, zum Vergleichen des Ist-Verhaltens mit dem Soll-Verhalten und zum Ableiten von Anweisungen, falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten abweicht. Außerdem sind Ausgabemittel zum Ausgeben der Anweisungen vorgesehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten können die Sensoren als Bildsensoren ausgebildet sein, so dass beispielsweise Foto- oder Videoaufnahmen aufgezeichnet werden können.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Ausgabemittel als Lautsprecher und/oder Displays ausgebildet sein, z. B. als Head-up-Display, d. h. als ein Anzeigesystem, bei dem der Nutzer seine Kopfhaltung bzw. Blickrichtung beibehalten kann, weil die Informationen in sein Sichtfeld projiziert werden.
Alternativ oder zusätzlich können Vibrationssysteme, wie z. B. ein vibrierendes Lenkrad oder vibrierendes Gaspedal, vorgesehen sein, um Anweisungen an den Fahrzeugführer auszugeben.
Zudem kann auch vorgesehen sein, dass der Fahrzeugführer mittels Mikrofonen, Schaltern und/oder Berührungsbildschirmen (Touchscreens) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommuniziert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann die Vorrichtung eine Speichereinheit zum Aufzeichnen des Ist-Verhaltens aufweisen.
Weiterhin kann Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Daten an eine externe Servereinheit vorgesehen sein, beispielsweise um an eine Führerscheinstelle wie zuvor beschrieben eine Anzahl und/oder Art von ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines Zeitintervalls zu übermitteln.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Identifiziereinrichtung zur Identifizierung des Fahrzeugführers aufweisen, beispielsweise in Form eines Fingerabdruckscanners oder einer Einrichtung zur Überprüfung des Personalausweises oder Reisepasses.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bewirken, dass eine Vorrichtung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt
Auf einem erfindungsgemäßen computerlesbaren Medium ist ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt gespeichert.
Die erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile:

- Ein menschlicher Fahrlehrer wird nicht länger benötigt, so dass Kosten reduziert werden können.
- Es wird eine hohe Qualität des Fahrunterrichts gewährleistet, da die beschriebene Vorrichtung im Gegensatz zu einem menschlichen Fahrlehrer während einer Unterrichtseinheit nicht ermüdet oder ungeduldig wird. Durch den Einsatz von Kameras und anderen Sensoren kann der Fahrunterricht zudem aufgezeichnet werden und der Fahrschüler kann diese Aufzeichnungen nutzen, um sich auf folgende Unterrichtseinheiten vorzubereiten.
- Die Erfindung ist rund um die Uhr, d. h. auch an Wochenenden und Feiertagen, verfügbar. Dadurch wird die Flexibilität erhöht und die Zeit, die bis zum Erhalt der Fahrerlaubnis vergeht, reduziert. Fahrschüler können so lange wie sie möchten üben.
- Die Erfindung ist auch nach dem Absolvieren der Fahrprüfung verfügbar, wenn dies durch den Fahrzeugführer oder z. B. dessen Eltern erwünscht ist. Somit werden die Fahrzeugführer im Verkehr nicht allein gelassen, wie es bei menschlichen Fahrlehrern der Fall wäre. Dies kann den Fahrzeugführer dabei unterstützen, Selbstvertrauen aufzubauen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in:

1 schematische Darstellung eines Fahrzeugs,
2 schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Merkmalen der Vorrichtung im Fahrzeug,
3 Ablaufschema eines Überholvorgangs.

In den im Folgenden erläuterten Beispielen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieser Beispiele bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
In einem Ausführungsbeispiel (1) handelt es sich um einen Personenkraftwagen als Fahrzeug 1, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, d. h. einem Fahrlehrermodul, ausgestattet ist. Das Fahrzeug 1 ist grundsätzlich zum autonomen Fahren geeignet, kann jedoch auch manuell durch einen Fahrzeugführer gesteuert werden.
Das Fahrlehrermodul des Fahrzeugs1 verfügt über eine Speichereinheit, auf der Fahrverhaltensmuster für verschiedene Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen vorab, z. B. durch den Fahrzeughersteller, gespeichert wurden.
Zudem weist das Fahrzeug 1 Sensoren zum Erfassen der Fahrzeug- und Verkehrssituation auf. Beispielsweise wird erfasst, ob der Motor eingeschaltet ist, wie viele Fahrspuren der befahrene Fahrweg aufweist und welche Hindernisse in der Fahrzeugumgebung vorhanden sind. Dazu sind u. a. Kameras als Bildsensoren vorgesehen (nicht dargestellt). Aus dieser Situation und den gespeicherten Fahrverhaltensmustern werden nun mehrere Soll-Verhalten abgeleitet, d. h. ein Verhalten, wie sich der Fahrzeugführer in dieser Situation idealerweise verhalten sollte. Dies kann beispielsweise eine Höchstgeschwindigkeit sein, die sich aus dem Vorhandensein von Hindernissen ergibt.
Weitere Sensoren 2, im Beispiel u. a. ebenfalls als Kameras ausgebildet, sind zum Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers vorgesehen, d. h. der Fahrzeugführer wird beobachtet. Es wird beispielsweise erfasst, ob der Fahrzeugführer zu jeder Zeit mindestens eine Hand am Lenkrad 4 hat und seinen Blick auf das Verkehrsgeschehen richtet. Zudem wird überprüft, ob der Sicherheitsgurt geschlossen ist.
Mittels einer Verarbeitungseinheit des Fahrzeugs 1 wird das Ist-Verhalten mit den Soll-Verhalten computergestützt verglichen. Wird beispielsweise festgestellt, dass der Motor eingeschaltet und der Sicherheitsgurt geschlossen ist, so weicht das Ist-Verhalten nicht vom diesbezüglichen Soll-Verhalten ab und es wird eine neue Verkehrs- und/oder Fahrzeugsituation erfasst.
Weicht das Ist-Verhalten jedoch vom Soll-Verhalten ab, beispielsweise indem die Ist-Geschwindigkeit höher als die in dieser Situation angemessene Soll-Geschwindigkeit ist, werden entsprechende Anweisungen abgeleitet und ausgegeben.
Bei einer geringfügigen Abweichung der Geschwindigkeit von z. B. maximal 10 % werden die Anweisungen an den Fahrzeugführer mittels Lautsprechern als Ausgabemittel 3 an den Fahrzeugführer ausgegeben, so dass der Fahrzeugführer selbst sein Ist-Verhalten an das Soll-Verhalten anpassen kann.
Ist die Abweichung hingegen zu groß, d. h. ist die Geschwindigkeit beispielsweise 20 % höher als die Soll-Geschwindigkeit, so werden die Anweisungen direkt an das Fahrzeug 1 ausgegeben, welches die Geschwindigkeit entsprechend selbstständig, d. h. autonom, reduziert, da in diesem Fall eine Reaktion des Fahrzeugführers zu viel Zeit in Anspruch nehmen würde und es zu einer gefährlichen Situation kommen kann.
2 stellt das Zusammenwirken eines aus dem Stand der Technik bekannten autonomen Fahrzeugs 1 mit dem Fahrlehrermodul dar.
Das Fahrzeug 1 ist mit mehreren Sensoren ausgestattet, die ein autonomes Fahren ermöglichen, z. B. Radar-, Lidar- und Ultraschallsensoren, Kameras, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren sowie Sensoren, die die Pedalposition, den Lenkradwinkel, den eingelegten Gang, den Blinkerstatus etc. prüfen. Diese Sensoren können zum Erfassen einer Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation genutzt werden. Die durch diese Sensoren ermittelten Daten werden von einer Verarbeitungseinheit des autonomen Fahrzeugs verarbeitet, so dass das Fahrzeug durch einen virtuellen Fahrer geführt wird.
Durch eine Fahrlehrermodulerweiterung wird das autonome Fahrzeug um weitere Sensoren 2 erweitert, die das Verhalten des Fahrzeugführers beobachten (Ist-Verhalten). Derartige Sensoren können beispielsweise Mikrofone oder Bildsensoren in Kameras sein.
Die Verarbeitungseinheit des autonomen Fahrzeugs wird ebenfalls erweitert und ist nun in der Lage, aus der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern ein oder mehrere Soll-Verhalten abzuleiten, das Ist-Verhalten mit dem Soll-Verhalten zu vergleichen und bei einem Abweichen von Ist- und Soll-Verhalten entsprechende Anweisungen zum Ändern des Ist-Verhaltens abzuleiten und auszugeben.
Diese Anweisungen können beispielsweise an den Fahrzeugführer mittels Displays, Head-up-Displays, Lautsprechern, einem vibrierendem Lenkrad 4 oder einem vibrierendem Gaspedal ausgegeben werden.
3 stellt ein Ablaufschema eines Überholvorgangs dar, der mittels des Verfahrens in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug 1 mit Fahrlehrermodul durchgeführt wird, das zum autonomen Fahren geeignet ist und das über eine Speichereinheit verfügt, in der Fahrverhaltensmuster für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen gespeichert sind.
Zu Beginn befindet sich das Fahrzeug 1 auf einer Autobahn mit mehr als zwei Fahrspuren. Diese Verkehrssituation wurde mittels Sensoren erfasst. Als Soll-Verhalten, welches an den Fahrzeugführer ausgegeben wird, wurde ein Überholmanöver abgeleitet, d. h. der Fahrzeugführer erhält die Anweisung, dass ein Überholmanöver geübt werden soll. Ist der Fahrzeugführer dafür nicht bereit, bricht das Fahrlehrermodul den Vorgang ab und beginnt nach einiger Zeit erneut.
Ist der Fahrzeugführer bereit, prüft das Fahrlehrermodul mittels Sensoren, ob die Verkehrssituation ein Überholmanöver erlaubt. Diese Prüfung wird solange fortgesetzt, bis ein Überholmanöver möglich ist.
Ist dies der Fall, erhält der Fahrzeugführer Anweisungen zu prüfen, ob die benachbarte Fahrspur frei ist, indem er in die Rückspiegel blickt und den toten Winkel mittels Schulterblick überprüft. Das Fahrlehrermodul erfasst dieses Ist-Verhalten mittels Kameras als Sensoren 2 und prüft, ob der Fahrzeugprüfer die benachbarte Fahrspur überprüft hat.
Wurde diese Aufgabe erfüllt, prüft das Fahrlehrermodul erneut, ob die Verkehrssituation ein Überholmanöver erlaubt. Ist dies nicht der Fall, erhält der Fahrzeugführer Informationen, warum das Überholmanöver nicht möglich ist. Das Manöver wird abgebrochen und zu einem späteren Zeitpunkt erneut durchgeführt.
Ist das Überholmanöver möglich, erhält der Fahrzeugführer die Anweisung, zu blinken, d. h. den Fahrtrichtungsanzeiger zu benutzen. Dieses Ist-Verhalten wird ebenfalls mittels Sensoren durch das Fahrlehrermodul überprüft. Wurde der Blinker nicht korrekt benutzt, d. h. weicht das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten ab, erhält der Fahrzeugführer eine entsprechende Information als Anweisung und das Manöver wird abgebrochen.
Wurde der Blinker korrekt benutzt, prüft das Fahrlehrermodul erneut, ob die Verkehrssituation ein Überholmanöver erlaubt. Ist dies nicht der Fall, erhält der Fahrzeugführer Informationen, warum das Überholmanöver nicht möglich ist. Das Manöver wird abgebrochen und zu einem späteren Zeitpunkt erneut durchgeführt.
Ist das Überholmanöver möglich, erhält der Fahrzeugführer die Anweisung, das Lenkrad 4 zu drehen, um die Fahrspur zu wechseln. Das Fahrlehrermodul zeigt den idealen Fahrweg, d. h. das Soll-Verhalten, in einem Head-up-Display als Ausgabemittel 3 und prüft, ob das Fahrzeug 1 diesem idealen Fahrweg folgt.
Ergibt der Vergleich von Ist- und Soll-Verhalten, dass die Abweichung vom idealen Fahrweg außerhalb eines Toleranzbereichs liegt, weist das Fahrlehrermodul den virtuellen Fahrer an, die Fahrzeugführung zu übernehmen und das Überholmanöver zu beenden. Der Fahrzeugführer erhält eine entsprechende Information darüber, warum der virtuelle Fahrer übernommen hat. Der Gesamtvorgang wird abgebrochen und zu einem späteren Zeitpunkt erneut durchgeführt.
Liegt die Abweichung vom idealen Fahrweg innerhalb des Toleranzbereichs, erhält der Fahrzeugführer die Information, dass das Überholmanöver erfolgreich durchgeführt wurde, das Manöver ist beendet und es kann eine neue Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation erfasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Sensoren zum Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers
3: Ausgabemittel
4: Lenkrad

Claims

Verfahren zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers in einem Fahrzeug (1) aufweisend: a) Bereitstellen von Fahrverhaltensmustern für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen, b) Erfassen einer Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation, c) Ableiten eines Soll-Verhaltens aus der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern, d) Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers mittels Sensoren (2), e) computergestütztes Vergleichen des Ist-Verhaltens mit dem Soll-Verhalten, f) Ableiten und Ausgeben von Anweisungen, falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten abweicht, g) Wiederholen von b) bis g), falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten nicht abweicht, wobei das Verfahren weiterhin ein Vorführen eines Soll-Verhaltens durch das Fahrzeug (1) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anweisungen an das Fahrzeug (1) ausgegeben werden und das Fahrzeug (1) gemäß den Anweisungen autonom gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Anweisungen an den Fahrzeugführer ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Soll-Verhalten an den Fahrzeugführer ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Anweisungen und/oder das Soll-Verhalten akustisch und/oder visuell und/oder mittels Vibrieren ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: - Aufzeichnen des Ist-Verhaltens.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: - Ermitteln und Ausgeben einer Anzahl und/oder Art der ausgegebenen Anweisungen innerhalb eines Zeitintervalls.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend: - Ermitteln der Identität des Fahrzeugführers.
Fahrzeug (1) mit einer Vorrichtung zum Erlernen und Überprüfen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugführers, die Vorrichtung aufweisend: - eine Speichereinheit zum Speichern von Fahrverhaltensmustern für einen Fahrzeugführer in verschiedenen Fahrzeug- und/oder Verkehrssituationen, - Sensoren zum Erfassen einer Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation, - Sensoren zum Erfassen eines Ist-Verhaltens des Fahrzeugführers (2), - eine Verarbeitungseinheit, die ausgelegt ist zum Ableiten eines Soll-Verhaltens aus der erfassten Fahrzeug- und/oder Verkehrssituation und den Fahrverhaltensmustern, zum Vergleichen des Ist-Verhaltens mit dem Soll-Verhalten und zum Ableiten von Anweisungen, falls das Ist-Verhalten vom Soll-Verhalten abweicht, - Ausgabemittel (3) zum Ausgeben der Anweisungen, und einer Steuereinrichtung, die ausgelegt ist zum autonomen Steuern des Fahrzeugs (1) gemäß den ausgegebenen Anweisungen und zum Vorführen eines Soll-Verhaltens durch das Fahrzeug (1).
Fahrzeug (1) nach Anspruch 9, wobei Sensoren (2) der Vorrichtung als Bildsensoren ausgebildet sind.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei Ausgabemittel (3) der Vorrichtung als Lautsprecher und/oder Displays und/oder Vibrationssystem ausgebildet sind.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die Vorrichtung weiterhin aufweisend: - eine Speichereinheit zum Aufzeichnen des Ist-Verhaltens.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die Vorrichtung weiterhin aufweisend: - eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Daten an eine externe Servereinheit.
Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, die Vorrichtung weiterhin aufweisend: - eine Identifiziereinrichtung zur Identifizierung des Fahrzeugführers.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung eines Fahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 15 gespeichert ist.