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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Es sind selbstfahrende Robo-Taxis bekannt, bei denen die Fahraufgabe nicht mehr von einem Fahrer, sondern von einer künstlichen Intelligenz übernommen wird. Folglich können solche Fahrzeuge ohne Lenkrad und ohne Pedale auskommen, sodass alle sich an Bord befindende Personen als Passagiere zu betrachten sind. Beispielsweise plant die Stadt Singapur die Einführung solcher Robo-Taxis zum Jahr 2019/2020. Dadurch sollen die Kosten pro gefahrenem Kilometer gesenkt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels zur Personenbeförderung, ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels zur Personenbeförderung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bestimmen eines Aufmerksamkeitsgrades, der eine Aufmerksamkeit zumindest eines Insassen des Verkehrsmittels gegenüber einem Verkehrsgeschehen repräsentiert, unter Verwendung zumindest eines Sensorsignals, das ein von zumindest einem Innenraumsensor zum Erfassen eines Innenraums des Verkehrsmittels erzeugtes Signal repräsentiert; und
- Auswählen einer Fahrverhaltensvorgabe, die ein beim Befördern des Insassen vom Verkehrsmittel einzuhaltendes Fahrverhalten repräsentiert, unter Verwendung des Aufmerksamkeitsgrades.
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Unter einem automatisiert fahrenden Verkehrsmittel kann beispielsweise ein hochautomatisiertes Fahrzeug verstanden werden. Bei dem Verkehrsmittel kann es sich etwa um ein öffentliches Verkehrsmittel in Form eines ein-, zwei- oder mehrsitzigen Shuttlefahrzeugs, auch Pod, Robo-Taxi oder Robo-Shuttle genannt, handeln. Das Verkehrsmittel kann beispielsweise mit einer Innenraumsensorik zum Erfassen eines Innenraums des Verkehrsmittels, genauer zum Erfassen einer Anzahl und einer jeweiligen Blickrichtung von Insassen des Verkehrsmittels, einer Umfeldsensorik zum Erfassen einer relativen Lage des Verkehrsmittels zu Objekten in dessen Umgebung sowie mit Sensoren zum Erfassen verschiedener Betriebsparameter wie etwa Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Batteriespannung oder Motorstrom ausgestattet sein. Unter einem Innenraumsensor kann beispielsweise eine Innenraumkamera zur Insassenbeobachtung oder ein Sitzbelegungssensor zum Erkennen einer Sitzbelegung im Verkehrsmittel verstanden werden. Der Aufmerksamkeitsgrad kann beispielsweise eine Blickrichtung, eine Blickrichtungsänderung oder eine Lidschlagfrequenz des Insassen repräsentieren. Unter einer Fahrverhaltensvorgabe kann beispielsweise eine Vorgabe zugunsten eines möglichst hohen Komforts, einer möglichst hohen Sicherheit oder einer möglichst kurzen Fahrzeit verstanden werden. Beispielsweise kann die Fahrverhaltensvorgabe durch Ändern verschiedener Parameter wie etwa einer Höchstgeschwindigkeit oder einer Reaktionszeit des Verkehrsmittels bei Lenk- oder Bremseingriffen ausgewählt werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass das Fahrverhalten eines selbstfahrenden Taxis anhand einer beobachteten Aufmerksamkeit eines Passagiers gegenüber einem Verkehrsgeschehen geändert werden kann. Die Aufmerksamkeit kann dabei beispielsweise anhand eines Blickverhaltens des Passagiers relativ zur Fahrtrichtung ermittelt werden. Beispielsweise kann ein eher defensives Fahrverhalten gewählt werden, wenn der Passagier aufmerksam gegenüber dem Verkehrsgeschehen ist, etwa weil er noch wenig Vertrauen in die neuartige Technik eines selbstfahrenden Taxis hat. Umgekehrt kann beispielsweise ein normales, verkehrsflussoptimiertes Fahrverhalten gewählt werden, wenn der Passagier dem Verkehrsverhalten nur wenig Aufmerksamkeit schenkt, etwa weil er sich mit einem anderen Passagier unterhält, arbeitet oder telefoniert. Auf diese Weise kann das Fahrverhalten des Taxis stets bestmöglich an das individuelle Empfinden der Passagiere angepasst werden. Dadurch kann das Komfortempfinden der Passagiere deutlich gesteigert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann in einem Schritt des Vergleichens der Aufmerksamkeitsgrad mit einem Referenzgrad verglichen werden. Dementsprechend kann im Schritt des Auswählens eine ein defensives Fahrverhalten repräsentierende Fahrverhaltensvorgabe ausgewählt werden, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Aufmerksamkeitsgrad größer als der Referenzgrad ist, oder, zusätzlich oder alternativ, eine ein normales Fahrverhalten repräsentierende Fahrverhaltensvorgabe ausgewählt werden, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Aufmerksamkeitsgrad kleiner oder gleich dem Referenzgrad ist. Dadurch kann mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand eine deutliche Komfortsteigerung erzielt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Bestimmens der Aufmerksamkeitsgrad durch Filtern des Sensorsignals, insbesondere durch Tiefpassfiltern des Sensorsignals, bestimmt werden. Dadurch können Ungenauigkeiten beim Bestimmen des Aufmerksamkeitsgrades vermieden werden. Beispielsweise kann somit ausgeschlossen werden, dass die Detektion flüchtiger Kopfbewegungen zu einer Verfälschung des Aufmerksamkeitsgrades führt.
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Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Auswählens zumindest ein Parameter bezüglich eines vom Verkehrsmittel einzuhaltenden Sicherheitsabstandes oder, zusätzlich oder alternativ, bezüglich einer Reaktionszeit des Verkehrsmittels auf Änderungen eines Verkehrsflusses geändert wird, um die Fahrverhaltensvorgabe auszuwählen. Dadurch kann das Fahrverhalten durch Änderung nur weniger Parameter effizient und präzise geändert werden.
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Das Verfahren kann zudem einen Schritt des Ermittelns einer Anzahl oder eines Alters des Insassen unter Verwendung des Sensorsignals oder, zusätzlich oder alternativ, unter Verwendung einer durch den Insassen getätigten Nutzereingabe umfassen. Dabei kann im Schritt des Auswählens die Fahrverhaltensvorgabe abhängig von der Anzahl oder dem Alter des Insassen ausgewählt werden. Dadurch kann das Fahrverhalten an das Alter oder die Anzahl der Insassen angepasst werden.
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Ferner kann im Schritt des Auswählens die Fahrverhaltensvorgabe unter Verwendung einer Zielortsinformation, die einen vom Verkehrsmittel anzusteuernden Zielort repräsentiert, ausgewählt werden. Unter einer Zielortsinformation kann beispielsweise eine geografische Position des Zielorts oder eine Information über eine mit dem Zielort verknüpfte Absicht wie beispielsweise „Arbeit“ oder „Feier“ verstanden werden. Diese Ausführungsform schafft eine weitere Differenzierungsmöglichkeit zur aufmerksamkeitsabhängigen Änderung des Fahrverhaltens. Dadurch kann der Fahrkomfort weiter gesteigert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in einem Schritt des Empfangens eine Zusatzinformation über eine Kommunikationsschnittstelle zu einem weiteren Verkehrsmittel, einer Infrastruktureinrichtung, einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung oder zumindest zwei der genannten Kommunikationspartner empfangen werden. Dabei kann im Schritt des Auswählens die Fahrverhaltensvorgabe unter Verwendung der Zusatzinformation ausgewählt werden. Unter einer Zusatzinformation kann beispielsweise eine Information über ein Verkehrsaufkommen auf einer geplanten Trajektorie des Verkehrsmittels oder über sonstige Umgebungsbedingungen verstanden werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöht werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Verkehrsmittels mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Blockschaltbild zur Darstellung eines möglichen Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels 100 zur Personenbeförderung, auch Robo-Taxi genannt, mit einem Steuergerät 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 102 ist ausgebildet, um von einem Innenraumsensor 104 zum Erfassen eines Innenraums des Verkehrsmittels 100, hier beispielhaft einer Innenraumkamera zur permanenten Beobachtung, ein Sensorsignal 106 zu empfangen, das einen im Innenraum befindlichen Insassen 108 repräsentiert. Unter Verwendung des Sensorsignals 106 bestimmt das Steuergerät 102, beispielsweise anhand einer Blickrichtung oder eines Lidschlags des Insassen 108, eine Aufmerksamkeit des Insassen 108 bezüglich eines Verkehrsgeschehens im Umfeld des Verkehrsmittels 100. Je nach Grad der so ermittelten Aufmerksamkeit des Insassen 108 ändert das Steuergerät 102 anschließend ein Fahrverhalten des Verkehrsmittels 100, um dem Insassen 108 ein möglichst gutes Gefühl der Sicherheit und des Komforts zu bieten.
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Beispielsweise wählt das Steuergerät 102 ein defensives Fahrverhalten, das etwa durch einen entsprechend großen Sicherheitsabstand oder eine sehr frühe Reaktion auf Änderungen im Verkehrsfluss gekennzeichnet ist, wenn der Insasse 108 eine erhöhte Aufmerksamkeit zeigt, was beispielsweise auf einen beunruhigten Insassen schließen lässt. Durch die Auswahl eines solchen defensiven Fahrverhaltens kann der Insasse 108 beruhigt werden, indem dieser die Reaktion des Verkehrsmittels 100 auf Änderungen im Verkehrsfluss sofort spürt oder erfährt. Dadurch kann auch verhindert werden, dass der Insasse 108 am typischen Beifahrerproblem leidet, weil er nicht richtig einschätzen kann, ob das automatisiert fahrende Verkehrsmittel 100 auch tatsächlich (und richtig) reagiert.
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Ergibt die Auswertung des Sensorsignals 106 hingegen, dass der Insasse 108 dem Verkehrsgeschehen eine nur geringe Aufmerksamkeit entgegenbringt, so passt das Steuergerät 102 das Fahrverhalten im Sinne einer Verkehrsflussoptimierung an. Dabei wird der einzuhaltende Sicherheitsabstand oder die Reaktion auf Änderungen im Verkehrsfluss beispielsweise auf gewohnte oder als normal geltende Werte geändert. Somit kann verhindert werden, dass der Insasse 108 ein Gefühl der Zeitverschwendung bekommt und meint, selbst besser fahren zu können und auch schneller ans gewünschte Ziel zu gelangen. Der wenig aufmerksame Insasse 108 ist somit mit dem Fahrverhalten des Verkehrsmittels 100 zufrieden und kann sich nun während der Fahrt ungestört anderen Tätigkeiten widmen.
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Je nach Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um das Fahrverhalten des Verkehrsmittels 102 unter Verwendung des Sensorsignals 106 an weitere Abstufungen und Zwischenzustände zwischen den zwei genannten Fahrverhalten „defensiv“ und „verkehrsflussoptimiert“ anzupassen. Dies erfolgt beispielsweise auch dadurch, dass das Steuergerät 102 anhand des Sensorsignals 106 ein Alter des Insassen 108 oder auch eine Insassenanzahl bestimmt und das Fahrverhalten unter zusätzlicher Berücksichtigung des Alters oder der Insassenanzahl wählt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 102 ausgebildet, um das Fahrverhalten durch zusätzliche Auswertung einer Zielortsinformation, die beispielsweise eine vom Insassen 108 getätigte Eingabe bezüglich eines vom Verkehrsmittel 100 anzusteuernden Zielorts, insbesondere auch bezüglich einer Art des Zielorts oder einer mit dem Zielort verknüpften Absicht wie beispielsweise „Arbeit“ oder „Feier“, auszuwählen oder anzupassen.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 102 mit einer optionalen Kommunikationsschnittstelle 110 ausgestattet, durch die das Steuergerät 102 in der Lage ist, mit anderen Verkehrsteilnehmern, einer Infrastruktureinrichtung wie etwa einer Ampel oder auch mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung, etwa in Form eines Cloud-Servers, zu kommunizieren, etwa über C2X oder C2I. Mögliche Kommunikationspartner zur Kommunikation mit der Kommunikationsschnittstelle 110 sind in 1 schematisch durch einen Kasten 112 angedeutet. Über die Kommunikationsschnittstelle 110 empfängt das Steuergerät 102 eine Zusatzinformation 114, die beispielsweise eine Information über eine vom Verkehrsmittel 100 geplante Trajektorie, ein Verkehrsaufkommen oder sonstige Umgebungsbedingungen wie etwa eine Wetterlage repräsentiert, und berücksichtigt diese in entsprechender Weise bei der Auswahl des Fahrverhaltens des Verkehrsmittels 100.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel führt das Steuergerät 102 die Auswertung der Aufmerksamkeit unter Verwendung einer geeigneten Tiefpassfilterung durch. Somit kann erreicht werden, dass nicht alle Kopfbewegungen des Insassen 108 gewertet werden. Wenn der Insasse 108 beispielsweise das Verkehrsgeschehen beobachtet und dabei einen kurzen Blick auf sein Smartphone oder Ähnliches wirft, wird er trotzdem weiterhin als verkehrsbeobachtend eingestuft. Umgekehrt wird er weiterhin als nicht verkehrsbeobachtend eingestuft, wenn er beispielsweise beim Arbeiten am Laptop kurz einen Blick nach draußen wirft.
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Durch die aufmerksamkeitsabhängige Auswahl des Fahrverhaltens des Verkehrsmittels 100 kann erreicht werden, dass das Verkehrsmittel 100 trotz autonomer, d. h. nicht mehr unmittelbar von einem Menschen gesteuerter Fahrweise Rücksicht auf das individuelle Sicherheits- und Komfortempfinden der Insassen nimmt. Dies kann zu einer besseren Akzeptanz von vollautonomen Fahrzeugen im Allgemeinen führen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Steuergerät 102 kann es sich um das vorangehend anhand von 1 beschriebene Steuergerät handeln. Das Steuergerät 102 umfasst eine Bestimmungseinheit 210, die ausgebildet ist, um das Sensorsignal 106 zu empfangen und dieses zur Bestimmung eines Aufmerksamkeitsgrades 212, der die Aufmerksamkeit des Insassen gegenüber dem Verkehrsgeschehen repräsentiert, auszuwerten. Beispielsweise ermittelt die Bestimmungseinheit 210 einen hohen Aufmerksamkeitsgrad, wenn sich bei der Auswertung ergibt, dass die Blickrichtung des Insassen vorwiegend in Fahrtrichtung des Verkehrsmittels weist. Eine Auswahleinheit 220 ist ausgebildet, um den Aufmerksamkeitsgrad 212 von der Bestimmungseinheit 210 zu empfangen und zur Auswahl einer Fahrverhaltensvorgabe, die das vom Verkehrsmittel einzuhaltende Fahrverhalten repräsentiert, auszuwerten. Als Ergebnis der Auswahl der Fahrverhaltensvorgabe erzeugt die Auswahleinheit 220 beispielsweise ein Steuersignal 222 zum Ansteuern eines Motors oder von Lenk- oder Bremsaktoren des Verkehrsmittels entsprechend der ausgewählten Fahrverhaltensvorgabe.
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3 zeigt ein Blockschaltbild zur Darstellung eines möglichen Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise von einem Steuergerät, wie es vorangehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist, ausgeführt werden. Dabei wird erfolgt in einem Block 302 die permanente Beobachtung aller Insassen des Verkehrsmittels. In einem Block 304 erfolgt die Auswertung der jeweiligen Aufmerksamkeit der Insassen gegenüber dem Verkehrsgeschehen anhand der durch die permanente Beobachtung bereitgestellten Daten. Ergibt sich hierbei, dass zumindest ein Insasse das Verkehrsgeschehen beobachtet, so wird in einem Block 306 das Fahrverhalten „defensiv“ ausgewählt. Ergibt sich hingegen im Block 304, dass die Insassen das Verkehrsgeschehen nicht beobachten, so wird in einem Block 308 das Fahrverhalten „normal“ ausgewählt. Die Beobachtung der Insassen im Block 302 erfolgt beispielsweise fortlaufend während eines Betriebs des Verkehrsmittels.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 zum Steuern eines automatisiert fahrenden Verkehrsmittels zur Personenbeförderung kann beispielsweise von dem vorangehend anhand der 1 bis 3 beschriebenen Steuergerät ausgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 410 der Aufmerksamkeitsgrad der Insassen des Verkehrsmittels unter Verwendung des Sensorsignals bestimmt. In einem weiteren Schritt 420 erfolgt die entsprechende Auswahl der Fahrverhaltensvorgabe bezüglich des vom Verkehrsmittel einzuhaltenden Fahrstils abhängig vom Aufmerksamkeitsgrad.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
