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Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren bekannt, die zur Vermeidung von Kinetose während einer Autofahrt angewendet werden.
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Aus der
DE 10 2015 011 708 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem manuelle Eingaben eines Insassen (Gesundheitsparameter) mit Fahrzeugparametern und Fahrstreckenparametern korreliert werden, um eine Diskomfortschwelle bezüglich kinetosebedingter Störungen zu ermitteln. Um dem Auftreten kinetosebedingter Störungen entgegenzuwirken, wird dann das Fahrzeug klimatisiert, beduftet und/oder es wird eine Sitzmassagefunktion aktiviert.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfassen das Risiko kinetosebedingter Störungen bei einem Passagier und empfehlen beispielsweise aufgrund der von dem Passagier eingegeben Parametern Gegenmaßnahmen, um das Auftreten von Kinetose bei dem Passagier zu vermeiden.
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Mit den infolge der autonomen Fahrzeugführung zusätzlich möglichen, konzentrierten Tätigkeiten, z.B. am Monitor, verliert der Insasse leicht den räumlichen Bezug zur Fahrzeugumgebung. Die auf ihn trotzdem dynamisch einwirkenden und vom ihm physiologisch wahr genommenen Beschleunigungen, Drehungen und Neigungsänderungen sind deshalb nicht mehr kongruent und passend zu seiner tatsächlichen optischen Wahrnehmung. Dem Insassen kann daher unwohl und übel werden, im fortgeschrittenen Fall kann dem Insassen schwindelig werden und/oder ein Brechreiz ausgelöst werden (Kinetose).
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden zwar Gegenmaßnahmen (Belüftung, Massage, etc.) eingeleitet, jedoch ist dabei nicht klar, ob diese auch bei jedem Insassen gegen plötzlich auftretende Kinetosesymptome helfen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein System bzw. ein Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen bereitzustellen, das zumindest teilweise die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Verfahren überwindet.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System zur Verringerung von Kinetosesymptomen, für ein Fahrzeug, wobei das System eine Steuereinheit aufweist, die mit einem Sensorsystem und/oder einem Navigationssystem, einem Fahrzeugsitzsystem und/oder einer Anzeigeneinheit zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt ist.
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Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit einem Sensorsystem und/oder einem Navigationssystem, einem Fahrzeugsitzsystem und einer Anzeigeneinheit zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt. Werden Anzeige und Fahrzeugsitz entsprechend gesteuert, kann das Risiko, dass bei den Fahrzeuginsassen Kinetosesymptome auftreten erheblich gesenkt werden.
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Unter dem Begriff „Kinetose“ wird die sogenannte Bewegungskrankheit verstanden, d. h. also eine Krankheit, die durch den Einfluss von Bewegungen auf den menschlichen Körper entsteht. Üblicherweise wird die Bewegungskrankheit auch als Reisekrankheit bezeichnet und zumeist nach der Entstehung der Bewegung als Seekrankheit, Luftkrankheit oder Raumkrankheit bezeichnet. Die Kinetose entsteht durch Bewegung und insbesondere durch wiederholte Beschleunigungsvorgänge mit sich ändernden Beschleunigungswerten und Beschleunigungsrichtungen. Kinetosesymptome umfassen Übelkeit, Erbrechen, Schwindel, Blässe, Blutdruckabfall, Herzrasen, Schweißausbrüche und Hyperventilation.
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Unter einem Fahrzeug im Sinne des vorliegenden Dokuments ist jegliche Fahrzeugart zu verstehen, mit der Personen und/oder Güter fortbewegt werden können. Mögliche Beispiele dafür sind: Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen, Landfahrzeuge, Busse, Fahrkabinen, Seilbahnkabinen, Aufzugkabinen, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge (z.B. Schiffe, Boote, U-Boote, Tauchglocken, Hovercraft, Tragflächenboote), Luftfahrzeuge (Flugzeuge, Hubschrauber, Bodeneffektfahrzeuge, Luftschiffe, Ballone). Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug. Ein Kraftfahrzeug in diesem Sinne ist ein Landfahrzeug, das durch Maschinenkraft bewegt wird, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug in diesem Sinne umfasst einen Kraftwagen, ein Kraftrad und eine Zugmaschine.
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Bei der Steuereinheit handelt es sich um eine Einheit, die Informationen, beispielsweise in Form von Signalen und/oder Daten, von einer Vorrichtung empfängt, verarbeitet und für eine weitere Vorrichtung zur Verfügung stellt bzw. die weitere Vorrichtung zu einer bestimmten Aktion veranlasst. Dafür ist die Steuereinheit mit einer oder mehreren Vorrichtungen, wie beispielsweise mit dem Sensorsystem, dem Navigationssystem, dem Fahrzeugsitzsystem, und/oder der Anzeigeneinheit, kommunikativ, d.h. zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen, gekoppelt. Die (kommunikative) Kopplung kann kabellos (z.B. Bluetooth, WLAN, Mobilfunk) oder kabelgebunden (z.B. mittels einer USB-Schnittstelle, Datenkabel, etc.) sein. Auch wenn die Steuereinheit als eine Einheit beschrieben wird, so soll darunter auch eine Steuereinheit verstanden werden, die mehrere Teile aufweist. Zum Beispiel ist von dem Begriff „Steuereinheit“ auch umfasst, wenn einzelne Steuerfunktionen auf andere in diesem Dokument genannte Vorrichtungen verteilt sind. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn die Funktion des Erzeugens der Sitz-Verstellsignale in dem Fahrzeugsitzsystem selbst vorgenommen wird. Mit anderen Worten können Teile der Steuereinheit auf Vorrichtungen, wie beispielsweise dem Sensorsystem, dem Navigationssystem, dem Fahrzeugsitzsystem und/oder der Anzeigeneinheit, aufgeteilt sein.
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Bei der Steuereinheit und/oder dem Sensorsystem und/oder dem Navigationssystem bzw. einem oder mehreren Bestandteilen derselben, kann es sich um eine Vorrichtung im Fahrzeug handeln. Zusätzlich oder alternativ dazu kann es sich um ein externes Gerät, z.B. ein stationäres Gerät und/oder ein mobiles Endgerät handeln.
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Das Sensorsystem und das Navigationssystem sind dazu eingerichtet, Umgebungsdaten des Fahrzeugs zu empfangen und an die Steuereinheit zu übergeben. Mit Umgebungsdaten des Fahrzeugs sind Daten gemeint, die die Umgebung des Fahrzeugs betreffen. Solche Umgebungsdaten umfassen Wetterdaten, Topologiedaten (insbesondere Topologiedaten der zu fahrenden Strecke, wie beispielsweise das Auftreten von Kurven, Kuppen und/oder Ampeln, die Fahrbahnebenheit bzw. Fahrbahnunebenheit), Routendaten, Umfelddaten (insbesondere Umfelddaten, die unter Zuhilfenahme eines Umfeldmodells durch das Sensorsystem ermittelt werden), Daten zu Start und/oder Ziel einer ausgewählten Route, etc. Mit Umgebungsdaten sind insbesondere die Daten gemeint, die von fahrzeugextern auf das Fahrzeug einwirken. Vorzugsweise werden die Umgebungsdaten mithilfe hochgenauer Karten gewonnen.
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Weiterhin sind das Sensorsystem und das Navigationssystem dazu eingerichtet, Fahrzeugkomponentendaten des Fahrzeugs, aus denen Bewegungen des Fahrzeugs resultieren, zu empfangen und an die Steuereinheit zu übergeben. Solche Fahrzeugkomponentendaten umfassen Daten zu Motorkomponenten, Fahrwerkkomponenten (Bremsanlage, Federung, Dämpfung, Lenkung, Radaufhängung, Räder, Bereifung, etc.), Karosseriekomponenten, Kraftübertragungskomponenten (zum Beispiel Getriebe, Welle, Kupplung, etc.). Die Bewegungen des Fahrzeugs, die aus der Bewegung der Fahrzeugkomponenten resultieren, umfassen translatorische sowie rotatorische Bewegungen in Richtung der Fahrzeug-Längsachse, Fahrzeug-Querachse und Fahrzeug-Hochachse.
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Das Sensorsystem umfasst mindestens eine der folgenden Einrichtungen: Ultraschallsensor, Radarsensor (z.B. Radarsensor Nahbereich, Radarsensor Fernbereich), Lidarsensor, Lage-Inertialsystem (z.B. Piezo-System, Längs- und Rotationsbeschleunigungssystem), Videosystem und/oder Bildsensor (z.B. Kamera). Die Daten des Sensorsystems können von einer der vorgenannten Einrichtungen oder von einer Kombination mehrerer der vorgenannten Einrichtungen (Sensordatenfusion) stammen.
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Unter einem Navigationssystem im Sinne des vorliegenden Dokuments ist ein System zu verstehen, welches durch eine Positionsbestimmung (z.B. GPS, GLONASS, Galileo, Beidou, etc.) und/oder Geoinformationen (Topologie-, Straßen-, Luft- oder Seekarten) eine Routenerstellung und Zielführung zu einem gewählten Zielort ermöglicht.
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Die Umgebungsdaten können von dem Sensorsystem und/oder dem Navigationssystem empfangen und an die Steuereinheit übergeben werden. Die Fahrzeugkomponentendaten können ebenfalls von dem Sensorsystem und/oder dem Navigationssystem empfangen und an die Steuereinheit übergeben werden.
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Das Fahrzeugsitzsystem ist dazu eingerichtet, von der Steuereinheit Sitz-Verstellsignale zu empfangen und gemäß den empfangenen Sitz-Verstellsignalen mindestens einen Fahrzeugsitz des Fahrzeugs zu verstellen.
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Ein Fahrzeugsitzsystem im Sinne des vorliegenden Dokuments umfasst mindestens einen Fahrzeugsitz, der dazu geeignet ist, einen sitzenden Fahrzeuginsassen aufzunehmen.
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Unter dem Begriff Fahrzeuginsasse soll im vorliegenden Dokument jede Person, die sich in dem Fahrzeug befindet, gemeint sein. Sowohl der Fahrer als auch ein nicht selbstfahrender Fahrer sowie jeder Mitfahrer sind unter dem Begriff Fahrzeuginsasse zu verstehen.
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Des Weiteren umfasst das Fahrzeugsitzsystem eine Verstelleinrichtung, mithilfe derer der mindestens eine Fahrzeugsitz verstellt werden kann. Zum Verstellen des mindestens einen Fahrzeugsitzes empfängt das Fahrzeugsitzsystem, insbesondere die Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzsystems, von der Steuereinheit Sitz-Verstellsignale. Mithilfe der Verstelleinrichtung des Fahrzeugsitzsystems kann der mindestens eine Fahrzeugsitz um seine Quer-, Hoch- und Längsachse gedreht und/oder entlang seiner Quer-, Hoch- und Längsachse verschoben werden. Das Fahrzeugsitzsystem kann Sitzschienen zum Verschieben eines Fahrzeugsitzes, eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Sitzneigung und/oder Sitzhöhe und/oder einer Lordosenstütze umfassen.
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Die Anzeigeneinheit ist dazu eingerichtet, von der Steuereinheit Anzeigesignale zu empfangen und anzuzeigen. Die Anzeigeeinheit kann eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen aufweisen. Die Anzeigesignale werden akustisch, optisch oder haptisch angezeigt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Anzeigesignale zumindest teilweise aus den Umgebungsdaten gewonnene Wahrnehmungselemente, wobei die Wahrnehmungselemente die fahrzeugexterne Umgebung um das Fahrzeug aus dem Blick eines Fahrzeuginsassen widerspiegeln. Die Wahrnehmungselemente können Aufnahmen, insbesondere Echtzeit-Aufnahmen, einer Kamera oder mehrerer Kameras sein und/oder künstlich erzeugte Bilder sein. Die Kamera-Aufnahmen, insbesondere Kamera-Echtzeit-Aufnahmen, können beispielsweise durch eine im Innenraum des Fahrzeugs befestigte Kamera, die in Fahrtrichtung aus dem Fahrzeug heraus blickt, erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können Umfelddaten, die beispielsweise durch eine Umfeldsensorik erzeugt werden, in auf der Anzeigeneinheit anzeigebare Bilddaten (künstlich erzeugte Bilder) verarbeitet werden.
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Die Anzeigesignale umfassen vorzugsweise Bild- und/oder Videoaufnahmen des Umgebungsverkehrs. Mit anderen Worten wird die Umgebung um das Fahrzeug herum angezeigt. Also beispielsweise der Verlauf der Straße, die Topologie (Stadt, Land, Berge), die Vegetation (Wüste, Wald, Strand), das Wetter (Sonne, Regen, Schnee), Die Tageszeit (hell, nachtdunkel), etc.
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Die Anzeigeeinheit kann eine oder mehrere existierende Anzeigevorrichtungen und/oder eine oder mehrere separate Anzeigevorrichtungen aufweisen. Beispielhafte Ausführungen solcher Anzeigevorrichtungen können ein Anzeigemittel des Armaturenbretts, ein Display (zum Beispiel im Cockpit-Bereich und/oder am Hinterteil eines Fahrzeugsitzes und/oder an der Innenverkleidung des Fahrzeugs), ein Headup-Display (zum Beispiel in einer oder mehreren der Scheiben des Fahrzeugs), ein Infotainmentsystem, ein Bordcomputer, eine Kommunikationseinheit, ein Kombi-Instrument, ein mobiles Endgerät, etc.
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Unter dem Begriff „Kombi-Instrument“ wird im vorliegenden Dokument eine Bedieneinheit verstanden, die Anzeigen und/oder Funktionen umfasst, die unter anderem die folgenden betreffen: Tachometer, Kilometerzähler, Drehzahlmesser, Tankanzeige, Kühlmitteltemperaturanzeige, Kontrollleuchten und Fahrtrichtungsanzeiger.
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Unter dem Begriff „Infotainmentsystem“ wird im vorliegenden Dokument eine Bedieneinheit verstanden, die mehrere Funktionen, die Information und/oder Unterhaltung betreffen, umfasst. Solche Funktionen betreffen die folgenden Vorrichtungen: Autoradio, Navigationssystem, Freisprecheinrichtung, Bordcomputer, Fahrdatenanzeige, Klimaanlage, Fahrerassistenzsysteme.
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Das Infotainmentsystem und das Kombi-Instrument verfügen über verschiedene Schnittstellen zu einem oder mehreren der folgenden: ein oder mehrere Steuergeräte, externe Geräte, vorzugsweise elektronische Endgeräte, Speichermedien, Datenquellen, Recheneinheit.
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Eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen können an Innenausstattungselementen des Fahrzeugs angeordnet sein. Unter Innenausstattungselemente sollen alle von Fahrzeuginsassen sichtbaren Komponenten innerhalb eines Fahrzeugs verstanden werden. Beispiele für Innenausstattungselemente sind: Vordersitz bzw. Rückseite des Vordersitzes, Hintersitz bzw. Rückseite des Hintersitzes, Türverkleidung, Seitenverkleidung, Instrumententafel, Fahrzeughimmel, Sonnenblende, Teppich, Mittelkonsole, Hutablage, Sonnenrollo, Lenkrad, Innenspiegel, etc.
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Bei einem mobilen Endgerät handelt es sich um ein Gerät, welches in der Lage ist, in einem mobilen Netzwerk über lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless Fidelity (WiFi), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) drahtlos zu kommunizieren. Eine Kommunikation über weitere gängige oder künftige Kommunikationstechnologien ist möglich. Der Begriff mobiles Endgerät beinhaltet insbesondere Smartphones, aber auch andere mobile Telefone bzw. Handys, Personal Digital Assistants (PDAs), Tablet PCs sowie alle gängigen sowie künftigen elektronischen Geräte, welche mit einer Technologie zum Laden und Ausführen von Apps ausgestattet sind. Das mobile Endgerät kann über eine passende Kommunikationsschnittstelle, z.B. eine Bluetooth-Schnittstelle, mit dem Fahrzeug gekoppelt sein. Alternativ dazu kann eine App auf dem mobilen Endgerät mittels eines geeigneten Authentifikationsverfahrens über einen Server mit dem Fahrzeug verknüpft sein. Als Authentifikation kommen dabei alle gängigen und künftigen Authentifizierungsmethoden wie Wissen (z.B. Benutzername und Passwort, PIN, Sicherheitsfrage, etc.), Besitz (z.B. SIM-Karte, Zertifikat, Smartcard), Biometrie (z.B. Fingerabdruck, Gesichtserkennung) sowie jeder Kombination der einzelnen Authentifizierungsmethoden in Betracht.
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Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der empfangenen Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten Sitz-Verstellsignale und/oder Anzeigesignale zu erzeugen.
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Bevorzugt ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der empfangenen Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten Sitz-Verstellsignale und Anzeigesignale zu erzeugen. Durch die Erzeugung bzw. die Anwendung der Sitz-Verstellsignale sowie der Anzeigesignalen können die Fahrzeuginsassen den räumlichen Bezug zur Fahrzeugumgebung wiedergewinnen, während gleichzeitig die auf sie wirkenden Beschleunigungskräfte weitestgehend minimiert werden. Dadurch lässt sich das Auftreten von Kinetose Symptomen erheblich verringern bzw. sogar vermeiden.
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Das Erzeugen der Sitz-Verstellsignale umfasst folgende Aktionen: mithilfe der Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten, Bestimmen von ersten Beschleunigungskräften, die durch die Bewegungen des Fahrzeugs auf einen auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wirken; und Bestimmen von Sitz-Verstellsignalen, die derart ausgestaltet sind, dass sie nach Verstellen des Fahrzeugsitzes gemäß diesen Sitz-Verstellsignalen bei dem Fahrzeuginsassen zweite Beschleunigungskräfte hervorrufen, die den ersten Beschleunigungskräften entgegenwirken.
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Bevorzugt erfolgt das Bestimmen der Sitz-Verstellsignale automatisch und dynamisch. Ebenso bevorzugt erfolgt das Verstellen des mindestens einen Fahrzeugsitzes gemäß der Sitz-Verstellsignale automatisch und dynamisch. Dies bedeutet, dass sobald die ersten Beschleunigungskräfte bestimmt sind die Sitz-Verstellsignale kontinuierlich erzeugt und/oder der bzw. die Fahrzeugsitze kontinuierlich verstellt werden, ohne dass im Wesentlichen eine zeitliche Verzögerung (Phasenverschiebung) und/oder eine Skalierung stattfindet. D.h. also, dass die Sitz-Verstellsignale in Echtzeit erzeugt und oder der bzw. die Fahrzeugsitze in Echtzeit verstellt werden. Mit anderen Worten werden die Sitz-Verstellsignale erzeugt und/oder der Fahrzeugsitz bzw. die Fahrzeugsitze verstellt, noch bevor der Fahrzeuginsasse bzw. die Fahrzeuginsassen jeweils die ersten Beschleunigungskräfte wahrnehmen. Durch die Verstellung des Fahrzeugsitzes bzw. der Fahrzeugsitze gemäß der Sitz-Verstellsignale nehmen der Fahrzeuginsasse bzw. die Fahrzeuginsassen nicht die ersten Beschleunigungskräfte wahr, sondern die tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte. Die tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte sind die Beschleunigungskräfte, die verbleiben, wenn die zweiten Beschleunigungskräfte den ersten Beschleunigungskräften entgegenwirken. Im besten Fall heben sich die ersten Beschleunigungskräfte mit den zweiten Beschleunigungskräften auf und die tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte sind null.
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Zum Erzeugen der jeweiligen Sitz-Verstellsignale (d.h. Sitz-Verstellsignale für nur einen Fahrzeugsitz oder mehrere Fahrzeugsitze) werden also zunächst die durch die Umgebung des Fahrzeugs (zum Beispiel eine Bodenwelle) und/oder durch die Bewegung von Fahrzeugkomponenten (zum Beispiel Erschütterung der Fahrgastzelle) verursachten Bewegungen des Fahrzeugs bestimmt. Durch die bestimmten Bewegungen des Fahrzeugs werden dann die auf den auf dem jeweiligen Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wirkenden Beschleunigungskräfte (erste Beschleunigungskräfte) bestimmt. Danach werden zweite Beschleunigungskräfte bestimmt, die den ersten Beschleunigungskräften entgegenwirken. Entsprechend werden Sitz-Verstellsignale bestimmt, durch welche die zweiten Beschleunigungskräfte auf einen auf dem jeweiligen Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wirken.
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Beispielsweise kann ein Fahrzeugsitz während einer positiven Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und bei einem in Fahrtrichtung sitzenden Fahrzeuginsassen so weit nach vorne geneigt werden, dass dieser keine (störende) Längsbeschleunigung mehr wahrnimmt. Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Fahrzeugsitz bei dem Einleiten einer konstanten Rechtskurve derart um die Hochachse nach links gedreht werden, dass der Fahrzeuginsasse nur sehr langsam und für ihn unterschwellig in die aktuelle Drehrate nachgeführt wird. Beim Durchfahren der Rechtskurve kann der Fahrzeugsitz soweit nach (in Fahrtrichtung) rechts geneigt werden, dass der Fahrzeuginsasse keine (störende) Querbeschleunigung mehr wahrnimmt. In einem weiteren Beispiel kann bei einem nach oben gerichteten Vertikalstoß infolge der Überfahrt über eine Schwelle der Fahrzeugsitz kongruent nach unten verfahren werden, so dass für den Fahrzeuginsassen die Stoßbelastung vernachlässigbar ist.
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Das Erzeugen der Anzeigesignale umfasst folgende Aktionen: Bestimmen der auf den Fahrzeuginsassen, der sich auf dem gemäß den Sitz-Verstellsignalen verstellten Fahrzeugsitz befindet, tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte; und Bestimmen von Anzeigesignalen, die derart ausgestaltet sind, dass sie bei dem Fahrzeuginsassen, der sich auf dem gemäß den Sitz-Verstellsignalen verstellten Fahrzeugsitz befindet, eine sinnliche Wahrnehmung hervorrufen, die zu den tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräften kongruent ist.
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Eine sinnliche Warnung im Sinne des vorliegenden Dokuments umfasst mindestens eine der folgenden: visuelle Wahrnehmung, auditive Wahrnehmung, Sensibilität (insbesondere taktile Wahrnehmung), olfaktorische Wahrnehmung und gustatorische Wahrnehmung.
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Würde der Fahrzeuginsasse also beispielsweise tatsächlich wirkende Beschleunigungskräfte erfahren, die der Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechen, so sind die Anzeigesignale so ausgestaltet, dass der Fahrzeuginsasse eine Beschleunigung des Fahrzeugs sinnlich wahrnimmt. Würde der Fahrzeuginsasse beispielsweise tatsächlich wirkende Beschleunigungskräfte erfahren, die gleich null sind, so sind die Anzeigesignalen so ausgestaltet, dass der Fahrzeuginsasse keinerlei Änderung der Fahrweise des Fahrzeugs sinnlich wahrnimmt.
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Mithilfe des im vorliegenden Dokument beschriebenen Systems bzw. Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen kann bei jedem Fahrzeuginsassen die Kongruenz zwischen sinnlichem Reiz und Lageempfinden hergestellt werden. Mit der dynamischen Verstellung des Fahrzeugsitzes bzw. der Fahrzeugsitze wird das dynamische Lageempfinden gemildert bzw. ausgeglichen. Dadurch werden widersprüchliche Signale von Augen, Gleichgewichtsorganen und Gelenksrezeptoren vermieden und typische Symptome von Reisekrankheit (Kinetose) können reduziert oder sogar ausgeschaltet werden.
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Vorteilhafterweise werden die Anzeigesignale nur dann für einen gewissen Zeitraum angezeigt, wenn sich die Sitz-Verstellsignale im Vergleich zu dem aktuell verstellten Fahrzeugsitz bzw. der aktuell verstellten Fahrzeugsitze wesentlich verändern. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Fahrzeug durch eine Kurve oder über eine Bodenwelle fährt. Fährt das Fahrzeug jedoch geradeaus über eine im Wesentlichen ebene Strecke, wären die erzeugten Sitz-Verstellsignale nicht wesentlich anders als die Sitz-Verstellsignale, die zu dem aktuell verstellten Fahrzeugsitz bzw. den aktuell verstellten Fahrzeugsitzen geführt haben. Mit anderen Worten werden die Anzeigesignale bei ruhigen Fahrsituationen, bei denen wenig bzw. gar keine Beschleunigungskräfte für die Fahrzeuginsassen auftreten, nicht angezeigt.
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Dadurch wird erreicht, dass die Fahrzeuginsassen nicht aufgrund unnötig angezeigter Anzeigesignale gestört werden und sich auf ihre ausgeführten Aufgaben, wie beispielsweise das Arbeiten an einem Computer, konzentrieren können.
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Vorteilhafterweise sind das Sensorsystem und das Navigationssystem ferner dazu eingerichtet, Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten des Fahrzeugs, aus denen Bewegungen des Fahrzeugs resultieren, nur dann zu empfangen und/oder nur dann an die Steuereinheit zu übergeben, wenn das Fahrzeug sich mindestens in einem teilautomatisierten Fahrmodus, bevorzugt mindestens in einem hochautomatisierten Fahrmodus und noch bevorzugter in einem vollautomatisierten Fahrmodus befindet.
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Alternativ oder zusätzlich dazu ist die Steuereinheit vorteilhafterweise ferner dazu eingerichtet, nur dann Sitz-Verstellsignale und/oder Anzeigesignale zu erzeugen, wenn das Fahrzeug sich mindestens in einem teilautomatisierten Fahrmodus, bevorzugt mindestens in einem hochautomatisierten Fahrmodus und noch bevorzugter in einem vollautomatisierten Fahrmodus befindet.
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Die in diesem Dokument genannten automatisierten Fahrmodi (teilautomatisierter Fahrmodus, hochautomatisierter Fahrmodus und vollautomatisierter bzw. autonomer Fahrmodus) entsprechen den von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definierten (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012) Automatisierungsgraden. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten (autonomen) Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 2 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Im vorliegenden Dokument soll der Automatisierungsgrad „vollautomatisiert“ den Fall des fahrerlosen Fahrens mit einschließen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ferner dazu eingerichtet, die Sitz-Verstellsignale nur für einen Fahrzeugsitz zu erzeugen, dessen Ausrichtung von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs abweicht; zusätzlich oder alternativ dazu ist das Fahrzeugsitzsystem ferner dazu eingerichtet, von der Steuereinheit Sitz-Verstellsignale nur für einen Fahrzeugsitz zu empfangen, dessen Ausrichtung von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs abweicht; zusätzlich oder alternativ dazu ist das Fahrzeugsitzsystem ferner dazu eingerichtet, nur einen Fahrzeugsitz, dessen Ausrichtung von der Fahrtrichtung des Fahrzeugs abweicht, gemäß den empfangenen Sitz-Verstellsignalen zu verstellen.
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Damit werden nur solche Fahrzeugsitze verstellt, die nicht in Fahrtrichtung ausgerichtet sind. Der Fahrzeugsitz eines Fahrzeuginsassen, der ohnehin schon in Fahrtrichtung auf dem Fahrzeugsitz sitzt, wird demnach nicht verstellt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Anzeigesignale mindestens eine der folgenden: eine künstliche optische Umgebung, wobei die künstliche optische Umgebung vorzugsweise in einem Randbereich einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird; eine künstliche optische Umgebung, wobei die künstliche optische Umgebung außerhalb der zentralen scharf fokussierenden Blickachse des jeweiligen Fahrzeuginsassen und innerhalb des individuellen Sichtfeldes des jeweiligen Fahrzeuginsassen angezeigt wird; eine künstliche akustische Umgebung; holographische Bildelemente; Luftströme; und haptische Einwirkungen auf einen Fahrzeuginsassen, insbesondere Massageeinwirkungen und/oder Vibrationseinwirkungen.
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Holographische Bildelemente sind visuelle Bildelemente, die mithilfe von holographischen Verfahren hergestellt werden. Durch die Verwendung holographischer Bildelemente kann die Anzeige der Anzeigesignale variabel im Innenraum des Fahrzeugs ausgestaltet sein und ist nicht auf vorhandene Anzeigevorrichtungen wie Displays, Innenverkleidung, Scheiben, etc. beschränkt.
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Mit dem Begriff „künstliche optische Umgebung“ ist eine nicht reale, d.h. also eine künstlich geschaffene, visuell wahrnehmbare Umgebung gemeint.
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Die künstliche optische Umgebung kann alternativ oder zusätzlich als additive Darstellung in einer Anzeige einer vorhandenen Anzeigenvorrichtung, zum Beispiel als Einblendung in einer Navigationsanzeige, angezeigt werden.
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Vorteilhafterweise wird die künstliche optische Umgebung in Abhängigkeit von der momentanen Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen gesteuert. Das bedeutet, dass die künstliche optische Umgebung in Abhängigkeit von der momentanen Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen außerhalb der zentralen scharf kursierenden Blickachse des Fahrzeuginsassen und innerhalb des individuellen Sichtfelds des Fahrzeuginsassen angezeigt wird. Mit anderen Worten wird die künstliche optische Umgebung im „Augenwinkel“ des jeweiligen Fahrzeuginsassen dargestellt.
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Die Blickrichtung eines Fahrzeuginsassen kann über eine Blickrichtungserfassungseinheit, wie beispielsweise eine Fahrzeuginnenraumkamera, erfasst werden.
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Durch die Erfassung der Blickrichtung des jeweiligen Fahrzeuginsassen kann die optische Wahrnehmung des jeweiligen Fahrzeuginsassen in besonders ergonomischer Weise dem Lage-und Beschleunigungsempfinden des jeweiligen Fahrzeuginsassen kongruent angepasst werden, ohne dass der Fahrzeuginsasse von seiner eigentlichen Hauptaufgabe abgelenkt wird.
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Die künstliche optische Umgebung kann durch ein Beleuchtungssystem, welches mindestens ein Beleuchtungselement umfasst, erzeugt werden. Beispielhafte Beleuchtungselemente sind: ein LED-Lichtsystem, ein Laserlichtsystem, Fahrzeuginnenraum-Lichtsystem (z.B. Ambientebeleuchtung), etc. Vorzugsweise umfasst das Beleuchtungssystem mindestens ein Beleuchtungselement und eine Projektionsfläche, auf die die künstliche optische Umgebung projiziert wird. Die künstliche optische Umgebung kann bildlich konkret oder abstrakt dargestellt werden.
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Die künstliche akustische Umgebung kann durch ein Beschallungssystem, welches mindestens ein Beschallungselement umfasst, erzeugt werden. Beispielhafte Beschallungselemente sind: ein Entertainmentsystem, ein Kommunikationssystem, ein Infotainmentsystem, Lautsprecher, etc.
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Durch die Erzeugung bzw. Anwendung der Sitz-Verstellsignale und der Anzeigesignalen wird die fahrdynamische Belastung, die auf den Fahrzeuginsassen wirkt, reduziert und die Diskrepanz in der Korrelation zwischen Lageempfinden und optischer Lagewahrnehmung wird verringert oder sogar ausgeglichen.
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Beispielsweise kann der Fahrzeugsitz während einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und bei einem in Fahrtrichtung sitzenden Fahrzeuginsassen so weit nach vorne geneigt werden, dass dieser eine reduzierte oder keine Längsbeschleunigung wahrnimmt, und gleichzeitig wird die künstliche optische Umgebung soweit nachgeführt, dass diese genau der Änderung der Blickrichtung infolge der Änderung der Fahrzeugsitzneigung entspricht oder dass diese den durch die Änderung der Sitzneigung nicht ganz ausgeglichenen Beschleunigungsanteil zumindest teilweise optisch ausgleicht. In einem weiteren Beispiel kann der Fahrzeugsitz bei dem Einleiten einer konstanten Rechtskurve derart um die Hochachse nach links gedreht werden, dass der Fahrzeuginsasse nur sehr langsam und für ihn unterschwellig in die aktuelle Drehrate nachgeführt wird, und gleichzeitig die künstliche optische Umgebung soweit nachgeführt wird, dass diese genau der Änderung der Blickrichtung infolge der Änderung der Fahrzeugsitzausrichtung entspricht oder dass diese den durch die Änderung der Fahrzeugsitzausrichtung nicht ganz ausgeglichenen Beschleunigungsanteil zumindest teilweise optisch ausgleicht. Beim Durchfahren der Rechtskurve kann der Fahrzeugsitz soweit nach (in Fahrtrichtung) rechts geneigt werden, dass der Fahrzeuginsasse keine (störende) Querbeschleunigung mehr wahrnimmt. In einem weiteren Beispiel kann der Fahrzeugsitz bei einem nach oben gerichteten Vertikalstoß infolge der Überfahrt über eine Schwelle kongruent nach unten verfahren werden, so dass für den Fahrzeuginsassen die Stoßbelastung vernachlässigbar ist, und gleichzeitig die künstliche optische Umgebung soweit nachgeführt wird, dass diese genau der Änderung der Blickhöhe infolge der dynamischen Änderung der vertikalen Sitzposition entspricht oder dass diese den durch die Änderung der Sitzposition nicht ganz ausgeglichenen Beschleunigungsanteil zumindest teilweise optisch ausgleicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zweiten Beschleunigungskräfte so groß, dass die ersten Beschleunigungskräfte und die zweiten Beschleunigungskräfte sich gegenseitig aufheben. Mit anderen Worten nimmt ein auf dem jeweiligen Fahrzeugsitz sitzender Fahrzeuginsasse keine Beschleunigung wahr.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Anzeigesignale je nach der Umgebung des Fahrzeugs und/oder der Tageszeit und/oder der Witterung variiert. Beispiele für die jeweilige Umgebung sind: Stadt, Land, Wald, Wüste, Gewässer, Gebirge, Tunnel, etc. zum Beispiel wird die Helligkeit von optischen Anzeigesignalen bei Durchfahren eines Tunnels verringert und bei Ausfahrt aus dem Tunnel wieder erhöht. Beispiele für die jeweilige Tageszeit sind: Tag, Dämmerung, Nacht. Beispiele für die jeweilige Witterung sind: Sonne, Schnee, Regen, Nebel.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Anzeigeneinheit so ausgebildet ist, dass die angezeigten Anzeigesignale nicht gleichzeitig von allen Fahrzeuginsassen einsehbar sind.
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Die Anzeigeneinheit kann mehrere Anzeigevorrichtungen aufweisen, wobei jedem Fahrzeuginsassen eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Anzeigesignale zugewiesen ist. Beispielsweise ist jedem Fahrzeuginsassen ein Display zugewiesen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Anzeigeneinheit so ausgebildet ist, dass die angezeigten Anzeigesignale nur für einen Fahrzeuginsassen oder eine bestimmte Teilmenge der Fahrzeuginsassen einsehbar sind.
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Vorzugsweise werden die Anzeigesignale nur für den oder die Fahrzeuginsassen einsehbar angezeigt, die sich auf nicht in Fahrtrichtung ausgerichteten Fahrzeugsitzen befinden.
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Die Anzeigesignale werden dann nur auf den Anzeigevorrichtungen angezeigt, die denjenigen Fahrzeuginsassen, die sich nicht in Fahrtrichtung gerichtet auf ihrem jeweiligen Fahrzeugsitz befinden, zugewiesen sind.
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Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Anzeigevorrichtungen mit Blickschutzeinrichtungen (zum Beispiel Blickschutzfolie, Blickschutzfilter, bestimmte Darstellungsmethoden, etc.) ausgestattet sein, um die angezeigten Anzeigesignale nicht gleichzeitig von allen Fahrzeuginsassen, nur für einen Fahrzeuginsassen oder eine bestimmte Teilmenge der Fahrzeuginsassen einsehbar zu machen.
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Beispielsweise sind für die Fahrzeuginsassen im Fahrzeugfond jeweils Displays in den Rückseiten der vorderen Fahrzeugsitze und/oder Seitenverkleidungen angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das System zur Verringerung von Kinetosesymptomen ferner eine Warneinheit auf, die mit der Steuereinheit zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist ferner dazu eingerichtet, mithilfe der empfangenen Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten zu bestimmen, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne einen unvermeidbaren Crash haben wird und für den Fall, dass das Fahrzeug innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne einen unvermeidbaren Crash haben wird, Warnsignale, die derart ausgestaltet sind, dass sie bei Fahrzeuginsassen reflexartige Schutzreaktionen hervorrufen, zu erzeugen.
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Die vorgegebene Zeitspanne beträgt 0-30 Sekunden, bevorzugt 1-20 Sekunden, besonders bevorzugt 2-10 Sekunden.
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Mit dem Begriff Crash ist ein Ereignis gemeint, bei dem das Fahrzeug in eine Situation gebracht wird, die von der vorherigen Situation stark abweicht und somit für den Fahrzeuginsassen bzw. die Fahrzeuginsassen nicht erwartet wird. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Fahrzeug plötzlich abrupt abgebremst, sei es durch ein Bremsmanöver oder einen Aufprall auf ein Objekt. Vorzugsweise umfasst der Begriff Crash einen Zusammenstoß des Fahrzeugs mit einem Objekt.
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Dadurch, dass die Fahrzeuginsassen keine oder nur abgeschwächte Beschleunigungskräfte erfahren bzw. auf eine wahrgenommene Aufgabe konzentriert sind, werden die durch einen Crash normalerweise hervorgerufenen, insbesondere reflexartigen, Schutzmaßnahmen nicht automatisch bei den Fahrzeuginsassen ausgelöst. Um die Fahrzeuginsassen trotzdem optimal auf die Folgen eines Crashs vorzubereiten, sendet die Warneinheit deshalb Warnsignale aus.
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Die Warneinheit kann fahrzeuginterne Vorrichtungen, die geeignet sind Fahrzeuginsassen zu warnen, umfassen. Solche fahrzeuginternen Vorrichtungen sind beispielsweise: Lautsprecher, Sitz-Massageeinheit, Lüftungsanlage, Infotainmentsystem, Lenkrad, etc.
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Die Warnsignale umfassen visuelle Signale und/oder akustische Signale und/oder haptische Signale und/oder olfaktorische Signale. Mit anderen Worten sind die Warnsignale so ausgestaltet, dass sie die visuelle Wahrnehmung und/oder die auditive Wahrnehmung und/oder die haptische Wahrnehmung und/oder olfaktorische Wahrnehmung des Fahrzeuginsassen bzw. der Fahrzeuginsassen ansprechen. Die Warnsignale sind so ausgestaltet, dass sie den Fahrzeuginsassen bzw. die Fahrzeuginsassen reflexartig dazu bewegen, körperliche Schutzreaktionen, zum Beispiel die Einnahme einer körperlichen Schutzhaltung, auszuüben.
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Vorzugsweise umfasst die Warneinheit fahrzeuginterne Lautsprecher, die akustische Warnsignale aussenden. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Warneinheit vorzugsweise ein Lenkrad mit Vibrationsfunktion, das durch Vibrationen Warnsignale aussendet.
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Die Warneinheit gibt nur dann Warnsignale aus, wenn ein Crash innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne unvermeidbar ist. Dies bedeutet, dass die Berechnung ergibt, dass es keine mögliche Handlung (zum Beispiel Ausweichmanöver) gibt, die einen Crash vermeiden könnte. Die Warnsignale der Warneinheit entsprechen daher nicht den Signalen, die beispielsweise ein Fußgängerschutz-bzw. Kollisionsschutzsystem ausgibt, um den Fahrer eines Fahrzeugs zu einer bestimmten Handlung (zum Beispiel Bremsen) zu bewegen. Die Warnsignale im Sinne des vorliegenden Dokuments sind als Möglichkeit zu betrachten, einen Fahrzeuginsassen auf den stattfindenden Crash vorzubereiten, um die körperlichen Crashfolgen (Verletzungen) zu minimieren.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das System zur Verringerung von Kinetosesymptomen ferner eine Überwachungseinheit auf, die mit der Steuereinheit zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt ist. Die Überwachungseinheit ist dazu eingerichtet, zu überwachen, ob ein Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen, und ein positives Überwachungssignal an die Steuereinheit auszusenden, wenn der jeweilige Fahrzeuginsasse in der Lage ist, und ein negatives Überwachungssignal an die Steuereinheit auszusenden, wenn der jeweilige Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist. Die Steuereinheit ist ferner dazu eingerichtet, nur dann Sitz- Verstellsignale für den Fahrzeugsitz, auf dem der jeweilige Fahrzeuginsasse sitzt, und/oder Anzeigesignale für den jeweiligen Fahrzeuginsassen zu erzeugen, wenn ein negatives Überwachungssignal vorliegt. Die Anzeigeneinheit ist ferner dazu eingerichtet, dass die angezeigten Anzeigesignale jeweils nur von einem Fahrzeuginsassen einsehbar sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System zur Verringerung von Kinetosesymptomen ferner eine Überwachungseinheit auf, die mit der Steuereinheit zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, zu überwachen, ob ein Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen, und ein positives Überwachungssignal an die Steuereinheit auszusenden, wenn der jeweilige Fahrzeuginsasse in der Lage ist, und ein negatives Überwachungssignal an die Steuereinheit auszusenden, wenn der jeweilige Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist. Das Fahrzeugsitzsystem ist ferner dazu eingerichtet, nur dann Sitz-Verstellsignale für den Fahrzeugsitz, auf dem der jeweilige Fahrzeuginsasse sitzt, zu empfangen und/oder den Fahrzeugsitz, auf dem der jeweilige Fahrzeuginsasse sitzt, zu verstellen, wenn ein negatives Überwachungssignal vorliegt. Die Anzeigeneinheit ist ferner dazu eingerichtet, nur dann Anzeigesignale für den jeweiligen Fahrzeuginsassen zu empfangen und/oder anzuzeigen, wenn ein negatives Überwachungssignal vorliegt.
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Die Überwachungseinheit kann zur Überwachung, ob ein Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen, einen oder mehrere Sensoren, insbesondere eine Kamera (z.B. Innenraumkamera), umfassen, die biometrische Merkmale des Fahrzeuginsassen auswertet. Biometrische Merkmale umfassen insbesondere: Gesichtsgeometrie, Iris-Erkennung, Lippenbewegung, Stimmerkennung, Tippverhalten (z.B. auf Smartphone, Tastatur, etc.) Fingerabdruck. Mit fahrzeugexterner Situation sind Situationen gemeint, die außerhalb vom Fahrzeug stattfinden. Mit Situation kann ein Ereignis, aber auch die Umgebung (z.B. Allee von Bäumen) außerhalb eines Fahrzeugs gemeint sein.
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Erfasst die Überwachungseinheit zum Beispiel, dass ein Fahrzeuginsasse seinen Kopf abgesenkt hat und seine Augen auf ein Smartphone-Display gerichtet hat, so wird davon ausgegangen, dass der jeweilige Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen. Daher wird dann ein negatives Überwachungssignal an die Steuereinheit ausgesendet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Umgebungsdaten und Fahrzeugkomponentendaten nur solche Daten, aus welchen Bewegungen des Fahrzeugs, die im Wesentlichen nicht entlang der Fahrzeughochachse verlaufen, resultieren. Mit anderen Worten umfassen die Umgebungsdaten und Fahrzeugkomponentendaten Daten, aus welchen Bewegungen des Fahrzeugs im Wesentlichen entlang der Fahrzeuglängsachse und im Wesentlichen entlang der Fahrzeug-Querachse, Wankbewegungen (Drehbewegungen um die Fahrzeuglängsachse), Nickbewegungen (Drehbewegungen um die Fahrzeug-Querachse) und Gierbewegungen (Drehbewegungen um die Fahrzeughochachse), resultieren.
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Wenn solche Umgebungsdaten und Fahrzeugkomponentendaten, die alle Bewegungen des Fahrzeugs mit Ausnahme der Bewegungen des Fahrzeugs, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeughochachse verlaufen, betreffen, zur Erzeugung der Sitz-Verstellsignale herangezogen werden, wird Bewegungen des Fahrzeugs entlang der Fahrzeughochachse durch das Fahrzeugsitzsystem nicht entgegengewirkt und die Fahrzeuginsassen spüren die durch die Bewegung im Wesentlichen entlang der Fahrzeughochachse entstehenden Beschleunigungskräfte. Wenn ein Fahrzeug also über eine Bodenwelle fährt würde das Fahrzeugsitzsystem den jeweiligen Fahrzeugsitz insoweit nicht verstellen, wie die Beschleunigungskräfte im Wesentlichen entlang der Fahrzeughochachse wirken würden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einer Ausführungsform des oben beschriebenen Systems zur Verringerung von Kinetosesymptomen ausgestattet.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten eines Fahrzeugs, aus denen Bewegungen des Fahrzeugs resultieren. Erzeugen von Sitz-Verstellsignalen und/oder Anzeigesignalen in Abhängigkeit der empfangenen Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten. Verstellen mindestens eines Fahrzeugsitzes des Fahrzeugs gemäß den Sitz-Verstellsignalen und/oder Anzeigen der Anzeigesignale.
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Das Erzeugen der Sitz-Verstellsignale umfasst folgende Aktionen: mithilfe der Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten, Bestimmen von ersten Beschleunigungskräften, die durch die Bewegungen des Fahrzeugs auf einen auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wirken; und Bestimmen von Sitz-Verstellsignalen, die derart ausgestaltet sind, dass sie nach Verstellen des Fahrzeugsitzes gemäß diesen Sitz-Verstellsignalen bei dem Fahrzeuginsassen zweite Beschleunigungskräfte hervorrufen, die den ersten Beschleunigungskräften entgegenwirken.
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Das Erzeugen der Anzeigesignale umfasst folgende Aktionen: Bestimmen der auf den Fahrzeuginsassen, der sich auf dem gemäß den Sitz-Verstellsignalen verstellten Fahrzeugsitz befindet, tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräften; und Bestimmen von Anzeigesignalen, die derart ausgestaltet sind, dass sie bei dem Fahrzeuginsassen, der sich auf dem gemäß den Sitz-Verstellsignalen verstellten Fahrzeugsitz befindet, eine sinnliche Wahrnehmung hervorrufen, die zu den tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräften kongruent ist.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen System zur Verringerung von Kinetosesymptomen nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Systems.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Verringerung von Kinetosesymptomen ferner folgende Aktion: mithilfe der empfangenen Umgebungsdaten und/oder Fahrzeugkomponentendaten, Bestimmen, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne einen unvermeidbaren Crash haben wird und für den Fall, dass das Fahrzeug innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne einen unvermeidbaren Crash haben wird, Erzeugen von Warnsignalen, die derart ausgestaltet sind, dass sie den Fahrzeuginsassen vor dem Crash warnen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner folgende Aktion: Überwachen, ob ein Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen, und Erzeugen von Sitz-Verstellsignalen und/oder Anzeigesignalen nur dann, wenn festgestellt wird, dass der Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist. Dabei sind die angezeigten Anzeigesignale jeweils nur von einem Fahrzeuginsassen einsehbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner folgende Aktion: Überwachen, ob ein Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen, und Empfangen von Sitz-Verstellsignalen und/oder Verstellen des Fahrzeugsitzes sowie Empfangen von Anzeigesignalen und/oder Anzeigen der Anzeigesignale nur dann, wenn festgestellt wird, dass der Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist. Dabei sind die angezeigten Anzeigesignale jeweils nur von einem Fahrzeuginsassen einsehbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen ist gezeigt:
- 1 zeigt schematisch ein System zur Verringerung von Kinetosesymptomen gemäß einer Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch ein System zur Verringerung von Kinetosesymptomen gemäß einer Ausführungsform.
- 3 zeigt schematisch ein System zur Verringerung von Kinetosesymptomen gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes System zur Verringerung von Kinetosesymptomen. Das System ist für ein Fahrzeug 1 bereitgestellt. Auch wenn in 1 das System zusammen mit einem Fahrzeug 1 dargestellt ist, so soll dies nicht bedeuten, dass das System erfindungsgemäß immer mit einem Fahrzeug 1 verbunden ist, sondern lediglich beispielhaft verdeutlichen, dass das System für ein Fahrzeug 1 bereitgestellt werden kann.
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Das System weist eine Steuereinheit 2 auf, welche mit einem Umfeldsensorsystem 3, einem Navigationssystem 4, einem Fahrzeugsitzsystem 5 und einer Anzeigeneinheit 6 zum Empfangen und/oder Aussenden von Signalen gekoppelt ist.
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Mithilfe des Umfeldsensorsystems 3 und/oder des Navigationssystems 4 werden Umgebungsdaten, d.h. Daten, die die Umgebung des Fahrzeugs 1 und/oder die Umgebung der vorausliegenden Strecke des Fahrzeugs 1 beschreiben, gesammelt und an die Steuereinheit 2 weitergegeben. Die Umgebungsdaten beschreiben in diesem Beispiel unter anderem die Topologie der vorausliegenden Strecke, die zum Beispiel aus einer hochgenauen Karte entnommen wird. Die für das Fahrzeug 1 relevanten Umgebungsdaten werden anhand der vom Navigationssystem 4 geplanten Route ermittelt.
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Die Steuereinheit 2 erzeugt in Abhängigkeit der Umgebungsdaten Sitz-Verstellsignale und Anzeigesignale. Für die Erzeugung der Sitz-Verstellsignale werden die erfassten Umgebungsdaten zur Berechnung der Bewegungen des Fahrzeugs herangezogen. Gemäß diesem Beispiel werden die Topologiedaten der vorausliegenden Strecke ausgewertet, um Rückschlüsse auf die durch die Topologie verursachten Bewegungen des Fahrzeugs zu ziehen. Aufgrund der berechneten Bewegungen des Fahrzeugs (Bewegungsdaten) werden Beschleunigungskräfte (erste Beschleunigungskräfte) berechnet, die aufgrund der Bewegungen des Fahrzeugs auf einen auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen wirken. Beispielsweise werden die Bewegungsdaten berechnet, die aufgrund einer Bodenwelle, die das Fahrzeug überwindet, das Fahrzeug nach oben und unten bewegen. Aus diesen Bewegungsdaten werden dann die Beschleunigungskräfte, die entlang der Fahrzeughochachse auf den Fahrzeuginsassen wirken, berechnet.
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Die Sitz-Verstellsignale werden so berechnet, dass sie bei dem Fahrzeuginsassen Beschleunigungskräfte (zweite Beschleunigungskräfte) ausüben, die den ersten Beschleunigungskräften entgegenwirken bzw. diese aufheben. Gemäß dem obigen Beispiel werden also Beschleunigungskräfte berechnet, die ebenfalls entlang der Fahrzeughochachse auf den Fahrzeuginsassen wirken, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu den ersten Beschleunigungskräften wirken. Anschließend wird der jeweilige Fahrzeugsitz entsprechend der berechneten Sitz-Verstellsignale verstellt. Das Berechnen der Sitz-Verstellsignale und das entsprechende Verstellen des Fahrzeugsitzes erfolgt dabei kontinuierlich in Echtzeit.
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Weiterhin werden die tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte, die auf den Fahrzeuginsassen nach der Aufbringung der zweiten Beschleunigungskräfte (durch die Fahrzeugsitz-Verstellung) wirken, berechnet. In diesem Beispiel soll angenommen werden, dass die tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräfte geringer als die ersten Beschleunigungskräfte, jedoch nicht verschieden von null sind. Gemäß dem obigen Beispiel würde ein auf dem Fahrzeugsitz sitzender Fahrzeuginsasse zwar Beschleunigungskräfte entlang der Fahrzeughochachse spüren, jedoch wären diese deutlich abgemildert im Vergleich zu den Beschleunigungskräften, die durch das Überwinden der Bodenwelle auf den Fahrzeuginsassen wirken würden. In Übereinstimmung mit den tatsächlich wirkenden Beschleunigungskräften werden auf einem von dem Fahrzeuginsassen einsehbaren Display (zum Beispiel Display in der Kopfstütze des Vordersitzes) Anzeigesignale angezeigt, die den Fahrzeuginsassen visuell die Fahrt über eine Bodenwelle erleben lassen. Auf dem Display wird zum Beispiel ein Video abgespielt, das den Blick des Fahrzeuginsassen aus dem Fahrzeug in Fahrtrichtung simuliert. Dementsprechend wird eine Straße mit einer Bodenwelle angezeigt, bei deren Überfahrt das im Display gezeigte Bild sich nach unten bzw. oben verschiebt.
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2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Verringerung von Kinetosesymptomen. Dabei weist das System eine Warneinheit 7, die mit der Steuereinheit 2 zum Austausch von Signalen gekoppelt ist, auf. In diesem Beispiel umfasst die Warneinheit 7 fahrzeuginterne Lautsprecher und das Fahrzeug interne Infotainmentsystem. Die Steuereinheit 2 berechnet aufgrund der Umgebungsdaten, insbesondere aufgrund der aus dem Umfeldsensorsystem 3 gewonnenen Umfelddaten, ob das Fahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, beispielsweise einer Zeitspanne von 20 Sekunden, einen unvermeidbaren Zusammenstoß, zum Beispiel mit einem anderen Fahrzeug, haben wird. Berechnet die Steuereinheit 2, dass dies der Fall sein wird, so veranlasst sie die Lautsprecher der Warneinheit 7, kollisionsähnliche Geräusche auszugeben. Die kollisionsähnlichen Geräusche sollen den Fahrzeuginsassen dazu bewegen, reflexartig die Hände oder Arme schützend vor das Gesicht bzw. den Kopf zu heben und/oder reflexartig den Kopf nach vorne bzw. unten zu beugen und/oder reflexartig die Körpermuskulatur anzuspannen.
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3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Verringerung von Kinetosesymptomen. Dabei weist das System eine Innenraumkamera 8, die die Fahrzeuginsassen beobachtet und Bilddaten aufnimmt und/oder auswertet. Dabei wird aus den Bilddaten ausgewertet, ob der beobachtete Fahrzeuginsasse in der Lage ist, eine fahrzeugexterne Situation wahrzunehmen. Ist dies der Fall, wird ein positives Überwachungssignal an die Steuereinheit 2 ausgesendet. Ist dies nicht der Fall, wird ein negatives Überwachungssignal an die Steuereinheit 2 ausgesendet. Wird ein negatives Überwachungssignal festgestellt, wird angenommen, dass der jeweilige Fahrzeuginsasse nicht in der Lage ist, die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen und deshalb anfällig für Kinetosesymptome ist. Aufgrund des negativen Überwachungssignals wird dann der Fahrzeugsitz verstellt, um den Bewegungen des Fahrzeugs entgegen zu wirken, und/oder die Anzeige der Anzeigesignale so eingestellt, dass Kinetosesymptome verringert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015011708 A1 [0003]
