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Die Erfindung betrifft ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übergabe einer Fahraufgabe von einem zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeug an einen Fahrer des Fahrzeugs.
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Ein Fahrzeug kann eingerichtet sein, einzelne Fahraufgaben zumindest zeitweise automatisiert auszuführen. Beispielsweise kann ein Fahrzeug eingerichtet sein, abschnittweise die Längs- und Querführung des Fahrzeugs zu übernehmen. Wenn das Fahrzeug erkennt, dass in einem vorausliegenden Abschnitt die Längs- und Querführung nicht mehr automatisiert durchgeführt werden kann, kann das Fahrzeug eine optische und/oder akustische Übernahmeaufforderung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgeben, um dem Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen, dass das Fahrzeug in dem vorausliegenden Abschnitt wieder manuell geführt werden muss.
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Die Übernahmeaufforderung kann einige Sekunden vor Erreichen des vorausliegenden Abschnitts ausgegeben werden, um dem Fahrer Zeit zu geben, sich mit der aktuell vorliegenden Verkehrssituation vertraut zu machen. Dennoch kann eine derartige Übernahmesituation, je nach Ausgangszustand des Fahrers, zu einer Stresssituation für den Fahrer führen.
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Bei einer relativ frühzeitigen Ausgabe einer Übernahmeaufforderung kann es zu Situationen kommen, bei denen eine Übernahmeanforderung ausgegeben wird, obwohl sich später herausstellt, dass das Fahrzeug auch im vorausliegenden Abschnitt automatisiert geführt werden kann. Eine Ausgabe von derartigen fehlerhaften Warnhinweisen kann zu einer Unzufriedenheit des Fahrers eines Fahrzeugs führen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Komfort und die Zuverlässigkeit der Übergabe einer Fahraufgabe eines Fahrzeugs an einen Fahrer des Fahrzeugs zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. 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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Die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte beziehen sich insbesondere auf ein zumindest teilweise automatisiert fahrendes Fahrzeug. Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012). Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. 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 wie beim assistierten Fahren 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 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 vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) 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.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit (z.B. mit einem Mikroprozessor) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beschrieben. Das Fahrzeug ist eingerichtet, abschnittsweise eine Fahraufgabe des Fahrzeugs automatisiert durchzuführen. Insbesondere können dabei die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeugs automatisiert durchgeführt werden.
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Die Steuereinheit ist eingerichtet, zu bestimmen, dass an einem vorausliegenden Endpunkt (in diesem Dokument auch als Übergabepunkt bezeichnet die Fahraufgabe an einen Fahrer des Fahrzeugs zu übergeben ist bzw. von dem Fahrer übernommen werden muss. Insbesondere kann ein vorausliegender Endpunkt für ein Ende der automatisierten Durchführung der Fahraufgabe bestimmt werden. Bei den in diesem Dokument beschriebenen „Punkten“ kann es sich um örtliche Punkte und/oder um Zeitpunkte handeln. Insbesondere kann der End- bzw. Übergabepunkt ein End- bzw. Übergabe-Zeitpunkt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass wenn in diesem Dokument von einem „Zeitpunkt“ die Rede ist, der dabei beschriebene Aspekt allgemein für einen (örtlichen oder zeitlichen) „Punkt“ anwendbar ist.
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Das Fahrzeug kann ein oder mehrere Umfeldsensoren (z.B. eine Bildkamera, einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor, einen LIDAR-Sensor, etc.) umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf das Umfeld zu erfassen. Auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren kann die aktuelle Verkehrssituation erfasst werden. Auf Basis der aktuellen Verkehrssituation kann die Notwendigkeit der Übergabe der Fahraufgabe bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend können die Notwendigkeit der Übergabe der Fahraufgabe sowie der Übergabe- bzw. Endpunkt auf Basis von digitaler Karteninformation in Bezug auf ein Straßennetz, auf Basis von Positionsdaten in Bezug auf eine aktuelle Position des Fahrzeugs und/oder auf Basis einer geplanten Fahrroute des Fahrzeugs ermittelt werden.
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Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, an einem zeitlich vor dem Übergabe- bzw. Endpunkt liegenden Aufforderungspunkt (insbesondere Aufforderungs-Zeitpunkt) eine Übernahmeaufforderung auszugeben, um dem Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen, dass die Fahraufgabe durch den Fahrer übernommen werden muss. Der Endpunkt kann um eine feste Zeitdauer vor dem Aufforderungspunkt liegen (z.B. 5 Sekunden oder mehr). Die Übernahmeaufforderung kann ein akustisches und/oder optisches Warnsignal umfassen. Dabei kann das Warnsignal von einer örtlich begrenzten Signalquelle ausgesendet werden (z.B. von einer nahezu punktuellen akustischen Quelle und/oder von einer nahezu punktuellen Lichtquelle). So kann eine besonders zuverlässige Wahrnehmung der Übernahmeaufforderung durch den Fahrer bewirkt werden. Die Intensität einer Übernahmeaufforderung liegt typischerweise signifikant über einer Wahrnehmungsschwelle des Fahrers (z.B. um einen Faktor 10, 100 oder mehr über der Wahrnehmungsschwelle des Fahrers).
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Außerdem ist die Steuereinheit eingerichtet, ab einem vor dem Aufforderungspunkt liegenden Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt (insbesondere Konditionierungs- bzw. Vorbereitungs-Zeitpunkt) ein oder mehrere vorbereitende Reize auf den Fahrer zu bewirken, um den Fahrer auf die Ausgabe einer Übernahmeaufforderung (an dem nachfolgenden Aufforderungs-Zeitpunkt) vorzubereiten. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren vorbereitenden Reize bewirkt werden, um den Fahrer auf die Übernahme der Fahraufgabe vorzubereiten.
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Die ein oder mehreren Reize können dabei ausgebildet sein, insbesondere in unterbewusster und/oder subtiler Weise, den Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers in Vorbereitung auf die Ausgabe der Übernahmeaufforderung zu erhöhen. Wenn ein erhöhter Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers vorliegt kann der Zeitraum zwischen Aufforderungspunkt und Endpunkt reduziert werden, ohne die Zuverlässigkeit und/oder die Sicherheit der Übergabe zu beeinträchtigen. Es kann somit eine komfortable und zuverlässige Übergabe einer Fahraufgabe ermöglicht werden.
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Die ein oder mehrere Reize nutzen bevorzugt einen anderen Wahrnehmungskanal als die Übernahmeaufforderung. Insbesondere können die ein oder mehreren Reize einen Wahrnehmungskanal nutzen, der typischerweise nicht für die Durchführung einer Fahraufgabe in einem Fahrzeug genutzt wird. Beispielsweise können die ein oder mehreren Reize auf eine Geruchswahrnehmung, eine Tastwahrnehmung, eine Klimawahrnehmung und/oder eine Bewegungswahrnehmung des Fahrers einwirken. Durch die Verwendung von ein oder mehreren Wahrnehmungskanälen, die unabhängig von den ein oder mehreren Wahrnehmungskanälen der Übernahmeaufforderung sind, kann eine besonders klare Unterscheidung zwischen (verbindlicher) Übernahmeaufforderung und den (unverbindlichen) ein oder mehreren Reizen bewirkt werden.
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Die ein oder mehreren Reize können z.B. eine Änderung der Ambientebeleuchtung (als ein optischer Reiz) des Innenraumes des Fahrzeugs umfassen. Alternativ oder ergänzend kann eine Änderung einer von dem Gurtstraffer bewirkten Kraft (als Tastreiz) auf den Gurt des Fahrers bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Änderung einer Einstellung des Sitzes (als Bewegungsreiz) des Fahrers. Dabei kann insbesondere eine Varianz der Ambientebeleuchtung, der Kraft des Gurtes und/oder der Einstellung des Sitzes verändert werden (während ein Mittelwert der Ambientebeleuchtung, der Kraft des Gurtes und/oder der Einstellung des Sitzes weitestgehend konstant bleibt). Durch ein Erhöhen der Varianz einer Wirkung bzw. eines Reizes auf den Fahrer kann (unterbewusst) der Eindruck der Unruhe vermittelt werden, durch den der Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht werden kann, um den Fahrer auf eine anstehende Übernahmeaufforderung vorzubereiten.
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Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Reize eine Veränderung, insbesondere eine Erhöhung, der Varianz der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfassen. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Reize eine Veränderung, insbesondere eine Erhöhung der Varianz, des Abstands des Fahrzeugs zu einem anderen Verkehrsteilnehmer umfassen. Die ein oder mehrere Reize können somit durch eine Veränderung, insbesondere durch eine Erhöhung, der Varianz und/oder der Unruhe des Fahrverhaltens des Fahrzeugs bewirkt werden. So kann in besonders zuverlässiger Weise der Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers erhöht werden, um den Fahrer auf eine anstehende Übernahmeaufforderung vorzubereiten.
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Die ein oder mehrere Reize weisen bevorzugt eine gegenüber der Übernahmeaufforderung reduzierte örtliche Fokussierung auf. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehrere Reize derart sein, dass sie von dem Fahrer als von einer Quelle kommend wahrgenommen werden, die eine größere räumliche Ausdehnung aufweist als eine für die Übernahmeaufforderung wahrgenommene Quelle. Beispielsweise kann die räumliche Ausdehnung einer Quelle der ein oder mehreren Reize um den Faktor 2, 5, 10 oder mehr größer sein als die räumliche Ausdehnung der Quelle der Übernahmeaufforderung. Durch die Verwendung einer Quelle mit einer relativ großen räumlichen Ausdehnung kann in besonders zuverlässiger Weise bewirkt werden, dass die ein oder mehreren Reize möglichst wenig und/oder nur unbewusst durch den Fahrer wahrgenommen werden.
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Die ein oder mehreren Reize sind bevorzugt derart schwach, dass sie unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle, insbesondere unterhalb einer bewussten Wahrnehmungsschwelle, des Fahrers liegen. Mit anderen Worten, die ein oder mehreren Reize können derart sein, dass sie (ggf. nur bzw. ausschließlich) auf ein Unterbewusstsein des Fahrers einwirken. Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Reize derart sein, dass sie von dem Fahrer nicht bewusst wahrgenommen werden, und/oder dass die ein oder mehreren Reize (ggf. nur bzw. ausschließlich) in subtiler Weise auf den Fahrer einwirken. So kann der Fahrer in besonders komfortabler Weise auf eine anstehende Übergabe bzw. Übernahme der Fahraufgabe vorbereitet werden.
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Die ein oder mehreren Reize können derart sein, dass der Fahrer erst nach einer Konditionierungsphase mit einer Vielzahl von Übergabevorgängen das Bewirken der ein oder mehreren Reize, insbesondere unterbewusst, mit der anstehenden Ausgabe einer Übernahmeaufforderung assoziiert. Mit anderen Worten, die ein oder mehreren Reize können derart sein, dass das Bewirken der ein oder mehreren Reize bei einem erstmaligen Übergabevorgang typischerweise von einem Fahrer nicht als Hinweis auf die anstehende Ausgabe einer Übergabeaufforderung interpretiert werden. Erst nach einer Konditionierungsphase mit einer Vielzahl von Übergabevorgängen (z.B. mit 5, 10 oder mehr Übergabevorgängen), bei denen jeweils die gleichen ein oder mehreren Reize im Vorfeld zu der Ausgabe einer Übergabeaufforderung bewirkt wurden, kann der Fahrer konditioniert worden sein, die ein oder mehreren Reize (unterbewusst) mit der anstehende Ausgabe einer Übergabeaufforderung zu assoziieren. Durch die Verwendung von derartigen zu konditionierenden ein oder mehreren Reizen kann die Übergabe einer Fahraufgabe in besonders zuverlässiger und komfortabler Weise durchgeführt werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zum Bewirken der ein oder mehreren Reize die Eigenschaft (z.B. die Intensität und/oder die Frequenz) zumindest eines ersten Reizes, der bereits vor dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt auf den Fahrer eingewirkt hat, zeitlich zu variieren. Der erste Reiz kann dabei vor dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt in konstanter Weise mit einem konstanten ersten Wert der Eigenschaft auf den Fahrer eingewirkt haben. Beispielsweise kann eine Ambientebeleuchtung mit einer konstanten Intensität und/oder einer konstanten Farbe auf den Fahrer eingewirkt haben.
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Die Eigenschaft des ersten Reizes kann dann ab dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt abweichend von dem ersten Wert verändert werden. Insbesondere kann die Eigenschaft des ersten Reizes um den ersten Wert herum variiert werden (mit einer bestimmten Varianz bzw. Standardabweichung). Mit anderen Worten, die Eigenschaft kann derart variiert werden, dass die Eigenschaft weiterhin im zeitlichen Mittel den ersten Wert aufweist. Beispielsweise können die Intensität und/oder die Farbe der Ambientebeleuchtung um den jeweiligen ersten Wert variiert werden. Dabei kann die Varianz der Veränderung relativ klein sein (unterhalb der bewussten Wahrnehmungsschwelle). So kann in besonders komfortabler Weise ein Hinweis auf die Ausgabe einer Übernahmeaufforderung bewirkt werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren des Fahrzeugs einen Soll-Aufmerksamkeitszustand des Fahrers zu ermitteln. Wie bereits oben dargelegt, können die ein oder mehreren Umfeldsensoren eingerichtet sein, die aktuelle Verkehrssituation in dem Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Der Soll-Aufmerksamkeitszustand kann den Soll-Grad an Aufmerksamkeit anzeigen, die der Fahrer des Fahrzeugs auf die aktuelle Verkehrssituation richten sollte. Der Soll-Grad steigt dabei typischerweise mit steigender Komplexität der aktuellen Verkehrssituation an. Es kann somit auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren ein Grad der Komplexität der aktuellen Verkehrssituation ermittelt werden. Basierend darauf kann dann der Soll-Grad an Aufmerksamkeit ermittelt werden.
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Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis von Sensordaten von ein oder mehreren Fahrersensoren (z.B. eine Bildkamera, ein Pulssensor, etc.) des Fahrzeugs einen Ist-Aufmerksamkeitszustand des Fahrers zu ermitteln, wobei die ein oder mehreren Fahrersensoren eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Fahrer zu erfassen. Der Ist-Aufmerksamkeitszustand kann dabei den Ist-Grad an Aufmerksamkeit anzeigen, die der Fahrer des Fahrzeugs auf die aktuelle Verkehrssituation richtet.
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Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die ein oder mehreren Reize in Abhängigkeit von dem Ist-Aufmerksamkeitszustand und dem Soll-Aufmerksamkeitszustand, insbesondere in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ist-Aufmerksamkeitszustand und dem Soll-Aufmerksamkeitszustand, zu bewirken. Dabei kann insbesondere eine Eigenschaft der ein oder mehreren Reize in Abhängigkeit von dem Ist-Aufmerksamkeitszustand und dem Soll-Aufmerksamkeitszustand, insbesondere in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Ist-Aufmerksamkeitszustand und dem Soll-Aufmerksamkeitszustand, eingestellt werden. Beispielhafte Eigenschaften der ein oder mehreren Reize sind: die Intensität der ein oder mehreren Reize; und/oder die Zusammensetzung der ein oder mehreren Reize; und/oder der zeitliche Verlauf (insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Varianz) der ein oder mehreren Reize während eines Konditionierungs- bzw. Vorbereitungs-Zeitraums zwischen dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt und dem Aufforderungspunkt.
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Beispielsweise können die Intensität und/oder die Varianz der ein oder mehreren Reize erhöht werden, wenn der Ist-Aufmerksamkeitszustand relativ weit unter dem Soll-Aufmerksamkeitszustand liegt. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Intensität der ein oder mehreren Reize, insbesondere die Varianz der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, zu erhöhen, wenn der Ist-Aufmerksamkeitszustand anzeigt, dass der Fahrer des Fahrzeugs einen geringeren Grad an Aufmerksamkeit auf die aktuelle Verkehrssituation richtet als durch den Soll-Aufmerksamkeitszustand angezeigt wird. So kann durch die ein oder mehreren Reize bewirkt werden, dass der Fahrer an dem Aufforderungspunkt einen bestimmten Soll-Grad an Aufmerksamkeit aufweist, der für die aktuelle Verkehrssituation angemessen ist. Somit kann die Zuverlässigkeit der Übergabe einer Fahraufgabe erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, in dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungs-Zeitraum zwischen dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt und dem Aufforderungspunkt wiederholt, insbesondere periodisch, den Ist-Aufmerksamkeitszustand des Fahrers zu ermitteln (z.B. 2, 3, 4, 5, 10, 20 Mal oder mehr). Des Weiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, in dem Konditionierungs- bzw. Vorbereitungs-Zeitraum die ein oder mehreren Reize in Abhängigkeit von dem jeweils ermittelten Ist-Aufmerksamkeitszustand wiederholt, insbesondere periodisch, anzupassen, um den Ist-Aufmerksamkeitszustand an den Soll-Aufmerksamkeitszustand anzunähern. Durch eine wiederholte Anpassung der ein oder mehreren Reize kann die Wahrscheinlichkeit dafür weiter erhöht werden, dass der Fahrer an dem Aufforderungspunkt einen bestimmten Soll-Grad an Aufmerksamkeit aufweist, der für die aktuelle Verkehrssituation angemessen ist. Somit kann die Zuverlässigkeit der Übergabe einer Fahraufgabe weiter erhöht werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Profilen für eine Vielzahl von unterschiedlichen Fahrern und/oder Fahrer-Typen, ein Profil für den Fahrer des Fahrzeugs zu ermitteln, insbesondere auszuwählen. Ein Profil kann dabei ein oder mehrere Eigenschaften der ein oder mehreren Reize anzeigen. Beispielsweise kann das Profil für einen Fahrer die individuelle (unterbewusste) Wahrnehmungsschwelle des Fahrers anzeigen und/oder davon abhängen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die ein oder mehreren Reize gemäß dem ermittelten Profil für den Fahrer des Fahrzeugs zu bewirken. Die ein oder mehreren Reize können somit individuell an den Fahrer, insbesondere an die Wahrnehmungsschwelle des Fahrers, angepasst werden. So können der Komfort und die Zuverlässigkeit der Übergabe einer Fahraufgabe weiter erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Übergabe einer von einem Fahrzeug automatisiert durchgeführten Fahraufgabe an einen Fahrer des Fahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Bestimmen, dass an einem vorausliegenden Endpunkt die Fahraufgabe an den Fahrer des Fahrzeugs zu übergeben ist. Mit anderen Worten, es kann ein vorausliegender Endpunkt (insbesondere End-Zeitpunkt) für ein Ende der automatisierten Durchführung der Fahraufgabe bestimmt werden. Außerdem umfasst das Verfahren das Ausgeben, an einem vor dem Übergabe-Zeitpunkt liegenden Aufforderungspunkt (insbesondere Aufforderungs-Zeitpunkt), einer Übernahmeaufforderung, um dem Fahrer des Fahrzeugs anzuzeigen, dass die Fahraufgabe durch den Fahrer übernommen werden muss. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bewirken, ab einem vor dem Aufforderungspunkt liegenden Konditionierungs- bzw. Vorbereitungspunkt (insbesondere Vorbereitungs-Zeitpunkt), von ein oder mehreren vorbereitenden Reizen auf den Fahrer, um den Fahrer auf die Ausgabe einer Übernahmeaufforderung oder auf die Übernahme der Fahraufgabe vorzubereiten. Dabei werden die ein oder mehreren Reize zumindest zeitweise vor der Ausgabe der Übernahmeaufforderung bewirkt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 eine beispielhafte Fahrsituation;
- 2 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Übergabe der Fahraufgabe an einen Fahrer eines Fahrzeugs.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung des Komforts und der Zuverlässigkeit der Übergabe der Fahraufgabe von einem zumindest teilweise automatisiert fahrenden Fahrzeug an den Fahrer des Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100, das automatisiert auf einer Fahrbahn fährt. 2 zeigt beispielhafte Komponenten des Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst ein oder mehrere Umfeldsensoren 202, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf ein Umfeld des Fahrzeugs 100 zu erfassen. Beispielhafte Umfeldsensoren 202 sind ein Bildsensor, ein Radarsensor, ein Ultraschallsensor, ein LIDAR-Sensor, etc. Des Weiteren umfasst das Fahrzeug 100, ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 205 (z.B. einen Antriebsmotors, eine Bremsvorrichtung, eine Lenkvorrichtung, etc.), die angesteuert werden können, um eine automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Insbesondere kann eine Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 eingerichtet sein, die ein oder mehrere Aktoren 205 des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit von den Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren 202 anzusteuern, um das Fahrzeug 100 zumindest abschnittsweise automatisiert längs- und/oder querzuführen.
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In einer beispielhaften Situation kann das Fahrzeug 100 auf Basis der Sensordaten der ein oder mehrere Umfeldsensoren 202 erkennen, dass an einem vorausliegenden Übergabe- oder End-Zeitpunkt 103 (bzw. einem vorausliegenden Übergabe- bzw. Endpunkt) eine Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer erforderlich wird. Um die Übergabe der Fahraufgabe an den Fahrer einzuleiten, kann an einem Aufforderungs-Zeitpunkt 102, der vor dem Übergabe-Zeitpunkt 103 liegt, eine Übernahmeaufforderung (z.B. in Form eines optischen und/oder akustischen Warnhinweises) ausgegeben werden. Der Fahrer des Fahrzeugs 100 kann sich dann in dem Zeitraum zwischen dem Aufforderungs-Zeitpunkt 102 und dem Übergabe-Zeitpunkt 103 auf die Übernahme der Fahraufgabe vorbereiten. Dabei muss typischerweise bis zum Übergabe-Zeitpunkt 103 die Übernahme durch den Fahrer erfolgt sein.
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Insbesondere beim Verlassen des hoch- oder vollautomatisierten Fahrmodus muss sich der Fahrer ausgehend von einer Situation, in der der Fahrer mit fahrfremden Tätigkeiten beschäftigt war, wieder mit der aktuellen Fahrsituation vertraut machen und dann die Fahrzeugführung übernehmen. Dieser Übergang ist ein relativ komplexer Prozess, der sowohl psychische Anteile (z.B. Lenkung der Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Straße) als auch physische Anteile (z.B. Bewegen der Hände zum Lenkrad, Bewegen der Füße auf die Pedalerie, etc.) aufweisen kann.
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Das Erfordernis für die Übernahme der Fahraufgabe sollte dem Fahrer sehr deutlich kommuniziert werden, um den Fahrer zu veranlassen, den o.g. Übernahmeprozess durchzuführen. Andererseits sollte die Aufforderung zur Übernahme möglichst komfortabel gestaltet sein, um weiterhin einen hohen Fahrkomfort bereitzustellen.
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Beispielsweise kann durch eine relativ frühzeitige Ausgabe einer Übernahmeaufforderung bewirkt werden, dass der Fahrer mehr Zeit hat, um den Übernahmeprozess durchzuführen. Andererseits kann sich eine relativ frühzeitige Ausgabe einer Übernahmeaufforderung störend auf die Durchführung einer fahrfremden Tätigkeit des Fahrers auswirken.
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Es ist somit typischerweise für den Komfort eines Fahrers vorteilhaft (insbesondere in Bezug auf die Durchführung von fahrfremden Tätigkeiten), wenn der Aufforderungs-Zeitpunkt 102 möglichst zeitnah an dem Übergabe-Zeitpunkt 103 liegt (z.B. 10, 8, 5 Sekunden oder weniger vor dem Übergabe-Zeitpunkt 103). Um dennoch einen sicheren und zuverlässigen Übernahmeprozess zu ermöglichen, können bereits vor dem Übergabe-Zeitpunkt 103, z.B. ab einem Konditionierungs- oder Vorbereitungs-Zeitpunkt 101, ein oder mehrere (unterschwellige und/oder subtile) Reize auf den Fahrer bewirkt werden, um den Fahrer darauf hinzuweisen, dass in Kürze mit der Ausgabe einer Übernahmeaufforderung zu rechnen ist. Der Konditionierungs-Zeitpunkt 101 kann z.B. zwischen 5 und 20 Sekunden vor dem Aufforderungs-Zeitpunkt 102 liegen.
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Es kann somit im Vorfeld zu der Ausgabe einer (relativ späten) Übernahmeaufforderung ein Hinweis auf die bevorstehende Übernahme gegeben werden. Dieser Hinweis (in Form von ein oder mehreren Reizen) erfolgt dabei bevorzugt unterhalb der bewussten Wahrnehmungsschwelle und kann bis Erreichen des Aufforderungs-Zeitpunkts 102 und/oder des Übergabe-Zeitpunkts 103 in seiner Intensität gesteigert werden. Die Intensität des Hinweises kann individuell an einen bestimmten Fahrer angepasst werden. Insbesondere kann die Intensität des Hinweises an die individuelle bewusste Wahrnehmungsschwelle des jeweiligen Fahrers angepasst werden. Der Hinweise kann durch eine Konditionierungseinheit 203 des Fahrzeugs 100 bewirkt werden.
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Für den einer Übernahmeaufforderung vorausgehenden Hinweis können ein oder mehrere Wahrnehmungskanäle bzw. Reize einzeln oder zur Verstärkung der Wirkung in Kombination genutzt werden. Beispielhafte Reize sind Geruch (z.B. mittels einer Beduftungsanlage), Klima (z.B. Temperatur, Gebläsestärke, Ionisierung der Luft, etc.), Sitzverschiebung, Gurtstraffer, Ambientebeleuchtung, etc.
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Eine Übernahmeaufforderung erfolgt typischerweise durch die Ausgabe eines akustischen und/oder optischen Warnsignals. Das Warnsignal weist dabei typischerweise eine lokalisierte bzw. räumlich begrenzte Signalquelle auf. Beispielsweise kann ein optisches Warnsignal durch eine (ggf. blinkende) Lichtquelle bewirkt werden. Ein akustisches Warnsignal kann z.B. derart ausgegeben werden, dass das Warnsignal von einem Fahrer des Fahrzeugs 100 als von einer bestimmten akustischen Quelle kommend wahrgenommen wird.
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Im Gegensatz dazu, kann der subtile Hinweis für eine bevorstehende Ausgabe einer Übernahmeaufforderung keine räumliche Begrenzung aufweisen. Vielmehr kann es zu einer (relativ leichten) Veränderung der Umgebungsbedingungen der direkten Umgebung des Fahrers kommen, insbesondere in Bezug auf den Geruch, das Klima und/oder die Beleuchtungssituation.
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Der Hinweis für eine bevorstehende Übernahmeaufforderung kann einen Wahrnehmungskanal bzw. einen Reiz des Fahrers nutzen, der sich von dem Wahrnehmungskanal bzw. dem Reiz der Übernahmeaufforderung unterscheidet. Typischerweise wird für die Übernahmeaufforderung der optische und/oder der akustische Wahrnehmungssinn verwendet. Für den Hinweis können z.B. der Geruchssinn, der Tastsinn und/oder die Temperaturwahrnehmung verwendet werden.
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Durch die Ausgabe eines Hinweises unterhalb der bewussten Wahrnehmungsschwelle im Vorfeld zu einer Übernahmeaufforderung kann der Fahrer eines Fahrzeugs 100 in angenehmer Weise auf die Übernahme vorbereitet werden. Der Fahrer wird somit relativ frühzeitig und in komfortabler Weise in die Lage versetzt, die Fahraufgabe zu übernehmen. Ein derartiger Hinweis hat eine ähnliche Wirkung wie z.B. der Duft von Kaffee, der eine schlafende Person noch vor Ertönen eines Weckers unbewusst darauf vorbereitet, die Schlafphase zu beenden.
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Der vorbereitende Hinweis kann dazu verwendet werden, den Fahrer des Fahrzeugs 100 in subtiler Weise auf die Komplexität der Fahrsituation hinzuweisen, Insbesondere kann durch den vorbereitenden Hinweis in subtiler Art und Weise ein Gefühl oder eine Stimmung für die aktuelle Fahrsituation vermittelt werden. Durch den Hinweis kann dem Fahrer im Unterbewusstsein ein Gefühl darüber vermittelt werden, ob der Fahrer demnächst die Fahrzeugführung übernehmen muss, oder ob er sich weiterhin entspannt einer Nebentätigkeit widmen kann.
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Eine solche subtile Art der Beeinflussung des Fahrers kann z.B. durch die Änderung der Varianz der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Eine erhöhte Varianz der Geschwindigkeit meldet dem Fahrer in subtiler Weise die Notwendigkeit, das Konzentrationsniveau anzuheben und die Fahrsituation sowie den Status des automatisiert fahrenden Fahrzeugs 100 zu überprüfen. Eine Verringerung der Varianz der Geschwindigkeit meldet dem Fahrer auf subtile Weise, dass keine diesbezügliche Notwendigkeit besteht und eine sichere Ausführung fahrfremder Tätigkeiten möglich ist (d.h., dass nur ein relativ geringes Konzentrationsniveau erforderlich ist).
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Der einer Übernahmeaufforderung vorausgehende Hinweis bzw. Reiz kann somit durch eine Veränderung der Varianz der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 bewirkt werden. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Längs- und/oder Querführungsaktoren 205 des Fahrzeugs 100 angesteuert werden, um eine mehr oder weniger gleichmäßige Fahrt des Fahrzeugs 100 zu bewirken.
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Das Fahrzeug 100 kann ein oder mehrere Fahrersensoren 204 umfassen, die eingerichtet sind, Sensordaten in Bezug auf den Zustand des Fahrers zu erfassen. Ein beispielhafter Fahrersensor 204 ist eine auf den Fahrer gerichtete Bildkamera.
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Die Steuereinheit 201 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Fahrersensoren 204 den aktuellen Zustand des Fahrers zu ermitteln. Insbesondere kann ermittelt werden, wie sehr sich der Fahrer mit der aktuellen Fahrsituation und/oder mit der Fahraufgabe beschäftigt. Mit anderen Worten, es kann das Konzentrationsniveau des Fahrers ermittelt werden.
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Der ermittelte Ist-Zustand des Fahrers kann mit einem aufgrund der Fahrsituation notwendigen Soll-Zustand des Fahrers verglichen werden. Es können dann ein oder mehrere (subtile) Hinweise ausgegeben werden, um den Ist-Zustand des Fahrers an den Soll-Zustand anzupassen. So kann gewährleistet werden, dass der Fahrer zum Zeitpunkt 102 der Ausgabe einer Übernahmeaufforderung einen Zustand, insbesondere ein Konzentrationsniveau, aufweist, das es dem Fahrer ermöglicht, innerhalb der verfügbaren Zeit zwischen Aufforderungs-Zeitpunkt 102 und Übergabe-Zeitpunkt 103 in zuverlässiger Weise die Fahraufgabe zu übernehmen.
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Durch die Bereitstellung von subtiler Informierung für den Fahrer über den aktuellen Zustand des automatisierten Fahrsystems kann die Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrer erleichtert werden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Übergabe einer von einem Fahrzeug 100 automatisiert durchgeführten Fahraufgabe an einen Fahrer des Fahrzeugs 100. Dabei kann die Fahraufgabe die automatisierte Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 umfassen (z.B. im Rahmen eines Autobahnpiloten für eine automatisierte Fahrt auf einer Autobahn). Das Verfahren 300 kann durch eine Steuereinheit 201 des Fahrzeugs 100 ausgeführt werden.
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Das Verfahren 300 umfasst das Bestimmen 301, dass an einem vorausliegenden Übergabe- bzw. End-Zeitpunkt 103 die Fahraufgabe an den Fahrer des Fahrzeugs 100 zu übergeben ist. Dies kann z.B. auf Basis von digitaler Karteninformation, auf Basis von Positionsdaten in Bezug auf die aktuelle Position des Fahrzeugs 100 und/oder auf Basis einer geplanten Fahrroute für das Fahrzeug 100 ermittelt werden. Beispielsweise kann ermittelt werden, dass eine Baustelle oder eine Ausfahrt vorausliegen, und dass daher ab dem Übergabe-Zeitpunkt 103 die Fahrraufgabe manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 durchgeführt werden muss.
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Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ausgeben 302, an einem vor dem Übergabe-Zeitpunkt 103 liegenden Aufforderungs-Zeitpunkt 102, einer Übernahmeaufforderung, um dem Fahrer des Fahrzeugs 100 anzuzeigen, dass die Fahraufgabe durch den Fahrer übernommen werden muss. Beispielsweise kann um ein definiertes Zeitintervall (z.B. 10 Sekunden, 5 Sekunden oder weniger) vor dem Übergabe-Zeitpunkt 103 eine Übernahmeaufforderung ausgegeben werden. Der Fahrer hat dann Zeit sich zwischen dem Aufforderungs-Zeitpunkt 102 und dem Übergabe-Zeitpunkt 103 auf die Übernahme der Fahraufgabe vorzubereiten (Erfassen der Verkehrssituation, Greifen des Lenkrads, etc.). Die Übernahmeaufforderung kann in zuverlässig wahrnehmbarer Weise durch ein akustisches und/oder optisches Warnsignal erfolgen.
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Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Bewirken 303, ab einem vor dem Aufforderungs-Zeitpunkt 102 liegenden Konditionierungs- bzw. Vorbereitungs-Zeitpunkt 101, von ein oder mehreren vorbereitenden Reizen auf den Fahrer, um den Fahrer auf die Ausgabe einer Übernahmeaufforderung vorzubereiten. Beispielsweise kann um ein definiertes Zeitintervall (z.B. 30 Sekunden, 20 Sekunden, 10 Sekunden oder weniger) vor dem Aufforderungs-Zeitpunkt 102 mit dem Bewirken der ein oder mehreren Reize begonnen werden. Die ein oder mehreren Reize liegen dabei bevorzugt unterhalb einer für den Fahrer bewusst wahrnehmbaren Schwelle. Die ein oder mehreren Reize können somit darauf gerichtet sein, auf das Unterbewusstsein des Fahrers einzuwirken, um dem Fahrer unterbewusst zu vermitteln, dass zu Kürze (z.B. in 30 Sekunden, 20 Sekunden, 10 Sekunden oder weniger) die Ausgabe einer Übernahmeaufforderung erfolgen wird.
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Durch das Bewirken 303 von ein oder mehreren vorbereitenden Reizen kann der Fahrer eines Fahrzeugs 100 in komfortabler Weise auf eine anstehende Übernahme der Fahraufgabe vorbereitet werden. Insbesondere kann durch die ein oder mehreren Reize (in subtiler Weise) der Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers auf eine aktuelle Verkehrssituation erhöht werden. Des Weiteren kann der Fahrer durch die ein oder mehrere Reize (z.B. durch die Intensität der ein oder mehreren Reihe) auf die Komplexität der aktuellen Verkehrssituation hingewiesen werden. Als Folge daraus kann der erforderliche Zeitraum zwischen Aufforderungs-Zeitpunkt 102 und Übergabe-Zeitpunkt 103 verkürzt werden, was den Komfort der Übergabe weiter erhöht. Insgesamt wird somit eine sichere und komfortable Übergabe einer Fahraufgabe ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
