DE102018129563A1

DE102018129563A1 - Verfahren zum Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads

Info

Publication number: DE102018129563A1
Application number: DE102018129563.4A
Authority: DE
Inventors: Frederic WILHELM; Emilie WIRBEL
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads eines Fahrzeugs, wobei der Steuermodus ein erster Steuermodus ist, in dem ein Fahrer das Lenkrad steuert, oder wobei der Steuermodus ein zweiter Steuermodus ist, in dem der Fahrer das Lenkrad nicht steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
a) Erfassen mindestens eines Lenkparameters;
b) Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads unter Verwendung einer maschinellen Lerntechnik, wobei Schritt b) die Schritte aufweist:
b1) Sammeln von Daten, die mit dem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, in einem ersten Steuermodus und in einem zweiten Steuermodus; und
b2) Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, das es ermöglicht, zu bestimmen, ob ein Fahrer des Fahrzeugs seine Hände am Lenkrad hat oder nicht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrunterstützungssystem, das dazu eingerichtet ist, ein derartiges Verfahren mindestens teilweise auszuführen.
Zum Fahren eines Fahrzeugs ist es üblich, dass der Fahrer eines Fahrzeugs das Lenkrad von Hand steuert. Auf der anderen Seite und insbesondere im Hinblick auf autonomes Fahren kann es vorgesehen sein, dass ein Fahrunterstützungssystem die Kontrolle übernimmt, so dass es nicht erforderlich ist, dass der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat. Beispielsweise ist es zum Starten oder Stoppen von Fahrsequenzen wichtig, zu bestimmen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht.
Insbesondere vertrauen halbautomatisierte Techniken darauf, dass das System in der Lage ist, zu prüfen, ob der Fahrer das automatisierte Fahrsystem übernehmen und manuell fahren möchte. Eine herkömmliche Weise, um dies zu erfassen, besteht darin, zu prüfen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat. Dies erfordert jedoch in der Regel zusätzliche Sensoren und verursacht daher zusätzliche Kosten. Dies kann besonders wesentlich sein, da häufig Redundanz gewünscht wird, so dass die Überprüfung, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, besonders komplex sein kann.
US 2016/0185356 A1 beschreibt, dass ein Lenkrad innerhalb eines Fahrzeugs mehrere Sensoren aufweist, die auf das Lenkrad ausgeübte Kräfte messen. Eine Anwendung, die auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird, zeichnet Sensordaten von den Sensoren auf und interpretiert diese Daten dann als spezifische Krafteingaben. Die Anwendung übersetzt dann diese Krafteingaben in spezifische Befehle, die durch Subsysteme innerhalb des Fahrzeugs ausgeführt werden können.
Ferner beschreibt die DE 10 2004 047136 A1 ein Verfahren, das das Bestimmen der üblichen Reaktionen des Fahrers auf Ereignisse aus seiner Manipulation von Bedienelementen des Fahrzeugs enthält und aus Abweichungen von diesen üblichen Reaktionen auf einen müden oder ausgeruhten Zustand des Fahrers schließt. Wenn ein müder Fahrer erkannt wird, wird auf der Fahrzeugseite eine Korrektur seiner tatsächlichen Reaktion in eine Reaktion vorgenommen, die üblicherweise als eine gewünschte Reaktion erkannt wird. In dieser Hinsicht wird beschrieben, dass am Lenkrad Sensoren vorgesehen sind, um den Druck zu überwachen, der durch die Hand des Fahrers zum Halten des Lenkrads ausgeübt wird. DE 10 2004 047136 A1 betrifft nicht eine Erfassung, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, sondern eine Erfassung der Aufmerksamkeit des Fahrers.
Solche Lösungen lassen jedoch noch Raum für Verbesserungen. Insbesondere lassen solche Lösungen Raum für Verbesserungen hinsichtlich einer Messung, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht, auf einfache und zuverlässige Weise.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mindestens einen Nachteil des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das in der Lage ist, auf eine zuverlässige und effektive Weise zu bestimmen, ob ein Fahrer eines Fahrzeugs seine Hände am Lenkrad hat oder nicht.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt zumindest teilweise durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt ferner zumindest teilweise durch ein Fahrunterstützungssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, in der weiteren Beschreibung sowie in den Figuren angegeben, wobei die beschriebenen Ausführungsformen für sich alleine oder in einer beliebigen Kombination mit den jeweiligen Ausführungsformen ein Merkmal der vorliegenden Erfindung bereitstellen können, sofern dies nicht eindeutig ausgeschlossen ist.
Insbesondere ist durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads eines Fahrzeugs angegeben, wobei der Steuermodus ein erster Steuermodus ist, in dem ein Fahrer das Lenkrad steuert, oder wobei der Steuermodus ein zweiter Steuermodus ist, in dem der Fahrer das Lenkrad nicht steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Erfassen mindestens eines Lenkparameters;
b) Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads unter Verwendung einer maschinellen Lerntechnik, wobei Schritt b) die Schritte aufweist:
- b1) Sammeln von Daten, die mit dem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, in einem ersten Steuermodus und in einem zweiten Steuermodus; und
- b2) Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten.

Insbesondere kann ein solches Verfahren eine einfache und effektive Maßnahme zum Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads bereitstellen.
Das Verfahren kann insbesondere mittels eines Fahrunterstützungssystems ausgeführt werden, das Teil des Fahrzeugs ist. Ferner kann das Verfahren Teil eines Prozesses zum Bereitstellen einer Fahrunterstützung sein, wobei die Fahrunterstützung einfach das Bereitstellen entsprechender Fahranweisungen, das mindestens teilweise Übernehmen der Kontrolle über das Fahrzeug oder sogar vollständig autonomes Fahren aufweisen kann.
Das Verfahren ist daher dafür konfiguriert, den Steuermodus eines Lenkrads zu bestimmen. Der Steuermodus kann ein erster Steuermodus sein, in dem ein Fahrer das Lenkrad steuert. Gemäß diesem Steuermodus ist es der Fall, dass der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat und dadurch das Lenkrad aktiv berührt und verwendet, um das Lenkrad und damit das Fahrzeug zu steuern. Alternativ kann der Steuermodus ein zweiter Steuermodus sein, in dem der Fahrer das Lenkrad nicht steuert. Gemäß diesem Steuermodus ist es der Fall, dass der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat und daher das Lenkrad nicht berührt und verwendet, um das Lenkrad und damit das Fahrzeug zu steuern. Gemäß dem zweiten Steuermodus kann es daher vorgesehen sein, dass das Fahrzeug durch das Fahrunterstützungssystem automatisiert gesteuert wird, beispielsweise durch Ausführen eines autonomen Fahrvorgangs.
In dieser Hinsicht kann es wichtig sein, zu bestimmen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht, und somit zu beurteilen, ob der Fahrer das Lenkrad und damit das Fahrzeug steuert. Diese Information kann wichtig sein, um Fahrsequenzen zu starten oder jeweilige Fahrsequenzen zu beenden. Beispielsweise kann es zum Beenden einer Sequenz beim autonomen Fahren wichtig sein, zu wissen, ob der Fahrer des Fahrzeugs bereit ist, die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen, was wiederum durch Erfassen des Steuermodus des Lenkrads beurteilt werden kann, also ob der Fahrer die Hände am Lenkrad hat oder nicht.
Um den Steuermodus des Lenkrads zu bestimmen und damit zu bestimmen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht, weist das Verfahren die folgenden Schritte auf.
Gemäß Verfahrensschritt a) weist das Verfahren den Schritt zum Erfassen mindestens eines Lenkparameters auf. Hierbei kann der Lenkparameter allgemein frei gewählt werden. Es kann jedoch von Bedeutung sein, dass der Lenkparameter derart gewählt wird, dass der jeweilige Lenkparameter für eine Situation, in der sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, sich von demjenigen für eine Situation unterscheidet, in der sich das Lenkrad in einem zweiten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Vorzugsweise unterscheidet sich der Lenkparameter daher lediglich dahingehend, ob sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad in einem zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Dieser Schritt zum Erfassen des jeweiligen einen oder der mehreren Lenkparameter kann ferner mittels jeweiliger Sensoren ausgeführt werden, die im Fahrzeug vorhanden sein können. Das spezifische Bestimmungsverfahren kann dabei in Abhängigkeit von den vorhandenen Sensoren und ferner in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Lenkparameter gewählt werden, wie für den Fachmann problemlos ersichtlich ist.
Ferner weist das Verfahren gemäß Verfahrensschritt b) den Schritt zum Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads unter Verwendung einer maschinellen Lerntechnik auf.
Daher wird eine maschinelle Lerntechnik verwendet, wobei eine maschinelle Lerntechnik wie folgt definiert werden kann. Erfindungsgemäß und wie für den Fachmann allgemein bekannt ist, ist maschinelles Lernen ein Verfahren auf dem Gebiet der Informatik, das häufig statistische Techniken verwendet, um Computern die Fähigkeit zu verleihen, zu lernen und somit die Leistungsfähigkeit bezüglich einer spezifischen Aufgabe mit Daten schrittweise zu verbessern, ohne explizit programmiert zu werden. Mit anderen Worten ist maschinelles Lernen eine Datenanalysetechnik, mit deren Hilfe Computer aus Erfahrung lernen. Maschinelle Lernalgorithmen verwenden meistens Rechenmethoden, um Information direkt von Daten zu lernen, ohne auf eine vorgegebene Gleichung als Modell angewiesen zu sein. Die Algorithmen verbessern ihre Leistungsfähigkeit adaptiv, wenn die Anzahl der für das Lernen verfügbaren Proben steigt.
Durch maschinelles Lernen kann der Steuermodus des Lenkrads bestimmt werden. Daher kann der Steuermodus basierend auf Erfahrung bestimmt werden, die in Bezug auf die jeweiligen Lenkparameter bereitgestellt wird.
In dieser Hinsicht ist es vorgesehen, dass Schritt b) die folgenden Schritte aufweist:

b1) Sammeln von Daten, die mit dem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, in einem ersten Steuermodus und in einem zweiten Steuermodus; und
b2) Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten.

Daher ist es, um den Steuermodus des Lenkrads mittels maschinellem Lernen zu bestimmen, vorgesehen, dass zum Bereitstellen entsprechender Daten für Lerninformation Daten, die mit dem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, gesammelt werden und daher Daten, die mit diesem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, der in Verfahrensschritt a) erfasst wird.
Hierbei ist es vorgesehen, dass zum einen Daten gesammelt werden, die mit dem mindestens einen Lenkparameter für einen Fall in Beziehung stehen, in dem sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet, d.h. für einen Fall, in dem der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, und andererseits Daten gesammelt werden, die mit dem mindestens einen Lenkparameter für einen Fall in Beziehung stehen, in dem sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet, d.h. für einen Fall, in dem der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Insofern sollten diese Daten beim Sammeln dieser Daten dem jeweiligen Steuermodus zugeordnet werden. Somit sollten Lenkparameter, die im ersten Steuermodus gesammelt werden, jeweils zugewiesen werden, und Lenkparameter, die im zweiten Steuermodus erfasst werden, sollten ebenfalls jeweils zugewiesen.
Da der mindestens eine Lenkparameter für eine Situation, in der sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, von demjenigen für eine Situation unterscheidet, in der sich das Lenkrad in einem zweiten Steuermodus befindet und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, wie oben beschrieben wurde, kann dieser Lernschritt das Sammeln von Daten ermöglichen, die den jeweiligen Steuermodus darstellen. Mit anderen Worten kann beurteilt werden, wie sich die Lenkparameter für eine Situation, in der sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, von demjenigen für eine Situation unterscheidet, in der das Lenkrad sich in einem zweiten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Dies ermöglicht die Zuordnung neu gemessener Lenkparameter zu der jeweiligen Steuerung, wie nachstehend beschrieben wird.
Hinsichtlich des Speicherns derartiger Daten kann es vorgesehen sein, dass die Daten in einem lokalen Speicher gespeichert werden, oder die Information kann von einem zentralen Server gesammelt werden, zu dem mehrere Fahrzeuge die jeweiligen Daten übertragen können. Es kann bevorzugt sein, wenn die gespeicherten Daten als Daten gespeichert werden, die jeweils dem ersten oder zweiten Steuermodus zugeordnet sind.
Nach dem Sammeln dieser Daten, die die jeweilige Situation und somit den jeweiligen Steuermodus darstellen, ist es möglich, den Steuermodus dann basierend auf gemessenen Daten des jeweiligen Lenkparameters zu beurteilen.
Wie dem Fachmann klar sein wird, ist es nicht notwendig, alle Lerndaten zu speichern (und anschließend darauf zuzugreifen), indem jedes Mal, wenn neu gemessene Daten klassifiziert werden müssen, eine Kommunikationsverbindung vom und zum Fahrzeug eingerichtet wird. Stattdessen reicht es aus, nur Klassifizierungsparameter zu speichern. Dies sind Parameter, die früher von den Lerndaten gelernt wurden, typischerweise in der Phase, in der das Fahrzeug entwickelt wurde.
Demgemäß weist das Verfahren als weiteren Verfahrensschritt b2) den Schritt zum Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten auf. Mit anderen Worten werden nun jeweils der eine oder die mehreren Lenkparameter bestimmt, die in Schritt b1) zum Lernen von Information verwendet werden. Anhand der gesammelten Daten ist eine Zuordnung des bestimmten Wertes des Lenkparameters zu einem jeweiligen Steuermodus des Lenkrads möglich. Mit anderen Worten, durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten ist es möglich, auf eine einfache und zuverlässige Weise zu beurteilen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht und somit, ob der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug hat oder nicht.
Daher wird deutlich, dass das beschriebene Verfahren allgemein zwei Hauptphasen beinhaltet, die eine Lernphase und eine Inferenzphase aufweisen.
Erstens und gemäß der Lernphase entspricht diese Phase im Wesentlichen Schritt b1). In dieser Hinsicht wird dem Fahrunterstützungssystem eine große Datenmenge zugeführt, die mit dem jeweiligen einen oder mehreren Fahrparametern in Beziehung stehen, die dem ersten Steuermodus oder dem zweiten Steuermodus entsprechen.
Zweitens und gemäß der Inferenzphase entspricht diese Phase im Wesentlichen Schritt b2). In dieser Hinsicht kann, nachdem das Fahrunterstützungssystem bzw. seine Steuereinheit trainiert wurde, wie oben unter Bezug auf die Lernphase beschrieben wurde, die Steuereinheit in einer Inferenzphase arbeiten, in der die erfassten Lenkparameter mit den gespeicherten Daten verglichen werden können, wodurch entschieden werden kann, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Das beschriebene Verfahren kann gegenüber herkömmlichen Verfahren erhebliche Vorteile bieten.
Im Detail ermöglicht das beschriebene Verfahren zu bestimmen, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, derart, dass das Verfahren auf Parametern basiert, die ohnehin in den meisten Fahrsequenzen gemessen werden. Daher hat das Verfahren den Vorteil, dass es mittels bekannter Parameter und unter Verwendung der vorhandenen Peripherie ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten müssen keine zusätzlichen Sensoren vorgesehen sein, um das beschriebene Verfahren auszuführen. Daher ist eine besonders einfache Implementierung des beschriebenen Verfahrens in bestehenden Systemen allgemein möglich.
Abgesehen davon ist kein spezifisches Modell des Lenksystems erforderlich. Dies trägt weiter dazu bei, dass das Verfahren auf eine einfache und effektive Weise ausgeführt werden kann.
Aufgrund der Tatsache, dass das Verfahren leicht und zuverlässig ausgeführt werden kann, ist es ferner möglich, dieses Verfahren entweder als einziges Verfahren zu verwenden, um zu erfassen, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, oder das vorstehend beschriebene Verfahren kann als redundantes Verfahren ausgeführt werden. Im letztgenannten Fall können weitere Verfahren parallel verwendet werden, die erfassen können, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das beschriebene Verfahren zusätzlich zur Verwendung eines Fahrerüberwachungssystems verwendet wird. In dieser Hinsicht ist ein Fahrerüberwachungssystem an sich bekannt und kann Infrarotsensoren aufweisen, die in der Lage sind, die Aufmerksamkeit des Fahrers zu überwachen. Insbesondere kann das Fahrerüberwachungssystem eine CCD-Kamera aufweisen, die z.B. auf der Lenksäule angeordnet und in der Lage ist, Augenbewegungen zu verfolgen, z.B. über Infrarot-LED-Detektoren. Dadurch kann bestimmt werden, ob der Fahrer seine Aufmerksamkeit auf die vorausliegende Straße richtet oder nicht. Dies kann auch einen Hinweis darüber geben, ob der Fahrer das Fahrzeug steuert oder zumindest, ob der Fahrer aufmerksam ist und die Kontrolle übernehmen kann. Ferner kann zusätzlich zu dem beschriebenen Verfahren ein sensorbasiertes Hands-on-Detection-System verwendet werden, in dem Sensoren verwendet werden, die am Lenkrad angeordnet sind und die somit direkt erfassen können, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass Schritt b) unter Verwendung eines tiefen neuronalen Netzwerks ausgeführt wird. In dieser Hinsicht weist das Fahrunterstützungssystem ein tiefes neuronales Netzwerk auf, das in der Steuereinheit des Fahrunterstützungssystems installiert sein kann. Dies kann auf eine auf dem Fachgebiet allgemein bekannte Weise konfiguriert sein. In dieser Hinsicht kann insbesondere die Verwendung eines tiefen neuronalen Netzwerks eine zuverlässige Ausgabe liefern, falls die jeweiligen bestimmten Lenkparameter mit dem gespeicherten Datensatz verglichen werden. Durch die Verwendung eines tiefen neuronalen Netzwerks kann ferner die Lernphase auf eine sehr effektive und zuverlässige Weise ausgeführt werden. Dies kann darin begründet sein, dass ein tiefes neuronales Netzwerk auf eine sehr effiziente und zuverlässige Weise in der Lage ist, sowohl in der Lernphase als auch in der Inferenzphase eine große Datenmenge zu handhaben. In Anbetracht der Tatsache, dass das Ergebnis umso zuverlässiger ist, je mehr Daten verwendet werden, wird deutlich, dass daraus eine höchstmögliche Zuverlässigkeit resultiert und somit sehr sichere Fahrsequenzen erzielt werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Lenkparameter mindestens ein Parameter ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus dem Lenkdrehmoment und dem Lenkwinkel, wobei der letztgenannte Parameter die Winkelposition des Lenkrads bezeichnet, und wobei das Lenkdrehmoment insbesondere das Lenksäulendrehmoment bezeichnet. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere diese Parameter besonders effektiv und zuverlässig sind, um zu erfassen, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Dies kann vor allem darin begründet sein, dass sich herausgestellt hat, dass diese Parameter die Anforderung effektiv erfüllen, gemäß der der jeweilige Lenkparameter für eine Situation, in der sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, von demjenigen für eine Situation verschieden ist, in der sich das Lenkrad in einem zweiten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Die Verwendung dieser Parameter als Lenkparameter kann es daher ermöglichen, besonders zuverlässige Ergebnisse zu erzielen bei der Beurrteilung, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Durch die Verwendung dieser Parameter können daher Fahrsequenzen auf eine sehr sichere Weise gestartet oder beendet werden, so dass die Fahrunterstützung sehr sicher erzielt werden kann und ermöglicht wird, dass ein sehr geringes Risiko auftritt.
Ferner sind insbesondere das Lenkdrehmoment und der Lenkwinkel Lenkparameter, die in mehreren Fahrsequenzen erfasst werden, so dass insbesondere gemäß dieser Ausführungsform das Verfahren mit zumeist bereits vorhandenen Parametern ausgeführt werden kann und das Verfahren somit besonders einfach implementierbar ist.
Hinsichtlich des Lenkdrehmoments ist es vorgesehen, dass in dem Fall, dass der Fahrer das Lenkrad steuert, das Lenkdrehmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird, während in dem Fall, in dem das Lenkrad auf eine berechnete Weise gesteuert wird, das Lenkdrehmoment unter Verwendung eines Lenkmotors ausgeübt wird. Dies kann jedoch durch entsprechende Sensoren erfasst werden, die in der Lage sind, das auf die Lenksäule ausgeübte Lenkdrehmoment zu erfassen. In Bezug auf den Lenkwinkel kann der Lenkwinkel, der zum Beispiel beim Durchfahren einer Kurve verwendet wird, für die jeweiligen Fälle, dass das Lenkrad auf eine automatisierte Weise oder durch den Fahrer gesteuert wird, unterschiedlich angewendet werden.
Im Hinblick auf die Verwendung wenigstes eines von dem Lenkdrehmoment und/oder dem Lenkwinkel kann es besonders bevorzugt sein, dass der Lenkparameter eine Korrelation zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Lenkwinkel ist. In dieser Hinsicht kann es vorgesehen sein, dass das Lenkdrehmoment und der Lenkwinkel in eine Korrelation gesetzt werden, beispielsweise dass das Lenkmoment durch den Lenkwinkel geteilt werden kann oder umgekehrt. Demgemäß ist nur ein Wert das Ergebnis, wobei jedoch zwei Lenkparameter berücksichtigt werden, wodurch ermöglicht wird, dass das Ergebnis genauer wird und die Rechenleistung weiter reduziert werden kann.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Lenkparameter einen Parameter eines Lenkmotors aufweist. In diesem Zusammenhang und wie oben angegeben, übt der Fahrer, der das Lenkrad steuert, falls das Lenkrad gedreht werden soll, ein Lenkdrehmoment auf das Lenkrad aus, wohingegen, wenn der Fahrer das Lenkrad nicht steuert, das Lenkdrehmoment mittels eines Lenkmotors ausgeübt wird. Wenn daher der Lenkmotor zum Drehen des Lenkrads verwendet wird, gibt dies einen deutlichen Hinweis darauf, dass sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und der Fahrer somit seine Hände nicht am Lenkrad hat. Wenn andererseits der Lenkmotor nicht zum Drehen des Lenkrads verwendet wird, gibt dies einen deutlichen Hinweis darauf, dass sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und der Fahrer somit seine Hände am Lenkrad hat. Jeweilige Parameter des Motors und somit eines elektrischen Servolenkungssystems können den Strom oder die Spannung beinhalten, ohne darauf beschränkt zu sein.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass Schritt b2) durch Erhalten eines booleschen Datentyps ausgeführt wird. In dieser Hinsicht ist ein boolescher Datentyp ein Datentyp, der einen von zwei möglichen Werten hat, die die zwei Wahrheitswerte einer logischen und booleschen Algebra darstellen sollen. Durch das Verwenden eines booleschen Datentyps kann daher die Entscheidung darüber, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, durch eine definitive Entscheidung besonders effektiv getroffen werden.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Schritt b2) durch Erhalten eines jeweiligen Konfidenzindex und damit mit anderen Worten einer jeweiligen Wahrscheinlichkeit für den ersten Steuermodus oder den zweiten Steuermodus ausgeführt wird. Eine solche Wahrscheinlichkeit bzw. ein solcher Wahrscheinlichkeitsindex kann beispielsweise im Bereich zwischen null und eins liegen. Die vorliegende Ausführungsform kann Vorteile hinsichtlich der weiteren Verwendung des jeweiligen Ergebnisses bieten. In dieser Hinsicht kann basierend auf dem Ergebnis, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht und somit, ob das Lenkrad sich im ersten Steuermodus oder im zweiten Steuermodus befindet, das Fahrunterstützungssystem jeweilige Fahrsequenzen starten oder beenden oder eine weitere Fahrunterstützung bereitstellen. Wenn eine jeweilige Wahrscheinlichkeit gegeben ist, kann betrachtet werden, ob das Ergebnis eine hohe oder eine niedrige Wahrscheinlichkeit hat. Dies kann wiederum berücksichtigt werden, wenn beispielsweise eine bestimmte Fahrsequenz eine hohe Wahrscheinlichkeit erfordert.
Es kann ferner bevorzugt sein, wenn Schritt a) für eine definierte Zeitfolge ausgeführt wird. Mit anderen Worten werden die Daten und damit die Lenkparameter über eine definierte Zeitfolge erfasst, beispielsweise während eines Lenkvorgangs. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders zuverlässige Beurteilung, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Dies kann hauptsächlich darin begründet sein, dass die Entscheidung nicht nur auf einzelnen Werten basiert, sondern dass die Datenmenge wesentlich erhöht werden kann. Daher ist, auch wenn einzelne Werte falsch zugeordnet werden, diese falsche Zuordnung nicht von Bedeutung, wenn viele Werte korrekt zugewiesen werden.
Bezüglich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Verfahrens wird auf das Fahrunterstützungssystem, die Figuren und die weitere Beschreibung verwiesen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrunterstützungssystem eine Steuereinheit aufweist, die dafür konfiguriert ist, das Lenkrad eines Fahrzeugs zu steuern, und wobei das Fahrunterstützungssystem mindestens einen Sensor zum Erfassen eines Lenkparameters aufweist, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren auszuführen, wie es vorstehend ausführlich beschrieben ist.
Daher kann das Fahrunterstützungssystem Teil eines Fahrzeugs sein, wie es auf dem Fachgebiet allgemein bekannt ist. Es weist vorzugsweise einen oder mehrere Umgebungssensoren auf, die dazu eingerichtet sind, die Umgebung zu erfassen. Ferner kann das Fahrunterstützungssystem eine Steuereinheit aufweisen, die Sensordaten empfängt und in der Lage ist, basierend auf den Sensordaten eine Trajektorie zu berechnen und das Fahrzeug auf eine automatische Weise und somit zum Beispiel vollständig autonom durch diese Trajektorie zu fahren. Daher ist, wie auf dem Fachgebiet allgemein bekannt ist, das Fahrunterstützungssystem in der Lage, das Lenkrad zu steuern.
Es ist ferner vorgesehen, dass das Fahrunterstützungssystem mindestens einen Sensor zum Erfassen eines Lenkparameters aufweist. In dieser Hinsicht ist der Sensor vorzugsweise in der Lage, einen Lenkparameter zu erfassen, der für eine Situation, in der sich das Lenkrad in einem ersten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, von demjenigen für eine Situation verschieden ist, in der sich das Lenkrad in einem zweiten Steuermodus befindet, und somit für eine Situation, in der der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Sensor in der Lage sein, das Lenkdrehmoment oder den Lenkwinkel zu erfassen.
Ferner kann die Steuereinheit mit einer maschinellen Lerntechnik ausgestattet sein, beispielsweise mit einem tiefen neuronalen Netzwerk. In dieser Hinsicht kann der Steuereinheit eine große Datenmenge zugeführt werden, die mit jeweiligen Lenkparametern für verschiedene Situationen in einer Lernphase in Beziehung steht. Nachdem die Steuereinheit trainiert wurde, kann diese in einer Inferenzphase arbeiten, in der die erfassten Lenkparameter mit den gespeicherten Daten verglichen werden können, und es kann somit entschieden werden, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
In dem Fall, in dem das Fahrunterstützungssystem bzw. seine Steuereinheit in der Lage ist, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen, kann die Bestimmung, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat, besonders zuverlässig und ferner unter Verwendung von Daten ausgeführt werden, die in den meisten Systemen ohnehin bestimmt werden. Ferner ist es nicht erforderlich, dass das Fahrerunterstützungssystem eine zusätzliche Peripherie bereitstellt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Implementierung des beschriebenen Fahrunterstützungssystems.
Es kann bevorzugt sein, dass das Fahrunterstützungssystem dazu eingerichtet ist, eine redundante Bestimmung auszuführen, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus oder im zweiten Steuermodus befindet. Demgemäß kann die Bestimmung, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet, besonders zuverlässig ausgeführt werden.
Um dies zu erreichen, kann das Fahrunterstützungssystem einen zusätzlichen Sensor aufweisen, der beispielsweise am Lenkrad angeordnet ist und direkt bestimmt, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht.
Bezüglich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Fahrunterstützungssystems wird auf das Verfahren, die Figuren und die weitere Beschreibung verwiesen.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Einzelne Merkmale, die in den Ausführungsformen angegeben sind, können für sich alleine oder in Kombination einen Aspekt der vorliegenden Erfindung bilden. Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform übertragen werden.
Die vorstehenden Merkmale können anhand der folgenden Beschreibung der Zeichnungen vollständiger verstanden werden, in dem

1 ein schematisches Diagramm darstellend eine erste Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; und
2 ein schematisches Diagramm darstellend eine zweite Phase eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend unter Bezug auf die 1 und 2 ausführlich beschrieben. Ein derartiges Verfahren ist dazu eingerichtet, den Steuermodus eines Lenkrads zu bestimmen, wobei der Steuermodus des Lenkrads ein erster Steuermodus sein kann, in dem ein Fahrer das Lenkrad steuert und somit seine Hände am Lenkrad hat und daher das Lenkrad mindestens zweitweise berührt, oder wobei der Steuermodus ein zweiter Steuermodus sein kann, in dem der Fahrer das Lenkrad nicht steuert und somit der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat. Mit anderen Worten, im ersten Steuermodus wird das Lenkrad und somit das Fahrzeug durch den Fahrer des Fahrzeugs gesteuert, und im zweiten Steuermodus wird das Lenkrad und somit das Fahrzeug durch das Fahrunterstützungssystem automatisch gesteuert, z.B. durch Ausführen eines autonomen Fahrvorgangs.
Ein derartiges Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

In diesem Zusammenhang ist es im Wesentlichen vorgesehen, dass das beschriebene Verfahren allgemein zwei Hauptphasen aufweist, die eine Lernphase und eine Inferenzphase.
Erstens und gemäß der Lernphase entspricht diese Phase im Wesentlichen Schritt b1). In dieser Hinsicht wird dem Fahrunterstützungssystem eine große Datenmenge zugeführt, die mit dem (den) jeweiligen einen oder mehreren Lenkparameter(n) in Beziehung stehen, die dem ersten Steuermodus oder dem zweiten Steuermodus entsprechen.
Diese Phase ist in 1 dargestellt. Es ist dargestellt, dass gemäß Block 10 Lenkparameter für den Fall erfasst werden, dass sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet, und gemäß Block 12 Lenkparameter für den Fall erfasst werden, dass sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet. Alle Lenkparameter werden einer Steuereinheit zugeführt, die in der Lage ist, eine maschinelle Lerntechnik auszuführen. Dies ist durch Block 14 dargestellt. Insbesondere werden alle Lenkparameter einem tiefen neuronalen Netzwerk zugeführt, das Teil der Steuereinheit ist. Hinsichtlich der Lenkparameter kann es vorgesehen sein, dass die Lenkparameter das Lenkdrehmoment und/oder den Lenkwinkel und/oder einen Parameter eines Lenkmotors aufweisen.
Weiterhin und unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Lenkparameter als Rohsignale und somit ohne Behandlung oder Transformation bereitgestellt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Lenksignale bereitgestellt werden und somit zum Trainieren der Steuereinheit und somit z. B. des tiefen neuronalen Netzwerks als behandelte Signale verwendet werden, die zum Beispiel durch ein entsprechendes Filter behandelt sein können, oder die Signale können als beispielsweise mittels einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) transformierte Signale bereitgestellt werden, wobei die Erfindung durch die vorstehenden Beispiele nicht eingeschränkt werden soll.
Daher ist es möglich, eine große Datenbank gekennzeichneter Lenksignale für Hands-on- und Hands-off-Bedingungen bereitzustellen, um z.B. das tiefe neuronale Netz dafür zu trainieren, mit Hilfe dieser Signale in Echtzeit zu erkennen, ob der Fahrer das Lenkrad hält.
Insbesondere wird dem neuronalen Netzwerk eine Zeitfolge der jeweiligen Lenkparameter zugeführt, so dass beispielsweise die Daten erfasst und für die Lernphase über eine bestimmte Zeitfolge, beispielsweise einen Lenkvorgang, verwendet werden.
Zweitens und gemäß der Inferenzphase entspricht diese Phase im Wesentlichen Schritt b2). Diese Phase ist in 2 dargestellt.
In dieser Hinsicht kann, nachdem das Fahrunterstützungssystem bzw. ihre Steuereinheit, wie beispielsweise das tiefe neuronale Netzwerk, trainiert wurde, wie vorstehend unter Bezug auf die Lernphase beschrieben wurde, die Steuereinheit in einer Inferenzphase arbeiten.
In diesem Zusammenhang entspricht Block 16 einem bestimmten Lenkparameter, der gemessen wird und der beispielsweise dem tiefen neuronalen Netzwerk zugeführt wird, was durch Block 14 dargestellt ist. Im neuronalen Netzwerk können die erfassten Lenkparameter mit den gespeicherten Daten verglichen werden, die in der Lernphase bereitgestellt wurden, so dass entschieden werden kann, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat, oder ob sich das Lenkrad im zweiten Steuermodus befindet und somit, ob der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hat.
Die Bewertung durch das neuronale Netz kann ferner mittels eines gepufferten Zeitfensters der Eingabesignale erfolgen, was eine besonders hohe Robustheit ermöglicht. Dieser letzte Schritt kann unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform ausgeführt werden.
Das Ergebnis dieser Bewertung des neuronalen Netzwerks ist durch Block 18 dargestellt. Diesbezüglich kann das Ergebnis in der Form eines booleschen Datentyps und somit als definierte „Ja“- oder „Nein“-Entscheidung bereitgestellt werden. Alternativ kann das Ergebnis dieser Bewertung durch das neuronale Netz als ein jeweiliger Konfidenzindex und damit als eine jeweilige Wahrscheinlichkeit bereitgestellt werden. Ein solcher Wahrscheinlichkeitsindex kann beispielsweise im Bereich zwischen null und eins liegen.
Sobald die Entscheidung getroffen ist, wird das Ergebnis einer Fahrzeugantriebseinheit zugeführt, die durch Block 20 dargestellt ist und die auch Teil des Fahrunterstützungssystems bzw. ihrer Steuereinheit sein kann. In dieser Hinsicht kann die Fahrzeugantriebseinheit basierend auf der Bestimmung, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht und somit, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus oder im zweiten Steuermodus befindet, jeweilige Fahrsequenzen starten, ausführen oder beenden oder eine weitere Fahrunterstützung bereitstellen.
Bezugszeichenliste

10: Block
12: Block
14: Block
16: Block
18: Block
20: Block

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0185356 A1 [0004]
DE 102004047136 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Steuermodus eines Lenkrads eines Fahrzeugs, wobei der Steuermodus ein erster Steuermodus ist, in dem ein Fahrer das Lenkrad steuert, oder wobei der Steuermodus ein zweiter Steuermodus ist, in dem der Fahrer das Lenkrad nicht steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Erfassen mindestens eines Lenkparameters; b) Bestimmen des Steuermodus des Lenkrads unter Verwendung einer maschinellen Lerntechnik, wobei Schritt b) die Schritte aufweist: b1) Sammeln von Daten, die mit dem mindestens einen Lenkparameter in Beziehung stehen, in einem ersten Steuermodus und in einem zweiten Steuermodus; und b2) Bestimmen des Steuermodus eines Lenkrads durch Vergleichen des in Schritt a) erfassten Lenkparameters mit den in Schritt b1) erfassten Daten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b) unter Verwendung eines tiefen neuronalen Netzwerks ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkparameter mindestens ein Parameter ist, der aus der Gruppe bestehend aus einem Lenkdrehmoment und einem Lenkwinkel ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkparameter eine Korrelation zwischen dem Lenkdrehmoment und dem Lenkwinkel aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkparameter einen Parameter eines Lenkmotors aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als eine redundante Bestimmung des Steuermodus des Lenkrads verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt b2) durch Erhalten eines booleschen Datentyps oder durch Erhalten einer Wahrscheinlichkeit für den ersten Steuermodus oder den zweiten Steuermodus ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) für eine definierte Zeitfolge ausgeführt wird.
Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrunterstützungssystem eine Steuereinheit aufweist, die dafür konfiguriert ist, das Lenkrad eines Fahrzeugs zu steuern, und wobei das Fahrunterstützungssystem mindestens einen Sensor zum Erfassen eines Lenkparameters aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
Fahrunterstützungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrunterstützungssystem dazu eingerichtet ist, eine redundante Bestimmung auszuführen, ob sich das Lenkrad im ersten Steuermodus oder im zweiten Steuermodus befindet.
Verfahren zum Bestimmen, ob ein Fahrer oder eine Fahrerin eines Fahrzeugs seine oder ihre Hände am Lenkrad des Fahrzeugs hat, mit den folgenden Schritten: - Empfangen von Eingabedaten, die das aktuelle Drehmoment am Lenkrad und/oder den aktuellen Lenkwinkel darstellen, durch ein neuronales Netzwerk; - Bestimmen eines ersten Übereinstimmungs-Score-Wertes zwischen den Eingabedaten und zuvor gesammelten Daten, die das Drehmoment am Lenkrad und/oder den Lenkwinkel darstellen, während einer ersten Zeitdauer, während der der Fahrer oder die Fahrerin seine oder ihre Hände am Lenkrad hat, durch das neuronale Netzwerk; - Bestimmen einer zweiten Übereinstimmungs-Score-Wertes zwischen den Eingabedaten und zuvor gesammelten Daten, die das Drehmoment am Lenkrad und/oder den Lenkwinkel darstellen, während einer zweiten Zeitdauer, während der der oder die Fahrerin seine oder ihre Hände nicht am Lenkrad hat, durch das neuronale Netzwerk; und - Bestimmen, dass der oder die Fahrerin seine oder ihre Hände am Lenkrad seines oder ihres Fahrzeugs hat, durch das neuronale Netzwerk, wenn der erste Übereinstimmungs-Score-Wert größer ist als der zweite Übereinstimmungs-Score-Wert.