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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines teilautonomen oder teilautomatisierten Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes zumindest teilautonom oder teilautomatisiert betreibbares Kraftfahrzeug.
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Es ist heutzutage bereits abzusehen, dass zukünftige Kraftfahrzeuge voraussichtlich mit Technologien ausgestattet sein werden, die es ermöglichen, dass diese Fahrzeuge vollständig autonom oder automatisiert am Verkehr teilnehmen. Anstatt eines menschlichen Fahrers wird es dann voraussichtlich einen strategischen Fahrer, also eine ansprechende Steuereinrichtung oder ein entsprechendes Steuersystem geben, welches das jeweilige Fahrzeug steuert. In dem Fahrzeug anwesende Fahrzeuginsassen sind dann dementsprechend nur Passagiere und greifen nicht oder zumindest nicht dauerhaft aktiv in die Steuerung des Fahrzeugs ein. Obwohl diese Technologie heutzutage noch nicht ausgereift ist, gibt es in heutigen Kraftfahrzeugen doch bereits eine Vielzahl von Funktionen und Fahrerassistenzsystemen, welche einen teilautonomen oder teilautomatisierten Fahrbetrieb oder Fahrzeugbetrieb ermöglichen. Dabei wird das jeweilige Fahrzeug auf Basis äußerer Eingangssignale, beispielsweise mittels einer Umgebungssensorik erfasster Umgebungsdaten, in seiner Geschwindigkeit und/oder Bahn, also Trajektorie, gesteuert. Um eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr zu ermöglichen, wird zur Steuerung des Fahrzeugs also dessen Umgebung, beispielsweise ein Straßenverlauf und eine Anwesenheit und gegebenenfalls Position anderer Verkehrsteilnehmer und fahrzeugexterner statischer Objekte, erfasst und ausgewertet. Dadurch kann das jeweilige Fahrzeug zumindest teilautonom oder teilautomatisiert regelkonform am Straßenverkehr oder Verkehrsgeschehen teilnehmen und seine grundlegende Funktion des Personen- und/oder Gütertransports erfüllen.
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Aus der
DE 10 2015 105 581 A1 sind ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Gesundheitszustandes eines Fahrzeuginsassen bekannt. Dabei sollen Informationen bezüglich des Gesundheitszustandes oder von krankhaften Ereignissen des Fahrzeuginsassen aus einem physiologischen Parameter abgeleitet werden und der Fahrzeuginsasse dann über eine Ausgabeeinheit des Fahrzeugs über den Gesundheitszustand oder das krankhafte Ereignis informiert werden. Zusätzlich soll eine Fahrzeugfunktion an den Zustand oder ein krankhaftes Ereignis angepasst oder über eine Ausgabeeinheit des Fahrzeugs eine Maßnahme vorgeschlagen werden, die der Verbesserung des Zustands dient.
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Die
DE 10 2015 203 354 A1 offenbart ein autonomes Fahrmodul für ein Kraftfahrzeug, das Anweisungen zum autonomen oder halbautonomen Betreiben des Kraftfahrzeugs ausführt. Diese Anweisungen werden in Abhängigkeit von biometrischen Daten eines Fahrzeugbedieners angepasst. Dadurch können, beim Erkennen von Betriebsabläufen des Kraftfahrzeugs, die gemäß den biometrischen Daten zu Stress oder Angst des Bedieners führen, die Betriebsabläufe des Kraftfahrzeugs zur Verringerung von solchem Stress oder solcher Angst angepasst werden.
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Die
DE 10 2017 008 280 A1 offenbart ein Insassenunterstützungssystem für ein Kraftfahrzeug, welches Zustandsdaten des Insassen, wie beispielsweise eine Behaglichkeit oder einen Stress bestimmen und auswerten kann. Je nach Ergebnis des Auswertens können dann entsprechende Fahrzeugsysteme aktiviert werden, um die Behaglichkeit und das Wohlbefinden des Insassen zu verbessern. Bei den anpassbaren Fahrzeugsystemen kann es sich beispielsweise um ein Beleuchtungssystem, ein Audiosystem, ein Temperatursystem, ein Positionssystem, ein Belüftungssystem, oder ähnliches handeln.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Benutzungskomfort eines Kraftfahrzeugs in einem zumindest teilautonomen oder teilautomatisierten Fahrbetrieb zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines zumindest teilautonomen oder teilautomatisierten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Bei dem Verfahren wird anhand von Sensordaten einer entsprechenden Sensorik automatisch ein Vitalzustand wenigstens eines Insassen des Kraftfahrzeugs bestimmt und während des zumindest teilautonomen oder teilautomatisierten Betriebs des Kraftfahrzeugs überwacht. Weiter ist als Teil des Verfahrens erfindungsgemäß ein automatisches Regeln des Vitalzustands des wenigstens einen Insassen mittels einer Regeleinrichtung des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der Vitalzustand wird dabei durch automatisches Einstellen wenigstens eines von einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs zum wenigstens teilautonomen oder teilautomatisierten Führen des Kraftfahrzeugs verwendeten Parameters geregelt. Das Einstellen des wenigstens einen Parameters erfolgt dabei in Abhängigkeit von dem jeweils aktuellen bestimmten Vitalzustand des wenigstens einen Insassen. Als Regelziel ist dabei für den Vitalzustand des wenigstens einen Insassen ein Zustandsspektrum, auch bezeichnet als Wohlfühlspektrum, vorgegeben, welches durch wenigstens einen vorgegebenen unteren Schwellenwert und wenigstens einen vorgegebenen oberen Schwellenwert definiert ist.
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Mit anderen Worten wird also automatisch eine Fahrstrategie oder ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Vitalzustand, also einem physiologischen oder körperlichen und/oder psychischen Zustand, des wenigstens einen Insassen automatisch angepasst. Dabei ist jedoch nicht eine reine Steuerung vorgesehen, sondern eine Rückkopplung, also ein Regelkreislauf. Es findet also eine Wirkungsüberprüfung statt, um zu ermitteln, ob durch das Einstellen des wenigstens einen Parameters der Vitalzustand gemäß dem Regelziel beeinflusst wurde oder beeinflusst werden kann, der Vitalzustand also in dem Zustandsspektrum gehalten oder in das Zustandsspektrum überführt wird oder werden kann. Das Zustandsspektrum ist dabei also ein vorgegebener Sollwertbereich für den Vitalzustand und kann als Führungsgröße für den Regelkreis dienen. Der Vitalzustand kann beispielsweise charakterisiert sein durch eine Stärke und/oder Frequenz eines Pulsschlag des Insassen, dessen Atmung, also einer Atemart, Atemtiefe und/oder Atemfrequenz, durch eine Augenbewegung, eine Körpertemperatur, ein Schlafverhalten, eine Aufmerksamkeit oder Müdigkeit, einen Stresslevel oder Stressniveau des Insassen und/oder dergleichen mehr.
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Die Schwellenwerte, die das Zustandsspektrum begrenzen, können dabei beispielsweise jeweilige konkrete Werte für diese physiologischen Größen sein. Beispielsweise können für die Pulsfrequenz ein unterer Schwellenwert von 50 Schlägen pro Minute und ein oberer Schwellenwert von 80 Schlägen pro Minute vorgegeben sein. Diese Schwellenwerte und damit das Zustandsspektrum können bevorzugt individualisiert, also individuell für den jeweiligen Insassen vorgegeben oder auf diesen abgestimmt sein. Hierdurch können vorteilhaft physiologische Unterschiede zwischen verschiedenen Insassen berücksichtigt werden, die auch dann bestehen oder gegeben sein können, wenn sich diese Insassen in dem gleichen relativen Vitalzustand befinden. Beispielsweise können verschiedene Insassen in einem Zustand maximaler Entspannung und bei einem minimalen Stresslevel unterschiedliche Ruhepulsfrequenzen aufweisen.
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Ebenso kann es möglich sein, für den Vitalzustand und das Zustandsspektrum eine abstrakte oder abstrahierte Werteskala vorzugeben oder zu verwenden. Auf einer solchen Werteskala kann der Vitalzustand beispielsweise mit einem Wert zwischen 1 und 10 oder zwischen 1 und 100 bewertet oder eingestuft werden. Es kann dazu eine Abbildung oder Zuordnungsfunktion zwischen biologischen, also physiologischen Messwerten, wie etwa der Puls- oder Atemfrequenz, und der abstrahierten Werteskala vorgegeben sein. Vorteilhaft ist hier, dass eine derartige abstrahierte Werteskala auch einem medizinisch ungeschulten Insassen erfahrungsgemäß besonders leicht eine subjektive Angabe oder Bewertung seines Vitalzustandes ermöglicht. Somit kann auf besonders einfache Weise die Individualisierung oder individuelle Anpassung oder Abstimmung der Regelung durch eine entsprechende Abfrage oder Kalibrierung von dem Insassen durchgeführt werden. Dazu können einer oder mehrere der genannten und/oder weiterer physiologischer Parameter, also beispielsweise die Puls- und Atemfrequenz und so weiter, gemessen und gleichzeitig eine Abfrage oder Aufforderung an den Insassen ausgegeben werden, seinen subjektiven oder gefühlten Vitalzustand auf der vorgegebenen abstrahierten Werteskala anzugeben oder zu bewerten.
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Der wenigstens eine Parameter, welcher in Abhängigkeit von dem Vitalzustand automatisch eingestellt wird, kann als Stellgröße für den Regelkreislauf dienen. Durch den Parameter oder dessen jeweils aktuellen Wert wird also direkt die Fahrstrategie oder das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs beeinflusst. Beispiele hierfür werden weiter unten näher erläutert.
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Die Steuereinrichtung zum automatischen Einstellen des wenigstens einen Parameters kann ein System aus mehreren Funktionen oder Funktionsgruppen, Aktuatoren, Sensoren, Datenverarbeitungseinrichtungen und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen oder Teil eines solchen Systems sein. Die Steuereinrichtung beziehungsweise das System kann also bekannte Baugruppen und/oder Fahrassistenzsysteme oder dergleichen umfassen, welche den zumindest teilautonomen oder teilautomatisierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ermöglichen oder bewirken, also steuern oder kontrollieren.
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In der im Zusammenhang mit Regelkreisen oder Regelkreisläufen üblichen Fachsprache kann vorliegend als Störgröße eine Umgebung oder ein Umgebungseinfluss, beispielsweise eine Straßen- oder Verkehrsführung, eine Beschaffenheit eines befahrenen Untergrundes, also etwa einer Fahrbahnoberfläche, eine das Kraftfahrzeug umgebende Verkehrsdichte oder ein Verhalten umgebender Verkehrsteilnehmer, wodurch der Betrieb des Kraftfahrzeugs, also insbesondere dessen Längs- und/oder Querführung, beeinflusst wird, und/oder dergleichen mehraufgefasst werden, also dienen. Ebenso können beispielsweise resultierende oder während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungen des Kraftfahrzeugs um eine Hoch-, Längs- und/oder Querachse des Kraftfahrzeugs und/oder ein Nicken und/oder Wanken des Kraftfahrzeugs als die Störgröße aufgefasst werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass derartige äußere Einflüsse und/oder Bewegungen des Kraftfahrzeugs sich auf den Vitalzustand des wenigstens einen Insassen des Kraftfahrzeugs auswirken können. Durch die vorliegende Erfindung werden im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen zum Steuern oder Betreiben von Kraftfahrzeugen nicht nur fahrzeug- oder umgebungsbezogene Daten, Größen oder Zustände berücksichtigt, sondern auch personen- oder insassenbezogenen Daten, Größen oder Zustände. Die Einbeziehung, also das Berücksichtigen eines Passagierzustandes, also des Vitalzustands des wenigstens einen Insassen, ermöglicht vorteilhaft einen verbesserten Fahr- oder Benutzungskomfort des Kraftfahrzeugs für den wenigstens einen Insassen. Da der Betrieb oder das Verhalten des Kraftfahrzeugs also auf ein Empfinden oder eine Wahrnehmung oder eine Beeinflussung oder Reaktion des wenigstens einen Insassen abgestimmt wird, wird also ein verbessertes Fahrerlebnis für den wenigstens einen Insassen ermöglicht beziehungsweise erreicht. Vorteilhaft können dabei nicht nur negative Einflüsse oder Auswirkungen auf den Vitalzustand, letztlich also ein Wohlsein oder Wohlbefinden, des wenigstens einen Insassen vermieden oder verringert werden, sondern der Vitalzustand und damit also das Wohlsein oder Wohlbefinden des wenigstens einen Insassen kann gezielt und gemäß beispielsweise in Form des Zustandsspektrums vorgegebener objektiver Maßstäbe positiv beeinflusst, also verbessert werden.
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Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass durch die Ausgestaltung als Regelkreis eine besonders flexible, individuelle und situationsangepasste Steuerung ermöglicht wird. Dies ist insbesondere im Gegensatz zu einer beispielsweise bei Herstellung des Kraftfahrzeugs einmalig vorgenommenen oder vorgegebenen Abstimmung des Parameters, also des Fahrverhaltens oder der Fahrstrategie, zu sehen. Insbesondere kann eine derartige initiale Abstimmung eines Verhaltens eines oder mehrerer Assistenzsysteme des Kraftfahrzeugs auf ein subjektives Empfinden durch einen Hersteller des Kraftfahrzeugs nicht individualisiert und situationsgerecht an den jeweiligen konkreten Insassen angepasst werden. Eine tatsächliche physische und psychische Verfassung, also der tatsächliche jeweils aktuelle Vitalzustand des konkreten individuellen Insassen, würde bei einer solchen einmaligen Abstimmung oder Vorgabe also keine Berücksichtigung finden. Da der tatsächliche Vitalzustand personenindividuell und situativ unterschiedlich und variabel, also veränderlich ist, kann eine Einheitsapplikation im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung keine zufriedenstellende Lösung erzielen. Als Folge ist bei bisherigen Kraftfahrzeugen oftmals zu beobachten, dass außer Acht bleibt, inwieweit ein durch ein autonomes Steuersystem oder Fahrassistenzsystem umgesetzter Fahrstil des Kraftfahrzeugs von den jeweiligen Insassen als angenehm empfunden wird. Bei bisherigen Kraftfahrzeugen können infolge von Steuer- oder Regeleingriffen auftretende Schwingungseffekte, insbesondere um die Quer- und Hochachse des jeweiligen Kraftfahrzeugs, von den Insassen als unangenehm empfunden werden. Dabei können negative Folgen oder Effekte von Unwohlsein bis hin zur Reisekrankheit reichen. Diesen Problemen wird durch die vorliegende Erfindung effektiv und für den jeweiligen Insassen oder Nutzer des Kraftfahrzeugs transparent, also ohne zusätzlichen Aufwand oder manuellen Eingriff durch den Insassen, effektiv begegnet.
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Zum Erfassen der Sensordaten, welche den Vitalzustand charakterisieren oder aus denen der Vitalzustand bestimmt wird, können unterschiedliche Sensoriken oder Arten von Sensoriken verwendet werden. Die Sensorik kann beispielsweise eine Fahrzeugsensorik, also eine fahrzeugfest oder fahrzeugeigene Sensorik des Kraftfahrzeugs sein. Beispielsweise kann als die Sensorik oder als Teil der Sensorik eine Kamera vorgesehen sein, also verwendet werden. Die Kamera kann also auf den wenigstens einen Insassen ausgerichtet sein, um Kamera- oder Bilddaten des wenigstens einen Insassen als die Sensordaten zu erfassen oder aufzunehmen. Diese Kamera- oder Bilddaten können dann zum Bestimmen des Vitalzustands durch einen entsprechenden Objekterkennungs- und/oder Bildverarbeitungsalgorithmus verarbeitet, also ausgewertet werden. Dabei kann beispielsweise eine Bewegung des Insassen oder eines Teils des Insassen detektiert werden. Besonders bevorzugt können mehrere Kameras oder eine Stereo- oder 3D-Kamera vorgesehen sein und/oder die Kamera oder Kameras die Kamera- oder Bilddaten in mehreren unterschiedlichen Wellenlängen- oder Spektralbereichen erfassen. So können beispielsweise optische Bilddaten ebenso wie Infrarot- und/oder UV-Bilddaten des Insassen aufgenommen werden. Dies kann vorteilhaft eine genauere oder zuverlässigere Bestimmung des Vitalzustands ermöglichen.
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Je nach in dem jeweiligen Kraftfahrzeug vorhandener, zugänglicher oder nutzbarer Sensorik oder Messtechnik können unterschiedliche Sensordaten oder Arten von Sensordaten zum Bestimmen des Vitalzustands berücksichtigt, also verarbeitet oder ausgewertet werden. Dazu kann eine jeweilige Zuordnung, ein Kennfeld oder dergleichen zum Bestimmen oder Ableiten des Vitalzustands aus unterschiedlichen Sensordaten oder Arten von Sensordaten vorgegeben sein. Besonders bevorzugt kann eine Priorisierung oder Prioritätsliste vorgegeben sein, welche angibt, welche Arten von Sensordaten oder welche Arten von Sensoriken bevorzugt oder priorisiert zum Bestimmen des Vitalzustands verwendet werden sollen. Beispielsweise kann der Vitalzustand bevorzugt oder priorisiert anhand der Pulsfrequenz bestimmt werden, sofern entsprechende Sensordaten vorliegen oder verfügbar sind. Sind eine entsprechende Sensorik oder entsprechende Sensordaten nicht oder nicht mit ausreichender Konfidenz oder Bestimmtheit verfügbar, kann dann zusätzlich oder alternativ die jeweilige Sensorik oder Art von Sensordaten mit der nächst niedrigeren Priorität verwendet werden. Beispielsweise kann einer Atemfrequenz oder Augenbewegung eine niedrigere Priorität zugeordnet sein als der Pulsfrequenz Auf diese Weise kann vorteilhaft besonders einfach sichergestellt werden, dass der Vitalzustand in unterschiedlich ausgestatteten Kraftfahrzeugen bestimmt werden kann, das erfindungsgemäße Verfahren also erfolgreich angewendet werden kann, wobei aber stets die bestmögliche Variante gemäß der Priorisierung oder Prioritätsliste automatisch verwendet wird. Von jeweils verfügbaren Sensordaten und/oder Sensoriken können also stets diejenigen mit der höchsten zugeordneten Priorität verwendet werden.
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Besonders bevorzugt kann der Vitalzustand anhand von mehreren unterschiedlichen Sensoriken oder Sensordaten und/oder anhand von unterschiedlichen physiologischen Messgrößen bestimmt werden. Da diese unterschiedlichen Größen, Sensordaten und/oder Sensoriken ganz oder teilweise unabhängig voneinander sein können, kann somit vorteilhaft ein Mess- oder Erkennungsfehler des Vitalzustands besonders effektiv minimiert, der Vitalzustand also besonders genau und zuverlässig bestimmt werden. Beispielsweise kann ein bestimmter physiologischer Messwert, wie beispielsweise die Pulsfrequenz, auf verschiedene Arten bestimmt oder gemessen werden.
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Ebenso können zusätzlich oder alternativ beispielsweise Messwerte unterschiedlicher physiologischer Größen, beispielsweise die Puls- und/oder Atemfrequenz und die Augenbewegung und/oder die Körpertemperatur, miteinander kombiniert oder fusioniert werden, um den Vitalzustand beispielsweise auf der bereits genannten abstrakten oder abstrahierten Werteskala zu bewerten oder einzustufen. Beispielsweise kann die Pulsfrequenz in einer oberen Hälfte eines für die Pulsfrequenz vorgegebenen Zielbereiches oder Zielintervalls, also beispielswese des oder eines für die Pulsfrequenz vorgegebenen Zustandsspektrums, liegen, während die anderen physiologischen Messgrößen in einem ersten Beispiel außerhalb des oder ihres jeweiligen vorgegebenen Zielbereiches, Zielintervalls oder Zustandsspektrums oder in einem zweiten Beispiel in einer jeweiligen unteren Hälfte liegen können. Durch Kombination, also kombinierte Berücksichtigung aller dieser physiologischen Messgrößen kann dann der tatsächliche Vitalzustand in einem ganzheitlichen Ansatz, also durch eine breitere Datenbasis gestützt, besonders genau und zuverlässig bestimmt werden, da jeweilige einzelne Messwerte in den Kontext der übrigen Messwerte eingebettet sind. Liegt im ersten Beispiel also beispielsweise lediglich die Pulsfrequenz innerhalb des vorgegebenen Zielbereiches oder Zustandsspektrums, so können aufgrund der übrigen, außerhalb liegenden physiologischen Messwerte der Vitalzustand insgesamt dennoch als außerhalb des Zustandsspektrums liegend eingestuft und entsprechend ein oder mehrere Regeleingriffe ausgeführt werden. Liegen hingegen wie in dem zweiten Beispiel alle physiologischen Messwerte innerhalb des oder der Zielbereiche oder Zustandsspektren, so kann beispielsweise auf einen Regeleingriff zum Reduzieren der Pulsfrequenz verzichtet werden, um zu verhindern, dass die übrigen physiologischen Messwerte unter den jeweiligen unteren Schwellenwert absinken. Ebenso können dann vorteilhaft unterschiedliche Regeleingriffe ausgeführt werden, um unterschiedliche der physiologischen Messwerte auf unterschiedliche Weisen zu beeinflussen, insbesondere in Richtung eines jeweiligen Mittenwertes, welcher beispielsweise mittig zwischen dem jeweiligen unteren und oberen Schwellenwert liegen kann, zu verändern. Insgesamt kann der Vitalzustand auf diese Weise besonders effektiv und zuverlässig geregelt und somit der Insassenkomfort besonders effektiv verbessert werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird der wenigstens eine Parameter gemäß oder in Abhängigkeit von einer vorgegebenen, von einem Zeithorizont abhängigen Gewichtung verkehrssituationsbezogener und insassenbezogener Sensordaten eingestellt. Dabei werden für einen relativ kurzen ersten Zeithorizont - von bevorzugt höchstens 30 Sekunden - die verkehrssituationsbezogenen Sensordaten höher gewichtet als die insassenbezogenen Sensordaten. Für einen relativ längeren zweiten Zeithorizont, welcher also insbesondere länger oder größer als 30 Sekunden beispielsweise im Bereich mehrere Minuten sein kann, können hingegen die verkehrssituationsbezogenen Sensordaten niedriger gewichtet werden als die insassenbezogenen Sensordaten. Ein Zeithorizont in diesem Sinne ist als gleitendes Zeitfenster zu verstehen, welches sich ausgehend von einem jeweils aktuellen Zeitpunkt in die Zukunft erstreckt. Der erste Zeithorizont umfasst also von einem jeweiligen aktuellen Zeitpunkt beispielsweise stets die nächsten höchstens 30 Sekunden. Mit anderen Worten wird also unterschieden zwischen Regeleingriffen, welche sich angesichts oder in Abhängigkeit einer jeweils aktuellen Verkehrssituation als akut notwendig ergeben und Regeleingriffen, welche über längere Zeiträume hinweg den Betrieb oder das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs charakterisieren.
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Verkehrssituationsbezogenen Sensordaten sind beispielsweise Daten zu einer umgebenden Verkehrssituation, wie etwa eine Position und Relativgeschwindigkeit fahrzeugexterner Hindernisse oder anderer Verkehrsteilnehmer in Bezug auf das eigene Kraftfahrzeug, eine Straßen- oder Verkehrsführung, Signale einer Lichtsignalanlage und/oder dergleichen mehr. Insassenbezogene Sensordaten sind insbesondere diejenigen Sensordaten, welche den Vitalzustand des Insassen angeben oder aus denen der Vitalzustand des Insassen bestimmt wird.
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Es kann hier beispielsweise vorgesehen sein, dass zur Unfallvermeidung kurzfristige Regeleingriffe auch dann durchgeführt werden, wenn diese gemäß einer für den Vitalzustand vorgegebenen Regenstrategie zu einer Verschlechterung des Vitalzustands führen können.
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Hier wird also die Unfallvermeidung, also eine Fahrzeug- und Insassensicherheit höher priorisiert als der Vitalzustand oder das Regeln des Vitalzustands. Über längere Zeiträume oder Zeithorizonte, beispielsweise im Bereich von mehr als 10 Minuten, kann hingegen die Regelung des Vitalzustands höher priorisiert werden. Dies kann gerechtfertigt sein, da für einen derartigen Zeithorizont eine dann vorliegende Verkehrssituation oder kurzfristig sicherheitsrelevante Gegebenheiten oftmals nicht verlässlich zuverlässig bestimmt werden können. Beispielsweise könnte also in einer unkritischen Verkehrssituation, in der kein kurzfristiger Noteingriff zur Unfallvermeidung oder dergleichen erforderlich ist, und in der eine Fahrt mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit gefahrlos möglich ist dennoch eine niedrigere Geschwindigkeit eingestellt werden, um den Vitalzustand mittel- oder längerfristig zu regeln. Mit anderen Worten kann hier also eine Berücksichtigung fahrzeugbezogener und passagierbezogener Eingangsgrößen für das zumindest teilautonome Führen des Kraftfahrzeugs gewichtig sein oder gewichtet werden. Dabei kann kurzfristig der Zustand oder Vitalzustand des Insassen oder Passagiers generell dem aktuellen Verkehrsgeschehen und/oder einem Fahrzeugzustand untergeordnet werden. Insgesamt kann auf diese Weise sowohl eine Sicherheit beim Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt als auch ein möglichst großer Komfortgewinn durch die vorliegende Erfindung realisiert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als die Sensorik ein von dem wenigstens einen Insassen mitgeführtes mobiles elektronisches Gerät, insbesondere ein Smartphone und/oder ein Fitnessarmband oder Gesundheitsarmband, verwendet. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass das mobile elektronische Gerät einige oder alle der Sensordaten erfasst und an die Regeleinrichtung übermittelt. In diesem Fall ist die Sensorik also ganz oder teilweise fahrzeugfremd, also von dem Kraftfahrzeug verschieden. Zum Übermitteln der Sensordaten kann vorteilhaft automatisch oder manuell eine kabellose Datenverbindung zwischen dem elektronischen Gerät und dem Kraftfahrzeug beziehungsweise der Regeleinrichtung aufgebaut werden, beispielsweise sobald eine Anwesenheit des elektronischen Geräts in dem Kraftfahrzeug detektiert wird. Dazu kann beispielsweise eine Bluetooth- oder WLAN-Verbindung oder dergleichen verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ zu den Sensordaten kann ebenso der Vitalzustand, beispielsweise in Form einer konsolidierten, abstrahierten oder verarbeiteten Zahl oder Bewertung, von dem mobilen elektronischen Gerät an das Kraftfahrzeug beziehungsweise an die Regeleinrichtung übermittelt werden. Die Verwendung des mobilen elektronischen Geräts als die Sensorik zum Erfassen der Sensordaten und/oder des Vitalzustands des Insassen ist besonders vorteilhaft, da das elektronische Gerät an einem Körper des Insassen angeordnet oder mitgeführt werden kann und somit die Sensordaten beziehungsweise den Vitalzustand besonders genau und besonders zuverlässig ermitteln kann. Es besteht beispielswese nicht die Gefahr, dass der Insasse aus Sicht einer fahrzeugeigenen Sensorik verdeckt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass mittels des elektronischen Geräts die Sensordaten beziehungsweise der Vitalzustand bereits dann erfasst oder ermittelt werden können, wenn sich der Insasse noch außerhalb des Kraftfahrzeugs befindet. Somit kann dann also die Regelung des Vitalzustands verzögerungsfrei unmittelbar begonnen werden, sobald der Insasse in das Kraftfahrzeug einsteigt. Durch die Verwendung des mobilen elektronischen Geräts als die Sensorik kann also vorteilhaft auf eine breitere Datenbasis, insbesondere eine längere Datenhistorie zurückgegriffen werden, um den Vitalzustand besonders effektiv und effizient einregeln zu können. Zudem können so andere oder zusätzliche Sensordaten, Vitalwerte und/oder physiologische Messwerte verwendet werden, die in dem Kraftfahrzeug nicht ermittelbar sind. Dies kann beispielsweise Schlafanalysedaten betreffend. Zwar kann der Insasse gegebenenfalls in dem Kraftfahrzeug schlafen, hierfür ist jedoch typischerweise kein Bett in voller Größe vorgesehen. Zudem können tagsüber in dem Kraftfahrzeug gewonnene oder gemessene Schlafanalysedaten weniger aussagekräftig sein als während einer längeren Schlafphase über Nacht gewonnene Schlafanalyse.
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Unabhängig davon, ob eine fahrzeugeigene und/oder fahrzeugfremde Sensorik verwendet wird, müssen die Sensordaten nicht direkt Messwerte eines physiologischen Parameters sein. Vielmehr können also die Sensordaten ebenso Messwerte erfasst werden, aus denen auf den Vitalzustand beziehungsweise einen dafür indikativen physiologischen Parameter geschlossen werden kann. Beispielsweise kann mittels der Kamera die Augenbewegung erfasst und daraus als der Vitalzustand oder als Teil des Vitalzustands auf das Stresslevel des Insassen geschlossen werden. Ebenso kann die Sensorik beispielsweise eine Mikrofoneinrichtung sein oder umfassen. Damit kann dann also eine akustische Messung durchgeführt werden, also als die Sensordaten Schallsignale aufgezeichnet werden. Anhand der Schallsignale kann, etwa durch bestimmen eines periodischen Anteils, die Atemfrequenz bestimmt werden. Die Atemfrequenz kann dann als der Vitalzustand oder als Teil davon aufgefasst werden. Ebenso kann in einem weiteren Verarbeitungsschritt aus der Atemfrequenz ein Entspannungszustand abgeleitet werden, welcher dann den Vitalzustand angeben oder charakterisieren kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als der wenigstens eine Parameter eine Größe und/oder ein Gradient einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Härte eine Dämpfungseinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Verhalten eines aktiven Fahrwerks des Kraftfahrzeugs eingestellt. Es ist eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis, dass durch Einstellen dieser Größen oder Parameter der Vitalzustand beziehungsweise ein gefühltes Wohlbefinden des Insassen besonders effektiv eingestellt oder verbessert werden kann. Insbesondere können hierüber besonders effektiv Schwingungen oder Schwankungen, also Eigenbewegungen des Kraftfahrzeugs vermieden oder verringert werden, welche eine wesentliche Ursache für Unwohlsein, Schwindelgefühle oder die Reisekrankheit sein können. Es kann also beispielsweise der Beschleunigungsgradient beim Beschleunigen und/oder Abbremsen des Kraftfahrzeugs ebenso wie ein bei einer Kurvenfahrt wirkender Querkraftgradient oder entsprechende Kräfte auf Basis des bestimmten Vitalzustands des wenigstens einen Insassen eingestellt werden, beispielsweise um das Stresslevel des Insassen zu reduzieren.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zum Regeln des Vitalzustands automatisch eine Helligkeit, eine Lichtfarbe und/oder eine Farbtemperatur einer Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Innenraumklima des Kraftfahrzeugs eingestellt. Mit anderen Worten wird also durch entsprechende Einstellung oder Ansteuerung der Innenraumbeleuchtung, beispielsweise einer Ambiente- und/oder Instrumentenbeleuchtung, der Vitalzustand über optische Reize geregelt. Beispielsweise können rötliche Farbtöne eine anregende Wirkung und grünliche Farbtöne eine beruhigende Wirkung haben. Ebenso kann beispielsweise eine hohe oder kalte Farbtemperatur des Lichts eine Wachheit oder Aufmerksamkeit fördern, während eine niedrige oder warme Farbtemperatur beruhigend wirken kann. Zur Steuerung oder Einstellung des Innenraumklimas kann beispielsweise eine in dem Fahrzeug vorhandene Klima- oder Klimatisierungseinrichtung verwendet werden. Das Einstellen des Innenraumklimas kann dabei ein Einstellen einer Temperatur, einer Luftfeuchtigkeit und/oder einer Luftströmung bedeuten oder umfassen. Werden beispielsweise eine relativ hohe Pulsfrequenz und eine relativ hohe Atemfrequenz und/oder Körpertemperatur des Insassen detektiert, so kann zur Abkühlung und Beruhigung beispielsweise die Temperatur in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs reduziert werden. Es ist hier explizit nicht vorgesehen, dass die Innenraumbeleuchtung oder das Innenraumklima auf einen jeweiligen, dem aktuellen Vitalzustand entsprechenden Wert oder Zustand eingestellt werden. Vielmehr werden die Innenraumbeleuchtung und/oder das Innenraumklima auf einen hiervon verschiedenen, in Abhängigkeit von dem aktuellen Vitalzustand in Relation zu dem vorgegebenen Zustandsspektrum bestimmten Wert oder Zustand eingestellt, um dadurch eine Beeinflussung oder Veränderung des aktuellen Vitalzustands zu bewirken. Durch das zusätzliche Einstellen der Innenraumbeleuchtung und/oder des Innenraumklimas kann der Vitalzustand vorteilhaft mit verbesserter Effektivität geregelt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden automatisch mehrere mögliche Alternativrouten zu einem jeweiligen Navigationsziel des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Insassen bestimmt und hinsichtlich ihres voraussichtlichen Einflusses auf den Vitalzustand bewertet. In Abhängigkeit von dem jeweils aktuellen Vitalzustand wird dann aus diesen Alternativrouten gemäß deren jeweiligem voraussichtlichem Einfluss auf den Vitalzustand automatisch eine tatsächlich zu verfolgende Route zum Regeln des Vitalzustands ausgewählt. Die ausgewählte Route kann dann dem Insassen beispielsweise über ein Navigationsgerät angezeigt oder ausgegeben werden, wenn der Insasse als Fahrer des Kraftfahrzeugs fungiert. Ebenso kann aber - in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs mit höherer Autonomiestufe oder höherem Autonomielevel - das Kraftfahrzeug autonom oder automatisch die ausgewählte Route befahren. Das Bestimmen der mehreren möglichen Alternativrouten kann beispielsweise durch eine mit der Regeleinrichtung gekoppelte oder verbundene Navigationseinrichtung des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Das Bewerten der Alternativrouten hinsichtlich ihres voraussichtlichen Einflusses auf den Vitalzustand kann beispielsweise durch eine Bewertungseinrichtung oder durch die Regeleinrichtung durchgeführt werden. Dazu können beispielsweise eine Straßenausstattung und/oder eine Infrastruktur entlang der jeweiligen Route, eine Kurvigkeit, eine Straßenart, eine entlang den jeweiligen Route vorgeschriebene zulässige Höchstgeschwindigkeit, eine aktuelle oder voraussichtliche Verkehrsdichte und/oder dergleichen mehr berücksichtigt und ausgewertet werden. Entsprechende Daten, Werte oder Angaben können beispielsweise anhand entsprechender Kartendaten, über ein Verkehrsinformationssystem, aus einer entsprechenden Datenbank und/oder aus weiteren Datenquellen gewonnen oder abgerufen oder ermittelt werden.
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Ebenso kann beispielsweise eine Datenbank oder eine Schicht oder Ebene (englisch: Layer) für eine Navigationskarte bereitgestellt sein oder werden, in welcher die voraussichtlichen Einflüsse oder entsprechende Daten für eine Vielzahl von Streckenabschnitten oder Routen angegeben oder gespeichert sind. Soll beispielsweise aktuell der Insasse beruhigt werden, kann bevorzugt eine Route ausgewählt werden, welche zumindest voraussichtlich eine möglichst unterbrechungsarme Fahrt mit möglichst gleichmäßiger Geschwindigkeit ermöglicht und dabei möglichst keine oder wenige scharfe Kurven oder Richtungswechsel aufweist beziehungsweise erfordert. Demgegenüber kann beispielsweise eine abwechslungsreiche besonders kurvige und/oder von häufigen Unterbrechungen, beispielsweise an Lichtsignalanlagen oder Einmündungen, geprägte Route mit einer zumindest abschnittsweise überdurchschnittlich hohen zu erwartenden Fahrgeschwindigkeit oder zulässigen Höchstgeschwindigkeit ausgewählt werden, um eine anregende Wirkung auf den Insassen beziehungsweise dessen Vitalzustand zu erzielen.
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Die hier vorgeschlagene Auswahl der Navigationsroute in Abhängigkeit von dem Vitalzustand und der voraussichtlichen Wirkung oder des voraussichtlichen Einflusses eines Verfahrens der jeweiligen Route auf den Vitalzustand stellt einen grundlegend neuen Ansatz gegenüber herkömmlichen Methoden zur Routenauswahl oder Routenbestimmung dar, bei denen typischerweise beispielsweise eine reine Fahrtstrecke oder Fahrtdauer als Auswahlkriterium zugrunde gelegt wird.
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In jedem Fall kann entlang einer tatsächlich befahrenen Route zum Regeln des Vitalzustands eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt werden. Dies kann mit den übrigen Einstellungen oder Gegebenheiten kombiniert werden. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs automatisch auf einen unterhalb der jeweils zulässigen Höchstgeschwindigkeit liegenden Wert eingestellt werden, beispielsweise um entlang der jeweiligen befahrenen Route das Prinzip der „grünen Welle“ auszunutzen, also möglichst unterbrechungsfrei mehrere aufeinanderfolgende Lichtsignalanlagen passieren zu können. Ebenso kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Kurvenradius eingestellt werden, um einen beruhigenden Effekt bei geringerer Geschwindigkeit oder einen anregenden Effekt bei höherer Geschwindigkeit zu erzielen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein abgeschwächter Regeleingriff, insbesondere nur abgeschwächte Regeleingriffe, durchgeführt wird, solange sich der Vitalzustand innerhalb des vorgegebenen Zustandsspektrums befindet. Der abgeschwächte Regeleingriff wird dabei durchgeführt, um den Vitalzustand in Richtung eines Mittenwertes des Zustandsspektrums zu beeinflussen. Mit anderen Worten kann also beispielsweise ein Schwellenwert für eine Eingriffsstärke automatischer Regeleingriffe vorgegeben sein. Während sich der Vitalzustand innerhalb des vorgegebenen Zustandsspektrums befindet können dann automatisch durchgeführte Regeleingriffe in ihrer Stärke begrenzt werden, sodass den vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreiten. Hierdurch kann vorteilhaft einerseits besonders frühzeitig auf eine sich möglicherweise andeutende Veränderung des Vitalzustandes reagiert, der Vitalzustand also besonders zuverlässig innerhalb des vorgegebenen Zustandsspektrums gehalten werden und andererseits dies mit besonders großem Komfort, also für den Insassen möglichst unmerklich erreicht werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Regeleinrichtung als selbstlernende Regeleinrichtung ausgebildet, welche automatisch eine Historie des Vitalzustands des wenigstens einen Insassen und/oder bisherige Wirkungen verschiedener Regeleingriffe auf dessen Vitalzustand lernt und darauf basierend ihre zukünftigen Regeleingriffe oder ihre zukünftige Regelstrategie anpasst. Mit anderen Worten kann die Regeleinrichtung also lernen, in welcher Weise verschiedene Regeleingriffe den Vitalzustand beeinflussen und wie der Vitalzustand besonders effektiv in welcher Weise oder in welche Richtung beeinflusst werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da entsprechende Reaktionen und Auswirkungen für verschiedene Insassen und sogar für denselben Insassen in verschiedenen Situationen oder etwa zu verschiedenen Tageszeiten oder dergleichen unterschiedlich sein können. Es wird auf diese Weise also eine individuell und situationsangepasst optimierte Regelung des Vitalzustands und damit eine verbesserte Effektivität und/oder Effizienz der Regelung des Vitalzustands ermöglicht, wodurch ebenfalls der Komfort für den jeweiligen Insassen verbessert werden kann.
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Die Historie und/oder die bisherigen Wirkungen können dabei anhand der Sensordaten in dem Kraftfahrzeug beziehungsweise in der Regeleinrichtung bestimmt und nachverfolgt werden. Ebenso können von anderen Datenquellen, beispielsweise von dem genannten mobilen elektronischen Gerät, bereitgestellte Daten berücksichtigt werden, welche außerhalb des Kraftfahrzeugs aufgenommen oder gemessen wurden. Letzteres ermöglicht vorteilhaft also die Verwendung einer breiteren Datenbasis, wodurch die Regeleinrichtung besonders effektiv, genau und zuverlässig auf den jeweiligen Insassen abgestimmt, also an dessen individuelle Eigenschaften, Reaktionen und Vorlieben angepasst werden kann.
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Die selbstlernende Regeleinrichtung kann beispielsweise unter Verwendung einer Methode des maschinellen Lernens realisiert werden. Beispielsweise kann dazu ein selbstlernender Algorithmus und/oder ein neuronales Netz verwendet werden. Es kann dabei möglich sein, dass die Regeleinrichtung in diesem Sinne als verteiltes System aufgebaut ist. Beispielsweise kann für das Lernen, also beispielswese für ein Trainieren des neuronalen Netzes, mehr Rechenleistung notwendig sein, als in dem Kraftfahrzeug zur Verfügung steht. Es können dann die Sensordaten, die Historie und/oder Wirkungsdaten, welche die bisherigen Wirkungen angeben, an eine fahrzeugexterne Servereinrichtung übermittelt werden. Diese Servereinrichtung kann dann anhand der übermittelten Daten das Trainieren des neuronalen Netzes ausführen und entsprechende Ergebnisse zurück an das Kraftfahrzeug beziehungsweise die Regeleinrichtung übermitteln.
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Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ermöglicht besonders effektiv eine insassenindividuelle Optimierung der Regelung. Dabei können beispielsweise verschiedene Kriterien, Regelungs- oder Optimierungsstrategien vorgegeben sein, beispielsweise durch den jeweiligen Insassen selbst gemäß seinen individuellen Vorlieben.
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So kann beispielsweise eine besonders schnelle, eine besonders gleichmäßige oder eine besonders unmerkliche, also für den Insassen transparente Beeinflussung oder Regelung des Vitalzustands gelernt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind unterschiedliche Regelungsmodi zum Regeln des Vitalzustands vorgesehen. Die Regeleinrichtung regelt den Vitalzustand dann gemäß einem jeweils aktuell ausgewählten, eingestellten oder vorgegebenen Regelungsmodus. Für die unterschiedlichen Regelungsmodi sind dabei unterschiedliche Zustandsspektren und/oder unterschiedliche Regeleingriffsstärken vorgegeben. So kann beispielsweise als ein erster Regelungsmodus ein „Aktivmodus“„ oder „Sportmodus“ und als ein zweiter Regelungsmodus ein „Komfortmodus“ oder „Entspannungsmodus“ vorgegeben sein. Für den ersten Regelungsmodus kann dann beispielsweise das Zustandsspektrum nach oben verschoben sein, sodass dessen unterer und oberer Schwellenwert dann also größer oder höher sein können als die entsprechenden Werte des für den zweiten Regelungsmodus vorgegebenen Zustandsspektrums. Der Insasse kann dann beispielsweise über ein entsprechendes Bedienelement oder Benutzerinterface wunsch- oder bedarfsgemäß einen dieser Regelungsmodi auswählen oder aktivieren. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Flexibilität der vorliegenden Erfindung verbessert und somit für den Insassen ein weiter verbesserter Nutzungskomfort erreicht, da der Insasse die Regelung oder Regelungsstrategie beeinflussen und seinen gewünschten Ziel-Vitalzustand, der durch die Regelung erreicht werden soll, vorgeben oder angeben kann.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, welches eine Steuereinrichtung und eine Regeleinrichtung aufweist. Die Steuereinrichtung dient, ist also ausgebildet und eingerichtet, zum wenigstens teilautonomen Führen des Kraftfahrzeugs. Die Regeleinrichtung dient, ist also ausgebildet und eingerichtet, zum automatischen Regeln eines Vitalzustands wenigstens eines Insassen des Kraftfahrzeugs gemäß zumindest einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug also zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also insbesondere das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannte Kraftfahrzeug sein. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug einige oder alle der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Eigenschaften und/oder Bauteile, wie beispielsweise die fahrzeugeigene Sensorik, das aktive Fahrwerk und/oder dergleichen mehr, aufweisen. Zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Einrichtungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Steuereinrichtung und/oder die Regeleinrichtung, jeweils ein computerlesbares Speichermedium und eine damit verbundene Prozessoreinrichtung, beispielsweise einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, aufweisen. Auf dem jeweiligen computerlesbaren Speichermedium kann dann insbesondere ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, also ein Programmcode, gespeichert sein, welcher die Verfahrensschritte des Verfahrens kodiert oder repräsentiert und durch die jeweilige Prozessoreinrichtung ausführbar ist. Mit anderen Worten sind also das computerlesbare Speichermedium und das darauf gespeicherte Computerprogrammprodukt dazu ausgebildet, bei Ausführung durch die Prozessoreinrichtung das Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu bewirken.
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Das computerlesbare Speichermedium und das darauf gespeicherte Computerprogrammprodukt stellen ihrerseits jeweils weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung dar.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder den übrigen Aspekten der vorliegenden Erfindung beschrieben sind und umgekehrt. Um unnötige Redundanz zu vermeiden, sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der weiteren Aspekte der Erfindung hier nicht noch einmal für jeden dieser Aspekte der vorliegenden Erfindung separat beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Verkehrsszene mit einem Kraftfahrzeug, welches autonom einen Streckenabschnitt einer Straße befährt;
- 2 eine schematische Darstellung zur Illustration eines Verfahrens zum Betreiben eines zumindest teilautonomen Kraftfahrzeugs; und
- 3 eine schematische Übersichtsdarstellung zur Veranschaulichung einer automatischen Routenauswahl als Teil des Verfahrens.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Verkehrsszene, in der ein Kraftfahrzeug 1 sich entlang einer Straße 2 auf eine Kurve zu bewegt. In dem Kraftfahrzeug 1 befindet sich vorliegend ein Insasse 3, der hier das Kraftfahrzeug 1 jedoch nicht selbst aktiv steuert, sondern lediglich ein Passagier ist. Das Kraftfahrzeug 1 soll hier die Straße 2 also in einem autonomen oder automatisierten Fahrbetrieb befahren.
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Dazu weist das Kraftfahrzeug 1 eine Steuereinrichtung 4 auf. Die Steuereinrichtung 4 kann dabei mehrere Funktionen oder Funktionsblöcke umfassen und ebenso als verteiltes System ausgebildet sein. Über ein Bordnetz 5 des Kraftfahrzeugs 1 kann die Steuereinrichtung 4 beispielsweise mittels einer Umgebungssensorik 6 ermittelte Umgebungsdaten, etwa bezüglich eines Verlaufs der Straße 2, empfangen und entsprechend ein Antriebssystem 7 des Kraftfahrzeugs 1 ansteuern Das Antriebssystem 7 ist hier als rein schematisch repräsentativ für eine Vielzahl von Einrichtungen oder Geräten des Kraftfahrzeugs 1 zu verstehen. So kann das Antriebssystem 7 beispielsweise einen Antriebsmotor, ein Getriebe, eine Lenkreinrichtung, ein Fahrwerk, eine Dämpfungseinrichtung, entsprechende Verbindungen und Aktuatoren und dergleichen mehr umfassen oder repräsentieren.
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2 zeigt ein schematisches Ablauf- oder Verfahrensdiagramm 8 zum Illustrieren eines Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 1. Dieses Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf alle Figuren näher erläutert.
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Ziel ist es hier, das Kraftfahrzeug 1 in einem autonomen oder automatisierten Fahrbetrieb mit möglichst großem Nutzungskomfort für den Insassen 3 zu betreiben oder zu steuern. Dazu weist das Kraftfahrzeug 1 vorliegend eine ebenfalls an das Bordnetz 5 angeschlossene Regeleinrichtung 9 auf. Diese Regeleinrichtung 9 dient zum Regeln eines Vitalzustands VZ des Insassen 3. Dazu weist die Regeleinrichtung 9 vorliegend schematisch angedeutet ein computerlesbares Speichermedium 10 und eine damit verbundene Prozessoreinrichtung 11 auf. Auf dem Speichermedium 10 ist ein Programmcode, also beispielsweise ein Betriebsprogramm für die Regeleinrichtung 9, gespeichert. Dieser kann hier etwa zumindest die Schritte oder Abläufe des Verfahrensdiagramms 8 kodieren und zum Ausführen des Verfahrens durch die Prozessoreinrichtung 11 ausgeführt werden.
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Bei dem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 soll eine Balance zwischen einem Wohlbefinden, also dem Vitalzustand VZ, des Insassen 3 und einem Fahrzeugzustand FZ des Kraftfahrzeugs 1 als Verkehrsteilnehmer in einem umgebenden Verkehrsgeschehen gefunden werden. Dazu sind vorliegend ein Insassen-Sollzustand S1 in Form eines durch einen vorgegebenen unteren Schwellenwert und einen vorgegebenen oberen Schwellenwert definiertes Zustandsspektrum vorgegeben, in welchem sich der Vitalzustand VZ des Insassen 3 befinden oder bewegen soll. Für den Fahrzeugzustand FZ ist ein Fahrzeug-Soll Zustand S2 vorgegeben, welcher beispielsweise Grenzwerte für einen sicheren Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 umfassen oder angeben kann und gegebenenfalls abhängig von einer jeweiligen Verkehrssituation sein kann.
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Um einen Istzustand des Vitalzustands VZ zu bestimmen, wertet die Regeleinrichtung 9 entsprechende Sensordaten aus. Diese Sensordaten werden vorliegend durch eine Kamera 12, welche in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und ebenfalls an das Bordnetz 5 angeschlossen ist, so wie durch ein von dem Insassen 3 getragenes Fitnessarmband 13 bereitgestellt. Letzteres kann seine Sensordaten über eine kabellose Verbindung direkt oder indirekt an die Regeleinrichtung 9 übermitteln. Ein Istzustand des Fahrzeugzustands FZ wird beispielsweise ebenfalls durch die Regeleinrichtung 9, etwa anhand entsprechender Parameterwerte, Sensorsignale, Steuerbefehle und dergleichen mehr des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise des Antriebssystems 7 und der Umgebungssensorik 6 sowie der Steuereinrichtung 4, bestimmt.
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Die Soll-Zustände S1, S2 sowie die jeweils aktuellen Istzustände VZ, FZ werden durch einen Regler R ausgewertet. Dabei wird beispielsweise eine jeweilige Regelabweichung bestimmt. Es wird also beispielsweise ermittelt, ob sich der aktuelle Vitalzustand VZ innerhalb des durch den Insassen-Sollzustand S1 vorgegebenen Zustandsspektrums befindet und welcher Regelspielraum für den Fahrzeugzustand FZ in der jeweiligen Verkehrs- und Betriebssituation des Kraftfahrzeugs 1 besteht.
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Um insbesondere die Regelabweichung zwischen dem Vitalzustand VZ und dem vorgegebenen Zustandsspektrum auszugleichen oder zu minimieren, werden dann über eine Regelstrecke RS entsprechende Regeleingriffe vorgenommen. Dabei wird zum Beeinflussen des Vitalzustands VZ insbesondere wenigstens ein von der Steuereinrichtung 4 zum Führen des Kraftfahrzeugs 1 verwendeter Parameter in Abhängigkeit von dem jeweils aktuellen bestimmten Vitalzustand VZ automatisch eingestellt. Dies kann insbesondere eine Fahrzeuglängs- und/oder Fahrzeugquerregelung des Kraftfahrzeugs 1 betreffen. Zusätzlich können beispielsweise eine Innenraumbeleuchtung 14 ebenso wie weitere Einrichtungen des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise eine Klimatisierungseinrichtung, angesteuert werden. Durch die Regeleingriffe wird also ein Fahr- oder Betriebsverhalten des Kraftfahrzeugs 1 gesteuert oder eingestellt. Dementsprechend ergibt sich ein neuer Wert oder Zustand für das Fahr- oder Betriebsverhalten, wodurch der Insasse 3 und insbesondere dessen Vitalzustand VZ beeinflusst werden kann.
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Vorliegend soll beispielsweise eine Pulsfrequenz des Insassen 3 reduziert werden, um den Vitalzustand in das vorgegebene Zustandsspektrum zu bringen. Eine hohe Fahrdynamik, beispielsweise große Querkräfte wären dazu kontraproduktiv. Dementsprechend wird vorliegend vor einem Durchfahren der Kurve der Straße 2 eine durch das Steuergerät 4 höchstens einstellbare Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 durch den Regler R automatisch reduziert, um die bei dem Durchfahren der Kurve auftretenden Querkräfte oder Querbeschleunigungen zu begrenzen. Das Reduzieren der Geschwindigkeit erfolgt dabei mit einem durch den Regler R begrenzten Beschleunigungsgradienten, um ein Ansteigen der Pulsfrequenz des Insassen 3 zu vermeiden.
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Ein weiteres Beispiel für einen Parameter, welcher zum Regeln des Vitalzustands VZ eingestellt werden kann, ist eine von dem Kraftfahrzeug 1 verfolgte Route. Hierzu veranschaulicht 3 in einer schematischen Übersichtsdarstellung mehrere verschiedene Routen von einem aktuellen Standort oder einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs 1 zu einem jeweiligen Navigationsziel 15. Beispielsweise kann eine Standardroute 16 als kürzeste Route aktuell ausgewählt sein. Hierzu können jedoch beispielsweise eine erste Alternativroute 17 und eine zweite Alternativroute 18 ermittelt werden. Die Standardroute 16 sowie die Alternativrouten 17, 18 können unterschiedliche Wirkungen oder Einflüsse auf den Vitalzustand VZ des Insassen 3 haben. Beispielsweise kann die erste Alternativroute 17 im Gegensatz zu der Standardroute 16 über eine Autobahn führen und damit eine höhere Durchschnitts- und/oder Spitzengeschwindigkeit ermöglichen. Dies kann insassenindividuell beispielsweise anregend oder beruhigend wirken. Die zweite Alternativroute 18 kann im Gegensatz zu der Standardroute 16 beispielsweise eine gleichmäßigere Fahrt mit weniger Unterbrechungen und Abbiegevorgängen ermöglichen. Dabei kann die zweite Alternativroute 18 beispielsweise größere Kurvenradien aufweisen, wodurch je nach Geschwindigkeit eine beruhigende oder anregende Wirkung erzielt werden kann. Wie sich die unterschiedlichen Routen 16, 17, 18 und entlang dieser verwendete Geschwindigkeiten, Beschleunigungs- und Querkraftgradienten auf den Insassen 3 beziehungsweise auf dessen Vitalzustand VZ auswirken, kann die Regeleinrichtung 9 selbstständig lernen.
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Dazu kann die Regeleinrichtung beispielsweise eine Historie von in der Vergangenheit durch Regeleingriffe erzielte Wirkungen auf den Vitalzustand VZ des Insassen 3 berücksichtigen.
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Für die Regelung oder eine von dem Regler R verfolgte Regelstrategie können verschiedene Regelungsmodi vorgesehen sein. Ein zu verwendender Regelungsmodus kann durch den Insassen 3 manuell oder durch die Regeleinrichtung 9 automatisch ausgewählt werden. Beispielsweise kann morgens auf einem Weg zur Arbeit ein eher anregender Regelungsmodus mit höheren Schwellenwerten für das Zustandsspektrum oder den Vitalzustand verwendet werden, abends nach der Arbeit auf einem Weg nach Hause hingegen ein eher beruhigender Regelungsmodus mit entsprechend niedrigeren Schwellenwerten für das Zustandsspektrum oder den Vitalzustand. Dazu kann die Regeleinrichtung 9 beispielsweise ein Muster in einer Fahrhistorie ermitteln. Ebenso kann die Regeleinrichtung den verwendeten Regelungsmodus dynamisch anpassen, beispielsweise in Abhängigkeit von automatisch abgerufenen Kalenderdaten, also anstehenden Terminen, des Insassen 3. Wird dabei beispielsweise ermittelt, dass der Insasse 3 nach der Arbeit einen weiteren Termin hat, so kann entgegen einer typischen Einstellung für den Weg von der Arbeit nach Hause der anregende Regelungsmodus verwendet oder beispielsweise eine anregend auf den Insassen 3 wirkende der Routen 16, 17, 18 ausgewählt und befahren werden. Dadurch kann erreicht werden, dass der Insasse bei dem Termin möglichst wach und aufmerksam ankommt.
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Eine aus den automatischen Regeleingriffen resultierende Veränderung wird für den Vitalzustand VZ mittels einer Insassensensorik SP, welche beispielsweise die Kamera 12 und das Fitnessarmband 13 umfassen kann, und für das Kraftfahrzeug 1 durch eine Fahrzeugsensorik SF bestimmt. Entsprechende aktualisierte Ist-Werte werden dann als Feedback in dem Regelkreis dem Regler R zugeführt, worauf hin der Regelkreis ausgehend von diesen neuen oder aktualisierten Ist-Werten erneut durchlaufen wird. Dies kann während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 kontinuierlich wiederholt werden.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch Steuerung eines Fahrverhaltens und eines Betriebszustands eines Fahrzeugs insbesondere in einem autonomen oder automatisierten Betrieb, ein Zustand eines jeweiligen Fahrzeuginsassen vorteilhaft beeinflusst werden kann, um dadurch letztlich einen verbesserten Komfort zu erzielen.
