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Die Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs, und betrifft ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere die Überwachung von Fahrassistenzfunktionen.
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Stand der Technik
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Die Entwicklung von Fahrassistenzfunktionen beispielsweise zum (teil-)autonom Fahren gewinnt stetig an Bedeutung. Bei einer Fahrassistenzfunktion zum (teil-)autonom Fahren ist der Fahrer jedoch dauerhaft dazu verpflichtet, die Fahrassistenzfunktion zu überwachen. Allerdings ist es bei heutigen Fahrassistenzfunktionen selbst für erfahrene Fahrer teilweise schwer nachzuvollziehen, wie die Systeme in bestimmten Situationen reagieren und/oder welche Situationen von den Systemen nicht beherrscht werden können. Zudem geht der Fahrer aktuell von einer maximalen Verfügbarkeit sowie Regelungsgüte der Fahrassistenzfunktionen aus. Dies kann jedoch aufgrund von verschiedenen Einflüssen nicht gegeben sein. Somit kann es zu kritischen Situationen kommen, die das Fahrzeug und/oder unbeteiligte Dritte in Gefahr bringen können.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs bereitzustellen, die eine verbesserte und intuitive Überwachung von Fahrzeugfunktionen durch einen Nutzer ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, dem Nutzer Informationen über das korrekte Funktionieren von Fahrzeugfunktionen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Die Vorrichtung umfasst ein Rechenmodul, das eingerichtet ist, um für wenigstens eine Fahrzeugfunktion eine Konfidenz zu bestimmen, die angibt, mit welcher Zuverlässigkeit die wenigstens eine Fahrzeugfunktion arbeitet; und eine Ausgabevorrichtung, die eingerichtet ist, um Informationen bezüglich der bestimmten Konfidenz an den Nutzer auszugeben. Die Konfidenz kann auch als „Funktionskonfidenz“ bezeichnet werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Vertrauensmaß für eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen bestimmt und dem Nutzer, wie zum Beispiel dem Fahrer des Fahrzeugs, angezeigt. Für die Bestimmung der Konfidenz können zum Beispiel negative Einflüsse auf Fahrzeugfunktionen identifiziert und verarbeitet werden. Durch die Anzeige der Konfidenz werden die Fahrzeugfunktionen für den Nutzer intuitiver, da sich die Konfidenz flexibel an Umgebungseinflüsse anpassen kann. Zudem bekommt der Nutzer aufgrund der Anzeige ein besseres Verständnis für mögliche Einschränkungen der Fahrzeugfunktionen. Somit können kritische Situationen, die das Fahrzeug und/oder unbeteiligte Dritte in Gefahr bringen können, vermieden werden.
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Die Konfidenz, wie sie in der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, gibt eine Zuverlässigkeit oder ein Vertrauensmaß an, die/das zum Beispiel angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Fahrzeugfunktionen korrekt arbeiten. Die Konfidenz kann insbesondere ein Wert sein, der die Zuverlässigkeit einer Fahrzeugfunktion (oder einer Kombination von Fahrzeugfunktionen) in einer bestimmten Umgebungssituation, wie z.B. einem bestimmten Verkehrsszenario, angibt bzw. abbildet.
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Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung ein Empfangsmodul, das eingerichtet ist, um Umfelddaten des Fahrzeugs, die eine Umgebung des Fahrzeugs angeben, zu empfangen. Das Rechenmodul kann eingerichtet sein, um die Konfidenz basierend auf den Umfelddaten zu berechnen. Insbesondere können die Umfelddaten verwendet werden, um eine aktuelle Umgebungssituation oder Verkehrssituation des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Konfidenz kann die Zuverlässigkeit angeben, mit der eine Fahrzeugfunktion oder eine Kombination von Fahrzeugfunktionen in dieser bestimmten Umgebungssituation arbeitet. Damit kann der Fahrer situationsabhängig und aktuell darüber unterrichtet werden, wie zuverlässig die Fahrzeugfunktion funktioniert.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug eine Umgebungssensorik, die eingerichtet ist, um die Umfelddaten zu erfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Umgebungssensorik wenigstens ein LiDAR-System und/oder wenigstens ein Radar-System und/oder wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens ein Ultraschall-System. Die Umgebungssensorik kann die Umfelddaten (auch als „Umgebungsdaten“ bezeichnet) bereitstellen, die einen Umgebungsbereich des Fahrzeugs abbilden.
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Vorzugsweise wird die Konfidenz durch einen empirischen Ansatz und/oder maschinelles Lernen ermittelt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf den empirischen Ansatz und das maschinelle Lernen beschränkt, und es können andere geeignete Methoden verwendet werden, um die Konfidenz der Fahrzeugfunktion oder einer Kombination von mehreren Fahrzeugfunktionen zu bestimmen.
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Beim empirischen Ansatz können Umfeld-Konfidenzdaten vorab zum Beispiel in einem Speichermodul der Vorrichtung oder des Fahrzeugs hinterlegt sein. Alternativ können die Umfeld-Konfidenzdaten dem Fahrzeug von außerhalb bereitgestellt werden, wie zum Beispiel von einem Backend. Die Umfeld-Konfidenzdaten können die Konfidenz bzw. Zuverlässigkeit in Abhängigkeit einer bestimmten Umfeldsituation oder Verkehrssituation angeben. Anders gesagt kann die Konfidenz vorab für verschiedene Umfeldsituationen oder Verkehrssituationen empirisch ermittelt und in der Vorrichtung hinterlegt werden. Das Rechenmodul kann dann die passende Konfidenz für die aktuelle Umfeldsituation oder Verkehrssituation auswählen und dem Fahrer anzeigen.
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In einem weiteren Ansatz kann das Rechenmodul die Konfidenz unter Verwendung von maschinellem Lernen, und insbesondere überwachtem Lernen bestimmen. Hier kann eine Funktion erstellt werden, die anhand unterschiedlicher Attribute eines Merkmalsvektors diesen einer vorgegebenen Klasse zuordnet. Zum Erstellen einer solchen Funktion werden zunächst Trainingsdaten verwendet, die aus verschiedenen Merkmalsvektoren und ihrer dazugehörigen Klasse bestehen. Ein trainierter Klassifikator hat dabei im Anschluss an die Trainingsphase eine Generalisierungsfähigkeit. Das heißt, der trainierte Klassifikator kann für ihn unbekannte, neue Merkmalsvektoren im Rahmen der Vorgaben richtig klassifizieren. Typischerweise kann für eine Erstellung der Konfidenz zunächst eine Methodik zum Klassifizieren der Umgebungsdaten verwendet werden, wobei anschließend die Merkmalsvektoren festgelegt werden können.
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Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung eingerichtet, um die bestimmte Konfidenz an ein Steuermodul der wenigstens einen Fahrzeugfunktion auszugeben. Das Steuermodul kann die wenigstens eine Fahrzeugfunktion basierend auf der bestimmten Konfidenz ansteuern oder regeln. Wenn die Konfidenz zum Beispiel einen Schwellwert unterschreitet, kann die Fahrzeugfunktion, wie z.B. eine automatisierte Fahrfunktion, deaktiviert und die Kontrolle über das Fahrzeug an den Fahrer übergeben werden. Hierdurch kann eine Sicherheit für das Fahrzeug und die Insassen erhöht werden.
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Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung eingerichtet, um einen Absolutwert der bestimmten Konfidenz und/oder eine Änderung der bestimmten Konfidenz auszugeben. Der Absolutwert kann zum Beispiel in Prozent angegeben werden, wobei 100% für absolute bzw. maximale Zuverlässigkeit und 0% für fehlende Zuverlässigkeit definiert sein kann. Alternativ kann 100% eine fehlende Zuverlässigkeit und 0% eine absolute bzw. maximale Zuverlässigkeit angeben.
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Die Änderung der Konfidenz kann zum Beispiel eine steigende Konfidenz oder eine sinkende Konfidenz angeben.
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Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung eingerichtet, um die bestimmte Konfidenz sprachlich und/oder visuell an den Nutzer auszugeben. Beispielsweise kann die Vorrichtung oder das Fahrzeug wenigstens einen Lautsprecher umfassen, über den der Nutzer über die aktuelle Konfidenz oder eine Änderung der Konfidenz mittels einer Sprachausgabe informiert werden kann. Ergänzend oder alternativ kann die Vorrichtung oder das Fahrzeug wenigstens eine Anzeigeeinheit, wie z.B. ein Display umfassen, über die der Nutzer über die aktuelle Konfidenz oder eine Änderung der Konfidenz mittels einer visuellen Anzeige informiert werden kann.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug angegeben, insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfassend die Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß den in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen. Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug die wenigstens eine Fahrzeugfunktion bzw. wenigstens eine Vorrichtung / ein System zum Ausführen der wenigstens einen Fahrzeugfunktion umfassen, wie zum Beispiel ein Fahrassistenzsystem.
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Die wenigstens eine Fahrzeugfunktion kann eine Fahrfunktion zum automatisierten Fahren umfassen. Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ kann im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Bei dem automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens oder Rangierens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren. Diese Automatisierungsgrade wurden von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definiert (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012).
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Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion in gewissen Grenzen übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich.
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Die vorstehend genannten vier Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Konfidenz für wenigstens eine Fahrzeugfunktion, wobei die Konfidenz angibt, mit welcher Zuverlässigkeit die wenigstens eine Fahrzeugfunktion arbeitet; und ein Ausgeben von Informationen bezüglich der bestimmten Konfidenz an einen Nutzer.
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Das Verfahren kann die Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs implementieren. Zudem kann die Vorrichtung die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte des Verfahrens zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen eines Fahrzeugs implementieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 2 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
- 3 Anzeigen einer Konfidenz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und
- 4 ein Flussdiagram eines Verfahrens zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführungsformen der Offenbarung
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 100 für ein Fahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Die Vorrichtung 100 umfasst ein Rechenmodul 110, das eingerichtet ist, um für wenigstens eine Fahrzeugfunktion eine Konfidenz zu bestimmen, die angibt, mit welcher Zuverlässigkeit die wenigstens eine Fahrzeugfunktion arbeitet, und eine Ausgabevorrichtung 120, die eingerichtet ist, um Informationen bezüglich der bestimmten Konfidenz an den Nutzer auszugeben. Die Konfidenz gibt ein Vertrauensmaß für das korrekte Funktionieren der Fahrzeugfunktion(en) an.
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Die Konfidenz kann zum Beispiel durch einen empirischen Ansatz und/oder maschinelles Lernen ermittelt werden. Beim empirischen Ansatz können Umfeld-Konfidenzdaten vorab zum Beispiel in einem Speichermodul der Vorrichtung 100 hinterlegt sein. Die Umfeld-Konfidenzdaten können die Konfidenz in Abhängigkeit einer bestimmten Umfeldsituation angeben. Insbesondere kann die Konfidenz vorab für verschiedene Umfeldsituationen zum Beispiel basierend auf Expertenwissen empirisch bestimmt und in der Vorrichtung 100 hinterlegt werden. Das Rechenmodul 110 kann dann die passende Konfidenz für die aktuelle Umfeldsituation des Fahrzeugs auswählen und dem Fahrer anzeigen.
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In weiteren Ausführungsformen kann das Rechenmodul 110 die Konfidenz unter Verwendung von maschinellem Lernen, und insbesondere überwachtem Lernen bestimmen. Beim maschinellen Lernen kann eine Funktion erstellt werden, die anhand unterschiedlicher Attribute eines Merkmalsvektors diesen einer vorgegebenen Klasse zuordnet. Unbekannte, neue Merkmalsvektoren können im Rahmen der Vorgaben richtig klassifiziert und die Konfidenz bestimmt werden.
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Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung 120 eingerichtet, um die bestimmte Konfidenz an ein Steuermodul der wenigstens einen Fahrzeugfunktion auszugeben. Das Steuermodul kann die wenigstens eine Fahrzeugfunktion basierend auf der bestimmten Konfidenz ansteuern oder regeln. Wenn die Konfidenz zum Beispiel einen Schwellwert (z.B. 75%) unterschreitet, kann die Fahrzeugfunktion, wie z.B. eine automatisierte Fahrfunktion, deaktiviert und die Kontrolle über das Fahrzeug an den Fahrer übergeben werden. Hierdurch kann eine Sicherheit für das Fahrzeug und die Insassen erhöht werden.
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2 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Vorrichtung 100 zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Fahrzeug 1 umfasst die Vorrichtung 100 zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß den in diesem Dokument beschriebenen Ausführungsformen. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug die wenigstens ein Fahrassistenzsystem, wie zum Beispiel ein Fahrassistenzsystem zum automatisierten Fahren.
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Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug 1 eine Umgebungssensorik 10, 12, 14, 16, die eingerichtet ist, um die Umfelddaten des Fahrzeugs 1 zu erfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Umgebungssensorik wenigstens ein LiDAR-System 10 und/oder wenigstens ein Radar-System 12 und/oder wenigstens eine Kamera 14 und/oder wenigstens ein Ultraschall-System 16. Die Umgebungssensorik kann Umfelddaten bereitstellen, die verwendet werden, um die aktuelle Konfidenz der wenigstens einen Fahrzeugfunktion zu bestimmen.
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Zum Beispiel umfasst die Vorrichtung 100 ein Empfangsmodul, das eingerichtet ist, um die Umfelddaten der Umgebungssensorik 10, 12, 14, 16 zu empfangen. Das Rechenmodul kann eingerichtet sein, um die Konfidenz basierend auf den Umfelddaten zu berechnen. Insbesondere können die Umfelddaten verwendet werden, um eine aktuelle Umgebungssituation oder Verkehrssituation des Fahrzeugs zu bestimmen oder klassifizieren. Die Konfidenz kann die Zuverlässigkeit angeben, mit der die wenigstens eine Fahrzeugfunktion in dieser bestimmten Umgebungssituation arbeitet.
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3 zeigt Anzeigen einer Konfidenz gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Vorzugsweise ist die Ausgabevorrichtung eingerichtet, um die bestimmte Konfidenz sprachlich und/oder visuell und/oder haptisch an den Nutzer auszugeben. Beispielsweise kann die Vorrichtung oder das Fahrzeug wenigstens einen Lautsprecher umfassen, über den der Nutzer über die aktuelle Konfidenz oder eine Änderung der Konfidenz mittels einer Sprachausgabe informiert werden kann. Ergänzend oder alternativ kann wenigstens eine Anzeigeeinheit, wie z.B. ein Display vorgesehen sein, über den der Nutzer über die aktuelle Konfidenz oder eine Änderung der Konfidenz mittels einer visuellen Anzeige informiert werden kann. In der 3 sind drei beispielhafte visuelle Darstellungen der Konfidenz bzw. der Änderung der Konfidenz gezeigt.
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In 3 (a) ist die Konfidenz als Absolutwert in Prozent dargestellt. 100% kann dabei eine absolute Zuverlässigkeit angeben, und 0% kann eine vollständig fehlende Zuverlässigkeit der wenigstens einen Fahrzeugfunktion angeben. Alternativ kann 100% eine fehlende Zuverlässigkeit und 0% eine absolute bzw. maximale Zuverlässigkeit angeben (nicht gezeigt).
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3 (b) zeigt eine Anzeige eines Trends bzw. einer Änderung der Konfidenz durch einen Pfeil. Der nach unten zeigende Pfeil gibt eine sinkende Konfidenz an. Ein nach oben zeigender Pfeil würde eine steigende Konfidenz angeben.
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3 (c) zeigt einen Balken, der die Konfidenz z.B. als Absolutwert dargestellt. „1“ kann dabei eine absolute Zuverlässigkeit angeben, und „0“ kann eine vollständig fehlende Zuverlässigkeit der wenigstens einen Fahrzeugfunktion angeben.
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Die in den 3 (a), (b) und (c) beispielhaft dargestellten Anzeigen geben dem Fahrer intuitiv Auskunft darüber, wie zuverlässig die wenigstens eine Fahrzeugfunktion arbeitet.
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Kritische Situationen, die das Fahrzeug und/oder unbeteiligte Dritte in Gefahr bringen, können somit vermieden werden.
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4 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens 400 zum Überwachen von Fahrzeugfunktionen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Das Verfahren 400 umfasst im Block 410 ein Bestimmen einer Konfidenz für wenigstens eine Fahrzeugfunktion, wobei die Konfidenz angibt, mit welcher Zuverlässigkeit die wenigstens eine Fahrzeugfunktion arbeitet, und im Block 420 ein Ausgeben von Informationen bezüglich der bestimmten Konfidenz an einen Nutzer. Die Informationen können sprachlich und/oder visuell an den Nutzer, wie zum Beispiel den Fahrer des Fahrzeugs, ausgegeben werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt und andere Arten der Ausgabe könne verwendet werden, wie zum Beispiel eine haptische Ausgabe.
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Erfindungsgemäß wird ein Vertrauensmaß für eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen bestimmt und dem Nutzer, wie zum Beispiel dem Fahrer des Fahrzeugs, angezeigt. Für die Bestimmung der Konfidenz können zum Beispiel negative Einflüsse auf Fahrzeugfunktionen identifiziert und verarbeitet werden. Durch die Anzeige der Konfidenz werden die Fahrzeugfunktionen für den Nutzer intuitiver, da sich die Konfidenz an Umgebungseinflüsse anpassen kann. Zudem bekommt der Nutzer aufgrund der Anzeige ein besseres Verständnis für mögliche Einschränkungen der Fahrzeugfunktionen. Somit können kritische Situationen, die das Fahrzeug und/oder unbeteiligte Dritte in Gefahr bringen können, vermieden werden.
