DE102019122907A1 - Betriebsassistenzverfahren für ein Fahrzeug, Steuereinheit und Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsassistenzverfahren für ein Fahrzeug (100), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem (i) eine Bewegung eines Bereichs (2) eines Körpers (1) eines Fahrzeuginsassen (1') erfasst und für die Bewegung repräsentative Sensorwerte (awx, awy, awz) bereitgestellt werden, (ii) Sensorwerte (awx, awy, awz) zu einem Bereich (2) des Körpers (1) eines Fahrzeuginsassen (1') miteinander gewichtet und zu einem Beschleunigungswert (awv,gesamt) kombiniert werden und (iii) der Beschleunigungswert (awv,gesamt) bereitgestellt wird, wobei (iv) ein Gewichtungsfaktor (kx, ky, kz) für einen jeweiligen Sensorwert (awx, awy, awz) als Grad des Gewichtens des Sensorwertes (awx, awy, awz) im Beschleunigungswert (awv,gesamt) von der Größe des Sensorwerts (awx, awy, awz) abhängig ist

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsassistenzverfahren für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, eine Steuereinheit, insbesondere für ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug, sowie ein Fahrzeug oder ein Kraftfahrzeug als solche.
  • Es ist bekannt, zum Beispiel nach dem ISO-2631-Standard, über Messpunkte am oder im Fahrzeug auf einen Insassen im Fahrzeug wirkende Kräfte und Beschleunigungen zur Bestimmung des Fahrkomforts zu erfassen. Jedoch können beim herkömmlichen Vorgehen objektive Kriterien in verlässlicher Weise nur unzureichend abgebildet werden und entsprechende Daten sind für ein teilweises oder vollständig autonomes Fahren und für entsprechende Betriebsassistenzverfahren unzureichend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Betriebsassistenzverfahren, eine Steuereinheit sowie ein Fahrzeug anzugeben, bei welchen Werte auf einen Insassen eines Fahrzeugs wirkender Beschleunigungen in zuverlässiger und objektiver Weise und mit vergleichsweise einfachen Mitteln bestimmt und bereitgestellt werden können. Die mit der Erfindung vorgeschlagene Methodik vornehmlich kann insbesondere zur Objektivierung des Einflusses von Schwingungen und somit des Schwingungskomforts herangezogen werden, insbesondere im Hinblick auf vertikale Anregungen und Bewegungen. Dabei ist alternativ oder zusätzlich eine Beurteilung und/oder Übertragbarkeit auf Bewegungen und Schwingungen in der Quer- und/oder Längsrichtung bzw. einer oder mehrerer beliebiger Kombinationen der drei Bewegungsrichtungen möglich.
  • Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird bei einem Betriebsassistenzverfahren erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei einer Steuereinheit erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und bei einem Fahrzeug erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsassistenzverfahren für ein Fahrzeug und insbesondere für ein Kraftfahrzeug geschaffen, bei welchem
    1. (i) eine Bewegung eines Bereichs eines Körpers eines Fahrzeuginsassen erfasst und für die Bewegung repräsentative Sensorwerte bereitgestellt werden,
    2. (ii) Sensorwerte zu einem Bereich des Körpers eines Fahrzeuginsassen miteinander gewichtet und zu einem Beschleunigungswert kombiniert werden und
    3. (iii) der Beschleunigungswert bereitgestellt wird.
  • Erfindungsgemäß ist dabei ein Gewichtungsfaktor für einen jeweiligen Sensorwert als Grad des Gewichtens des Sensorwertes im Beschleunigungswert von der Größe des Sensorwerts abhängig.
  • Ein besonders hohes Maß an Objektivierung ergibt sich bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dann, wenn eine Bewegung eines oder mehrerer Insassen mit einer Bewegung des Fahrzeugs abgeglichen wird. Damit kann zum Beispiel die Bewegung plausibilisiert werden, zum Beispiel auch im Sinne einer Diskriminierung von der Fahrzeugbewegung induzierter Insassenbewegungen von willkürlichen Bewegungen eines Insassen, zum Beispiel bei irgend einer Tätigkeit im Innenraum des Fahrzeugs. Davon können auch die unten beschriebenen Vorgänge des Gewichtens und insbesondere der Bestimmung und der Auswahl der Gewichtsfaktoren abhängig gemacht werden.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahrens kann in Abhängigkeit von der Größe eines Sensorwerts ein Gewichtsfaktor für den Sensorwert aus einem Satz einer - insbesondere diskreten - Mehrzahl von Gewichtsfaktoren ausgewählt sein oder werden.
  • Dies kann zum Beispiel auf der Grundlage eines einstufigen oder mehrstufigen Vergleichs der Größe des Sensorwerts mit einem bzw. mehreren Grenzwerten oder Schwellenwerten erfolgen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann die Bestimmung und/oder Auswahl der Gewichtsfaktoren in Abhängigkeit von der Größe der Sensorwerte so erfolgen, dass höhere Sensorwerte tendenziell stärker berücksichtigt werden als niedrigere Sensorwerte, insbesondere in variabler Weise und/oder abhängig von zusätzlichen Parametern wie der Fahrdynamik des Fahrzeugs, von biometrischen und/oder persönlichen Daten des Insassen.
  • Gemäß einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Sensorwerte zu einem Bereich des Körpers - insbesondere bandpassgefiltert - als RMS-Werte erfasst, insbesondere für jeden räumlichen Freiheitsgrad separat. Das kann insbesondere bedeuten, dass für translatorische Bewegungen die drei räumlichen Translationsrichtungen x, y, z eines zu Grunde liegenden Koordinatensystems separat berücksichtigt und gegebenenfalls miteinander kombiniert werden. Entsprechend können für rotatorische Bewegungen Komponenten der Rotation um die jeweiligen Achsen x, y, z des zu Grunde liegenden Koordinatensystems als Drehachsen separat berücksichtigt und gegebenenfalls miteinander kombiniert werden. Das bietet den Vorteil, das Bewegungen in Relation zueinander betrachtet werden können. Zum Beispiel wird ein Wanken als sehr unangenehme Bewegung empfunden. In Kombination mit einer Hubbewegung hat dieses gegebenenfalls aber einen nur geringen oder keinen Einfluss mehr auf die Befindlichkeit eines Insassen. Ist also ein Wankanteil gering bzw. tritt stattdessen ein Nicken auf, kann eine Hubbewegung an Bedeutung bei der Komfortempfindung und deren Bewertung gewinnen. Dies kann bei Ausführungsformen der Erfindung entsprechend - gegebenenfalls individuell angepasst - berücksichtigt werden.
  • Dabei ist es zusätzlich oder alternativ denkbar, dass gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens Sensorwerte zu einem Bereich des Körpers zu translatorischen und zu rotatorischen Freiheitsgraden jeweils separat miteinander kombiniert werden, insbesondere jeweils als RMS-Wert. So können zum Beispiel translatorische Bewegungen und rotatorische Bewegungen unabhängig voneinander berücksichtigt und gegebenenfalls unterschiedlich gewichtet werden.
  • Obwohl grundsätzlich sämtliche Bereiche oder Partien des menschlichen Körpers an einer Insassenbewegung beteiligt sind, ist der Kopf des Menschen als Sitz des Gleichgewichtsorgans und der Augen von besonderer Bedeutung. So ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass als ein Bereich des Körpers der Kopf hinsichtlich der Bewegung- und/oder Beschleunigungskomponenten mit den Sensorwerten erfasst wird.
  • Zusätzlich oder alternativ können jedoch auch ein oder mehrere Gliedmaßen, Brust und/oder Oberschenkel eines Insassen erfasst und berücksichtigt werden, indem durch eine zu Grunde liegende Sensoreinheit deren Bewegung hinsichtlich Translation und/Rotation erfasst wird. Dieses Vorgehen ist auch deshalb vorteilhaft, weil Schwingungen und Bewegungen zusätzlich über Druckflächen und die Eigenfrequenzen von Organen einen Einfluss auf das Komfortempfinden haben und dieser Einfluss bei der Bewertung und Objektivierung erfindungsgemäß bei Ausführungsformen des Verfahrens berücksichtigt werden kann.
  • Zur besseren Objektivierbarkeit der durch Messung erfassten Werte bietet es sich gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an, dass einem Beschleunigungswert ein Komfortwert aus einer - insbesondere diskreten - Komfortskala mit einer Mehrzahl disjunkter Intervalle von Beschleunigungswerten mit Intervallgrenzen zugeordnet wird. Das bedeutet insbesondere, dass die ermittelten Beschleunigungswerte mit Intervallen verglichen werden und auf der Grundlage des Vergleichs und somit insbesondere des Enthaltenseins in einem Intervall ein entsprechender Komfortwert ermittelt und gegebenenfalls bereitgestellt wird, zum Beispiel um eine tatsächliche Bewertung des Komforts eines Insassen während des Betriebs eines Fahrzeugs abzugeben und gegebenenfalls einer Regelung oder Steuerung des Fahrzeugs und/oder einer Auslegung von Fahrzeugkomponenten zu Grunde zu legen, zu Beispiel bei einer Planung, einer Modellierung oder der Produktion.
  • Erfindungsgemäß können entsprechend einer anderen Fortbildung der vorliegenden Erfindung die Intervallgrenzen über ein Clusterverfahren und insbesondere über ein K-Means-Verfahren oder alternativ über ein Optimierungsverfahren, ein Brute-Force- und/oder ein Trial-and-Error-Verfahren - gegebenenfalls empirisch teilempirisch - bestimmt sind oder werden. Durch diese Maßnahmen lässt sich ein realistischeres Bild entsprechender Bewegungseinflüsse auf einen Insassen mit einem verbesserten Maß an Objektivierung erzielen.
  • Zur Unterstützung und/oder Durchführung eines derartigen Vorgehens können bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zum Beispiel gezielte Feldstudien und/oder Fahrsimulatorstudien zur Datenerhebung durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können Kundenbefragungen durchgeführt werden, zum Beispiel während einer Fahrt und/oder durch eine Art Rückmeldeservice. Vorteilhaft ist, wenn dabei eine Bewegung vom Fahrzeug und/oder vom Insassen und der Komfortwert und/oder die damit im Zusammenhang stehenden Auswerte- und/oder Rohdaten gleichzeitig (oder nahezu gleichzeitig) und/oder über den gleichen Zeitraum erfasst werden.
  • Zusätzlich oder alternativ und ebenfalls zur Verbesserung einer realistischen und objektivierten Bewertung können gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens Grenzwerte oder Schwellenwerte für einen einstufigen oder mehrstufigen Vergleich zur Bestimmung und/oder Auswahl von Gewichtsfaktoren und/oder Gewichtsfaktoren selbst mittels eines Clusterverfahrens und insbesondere mittels eines K-Means-Verfahrens bestimmt sein oder werden.
  • Vorzugsweise können die Gewichtsfaktoren selbst auch über ein Clusterverfahren und insbesondere über ein K-Means-Verfahren bestimmt sein oder werden.
  • Die ermittelten und gegebenenfalls bereitgestellten Beschleunigungswerte bieten vielfache Anwendungsmöglichkeiten.
  • Einerseits ist es denkbar, dass ein jeweiliger Beschleunigungswert und/oder ein Komfortwert oder ein davon abgeleitetes Signal einem Fahrzeugregelsystem und insbesondere einem Aktuator oder Aktor eines zu Grunde liegenden Fahrzeugs zu dessen Betriebssteuerung zugeführt wird bzw. werden. Dies kann insbesondere für eine Dämpfungsregelung des Fahrzeugs genutzt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass ein jeweiliger Beschleunigungswert und/oder ein Komfortwert oder ein davon abgeleitetes Signal zur Ermittlung eines Fahrwerksmodells und/oder in einem Planungs- und/oder Herstellungsverfahren verwendet wird bzw. werden, um zum Beispiel bereits in der Planung- und Herstellungsphase eine Verbesserung von Fahrzeugkomponenten zu erreichen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinheit geschaffen, welche insbesondere für ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug ausgebildet sein kann und welche eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Betriebsassistenzverfahren zu initiieren, zu veranlassen, auszuführen, zu steuern und/oder zu regeln.
  • Eine derartige Steuereinheit kann auf der Grundlage oder Beteiligung von Hardware, zum Beispiel mit oder aus einem ASIC und/oder mit oder aus einer diskreten Schaltung realisiert sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine teilweise oder vollständige Realisierung als computerunterstütztes Verfahren, also als Software, denkbar.
  • Ferner schafft die vorliegende Erfindung auch ein Fahrzeug und insbesondere Kraftfahrzeug als solche, welche eingerichtet sind, mit einem erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahren gesteuert und/oder verwendet zu werden und/oder welche eine erfindungsgemäß ausgestaltete Steuereinheit aufweisen.
  • Figurenliste
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
    • 1 und 2 zeigen nach Art schematischer und geschnittener Seitenansichten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs,
    • 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Person als Insasse eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs zur Erläuterung verschiedener Bewegungsformen, die erfindungsgemäß erfasst werden können, und
    • 4a und 4b zeigen in einer Tabelle Aspekte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahrens.
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4b Ausführungsbeispiele und der technische Hintergrund der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
  • Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung kann insbesondere - aber nicht nur - in den Kontext des teilweisen oder vollständigen autonomen Fahrens eingeordnet werden.
  • Zunächst wird ganz allgemein auf die 1 bis 3 Bezug genommen.
  • Anders als bei manuell geführten Fahrzeugen 100 müssen die Fahrzeuginsassen 1' während autonomer Fahrten nicht mehr aktiv und/oder aufmerksam die Fahrt verfolgen oder diese steuern. Die Insassen 1' können daher anderen Aktivitäten nachgehen.
  • Vor dem Hintergrund einer dementsprechend veränderten Fahrerfahrung - nämlich der Beschäftigung mit anderen Dingen während der Fahrt, wobei die Aufmerksamkeit nicht auf die Straße gerichtet und sich der Fahrzeuginsasse 1' nicht frühzeitig auf vorausliegende Strecke inklusive möglicher Beschleunigungen einstellt - stellt dies neue Anforderungen an den Fahrkomfort und die Fahrdynamik.
  • Damit gewinnt auch die Evaluierung und Objektivierung von Fahrkomfort in Fahrzeugen 100 und insbesondere in teilweise oder vollständig autonom fahrenden Fahrzeugen 100 an Bedeutung.
  • Die bisher besten Ergebnisse zur Objektivierung von Fahrkomfort können durch die in ISO-2631 beschriebenen Methoden erzielt werden. Diese bezieht sich auf die Evaluierung von Ganzkörpervibrationen, zum Beispiel in einem Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 80 Hz, hinsichtlich Gesundheit und Komfort. Gemäß ISO-2631 werden dabei Beschleunigungen an den folgenden Messpunkten am menschlichen Körper 1 und am Fahrzeug 100 berücksichtigt: Armlehne, Sitzkissen, Sitzfläche, Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes 60 und Füße. Der Kopf 3 oder Körper des Fahrers Insassen 1' im Allgemeinen wird nicht als Messpunkt berücksichtigt.
  • Die erfassten Beschleunigungen können neben den Beschleunigungswerten in alle drei Raumrichtungen x, y, z auch Winkelgeschwindigkeiten oder Drehraten um die Achsen x, y, z gemäß 3 umfassen. 3 zeigt dazu nach Art einer perspektivischen Ansicht den Körper 1 einer Person als Insasse 1' eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs 100 zur Erläuterung verschiedener Bewegungsformen, die erfindungsgemäß erfasst werden können.
  • Es ist zu erkennen, dass insgesamt sechs Freiheitsgrade, für jeden Messpunkt, also für jeden Bereich 2 des Körpers 1 eines Insassen 1' vorliegen, wobei insbesondere eine frequenzabhängige Funktion berücksichtigt werden kann.
  • Der wichtigste Parameter zur Evaluierung des Komforts ist herkömmlicherweise die auftretende Vibration mit einem Vibrationsgesamtwert.
  • Der Vibrationsgesamtwert wird herkömmlicherweise bestimmt durch Erfassung der Vibrationen an den jeweiligen Messpunkten als Eingangswerte (Inputs), durch Gewichtung und/oder Selektion (Rating) der Eingangswerte in fest vorgegebener Weise, z.B. in Abhängigkeit der Frequenz der Vibration, durch Datenfilterung, z.B. zum Herausfiltern ungültiger Werte, z.B. Beschleunigungen über einem Schwellenwert, durch Bilden des quadratischen Mittels der Vibrationen über einen vorgegebenen Zeitraum für jeden Messpunkt (RMS: root-mean-square), durch Gewichtung des RMS-Werte der einzelnen Messpunkte mit herkömmlicherweise zuvor festgelegten Gewichtungsfaktoren k und durch Addition der gewichteten RMS-Werte zu einem Vibrationsgesamtwert.
  • Der Vibrationsgesamtwert wird anschließend mit einer den Komfort betreffenden Bewertungsskala abgeglichen, um in einer Kategorisierung eine Aussage bezüglich des gesamthaft erfahrenen Komforts zu treffen.
  • Nachteilig beim herkömmlichen Vorgehen sind unter anderem folgende Aspekte:
    • Die gemäß der ISO-2631 vorgeschlagene Bewertungsskala weist keine eindeutigen Grenzen zwischen den jeweiligen Bereichen oder Abstufungen des Komforts auf. Die Bereichsgrenzen überlappen und lassen keine eindeutige Aussage zu. Die mangelnde Eindeutigkeit lässt wiederum eine subjektive Auslegung zu.
  • Zusätzlich berücksichtigt das Vorgehen gemäß ISO-2531 wichtige Messpunkte am Kopf 3 oder am weiteren Körper 1 der Insassen 1' nicht, die jedoch im Kontext des autonomen Fahrens von hoher Relevanz sind.
  • Die fest voreingestellten Gewichtungen der Bewegungsrichtungen erlauben keine Flexibilität bei der Bewertung und Objektivierung, wobei auch persönliche Belange eines jeweiligen Insassen 1' nicht berücksichtigt werden können.
  • Die sich überlagernden Intervalle oder Grenzen der herkömmlichen Komfortskala Verhindern einer Objektivierung und öffnen Tor für eine subjektive Auslegung, nämlich aufgrund des Mangels an Eindeutigkeit der Bewertung.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft unter anderem auch eine Erweiterung des Vorgehens gemäß dem ISO-2631-Standard.
  • Es ist ein Ziel des erfindungsgemäßen erweiterten Verfahrens, eine objektivere und/oder verbesserte Komfortbewertung für Fahrzeuginsassen 1' - insbesondere beim autonomen Fahrten - zu schaffen, die insbesondere auch möglichst nah an einer subjektiv erfahrenen Komfortwahrnehmung liegt.
  • Als wesentliche Aspekte einer Ausführungsform der Erfindung können das Einbeziehen zusätzlicher Messpunkte, insbesondere am Kopf 3 als Bereich 2 des Körpers 1 eines Insassen 1', die Festlegung einer Komfortskala mit klar definierten und/oder nicht überlappenden Grenzen oder Intervallen und/oder die Verwendung mathematischer Methoden zur weiteren Objektivierung der Komfortbewertung aufgefasst werden.
  • Verwendete Komponenten und insbesondere Hardwareaspekte werden im Zusammenhang mit den 1 und 2 im Detail beschrieben.
  • Die 1 und 2 zeigen dazu nach Art schematischer und geschnittener Seitenansichten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 100, wie es beim erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahren zum Einsatz kommen kann.
  • Zur Erfassung der auftretenden Beschleunigungen wird ein Körpermesssystem verwendet. Dieses dient der Aufzeichnung der Insassenbewegungen während einer realen und/oder einer simulierten Fahrt.
  • Das System kann einen oder mehrere Bewegungssensoren 10 oder Sensoreinheiten 10 aufweisen, z.B. an Kopf 3, Brust oder anderen Bereichen 2 des Körpers 1 eines Insassen 1' und/oder an Komponenten des Fahrzeugs 100, zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Fahrzeugsitz 60, einem Sitzkissen, einer Sitzlehne und einer Sitzschiene. Letzteres kann auch der Diskriminierung willkürlicher Bewegungen des Insassen 1' dienen.
  • Die Erfassung ist nicht nur durch lokale, kontaktierende und/oder am Körper getragene Sensoren, sondern auch berührungslos möglich, zum Beispiel mittels optischer Aufnehmer, Kameras oder dergleichen.
  • Eine jeweilige Sensoreinheit 10 ist über eine erste Steuer- und/oder Erfassungsleitung 51 mit einer Steuereinheit 50 wirkverbunden, in welcher eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahrens ablaufen kann oder mit welcher sie initiiert, gesteuert oder geregelt werden kann.
  • Ferner ist über eine zweite Steuer- und/oder Erfassungsleitung 52 die Steuereinheit 50 mit einem Fahrzeugregelsystem 20 und insbesondere mit einem Aktuator oder Aktor 21 wirkverbunden, hier beispielsweise zur Beeinflussung des Fahrzeugsitzes 60.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist die Blickrichtung 4 des Insassen 1' nicht auf den Verkehr gerichtet oder auf das Fahrzeugumfeld, sondern vielmehr entweder auf die Konsole 70, welche eine Multimediaeinheit zum Betrachten von Medien beinhalten kann, oder der Insasse 1' ist in eine Lektüre vertieft und nicht aktiv am Verkehr beteiligt.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 2 kann es sich um ein teilautonomen fahrendes Fahrzeug 100 handeln, bei welchem der Insasse 1' nicht vollumfänglich, sondern nur sporadisch in die Fahrzeugführung eingreift, zum Beispiel für Lenkkorrekturen über das Lenkrad 80. Aber auch hier kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafterweise verwendet werden, wie auch bei nicht autonom fahrenden Fahrzeugen zur Verbesserung des Fahrkomforts für nicht fahrzeugführende Insassen 1' oder für empfindliche Fahrer.
  • Erfindungsgemäß kann das Messkonzept um beliebige Messpunkte erweitert werden.
  • Um aufgezeichnete Bewegungsdaten von Fahrzeug 100 und Fahrzeuginsasse 1' (bzw. Kopf 3) vergleichbar zu machen, können die Koordinaten in ein einheitliches Koordinatensystem - z.B. global oder fahrzeugfest - transformiert werden. Die Daten werden anschließend synchronisiert und gemäß der einzelnen Fahrabschnitte aufgetrennt.
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahrens kann unter anderem den 4a und 4b entnommen werden, welche nach Art einer Tabelle Aspekte des erfindungsgemäßen Betriebsassistenzverfahrens zeigen.
  • Dabei können nach der Erfassung S0 der Messwerte als Eingangswerte oder Eingänge, beispielsweise mit jeweils einem Beschleunigungswert acc_Kopf_x, acc_Kopf_y, acc_Kopf_z aus Translationen für den Kopf in den Richtungen x, y, z, jeweils einem Beschleunigungswert rot_Kopf_x, rot_Kopf_y aus Rotationen für den Kopf um die Achsen x, y und jeweils einem Beschleunigungswert acc_Sitz_x, acc_Sitz_y, acc_Sitz_z aus Translationen für den Sitz in den Richtungen x, y, z, letztere nämlich als Referenz, folgende Schritte durchgeführt werden:
    • - Bandpassfilterung S1 der erfassten Daten, insbesondere zum Ausschluss ungültiger Messwerte und/oder mit Berücksichtigung eines Frequenzbandes im Bereich von etwa 0,5 Hz bis etwa 80 Hz.
    • - Berechnung S2 von RMS-Werten für die jeweiligen Eingangswerte, Eingänge oder Inputs, insbesondere nach Art eines zeitlichen Mittels in Bezug auf eine vorgegebene Zeitspanne T. Es ergeben sich als RMS-Werte jeweils mittlere Beschleunigungswerte awx, awy, awz, nämlich in Bezug auf jede Raumrichtung X, Y, Z bezüglich Translation und Rotation sowie bezüglich des jeweiligen Körperteils, hierzu Beispiel dem Kopf, und der Referenzposition, hier zum Beispiel dem Sitz.
    • - Es erfolgt eine Gewichtung S4 der jeweiligen RMS-Werte in einem Gesamtwert, mit entsprechender Bestimmung und/oder Auswahl S3 der Gewichtsfaktoren zum Beispiel je größer der RMS-Wert, desto höher seine Gewichtung im Gesamtwert, insbesondere über Gewichtungsfaktoren, die auch als k-Faktoren bezeichnet werden. Es ergeben sich dann die Beschleunigungen awv,Kopf für den Kopf aus den Translationen in den drei Raumrichtungen, awv,Rot für den Kopf aus den Rotationen um die Raumrichtungen und awv,S für den Sitz aus den Translation, letztere ggf. auch als Referenz zur Plausibilisierung.
    • - Es folgt die Berechnung S6 der inputspezifischen und größenabhängig gewichteten RMS-Werte zu einem Gesamtwert awv,gesamt der Beschleunigung.
    • - Anschließend erfolgt die Bereitstellung des Gesamtwerts awv,gesamt der Beschleunigung, zum Beispiel (i) für eine Einordnung des Gesamtwerts in eine Kategorie einer Komfortskala, insbesondere mit Stufen nicht komfortabel (0) bis komfortabel (6), (ii) für eine Steuerung eines Fahrzeugregelsystems 20, wie es zum Beispiel im Zusammenhang mit den 1 und 2 dargestellt ist, und/oder (iii) für die Planung, Entwicklung, Herstellung von Fahrzeugkomponenten.
    • - In einem zwischengeschalteten und gegebenenfalls optionalen Schritt S5 können Referenzwerte für Bewegungen bereitgestellt und/oder bestimmt und als sogenannte c- und d-Werte gemeinsam oder alternativ berücksichtigt werden. Dies kann zum Beispiel eine Plausibilisierung der Bewegung eines Insassen 1' dienen. Der c-Wert ist dabei ein vorbestimmter Schwellenwert zur Bewertung der Fahrzeugbewegung aus dem Beschleunigungswert awv,S, zum Beispiel über Messung und Auswertung im Bereich eines Fahrzeugsitzes 60.
    • - Ein Unterschreiten oder Überschreiten des Schwellenwerts c durch ein Maß für die Fahrzeugbewegung definiert im Schritt S5, welche Obergrenze d1, d3 oder d2, d4 als Maximalwert oder Kappungsgrenze für die Berücksichtigung Beschleunigungen awv,Kopf für den Kopf aus den Translationen in den drei Raumrichtungen und awv,Rot für den Kopf aus den Rotationen um die Raumrichtungen beim Berechnen der Gesamtbeschleunigung awv,gesamt ausgewählt wird.
    • - Wird zum Beispiel der vorgegebene Schwellenwert c wird durch also die ermittelte Gesamtbeschleunigung awv,S des Fahrzeugsitzes 60 überschritten, bewegt sich das Fahrzeug also vergleichsweise stark, wird der Wert d1 als Schwellenwert oder Obergrenze für die am Insassenkopf ermittelte Gesamtbeschleunigung awv,Kopf verwendet. In den nachfolgenden Rechnungen werden awv,S und awv,Kopf genutzt wie errechnet, und zwar letzterer aufgrund des c-Werts bis zum ausgewählten Maximalwert d1.
    • - Der Wert d1 fungiert also als eine Art Kappungsgrenze oder Sättigungswert und Werte für die Beschleunigung awv,Kopf werden nur bis zu dieser Maximalgrenze d1 berücksichtigt.
    • - Entsprechendes gilt für die Situation, wenn der c-Wert unterschritten wird. In diesem Fall wird als Maximalwert für die Beschleunigung awv,Kopf der Wert d2 berücksichtigt. Analoges gilt für die Rotationsbewegung, die dort ermittelte Gesamtbeschleunigung awv,Rot aus Rotationskomponenten in Bezug auf den Kopf und für diese festgelegte Maximalwerte d3 für ein Überschreiten des c-Werts bzw. d4 für ein Unterschreiten des c-Werts.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausführungsformen haben einzeln oder in Kombination folgende Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Vorgehen, insbesondere gegenüber dem Vorgehen nach dem ISO-2631-Standard:
    • - Zusätzliche Messpunkte, insbesondere am Kopf 3 eines Insassen 1' zur Erfassung von Kopfbewegungen, können berücksichtigt werden, zum Beispiel auch weitere Messpunkte an Brust u. Oberschenkel oder anderen Bereichen 2 am Körper 1 des Insassen 1'.
    • - Es können biometrische Messwerte oder Größen einbezogen werden, zum Beispiel Körpergröße, Gewicht, Alter, Geschlecht und dergleichen.
    • - Es kann eine Komfortskala mit genau definierten Bereichsgrenzen bereitgestellt werden, wobei die Intervalle oder Bereichsgrenzen sich insbesondere nicht überlappen, sondern sich aneinander anschließen. Denkbar ist eine sechsstufige Skala.
    • - Es kann eine Gewichtung der individuellen Bewegungen, Rotationen und/oder Vibrationen bzw. der RMS-Werte je Eingangswert oder Eingangskanal erfolgen, welche abhängig ist von der Größe oder Stärke der Bewegung und des jeweiligen RMS-Werts.
    • - Zusätzlich oder alternativ betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung mathematischer Methoden und/oder Modelle zur Berechnung (i) der Grenzen, Grenzwerte oder Schwellenwerte, die auch als a-, c- und d-Werte bezeichnet werden und der Auswahl der Gewichtungsfaktoren, der Auswahl der d-Werte als Maximalwerte oder Kappungsgrenzen bei der Berücksichtigung von Beschleunigungswerten zur Gesamtbeschleunigung bzw. als Maximalwerte oder Kappungsgrenzen selbst dienen, (ii) der Gewichtsfaktoren oder k-Werte selbst und/oder (iii) der Bereichsgrenzen der Komfortskala, die auch als b-Werte bezeichnet werden.
    • - Solche mathematische Methoden können z.B. das k-Means-Verfahren oder andere Clusterverfahren zum Beispiel zur Bestimmung oder Berechnung der a-, b-, c- und d-Werte sowie das Verwenden von Optimierungsverfahren, z.B. von Trial-and-Error-Verfahren und/oder von Brute-Force-Methoden, zum Beispiel zur Bestimmung der k-Werte sein. Jedoch können sämtliche Verfahren einzeln oder in ausgewählter Kombination zur Ermittlung jeweiliger Parameter a, b, c, d und k bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
    • - Alternativ oder zusätzlich können die Werte empirisch oder teilempirisch ermittelt werden.
  • Eine weitere Ausführung berücksichtigt die Verwendung von Ersatzmodellen durch Regressionen, maschinelle Lernverfahren, neuronale Netze und dergleichen. Auf der Grundlage der definierten Eingänge oder Eingangswerte (ermittelt aus den Bewegungen Bewegungen) und der Ausgänge oder Ausgabewerte (Komfortwert) lassen sich künstliche Systeme generieren. Diese können auch aus einem Modell wie dem hier vorgestellten angelernt werden. Vorteil dabei ist, dass die Ersatzmodelle häufig schneller agieren.
  • Wie oben bereits angedeutet wurde, ist ein zusätzlicher oder alternativer weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Berücksichtigung personenbezogener und/oder biometrischer Daten zur Berechnung des Komfortwertes zu sehen.
  • Dies kann insbesondere unter Einfluss auf die Gewichtungsfaktoren oder k-Werte erfolgen.
  • Hierzu können u.a. biometrische Daten - wie Größe, Alter, Gewicht, Geschlecht, etc. - verwendet werden.
  • Diese können u.a. durch Sensorik in Sitzen 60, Kamera oder andere Sensoreinheiten 10 und/oder über eine Einbindung digitaler Personenprofile, z.B. über Smartphone und/oder aus sozialen Netzen, angelegt und/oder ermittelt werden.
  • Die Daten für die Erstellung des Modells können durch Feldversuche und Studien in einem Realfahrzeug und/oder Fahrsimulator erhoben werden.
  • Für die entsprechende Berechnung der a-, k- und b-Werte können empirische Versuche und/oder auch mathematische Ansätze verwendet werden.
  • Es stellen sich unter anderem folgende Vorteile beim erfindungsgemäßen Vorgehen ein:
    • - Es ergibt sich eine stärkere Objektivierung der Bewertung des Fahrkomforts, dies kann Grundlage für Maßnahmen zur Verbesserung des Komforts sein.
    • - Des Weiteren stellt sich beim erweiterten Modells gegenüber dem ISO-2631-Standard höhere Genauigkeit ein, insbesondere im Zusammenhang mit der Berechnung von Ober- und Untergrenzen.
    • - Es sind weitere Messpunkte als relevante Messpunkt bei autonomen Fahrten denkbar und leicht ein Winter, insbesondere im Bereich 2 des Kopfes 3 eines Insassen 1'.
    • - Es ergibt sich die Möglichkeit einer klaren Definition von Grenzen der der Bereiche einer Komfortskala, dies steigert weiter den Grad der möglichen Objektivierung.
    • - Möglich ist auch eine erhöhte Flexibilität des erfindungsgemäßen Vorgehens und des zu Grunde liegenden Modells, insbesondere durch werteabhängige und/oder größenabhängige Gewichtung bei der Bestimmung einer Gesamtbeschleunigung.
    • - Berechnung der erforderlichen a-, b- und/oder k-Werte durch mathematische Methoden steigert weiter den Grad der möglichen Objektivierung, nämlich wiederum im Vergleich zum ISO-2631-Standard, bei welchem ausschließlich zuvor festgelegte Werte als Gewichtsfaktoren Verwendung finden.
    • - Das Einbeziehen individueller personenbezogener Daten steigert weiter die Zuverlässigkeit und die Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • - Ferner ist bei einer Automatisierung die erforderliche Rechenzeit deutlich kürzer als bei einem herkömmlichen Verfahren mit Liveauswertung und -betrachtung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Körper
    1'
    Insasse
    2
    Bereich des Körpers
    3
    Kopf
    4
    Blickrichtung
    10
    Sensor, Sensoreinheit
    20
    Fahrzeugregelsystem
    21
    Aktuator, Aktor
    50
    Steuereinheit
    51
    Steuer- und/oder Erfassungsleitung
    52
    Steuer- und/oder Erfassungsleitung
    60
    Sitz
    70
    Konsole, Armaturenbrett
    80
    Lenkrad
    100
    Fahrzeug, Kraftfahrzeug
    x
    Raumrichtung, Translationsrichtung Rotationsachse
    y
    Raumrichtung, Translationsrichtung Rotationsachse
    z
    Raumrichtung, Translationsrichtung Rotationsachse

Claims (10)

  1. Betriebsassistenzverfahren für ein Fahrzeug (100), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei welchem: (i) eine Bewegung eines Bereichs (2) eines Körpers (1) eines Fahrzeuginsassen (1') erfasst und für die Bewegung repräsentative Sensorwerte (awx, awy, awz) bereitgestellt werden, (ii) Sensorwerte (awx, awy, awz) zu einem Bereich (2) des Körpers (1) eines Fahrzeuginsassen (1') miteinander gewichtet und zu einem Beschleunigungswert (awv,gesamt) kombiniert werden und (iii) der Beschleunigungswert (awv,gesamt) bereitgestellt wird, (iv) wobei ein Gewichtungsfaktor (kx, ky, kz) für einen jeweiligen Sensorwert (awx, awy, awz) als Grad des Gewichtens des Sensorwertes (awx, awy, awz) im Beschleunigungswert (awv,gesamt) von der Größe des Sensorwerts (awx, awy, awz) abhängig ist.
  2. Betriebsassistenzverfahren nach Anspruch 1, bei welchem in Abhängigkeit von der Größe eines Sensorwerts (awx, awy, awz) ein Gewichtsfaktor (kx, ky, kz) für den Sensorwert (awx, awy, awz) aus einem Satz einer - insbesondere diskreten - Mehrzahl von Gewichtsfaktoren (kx, ky, kz) ausgewählt ist oder wird, insbesondere auf der Grundlage eines einstufigen oder mehrstufigen Vergleichs der Größe des Sensorwerts (awx, awy, awz) mit einem bzw. mehreren Grenzwerten (al; I = 1, ..., 5).
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem Sensorwerte (awx, awy, awz) zu einem Bereich (2) des Körpers (1) - insbesondere bandpassgefiltert - als RMS-Werte erfasst werden, insbesondere für jeden räumlichen Freiheitsgrad separat.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem Sensorwerte (awx, awy, awz) zu einem Bereich (2) des Körpers (1) zu translatorischen und zu rotatorischen Freiheitsgraden jeweils separat miteinander kombiniert werden, insbesondere jeweils als RMS-Wert.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem als ein Bereich (2) des Körpers (1) der Kopf, ein oder mehrere Gliedmaßen, Brust, und/oder Oberschenkel eines Insassen (1') erfasst wird oder werden.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem - einem Beschleunigungswert (awv,gesamt) ein Komfortwert aus einer - insbesondere diskreten - Komfortskala mit einer Mehrzahl disjunkter Intervalle von Beschleunigungswerten mit Intervallgrenzen (bl; I = 1, ..., 5) zugeordnet wird, - die Intervallgrenzen (bl; I = 1, ..., 5) insbesondere über ein Clusterverfahren und insbesondere über ein K-Means-Verfahren bestimmt sind oder werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem - Grenzwerte (al; I = 1, ..., 5) für einen einstufigen oder mehrstufigen Vergleich zur Bestimmung und/oder Auswahl von Gewichtsfaktoren (kx, ky, kz) mittels eines Clusterverfahrens und insbesondere mittels eines K-Means-Verfahrens und/oder - Gewichtsfaktoren (kx, ky, kz) selbst mittels eines Optimierungsverfahrens, eines Brute-Force-Verfahrens und/oder mittels eines Trial-and-Error-Verfahrens bestimmt sind oder werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem ein jeweiliger Beschleunigungswert (awv,gesamt) und/oder Komfortwert oder ein davon abgeleitetes Signal - einem Fahrzeugregelsystem (20) und insbesondere einem Aktuator (21) des zu Grunde liegenden Fahrzeugs (100) zu dessen Betriebssteuerung zugeführt wird oder werden, insbesondere für eine Dämpfungsregelung des Fahrzeugs (100), und/oder - zur Ermittlung eines Fahrwerksmodells und/oder in einem Herstellungsverfahren verwendet wird oder werden.
  9. Steuereinheit (50), insbesondere für ein Fahrzeug (100) oder Kraftfahrzeug, welches eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zu initiieren, zu veranlassen, auszuführen und/oder zu steuern oder zu regeln.
  10. Fahrzeug (100) und insbesondere Kraftfahrzeug, welches eingerichtet ist, mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gesteuert und/oder verwendet zu werden und/oder welches eine Steuereinheit (50) nach Anspruch 9 aufweist.
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