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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer virtuellen Umgebung. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt und ein System zum Bereitstellen einer derartigen virtuellen Umgebung sowie ein Kraftfahrzeug.
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Unter einem selbstfahrenden Kraftfahrzeug wird ein Kraftfahrzeug verstanden, das ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann (hochautomatisiertes Fahren bzw. autonomes Fahren).
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Derartige, autonome Kraftfahrzeuge können mithilfe verschiedener Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen und aus den erfassten Umfelddaten ihre eigene Position und die der anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg dorthin vermeiden.
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Im Falle, dass keinerlei manuelles Steuern seitens des Fahrers nötig ist, wird auch der Begriff Roboterauto verwendet. Dann kann der Fahrersitz leer bleiben; eventuell sind Lenkrad, Brems- und Fahrpedal nicht vorhanden. Dies eröffnet neue Beschäftigungsmöglichkeiten für die Passagiere eines derartigen Kraftfahrzeugs.
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Die VR-Technologie (Virtual-Reality-Technologie) zusammen mit einer virtuellen Umgebung eröffnet viele Möglichkeiten. Aus der US 2017 / 0103571 A1, der
US 8457019 , der
US 9 547 173 und der
US 2013 / 257686 A1 ist es bekannt, eine virtuelle Umgebung in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen. Aus der
US 9 517 415 ist es bekannt, virtuelle Meetings im Inneren eines Kraftfahrzeugs abzuhalten.
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Es besteht Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie derartige Meetings flexibler gestaltet werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Bereitstellen einer virtuellen Umgebung, mit den Schritten einer Betriebsphase:
- Bereitstellen eines VR-Datensatzes repräsentativ für eine virtuelle Umgebung in einem Kraftfahrzeug in einer Datenbank,
- außerhalb des Kraftfahrzeugs Einlesen des VR-Datensatzes, und
- Erzeugen einer virtuellen Umgebung gemäß dem VR-Datensatz außerhalb des Kraftfahrzeugs.
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Mit anderen Worten, es wird durch den in der Datenbank vorab hinterlegten VR-Datensatz die virtuelle Umgebung definiert. Somit entfällt ein Datentransfer von die virtuelle Umgebung definierenden Daten von dem Kraftfahrzeug zu einem sich außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Nutzer. Durch den Zugriff auf den in der Datenbank hinterlegten VR-Datensatz kann somit ein außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlicher Nutzer innerhalb der virtuellen Umgebung agieren und mit Nutzern, die sich im Kraftfahrzeug befinden, auch kommunizieren und/oder interagieren.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der VR-Datensatz repräsentativ für eine virtuelle Umgebung vor dem Bereitstellen in der Datenbank in einer der Betriebsphase vorgeschalteten Initialisierungsphase konfiguriert. So kann vorab von einem Nutzer, wie z.B. einem sich im Inneren des Kraftfahrzeugs befindlichen Nutzer, die virtuelle Umgebung gestaltet werden, wie z.B. hinsichtlich der Anzahl der Sitzmöglichkeiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält der VR-Datensatz repräsentativ für eine virtuelle Umgebung Daten für eine Umgebung außerhalb des Kraftfahrzeugs. Die Daten für eine Umgebung können mit Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs gewonnen werden. Wenn die so gewonnenen Daten durch Visualisieren wiedergegeben werden kann so z.B. eine Ansicht eines Blickes aus einem Fenster eines Nutzers des Kraftfahrzeugs wiedergegeben werden. Ferner kann so auch eine vorbeiziehende Landschaft gezeigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der VR-Datensatz repräsentativ für eine virtuelle Umgebung frei von Daten für eine Umgebung außerhalb des Kraftfahrzeugs. Somit kann durch Visualisieren dieser Daten ein ortsunabhängiger Hintergrund bereitgestellt werden. Ferner kann der Hintergrund statisch sein, d.h. er verändert sich nicht. Dies kann beruhigend auf die Nutzer wirken und so auch deren Konzentration steigern, z.B. im Rahmen von Meetings.
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Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt und ein System zum Bereitstellen einer derartigen virtuellen Umgebung sowie ein Kraftfahrzeug.
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Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung Komponenten eines Systems zum Bereitstellen einer virtuellen Umgebung.
- 2 in schematischer Darstellung weitere Details des in 1 gezeigten Systems.
- 3 in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf.
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Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
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Dargestellt ist ein System 2 zum Bereitstellen einer virtuellen Umgebung sowohl für einen Nutzer 6 in einem Kraftfahrzeug 4 als auch für einen Nutzer 20a, 20b, 20c, der sich außerhalb des Kraftfahrzeugs 4 befindet.
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Das Kraftfahrzeug 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als selbstfahrendes Kraftfahrzeug ausgebildet, das ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann (hochautomatisiertes Fahren bzw. autonomes Fahren).
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Somit kann das Kraftfahrzeug 4 mithilfe von Umfeldsensoren 10 seine Umgebung erfassen und aus erfassten Umfelddaten seine eigene Position und die der anderen Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware ein Fahrziel ansteuern und Kollisionen auf dem Weg dorthin vermeiden.
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Dabei kann der Fahrersitz leer bleiben, und es sind weder Lenkrad noch Brems- oder Fahrpedal vorhanden. Mit anderen Worten, das Kraftfahrzeug 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist gemäß Level 5 nach SAE J3016 für die Klassifizierung des autonomen Fahrens ausgebildet.
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Als virtuelle Realität, kurz VR, wird die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung bezeichnet.
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Um ein Gefühl der Immersion zu erzeugen werden zur Darstellung der virtuellen Umgebung spezielle Ausgabegeräte, wie z.B. Virtual-Reality-Headsets, verwendet. Um einen räumlichen Eindruck zu vermitteln, werden zwei Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven erzeugt und dargestellt (Stereoprojektion).
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Für die Interaktion mit der virtuellen Welt werden spezielle Eingabegeräte benötigt, wie z.B. 3D-Maus, Datenhandschuh oder Flystick. Der Flystick wird zur Navigation mit einem optischen Trackingsystem genutzt, wobei Infrarot-Kameras durch Erfassung von Markern am Flystick permanent die Position im Raum an das VR-System melden, damit sich der Nutzer ohne Verkabelung frei bewegen kann. Optische Trackingsysteme können auch für die Erfassung von Werkzeugen und kompletten Menschmodellen eingesetzt werden, um diese innerhalb des VR-Szenarios in Echtzeit manipulieren zu können.
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Einige Eingabegeräte vermitteln dem Nutzer eine Kraftrückkopplung auf die Hände oder andere Körperteile (Force Feedback), sodass der Nutzer sich durch die Haptik und Sensorik als weitere Sinnesempfindung in der virtuellen Umgebung orientieren kann.
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Für die Erzeugung einer virtuellen Umgebung ist ferner eine speziell für diesen Zweck entwickelte Software erforderlich. Die Software muss komplexe dreidimensionale Welten in Echtzeit, d.h. mit mindestens 25 Bildern pro Sekunde, in Stereo (getrennt für linkes und rechtes Auge des Nutzers) berechnen können. Dieser Wert variiert je nach Anwendung - eine Fahrsimulation beispielsweise erfordert mindestens 60 Bilder pro Sekunde, um Übelkeit (Simulatorkrankheit) zu vermeiden.
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Das Kraftfahrzeug 4 weist Innenraumsensoren 8, wie z.B. Kamerasysteme, auf. Während die Innenraumsensoren 8 Innenraum-Daten repräsentativ für den Innenraum und sich darin befindliche Nutzer 6 umfasst, stellen die Umfeldsensoren 10 die Umfelddaten bereit.
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Aus den Innenraum-Daten wird ein Innenraummodell-Datensatz IRM erzeugt, der Daten für den Innenraum und sich darin befindliche Nutzer 6 umfasst. Der Innenraummodell-Datensatz 6 kann Daten betreffend das Aussehen, die Farben, die Objekte und Abmessungen der virtuellen Umgebung enthalten. Die virtuelle Umgebung kann ein Raum sein, dessen Abmessungen größer sind als die Abmessungen des Fahrzeuginnenraumes des Kraftfahrzeugs 4.
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Das System 2 ist dazu ausgebildet einen virtuellen Innenraum 12, z.B. aus dem Innenraummodell-Datensatz IRM zu erzeugen. Es kann sich um einen bewegten Innenraum 14 oder einen ortsfesten Innenraum 16 handeln. Hierzu und für die nachfolgend beschriebenen Aufgaben und/oder Funktionen kann das System 2 und/oder seine Teile Hard- und/oder Software-Komponenten ausweisen.
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Während bei einem bewegten Innenraum 14 auch Umfelddaten berücksichtigt werden um eine Fensteransicht mit einer vorbeiziehenden Landschaft zu visualisieren, können diese bei einem ortsfesten Innenraum 16 außer Acht gelassen werden
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Des Weiteren weist das System 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel kraftfahrzeugseitig ein virtuelles Werkzeug 18 auf. Das virtuelle Werkzeug 18 kann als eine Schnittstelle ausgebildet sein, mit der mittels vorbestimmter Gesten Bedienelemente, z.B. zur Steuerung eines Infotainmentsystems und/oder einer Klimaanlage, gesteuert werden können. Somit kann aus der virtuellen Umgebung heraus ein reales System des Kraftfahrzeugs 4 gesteuert werden.
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Der Innenraummodell-Datensatz IRM kann von einem 3D-Rendering-Modul 22 eingelesen werden, dass unter Auswertung des Innenraummodell-Datensatzes IRM einen Datensatz zum Erzeugen einer virtuellen Umgebung bereitstellt, wobei es sich um den bewegten Innenraum 14 oder den ortsfesten Innenraum 16 handeln kann.
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Das 3D-Rendering-Modul 22 kann mit einem Personenrendering-Modul 24 zusammenwirken um eine virtuelle Umgebung bereitzustellen. Dabei liest das Personenrendering-Modul 24 personenbezogene Daten z.B. des Nutzers 6 ein, die repräsentativ für den Körper und/oder das Gesicht und/oder die Mimik und/oder die Gestik des Nutzers 6 sind und stellt diese zum Erzeugen einer virtuellen Umgebung bereit.
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Das System 2 bietet ferner die Möglichkeit, virtuelle Sitzplätze 26 zu definieren, die einen Raumabschnitt definieren, innerhalb dessen sich z.B. Nutzer 6, 20a, 20b, 20c bewegen können. Die virtuellen Sitzplätze 26 können einer oder mehrere Master-Sitzplätze 28 und/oder Client-Sitzplätze 30 sein. Während der oder die Master-Sitzplätze 28 für einen oder mehrere Nutzer 6 im Innenraum des Kraftfahrzeugs 4 vorgesehen sind, sind die Client-Sitzplätze 30 für den oder die Nutzer 20a, 20b, 20c außerhalb des Kraftfahrzeugs 4 reserviert. Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen.
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Dargestellt ist eine Datenbank 36, in der im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei VR-Datensätze VRa, VRb, VRc für drei jeweilige virtuelle Umgebungen archiviert sind.
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Die drei VR-Datensätze VRa, VRb, VRc für die drei jeweiligen virtuellen Umgebungen wurden von dem Nutzer 6 vorab im Rahmen einer Initialisierungsphase erstellt und dann in der Datenbank 36 abgespeichert. Ferner wurden vorab Fahrzeugdaten FD eingelesen und von dem Nutzer 6 Nutzerdaten ND, wie z.B. Nutzungsspezifikationen und Zugangsvoraussetzungen, für die drei jeweiligen Umgebungen definiert, die Bestandteil der drei VR-Datensätze VRa, VRb, VRc sind. Die Nutzerdaten ND können ein Passwort einer passwortgeschützt virtuellen Umgebung enthalten, oder, dass die virtuelle Umgebung öffentlich, d.h. unbeschränkt zugänglich ist. Die Nutzerdaten ND können auch eine Liste eingeladener Nutzer 20a, 20b, 20c enthalten. Ferner können die Nutzerdaten indikativ dafür sein, dass die virtuelle Umgebung für alle Nutzer 20a, 20b, 20c sichtbar ist oder unsichtbar ist oder nur für ausgewählte Nutzer 20a, 20b, 20c sichtbar ist. Des Weiteren definiert der Nutzer 6 vorab einen Avatar 34 für sein Erscheinungsbild in der jeweiligen virtuellen Umgebung. Hier verwendet der Nutzer 6 ein Eingabegerät 32, wie z.B. ein Handheld, wie ein Tablet oder ein Smartphone. Das Eingabegerät 32 kann auch ein fest verbautes Bauteil des Kraftfahrzeugs 4 sein.
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Es werden dann in einer der Initialisierungsphase nachgeschalteten Betriebsphase die drei VR-Datensätze VRa, VRb, VRc aus der Datenbank 36 abgerufen, wenn die Nutzer 20a, 20b, 20c die jeweilige virtuelle Umgebung betreten möchten. Dabei können die jeweiligen Nutzer 20a, 20b, 20c jeweils für sich ebenfalls einen Avatar 38a, 38b, 38c definieren.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der erste Nutzer 20a ein Testingenieur, der eine als autonomes Kraftfahrzeug ausgebildetes Kraftfahrzeug 4 testet, wobei der erste Nutzer 20a aus Sicherheitsgründen nicht im Kraftfahrzugs 4 sitzt, sondern sich in seinem Büro 40 befindet. Diese virtuelle Umgebung ist nicht sichtbar und kann nur vom Nutzer 6 betreten werden, der auch ein Ingenieur der gleichen Firma ist und der einen entsprechenden Zugangscode erhalten hat, um virtueller in Form seines Avatars 34 an dem Test teilzunehmen.
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Der zweite Nutzer 20b ist ebenfalls ein Mitarbeiter der gleichen Firma, wobei sich der zweite Nutzer 20b in dem Kraftfahrzeug 42 befindet. Er möchte ein Treffen für eine Liste von Gästen einrichten. Nur der zweite Nutzer 20b hat Zugriff auf diese virtuelle Umgebung und kann weiteren Nutzern eine Zugangserlaubnis erteilen.
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Der dritte Nutzer 20c, der sich Zuhause 44 befindet, hat einen öffentlichen, unbeschränkt zugängliche virtuelle Umgebung bereitgestellt. Er kann auch von den anderen Nutzern 20a, 20b betreten werden.
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Die jeweiligen VR-Datensätze VRa, VRb, VRc werden dann von jeweiligen Ausgabegeräten 46a, 46b, 46c mit einer VR-App und einer zugeordneten VR-Plattform eingelesen, um den jeweiligen Nutzern 38a, 38b, 38c visualisiert zu werden.
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Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 ein Verfahrensablauf erläutert.
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In einem ersten Schritt S100, einem Initialisierungsphase, wird der VR-Datensatz VRa, VRb, VRc repräsentativ für eine virtuelle Umgebung vor dem Bereitstellen in der Datenbank 36 von dem Nutzer 6 konfiguriert.
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In einem weiteren Schritt S200 einer der Initialisierungsphase nachgeschalteten Betriebsphase werden die VR-Datensätze VRa, VRb, VRc repräsentativ für eine virtuelle Umgebung in dem Kraftfahrzeug 4 in der Datenbank 36 anderen Nutzern 20a, 20b, 20c außerhalb des Kraftfahrzeugs 4 bereitgestellt.
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In einem weiteren Schritt S300 der Betriebsphase werden die jeweiligen VR-Datensätze VRa, VRb, VRc von jeweiligen Ausgabegeräten 46a, 46b, 46c eingelesen, die sich außerhalb des Kraftfahrzeugs 4 befinden.
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In einem weiteren Schritt S400 der Betriebsphase erzeugen dann die jeweiligen Ausgabegeräten 46a, 46b, 46c unter Auswertung der jeweiligen VR-Datensätze VRa, VRb, VRc die jeweiligen virtuellen Umgebungen.
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Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge der Schritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden. Des Weiteren können auch abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel einzelne Schritte übersprungen oder ausgelassen werden.
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So können durch den Zugriff auf den in der Datenbank 36 hinterlegten VR-Datensätze VRa, VRb, VRc ein außerhalb des Kraftfahrzeugs 4 befindlicher Nutzer 20a, 20b, 20c innerhalb der virtuellen Umgebung agieren und mit dem Nutzer 6, der sich im Kraftfahrzeug 4 befindet, auch kommunizieren und/oder interagieren.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- System
- 4
- Kraftfahrzeug
- 6
- Nutzer
- 8
- Innenraumsensoren
- 10
- Umfeldsensoren
- 12
- virtueller Innenraum
- 14
- bewegter Innenraum
- 16
- ortsfester Innenraum
- 18
- virtuelle Werkzeuge
- 20a
- Nutzer
- 20b
- Nutzer
- 20c
- Nutzer
- 22
- 3D-Rendering-Modul
- 24
- Personenrendering-Modul
- 26
- virtueller Sitzplatz
- 28
- Master-Sitzplatz
- 30
- Client-Sitzplatz
- 32
- Eingabegerät
- 34
- Avatar
- 36
- Datenbank
- 38a
- Avatar
- 38b
- Avatar
- 38c
- Avatar
- 40
- Büro
- 42
- Kraftfahrzeug
- 44
- Zuhause
- 46a
- Ausgabegerät
- 46b
- Ausgabegerät
- 46c
- Ausgabegerät
- FD
- Fahrzeugdaten
- IRM
- Innenraummodell-Datensatz
- ND
- Nutzerdaten
- VRa
- VR-Datensatz
- VRb
- VR-Datensatz
- VRc
- VR-Datensatz
- S100
- Schritt
- S200
- Schritt
- S300
- Schritt
- S400
- Schritt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8457019 [0005]
- US 9547173 [0005]
- US 2013/257686 A1 [0005]
- US 9517415 [0005]
