DE102019210466B4 - Simulating an autonomous driving of a vehicle - Google Patents
Simulating an autonomous driving of a vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019210466B4 DE102019210466B4 DE102019210466.5A DE102019210466A DE102019210466B4 DE 102019210466 B4 DE102019210466 B4 DE 102019210466B4 DE 102019210466 A DE102019210466 A DE 102019210466A DE 102019210466 B4 DE102019210466 B4 DE 102019210466B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vehicle
- glasses
- simulation computer
- video stream
- occupant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 7
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 6
- 230000003155 kinesthetic effect Effects 0.000 description 6
- 206010025482 malaise Diseases 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 4
- 206010028813 Nausea Diseases 0.000 description 3
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 3
- 230000008693 nausea Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000004886 head movement Effects 0.000 description 1
- 201000003152 motion sickness Diseases 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
- A63F13/25—Output arrangements for video game devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
- A63F13/80—Special adaptations for executing a specific game genre or game mode
- A63F13/803—Driving vehicles or craft, e.g. cars, airplanes, ships, robots or tanks
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
- G09B9/05—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles the view from a vehicle being simulated
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
- A63F2300/80—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game specially adapted for executing a specific type of game
- A63F2300/8082—Virtual reality
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
Verfahren zum Simulieren einer autonomen Fahrt eines Fahrzeugs (10), bei dem:
- ein Fahrzeug (10) unabhängig von einem eine VR-Brille (70) tragenden Insassen (30) des Fahrzeugs (10) fährt;
- ein mit der VR-Brille (70) verbundener Simulationsrechner (40) des Fahrzeugs (10) aus einem digitalen Modell (42) eines von dem Insassen (30) zu testenden virtuellen Fahrzeuginnenraums und einem eine reale Umgebung des Fahrzeugs (10) abbildenden Videostrom (61) abhängig von Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten (51, 71) des Fahrzeugs (10) und/oder der VR-Brille (70) eine virtuelle Realität berechnet, wobei der Simulationsrechner (40) den zu testenden virtuellen Fahrzeuginnenraum mit bewegten Bildern der realen Umgebung kombiniert;
- der Simulationsrechner (40) einen die berechnete virtuelle Realität abbildenden VR-Videostrom (43) zu der VR-Brille (70) überträgt; und
- die VR-Brille (70) den übertragenen VR-Videostrom (43) empfängt und dem Insassen (30) anzeigt.
Method for simulating autonomous driving of a vehicle (10), in which:
- A vehicle (10) independently of an occupant (30) of the vehicle (10) wearing VR glasses (70);
- A simulation computer (40) of the vehicle (10) connected to the VR glasses (70) from a digital model (42) of a virtual vehicle interior to be tested by the occupant (30) and a video stream depicting a real environment of the vehicle (10). (61) calculates a virtual reality depending on position data, direction data and/or movement data (51, 71) of the vehicle (10) and/or the VR glasses (70), the simulation computer (40) also moving the virtual vehicle interior to be tested combined images of the real environment;
- the simulation computer (40) transmits a VR video stream (43) depicting the calculated virtual reality to the VR glasses (70); and
- The VR glasses (70) receive the transmitted VR video stream (43) and display it to the occupant (30).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren einer autonomen Fahrt eines Fahrzeugs, bei dem ein Fahrzeug unabhängig von einem eine VR-Brille tragenden Insassen des Fahrzeugs fährt. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug zum Simulieren einer autonomen Fahrt.The invention relates to a method for simulating an autonomous driving of a vehicle, in which a vehicle drives independently of an occupant of the vehicle wearing VR glasses. Furthermore, the invention relates to a vehicle for simulating an autonomous journey.
Fahrten von Fahrzeugen werden zu unterschiedlichen Zwecken simuliert. Beispielsweise sind Computeranwendungen bekannt, welche eine Fahrt eines Fahrzeugs simulieren. Zu diesen Computeranwendungen gehören insbesondere Computerspiele, welche zur Unterhaltung eines Nutzers ein Autorennen mittels einer Anzeigeeinheit eines Computers simulieren. Bei einem solchen Computerspiel steuert der Nutzer ein von der Anzeigeeinheit angezeigtes virtuelles Fahrzeug mittels einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI), welche als eine Spielkonsole ausgebildet sein kann.Vehicle journeys are simulated for various purposes. For example, computer applications are known which simulate driving a vehicle. These computer applications include, in particular, computer games which, for the entertainment of a user, simulate a car race using a display unit of a computer. In such a computer game, the user controls a virtual vehicle displayed by the display unit using a human-machine interface (HMI), which can be embodied as a game console.
Ein derartiges Simulieren einer Fahrt eines Fahrzeugs bedient allerdings nur wenige Sinne des Nutzers. Wenn die Anzeigeeinheit einen Bildschirm und einen Lautsprecher umfasst, wird die Fahrt des Fahrzeugs für den Nutzer zumeist audiovisuell simuliert. Wenn zudem die Mensch-Maschine-Schnittstelle, wie bei gängigen Spielkonsolen üblich, elektromechanische Aktoren umfasst, kann die Spielkonsole während einer simulierten Fahrt mittels einer Gegenkraft eine Betätigung erschweren oder ein Vibrieren generieren (Feedback), um ein Spielerlebnis des Nutzers zu verbessern. Such a simulation of driving a vehicle, however, serves only a few of the user's senses. If the display unit includes a screen and a loudspeaker, the journey of the vehicle is mostly audio-visually simulated for the user. If the man-machine interface also includes electromechanical actuators, as is common in common game consoles, the game console can use a counterforce to make operation more difficult during a simulated ride or generate vibration (feedback) in order to improve the user's gaming experience.
Dennoch bleibt das Spielerlebnis bei solchen Fahrsimulationen in kinästhetischer Hinsicht unbefriedigend, da nicht ein vollständiges Bewegungsempfinden des Nutzers erzeugt wird. Bei einer Fahrt des realen Fahrzeugs wirkende Kräfte infolge einer Beschleunigung des Fahrzeugs, d.h. einer Geschwindigkeitsänderung (Längsbeschleunigung) oder einer Richtungsänderung (Querbeschleunigung) des Fahrzeugs, lassen sich mit den beschriebenen Mitteln nicht simulieren.Nevertheless, the gaming experience in such driving simulations remains unsatisfactory from a kinesthetic point of view, since the user does not experience a complete sense of movement. When the real vehicle is driving, forces acting as a result of vehicle acceleration, i.e. a change in speed (longitudinal acceleration) or a change in direction (transverse acceleration) of the vehicle, cannot be simulated using the means described.
Während einer Fahrt eines realen Fahrzeugs, insbesondere wenn das Fahrzeug wegen eines Verkehrsstaus nicht oder nur sehr langsam vorankommt, haben Insassen des Fahrzeugs Gelegenheit, sich mit einer derartigen Computeranwendung zu unterhalten. In einem autonomen Fahrzeug gilt dies während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs zusätzlich für den Fahrer des Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug eine Mehrzahl von in einem Innenraum des Fahrzeugs wirkenden elektromechanischen Aktoren umfasst, beispielsweise Aktoren zum Verstellen von Sitzen des Fahrzeugs, kann die Computeranwendung die Aktoren im Rahmen einer Zweitverwendung zum kinästhetischen Unterstützen der generierten Simulation betätigen.While a real vehicle is driving, in particular when the vehicle is not moving forward or is moving only very slowly due to a traffic jam, occupants of the vehicle have the opportunity to converse with such a computer application. In an autonomous vehicle, this also applies to the driver of the vehicle while the vehicle is driving autonomously. If the vehicle comprises a plurality of electromechanical actuators acting in an interior of the vehicle, for example actuators for adjusting seats of the vehicle, the computer application can actuate the actuators as part of a secondary use for kinesthetically supporting the generated simulation.
Ein solches Verfahren zum Simulieren einer Fahrt in einem virtuellen Fahrzeug offenbart
Weiterhin werden Fahrten von Fahrzeugen bei der Entwicklung autonomer Fahrzeuge simuliert. Während einer manuellen Fahrt eines Fahrzeugs trifft ein Fahrer insbesondere in kritischen Fahrsituationen Entscheidungen, welche von einer Ethik oder einer Moral des Fahrers bestimmt sind. Während einer autonomen Fahrt eines autonomen Fahrzeugs dagegen muss das Fahrzeug sämtliche Entscheidungen, auch solche in einer kritischen Fahrsituation, selbständig treffen.Furthermore, vehicle journeys are simulated during the development of autonomous vehicles. When driving a vehicle manually, a driver makes decisions, particularly in critical driving situations, which are determined by the driver's ethics or morals. On the other hand, during an autonomous drive of an autonomous vehicle, the vehicle has to make all decisions independently, including those in a critical driving situation.
Eine Möglichkeit, Reaktionen eines autonomen Fahrzeugs auf kritische Fahrsituationen zu bestimmen, besteht darin, reale Reaktionen des Fahrers auf simulierte kritische Fahrsituationen zu erfassen und in dem autonomen Fahrzeug entsprechend zu programmieren.One way of determining how an autonomous vehicle reacts to critical driving situations is to record the driver's real reactions to simulated critical driving situations and to program them accordingly in the autonomous vehicle.
So offenbart
Abgesehen davon erfordert ein Entwickeln von adäquaten Bedien- und Anzeigekonzepten, d.h. Mensch-Maschine-Schnittstellen, für autonome Fahrzeuge entsprechende Nutzerstudien. Da ein autonomes Fahrzeug eine den SAE (Society of Automotive Engineers)-Stufen 4 oder 5 entsprechende vollautomatische autonome Fahrt in einem realen Straßenverkehr derzeit nicht ausführen darf, muss die autonome Fahrt des Fahrzeugs für eine Nutzerstudie simuliert werden.Apart from that, the development of adequate operating and display concepts, ie man-machine interfaces, for autonomous vehicles requires corresponding user studies. Since an autonomous vehicle is one of the SAE (Society of Auto motive engineers)
Für eine derartige Fahrsimulation kann ein sogenanntes Wizard-of-Oz-Fahrzeug verwenden werden, welches einer Testperson eine autonome Fahrt des Fahrzeugs vortäuscht, während es tatsächlich von einem Fahrer manuell gesteuert wird. Alternativ dazu kann eine autonome Fahrt für eine Testperson auch mittels einer VR (Virtual Reality)-Brille (Head Mounted Device, HMD) eines statischen Fahrsimulators simuliert werden. In letzterem Fall kann aber eine empfundene kinästhetische Diskrepanz zwischen einer Fahrsituation des realen Fahrzeugs und einer von der VR-Brille angezeigten Fahrsituation eines simulierten Fahrzeugs zu einer Übelkeit der Testperson führen, welche auch als Simulation Sickness bezeichnet wird.A so-called Wizard-of-Oz vehicle can be used for such a driving simulation, which pretends to a test person that the vehicle is driving autonomously, while it is actually being manually controlled by a driver. Alternatively, an autonomous drive for a test person can also be simulated using VR (Virtual Reality) glasses (Head Mounted Device, HMD) of a static driving simulator. In the latter case, however, a perceived kinesthetic discrepancy between a driving situation of the real vehicle and a driving situation of a simulated vehicle displayed by the VR glasses can lead to nausea in the test person, which is also referred to as simulation sickness.
Als Motion Sickness oder Kinetose wird dagegen eine Übelkeit bezeichnet, die während einer Fahrt eines Fahrzeugs durch eine empfundene kinästhetische Diskrepanz zwischen einer Fahrsituation des Fahrzeugs und einer mittels einer VR-Brille erlebten virtuellen Realität verursacht wird. Verfahren zu deren Vermeidung oder wenigstens Linderung sind beispielsweise in
Während das Nutzen eines Wizard-of-Oz-Fahrzeugs sehr aufwändig und kostspielig ist, leidet die Simulation mittels einer VR-Brille neben der Gefahr einer Übelkeit der Testperson auch unter starken Einschränkungen hinsichtlich eines Erlebnisses der Testperson und infolgedessen einer mangelnden Immersion der Testperson, d.h. einer unzureichenden Involviertheit der Testperson in die simulierte autonome Fahrt, wodurch ein Ergebnis der Nutzerstudie verfälscht sein kann.While using a Wizard-of-Oz vehicle is very time-consuming and expensive, the simulation using VR glasses suffers not only from the risk of the test person feeling sick, but also from severe restrictions in terms of the test person's experience and, as a result, a lack of immersion on the part of the test person, i.e. insufficient involvement of the test person in the simulated autonomous driving, which can lead to incorrect results of the user study.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Simulation einer autonomen Fahrt eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welche einer Testperson eine tiefe Immersion ermöglicht und gleichzeitig einer Übelkeit der Testperson entgegenwirkt.The invention is therefore based on the object of providing an improved simulation of an autonomous driving of a vehicle, which enables a test person to have deep immersion and at the same time counteracts the test person feeling nauseous.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Simulieren einer autonomen Fahrt eines Fahrzeugs, bei dem ein Fahrzeug unabhängig von einem eine VR-Brille tragenden Insassen des Fahrzeugs fährt. Durch das Fahren erzeugt das Fahrzeug reale und für den Insassen des Fahrzeugs kinästhetisch erlebbare Beschleunigungskräfte. Der die VR-Brille tragende Insasse ist beispielsweise eine an einer Nutzerstudie mitwirkende Testperson.One subject matter of the present invention is a method for simulating autonomous driving of a vehicle, in which a vehicle drives independently of an occupant of the vehicle wearing VR glasses. When driving, the vehicle generates real acceleration forces that can be experienced kinesthetically by the occupants of the vehicle. The occupant wearing the VR glasses is, for example, a test subject participating in a user study.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnet ein mit der VR-Brille verbundener Simulationsrechner aus einem digitalen Modell eines Fahrzeuginnenraums und einem eine reale Umgebung des Fahrzeugs abbildenden Videostrom abhängig von Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten des Fahrzeugs und/oder der VR-Brille eine virtuelle Realität und überträgt der Simulationsrechner einen die berechnete virtuelle Realität abbildenden VR-Videostrom zu der VR-Brille. Die VR-Brille empfängt den übertragenen VR-Videostrom und zeigt dem Insassen den VR-Videostrom an. Mit anderen Worten kombiniert der Simulationsrechner einen von dem Insassen zu testenden virtuellen Fahrzeuginnenraum mit bewegten Bildern der realen Umgebung des Fahrzeugs.In the method according to the invention, a simulation computer connected to the VR glasses calculates a virtual reality from a digital model of a vehicle interior and a video stream depicting a real environment of the vehicle, depending on position data, direction data and/or movement data of the vehicle and/or the VR glasses the simulation computer transmits a VR video stream depicting the calculated virtual reality to the VR glasses. The VR glasses receive the transmitted VR video stream and display the VR video stream to the occupant. In other words, the simulation computer combines a virtual vehicle interior to be tested by the occupant with moving images of the real surroundings of the vehicle.
Die VR-Brille und der Simulationsrechner können mittels einer Kabelverbindung oder einer drahtlosen Verbindung, beispielsweise einer Bluetooth-Verbindung oder WiFi-Verbindung miteinander verbunden sein. Mit einer drahtlosen Verbindung sind Bewegungen des Insassen in dem Fahrzeug nicht eingeschränkt.The VR glasses and the simulation computer can be connected to one another by means of a cable connection or a wireless connection, for example a Bluetooth connection or WiFi connection. With a wireless connection, occupant movement within the vehicle is not restricted.
Dabei kann der Simulationsrechner eine von den Daten abgebildete Fahrdynamik, d.h. dynamische Betriebsgrößen, des Fahrzeugs ebenso berücksichtigen wie eine von den Daten abgebildete Tragedynamik der VR-Brille, d.h. Kopfbewegungen des Insassen. Das Kombinieren des virtuellen Fahrzeuginnenraums und der bewegten Bilder der realen Umgebung des Fahrzeugs erfolgt bevorzugt, indem Ausschnitte des Videostroms in Fensteröffnungen des virtuellen Fahrzeuginnenraums eingeblendet werden. Auf diese Weise umfasst ein Erleben des Insassen ein visuelles Wahrnehmen der von dem Simulationsrechner berechneten virtuellen Realität einerseits und ein kinästhetisches Wahrnehmen der realen Fahrt, d.h. Beschleunigungen, Erschütterungen und dergleichen, des Fahrzeugs andererseits, wodurch eine Immersion des Insassen in die simulierte Fahrt verstärkt wird.The simulation computer can take into account driving dynamics, i.e. dynamic operating variables, of the vehicle mapped by the data as well as wearing dynamics of the VR glasses mapped by the data, i.e. head movements of the occupants. The virtual vehicle interior and the moving images of the real surroundings of the vehicle are preferably combined by displaying excerpts of the video stream in window openings of the virtual vehicle interior. In this way, the occupant's experience includes a visual perception of the virtual reality calculated by the simulation computer on the one hand and a kinesthetic perception of the real journey, i.e. accelerations, vibrations and the like, of the vehicle on the other hand, whereby the occupant's immersion in the simulated journey is increased.
In einer Ausführungsform erfasst eine mit dem Simulationsrechner verbundene Kamera des Fahrzeugs die reale Umgebung des Fahrzeugs und stellt den Videostrom für den Simulationsrechner bereit. Die Kamera erfasst während der Fahrt des Fahrzeugs periodisch Bilder von der realen Umgebung und erzeugt aus den erfassten Bildern den Videostrom.In one embodiment, a vehicle camera connected to the simulation computer captures the real environment of the vehicle and provides the video stream for the simulation computer. While the vehicle is moving, the camera periodically captures images of the real environment and generates the video stream from the captured images.
In einer anderen Ausführungsform empfängt der Simulationsrechner die Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten des Fahrzeugs von einer Fahrzeugschnittstelle. Positionsdaten, Richtungsdaten und Bewegungsdaten bestimmen eine Fahrdynamik des Fahrzeugs. Positionsdaten umfassen Ortskoordinaten des Fahrzeugs, Richtungsdaten umfassen eine Ausrichtung des Fahrzeugs angebende Vektoreinträge und Bewegungsdaten umfassen eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann solche ohnehin vorhandenen Fahrdynamikdaten über ein vorhandenes Bussystem bereitstellen, an welches die Fahrzeugschnittstelle angeschlossen ist.In another embodiment, the simulation computer receives the position data, direction data and/or movement data of the vehicle from a vehicle interface. Position data, direction data and movement data determine the driving dynamics of the vehicle. Position data includes location coordinates of the vehicle vehicle, direction data includes vector entries indicative of an orientation of the vehicle, and motion data includes a speed and/or an acceleration of the vehicle. The vehicle can provide such driving dynamics data, which is present in any case, via an existing bus system to which the vehicle interface is connected.
In noch einer anderen Ausführungsform empfängt der Simulationsrechner die Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten der VR-Brille von der VR-Brille. Mit anderen Worten besteht zwischen dem Simulationsrechner und der VR-Brille eine bidirektionale Verbindung. Auf diese Weise können von Sensoren der VR-Brille erfasste die Tragedynamik angebende Daten zu dem Simulationsrechner übertragen werden, während der Simulationsrechner den berechneten VR-Videostrom zu der VR-Brille überträgt.In yet another embodiment, the simulation computer receives the position data, direction data and/or movement data of the VR glasses from the VR glasses. In other words, there is a bidirectional connection between the simulation computer and the VR glasses. In this way, data recorded by sensors of the VR glasses and indicating the wearing dynamics can be transmitted to the simulation computer, while the simulation computer transmits the calculated VR video stream to the VR glasses.
Bevorzugt berechnet der Simulationsrechner die virtuelle Realität in Echtzeit und/oder zeigt die VR-Brille den empfangenen VR-Videostrom mit einer für den Insassen unmerklichen Latenz an. Dank der Echtzeitberechnung der virtuellen Realität und/oder der latenzfreien Anzeige des VR-Videostroms sind das visuelle Erleben und das kinästhetische Erleben des Insassen synchron zueinander, was einer Simulation Sickness entgegenwirkt und die Immersion des Insassen in die simulierte Fahrt weiter verstärkt.The simulation computer preferably calculates the virtual reality in real time and/or the VR glasses display the received VR video stream with a latency that is imperceptible to the occupant. Thanks to the real-time calculation of virtual reality and/or the zero-latency display of the VR video stream, the visual experience and the kinesthetic experience of the occupant are in sync with each other, which counteracts simulation sickness and further enhances the occupant's immersion in the simulated ride.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die virtuelle Realität ohne einen Avatar eines das Fahrzeug manuell steuernden von dem Insassen verschiedenen Fahrers des Fahrzeugs berechnet. Dank der manuellen Steuerung durch den Fahrer darf das Fahrzeug in einem realen Straßenverkehr fahren, was zu einem besonders realistischen insbesondere kinästhetischen Erleben des Insassen führt. Durch das Weglassen des Avatars wird das Erleben der simulierten autonomen Fahrt des Fahrzeugs verbessert und entsprechend die Immersion des Insassen in die simulierte Fahrt weiter verstärkt.In a particularly preferred embodiment, the virtual reality is calculated without an avatar of a driver of the vehicle who is manually controlling the vehicle and who is different from the occupant. Thanks to the manual control by the driver, the vehicle is allowed to drive in real traffic, which leads to a particularly realistic, in particular kinaesthetic, experience for the occupants. By omitting the avatar, the experience of the simulated autonomous driving of the vehicle is improved and accordingly the immersion of the occupant in the simulated driving is further increased.
Vorteilhaft wählt der Simulationsrechner das digitale Modell des Fahrzeuginnenraums aus einer Mehrzahl von gespeicherten digitalen Modellen von Fahrzeuginnenräumen aus. Während einer einzigen realen Fahrt des Fahrzeugs können auf diese Weise mehrere alternative virtuelle Fahrzeuginnenräume in einer beliebigen Abfolge nacheinander getestet werden, ohne dass ein Umrüsten des Fahrzeugs oder ein Unterbrechen der Fahrt erforderlich ist. Dies erleichtert dem Insassen ein Vergleichen und Beurteilen von alternativen Varianten von Fahrzeuginnenräumen, d.h. Anzeige- und Bedienkonzepten.The simulation computer advantageously selects the digital model of the vehicle interior from a plurality of stored digital models of vehicle interiors. In this way, several alternative virtual vehicle interiors can be tested one after the other in any sequence during a single real journey of the vehicle without the vehicle having to be modified or the journey interrupted. This makes it easier for the occupant to compare and assess alternative variants of vehicle interiors, i.e. display and operating concepts.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeug zum Simulieren einer autonomen Fahrt, mit einem Simulationsrechner, welcher an eine Fahrzeugschnittstelle angeschlossen ist, einer mit dem Simulationsrechner verbundenen Kamera, einer mit dem Simulationsrechner verbundenen VR-Brille, und mit einer auf dem Simulationsrechner ausgeführten VR-Anwendung, welche konfiguriert ist, abhängig von von der Fahrzeugschnittstelle empfangenen Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten des Fahrzeugs und/oder abhängig von von der VR-Brille empfangenen Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten der VR-Brille eine virtuelle Realität, welche ein digitales Modell eines Fahrzeuginnenraums und einen von der Kamera bereitgestellten Videostrom einer realen Umgebung des Fahrzeugs umfasst, zu berechnen und einen die virtuelle Realität abbildenden VR-Videostrom zu der VR-Brille zu übertragen. Der von dem Simulationsrechner übertragene VR-Videostrom ermöglicht einem Insassen des Fahrzeugs, beispielsweise einer Testperson einer Nutzerstudie, während einer Fahrt eines manuell gesteuerten Fahrzeugs ein Erleben einer autonomen Fahrt in einem virtuellen Fahrzeug, wobei eine Gefahr einer Simulation Sickness des Insassen verringert ist.The invention also relates to a vehicle for simulating an autonomous journey, with a simulation computer which is connected to a vehicle interface, a camera connected to the simulation computer, VR glasses connected to the simulation computer, and a VR application running on the simulation computer , which is configured, depending on position data, direction data and/or movement data of the vehicle received from the vehicle interface and/or depending on position data, direction data and/or movement data of the VR glasses received from the VR glasses, a virtual reality which is a digital model of a vehicle interior and a video stream provided by the camera of a real environment of the vehicle, and to transmit a VR video stream depicting virtual reality to the VR glasses. The VR video stream transmitted by the simulation computer enables an occupant of the vehicle, for example a test subject in a user study, to experience autonomous driving in a virtual vehicle while driving a manually controlled vehicle, with the risk of simulation sickness being reduced by the occupant.
Bevorzugt ist der Simulationsrechner konfiguriert, die virtuelle Realität in Echtzeit zu berechnen und/oder ist die VR-Brille konfiguriert, den VR-Videostrom mit einer für einen Träger der VR-Brille unmerklichen Latenz anzuzeigen. Entsprechend sind ein visuelles Wahrnehmen und ein kinästhetisches Wahrnehmen des Insassen zueinander synchron, d.h. der Insasse nimmt einen zeitlichen Versatz zwischen den verschiedenen Sinneseindrücken nicht wahr, was einer Simulation Sickness des Insassen zusätzlich entgegenwirkt und die Immersion des Insassen in eine simulierte Fahrt des Fahrzeugs verstärkt.The simulation computer is preferably configured to calculate the virtual reality in real time and/or the VR glasses are configured to display the VR video stream with a latency that is imperceptible to a wearer of the VR glasses. Accordingly, visual perception and kinesthetic perception of the occupant are synchronous with one another, i.e. the occupant does not perceive a time lag between the various sensory impressions, which additionally counteracts a simulation of occupant sickness and increases the occupant's immersion in a simulated journey of the vehicle.
Bevorzugt ist die Kamera an einer lateralen Außenseite des Fahrzeugs oder an einer Außenseite eines Dachs des Fahrzeugs montiert und/oder umfasst der Simulationsrechner eine Mehrzahl von digitalen Modellen von Fahrzeuginnenräumen. Die Kamera ist also als eine Außenkamera ausgebildet. Die außenseitige Montage der Kamera stellt sicher, dass die erfassten Bilder der realen Umgebung des Fahrzeugs das Fahrzeug selbst nicht umfassen. Die Montage der Kamera auf dem Dach des Fahrzeugs ermöglicht eine beliebige laterale Ausrichtung der Kamera. Die Mehrzahl von virtuellen Fahrzeuginnenräumen ermöglicht ein Wechseln zwischen alternativen virtuellen Fahrzeuginnenräumen während einer einzigen Fahrt des Fahrzeugs.The camera is preferably mounted on a lateral outside of the vehicle or on an outside of a roof of the vehicle and/or the simulation computer includes a plurality of digital models of vehicle interiors. The camera is therefore designed as an external camera. The external mounting of the camera ensures that the captured images of the real environment of the vehicle do not include the vehicle itself. Mounting the camera on the roof of the vehicle allows any lateral orientation of the camera. The plurality of virtual vehicle interiors enables switching between alternative virtual vehicle interiors during a single trip of the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Mehrzahl von Kameras, welche angeordnet sind, ein 360°-Panorama der realen Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen und das 360°-Panorama abbildende Videoströme bereitzustellen. Das 360°-Panorama erlaubt ein Einblenden von Umgebungsbildern in jedes Fenster, insbesondere auch ein rückwärtiges Fenster, des virtuellen Fahrzeuginnenraums, wodurch die Immersion des Insassen weiter verstärkt ist.In an advantageous embodiment, the vehicle includes a plurality of cameras which are arranged to provide a 360° panorama of the rea len environment of the vehicle and to provide video streams depicting the 360° panorama. The 360° panorama allows images of the surroundings to be displayed in every window, in particular also a rear window, of the virtual vehicle interior, which further enhances the immersion of the occupants.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein beispielsweise als Testperson einer Nutzerstudie dienender Insasse des Fahrzeugs dank des VR-Videostroms eine Fahrt in einem virtuellen Fahrzeuginnenraum hinsichtlich seiner visuellen und kinästhetischen Wahrnehmung konsistent erlebt und tief in die Fahrt mit einem virtuellen autonomen Fahrzeug eintaucht, ohne einer Gefahr einer Simulation Sickness ausgesetzt zu sein. Bei Nutzung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs zum Simulieren einer autonomen Fahrt eines Fahrzeugs führt eine Nutzerstudie betreffend Bedien- und Anzeigekonzepte eines autonomen Fahrzeugs einfach und kostengünstig zu validen Ergebnissen.A major advantage of the method according to the invention is that an occupant of the vehicle who is serving as a test subject in a user study, for example, experiences a journey in a virtual vehicle interior consistently in terms of his visual and kinaesthetic perception thanks to the VR video stream and immerses himself deeply in the journey with a virtual autonomous vehicle without being at risk of simulation sickness. When using a vehicle according to the invention for simulating an autonomous drive of a vehicle, a user study regarding operating and display concepts of an autonomous vehicle leads to valid results in a simple and cost-effective manner.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht eines Fahrzeugs nach einer Ausführungsform der Erfindung.
-
1 in a schematic representation a plan view of a vehicle according to an embodiment of the invention.
Ferner umfasst das Fahrzeug 10 eine Mehrzahl von mit dem Simulationsrechner 40 verbundenen Kameras 60, welche an einer Außenseite eines Dachs des Fahrzeugs 10 montiert sind und alternativ an lateralen Außenseiten des Fahrzeugs 10 montiert sein können. Die Kameras 60 sind angeordnet, ein 360°-Panorama der realen Umgebung des Fahrzeugs 10 zu erfassen und das 360°-Panorama abbildende Videoströme bereitzustellen.
Das Fahrzeug 10 umfasst zudem eine mit dem Simulationsrechner 40 drahtlos und bidirektional verbundene VR (Virtual Reality)-Brille (Head Mounted Device, HMD) 70, beispielsweise mittels einer Bluetooth-Verbindung oder einer WiFi-Verbindung. Die VR-Brille 70 ist konfiguriert, den VR-Videostrom 43 mit einer für einen Träger 30 der VR-Brille 70 unmerklichen Latenz anzuzeigen.The
Zu dem Fahrzeug 10 gehört auch eine auf dem Simulationsrechner 40 ausgeführte VR-Anwendung 41. Die VR-Anwendung 41 ist konfiguriert, abhängig von von der Fahrzeugschnittstelle 50 empfangenen Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten 51 des Fahrzeugs 10 und/oder abhängig von von der VR-Brille 70 empfangenen Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten 71 der VR-Brille 70 eine virtuelle Realität, welche ein digitales Modell 42 eines Fahrzeuginnenraums und von den Kameras 60 bereitgestellte Videoströme 61 einer realen Umgebung des Fahrzeugs 10 umfasst, in Echtzeit zu berechnen und einen die virtuelle Realität abbildenden VR-Videostrom 43 zu der VR-Brille 70 zu übertragen.The
Während einer Fahrt des Fahrzeugs 10 fährt das Fahrzeug 10 unabhängig von einem Insassen 30 des Fahrzeugs 10, welcher die VR-Brille 70 trägt. Es wird von einem Fahrer 20, welcher von dem Insassen 30 verschieden ist, in einem realen Straßenverkehr, d.h. auf öffentlichen Straßen, manuell gesteuert. Alternativ kann das Fahrzeug 10 auch autonom fahren, beispielsweise auf einem privaten Testgelände. Die Kameras 60 erfassen während der Fahrens des Fahrzeugs 10 fortlaufend ein 360°-Panorama der realen Umgebung des Fahrzeugs 10 und stellen Videoströme 61 der realen Umgebung für den Simulationsrechner 40 bereit.While the
Der Simulationsrechner 40 empfängt die Videoströme 61 sowie die Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten 51 des Fahrzeugs 10 von der Fahrzeugschnittstelle 50 und die Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten 71 der VR-Brille 70 von der VR-Brille 70.The
Der Simulationsrechner 40 berechnet aus einem digitalen Modell 42 eines Fahrzeuginnenraums und den die reale Umgebung des Fahrzeugs 10 abbildenden Videoströmen 61 abhängig von den Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder Bewegungsdaten 51, 71 des Fahrzeugs 10 und/oder der VR-Brille 70 in Echtzeit eine virtuelle Realität ohne einen Avatar des Fahrers 20.The
Dann überträgt der Simulationsrechner 40 den die berechnete virtuelle Realität abbildenden VR-Videostrom 43 zu der VR-Brille 70. Die VR-Brille 70 empfängt den übertragenen VR-Videostrom 43 und zeigt den empfangenen VR-Videostrom 43 dem Insassen 30 mit einer für den Insassen unmerklichen Latenz an.Then the
Im Laufe der Fahrt wählt der Simulationsrechner 40 nacheinander unterschiedliche digitale Modelle 42 von Fahrzeuginnenräumen aus der Mehrzahl von gespeicherten digitalen Modellen 42 von Fahrzeuginnenräumen aus. Auf diese Weise kann der Insasse 30 die virtuellen Fahrzeuginnenräume während einer einzigen Fahrt und ohne Unterbrechung in einer beliebigen Abfolge erleben. Reaktionen des Insassen 30 auf die simulierten autonomen Fahrten können erfasst werden und im Rahmen einer Nutzerstudie ausgewertet werden, um Anzeige- und Bedienkonzepte für autonome Fahrzeuge zu entwickeln bzw. zu optimieren.During the journey, the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1111
- Fahrtrichtungdriving direction
- 2020
- Fahrerdriver
- 3030
- Insasse, Trägeroccupant, carrier
- 4040
- Simulationsrechnersimulation calculator
- 4141
- VR-AnwendungVR application
- 4242
- digitales Modelldigital model
- 4343
- VR-VideostromVR video stream
- 5050
- Fahrzeugschnittstellevehicle interface
- 5151
- Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder BewegungsdatenPosition data, direction data and/or movement data
- 6060
- Kameracamera
- 6161
- Videostromvideo stream
- 7070
- VR-BrilleVR glasses
- 7171
- Positionsdaten, Richtungsdaten und/oder BewegungsdatenPosition data, direction data and/or movement data
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019210466.5A DE102019210466B4 (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Simulating an autonomous driving of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019210466.5A DE102019210466B4 (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Simulating an autonomous driving of a vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019210466A1 DE102019210466A1 (en) | 2021-01-21 |
DE102019210466B4 true DE102019210466B4 (en) | 2023-03-30 |
Family
ID=74093140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019210466.5A Active DE102019210466B4 (en) | 2019-07-16 | 2019-07-16 | Simulating an autonomous driving of a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019210466B4 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170285639A1 (en) | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Jaguar Land Rover Limited | System and method for configuring autonomous vehicle responses based on a driver profile |
DE102016220871A1 (en) | 2016-10-24 | 2018-04-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vehicle simulation in autonomous vehicle with simulation-dependent actuator control |
DE102016224122A1 (en) | 2016-12-05 | 2018-06-07 | Audi Ag | Method for operating a VR glasses in an interior of a motor vehicle and control device and motor vehicle |
DE102017213544A1 (en) | 2017-08-04 | 2019-02-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling a VR representation in a means of locomotion and VR presentation device |
US20190072961A1 (en) | 2017-09-07 | 2019-03-07 | Denso Corporation | Autonomous driving adjustment method, apparatus, and system |
-
2019
- 2019-07-16 DE DE102019210466.5A patent/DE102019210466B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170285639A1 (en) | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Jaguar Land Rover Limited | System and method for configuring autonomous vehicle responses based on a driver profile |
DE102016220871A1 (en) | 2016-10-24 | 2018-04-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vehicle simulation in autonomous vehicle with simulation-dependent actuator control |
DE102016224122A1 (en) | 2016-12-05 | 2018-06-07 | Audi Ag | Method for operating a VR glasses in an interior of a motor vehicle and control device and motor vehicle |
DE102017213544A1 (en) | 2017-08-04 | 2019-02-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling a VR representation in a means of locomotion and VR presentation device |
US20190072961A1 (en) | 2017-09-07 | 2019-03-07 | Denso Corporation | Autonomous driving adjustment method, apparatus, and system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019210466A1 (en) | 2021-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3932506B1 (en) | Method for operating a device, in particular an amusement ride, a means of transport, a fitness machine or the like | |
DE102009060213B4 (en) | Method for operating a motor vehicle as a travel simulator and motor vehicle | |
EP3695267B1 (en) | Method for operating a head-mounted electronic display device and display system for displaying a virtual content | |
DE102006044086A1 (en) | Traffic situation e.g. accident-critical driving situation, simulating system, has reference vehicle, where behavior of vehicle temporally takes place based on information detected by detection unit during simulated traffic situation | |
WO2014102620A2 (en) | Method and device for the combined simulation and control of remote-controlled vehicles using a user-friendly projection system | |
DE102005053737A1 (en) | Vehicle e.g. car, body action information system, has action estimating part determining vehicle body action and informing device providing visual display relating to determined vehicle body action within vehicle | |
DE102015003882A1 (en) | Method for operating a arranged in a motor vehicle virtual reality glasses and virtual reality system | |
DE102014015871B4 (en) | Display system for a motor vehicle, motor vehicle with a display system and method for operating a display system | |
WO2019120360A1 (en) | System and method for reducing motion sickness symptoms | |
DE102018219953B3 (en) | Method for graphically displaying content in a vehicle and vehicle | |
DE102016220871A1 (en) | Vehicle simulation in autonomous vehicle with simulation-dependent actuator control | |
DE102017009090B4 (en) | Method for operating a seat device of a motor vehicle when operating a virtual reality application and a seat device | |
DE102018218428B4 (en) | Method for operating a vehicle as a driving simulator and device for carrying out the method | |
DE102015100943A1 (en) | Method for operating a device, in particular a ride, a means of transport, a fitness device or the like | |
DE102019210466B4 (en) | Simulating an autonomous driving of a vehicle | |
WO2018007003A1 (en) | Non-rail bound driving device provided with a virtual reality unit | |
EP3834058A1 (en) | Method and system for operating at least two display devices carried by respective vehicle occupants on the head | |
DE102015212253B4 (en) | Alignment sensor system and alignment sensor method | |
DE102014208352A1 (en) | System and method for instructing a subscriber of a driver training | |
DE102018000968B4 (en) | Device for simulating moving real or fictitious objects | |
DE102018206658A1 (en) | Method for operating electronic data glasses in a motor vehicle and electronic data glasses | |
DE102019205986A1 (en) | Method and system for reducing a kinetosis effect on passengers of a vehicle | |
DE102023104781B3 (en) | Method for adjusting at least one light source | |
WO2024068367A1 (en) | Driving a motor vehicle in virtual surroundings | |
DE102018206570A1 (en) | Holographic display operator and method for operating a holographic display operator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RDL PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE Representative=s name: RAIBLE, DEISSLER, LEHMANN PATENTANWAELTE PARTG, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |