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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung eines einen Bildbereich überlagernden Navigationshinweises, wobei der Bildbereich ein digitales Bild eines Ausschnittes oder ein durch eine Windschutzscheibe sichtbarer Ausschnitt einer realen Umgebung eines Fahrzeuges ist sowie ein Assistenzsystem eines Fahrzeuges zur Durchführung des Verfahrens.
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In Fahrzeugen werden häufig Headup-Displays verwendet, bei welchen eine erweiterte Realität (Augmented-Reality) zur Anzeige verwendet wird. Unter dieser erweiterten Realität soll im Weiteren eine computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung verstanden werden, indem eine visuelle Darstellung in dem Anzeigebereich durch computergenerierte Zusatzinformationen mittels Einblendung und Überlagerung generiert wird. Diese Einblendungen und Überlagerungen stellen häufig Markierungen dar. Es sind verdeckungskorrekte virtuelle Darstellungen, bei welchen ein virtueller Inhalt ein Objekt des realen Bildes den im Anzeigebereich überdeckt.
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Aus der
DE 10 2019 000 901 A1 ist ein Verfahren zur Anzeige von Navigationshinweisen in einem Headup-Display eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei welchem eine Position und eine Trajektorie erfasst werden und in Abhängigkeit davon sowie einer zu fahrenden Richtung im Headup-Display ein Navigationshinweis eingeblendet wird, der als Kettenpfeil ausgebildet ist, wobei die Ausrichtung des Kettenpfeils von der jeweiligen Phase der Fahrt des Kraftfahrzeuges in Bezug auf einen Kreisverkehr abhängt. Allerdings ist eine natürliche Darstellung des gebogenen Navigationshinweises bei dessen Widergabe in der realen Umgebung nicht immer gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Darstellung eines einen Bildbereich überlagernden Navigationshinweises anzugeben, bei welchem bei einer Krümmung des Navigationshinweises ein natürlicher Eindruck in der realen Umgebung entsteht.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Verfahren zur Darstellung eines einen Bildbereich überlagernden Navigationshinweises gelöst, bei welchem der Bildbereich ein digitales Bild eines Ausschnittes oder ein durch eine Windschutzscheibe sichtbarer Ausschnitt einer realen Umgebung eines Fahrzeuges widergibt. Der als Pfeil oder Pfeilverbund dargestellte Navigationshinweis wird in Abhängigkeit eines Trajektorienverlaufes des Fahrzeuges auf imaginären Meridianen eines auf eine Ebene projizierten Kugel- oder Ellipsoidabschnittes angeordnet wird. Dadurch ist eine ästhetisch ansprechende und generisch verständliche Darstellung der in Manöverrichtung verschobenen bzw. verbogenen Pfeile oder Pfeilverbünde möglich. Somit wird ein natürlicher Eindruck der verschiedenen Krümmungsstati und deren Übergänge gewährleistet.
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In einer Ausgestaltung wird die Anordnung auf den Meridianen ab einem vorgegebenen Manöverpunkt des Fahrzeuges gestartet. Dies ermöglicht eine intuitivere Navigation, da die Anzeige des Pfeils oder des Pfeilverbundes dynamisch an das Fahrverhalten und den Straßenverlauf angepasst werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird ein auf der Straße liegender einfacher Pfeil angezeigt, solange das Fahrzeug einen vorgegebenen Abstand zum Manöverpunkt überschreitet, wobei bei Erreichen des Manöverpunktes durch das Fahrzeug der Pfeil in einen Pfeilverbund übergeht, welcher durch das bevorstehende Manöver strukturiert wird und/oder am Ende des Manövers der Pfeilverbund in den einfachen Pfeil zurückgeführt wird. Durch das Auffächern und wieder Zusammenschieben des Pfeilverbundes wird es dem Fahrererleichtert, ein bevorstehendes Manöver des Fahrzeuges zu erkennen.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird in Abhängigkeit des Meridians, auf dem der Pfeil oder Pfeilverbund angeordnet ist, dieser um die Längsachse geschwenkt. Somit sind beispielsweise bei einem 90°-Kurvenabschnitt der Pfeil oder Pfeilverbund immer senkrecht aufgestellt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Pfeilverbund als Kettenpfeil ausgebildet, dessen Kettenpfeilelemente entsprechend dem bevorstehenden Manöver zur Strukturierung aufgefächert werden. Die Darstellung des Pfeilverbundes als einfachen Kettenpfeil unterstützt das Verständnis des Navigationshinweises durch den Fahrer.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist bei einem Geradeausfahrmanöver der Pfeil oder der Pfeilverbund auf den eine mittige Symmetrielinie des Kugel- oder Ellipsoidabschnittes beschreibenden Meridian ausgerichtet. Dadurch wird ein zufriedenstellender Eindruck des Navigationshinweises in der Augmented Reality erzeugt.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird bei einem Fahrrichtungsänderungsmanöver des Fahrzeuges um einen vorgegebenen Winkel der Pfeil oder der Pfeilverbund auf die der Symmetrielinie benachbarten Meridianlinien verschoben. Dadurch lassen sich alle gängigen Navigationsmanöver, wie Abbiegemanöver, U-turns, Spurwechsel und ähnliches durch den Pfeil oder den Pfeilverbund darstellen, da Manöverwinkel von 0° bis 180° dargestellt werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Pfeil oder der Pfeilverbund bei einem Fahrrichtungsänderungsmanöver des Fahrzeuges zwischen Null und einem vorgegebenen Winkel auf die Meridiane verschoben, die in der der realen Fahrtrichtungsänderung entgegengesetzten Richtung liegen. Dadurch erfolgt eine eineindeutige Zuordnung von Fahrtrichtung und Manöverrichtung des Fahrzeuges im Winkel zwischen 0° bis 180°, die durch den Pfeil oder Pfeilverbund hergestellt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Pfeil oder der Pfeilverbund bei einem Fahrrichtungsänderungsmanöver des Fahrzeuges um einen Winkel größer als der vorgegebene Winkel auf die Meridiane verschoben, die in der der realen Fahrtrichtungsänderung entsprechenden Richtung liegen. Die eineindeutige Zuordnung von Fahrt- und Manöverrichtung wird so für Winkel von 0° bis -180° hergestellt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem eines Fahrzeuges zur Darstellung eines einen Bildbereich überlagernden Navigationshinweises, wobei der Bildbereich ein digitales Bild eines Ausschnittes oder ein durch eine Windschutzscheibe sichtbaren Ausschnitt einer realen Umgebung eines Fahrzeuges ist, wobei der Bildbereich und der Navigationshinweis in einer Anzeigeeinheit darstellbar sind, die mit einer die Anzeigeeinheit steuernden Recheneinheit verbunden ist. Bei einem Assistenzsystem, bei welchem bei der Krümmung der Navigationshinweise ein natürlicher Eindruck in der realen Umgebung entsteht, weist die Recheneinheit zum Steuern des als Pfeil oder Pfeilverbund ausgebildeten Navigationshinweise in Abhängigkeit von einer Fahrtrichtung des Fahrzeuges eine Trajektorienbestimmungeinheit zur Bestimmung eines Trajektorienverlaufes des Fahrzeuges auf, die mit einer Pfeilberechnungseinheit zur Berechnung des Pfeils oder des Pfeilverbundes in Abhängigkeit des Trajektorienverlaufes des Fahrzeuges auf imaginären Meridianen eines auf eine Ebene projizierten Kugel- oder Ellipsoidabschnittes gekoppelt ist, welche den errechneten Pfeil oder Pfeilverbund an die Anzeigeeinheit ausgibt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit Mittels zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 2 eine Prinzipdarstellung einer Steuerung des Pfeiles,
- 3 ein Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Pfeiles,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Pfeiles,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Pfeiles,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Pfeiles,
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Steuerung eines Pfeiles.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit Mitteln zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Headup-Display 3, das in einem Anzeigebereich 7 der Windschutzscheibe 5 einen virtuellen Inhalt so in das Blickfeld des Fahrers einspiegelt, dass sich für den Fahrer der Eindruck ergibt, als wäre der virtuelle Inhalt tatsächlich Teil der durch die Windschutzscheibe 5 erkennbaren Realität. Ein solches Headup-Display 3 wird als Augmented-Reality-Headup-Display bezeichnet. Dabei sind virtuelle Anzeigeelemente kontaktanaloge Inhalte, die dem Fahrer in seine aktuelle Sicht so eingeblendet werden, dass er das Gefühl hat, als seien sie fester Bestandteil der Umgebung. Das Headup-Display 3 umfasst eine Einheit 9 zur Darstellung der virtuellen Anzeigeelemente in dem Anzeigebereich 7, die wiederum ist mit einer Einrichtung 11 zur Steuerung der Einheit 9 zur Darstellung des virtuellen Inhaltes verbunden ist. Diese Einrichtung 11 zur Steuerung der Einheit 9 zur Darstellung des virtuellen Inhaltes weist eine Trajektorienbestimmungseinheit 13 zur Erfassung einer vom Fahrzeug 1 gefahrenen Bahnkurve auf, die mit einer Pfeilberechnungseinheit 15 gekoppelt ist, welche eine dynamische Richtungsänderung des Pfeils bzw. des Pfeilverbundes in Abhängigkeit von der Trajektorie des Fahrzeuges 1 ermittelt. Die Ergebnisse der Pfeilberechnungseinheit 15 werden an die Einheit 9 zur Darstellung des Pfeils oder des Pfeilverbundes des Headup-Displays 3 ausgegeben.
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Anstelle des Head-up-Displays 3 kann die reale Umgebung aber auch auf einem Bildschirm im Fahrzeug dargestellt werden, der ebenfalls virtuelle Anzeigeelemente überlagert sind.
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Zu den virtuellen Anzeigeelementen zählen Pfeile oder Pfeilverbünde, mit welchen die Fahrrichtung eines Fahrzeuges angezeigt wird. Die Steuerung eines Pfeilverbundes erfolgt infolge der Beeinflussung der Einheit 9 zur Darstellung des virtuellen Inhaltes durch die Einrichtung 11. Die Ausrichtung des Pfeilverbundes hängt in der jeweiligen Phase der Fahrt des Fahrzeuges 1 von dessen Fahrtrichtung ab. Dabei wird der Pfeilverbund 17, wie in 2 dargestellt, entsprechend des Trajektorienverlaufes des Fahrzeuges 1 auf Meridianen 19 auf einer Innenfläche eines Kugel- oder Ellipsoidabschnittes 21 angezeigt und flächig angeordnet. Als Ausgangspunkt wird dabei ein Manöverpunkt 23 verwendet, in welchem der Trajektorienverlauf verortet ist. Der Pfeilverbund 17 passt sich durch die Steuerung dynamisch an das Fahrverhalten und den Straßenverlauf an.
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Wie in 3 gezeigt, wird vor Erreichen des Manöverpunktes 23 ein einfacher, auf der Straße liegender Pfeil 25 angezeigt (2a). Mit Erreichen des Manöverpunktes 23 durch das Fahrzeug 1 geht der einfache Pfeil 25 in den Pfeilverbund 17 über und wird entsprechend dem bevorstehendem Manöver angeordnet. Ein Auffächern des Pfeilverbundes 17 startet in einem definierten Anstand zum Manöverpunkt 23 (3b). Daran erkennt der Fahrer, dass ein Manöver bevorsteht. Entsprechend wird am Ende des Manövers der Pfeilverbund 17 in den einfachen Pfeil 25 zurückgeführt (3c, d), so dass der Nutzer erkennt, dass das Manöver beendet ist.
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In 4 ist ein Geradeausfahr-Manöver des Fahrzeuges 1, beispielsweise über eine Kreuzung, dargestellt. Dabei ist ein Fahrtrichtungspfeil 27 auf einem eine mittige Symmetrielinie des Kugel- oder Ellipsoidabschnittes 21 beschreibenden Meridian 25 ausgerichtet. Dabei bildet der Meridian 25 einen Winkel α mit einer Richtung des Pfeilverbundes 19. In 4a beträgt der Winkel 90°. 4b zeigt einen Winkel von α = 180°. Winkel α von 270° bzw. 360° sind in den 4c und 4d ausgeführt.
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Mit einem zunehmenden Winkel der Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeuges 17 bei einem Manöver wird der Pfeilverbund 17 auf die Symmetrielinien benachbarter Meridiane 31, 33 verschoben. Bei einer Rechtskurve des Fahrzeuges 1 erfolgt dies auf die links der Symmetrielinie liegenden Meridiane 31 (5), während bei einer Linkskurve eine Verschiebung auf die rechts der Symmetrielinie liegende Meridiane 33 erfolgt. Mit zunehmender Gradzahl bis 90° nähert sich der Pfeilreferenzpunkt dem Pol 35 und ist bei 90° in dessen Nähe oder genau dort verortet (6).
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Bei einer Fahrtrichtungsänderung um einen Winkel über 90°, beispielsweise einem U-Turn (7), wird der Pfeilverbund 17 auf den Meridianen bei Rechtskurven rechts (Meridiane 31) des die Symmetrielinie bildenden Meridians 29 und bei Linkskurven links (Meridian 33) des die Symmetrielinie bildenden Meridians 29 dargestellt.
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In allen dargestellten Beispielen ist Pfeilverbund 17 als ein Kettenpfeil ausgebildet, welcher aus mehreren Kettenpfeilelementen 37 besteht, welche zur dynamischen Anzeige der Richtungsänderung des Fahrzeuges 1 beliebig aufgefächert und/oder gedreht werden können.
Die beschriebene Lösung ist nicht nur für konventionelle Fahrzeuge einsetzbar, sondern auch für autonom fahrende Fahrzeuge, um die Fahrzeuginsassen auf ein bevorstehendes Fahrmanöver aufmerksam zu machen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 3
- Headup-Display
- 5
- Windschutzscheibe
- 7
- Anzeigebereich
- 9
- Einheit zur Darstellung der virtuellen Anzeigeelemente
- 11
- Einrichtung zur Steuerung der Einheit zur Darstellung der virtuellen Anzeigeelemente
- 13
- Trajektorienbestimmungseinheit
- 15
- Pfeilberechnungseinheit
- 17
- Pfeilverbund
- 19
- Meridiane
- 21
- Kugel oder Ellipsoidabschnitt
- 23
- Manöverpunkt
- 25
- einfacher Pfeil
- 27
- Fahrtrichtungspfeil
- 29
- Meridian
- 31
- Meridian
- 33
- Meridian
- 35
- Pol
- 37
- Kettenpfeilelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019000901 A1 [0003]
