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Die Erfindung betrifft ein Fahrsystem mit einer Fahrfunktion zum automatisierten Fahren für ein Kraftfahrzeug.
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Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ wird im Rahmen des Dokuments ein Fahren mit automatisierter Längs- und/oder Querführung verstanden. Beim automatisierten Fahren kann es sich beispielsweise um ein zeitlich längeres Fahren auf der Autobahn oder um ein zeitlich begrenztes Fahren im Rahmen des Einparkens handeln. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad. Beispielhafte Automatisierungsgrade mit zunehmendem Automatisierungsgrad sind ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes, vollautomatisiertes und autonomes Fahren. Die vorstehend genannten fünf Automatisierungsgrade entsprechen den SAE-Level 1 bis 5 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beim assistierten Fahren (SAE-Level 1) führt das System die Längs- oder Querführung in bestimmten Fahrsituationen durch. Beim teilautomatisierten Fahren (SAE-Level 2) übernimmt das System die Längs- und Querführung in bestimmten Fahrsituationen, wobei der Fahrer das System wie beim assistierten Fahren dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (SAE-Level 3) übernimmt das System die Längs- und Querführung in bestimmten Fahrsituationen, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung auf Anforderung durch das System zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren (SAE-Level 4) übernimmt das System die Fahrzeugführung in bestimmten Fahrsituationen, selbst wenn der Fahrer auf eine Anforderung zum Eingreifen nicht reagiert, so dass der Fahrer als Rückfallebene entfällt. Beim autonomen Fahren (SAE-Level 5) können vom System alle Aspekte der dynamischen Fahraufgabe unter jeder Fahrbahn- und Umgebungsbedingung durchgeführt werden, welche auch von einem menschlichen Fahrer beherrscht werden.
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Fahrsysteme mit zumindest einer Funktion zum automatisierten Fahren weisen im Allgemeinen eine Benutzerschnittstelle auf, auch als HMI (Human Machine Interface) bezeichnet, um Information an den Fahrer auszugeben und Bedieneingaben des Fahrers entgegenzunehmen.
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Zur Informationsausgabe können verschiedene optische, akustische und/oder haptische Signale verwendet werden. Per optischem Signal ausgegebene Information (beispielsweise eine Warn- oder Zustandsinformation des System) kann dabei auch zusätzlich per akustischem Signal ausgegeben werden, z. B. in Form eines Gong-Signals. Da der Fahrer bei höheren Automatisierungsstufen ab SAE-Level 3 sich anderen Beschäftigungen mit Blickabwendung vom Verkehrsgeschehen zuwenden darf, ist ein akustisches Signal eine sehr wirksame Methode, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erlangen und beispielsweise den Fahrer im Bedarfsfall wieder in die Fahraufgabe einzubinden, z. B. mit einer akustischen Übernahme-Aufforderung (Take Over Request - TOR) zur Übernahme der Fahraufgabe.
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Bei akustischen Signalen zur Informationsausgabe kann es sich um sicherheitsrelevante Signale handeln, insbesondere im Fall von Fahrsystem mit hoher Automatisierungsstufe (z. B. SAE-Level 3): Beispielsweise sollte im Fall eines akustischen Signals, welches dem Fahrer signalisiert, dass eine automatisierte Fahrfunktion mit hoher Automatisierungsstufe aktiviert wurde, gewährleistet sein, dass dieses Signal nicht fehlerhaft ohne Aktivierung der Fahrfunktion ausgegeben wurde. Im Fall einer vom System angeforderten Übernahme-Aufforderung oder eines angeforderten Deaktivierungssignals zur Signalisierung der Deaktivierung der Fahrfunktion sollte gewährleistet sein, dass das akustische Signal auch tatsächlich ausgegeben wird. Auch die Ausgabe einer Hands-On-Aufforderung (d. h. die Aufforderung an den Fahrer, das Lenkrad zu fassen) oder einer Aufmerksamkeitsaufforderung (d. h. die Aufforderung an den Fahrer aufmerksam zu sein, beispielsweise nach Auswertung des Fahrer-Kamerabildes) kann sicherheitsrelevant sein.
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Für automatisierte Fahrfunktionen bestehen unter Umständen Sicherheitsziele in Bezug auf die Aktivierung und Deaktivierung der Funktion. Ein beispielhaftes Sicherheitsziel ist sinngemäß, dass die Fahrfunktion nicht fälschlicherweise einen aktiven Status ausgeben darf, wenn die Fahrfunktion nicht aktiv ist. Im Allgemeinen wird der Funktionsstatus der Fahrfunktion über einen optischen, akustischen und/oder haptischen Ausgabekanal ausgegeben. Um das Sicherheitsziel zu erfüllen, ist es im Allgemeinen notwendig, die Ausgabekanäle zum Fahrer betreffend Aktivierung und Deaktivierung der Fahrfunktion entsprechend abzusichern. Um eine entsprechend hohe Integrität (d. h. Fehlerfreiheit) für akustische Signale zu erreichen, muss die Wirkkette für die Erzeugung der akustischen Signale abgesichert werden. Je nach Grad der Absicherung kann zwischen verschiedenen ASIL-Einstufungen A - D (ASIL - Automotive Safety Integrity Level) oder QM (keine besonderen Sicherheitsanforderungen) unterschieden werden. Um eine geforderte ASIL-Einstufung zu erreichen, müssen die an der akustischen Ausgabe beteiligen Hardware- und Software-Komponenten entsprechend der ASIL-Vorgaben entwickelt und abgesichert werden. Die Entwicklung und Absicherung resultiert je nach ASIL-Einstufung in deutlich höheren Kosten und Entwicklungsaufwände für die beteiligten Hardware- und Software-Komponenten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die akustische Informationsausgabe einer Fahrfunktion zum automatisierten Fahren kosten- und aufwandsgünstig abzusichern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrsystem mit einer Fahrfunktion zum automatisierten Fahren für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Bei der Fahrfunktion handelt es sich beispielsweise um eine Fahrfunktion zum hochautomatisierten Fahren gemäß SAE-Level 3 auf Autobahnen oder gar zum vollautomatisierten Fahren gemäß SAE-Level 4. Es wäre aber auch denkbar, dass es sich bei der Fahrfunktion um eine Park- und/oder Rangierfunktion gemäß SAE-Level 2 oder SAE-Level 3 handelt, insbesondere um eine per mobilem Kommunikationsgerät (z. B. Smartphone) fernbediente Parkfunktion, wobei eine akustische Informationsausgabe im letztgenannten Fall über das mobile Kommunikationsgerät erfolgt.
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Ferner umfasst das Fahrsystem eine akustische Informationsausgabeeinrichtung zur akustischen Informationsausgabe, insbesondere an den Benutzer des Fahrsystems. Die akustische Informationsausgabeeinrichtung umfasst zumindest einen Lautsprecher zur Ausgabe eines die Fahrfunktion betreffenden akustischen Informationssignals. Der Lautsprecher kann zur Ausgabe eines die Fahrfunktion betreffenden akustichen Informationssignals an den Benutzer des Fahrsystems dienen. Es wäre aber auch denkbar, dass der Lautsprecher zur Ausgabe eines die Fahrfunktion betreffenden akustischen Informationssignals an einen anderen Verkehrsteilnehmer dient, beispielsweise an andere Kraftfahrzeuge, Fußgänger oder Fahrradfahrer.
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Der Lautsprecher selbst umfasst zumindest eine bewegliche Lautsprecherkomponente, welches sich bei einer akustischen Informationsausgabe (zum Zweck der Schallerzeugung) bewegt und deren Bewegung im Rahmen der Erfindung erfasst wird.
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Im Fall eines sogenannten Tauchspulenlautsprecher wird beispielsweise eine Lautsprechermembran durch eine Schwingspule zum Zweck der Schallerzeugung bewegt. Als bewegliche Lautsprecherkompomente, welche dazu eingerichtet sind, sich im Zusammenhang mit der Schallerzeugung zu bewegen und deren Bewegung im Rahmen der Erfindung erfasst wird, kommen beispielsweise die Lautsprechermembran und/oder die Schwingspule in Betracht.
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Das System ist eingerichtet, verschiedene nachfolgend beschriebene Tätigkeiten durchzuführen. Dies erfolgt typischerweise mittels eines oder mehrerer elektronischer Steuergeräte. Jedes der einen oder mehreren Steuergeräte kann einen oder mehrere programmierbare Prozessoren umfassen, die über ein oder mehrere Software-Programme programmgesteuert in erfindungsgemäßer Weise arbeiten.
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Das Fahrsystem ist eingerichtet, eine Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente über eine geeignete Erfassungseinrichtung zu erfassen. Beispielsweise können elektromagnetisch erzeugten Auslenkungen der Lautsprechermembran über eine geeignete Erfassungseinrichtung gemessen werden; auf diese Weise kann die Membranbewegung erfasst werden.
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Ferner ist das Fahrsystem eingerichtet, basierend auf der erfassten Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente festzustellen, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt.
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Vorzugsweise wird im Rahmen der Bewegungserfassung ein zu der Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente synchrones Signals generiert, welches dann geprüft werden kann, um festzustellen, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt. Unter einem zu der Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente synchrones Signals wird ein Signal, insbesondere ein digitales Signal, verstanden, welches sich in Reaktion auf die Änderung der Position der jeweiligen Lautsprecherkomponente ändert.
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Das zur Bewegung synchrone Signal kann beispielsweise unter Verwendung von Zustandsinformation betreffend den Zustand der Fahrfunktion und/oder betreffend den Zustand der Signalausgabe auf einem anderen HMI-Kanal (z. B. optische Anzeige oder haptisches Feedback) verifiziert werden (oder mit anderen Worten plausibilisiert werden), um festzustellen, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt.
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Beispielsweise kann zur Prüfung des Signals das Signal einer Frequenzanalyse unterworfen werden, bei der festgestellt wird, welche Frequenzanteile in dem Signal enthalten sind. Hierzu wird das Signal beispielsweise in ein digitales Signal gewandelt und mittels einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), insbesondere FFT (Fast Fourier Transform), auf seine Frequenzanteile hin analysiert.
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Die ermittelten Frequenzanteile können dann beispielswiese mit (beispielsweise von dem jeweiligen Zustand der Fahrfunktion abhängigen) erwarteten Werten einer geforderten akustischen Ausgabe verglichen werden, wobei bei einer zu großen Abweichung das Vorliegen eines Informationsausgabe-Fehlers festgestellt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Signalleistung des zu der Bewegung synchronen Signals ermittelt werden und die ermittelte Signalleistung plausibiliert werden, um das Vorliegen eines Informationsausgabe-Fehlers festzustellen.
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Wenn ein Informationsausgabe-Fehler festgestellt wurde, wird eine entsprechende Schutzreaktion durchgeführt.
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Als Schutzreaktion im Fall eines Informationsausgabe-Fehlers kann beispielsweise ein Hinweis an den Fahrer ausgegeben werden. Bei dem Hinweis kann es sich beispielsweise um eine Übernahme-Aufforderung handeln, insbesondere wenn vorher beispielsweise durch eine fehlerhafte akustische Informationsausgabe dem Fahrer ein automatisierter Fahrbetrieb signalisiert wurde.
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Als Schutzreaktion kann beispielsweise auch eine Funktionsdegradation erfolgen, bei der die Fahrfunktion teilweise oder vollständig abgeschaltet wird. Die Fahrfunktion kann hierbei beispielsweise permanent abgeschaltet sein und nicht für den Fahrer aktivierbar sein, bis beispielsweise durch eine Systemprüfung festgestellt wird, dass die akustische Warnfunktion wieder fehlerfrei zur Verfügung steht.
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Hierzu sei angemerkt, dass nicht bei sämtlichen festgestellten Informationsausgabe-Fehlern zwingend eine Schutzreaktion durchgeführt werden muss, sondern beispielsweise bei nicht sicherheitsrelevanten Informationsausgabe-Fehlern eine Schutzreaktion unterbleibt oder sich die Schutzreaktion lediglich in der Protokollierung des Informationsausgabe-Fehlers in einem Fehlerspeicher erschöpft.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die akustische Informationsausgabe einer Fahrfunktion zum automatisierten Fahren durch die Erfassung der Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente kosten- und aufwandsgünstig abgesichert werden kann.
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Die Erfindung erlaubt es sicherzustellen, dass ein sicherheitsrelevantes akustisches Signal abgegeben wurde, indem eine Plausibilisierung über die Erfassung der beweglichen Lautsprecherkomponente erfolgt. Dabei kann die Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente erfasst werden und beispielsweise mit Information betreffend die vorherige Signalabgabe über die Wirkkette der akustischen Informationsausgabe plausibilisiert werden. Es kann vorgesehen sein, dass - wenn die Wirkkette der akustischen Informationsausgabe ein Signal abgegeben hat - dieses Signal nur dann als wirksames Signal gewertet wird, wenn dieses auch plausibilisiert werden konnte. Wenn das akustische Signal nicht plausibilisiert werden kann, wurde kein akustisches Signal angefordert und es erfolgt beispielsweise eine Schutzreaktion, beispielsweise die Deaktivierung der betroffenen ein oder mehreren Fahrfunktionen, z. B. bis zur Prüfung in der Werkstatt oder bis zu einer positiven Überprüfung bei Start des Kraftfahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße Konzept kann beispielsweise fortlaufend während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ablaufen. Zusätzlich oder alternativ kann das Konzept zur Überprüfung des Fahrsystems, insbesondere bei Start des Kraftfahrzeugs oder bei Start des Fahrsystems, verwendet werden, indem lediglich zu Überprüfungszwecken über die akustische Informationsausgabeeinrichtung ein akustisches Signal ausgegeben wird, und die Ausgabe des akustischen Signals geprüft wird.
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Es sei angemerkt, dass eine verwendete Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente nicht einem Mikrofon entspricht, welches in der älteren deutschen Patentanmeldung
10 2020 126 434.8 zur Feststellung von akustischen Informationsausgabe-Fehlern verwendet wird.
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Es ist natürlich im Sinne der Erfindung denkbar, das in der deutschen Patentanmeldung
10 2020 126 434.8 beschriebene Konzept der Entgegennahme eines ausgegebenes akustischen Signals über das Mikrofon mit dem erfindungsgemäßen Konzept der Erfassung der Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente zu kombinieren, wobei unter Verwendung
- - eines über ein Mikrofon entgegengenommenen Signals und
- - einer Bewegungserfassung der beweglichen Lautsprecherkomponente
festgestellt wird, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt.
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Es sind verschiedene Formen von Informationsausgabe-Fehlern denkbar, die mit der Erfindung detektiert werden können, beispielsweise:
- 1. Informationsausgabe-Fehler, bei denen eine falsche Ausgabe eines akustischen Informationssignals erfolgt: Dies bedeutet, dass die tatsächlich soeben erfolgte oder gerade erfolgende Ausgabe des akustischen Informationssignals hätte nicht erfolgen dürfen.
- a) Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein akustisches Informationssignal ausgegeben wird, ohne dass die Ausgabe eines akustischen Informationssignals erforderlich ist, beispielsweise weil die Fahrfunktion eine Ausgabe eines akustischen Informationssignals überhaupt nicht anfordert hat.
- b) Eine falsche Ausgabe eines akustischen Informationssignals wäre auch denkbar im Fall der Ausgabe des falschen akustischen Informationssignals (z. B. ein akustisches Signal zur Signalisierung der Aktivierung der Fahrfunktion), d. h. wenn die Ausgabe eines anderen akustischen Informationssignals (z. B. ein akustisches Signal zur Signalisierung der Deaktivierung der Fahrfunktion) erforderlich ist, beispielweise weil die Fahrfunktion die Ausgabe eines anderen akustischen Informationssignals angefordert hat.
- 2. Informationsausgabe-Fehler, bei denen die Ausgabe eines akustischen Informationssignals unterbleibt, obwohl die Ausgabe des akustischen Informationssignals erforderlich ist, beispielsweise weil die Fahrfunktion die Ausgabe des akustischen Informationssignals angefordert hat und dann entgegen der Anforderung die Ausgabe nicht stattfindet.
- 3. Informationsausgabe-Fehler, bei denen die Ausgabe des akustischen Informationssignals im Vergleich zu einem fehlerfreien System in falscher Weise erfolgt.
- a) Beispielsweise erfolgt die Ausgabe des akustischen Informationssignals fehlerhaft in zu geringer Lautstärke.
- b) Beispielsweise erfolgt die Ausgabe des akustischen Informationssignals bei einem Lautsprechersystem mit an verschiedenen Orten befindlichen Lautsprechern fehlerhaft aus Sicht des Fahrers aus der falschen Richtung (z. B. statt von links von rechts), sofern die Richtung beispielsweise einen Informationsgehalt hat. Für die Auswertung eines akustischen Mehrkanal-Signals mit Richtungsinformation, kann die Bewegung beweglicher Lautsprecherkomponenten der einzelnen Lautsprecher separat erfasst werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Fahrsystem je nach Implementierung eingerichtet ist, eine, mehrere oder sämtliche der unter 1., 2. und 3. genannten Formen und/oder Subformen unter 1.a), 1.b), 3.a) und 3.b) von Informationsausgabe-Fehlern festzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise die Bewegung der Lautsprechermembran des Lautsprechers erfasst werden.
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Die Erfassung der Bewegung der Membran kann berührungslos und ohne Trägheit und ohne Rückkopplung auf die Membran über ein laseroptisches System erfolgen. Dazu wird beispielsweise ein Laserstrahl auf die Membran projiziert, insbesondere auf die Rückseite der Membran. Beispielsweise ist die Membranrückseite zumindest in dem Bereich der Projektion mit einer hochreflektierenden Beschichtung beschichtet, die als Reflektor dient.
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Der Laserstrahl wird an der Membran (beispielsweise mit der hochreflektierenden Beschichtung) so abgelenkt (d. h. reflektiert), dass der Laserstrahl nach der Reflexion auf einen optischen Detektor zur Detektion des Laserstrahls fällt und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
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Es ist von Vorteil, wenn ein optischer Detektor zur Detektion des abgelenkten Laserstrahls vorgesehen wird, welcher mehrere mögliche Detektorpositionen umfasst, an denen der Laserstrahl örtlich jeweils auf den Detektor fallen kann, und ein von jeweiligen Detektorposition des detektierten Laserstrahls abhängiges Detektorsignal ausgibt.
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Das Detektorsignal gibt für verschiedene Zeitpunkten jeweils die tatsächliche Detektorposition an, an der der vom Reflektor zurückgeworfene Laserstrahl auf den Detektor trifft. Mit anderen Worten: Das Detektorsignal enthält Information über Detektorposition des auf dem Detektor aufgetroffenen Laserstrahls.
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Das Detektorsignal kann dann ausgewertet werden: Das Detektorsignal kann beispielsweise vom Detektor an ein Steuergerät weitergegeben werden, in dem sich über der Zeit ändernden Positionsdaten im Detektorsignal analysiert werden, beispielsweise mit einer Frequenzanalyse (z. B. DFT). Auf diese Weise kann die elektromagnetisch erzeugte Membranauslenkung und deren Frequenzcharakteristik über ein laseroptisches System gemessen und plausibilisiert werden.
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Statt der Bestimmung des Verlaufs der Detektorposition über der Zeit wäre es auch denkbar, den Doppel-Effekt auszunutzen, aufgrund dessen sich bei einer Bewegung der Lautsprechmembran die Frequenz des zurückgeworfenen Laserlichts ändert. Eine derartige Frequenzänderung kann mittels eines Interferometers ausgewertet und als Detektorsignal ausgegeben werden. Ein derartiges Messkonzept wird in einem Laser-Doppler-Vibrometer verwendet.
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Alternativ (oder zusätzlich) zur Bewegung der Lautsprechermembran kann die Bewegung einer über ein elektrisches Lautsprechersignal angeregten Schwingspule des Lautsprechers erfasst werden, deren Bewegung wiederum die Lautsprechermembran zur Bewegung veranlasst. Beispielsweise kann die Bewegung der Schwingspule über einen Positionssensor / Wegsensor erfasst werden, z. B. mit einem kapazitiven oder induktiven Messprinzip.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Fahren für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, welches zumindest einen Lautsprecher zur Ausgabe eines das automatisierte Fahren betreffenden akustischen Informationssignals an den Benutzer umfasst, wobei der Lautsprecher zumindest eine bewegliche Lautsprecherkomponente umfasst, welches sich bei einer akustischen Informationsausgabe bewegt. Das Verfahren umfasst die folgende Schritte:
- - Erfassen einer Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente,
- - basierend auf der erfassten Bewegung der beweglichen Lautsprecherkomponente, Feststellen, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt, und
- - bei Feststellen des Vorliegens eines Informationsausgabe-Fehlers, Durchführen einer Schutzreaktion.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Fahrsystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle und in den Patentansprüchen nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den vorstehend beschriebenen oder in den Patentansprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Fahrsystems.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft Software mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wenn die Software auf einer oder mehreren softwaregesteuerten Einrichtungen, insbesondere auf einem oder mehreren elektronischen Steuergeräten, abläuft.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme auf die beigefügte 1 beschrieben.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrsystem zum automatisierten Fahren, welches einen Lautsprecher LS zur Ausgabe eines die Fahrfunktion betreffenden akustischen Informationssignals an den Benutzer umfasst, beispielsweise zur Ausgabe einer Übernahmeaufforderung zur Übernahme der Fahraufgabe. Ferner ist ein Steuergerät AF-SG vorgesehen, welches als Steuergerät des Fahrsystems fungiert und zusätzlich auch zur Analyse der Bewegung der Lautsprechermembran M dient (hierfür können aber auch verschiedene Steuergeräte verwendet werden).
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Der Lautsprecher LS umfasst die Lautsprechermembran M, welche sich bei einer akustischen Informationsausgabe bewegt. Zur Bewegung der Lautsprechermembran M dient eine Antriebseinheit AE. Beispielsweise handelt es sich bei dem Lautsprecher LS um einen sogenannten Tauchspulenlautsprecher, bei dem die Lautsprechermembran M durch eine Schwingspule zum Zweck der Schallerzeugung bewegt wird.
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Das Fahrsystem ist eingerichtet, mittels einer Messeinrichtung eine Bewegung der Membran zu erfassen, und basierend auf der erfassten Bewegung der Membran festzustellen, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt. Bei Feststellen des Vorliegens eines Informationsausgabe-Fehlers wird eine Schutzreaktion durchgeführt. Als Schutzreaktion kann beispielsweise eine Funktionsdegradation erfolgen, bei der die Fahrfunktion teilweise oder vollständig abgeschaltet wird.
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Die elektromagnetisch erzeugten Auslenkungen der Lautsprechermembran werden über einen Laser L umfassende Messeinrichtung gemessen. Die Erfassung kann so berührungslos sowie ohne Trägheit und Rückkopplung auf die Membran über die laseroptische Messeinrichtung erfolgen. Dazu wird ein von dem Laser L abgegebener Laserstrahl LST auf die Rückseite der Membran M projiziert. Die Rückseite der Membran M ist zumindest in diesem Bereich mit einer hochreflektierenden Beschichtung beschichtet, die als Reflektor dient. Der Laserstrahl LST wird an der als Reflektor dienenden Rückseite der Membran M so abgelenkt, dass dieser auf einen Detektor D fällt und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Je nach Auslenkung der Membran M wird der Laserstrahl zu unterschiedlichen Positionen auf dem Detektor D ablenkt.
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Der Detektor D umfasst mehrere mögliche (in 1 waagerecht nebeneinander liegende) Detektorpositionen, an denen der abgelenkte Laserstrahl LST auf den Detektor D auftreffen kann. Hierzu umfasst der Detektor D beispielsweise mehrere nebeneinander angeordnete Teil-Detektoren, die jeweils an unterschiedlichen Positionen das Auftreffen des Laserstrahls LST auf den jeweiligen Teil-Detektor detektieren können. In 1 ist das Auftreffen des Laserstrahls LST an der beispielhaften Detektorposition P0 im Fall der durchgezogen dargestellten Ruhelage der Membran M dargestellt und das Auftreffen der Laserstrahls LST an der beispielhaften Detektorposition P1 im Fall der gestrichelt dargestellten ausgelenkten Lage der Membran M dargestellt.
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Der Detektor D gibt ein zeitlich veränderliches Detektorsignal DS aus, welche über der Zeit jeweils die aktuelle Detektorposition des auftreffenden Laserstrahls LST im Sinne eines Positionszeitstempels und damit über der Zeit die Auslenkung der Membran angibt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Detektorsignals DS um ein digitales Signal.
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Das Fahrsystem ist eingerichtet, in dem Steuergerät AF-SG das Detektorsignal DS auszuwerten. Hierfür werden die in dem Detektorsignal DS enthaltenen Positionsdaten des auf den Detektor D auftreffenden Laserstrahls LST vom Detektor D an das Steuergerät AF-SG weitergegeben.
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Im Steuergerät AF-SG werden die im Detektorsignal DS enthaltenen und sich zeitlich ändernden Positionsdaten analysiert und ausgewertet. Dies erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Frequenzanalyse, bei der Frequenzanteile in dem Detektorsignal DS ermittelt werden. Im Fall eines digitalen Signals kann das Signal DS beispielsweise mittels einer diskreten Fourier-Transformation (DFT), insbesondere FFT (Fast Fourier Transform), auf seine Frequenzanteile hin analysiert werden.
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Durch Plausibilisierung der ermittelten Frequenzanteile kann festgestellt werden, ob ein Informationsausgabe-Fehler vorliegt.
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Im Fall eines Informationsausgabe-Fehlers, bei dem die Ausgabe eines akustischen Informationssignals unterbleibt, obwohl die Ausgabe des akustischen Informationssignals vom System angefordert wurde, wird beispielsweise festgestellt, dass kein nennenswerter Pegel im Frequenzspektrum messbar ist. Falls die Ausgabe des akustischen Informationssignals fehlerhaft in zu geringer Lautstärke erfolgt, kann dies an zu geringen Pegelwerten im Frequenzspektrums erkannt werden.
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Die Ausgabe eines falschen akustischen Informationssignals (z. B. eines akustisches Signals zur Signalisierung der Fahrfunktionsaktivierung statt zur Übernahme der Fahraufgabe) kann beispielsweise anhand des Vergleichs des im Rahmen der Messung ermittelten Frequenzspektrums mit einem erwarteten Frequenzspektrum für das richtige akustische Informationssignal festgestellt werden.
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Im Fall der fehlerhaften Ausgabe eines akustisches Informationssignals, ohne dass die Ausgabe eines akustischen Informationssignals überhaupt erforderlich ist, kann ein Informationsausgabe-Fehler beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die Pegel des ermittelten Frequenzspektrums zu hoch sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Signalleistung des Detektorsignals DS ermittelt werden und die ermittelte Signalleistung plausibilisiert werden, um das Vorliegen eines Informationsausgabe-Fehlers festzustellen. Ein Informationsausgabe-Fehler, bei dem die Ausgabe eines akustischen Informationssignals unterbleibt, obwohl die Ausgabe des akustischen Informationssignals vom System angefordert wurde, oder die Lautstärke zu gering ist, wird beispielsweise daran festgestellt, dass die gemessene Signalleistung zu gering ist.
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Durch die Erfassung der Bewegung kann die Frequenzausgabe und/oder Signalleistung des Lautsprechers LS über einen Rückkanal plausibilisiert werden. Akustische Störgeräusche von anderen akustischen Quellen als dem Lautsprecher LS haben keinen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der beschriebenen Plausibilisierungsfunktion. Sicherheitsrelevante akustische Signale können mit hoher Integrität plausibilisiert werden.
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Die Empfindlichkeit der in 1 beschriebenen laseroptischen Messeinrichtung kann durch die Form des Reflektors erhöht werden. So kann z. B. der Reflektor auch als Torus- oder Kugelsegment ausgelegt werden, wodurch mit der Membranauslenkung gleichzeitig auch der Reflektionswinkel geändert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020126434 [0028, 0029]
