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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug sowie ein Com puterprogram m produkt.
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Ein Kraftfahrzeug weist typischerweise ein sogenanntes Bremspedal auf, über welches ein Fahrer eine manuelle Eingabe tätigen kann, die dann dazu führt, dass das Kraftfahrzeug mittels einer Bremsanlage abgebremst wird. Das Bremspedal dient somit der Erfassung eines Bremswunsches des Fahrers. In Ausnahmesituationen kann es jedoch vorkommen, dass das Bremspedal nicht nutzbar ist.
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So kann es zum Beispiel vorkommen, dass das Bremspedal durch einen Fremdkörper, beispielsweise eine Fußmatte oder einen Getränkebehälter, blockiert oder verklemmt ist. Diese Gefahr nimmt mit zunehmender Automatisierung der Fahrzeugführung zu, da der Fahrer zunehmend unachtsam agiert auch im Hinblick auf die Erreichbarkeit von Bedienelementen zur Steuerung des Kraftfahrzeugs, also insbesondere des Bremspedals.
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Auch besteht die Möglichkeit, dass ein Defekt am Bremspedal auftritt. So weist ein typisches Bremspedal oder eine typische Bremspedaleinheit üblicherweise eine Mechanik mit zumindest einem Lager auf. Kommt es dann zu einem Schaden an der Mechanik und insbesondere einem Lagerschaden, beispielsweise durch Korrosion, so ist das Bremspedal nicht mehr nutzbar.
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Bei Kraftfahrzeugen die für eine autonome Fahrzeugführung ausgebildet sind, kann es außerdem zu Situationen kommen, in denen das Bremspedal für den Fahrer zumindest zeitweise nicht erreichbar ist oder vom Fahrer nur mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung erreichen werden kann. Dabei ist zum Beispiel anzunehmen, dass sich der Fahrer während einer aktiven autonomen Fahrzeugführung typischerweise in eine komfortablere Position begibt. Dies kann dazu führen, dass dieser dann von der komfortableren Position aus die Bedienelemente zur Steuerung des Kraftfahrzeugs, also insbesondere das Bremspedal, nicht mehr so gut erreichen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann es vorgesehen sein, dass Bedienelemente wie das Bremspedal während einer aktiven autonomen Fahrzeugführung aus dem Zugriffsbereich des Fahrers herausgeführt sind, beispielsweise um mehr Nutzraum für den Fahrer zu schaffen. Auch kann es vorgesehen sein, dass diese Bedienelemente während einer aktiven autonomen Fahrzeugführung hinter einer Verblendung verborgen sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs zu schafften. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaft ausgestaltetes Kraftfahrzeug anzugeben sowie ein vorteilhaftes Computerprogrammprodukt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Vorrichtungen, also das Computerprogrammprodukt einerseits und das Kraftfahrzeug andererseits, übertragbar und umgekehrt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient dazu, auch in bestimmten Ausnahmesituationen, wie sie beispielhaft eingangs beschrieben sind, einen Bremswunsch eines Fahrers erfassen zu können. Hierbei ist das Verfahren für eine Ausführung durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ausgelegt. Umgekehrt ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug zur Ausführung des entsprechenden Verfahrens in zumindest einem Betriebsmodus eingerichtet.
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Dabei weist das Kraftfahrzeug einen Innenraum oder Fahrgastraum auf, in dem ein Fahrersitz für einen Fahrer angeordnet ist. Weiter weist das Kraftfahrzeug eine Kamera auf sowie eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche signaltechnisch mit der Kamera verbunden ist.
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Im Zuge der Ausführung des Verfahrens werden dann mittels der Kamera Bilddaten generiert, die einen Teil des Innenraums im Bereich des Fahrersitzes abbilden, in dem die Position zumindest eines Teils der oberen Körperhälfte des Fahrers zu erwarten ist. Bevorzugt wird hierbei ein Bereich abgebildet, in dem die Position des Kopfes des Fahrers zu erwarten ist, sodass dann typischerweise der Kopf des Fahrers von der Kamera erfasst wird und Bilddaten generiert werden, die den Kopf des Fahrers abbilden.
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Die so generierten Bilddaten werden weiter mittels der Datenverarbeitungseinheit ausgewertet und zwar derart, dass eine körperliche Reaktion des Fahrers erkannt wird, welche einem Bremswunsch zugeordnet ist. Hierdurch wird dann schließlich ein Bremswunsch des Fahrers erkannt oder ermittelt.
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Dem zu Grunde liegt dabei die Erkenntnis, dass ein Bremswunsch des Fahrers typischerweise mit einer körperlichen Reaktion einhergeht, insbesondere wenn der Bremswunsch durch eine Gefahrensituation oder eine vermeintliche Gefahrensituation hervorgerufen wird. Eine mögliche körperliche Reaktion ist hierbei ein Verspannen des Körpers, also zum Beispiel ein Aufrichten des Oberkörpers.
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Je nach Ausführungsvariante wird weiter der Bremswunsch des Fahrers dabei unabhängig von einer Betätigung eines Bremspedals oder eines vergleichbaren Bedienelements erkannt, also zum Beispiel auch ausschließlich basierend auf der Auswertung der Bilddaten der Kamera.
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Davon unabhängig werden, wie bereits zuvor angedeutet, bevorzugt Bilddaten generiert, die einen Teil des Innenraums im Bereich des Fahrersitzes abbilden, in dem die Position des Kopfes des Fahrers zu erwarten ist. Insbesondere in diesem Fall werden dann die Bilddaten mittels der Datenverarbeitungseinrichtung derart ausgewertet, dass eine Mimik des Fahrers erkannt wird, welcher einem Bremswunsch zugeordnet ist.
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D. h., dass in diesem Fall anhand der Mimik des Fahrers der Bremswunsch erkannt wird. Dabei werden sich im Falle eines Bremswunsches üblicherweise die Gesichtszüge des Fahrers verändern. Insbesondere wenn der Bremswunsch durch eine Gefahrensituation oder eine vermeintliche Gefahrensituation hervorgerufen wird, ist zum Beispiel mit einer Mimik zu rechnen, bei der die Augen aufgerissen werden, der Mund verzerrt wird und/oder die Kaumuskulatur hervortritt.
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Im Falle des Erkennens eines Bremswunsches wird dann zweckdienlicherweise durch die Datenverarbeitungseinrichtung ein Bremsmanöver ausgeführt oder zumindest eingeleitet. Bei jenem Bremsmanöver handelt es sich in einigen Fällen um eine sogenannte Notbremsung, bei der das Kraftfahrzeug mit der maximal erreichbaren Verzögerung bis in den Stillstand abgebremst wird. Für eine solche Ausführung oder Einleitung eines Bremsmanövers basierend auf einem ermittelten Bremswunsch ist die Datenverarbeitungseinrichtung zweckdienlicherweise mit einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs signaltechnisch verbunden. D. h., dass die Bremsanlage des Kraftfahrzeugs durch die Datenverarbeitungseinrichtung ansteuerbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich wird im Falle des Erkennens eines Bremswunsches mittels einer Ausgabeeinheit eine Information oder ein Hinweis an den Fahrer ausgegeben. Jene Ausgabeeinheit weist hierbei zum Beispiel einen Lautsprecher und/oder einen Bildschirm auf. Wiederum alternativ oder zusätzlich wird im Falle des Erkennens eines Bremswunsches durch die Datenverarbeitungseinrichtung eine Signaleinrichtung angesteuert, so dass zum Beispiel ein sogenanntes Warnblinksignal aktiviert wird. Wiederum alternativ oder zusätzlich wird im Falle des Erkennens eines Bremswunsches durch die Datenverarbeitungseinrichtung eine autonome Fahrzeugführung aktiviert.
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Bevorzugt sind weiter Verfahrensvarianten, bei denen die Ermittlung oder Erkennung eines Bremswunsches des Fahrers nicht allein basierend auf der Auswertung der Bilddaten erfolgt, sondern bei der zusätzlich Sensordaten einer ergänzenden Sensoreinrichtung ausgewertet werden. Die Auswertung der Sensordaten dient dann typischerweise zur Verifizierung der Ergebnisse der Auswertung der Bilddaten. Auf diese Weise lassen sich Fehler bei der Erkennung eines Bremswunsches des Fahrers und unnötige oder unerwünschte Bremsmanöver leichter vermeiden.
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Von Vorteil ist es hierbei, wenn die ergänzende Sensoreinrichtung zumindest einen Vitalzeichen-Sensor aufweist. In diesem Fall werden dann im Zuge der Ausführung des Verfahrens mittels des zumindest einen Vitalzeichen-Sensors Sensordaten generiert und diese Sensordaten werden mittels der Datenverarbeitungseinrichtung derart ausgewertet, dass ein Vitalzeichen des Fahrers erkannt wird, welches einem Bremswunsch des Fahrers zugeordnet wird ist.
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D. h., dass mittels des Vitalzeichen-Sensors beispielsweise der Puls des Fahrers überwacht wird. Ein Bremswunsch wird dann zum Beispiel erkannt, wenn sich der Puls des Fahrers in einer vorgegebenen Art und Weise ändert und/oder wenn der Puls einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Eine zuvor genannte ergänzende Sensoreinrichtung und insbesondere ein zuvor beschriebener Vitalzeichen-Sensor ist je nach Anwendungsfall beispielsweise in ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs integriert oder in den Fahrersitz. Die genaue Position ist hierbei typischerweise angepasst daran, welches Vitalzeichen überwacht werden soll.
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Gemäß weiterer Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Datenverarbeitungseinrichtung außerdem erkannt, dass ein als Bremspedal ausgebildetes primäres Bedienelement des Kraftfahrzeugs, mittels dessen ein Bremsvorgang manuell durch den Fahrer einleitbar ist, für den Fahrer nicht nutzbar ist. Nicht nutzbar bedeutet in diesem Fall, dass der Fahrer nicht imstande ist, über das primäre Bedienelement einen Bremsbefehl einzugeben, sodass infolgedessen hierüber der Bremswunsch des Fahrers nicht erkennbar ist, also nicht erkennbar für das Kraftfahrzeug und insbesondere für die Bremsanlage und/oder für die Datenverarbeitungseinrichtung.
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Das primäre Bedienelement ist dabei zum Beispiel dann nicht nutzbar, wenn der Fahrer das primäre Bedienelement aktuell nicht erreichen kann. Ebenfalls nicht nutzbar ist das primäre Bedienelement, wenn ein Defekt beim primären Bedienelement vorliegt oder wenn das primäre Bedienelement blockiert ist. Das primäre Bedienelement ist also insbesondere in eingangs genannten Ausnahmesituationen nicht nutzbar.
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In bevorzugte Weiterbildung wird dann ein zuvor beschriebener Bremsvorgang durch die Datenverarbeitungseinrichtung nur ausgelöst, wenn durch die Datenverarbeitungseinrichtung ein Bremswunsch des Fahrers erkannt wird und wenn durch die Datenverarbeitungseinrichtung erkannt wird, dass das primäre Bedienelement aktuell nicht nutzbar ist.
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Alternativ oder ergänzend zur Einleitung eines Bremsvorgangs wird mittels einer Ausgabeeinheit, insbesondere der zuvor genannten Ausgabeeinheit, eine Information ausgegeben zu einem sekundären Bedienelement des Kraftfahrzeugs, mittels dessen ein Bremsvorgang manuell durch den Fahrer einleitbar ist. Je nach Anwendungsfall dient hierbei als sekundäres Bedienelement ein Bedienelement, welches zur Steuerung der sogenannten Parkbremse oder Handbremse ausgebildet ist, also zum Beispiel ein Hebel im Bereich einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs.
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Von Vorteil sind außerdem Ausführungsvarianten, bei denen das Kraftfahrzeug ein zuvor genanntes primäres Bedienelement aufweist, welches als Bremspedal oder Bremspedaleinheit ausgebildet ist und bei dem dieses ein Freiende aufweist, in das ein zusätzlicher Pedal-Sensor integriert ist, insbesondere ein Kraft- oder Drucksensor, welcher zum Beispiel eine Piezoelektrische Sensorik aufweist. Jenes Freiende ist dann mit einem Fuß vom Fahrer betätigbar, wobei bei einer Betätigung des Freiendes Sensordaten durch den Pedal-Sensor generiert werden. Der zusätzlicher Pedal-Sensor ist hierbei zum Beispiel in eine Sandwich-Pedalkappe integriert.
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Die Sensordaten des Pedal-Sensors werden dann mittels der Datenverarbeitungseinrichtung derart ausgewertet, dass ein Bremswunsch des Fahrers erkannt wird oder ein durch Auswerten der Bilddaten erkannter Bremswunsch verifiziert wird.
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In vorteilhafter Weiterbildung wird hierbei nicht nur erkannt, dass der Fahrer wünscht, dass das Kraftfahrzeug abgebremst wird, stattdessen wird darüber hinaus erkannt, welche Verzögerung gewünscht ist, wie stark also das Kraftfahrzeug abgebremst werden soll. D. h., dass mit dem Pedal-Sensor beispielsweise ein aktueller Sensorwert ermittelt wird, der proportional ist zur Kraft, die der Fahrer aktuell auf das Freiende ausübt. Wird dann ein Bremsvorgang ausgeführt, so wird die Verzögerung basierend auf dem aktuellen Sensorwert geregelt, so dass das Kraftfahrzeug dann wie vom Fahrer gewünscht abgebremst wird. In einigen Fällen wird jedoch automatisch eine Notbremsung ausgeführt oder zumindest eingeleitet, wenn der Sensorwert einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt.
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Mit dem zusätzlichen Pedal-Sensor ist dann üblicherweise eine Art Redundanz oder Rückfallebene realisiert. D. h., dass mittels des zusätzlichen Pedal-Sensors auch dann noch ein Bremswunsch erkannt wird, wenn eine Pedalmechanik des Bremspedals bzw. der Bremspedaleinheit blockiert ist oder ein Defekt bei der Pedalmechanik vorliegt.
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Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Bilddaten mittels der Datenverarbeitungseinrichtung derart ausgewertet werden, dass eine körperliche Reaktion des Fahrers erkannt wird, welche einem Ende des Bremswunsches des Fahrers zugeordnet ist. In einem solchen Fall wird dann vorteilhafterweise die Bremsanlage durch die Datenverarbeitungseinrichtung derart angesteuert, dass der Bremsvorgang beendet wird oder dass zumindest die Verzögerung reduziert wird, insbesondere zunehmend reduziert wird, beispielsweise durch eine Art Rausrampen der Verzögerung.
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Wie bereits angedeutet ist das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren für eine Ausführung in einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug oder durch ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug vorgesehen. Umgekehrt ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug zur Ausführung des entsprechenden Verfahrens in zumindest einem Betriebsmodus eingerichtet. Es weist eine zuvor beschriebene Datenverarbeitungseinrichtung auf, wobei mittels der Datenverarbeitungseinrichtung bevorzugt die Ausführung der einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens oder zumindest die Ausführung einer Anzahl Verfahrensschritte des Verfahrens erfolgt. Hierfür ist weiter bevorzugt ein ausführbares Programm in der Datenverarbeitungseinrichtung hinterlegt oder installiert, welches nach einem Start das Verfahren bzw. die Anzahl Verfahrensschritte des Verfahrens automatisch ausführt.
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Ein entsprechendes Programm lässt sich auch nachträglich mittels eines erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts installieren oder hinterlegen, sofern in einem Kraftfahrzeug bereits geeignete Hardware vorhanden ist. Bei jenem Computerprogrammprodukt handelt es sich typischerweise um eine Datei oder einen Datenträger mit einer Datei, wobei die Datei das ausführbare Programm enthält, also insbesondere einen geeigneten Programmcode.
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Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sinngemäß auch auf die Vorrichtungen, also das Computerprogrammprodukt einerseits und das Kraftfahrzeug andererseits, zu übertragen sind und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Kraftfahrzeug mit einem Bremspedal; und
- 2 in einer Schnittdarstellung ein Freiende des Bremspedals.
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Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in 1 angedeutetes Kraftfahrzeug 2 weist ein Bremspedal 4 auf und ist eingerichtet, auch in bestimmten Ausnahmesituationen, in denen die Nutzbarkeit des Bremspedals 4 zumindest eingeschränkt ist, einen Bremswunsch eines nicht dargestellten Fahrers zu erfassen.
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Das Kraftfahrzeug 2 weist dabei einen Innenraum 6 auf, in dem ein Fahrersitz 8 für den Fahrer angeordnet ist. Weiter weist das Kraftfahrzeug 2 eine Kamera 10 auf sowie eine Datenverarbeitungseinrichtung 12, welche signaltechnisch mit der Kamera 10 verbunden ist.
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Im Betrieb des Kraftfahrzeugs 2 werden mittels der Kamera 10 Bilddaten generiert, die einen Teil des Innenraums 6 im Bereich des Fahrersitzes 8 abbilden, in dem die Position des Kopfes des Fahrers zu erwarten ist, sodass dann zumindest die meiste Zeit über der Kopf des Fahrers von der Kamera 10 erfasst wird und Bilddaten generiert werden, die den Kopf des Fahrers abbilden.
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Die so generierten Bilddaten werden weiter mittels der Datenverarbeitungseinheit 12 ausgewertet und zwar derart, dass eine Mimik des Fahrers erkannt wird, welche einem Bremswunsch zugeordnet ist. Hierdurch wird dann schließlich ein Bremswunsch des Fahrers erkannt oder ermittelt.
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Im Falle des Erkennens eines Bremswunsches wird dann zweckdienlicherweise durch die Datenverarbeitungseinrichtung 12 ein Bremsmanöver ausgeführt oder zumindest eingeleitet. Bei jenem Bremsmanöver handelt es sich in einigen Fällen um eine sogenannte Notbremsung, bei der das Kraftfahrzeug 2 mit der maximal erreichbaren Verzögerung bis in den Stillstand abgebremst wird. Für eine solche Ausführung oder Einleitung eines Bremsmanövers basierend auf einem ermittelten Bremswunsch ist die Datenverarbeitungseinrichtung 12 mit einer Bremsanlage 14 des Kraftfahrzeugs 2 signaltechnisch verbunden.
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Bevorzugt sind weiter Ausführungsvarianten, bei denen die Ermittlung oder Erkennung eines Bremswunsches des Fahrers nicht allein basierend auf der Auswertung der Bilddaten erfolgt, sondern bei der zusätzlich Sensordaten einer ergänzenden Sensoreinrichtung ausgewertet werden. Die Auswertung der Sensordaten dient dann der Verifizierung der Ergebnisse der Auswertung der Bilddaten. Auf diese Weise lassen sich Fehler bei der Erkennung eines Bremswunsches des Fahrers und unnötige oder unerwünschte Bremsmanöver leichter vermeiden.
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Im Ausführungsbeispiel weist das Kraftfahrzeug 2 als ergänzende Sensoreinrichtung einen Vitalzeichen-Sensor 16 auf, der in ein Lenkrad 18 integriert ist. Die mit diesem Vitalzeichen-Sensor 16 im Betrieb generierten Sensordaten werden mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 12 derart ausgewertet, dass ein Puls des Fahrers erkannt wird. Ein Bremswunsch wird dann erst erkannt, wenn sich der Puls des Fahrers in einer vorgegebenen Art und Weise ändert und/oder wenn der Puls einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Weiter weist das Bremspedal 4 im Ausführungsbeispiel ein Freiende 20 mit einer Sandwich-Pedalkappe 22 auf. In diese Sandwich-Pedalkappe 22 ist ein zusätzlicher Piezo-Sensor 24 als ein zusätzlicher Pedal-Sensor integriert. Die Sensordaten des Piezo-Sensor 24 werden wiederum mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 12 ausgewertet. Auch die Auswertung dieser Sensordaten dient der Verifizierung der Ergebnisse der Auswertung der Bilddaten.
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Zudem wird anhand dieser Sensordaten erkannt, welche Verzögerung gewünscht ist, wie stark also das Kraftfahrzeug 2 abgebremst werden soll. D. h., dass mit dem Piezo-Sensor 24 ein aktueller Sensorwert ermittelt wird, der proportional ist zur Kraft, die der Fahrer aktuell auf das Freiende 20 ausübt. Wird dann ein Bremsvorgang ausgeführt, so wird die Verzögerung basierend auf dem aktuellen Sensorwert geregelt, so dass das Kraftfahrzeug 2 dann wie vom Fahrer gewünscht abgebremst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Bremspedal
- 6
- Innenraum
- 8
- Fahrersitz
- 10
- Kamera
- 12
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 14
- Bremsanlage
- 16
- Vitalzeichen-Sensor
- 18
- Lenkrad
- 20
- Freiende
- 22
- Sandwich-Pedalkappe
- 24
- Piezo-Sensor
