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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Ermittlung eines Kinetosewertes eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Verfahrens und Systems.
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Zahlreiche Insassen von Fahrzeugen leiden während des Fahrens unter Übelkeit bzw. Reisekrankheit (Kinetose, engl. „Motion Sickness“).
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Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Aktivitäten wie das Lesen eines Buches oder das Anschauen von Videos durchgeführt werden. Ein typischer Fall bei der Entstehung von Kinetose ist, dass ein Fahrzeuginsasse, nicht auf die Strecke schaut, sondern auf sein Laptop, Smartphone o.ä.. Somit teilt dessen visuelles System seinem Gehirn mit, dass sich dieser in einem stationären Zustand befindet. Das vestibuläre System zeigt durch die von außen wirkenden Beschleunigungen auf den Körper während der Fahrt aber genau das Gegenteil an. Diese beiden gegensätzlichen Informationen führen nun bei dem Fahrzeuginsassen zu einem sogenannten Sensory Mismatch, welcher dann letztendlich zur Entstehung von Kinetose führt. Kinetose wird somit insbesondere die durch nicht übereinstimmende Sinneseindrücke in Bewegungssituationen verursacht. Als zentrales Element bei der Entstehung von Kinetose wird somit das Gleichgewichtsorgan angesehen.
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Symptome der Kinetose sind beispielsweise Schwindel, Übelkeit, Blässe, Kopfschmerzen und Erbrechen.
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Als Maß für die Kinetose kann ein Kinetosewert, Komfortindex (MSI), in Abhängigkeit des Schweregrades der Kinetose ermittelt werden.
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Ein Auftreten einer Kinetose betrifft aus oben genannten Gründen vorwiegend den Beifahrer/Mitfahrer im Fahrzeug und nicht den Fahrer, da dieser sich immer auf die kommenden Fahrzustände einstellen kann.
Mit der fortschreitenden Einführung der Technologie des automatisierten Fahrens ist es jedoch wahrscheinlich, dass die Häufigkeit des Auftretens von Reiseübelkeit zunimmt, da der Fahrer eines Fahrzeuges für eine gewisse Zeitdauer selbst zum Beifahrer wird. Bei hohem Automatisierungsgrad ist der Fahrer in der Lage, eine Vielfalt von Aktivitäten durchzuführen, welche zu Reiseübelkeit führen können.
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Fährt der Fahrer eine eher längere Strecke, so wird er sich vermutlich auf der Autobahn o.ä. z.B. entspannen wollen und wird das Fahrzeug autonom fahren lassen. Sobald er die Kontrolle des Fahrzeugs abgibt, ist er nicht mehr der Fahrer des Fahrzeugs, sondern auch Fahrzeuginsasse. Dies bedeutet, dass er sich auch verstärkt anderen Aktivitäten zuwenden kann und damit ebenfalls verstärkt unter Kinetose leiden kann. Falls es nun noch Mitfahrer gibt, so könnte er auch den Wunsch verspüren seinen Sitz zu drehen, um sich mit diesen zu unterhalten. Nun fährt er zusätzlich rückwärts, weshalb sich sein Kinetosewert noch mehr verstärken kann und dies als Komforteinbuße betrachtet werden könnte, da Kinetose zu Symptomen wie Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen führen kann.
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Aktuell gibt es meist nur Systeme, welche Kinetose bekämpfen oder auch die Signale erfassen.
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Die
DE 10 2017 005982 A1 offenbart ein Verfahren und Vorrichtung zur Vermeidung oder Reduzierung von Kinetose-Symptomen bei Verwendung einer Virtual-Reality-Brille während einer Fahrt in einem Fahrzeug, wobei während der Fahrt auf der Virtual-Reality-Brille neben einer Darstellung von Wiedergabeinhalten eine zusätzliche bewegliche Netzstruktur dargestellt wird, wobei ferner eine Bewegung der Netzstruktur derart erfolgt, dass diese gleichgewichtskonform einem aktuellen fahrdynamischen Bewegungszustand des Fahrzeugs entspricht.
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So offenbart Wada, Takahiro & Kamiji, Norimasa & Doi, Shun'ichi. (2013): A Mathematical Model of Motion Sickness in 6DOF (Six Degrees of Freedom Subjectiv Vertical Conflict) Motion and Its Application to Vehicle Passengers, ein mathematisches Modell zur Berechnung der Bewegungskrankheit bei 6DOF-Bewegungen. Hierbei wird durch die Integration neurophysiologischer Erkenntnisse über das vestibuläre System ein mathematisches Modell für die Inzidenz der Reisekrankheit (MSI) abgeleitet, um den Schweregrad der Reisekrankheit beim Menschen vorherzusagen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes System und Verfahren zur Ermittlung eines Kinetosewertes eines Fahrzeuginsassen anzugeben. Ferner ist es eine weitere Aufgabe eine Verwendung eines solchen Systems und Verfahrens anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Kinetosewertes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung eines solchen Verfahrens und/oder eines solchen Systems mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die geeignet miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ermittlung eines Kinetosewertes eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, umfassend der Schritte:
- - Bereitstellen einer individuellen Grundneigung des zumindest einen Fahrzeuginsassen zur Kinetose,
- - Bereitstellen einer Modelleinheit zum Ermitteln eines Kinetosewertes anhand von Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten, und
- - Erfassen der aktuellen Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs und/oder biologischen Daten des zumindest einen Fahrzeuginsassen,
- - Erfassen eines Tagesbefindens des zumindest einen Fahrzeuginsassen als ursprüngliches Tagesbefinden,
- - Ermitteln des Kinetosewertes des zumindest einen Fahrzeuginsassen durch die Modelleinheit anhand der aktuellen Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten unter Gewichtung der individuellen Grundneigung, wobei die individuelle Grundneigung an das ursprüngliche Tagesbefinden durch die Modelleinheit angepasst wird.
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Fahrzeuge sind beispielsweise Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge, wie beispielsweise ein PKW, NKW, Bus, etc. Fahrzeuginsassen sind Fahrer oder Beifahrer/Mitfahrer.
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Die Modelleinheit kann beispielsweise als eine Recheneinheit mit einem ausführbaren Modell, beispielsweise ein HFR-Modell, ein 6DOF-SVC-Modell, eine multiple lineare Regression, ein selbstlernender Algorithmus oder ein neuronales Netzwerk sein, anhand dessen der Kinetosewert berechenbar ist. Aus den genannten Modelleinheiten kann somit der Kinetosewert (MSI,Motion Sickness Index) berechnet werden, wobei als Input für die Rechenoperationen die Fahrdynamikdaten/ biologischen Daten dienen.
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Das der Modelleinheit zugrundeliegende Modell weist beispielsweise Variablen auf, welche gewichtet werden können.
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Die Fahrdynamik des Fahrzeugs wird vorzugsweise während einer Fahrt des Fahrzeugs erfasst, wodurch Fahrdynamikdaten für jedes Fahrtereignis während der Fahrt generiert werden können. Fahrdynamik kann dabei eine Längsdynamik, also eine positive oder negative Beschleunigung des Fahrzeugs, eine Querdynamik, also Einschlagen eines Lenkwinkels, und eine rotatorische Bewegung, also Nicken, Gieren und Wanken, sein. Es wird somit erfasst, ob und wie stark das Fahrzeug beschleunigt, abbremst, einlenkt, nickt, wankt und/oder giert. Die Fahrdynamikdaten können somit Daten zur Beschleunigung, zum Lenkwinkel, zu Nickbewegungen, zu Gierbewegungen und/oder zu Wankbewegungen umfassen.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hier kein Verfahren oder System bekannt ist, welche auf Basis von Fahrdynamikdaten / biologischen Daten einen Kinetosewert berechnen und auf den jeweiligen Fahrzeuginsassen als personalisierten Kinetosewert überführen kann.
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Erfindungsgemäß wird nun der, entsprechend dem Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen, angepassten individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen zur Kinetose, Kinetosewert des Fahrzeuginsassen bestimmt. Dies kann beispielsweise mittels einer Einstellung von Variablen der Modelleinheit durch einen Parametersatz entsprechend der angepassten individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen zur Kinetose bewerkstelligt werden.
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Auf Basis der Höhe des jeweiligen Kinetosewertes kann die Modelleinheit eine Aussage über den jeweiligen Komfort bzw. das Unbehagen des Fahrzeuginsassen durch Kinetose schließen.
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Das Verfahren entspricht einem Regelkreis, der über die verschiedenen Parameter auch verschiedene Kurvenverläufe produzieren kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird nicht nur ein durch die Grundneigung bestimmbarer individueller Kinetosewert, sondern ein personalisierter Kinetosewert welcher durch das Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen bestimmbar ist, ermittelt. Erfindungsgemäß wird zunächst die Grundneigung des Fahrzeuginsassen erfasst. Diese gibt an, ob der Fahrzeuginsasse eher anfällig für Kinetose ist oder nicht. Dementsprechend könnte in der Modelleinheit auf ein entsprechend der Grundneigung zugrunde liegender Parametersatz zurückgegriffen werden.
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Erfindungsgemäß wird zudem das Tagesbefinden, d.h. die Tagesform des Fahrzeuginsassen erfasst. Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass der Fahrzeuginsasse je nach Tagesform z.B. Ausgeschlafen, Belastungen im Alltag, etc. unterschiedlich auf Motion Sickness reagiert. Erfindungsgemäß wird die individuelle Grundneigung auf die Tagesform angepasst, so dass auch diese Aspekte in der Ermittlung des Kinetosewertes berücksichtigt werden.
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Eine solche Anpassung kann beispielsweise durch Adaptierung/Anpassung des verwendeten Parametersatzes in der Modelleinheit bewerkstelligt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird auf Basis der aktuellen Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs und/oder der biologischen Daten der Kinetosewert unter Verwendung der individuellen Grundneigung und des Tagesbefindens des Fahrzeuginsassen als personalisierter Kinetosewert ermittelt. Die erhebliche tagesbedingte Schwankung von Befindlichkeiten/ Wohlfühlfaktoren /Gesundheitsfaktoren eines Fahrzeuginsassen bzw. des Menschen im Allgemeinen, welches in einer erheblichen Abweichung des tageabhängigen Kinetosewertes resultiert, kann somit berücksichtigt werden.
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So kann im krankheitsbedingten Fall beispielsweise eine grundsätzlich niedrige Grundneigung zu Kinetose umschlagen in eine hohe Anfälligkeit für Kinetose. Durch das Verfahren kann dies abgebildet, und diese Fälle aufgefangen werden.
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Auch bei hochautomatisierten Fahrzeugen ist dieses Verfahren von hohem Vorteil. Fährt beispielsweise der Fahrzeuginsasse auf einer Autobahn eine lange Strecke autonom und will er dabei lesen/arbeiten etc. so kann eine grundsätzlich niedrige Grundneigung zu Kinetose angepasst werden, da bekannt ist, dass Fahrzeuginsassen, welche beispielsweise lesen an höherer Kinetose leiden.
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Der so angepasste Kinetosewert kann in einer Vielzahl von ADAS (Fahrerassistenzsystemen) Verwendung finden, beispielsweise bei der Wahl der Route/Geschwindigkeit etc... oder im Allgemeinen bei der Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs.
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In weiterer Ausbildung wird das ursprüngliche Tagesbefinden für den Fahrzeuginsassen anhand einer manuellen Abfrage vor Beginn der Fahrt oder zumindest kurz nach Beginn der Fahrt erfasst.
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Dabei kann das Tagesbefinden des zumindest einen Fahrzeuginsassen zumindest anhand einer Antwort zu zumindest einer, an den Fahrzeuginsassen gestellten Frage, bestimmt werden. Dabei wird die Frage beispielsweise durch das Fahrzeug/ein Fahrerassistenzsystem gestellt und die Antwort ausgewertet.
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Durch diese Abfrage wird sichergestellt, dass die Tagesform/ das Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen erfasst wird und in der Modelleinheit, beispielsweise bei der Parameteranpassung, berücksichtigt wird. Die Abfrage wird vorzugsweise dabei durch mindestens eine Frage gestaltet. Diese kann beispielsweise mit Mikrofon ausgegeben und die Antwort aufgenommen werden.
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Ferner kann die Frage auf einem Display ausgegeben und vorgefertigte Antworten angezeigt werden, welche beispielsweise durch Auswahl des Fahrzeuginsassen angewählt werden.
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Ferner kann die Antwort und der Antwortbereich durch einfache Ja/Nein Antworten ausgebildet sein. Fragen für die Erfassung des Tagesbefindens sind beispielsweise: Wie fühlen Sie sich heute?, Haben Sie gut geschlafen?, Haben Sie heute viel Stress?.
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Der Antwortbereich könnte dann durch Ja/Nein Antworten beispielsweise durch ein Mikrofon aufgenommen werden. Alternativ wären auch Schiebereglerwerte (Slider Value SV) durch ein Verschieben von einem Schieberegler auf beispielsweise einem Display als Antwort oder ein Eingeben von Antworten / Auswahl von Antworten auf einem Display möglich.
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In weiterer Ausbildung werden die aktuellen Fahrdynamikdaten während der Fahrt des Fahrzeugs durch entsprechende Sensoren und/oder Aktoren erfasst.
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Durch Überwachung einer Fahrdynamik des Fahrzeugs während einer Fahrt des Fahrzeugs, können Fahrdynamikdaten für jedes Fahrtereignis während der Fahrt generiert werden. Die Fahrdynamikdaten können beispielsweise Daten zur Beschleunigung, zum Lenkwinkel, zu Nickbewegungen, zu Gierbewegungen und/oder Wankbewegungen umfassen. Somit können die Fahrdynamikdaten einfach erfasst werden.
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Ferner weist die Modelleinheit ein Modell mit mehreren einstellbaren Variablen auf, wobei die Variablen anhand eines Parametersatzes einzustellen sind, und wobei mehrere Parametersätze, welche verschiedenen individuellen Grundneigungen entsprechen, bereitgestellt sind und zur Ermittlung des Kinetosewertes ein für die individuelle Grundneigung des Fahrzeuginsassen entsprechender Parametersatz ausgewählt wird.
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Um einen Kinetosewert zu bestimmen, kann die Modelleinheit das Modell mit den Fahrdynamikdaten/biologischen Daten und der durch das Tagesbefinden angepassten individuellen Grundneigung in einen entsprechenden Kinetosewert überführen. Das Modell kann hierzu mehrere einstellbare Variablen beispielsweise durch eine Gewichtung auf weisen.
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Ein solches Modell ist beispielsweise das 6DOF-SVC Modell, welches beispielsweise als Variable eine Gravitations-Trägheitsbeschleunigung, einen Winkelgeschwindigkeitsvektor und eine Trägheitsbeschleunigung etc. aufweist.
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Das Modell entspricht einem Regelkreis, der über die verschiedenen Variablen verschiedene Kurvenverläufe (Kinetosewert / Pro Zeit) produzieren kann. Anhand der ausgewählten individuellen Grundneigungen kann nun beispielsweise ein Parametersatz ausgewählt werden, anhand dessen das Modell der Modelleinheit eingestellt, d.h. gewichtet wird. Dabei können mehrere Parametersätze vorhanden sein, welche verschiedenen individuellen Grundneigungen entsprechen. So kann ein erster Parametersatz bei einer individuellen Grundneigung zu Kinetose und ein zweiter Parametersatz bei keiner oder weniger individuellen Grundneigung zu Kinetose herangezogen werden.
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Ferner wird bevorzugt anhand des Tagesbefindens der ausgewählte Parametersatz abgeändert oder validiert. Dadurch kann ein personalisierter, sehr genauer Kinetosewert für den Fahrzeuginsassen tagesabhängig bestimmt werden.
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In weiterer Ausbildung wird während der Fahrt das ursprünglich angegebene Tagesbefinden des zumindest einen Fahrzeuginsassen regelmäßig oder manuell überprüft, wobei bei Abänderung des ursprünglich angegebenen Tagesbefindens der Kinetosewert an das abgeänderte Tagesbefinden durch die Modelleinheit angepasst wird.
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Dabei kann eine regelmäßige Überprüfung beispielsweise eine Überprüfung in vorgegebenen Zeitabständen sein. Auch kann eine manuelle Änderung des Tagesbefindens möglich sein. Dadurch wird zu bestimmten Zeitpunkten der Fahrt überprüft, wie gut sich die Berechnung des Kinetosewertes zum tatsächlichen Komfort des Fahrzeuginsassen verhält. Ist der Kinetosewert falsch oder nicht gut, ist beispielsweise dem Fahrzeuginsassen während der Fahrt schlecht geworden, so tritt dadurch eine Änderung im aktuellen Tagesbefinden ein.
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Vorzugsweise wird bei Abänderung des Tagesbefindens der aktuell verwendete Parametersatz angepasst.
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Durch eine solche Überprüfung können Abweichungen vom tatsächlichen Kinetosewert des Fahrzeuginsassen schnell erkannt werden, beispielsweise Abweichungen die während der Fahrt auftreten oder Abweichungen im Befinden im Allgemeinen. So kann beispielsweise ein kranker Fahrzeuginsasse, welcher sich kurzzeitig besser gefühlt hat und dies als Tagesbefinden zu Beginn der Fahrt angegeben hat, wieder eine Verschlechterung erfahren.
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Auf Basis dessen können Abweichungen schnell erkannt werden und beispielsweise die Parametereinstellungen geändert und angepasst werden. Dies führt zu einem geänderten Kinetosewert.
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Vorzugsweise wird das Tagesbefinden anhand von Feedback Fragen und Antworten ermittelt. Diese können ebenfalls mit dem Mikrofon ausgegeben und aufgenommen werden oder über ein Display ausgegeben und aufgenommen werden. So kann beispielsweise mittels des Schiebereglers eine kurze Antwort gegeben werden. Dieser eignet sich sehr gut, da hier nur kurze Rückfragen ohne großen Dialog zum Fahrzeuginsassen erfolgen. Durch die Überprüfung des tatsächlichen Tagesbefindens während der Fahrt kann eine Feinabstimmung zwischen dem berechneten, aktuell geltenden Kinetosewert und dem tatsächlichen Befinden des Fahrzeuginsassen erzielt werden. Abweichungen können so auch während der Fahrt erkannt werden. Dadurch ist eine dauernde Überprüfung des Kinetosewertes möglich.
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Ferner kann in weiterer Ausbildung bei Inbetriebnahme des Verfahrens die individuelle Grundneigung des Fahrzeuginsassen erfasst und dem Fahrzeuginsassen zugeordnet werden. Auch kann die Erfassung manuell neu gestartet werden, zum Ändern der individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen. Die individuelle Grundneigung kann ebenfalls durch Beantworten einer oder vorzugsweise mehrere Fragen erfasst werden. Diese kann beispielsweise durch ein Mikrofon ausgegeben werden oder auf einem Display angezeigt werden, ebenso wie beispielsweise ein Antwortbereich. Der Antwortbereich könnte dann durch Ja/Nein Antworten entweder mit einem Mikrofon erfasst werden oder beispielsweise durch einen Schieberegler oder auf dem Display durch Touch ausgewählt werden. Die individuelle Grundneigung kann nach dem Erfassen dem Fahrzeuginsassen zugeordnet und gespeichert werden.
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Fragen könnten hier sein: Wird Ihnen auf Reisen übel?; Wird Ihnen im Auto übel?; Was provoziert meist diese Übelkeit?
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Damit kann eine Erfassung der individuellen Grundneigung und der anschließenden darauf aufbauenden Konfiguration der Modelleinheit als erste Stufe zu einem personalisierten Kinetosewert betrachtet werden.
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Ferner kann eine manuelle Änderung der individuellen Grundneigung durch den Fahrzeuginsassen ermöglicht werden. Somit kann beispielsweise bei einer längerdauernden Krankheit oder beispielsweise Schwangerschaft die individuelle Grundneigung von einer Neigung zu wenig oder keiner Kinetose zu einer Neigung zu hoher Kinetose geändert werden. Dadurch kann der aktuelle Kinetosewert besser ermittelt werden.
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Ferner können die biologischen Daten aus der Gruppe: Blässe und/oder kaltes Schwitzen und/oder Gähnen auswählbar sein. Dabei könnte auch auf die Möglichkeit von Deep Learning oder Machine Learning zurückgegriffen werden, um einen entsprechenden Wert für die Modelleinheit zu bestimmen. So können beispielsweise anhand der biologischen Daten entsprechende Verhaltensmuster des Fahrzeuginsassen analysiert werden und in der Modelleinheit als einstellbare Variablen herangezogen werden.
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In weiterer Ausbildung wird ein automatisiertes Erkennen des zumindest einen Fahrzeuginsassen anhand von Sensoren bewerkstelligt. Sind mehrere individuelle Grundneigungen gespeichert, so kann automatisiert die korrekte, zum Fahrzeuginsassen passende individuelle Grundneigung herangezogen werden.
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Ferner kann bei Erkennen von mehreren Fahrzeuginsassen, diejenige individuelle Grundneigung herangezogen werden, welche die höchste Grundneigung zur Kinetose darstellt. Somit wird das Verfahren auf diejenige Person abgestimmt, welche die höchste Neigung zu Kinetose aufweist.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein System zur Ermittlung eines Kinetosewertes eines Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, aufweisend eine Speichereinheit in der eine individuelle Grundneigung des zumindest einen Fahrzeuginsassen zur Kinetose bereitgestellt ist,
sowie eine Erfassungseinheit zum Erfassen zumindest der aktuellen Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs und/oder biologischen Daten des zumindest einen Fahrzeuginsassen, sowie eine Modelleinheit zum Ermitteln des Kinetosewertes anhand von Fahrdynamikdaten /oder biologischen Daten,
wobei eine Eingabeeinheit zum Erfassen eines Tagesbefindens des zumindest einen Fahrzeuginsassen als ursprüngliches Tagesbefinden vorgesehen ist,
wobei die Modelleinheit zum Ermitteln des Kinetosewertes anhand der aktuellen Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten unter Gewichtung der individuellen Grundneigung ausgebildet ist, wobei die individuelle Grundneigung an das ursprüngliche Tagesbefinden durch die Modelleinheit anpassbar ist.
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Insbesondere ist das System dazu ausgebildet, das wie oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Vorteile des Verfahrens können auch auf das System übertragen werden.
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In weiterer Ausbildung ist eine Anzeigeeinheit vorgesehen, zur Ausgabe und Erfassung zumindest einer Frage und Antwort vor Beginn der Fahrt oder zumindest kurz nach Beginn der Fahrt, wobei anhand der Frage und Antwort das Tagesbefinden für den Fahrzeuginsassen bestimmbar ist.
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Ferner wird die Aufgabe gelöst durch eine Verwendung eines wie oben beschriebenen Verfahrens und/oder eines wie oben beschriebenen Systems in einem Fahrerassistenzsystem eines Fahrzeugs.
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So kann beispielsweise bei einem Fahrerassistenzsystem zur Routenplanung mittels eines Simulationsprogramms /-Algorithmus die entsprechende zu fahrende Strecke vorher betrachtet werden. Anhand des personalisierten Kinetosewertes kann schon sehr früh eine Aussage darüber getroffen werden, wie sich der Komfort des Fahrzeuginsassen jeweils verhalten wird. Bei vorhersagbaren schlechten Komfort des Fahrzeuginsassen könnte beispielsweise auch eine Route vorgeschlagen werden, welche weniger Kinetose provoziert.
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Wird das Verfahren / System in Fahrerassistenzsystemen eines autonom fahrenden Fahrzeugs integriert, so können beispielsweise die entsprechenden Fahrerassistenzsysteme die einzelnen Manöver beispielsweise bei hohem Kinetosewert beeinflussen, insbesondere hinsichtlich der Beschleunigung/Bremsung, Stop&Go Verkehr, Kurvenfahrt, Geschwindigkeit etc.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:
- 1: ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch,
- 2: das Verfahren schematisch als Flussdiagramm,
- 3: eine Verwendung eines personalisierten Kinetosewertes schematisch in verschiedenen Fahrerassistenzsystemen,
- 4,5 und 6: ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens,
- 7: ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens,
- 8: ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.
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1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren schematisch.
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Dabei wird in einem ersten Vorschritt AS0 eine Modelleinheit 6 (8) zum Ermitteln eines Kinetosewertes anhand von Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten bereitgestellt.
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Die Modelleinheit 6 (8) kann beispielsweise ein HFR-Modell, ein 6DOF-SVC-Modell, eine multiple lineare Regression, ein selbstlernender Algorithmus und ein neuronales Netzwerk sein. Aus den genannten Modellen kann ein Kinetosewert (MSI Motion Sickness Index) berechnet werden, wobei als Input für die Rechenoperationen die aktuellen Fahrdynamikdaten/ biologischen Daten dienen. Dabei können die Modelle Variablen aufweisen, welche anhand eines Parametersatzes eingestellt/gewichtet werden können.
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Dabei wird in einem zweiten Vorschritt AS1 beispielsweise bei der Installation / ersten Inbetriebnahme des Verfahrens die individuelle Grundneigung eines oder mehrerer Fahrzeuginsassen zur Kinetose erfasst, beispielsweise eine hohe Grundneigung, wenn dieser zu Kinetose neigt. Diese Erfassung der individuellen Grundneigung ist wichtig für den Fahrzeuginsassen in der Systemkonfiguration für das Verfahren. Die individuelle Grundneigung entscheidet, ob er eher anfällig für Kinetose ist oder nicht. Dementsprechend könnte im Modell der Modelleinheit 6 (8) veranlasst werden, die Variablen des Modells entsprechend einzustellen oder auf einen anderen Parametersatz zurückzugreifen.
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Diese individuelle Grundneigung wird nach der ersten Installation des Verfahrens erfasst, kann allerdings später über eine entsprechende Menüführung im erfindungsgemäßen System 1 (8) wieder neu erfasst werden um evtl. Fehleinstellungen /Änderungen, neue Fahrzeuginsassen abbilden zu können.
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Die individuelle Grundneigung des Fahrzeuginsassen kann beispielsweise anhand eines Fragenkatalogs festgestellt werden, der mindestens eine vorzugsweise aber mehrere Fragen beinhaltet.
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Die Fragen können durch Mikrofon ausgegeben und die Antworten entsprechend erfasst werden oder beispielsweise am Display ausgegeben werden.
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Der Antwortbereich kann dann durch Ja/Nein Antworten oder auch durch Schiebereglerwerte (einstellbare Antworten) aufgenommen werden.
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Ferner könnten vorgefertigte Antworten auf dem Display dem Fahrzeuginsassen zur Auswahl angeboten werden.
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Solche Fragen sind beispielsweise: Wird Ihnen auf Reisen übel?; Wird Ihnen im Auto übel?; Was provoziert meist diese Übelkeit?
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Anschließend wird die erfasste individuelle Grundneigung an den Fahrzeuginsassen gekoppelt gespeichert. Verfügt das Fahrzeug 2 (8) über beispielsweise eine automatisierte Fahrzeuginsassenerkennung, so kann diese beim Starten des Fahrzeugs 2 (8) automatisiert den Fahrzeuginsassen erkennen und die gespeicherte individuelle Grundneigung heranziehen.
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Die individuelle Grundneigung kann als Parametersatz definiert werden, anhand dessen die Variablen der Modelleinheit 6 (8) eingestellt/gewichtet werden können. Somit werden bei der Ermittlung des Kinetosewertes eines Fahrzeuginsassen beispielsweise bei einer individuellen Grundneigung zur Kinetose die Fahrdynamikwerte/biologischen Daten entsprechend dieser Neigung bewertet.
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Damit kann diese Konfiguration als erste Stufe zu einem personalisierten Kinetosewert betrachtet werden.
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In einem ersten Schritt S1 wird daher der Parametersatz herangezogen, welcher der individuellen Grundneigung zur Kinetose des Fahrzeuginsassen entspricht.
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Ferner wird in einem zweiten Schritt S2 das ursprüngliche Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen erfasst. Das Tagesbefinden kann beispielsweise vor jedem Start oder während des Starts des Verfahrens erfasst werden. Diese tägliche Konfiguration bildet die Tagesform des Fahrzeuginsassen ab. Diese variiert beispielsweise hinsichtlich dessen, ob der Fahrzeuginsasse ausgeschlafen ist, hohen Belastungen im Alltag ausgesetzt ist, krank ist beispielsweise eine Erkältung hat, etc.. Je nach Tagesform reagiert der Fahrzeuginsasse unterschiedlich auf Motion Sickness.
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Das ursprüngliche Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen kann beispielsweise anhand eines Fragenkatalogs festgestellt werden, der mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere Fragen beinhaltet.
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Die Fragen können durch Mikrofon ausgegeben und die Antworten entsprechend erfasst werden oder beispielsweise am Display ausgegeben werden.
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Der Antwortbereich könnte dann durch Ja/Nein Antworten oder auch durch Schiebereglerwerte aufgenommen werden.
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Ferner könnten vorgefertigte Antworten auf dem Display dem Fahrzeuginsassen zur Auswahl angeboten werden.
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Solche Fragen sind beispielsweise: Wie fühlen Sie sich heute ?, haben Sie gut geschlafen?; Haben Sie heute viel Stress?.
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Anhand der erfassten Tagesform wird der durch die individuelle Grundneigung herangezogene Parametersatz angepasst (personalisierter Parametersatz) und in der Modelleinheit 6 (8) verwendet.
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Durch diese genaue Abbildung des Fahrzeuginsassen wird somit ein personalisierter Kinetosewert erzielt.
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In einem dritten Schritt S3 werden die aktuellen Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs 2 (8) und/oder biologischen Daten des zumindest einen Fahrzeuginsassen erfasst und zusammen mit den personalisierten Parametersatz in der Modelleinheit 6 (8) zur Bestimmung eines personalisierten Kinetosewertes verwendet.
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Damit ein Kinetosewert berechnet werden kann, werden daher Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs 2 (8)/ biologische Daten benötigt, welche von dem Modell der Modelleinheit 6 (8) in den entsprechenden Kinetosewert überführt werden können. Das Modell entspricht einem Regelkreis, der über die verschiedenen Fahrdynamikdaten / biologischen Daten auch verschiedene Kurvenverläufe (Kinetosewert / Zeit) produzieren kann.
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In einem vierten Schritt S4 wird zu bestimmten Zeitpunkten, beispielsweise in periodischen Abschnitten, während der Fahrt überprüft, wie gut sich die Berechnung des Kinetosewertes zum tatsächlichen Kinetosewert des Fahrzeuginsassen verhält. Dieses kann ebenfalls beispielsweise anhand von Fragen (Feedbackfragen) überprüft werden.
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Auf Basis dessen können Abweichungen schnell erkannt werden. Sind Abweichungen vorhanden, so kann der aktuell verwendete Parametersatz im Modell angepasst/ adaptiert werden. Diese Fragen können somit als Feinabstimmung zwischen dem berechneten Kinetosewert und dem tatsächlichen Komfort des Fahrzeuginsassen betrachtet werden. Durch diese Stufe wird die vollständige Angleichung des individuellen Kinetosewertes an einen personalisierten Kinetosewert während der Fahrt dauerhaft möglich. Zur Befragung und zur Beantwortung der Fragen könnte hier vor allem das Element des Schiebereglers oder vorgefertigte Antworten auf dem Display zur Auswahl oder Ja/Nein Antworten auf dem Display oder Mikrofon dienen, da hier nur kurze Rückfragen ohne großen Dialog zum Fahrzeuginsassen erfolgen sollen.
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2 zeigt das Verfahren schematisch als Flussdiagramm.
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Dabei ist wie in 1 beschrieben die Modelleinheit 6 (8) zum Ermitteln eines Kinetosewertes anhand von Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten, vorhanden.
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Zunächst wird dabei bei einem ersten Starten des Verfahrens die individuelle Grundneigung des Fahrzeuginsassen anhand beispielsweise eines Fragenkatalogs erfasst. Der individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen wird ein Parametersatz zugeordnet. Solche Parametersätze können in einer Speichereinheit 3 (8) bereits vorhanden sein. Neigt der Fahrzeuginsasse zu einer hohen Empfindlichkeit gegenüber Motion Sickness, so kann beispielsweise ein erster Parametersatz, welcher diese Grundneigung widerspiegelt, herangezogen werden.
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Neigt der Fahrzeuginsasse zu weniger Empfindlichkeit gegenüber Kinetose so kann beispielsweise ein zweiter Parametersatz, welcher diese Grundneigung widerspiegelt, herangezogen werden. Auch können mehrere Parametersätze vorhanden sein, welche eine mittlere, sehr hohe oder nahezu gar keine Empfindlichkeit gegenüber Kinetose widerspiegeln.
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Die Parametersätze werden anhand der festgestellten individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen ausgewählt und fest an diesen gekoppelt.
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Anschließend wird das Tagesbefinden des Fahrzeuginsassen vor Beginn der Fahrt oder vor Starten des Verfahrens abgefragt (Tägliche Konfiguration).
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Anhand des ermittelten Tagesbefinden wird der Parametersatz, welcher die individuelle Grundneigung widerspiegelt adaptiert /angepasst, oder validiert.
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Dadurch kann beispielsweise eine Krankheit wie Erkältung oder Schlafmangel durch die der Fahrzeuginsasse evtl. mehr an Kinetose leidet, abgebildet werden.
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Anhand des adaptierten Parametersatzes werden die Modellvariablen des verwendeten Modells der Modelleinheit 6 (8) eingestellt und der personalisierte Kinetosewert unter Verwendung der aktuellen Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten bestimmt.
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Anschließend wird in periodischen Zeitabständen erfasst (Feedback), wie gut sich der ermittelte Kinetosewert zur tatsächlichen vorhandenen Kinetose des Fahrzeuginsassen verhält. Auf Basis dessen können Abweichungen schnell erkannt und behoben werden, beispielsweise durch eine Adaption des aktuell verwendeten Parametersatzes im Modell der Modelleinheit 6 (8).
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Der so personalisierte Kinetosewert kann in einer Vielzahl von ADAS (Fahrerassistenzsystemen) Verwendung finden.
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3 zeigt die Verwendung eines solchen ermittelten personalisierten Kinetosewertes schematisch in verschiedenen Fahrerassistenzsystemen (ADAS -Systemen).
So kann beispielsweise bei einem Fahrerassistenzsystem zur Routenplanung mittels eines Simulationsprogramms /-Algorithmus die entsprechende zu fahrende Strecke vorher betrachtet werden. Anhand des personalisierten Kinetosewertes kann eine schon sehr frühe Aussage darüber getroffen werden, wie sich der Komfort des Fahrzeuginsassen verhalten wird. Bei vorhersagbaren schlechten Komfort des Fahrzeuginsassen kann dadurch beispielsweise auch eine Route vorgeschlagen werden, welche weniger Kinetose provoziert.
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Wird das Verfahren / System 1 (8) in Fahrerassistenzsysteme eines autonom fahrenden Fahrzeugs 2 (8) integriert, so können beispielsweise die entsprechenden Fahrerassistenzsysteme die einzelnen Manöver beispielsweise bei hohem Kinetosewert beeinflussen, insbesondere hinsichtlich der Beschleunigung/Bremsung, Stop&Go Verkehr, Kurvenfahrt, Geschwindigkeit etc.
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Auch kann beispielsweise bei hohem Kinetosewert eine Wankneigungsverstellung vom Fahrzeug 2 (8) oder Sitz als Gegenmaßnahme durch ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem vorgenommen werden.
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4,5 und 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel bei dem anhand des erfassten Tagesbefindens die Modelleinheit 6 (8) mittels des Modells eine Parameteradaptierung vornimmt und zeigt auf, wie sich die einzelnen Kinetosewerte über die Zeit verändern.
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Die Erfassung der individuellen Grundneigung des Fahrzeuginsassen ist dabei schon vorausgegangen. Die individuelle Grundneigung zu Kinetose ist in diesem Beispiel hoch; entsprechend wurde ein erster Parametersatz für die Modelleinheit 6 (8) gewählt.
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Diese ist in dem Kurvenverlauf (U1), welcher den ermittelten Kinetosewert über die Fahrzeit angibt, aufgezeigt.
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Jedoch kann beispielsweise der Fahrzeuginsasse aufgrund guten Tagesbefinden weniger zu Kinetose leiden als normalerweise. Eine mögliche Adaptierung des Parametersatzes könnten nun beispielsweise in einer Verdoppelung eines Parameters b liegen, welche den Verlauf der Kurve der ermittelten Kinetosewerte über die Zeit dämpft (Anpassung 1, A1).
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Falls die weitere Abfrage (Feedback), wie gut die Berechnung des Kinetosewertes zum tatsächlichen Kinetosewert des Fahrzeuginsassen ist, allerdings während der Fahrt ergibt, dass der Fahrzeuginsasse doch zu mehr Kinetose an diesem Tag neigt, als in der ersten Anpassung A1 gedacht, so könnte durch eine zweite Adaptierung des Parametersatzes (zweite Anpassung A2) eines Parameters Kvc der Kurvenverlauf der Kinetosewerte über die Zeit erhöht werden. Dazu könnte der Parameter Kvc durch eine Halbierung des vorher eingestellten Wertes, eine nicht zu starke Erhöhung der Kurve der ermittelten Kinetosewerte über die Zeit (A2) bewirken. Dies könnte vor allem eine schrittweise Annäherung an den Kurvenverlauf des tatsächlichen gefühlten Kinetosewertes des Fahrzeuginsassen bedeuten.
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Dies würde auch eine gute Basis zur Regelung in die Bereiche oberhalb und unterhalb der bisher erfassten Kinetosewerte in dem Kurvenverlauf (U1) und dem Kurvenverlauf (A1) bedeuten.
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Falls die Abfrage, wie in 5, nach dem Tagesbefinden während der Fahrt, beispielsweise durch das Fahrerassistenzsystem in dem das Verfahren integriert ist, jedoch ergibt, dass der Fahrzeuginsasse zu noch weniger Kinetose an diesem Tag neigt, als durch beispielsweise das Tagesbefinden zu Beginn der Fahrt erfasst wurde und welche sich in der ersten Anpassung (A1) niederschlägt, so könnte durch eine zweite Adaptierung des Parametersatzes (zweite Anpassung A2), hier einer Verdopplung des Parameters Kvc, der ermittelte Kurvenverlauf der Kinetosewerte über die Zeit weiter gedämpft werden (5).
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Dies bedeutet, dass durch die dauernde Abfrage nach dem Tagesbefinden in welcher der Fahrzeuginsasse, angibt zu noch weniger Kinetose zu neigen als sonst, eine Verdoppelung des Parameters Kvc vorgenommen werden kann, durch welche die zweite Anpassung (A2) vorgenommen werden kann. Diese zweite Anpassung (A2) führt anschließend zu einer weiteren Dämpfung des Kurvenverlaufs der ermittelten Kinetosewerte über die Zeit.
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Auch kann, wie in 6, eine Adaptierung über eine erneute Erfassung der individuellen Grundneigung P (hier als Wahrscheinlichkeit angegeben) erfolgen.
Hier würde durch eine Halbierung des Parameters P (Gefahr an Kinetose zu erkranken ist geringer) auch nur die Hälfte des Kinetosewertes, innerhalb der gleichen Zeit, ermittelt werden (Anpassung A1, P halbiert).
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Können die Antworten zu den Fragen in Bezug auf Kinetose mittels eines Schieberegler-Wertes erfasst werden, so kann auch eine schrittweise Anpassung des Kinetosewertes über die Zeit an den tatsächlichen Verlauf des realen gefühlten Kinetosewertes über die Zeit des Fahrzeuginsassen erzielt werden.
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Ferner kann, bei gleichbleibendem Parameter P eine Anpassung an einen höheren Kinetosewert durch die Anpassung eines Parameters b erzielt werden (Anpassung A2). Dies kann ebenfalls anhand einer Abfrage nach dem Tagesbefinden während oder vor der Fahrt erkannt werden. 6 zeigt die Anpassung im ersten Schritt durch eine Halbierung des Parameters P und im zweiten Schritt durch die Halbierung des Parameters b.
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7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Verfahrens, bei dem anhand des Tagesbefindens / der individuellen Grundneigung die Modelleinheit 6 (8) anhand des Modells eine Parameteradaptierung vornimmt und wie sich die einzelnen Kinetosewerte über die Zeit dementsprechend verändern.
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Dabei wird die individuelle Grundneigung P aufgrund weniger Neigung zu Kinetose in einer ersten Anpassung halbiert (Anpassung A1), wie beispielsweise manuell durch den Fahrzeuginsassen eingestellt/abgeändert werden kann.
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Durch eine zweite Anpassung (A2) des Parameters tau (tau halbiert) kann ein anderer Kurvenverlauf der Kinetosewerte über die Zeit erzielt werden, wenn sich ein Tagesbefinden mit geringer Auswirkung zu Kinetose als ständiges Tagesbefinden herausstellt.
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Wird jedoch während einer Fahrt beispielsweise aufgrund von Krankheit eine höhere Neigung zu Kinetose durch Abfrage des Tagesbefindens während der Fahrt festgestellt, so kann in einer erneuten dritten Anpassung (A3) eine entsprechende Anpassung des Parameters b, hier eine Verkleinerung von b um den Faktor 100, vorgenommen werden, welcher in einem höheren Kinetosewert über der Zeit resultiert und den Kinetosewert somit korrigiert. Dadurch kann der Kinetosewert über die Zeit beliebig angepasst werden, auch beispielsweise bei auftretender Übelkeit/ Unwohlsein während der Fahrt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren und System lässt sich die Entwicklung des Kinetosewertes interpretieren und entsprechende Gegenmaßnahmen durch entsprechende Einstellungen in Fahrerassistenzsystemen steuern, um den Komfort des Fahrzeuginsassen beispielsweise bei autonomen Fahren nicht durch die Kinetose zu gefährden.
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Dabei können nicht nur Fahrerassistenzsysteme betreffend die Routenplanung betroffen sein, sondern auch im autonom fahrenden Fahrzeug 2 (8) die Wahl der Gestaltung von Fahrmanövern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und System kann nach der jeweiligen Höhe des Kinetosewertes die Fahrdynamik während der Fahrt angepasst werden und der Fahrzeuginsasse vor einem zu starken Einfluss/Auftreten von Kinetose geschützt werden. Als eine weitere Art bzw. Stufe zum Schutz des Fahrzeuginsassen könnten im Fahrzeug 2 (8) Gegenmaßnahmen implementiert werden, welche ab einem gewissen Kinetosewert den Fahrzeuginsassen schützen sollen. Solche Systeme könnten z.B. Systeme zur Bekämpfung der fehlenden Antizipation oder auch Sitzverlagerungssysteme sein.
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8 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 2 mit einem erfindungsgemäßen System 1.
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Dieses weist eine Speichereinheit 3 auf in der eine oder mehrere individuelle Grundneigungen gekoppelt an die entsprechenden Fahrzeuginsassen als Parametersätze gespeichert sind.
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Ferner ist eine Erfassungseinheit 4 zum Erfassen zumindest der aktuellen Fahrdynamikdaten des Fahrzeugs 2 und/oder biologischen Daten des zumindest einen Fahrzeuginsassen vorgesehen. Diese können beispielsweise Sensoren/Aktoren als auch beispielsweise Kameras zur Erfassung des Fahrzeuginsassen und dessen biologischen Daten sein.
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Ferner ist eine Eingabeeinheit 5 zum Erfassen und Überprüfen eines Tagesbefindens des zumindest einen Fahrzeuginsassen vorgesehen, welche beispielsweise als Anzeigeeinheit / Display oder ein Mikrofon zur Ausgabe und Erfassung der Fragen und Antworten ausgebildet ist.
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Ferner ist eine Modelleinheit 6 vorhanden, welche beispielsweise als Recheneinheit ausgebildet ist, mit einem darauf ausführbaren Modell. Ein solches ausführbares Modell ist beispielsweise ein HFR-Modell, ein 6DOF-SVC-Modell, eine multiple lineare Regression, ein selbstlernender Algorithmus und ein neuronales Netzwerk sein, anhand dessen der Kinetosewert berechenbar ist. Aus der Modelleinheit 6 kann der Kinetosewert (MSI, Motion Sickness Index) berechnet werden, wobei als Input für die Rechenoperationen Fahrdynamikdaten/ biologischen Daten und die, an das Tagesbefinden adaptierte, individuelle Grundneigung dienen.
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Damit kann die Modelleinheit 6 den Kinetosewert anhand der aktuellen Fahrdynamikdaten und/oder biologischen Daten unter Gewichtung der individuellen Grundneigung bestimmen, wobei die individuelle Grundneigung an das Tagesbefinden durch die Modelleinheit 6 angepasst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Fahrzeug
- 3
- Speichereinheit
- 4
- Erfassungseinheit
- 5
- Eingabeeinheit
- 6
- Modelleinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017005982 A1 [0009]
