DE102022200729A1 - Method for determining a current control mode of a steering wheel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls, jeweils Erfassen eines Wertes wenigstens einer eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe, Statistisches Auswerten der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe, um eine oder mehrere statistische Auswertungen zu erhalten (3), und Ermitteln des aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch einen Algorithmus des maschinellen Lernens, wobei es sich bei dem Algorithmus des maschinellen Lernens um wenigstens einen Random Forest handelt (4).The invention relates to a method for determining a current control mode of a steering wheel, the method having the following steps: At each of a large number of different points in time during a time interval, a value is recorded in each case for at least one variable relating to an operation of the steering wheel, statistical evaluation of the respective different values Values of the at least one variable relating to an actuation of the steering wheel recorded at points in time in order to obtain one or more statistical evaluations (3), and determining the current control mode of the steering wheel based on the one or more statistical evaluations by a machine learning algorithm, wherein it the machine learning algorithm is at least one random forest (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades und insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln, ob ein Fahrer eines Fahrzeuges wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum lang seine Hände nicht am Lenkrad des Fahrzeuges hatte.The invention relates to a method for determining a current control mode of a steering wheel and in particular to a method for determining whether a driver of a vehicle has not had his hands on the steering wheel of the vehicle for at least a predetermined period of time.
Zum Fahren eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges ist es üblich, dass der Fahrer eines Fahrzeugs das Lenkrad von Hand steuert. Auf der anderen Seite und insbesondere im Hinblick auf autonomes Fahren kann es vorgesehen sein, dass ein Fahrerassistenzsystem die Kontrolle übernimmt, so dass es nicht erforderlich ist, dass der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat.In order to drive a vehicle, for example a motor vehicle, it is common for the driver of a vehicle to control the steering wheel by hand. On the other hand, and in particular with regard to autonomous driving, it can be provided that a driver assistance system takes control, so that it is not necessary for the driver to have his hands on the steering wheel.
Dies kann jedoch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da der Fahrer in Gefahrensituationen nur verzögert reagieren kann, wenn dieser seine Hände nicht direkt am Lenkrad hat. Zudem ist es beispielsweise zum Starten oder Stoppen von Fahrsequenzen beziehungsweise entsprechenden Fahrerassistenzsystemen wichtig, zu bestimmen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat oder nicht. Folglich besteht Bedarf an Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades und insbesondere, ob ein Fahrer seine Hände aktuell am Lenkrad hat oder nicht.However, this can pose a safety risk, since the driver can only react with a delay in dangerous situations if his hands are not directly on the steering wheel. In addition, it is important, for example to start or stop driving sequences or corresponding driver assistance systems, to determine whether the driver has his hands on the steering wheel or not. Accordingly, there is a need for methods for determining a current control mode of a steering wheel and, in particular, whether or not a driver currently has their hands on the steering wheel.
Hierzu wurden bereits auf Algorithmen des maschinellen Lernens basierende Verfahren vorgeschlagen. Algorithmen des maschinellen Lernens basieren darauf, dass Verfahren der Statistik verwendet werden, um eine Datenverarbeitungsanlage derart zu trainieren, dass diese eine bestimmte Aufgabe ausführen kann, ohne dass diese ursprünglich explizit hierzu programmiert wurde. Das Ziel des maschinellen Lernens besteht dabei darin, Algorithmen zu konstruieren, die aus Daten lernen und Vorhersagen treffen können. Diese Algorithmen erstellen mathematische Modelle, mit denen beispielsweise Daten klassifiziert werden können. Als nachteilig erweist sich dabei jedoch, dass Steuergeräte eines Lenksystems nur begrenzte Computerressourcen, beispielsweise eine begrenzte Speicher- und/oder Prozessorkapazität aufweisen, so dass für gewöhnlich weitere externe Server beziehungsweise Steuergeräte vonnöten sind, um den Algorithmus des maschinellen Lernens anzuwenden.Methods based on machine learning algorithms have already been proposed for this purpose. Machine learning algorithms are based on the fact that statistical methods are used to train a data processing system in such a way that it can perform a specific task without originally being explicitly programmed to do so. The goal of machine learning is to construct algorithms that can learn from data and make predictions. These algorithms create mathematical models that can be used, for example, to classify data. However, it has proven to be disadvantageous that control units of a steering system only have limited computer resources, for example limited memory and/or processor capacity, so that additional external servers or control units are usually required in order to use the machine learning algorithm.
Aus der Druckschrift
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved method for determining a current control mode of a steering wheel.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a method for determining a current control mode of a steering wheel according to the features of patent claim 1 .
Die Aufgabe wird weiter mit einem Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.The object is further achieved with a control device for determining a current control mode of a steering wheel according to the features of patent claim 8 .
Die Aufgabe wird ferner auch mit einem System zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.The object is also achieved with a system for determining a current control mode of a steering wheel according to the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades, wobei zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls jeweils ein Wert wenigstens einer eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe erfasst wird, die jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe statistisch ausgewertet werden, um eine oder mehrere statistische Auswertungen zu erhalten, und wobei der aktuelle Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch einen Algorithmus des maschinellen Lernens ermittelt wird, wobei es sich bei dem Algorithmus des maschinellen Lernens um wenigstens einen Random Forest handelt.According to one embodiment of the invention, this object is achieved by a method for determining a current control mode of a steering wheel, wherein at each of a large number of different points in time during a time interval, a value of at least one variable relating to an operation of the steering wheel is recorded, the values of the at least one variable relating to an operation of the steering wheel recorded at different points in time are statistically evaluated in order to obtain one or more statistical evaluations, and the current control mode of the steering wheel is determined based on the one or more statistical evaluations by a machine learning algorithm, it being determined the machine learning algorithm is at least one random forest.
Unter einer eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe wird dabei eine Größe verstanden, aus welcher eine Beeinflussung einer freien Bewegung einer Lenkung bzw. Drehbewegung eines Lenkrads durch eine äußere Quelle abgeleitet werden kann. Würde ein Fahrer eines Fahrzeuges beispielsweise ein Lenkrad nicht berühren, so würde sich das Lenkrad so bewegen, wie es durch das Fahrgestell des Fahrzeugs aufgenommene Kräfte vorgegeben wird beziehungswiese wie diese Kräfte auf die Zahnstange und/oder das Lenkrad einwirken. Wenn der Fahrer hingegen eine Lenkbewegung über das Lenkrad vorgibt, ist die freie Bewegung der Lenkung bzw. Drehbewegung eines Lenkrads eingeschränkt und ein auf die Lenkung wirkendes Drehmoment wird durch diesen Fahrerwunsch vorgegeben.A variable relating to an actuation of the steering wheel is understood to mean a variable from which an influence on a free movement of a steering or rotational movement of a steering wheel by an external source can be derived. If a driver of a vehicle were not to touch a steering wheel, for example, the steering wheel would move in accordance with the forces absorbed by the vehicle's chassis or in accordance with the way these forces act on the steering rack and/or the steering wheel. If, on the other hand, the driver specifies a steering movement via the steering wheel, the free movement is ment of the steering or rotational movement of a steering wheel is restricted and a torque acting on the steering is specified by this driver's request.
Dass dabei zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls jeweils ein Wert wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe erfasst wird bedeutet weiter, dass zu jedem dieser unterschiedlichen Zeitpunkte jeweils ein aktueller Wert der wenigstens einen entsprechenden Größe erfasst wird. Die unterschiedlichen Zeitpunkte sind dabei bevorzugt äquidistant über das Zeitintervall verteilt, wobei eine Länge des Zeitintervalls durch einen Hersteller und/oder gesetzliche Vorgaben vorgegeben sein kann. Beispielsweise kann die Länge des Zeitintervalls der Zeitdauer entsprechen, nach welcher ein Alarm ausgelöst oder eine andere sicherheitsgerichtete Aktion initiiert beziehungsweise eingeleitet werden sollte, falls der Fahrer durchgehend, das heißt die komplette Zeitdauer lang seine Hände nicht am Lenkrad hatte, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden.The fact that a value of at least one variable relating to an actuation of the steering wheel is recorded at each of a large number of different points in time during a time interval also means that a current value of the at least one corresponding variable is recorded at each of these different points in time. The different points in time are preferably distributed equidistantly over the time interval, it being possible for a length of the time interval to be specified by a manufacturer and/or by statutory requirements. For example, the length of the time interval can correspond to the length of time after which an alarm is triggered or another safety-related action should be initiated if the driver has not had his hands on the steering wheel for the entire time, in order to avoid safety risks.
Dass die erfassten Werte dabei statistisch ausgewertet werden bedeutet ferner, dass die Daten beziehungsweise die erfassten Werte basierend auf statistischen Verfahren analysiert beziehungsweise ausgewertet werden und statistische Auswertungen gebildet werden.The fact that the recorded values are evaluated statistically also means that the data or the recorded values are analyzed or evaluated based on statistical methods and statistical evaluations are formed.
Bei dem Lenkrad kann es sich dabei insbesondere um ein Lenkrad eines Fahrzeuges, das heißt eines Kraftfahrzeuges, eines Bootes oder einer anderen Personenbeförderungseinrichtung handeln.The steering wheel can in particular be a steering wheel of a vehicle, ie a motor vehicle, a boat or another passenger transport device.
Unter einem Steuermodus des Lenkrades wird ferner ein Modus verstanden, in welchem das Lenkrad aktuell betätigt beziehungsweise gesteuert wird, das heißt welcher angibt, wie das Lenkrad aktuell gesteuert wird. Insbesondere kann dabei zwischen einem ersten Steuermodus, in welchem ein Fahrer seine Hände an dem Lenkrad hat, und einem zweiten Steuermodus, in welchem der Fahrer seine Hände nicht an dem Lenkrad hat, unterschieden werden.A control mode of the steering wheel is also understood to mean a mode in which the steering wheel is currently being actuated or controlled, ie which indicates how the steering wheel is currently being controlled. In particular, a distinction can be made between a first control mode, in which a driver has his hands on the steering wheel, and a second control mode, in which the driver does not have his hands on the steering wheel.
Unter einem Random Forest wird weiter ein Klassifikations- und/oder Regressionsverfahren verstanden, das aus mehreren unkorrelierten Entscheidungsbäumen besteht, das heißt einen Entscheidungswald darstellt. Alle Entscheidungsbäume sind dabei unter einer bestimmten Art von Randomisierung während des Lernprozesses gewachsen. Für eine Klassifikation darf jeder Baum in dem entsprechenden Wald, das heißt jeder Baum der mehreren Entscheidungsbäume eine Entscheidung treffen, wobei aus den Einzelergebnissen der einzelnen Entscheidungsbäume anschließend eine endgültige Klassifikation ermittelt wird. Die einzelnen Entscheidungsbäume können dabei basierend auf statistischen Auswertungen von zurückliegenden Messungen der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe und entsprechenden Steuermodi des Lenkrades derart trainiert worden sein, dass der entsprechende Entscheidungsbaum eine Zuordnung der vorliegenden statistischen Auswertungen zu einem Steuermodus des Lenkrades vornehmen kann.A random forest is also understood to mean a classification and/or regression method that consists of a number of uncorrelated decision trees, ie represents a decision forest. All decision trees have grown under a certain type of randomization during the learning process. For a classification, each tree in the corresponding forest, ie each tree of the multiple decision trees, can make a decision, with a final classification then being determined from the individual results of the individual decision trees. The individual decision trees can be trained based on statistical evaluations of previous measurements of the variable relating to an operation of the steering wheel and corresponding control modes of the steering wheel in such a way that the corresponding decision tree can assign the available statistical evaluations to a control mode of the steering wheel.
Die Verwendung wenigstens eines Random Forests hat dabei den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges. Folglich kann das Verfahren implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist.The use of at least one random forest has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on the steering control devices of a vehicle. As a result, the method can be implemented without having to purchase additional external servers or control devices or without having to connect these external servers.
Auch kommt das Verfahren mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.The method also manages with a sensor which is designed to detect values of the variable relating to an actuation of the steering wheel, which does not have to be designed exclusively for detecting contact between the hands of the driver and the steering wheel. In this way, further costs and installation space can be saved and synergies can be used.
Insgesamt wird somit ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben.Overall, an improved method for determining a current control mode of a steering wheel is thus specified.
In einer Ausführungsform weist der Schritt des, zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während des Zeitintervalls, jeweils Erfassen eines Wertes der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe dabei ein, zu jedem der Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während des Zeitintervalls, jeweiliges Erfassen eines Lenkmoments auf.In one embodiment, the step of, at each of a large number of different points in time during the time interval, in each case detecting a value of the at least one variable relating to an actuation of the steering wheel, in doing so includes, in each case in each of the large number of different points in time during the time interval, in each case capturing a steering torque.
Unter Lenkmoment wird dabei das am Lenkrad beziehungsweise einer Lenkwelle wirkende Drehmoment verstanden.The steering torque is understood to mean the torque acting on the steering wheel or a steering shaft.
Dabei sind Lenkmomentsensoren für gewöhnlich bereits in Fahrzeuge integriert, so dass deren Funktion hier genutzt werden kann ohne das weitere Einbauten und/oder aufwendige Umbauten vonnöten wären.In this case, steering torque sensors are usually already integrated in vehicles, so that their function can be used here without the need for further installations and/or complex conversions.
Zudem kann das Verfahren weiter einen Schritt eines Vorverarbeitens der erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrads betreffenden Größe, um vorverarbeitete Werte zu erhalten, aufweisen, wobei der Schritt des statistischen Auswertens der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe, ein statistisches Auswerten der vorverarbeiteten Werte aufweist.In addition, the method can further include a step of pre-processing the detected values of the at least one variable relating to an actuation of the steering wheel in order to obtain pre-processed values are obtained, wherein the step of statistically evaluating the values of the at least one variable relating to an actuation of the steering wheel, recorded at different points in time, comprises statistically evaluating the preprocessed values.
Dass die erfassten Werte dabei vorverarbeitet werden bedeutet dabei, dass die erfassten Werte vor der statistischen Auswertung aufbearbeitet werden, beispielsweise unnötige Informationen oder Rauschen entfernt werden.The fact that the recorded values are pre-processed means that the recorded values are processed before the statistical evaluation, for example unnecessary information or noise is removed.
Hierdurch kann die statistische Auswertung der erfassten Werte und somit insgesamt auch das Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades weiter optimiert werden.As a result, the statistical evaluation of the recorded values, and thus overall also the method for determining a current control mode of a steering wheel, can be further optimized.
Weiter kann der Schritt des statistischen Auswertens der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe eines oder mehrere von einem Ermitteln eines Maximalwerts unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Ermitteln eines Minimalwertes unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Bilden eines Mittelwertes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte, einem Bilden eines Gradienten aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, und einem Ermitteln einer mittleren absoluten Änderung aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten aufweisen.Furthermore, the step of statistically evaluating the values recorded at different points in time of the variable relating to an actuation of the steering wheel can include one or more of determining a maximum value among the values recorded at different points in time, determining a minimum value among the values recorded at different points in time, forming an average value of the values recorded at different points in time, forming a gradient from the values recorded at different points in time, and determining a mean absolute change from the values that are each too different values recorded at points in time.
Unter Maximalwert wird dabei der höchste beziehungsweise größte Wert der erfassten Werte verstanden.The maximum value is understood to mean the highest or largest value of the recorded values.
Unter Minimalwert wird wiederum der kleinste Wert der erfassten Werte verstanden.The minimum value is in turn understood to mean the smallest value of the recorded values.
Der Durchschnittswert der erfassten Werte bezeichnet ferner das arithmetische Mittel der erfassten Werte.The average value of the recorded values also designates the arithmetic mean of the recorded values.
Als Gradient wird der Verlauf der Änderung der erfassten Werte über die Zeit bezeichnet.The course of the change in the recorded values over time is referred to as a gradient.
Als mittlere absolute Änderung wird weiter der Mittelwert der Änderung beziehungsweise des Unterschieds zwischen jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgend erfassten Werten verstanden.The mean absolute change is also understood to mean the mean value of the change or the difference between two values recorded consecutively in time.
Dabei, dass der Schritt des statistischen Auswertens der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe eines oder mehrere von einem Ermitteln eines Maximalwerts unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Ermitteln eines Minimalwertes unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Bilden eines Mittelwertes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte, einem Bilden eines Gradienten aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, und einem Ermitteln einer mittleren absoluten Änderung aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten aufweist, handelt es sich jedoch nur um eine mögliche Ausführungsform. Vielmehr kann der Schritt des statistischen Auswertens der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe auch das Anfertigen anderer statistischer Auswertungen basierend auf den erfassten Werten aufweisen, beispielsweise das Ermitteln eines Interquartilsabstandes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte.In this case, the step of statistically evaluating the values of the variable relating to an actuation of the steering wheel, recorded at different points in time, includes one or more of determining a maximum value among the values recorded at different points in time, determining a minimum value among the values recorded at different points in time, forming an average value of the values recorded at different points in time, forming a gradient from the values recorded at different points in time, and determining a mean absolute change from the values has values detected at different points in time, however, this is only one possible embodiment. Rather, the step of statistically evaluating the values recorded at different points in time of the variable relating to an actuation of the steering wheel can also include preparing other statistical evaluations based on the recorded values, for example determining an interquartile range of the values recorded at different points in time.
In einer Ausführungsform weist der Schritt des Ermitteln des aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch einen Algorithmus des maschinellen Lernens ein Ermitteln des aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch eine Vielzahl von Random Forests beziehungsweise Entscheidungswäldern auf.In one embodiment, the step of determining the current steering wheel control mode based on the one or more statistical evaluations by a machine learning algorithm comprises determining the current steering wheel control mode based on the one or more statistical evaluations by a plurality of random forests or decision forests.
Dass der aktuelle Steuermodus dabei durch eine Vielzahl von Random Forests ermittelt wird bedeutet dabei insbesondere, dass jeder einzelne der Vielzahl von Random Forests separat einen Steuermodus ermittelt, wobei anschließend aus den einzelnen Ergebnissen beziehungsweise der jeweils durch die einzelnen Random Forests separat ermittelten Steuermodi ein Gesamtergebnis, welches einen aktuellen Steuermodus repräsentiert, abgeleitet wird.The fact that the current control mode is determined by a large number of random forests means in particular that each of the large number of random forests determines a control mode separately, with an overall result, which represents a current control mode, then being derived from the individual results or from the control modes separately determined in each case by the individual random forests.
Dies hat den Vorteil, dass die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Steuerungsmodus, das heißt die Prädiktionsgüte weiter erhöht werden können.This has the advantage that the accuracy and the reliability when determining the current control mode, that is to say the prediction quality, can be increased further.
Dabei können die einzelnen Random Forests der Vielzahl von Random Forests jeweils zeitversetzt angewendet werden.The individual random forests of the multiplicity of random forests can each be used with a time delay.
Dass die einzelnen Random Forests zeitversetzt angewendet werden bedeutet dabei, dass die durch die einzelnen Random Forests beziehungsweise Entscheidungswälder jeweils ausgewerteten Messwerte beziehungsweise erfassten Werte zeitversetzt sind, das heißt die einzelnen Random Forests zeitversetzt gestartet werden.The fact that the individual random forests are used with a time delay means that the measured values or recorded values evaluated by the individual random forests or decision forests are time-delayed, i.e. the individual random forests are started with a time delay.
Hierdurch kann die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Steuerungsmodus noch weiter erhöht werden. Dabei können beispielsweise, für jeden der Vielzahl von Random Forests, jeweils Einzelergebnisse durch die einzelnen Entscheidungsbäume des entsprechenden Random Forests gebildet werden, wobei aus den Einzelergebnissen anschließend ein Gruppenergebnis für den entsprechenden Random Forest abgeleitet beziehungsweise ermittelt werden kann, und wobei aus den Gruppenergebnissen der Random Forests anschließend das Gesamtergebnis ermittelt werden kann.As a result, the accuracy and the reliability when determining the current control mode can be increased even further. For example, for each of the multitude of random forests, in each case individual results are formed by the individual decision trees of the corresponding random forest, whereby a group result for the corresponding random forest can then be derived or determined from the individual results, and the overall result can then be determined from the group results of the random forests.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, angegeben, wobei ein aktueller Steuermodus des Lenkrades durch ein obenstehend beschriebenes Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus ermittelt wird, wobei ermittelt wird, ob der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, und wobei, falls der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens den vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion initiiert wird.A further embodiment of the invention also provides a method for initiating a safety-related action if a user takes his hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time, wherein a current control mode of the steering wheel is determined by a method for determining a current control mode described above, it being determined whether the current control mode indicates that the user has taken his hands off the steering wheel for at least a predetermined period of time, and wherein, if the current control mode indicates that the user has taken his hands off the steering wheel for at least the predetermined period of time, at least one safety-related action is initiated.
Der vorgegebene Zeitraum kann dabei beispielsweise wiederum durch einen Hersteller und/oder gesetzliche Vorgaben vorgegeben sein. Beispielsweise kann der vorgegebene Zeitraum wiederum der Zeitdauer entsprechen, nach welcher ein Alarm ausgelöst oder eine andere sicherheitsgerichtete Aktion initiiert beziehungsweise eingeleitet werden sollte, falls der Fahrer durchgehend, das heißt die komplette Zeitdauer lang seine Hände nicht am Lenkrad hatte, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden.The specified period of time can in turn be specified by a manufacturer and/or legal requirements, for example. For example, the specified period of time can in turn correspond to the length of time after which an alarm is triggered or another safety-related action should be initiated if the driver has not had his hands on the steering wheel for the entire period, in order to avoid safety risks.
Insgesamt wird somit ein Verfahren zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, angegeben, welches auf einem verbesserten Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades basiert. Dass dabei wenigstens ein Random Forest verwendet wird hat den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges. Folglich kann das Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus des Lenkrades implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist. Auch kommt das Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.Overall, a method for initiating a safety-related action if a user takes his hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time is specified, which is based on an improved method for determining a current control mode of a steering wheel. The fact that at least one random forest is used has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on steering control devices of a vehicle. Consequently, the method for determining a current control mode of the steering wheel can be implemented without the need to additionally purchase external servers or control devices or to connect these external servers. The method for determining a current control mode of a steering wheel also makes do with a sensor which is designed to detect values of the variable relating to an operation of the steering wheel, which does not have to be designed exclusively for detecting contact between the driver's hands and the steering wheel. In this way, further costs and installation space can be saved and synergies can be used.
Bei der sicherheitsgerichteten Aktion kann es sich dabei um das Ausgeben eines Alarms, insbesondere eines akustischen, optischen und/oder haptischen Warnsignals handeln. Ferner kann die sicherheitsgerichtete Aktion aber beispielsweise auch ein Stoppen des entsprechenden Fahrzeugs aufweisen.The safety-related action can involve the outputting of an alarm, in particular an acoustic, visual and/or haptic warning signal. Furthermore, the safety-related action can also include stopping the corresponding vehicle, for example.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird weiter auch ein Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben, wobei das Steuergerät eine Empfangseinheit zum Empfangen von zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls jeweils erfassten Werten wenigstens einer eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe, eine Auswerteeinheit, welche ausgebildet ist, die jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe statistisch auszuwerten, um eine oder mehrere statistische Auswertungen zu erhalten, und eine Ermittlungseinheit, welche ausgebildet ist, den aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch einen Algorithmus des maschinellen Lernens zu ermitteln, wobei es sich bei dem Algorithmus des maschinellen Lernens um wenigstens einen Random Forest handelt, aufweist.A further embodiment of the invention also specifies a control unit for determining a current control mode of a steering wheel, with the control unit having a receiving unit for receiving values recorded at each of a large number of different points in time during a time interval of at least one variable relating to an operation of the steering wheel, an evaluation unit which is designed to statistically evaluate the values of the at least one variable relating to an operation of the steering wheel recorded at different points in time in order to obtain one or more statistical evaluations, and a determination unit which is designed to determine the current control mode of the steering wheel to be determined based on the one or more statistical evaluations by a machine learning algorithm, the machine learning algorithm being at least one random forest.
Insgesamt wird somit ein verbessertes Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben. Dass dabei wenigstens ein Random Forest verwendet wird hat den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges. Folglich kann die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist. Auch kommt die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.Overall, an improved control device for determining a current control mode of a steering wheel is thus specified. The fact that at least one random forest is used has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on steering control devices of a vehicle. Consequently, the determination of the current control mode of the steering wheel can be implemented without having to purchase additional external servers or control units or without having to connect these external servers. The current control mode of the steering wheel can also be determined with a sensor which is designed to detect values of the variable relating to an operation of the steering wheel, which does not have to be designed exclusively for detecting contact between the driver's hands and the steering wheel. This can further costs and installation space are saved and synergies are used.
In einer Ausführungsform weist das Steuergerät dabei weiter eine Vorverarbeitungseinheit, welche ausgebildet ist, die erfassten Werte der wenigstens einen eine Betätigung des Lenkrads betreffenden Größe vorzuverarbeiten, um vorverarbeitete Werte zu erhalten, auf, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, die vorverarbeiteten Werte statistisch auszuwerten, um eine oder mehrere statistische Auswertungen zu erhalten. Hierdurch kann die statistische Auswertung der erfassten Werte und somit insgesamt auch das Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades weiter optimiert werden.In one embodiment, the control unit also has a pre-processing unit which is designed to pre-process the detected values of the at least one variable relating to an operation of the steering wheel in order to obtain pre-processed values, the evaluation unit being designed to statistically evaluate the pre-processed values in order to obtain one or more statistical evaluations. As a result, the statistical evaluation of the recorded values, and thus overall also the method for determining a current control mode of a steering wheel, can be further optimized.
Auch kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, eines oder mehrere von einem Ermitteln eines Maximalwerts unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Ermitteln eines Minimalwertes unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Bilden eines Mittelwertes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte, einem Bilden eines Gradienten aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, und einem Ermitteln einer mittleren absoluten Änderung aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten auszuführen.The evaluation unit can also be designed to perform one or more of determining a maximum value from the values recorded at different points in time, determining a minimum value from the values recorded at different points in time, forming an average value of the values recorded at different points in time, forming a gradient from the values recorded at different points in time, and determining a mean absolute change from the values recorded at different points in time.
Dabei, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, eines oder mehrere von einem Ermitteln eines Maximalwerts unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Ermitteln eines Minimalwertes unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, einem Bilden eines Mittelwertes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte, einem Ermitteln eines Interquartilsabstandes der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte, einem Bilden eines Gradienten aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten, und einem Ermitteln einer mittleren absoluten Änderung aus den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten auszuführen, handelt es sich wiederum jedoch nur um eine mögliche Ausführungsform. Vielmehr kann die Auswerteeinheit auch ausgebildet sein, andere statistische Auswertungen basierend auf den erfassten Werten anzufertigen, beispielsweise einen Interquartilsabstand der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte zu ermitteln.The evaluation unit is designed to perform one or more of determining a maximum value from the values recorded at different points in time, determining a minimum value from the values recorded at different points in time, forming an average value of the values recorded at different points in time, determining an interquartile range of the values recorded at different points in time, forming a gradient from the values recorded at different points in time, and determining a mean absolute change from the to carry out values recorded at different points in time, however, this is again only one possible embodiment. Rather, the evaluation unit can also be designed to prepare other statistical evaluations based on the recorded values, for example to determine an interquartile range of the values recorded at different points in time.
Zudem kann die Ermittlungseinheit ausgebildet sein, den aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch eine Vielzahl von Random Forests zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Steuerungsmodus sowie die Prädiktionsgüte weiter erhöht werden können.In addition, the determination unit can be designed to determine the current control mode of the steering wheel based on the one or more statistical evaluations using a large number of random forests. This has the advantage that the accuracy and the reliability when determining the current control mode and the prediction quality can be further increased.
Dabei kann die Ermittlungseinheit insbesondere ausgebildet sein, die einzelnen Random Forests der Vielzahl von Random Forests jeweils zeitversetzt anzuwenden. Hierdurch kann die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Steuerungsmodus noch weiter erhöht werden.In this case, the determination unit can be designed in particular to use the individual random forests of the plurality of random forests with a time offset. As a result, the accuracy and the reliability when determining the current control mode can be increased even further.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch ein System zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben, wobei das System wenigstens einen Sensor, welcher ausgebildet ist, zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls jeweils einen Wert einer eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, und ein obenstehend beschriebenes Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades nach einem der Ansprüche aufweist, und wobei das Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades ausgebildet ist, den aktuellen Steuermodus des Lenkrads basierend auf den durch den wenigstens einen Sensor während des Zeitintervalls erfassten Werten der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu ermitteln.A further embodiment of the invention also specifies a system for determining a current control mode of a steering wheel, wherein the system has at least one sensor which is designed to detect a value of a variable relating to an actuation of the steering wheel at each of a large number of different points in time during a time interval, and a control unit as described above for determining a current control mode of a steering wheel according to one of the claims, and wherein the control unit is designed to determine a current control mode of a steering wheel, the current control mode of the steering wheel based on the by the at least one sensor during the time interval detected values of the variable relating to an actuation of the steering wheel.
Ein Sensor, welcher auch als Detektor, (Messgrößen- oder Mess-)Aufnehmer oder (Mess-) Fühler bezeichnet wird, ist ein technisches Bauteil, das bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften und/oder die stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann.A sensor, which is also referred to as a detector, (measuring variable or measuring) recorder or (measuring) sensor, is a technical component that can qualitatively or quantitatively record certain physical or chemical properties and/or the material composition of its environment as a measured variable.
Insgesamt wird somit ein System zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben, welches auf einem verbesserten Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades basiert. Dass dabei wenigstens ein Random Forest verwendet wird hat den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges. Folglich kann die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist. Auch kommt die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.Overall, therefore, a system for determining a current control mode of a steering wheel is specified, which is based on an improved control unit for determining a current control mode of a steering wheel. The fact that at least one random forest is used has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on steering control devices of a vehicle. Consequently, the determination of the current control mode of the steering wheel can be implemented without having to purchase additional external servers or control units or without having to connect these external servers. The current control mode of the steering wheel can also be determined with a sensor which is designed to record values of the variable relating to an operation of the steering wheel, which is not exclusively used to detect a Contact between the driver's hands and the steering wheel must be formed. In this way, further costs and installation space can be saved and synergies can be used.
Dabei kann es sich es sich bei dem wenigstens einen Sensor um einen Lenkmomentsensor handeln. Derartige Lenkmomentsensoren sind für gewöhnlich bereits in Fahrzeuge integriert, so dass deren Funktion hier genutzt werden kann ohne das weitere Einbauten und/oder aufwendige Umbauten vonnöten wären.The at least one sensor can be a steering torque sensor. Such steering torque sensors are usually already integrated in vehicles, so that their function can be used here without the need for additional installations and/or complex modifications.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird außerdem auch ein Steuergerät zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, angegeben, wobei das Steuergerät eine Empfangseinheit, welche ausgebildet ist, einen durch ein obenstehend beschriebenes Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades ermittelten aktuellen Steuermodus des Lenkrades zu empfangen, eine Ermittlungseinheit, welche ausgebildet ist, zu ermitteln ob der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, und eine Initiierungseinheit, welche ausgebildet ist, wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion zu initiieren, falls der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens den vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, aufweist.A further embodiment of the invention also specifies a control unit for initiating a safety-related action if a user takes his hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time, with the control unit having a receiving unit which is designed to receive a current control mode of the steering wheel determined by a control unit described above for determining a current control mode of a steering wheel, a determination unit which is designed to determine whether the current control mode indicates that the user has taken his hands off the steering wheel for at least a predetermined period of time, and an initiation unit which is configured to initiate at least one safety-related action if the current control mode indicates that the user has taken his hands off the steering wheel for at least the predetermined period of time.
Insgesamt wird somit ein Steuergerät zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, angegeben, welches auf einem verbesserten Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades basiert. Dass dabei wenigstens ein Random Forest verwendet wird hat den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges. Folglich kann die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist. Auch kommt die Ermittlung des aktuellen Steuermodus des Lenkrades mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.Overall, a control unit for initiating a safety-related action if a user takes his hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time is specified, which is based on an improved control unit for determining a current control mode of a steering wheel. The fact that at least one random forest is used has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on steering control devices of a vehicle. Consequently, the determination of the current control mode of the steering wheel can be implemented without having to purchase additional external servers or control units or without having to connect these external servers. The current control mode of the steering wheel can also be determined with a sensor which is designed to detect values of the variable relating to an operation of the steering wheel, which does not have to be designed exclusively for detecting contact between the driver's hands and the steering wheel. In this way, further costs and installation space can be saved and synergies can be used.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben wird und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln, ob ein Fahrer eines Fahrzeuges wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum lang seine Hände nicht am Lenkrad des Fahrzeuges hatte.In summary, it can be stated that the present invention specifies an improved method for determining a current control mode of a steering wheel and in particular an improved method for determining whether a driver of a vehicle has not had his hands on the vehicle's steering wheel for at least a predetermined period of time.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The configurations and developments described can be combined with one another as desired.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned.
Figurenlistecharacter list
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are provided to provide a further understanding of embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the foregoing advantages will become apparent by reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.
Es zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, gemäß Ausführungsformen der Erfindung; und -
2 ein Blockschaltbild eines Systems zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
-
1 a flowchart of a method for initiating a safety-related action if a user takes his hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time, according to embodiments of the invention; and -
2 FIG. 12 is a block diagram of a system for initiating a safety-related action if a user takes their hands off a steering wheel for at least a predetermined period of time, according to embodiments of the invention.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, the same reference symbols designate the same or functionally identical elements, parts or components, unless otherwise stated.
Insbesondere zeigt
Die Verwendung wenigstens eines Random Forests hat dabei den Vorteil, dass die Anwendung eines Random Forest vergleichsweise wenig Computerressourcen erfordert und auch auf Steuergeräten mit eingeschränkten Ressourcen ausgeführt werden kann, beispielsweise auf Lenkungssteuergeräten eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Lenkungssteuerungssystem einer elektrischen Servolenkung eines Kraftfahrzeuges. Folglich kann das Verfahren 1 implementiert werden, ohne dass zusätzlich externe Server beziehungsweise Steuergeräte angeschafft werden müssen beziehungsweise eine Anbindung dieser externen Server vonnöten ist. Lediglich das Trainieren des wenigstens einen Random Forests kann dabei gegebenenfalls auf einem externen Server beziehungsweise Backend ausgeführt werden.The use of at least one random forest has the advantage that the use of a random forest requires comparatively few computer resources and can also be executed on control devices with limited resources, for example on steering control devices of a vehicle, for example a steering control system of an electric power steering of a motor vehicle. As a result, method 1 can be implemented without having to purchase additional external servers or control devices or without having to connect these external servers. Only the training of the at least one random forest can optionally be carried out on an external server or backend.
Auch kommt das Verfahren 1 mit einem Sensor, welcher ausgebildet ist, Werte der eine Betätigung des Lenkrades betreffenden Größe zu erfassen, aus, welcher nicht ausschließlich zur Detektion eines Kontaktes zwischen den Händen des Fahrers und des Lenkrades ausgebildet sein muss. Hierdurch können weiter Kosten und Bauraum eingespart sowie Synergien genutzt werden.Method 1 also manages with a sensor which is designed to detect values of the variable relating to an actuation of the steering wheel, which does not have to be designed exclusively for detecting contact between the driver's hands and the steering wheel. In this way, further costs and installation space can be saved and synergies can be used.
Insgesamt wird somit ein verbessertes Verfahren zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades angegeben.Overall, an improved method for determining a current control mode of a steering wheel is thus specified.
Bei dem wenigstens einen Random Forest handelt es sich dabei insbesondere um einen Random Forest mit bis zu zwanzig Bäumen und einer Tiefe bis zu zehn, wobei die genauen Daten basierend auf einer gewünschten und/oder geforderten Genauigkeit der Ermittlung eingestellt werden kann. Insgesamt ist das Ergebnis dabei umso besser, je tiefer die Architektur und je höher die Anzahl der Entscheidungsbäume ist, wobei jedoch auch umso mehr Computerressourcen beziehungsweise Rechenleistung benötigt wird, je tiefer die Architektur und je höher die Anzahl der Entscheidungsbäume ist, so dass dies auch basierend auf den vorliegenden Gegebenheiten eingestellt werden sollte. The at least one random forest is in particular a random forest with up to twenty trees and a depth of up to ten, with the exact data being able to be set based on a desired and/or required accuracy of the determination. Overall, the result is the better, the deeper the architecture and the higher the number of decision trees, although the more computer resources or computing power is required, the deeper the architecture and the higher the number of decision trees, so that this should also be set based on the existing circumstances.
Durch die Entscheidungsfindung basierend auf dem wenigstens einen Random Forest kann zudem sichergestellt werden, dass Sicherheitsanforderungen eingehalten werden, wobei die Entscheidungsfindung zudem auch für einen Nutzer einsehbar und nachvollziehbar ist.The decision-making based on the at least one random forest can also ensure that security requirements are met, with the decision-making also being visible and comprehensible for a user.
Gemäß den Ausführungsformen der
Insbesondere kann dabei ein Drehstab das aktuelle Drehmoment zwischen Lenkrad und Lenkung messen, wobei beispielsweise alle 10 ms ein Wert gemessen werden kann.In particular, a torsion bar can measure the current torque between the steering wheel and the steering system, with a value being able to be measured every 10 ms, for example.
Wie
Gemäß den Ausführungsformen der
Gemäß den Ausführungsformen der
Ferner kann aber beispielsweise auch eine Varianz der erfassten Werte beziehungsweise des Lenkmoments ermittelt werden, ein Interquartilsabstand der jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte ermittelt werden, oder eine andere beziehungsweise weitere statistische Auswertung angefertigt werden.Furthermore, for example, a variance of the recorded values or the steering torque can also be determined, an interquartile distance of the values recorded at different points in time can be determined, or another or further statistical evaluation can be prepared.
Dabei ist das Verfahren beziehungsweise sind die einzelnen Entscheidungsbäume des wenigstens einen Random Forest derart ausgebildet, dass insbesondere basierend auf einer Wichtigkeit der einzelnen statistischen Auswertungen für die Ermittlung, einzelne Entscheidungskriterien beziehungsweise im Rahmen des statistischen Auswertens angefertigte statistische Auswertungen, basierend auf welchen die Entscheidung schlussendlich basieren soll, ausgewählt beziehungsweise voreingestellt werden. Beispielsweise könnten unter bestimmten Gegebenheiten basierend auf einem ermittelten Maximalwert unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten und einem Minimalwert unter den jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werten die besten Ergebnisse erzielt werden, so dass diese unter den entsprechenden Gegebenheiten als Entscheidungskriterien ausgewählt werden sollten.The method or the individual decision trees of the at least one random forest are designed in such a way that, based in particular on the importance of the individual statistical evaluations for the determination, individual decision criteria or statistical evaluations prepared as part of the statistical evaluation, on the basis of which the decision should ultimately be based, are selected or preset. For example, the best results could be achieved under certain circumstances based on a determined maximum value among the values recorded at different points in time and a minimum value among the values recorded at different points in time, so that these should be selected as decision criteria under the corresponding circumstances.
Gemäß den Ausführungsformen der
Dass der aktuelle Steuermodus dabei durch eine Vielzahl von Random Forests ermittelt wird bedeutet dabei insbesondere, dass jeder einzelne der Vielzahl von Random Forests separat einen Steuermodus ermittelt, wobei anschließend aus den einzelnen Ergebnissen beziehungsweise der jeweils durch die einzelnen Random Forests separat ermittelten Steuermodi ein aktueller Steuermodus abgeleitet wird.The fact that the current control mode is determined by a large number of random forests means in particular that each of the large number of random forests determines a control mode separately, with a current control mode then being derived from the individual results or from the control modes determined separately by the individual random forests.
Dabei sind die einzelnen Random Forests der Vielzahl von Random Forests zudem zeitversetzt.The individual random forests of the large number of random forests are also time-delayed.
Dabei können die Zeitpunkte, zu denen die einzelnen Random Forests gestartet werden, variable sein. Ferner ist es aber auch möglich, dass die einzelnen Zeitpunkte äquidistant verteilt sind.The times at which the individual random forests are started can be variable. However, it is also possible for the individual points in time to be distributed equidistantly.
Insbesondere falls mehrere unterschiedliche Random Forests bereitgestellt werden, ist es ferner aber auch möglich, dass unterschiedliche Random Forests zeitgleich gestartet beziehungsweise angewendet werden.However, in particular if several different random forests are provided, it is also possible for different random forests to be started or used at the same time.
Zudem kann dabei die Art und Weise wie basierend auf den einzelnen Ergebnissen beziehungsweise der jeweils durch die einzelnen Random Forests separat ermittelten Steuermodi ein aktueller Steuermodus abgeleitet wird, angepasst werden. So kann es bereits ein sicherer Indikator dafür, dass sich der aktuelle Steuermodus geändert hat sein, falls vier von insgesamt zehn Random Forests eine Zustandsänderung gegenüber dem vorherigen Zustand beziehungsweise Steuermodus ermitteln.In addition, the way in which a current control mode is derived based on the individual results or the control modes determined separately by the individual random forests can be adjusted. It can already be a reliable indicator that the current control mode has changed if four out of a total of ten random forests determine a change in status compared to the previous status or control mode.
Durch derartiges Anwenden einer Vielzahl von Random Forests können die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit bei der Ermittlung des aktuellen Steuerungsmodus weiter erhöht werden. Insbesondere kann dabei der Einfluss von einzelnen Ausreißern bei der Ermittlung des aktuellen Steuermodus erheblich reduziert werden, so dass auch weniger Sprünge zwischen verschiedenen Zuständen beziehungsweise Steuermodi bei der Ermittlung des aktuellen Steuermodus auftreten.By applying a plurality of random forests in this way, the accuracy and the reliability in determining the current control mode can be further increased. In particular, the influence of individual outliers when determining the current control mode can be significantly reduced, so that fewer jumps between different states or control modes occur when determining the current control mode.
Dabei können beispielsweise, für jeden der Vielzahl von Random Forests, jeweils Einzelergebnisse durch die einzelnen Entscheidungsbäume des entsprechenden Random Forests gebildet werden, wobei aus den Einzelergebnissen anschließend ein Gruppenergebnis für den entsprechenden Random Forest abgeleitet beziehungsweise ermittelt werden kann, und wobei aus den Gruppenergebnissen der Random Forests anschließend das Gesamtergebnis ermittelt werden kann.For example, for each of the large number of random forests, individual results can be formed by the individual decision trees of the corresponding random forest, whereby a group result for the corresponding random forest can then be derived or determined from the individual results, and the overall result can then be determined from the group results of the random forests.
Für jeden der Vielzahl von Random Forests kann das Ermitteln eines Gruppenergebnisses basierend auf den Einzelergebnissen des entsprechenden Random Forests dabei ein Gewichten der entsprechenden Einzelergebnisse aufweisen, wobei das Gruppenergebnis auf den gewichteten Einzelergebnissen des entsprechenden Random Forests ermittelt wird.For each of the plurality of random forests, the determination of a group result based on the individual results of the corresponding random forest can include a weighting of the corresponding individual results, with the group result being determined on the weighted individual results of the corresponding random forest.
Als Gewichtung kann dabei beispielsweise eine Gleichgewichtung, eine statisch unterschiedliche Gewichtung, oder eine dynamisch unterschiedliche Gewichtung gewählt werden. Gleichgewichtung bedeutet dabei, dass alle Entscheidungsbäume beziehungsweise alle Einzelergebnisse des entsprechenden Entscheidungswaldes gleichgewichtet werden. Unter statisch unterschiedlicher Gewichtung wird weiter verstanden, dass alle Entscheidungsbäume des entsprechenden Entscheidungswaldes eine feste Gewichtung aufweisen, wobei sich die Gewichtung jedoch zwischen den einzelnen Entscheidungsbäumen des entsprechenden Entscheidungswaldes unterscheiden kann, und wobei die einzelnen Gewichtungen während des Trainierens der Entscheidungsbäume erlernt werden können. Bei der dynamischen Gewichtung wiederum weist jedes Blatt eines Entscheidungsbaumes, das heißt jede mögliche Entscheidung beziehungsweise jedes mögliche Einzelergebnis eine andere Gewichtung auf, wobei die einzelnen Gewichtungen wiederum während des Trainierens der Entscheidungsbäume erlernt werden können, und wobei die einzelnen Gewichtungen angeben, wie eindeutig das jeweilige Ergebnis ist.A balancing, a statically different weighting, or a dynamic difference can be used as the weighting weighting can be selected. Equal weighting means that all decision trees or all individual results of the corresponding decision forest are weighted equally. Statically different weighting is further understood to mean that all decision trees of the corresponding decision forest have a fixed weight, but the weighting can differ between the individual decision trees of the corresponding decision forest, and the individual weights can be learned during the training of the decision trees. In the case of dynamic weighting, in turn, each leaf of a decision tree, i.e. each possible decision or each possible individual result, has a different weighting, with the individual weightings in turn being able to be learned during the training of the decision trees, and with the individual weightings indicating how unique the respective result is.
Das Ermitteln des Gruppenergebnisses kann dabei zudem ein Nachbearbeiten der gewichteten Einzelergebnisse des entsprechenden Random Forests aufweisen.The determination of the group result can also include post-processing of the weighted individual results of the corresponding random forest.
Das Nachbearbeiten der gewichteten Einzelergebnisse kann dabei beispielsweise eine Abstimmung der entsprechenden Einzelergebnisse oder eine Klassifikation der entsprechenden Einzelergebnisse durch ein neuronales Netz aufweisen. Unter Abstimmung wird dabei verstanden, dass für jede Klasse beziehungsweise für jedes der Einzelergebnisse des entsprechenden Entscheidungswaldes eine gewichtete Summe basierend auf der Häufigkeit der entsprechenden Klasse beziehungsweise des entsprechenden Einzelergebnisses gebildet wird, wobei die Klasse beziehungsweise das Einzelergebnis, welches die größte gewichtete Summe aufweist, das Gruppenergebnis bildet. Das neuronale Netz kann ferner, beispielsweise basierend auf historischen Daten, welche Zusammenhänge zwischen gewichteten Einzelergebnissen und entsprechenden Zuständen des eingebetteten Systems kennzeichnen, trainiert sein, um komplexe Zusammenhänge in den Einzelergebnissen zu erkennen, wodurch weiter auch die Auswirkungen von Fehlern in den Einzelergebnissen reduziert werden können. Die gewichteten Einzelergebnisse bilden dabei die Eingangswerte des neuronalen Netzes, wobei das neuronale Netz das Gruppenergebnis ausgibt.The post-processing of the weighted individual results can include, for example, a matching of the corresponding individual results or a classification of the corresponding individual results using a neural network. Voting means that for each class or for each of the individual results of the corresponding decision forest, a weighted sum is formed based on the frequency of the corresponding class or the corresponding individual result, with the class or the individual result that has the largest weighted sum forming the group result. The neural network can also be trained, for example based on historical data that characterize relationships between weighted individual results and corresponding states of the embedded system, to recognize complex relationships in the individual results, which can further reduce the effects of errors in the individual results. The weighted individual results form the input values of the neural network, with the neural network outputting the group result.
Das Ermitteln des Gesamtergebnisses kann anschließend weiter beispielsweise eine Auszählung mit Schwellwertanalyse, ein Anwenden eines Schwellwertes beziehungsweise eine Auszählung mit Schwellwertanalyse mit einer zeitlichen Gewichtung der einzelnen Gruppenergebnisse, ein Anwenden eines Unsicherheitsfilters, eine Auszählung mit Hysterese oder ein Anwenden eines Algorithmus des maschinellen Lernens aufweisen. Auszählung mit Schwellwertanalyse bedeutet dabei, dass die einzelnen Gruppenergebnisse ausgezählt werden, beziehungsweise geschaut wird, wie häufig ein Gruppenergebnis auftritt, wobei ein Gruppenergebnis als Gesamtergebnis ausgewählt wird, sobald dieses als einziges oder als erstes Gruppenergebnis häufiger als der Schwellwert auftritt. Dass ein Schwellwert mit einer zeitlichen Gewichtung der Gruppenergebnisse angewendet wird, bedeutet dabei weiter, dass neuere Gruppenergebnisse, das heißt erst vor Kurzem ermittelte Gruppenergebnisse bei der Auszählung der Gruppenergebnisse stärker gewichtet werden als ältere Gruppenergebnisse. Dass ein Unsicherheitsfilter angewendet wird, bedeutet, dass ein gerade ermitteltes Gruppenergebnis als Gesamtergebnis ausgewählt wird, falls eine gewisse Anzahl der zuvor ermittelten Gruppenergebnisse, beispielsweise die n zuvor ermittelten Gruppenergebnisse, mit dem gerade ermittelten Gruppenergebnis übereinstimmen. Eine Auszählung mit Hysterese bedeutet, dass die einzelnen Gruppenergebnisse ausgezählt werden, wobei eines der Gruppenergebnisse als Gesamtergebnis ausgewählt wird, falls dieses einen unteren Grenzwert überschreitet und einen oberen Grenzwert unterschreitet beziehungsweise nicht überschreitet. Das ein Algorithmus des maschinellen Lernens angewendet wird bedeutet zudem, dass ein Algorithmus des maschinellen Lernens, welcher beispielsweise basierend auf historischen Daten, welche Zusammenhänge zwischen Gruppenergebnissen und entsprechenden Zuständen des eingebetteten Systems beziehungsweise einem schlussendlich ausgewählten Gesamtergebnis kennzeichnen, trainiert ist, basierend auf Gruppenergebnissen ein Gesamtergebnis zu ermitteln, angewendet wird.The determination of the overall result can then also include, for example, counting with threshold analysis, application of a threshold value or counting with threshold analysis with a time weighting of the individual group results, application of an uncertainty filter, counting with hysteresis or application of a machine learning algorithm. Counting with threshold analysis means that the individual group results are counted, or it is checked how often a group result occurs, with a group result being selected as the overall result as soon as it occurs more frequently than the threshold value as the only or first group result. The fact that a threshold value with a time weighting of the group results is applied also means that more recent group results, ie group results determined only recently, are weighted more heavily when the group results are counted than older group results. The fact that an uncertainty filter is applied means that a group result that has just been determined is selected as the overall result if a certain number of the group results determined previously, for example the n previously determined group results, match the group result that has just been determined. A count with hysteresis means that the individual group results are counted, with one of the group results being selected as the overall result if it exceeds a lower limit value and falls below or does not exceed an upper limit value. The use of a machine learning algorithm also means that a machine learning algorithm, which is trained, for example based on historical data that characterize relationships between group results and corresponding states of the embedded system or an ultimately selected overall result, is used to determine an overall result based on group results.
Wie
Bei der sicherheitsgerichteten Aktion kann es sich dabei beispielsweise um das Ausgeben eines Alarms handeln, wobei der Alarm beispielsweise innerhalb von zehn bis zwanzig Sekunden und insbesondere nach fünfzehn Sekunden ausgegeben werden kann, falls ermittelt wird, dass der Fahrer seine Hände solange nicht am Lenkrad hat. Ferner kann die wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion aber auch ein Aktivieren eines entsprechenden Fahrerassistenzsystems aufweisen.The safety-related action can be, for example, the issuing of an alarm, the alarm being able to be issued, for example, within ten to twenty seconds and in particular after fifteen seconds if it is determined that the driver has not had his hands on the steering wheel for so long. Furthermore, the at least one safety-related action but also have an activation of a corresponding driver assistance system.
Wird hingegen in Schritt 6 ermittelt, dass der aktuelle Steuermodus nicht angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, kehrt das Verfahren 1 gemäß den Ausführungsformen der
Wie
Gemäß den Ausführungsformen der
Das dargestellte Steuergerät 12 zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades weist weiter eine Empfangseinheit 15 zum Empfangen von zu jedem einer Vielzahl von unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Zeitintervalls jeweils durch den Lenkmomentsensor erfassten Werten des Lenkmoments, eine Auswerteeinheit 16, welche ausgebildet ist, die jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Werte des Lenkmoments statistisch auszuwerten, um eine oder mehrere statistische Auswertungen zu erhalten, und eine Ermittlungseinheit 17, welche ausgebildet ist, den aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch einen Algorithmus des maschinellen Lernens zu ermitteln, wobei es sich bei dem Algorithmus des maschinellen Lernens um wenigstens einen Random Forest handelt, auf.The
Bei der Empfangseinheit kann es sich dabei beispielsweise um einen Empfänger handeln, welcher ausgebildet ist, die durch den Sensor erfassten Werte zu empfangen. Die Auswerteeinheit und die Ermittlungseinheit können ferner beispielsweise basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code realisiert werden.The receiving unit can be a receiver, for example, which is designed to receive the values detected by the sensor. The evaluation unit and the determination unit can also be implemented, for example, based on code stored in a memory and executable by a processor.
Wie
Die Vorverarbeitungseinheit kann dabei wiederum beispielsweise basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code realisiert werden.The preprocessing unit can in turn be implemented, for example, based on code stored in a memory and executable by a processor.
Gemäß den Ausführungsformen der
Zudem ist die Ermittlungseinheit 17 ausgebildet, den aktuellen Steuermodus des Lenkrades basierend auf der einen oder den mehreren statistischen Auswertungen durch eine Vielzahl von Random Forests zu ermitteln.In addition, the
Gemäß den Ausführungsformen der
Das dargestellte Steuergerät 13 zum Initiieren einer sicherheitsgerichteten Aktion, falls ein Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von einem Lenkrad nimmt, weist weiter eine weitere Empfangseinheit 19, welche ausgebildet ist, einen durch das Steuergerät 12 zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades ermittelten aktuellen Steuermodus des Lenkrades zu empfangen, eine weitere Ermittlungseinheit 20, welche ausgebildet ist, zu ermitteln ob der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens einen vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, und eine Initiierungseinheit 21, welche ausgebildet ist, wenigstens eine sicherheitsgerichtete Aktion zu initiieren, falls der aktuelle Steuermodus angibt, dass der Nutzer seine Hände für wenigstens den vorgegebenen Zeitraum von dem Lenkrad genommen hat, auf.The illustrated
Bei der weiteren Empfangseinheit kann es sich dabei beispielsweise wiederum um einen Empfänger, welcher ausgebildet ist, von dem Steuergerät zum Ermitteln eines aktuellen Steuermodus eines Lenkrades Informationen über einen ermittelten aktuellen Steuermodus zu empfangen, handeln. Die weitere Ermittlungseinheit kann ferner beispielsweise basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code realisiert werden. Zudem kann auch die Initiierungseinheit basierend auf in einem Speicher hinterlegten und durch einen Prozessor ausführbaren Code und/oder basierend auf einem oder mehreren Aktoren realisiert werden.The further receiving unit can, for example, in turn be a receiver which is designed to receive information about a determined current control mode from the control unit for determining a current control mode of a steering wheel. The further determination unit can also be implemented, for example, based on code stored in a memory and executable by a processor. In addition, the initiation unit can also be implemented based on code stored in a memory and executable by a processor and/or based on one or more actuators.
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102008042277 A1 [0005]DE 102008042277 A1 [0005]
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2022
- 2022-01-24 DE DE102022200729.8A patent/DE102022200729A1/en active Pending
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