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Die Erfindung betrifft ein System
und ein Verfahren zum Sportfahrertraining mit einem Kraftfahrzeug.
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Bei der heute üblichen Form von Sportfahrerlehrgängen werden
die Fahrer vor der Fahrt zunächst durch
Instruktoren über
die Besonderheiten der zu befahrenden Renn- oder Rundstrecke informiert.
Danach durchfährt
der Fahrer die Strecke oder einen Teil davon, worauf der Fahrer
von den Instruktoren eine Rückmeldung über sein
Fahrverhalten bekommt, worauf sich weitere Fahrten dieser Art zum Training
der Besonderheiten der Strecke anschließen, bis eine befriedigendes
Fahrverhalten erreicht ist. Die beschriebene Art der Wissensvermittlung
ist aufwändig
und stellt wegen der abstrakten Erklärung der Zusammenhänge von
Streckenführung
und Fahrweise hohe Anforderungen an das Verständnis des Fahrers bzw. an seine
Fähigkeit
die erklärten Phänomene bei
der Fahrt angemessen umzusetzen.
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Zur Unterstützung von Flugzeugpiloten bei der
Landung sind Systeme bekannt, die dem Piloten bei schlechter Sicht
die Konturen der Landebahn auf einer Projektionsfläche aufzeigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
System und ein Verfahren zum Sportfahrertraining im Kraftfahrzeug
zu schaffen, so dass es einem Fahrer ermöglicht wird, mit nur geringem
Schulungsaufwand ein optimales Fahrverhalten im Zusammenspiel von
Ge lände,
Geschwindigkeit und Fahrzeugverhalten in realen Fahrsituationen
zu entwickeln.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren
zum Sportfahrertraining mit einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 1
und ein System zum Sportfahrertraining mit einem Kraftfahrzeug nach
Anspruch 5 gelöst.
Vorteilhafte weitere Ausführungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße System und Verfahren wird
mit sogenannter erweiterter Realität, auch als augmented reality
bezeichnet, realisiert. Erweiterte Realität ermöglicht es, dass dem Fahrer
während einer
Fahrt über
das Trainingsgelände
mittels einer durchsichtigen bzw. lichtdurchlässigen Projektionsfläche zusätzlich zur
Wahrnehmung der realen Umgebung weitere, virtuelle Informationsinhalte
eingespielt werden.
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Erfindungsgemäß beinhalten diese virtuellen Informationen
Aussagen zur Fahrstrecke und werden dem Fahrer entsprechend ihrem
inhaltlichen Bezug zur Fahrstrecke – geländebezogen – eingeblendet. D.h. die virtuelle
Streckeninformation, die dem Fahrer gezeigt wird, ist abhängig vom
Ort, an dem sich das Fahrzeug befindet. Die dargestellten virtuellen Informationen
bezeichnen fahr-physikalischen Eigenheiten der Trainingsstrecke
oder andere fahrt-optimierende Angaben.
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Die erfindungsgemäße virtuelle Streckeninformation
ist dabei als immersives 3D-Szenario angelegt, das mittels 3D-Modellierung
erstellt wird. Solche immersiven 3D-Szenarien sind im Zusammenhang
mit Virtual-Reality-Anwendungen bekannt. Ein solches 3D-Szenario
beschreibt einen fiktiven Raum, der einem realen Raum entsprechen
kann, durch geometrische und topologische Informationen über Anordnungen
von 3D-Objekten. Immersiv heißt
dabei, dass ein Betrachter in eine solche computer generierte Umgebung
hineinversetzt werden kann, und dass die räumliche Darstellung dieser
simulierten Umgebung interaktiv durch die Wahl der Betrachterperspektive
bestimmt wird.
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Ein Betrachter kann sich „in" einem solchen Szenario
bewegen, indem Position und Ausrichtung dieses Betrachters in der
realen Umgebung unmittelbar vor Beginn seiner Fortbewegung „im" Szenario mit einer
definierten Ansicht und einem definierten Betrachtungswinkel des
Szenarios, das der Betrachter auf einer Projektionsfläche – beispielsweise
einer Datenbrille – betrachtet,
synchronisiert wird. Alle dem Betrachter im Folgenden präsentierten
Ansichten des 3D-Szenarios werden gemäß seiner Fortbewegung im Verhältnis zu
seiner Ausgangsposition und seiner ursprünglichen Ausrichtung gemäß seiner
Geschwindigkeit aus dem 3D-Szenario errechnet. Die Fortbewegung
des Betrachters wird technisch durch sogenannte Tracking-Verfahren
bestimmt. Die visuelle Annäherung
an die Objekte in einem 3D-Szenario durch den Betrachter erfolgt
gemäß der relativen
Geschwindigkeit des Betrachters zu diesen Objekten.
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Die Trainingsstrecke für das erfindungsgemäße Sportfahrertraining
kann typischerweise eine Renn- oder Rundstrecke, wie der Nürburgring
oder der Hockenheimring sein, deren Gelände für die 3D-Modellierung aus einem
Fahrzeug oder aus einem Flugzeug heraus beispielsweise mit Laserscanner
aufgenommen wird.
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Die reale Trainingsstrecke wird erfindungsgemäß als 3D-Szenario
modelliert und diesem 3D-Szenario die Streckeninformationen gemäß der Streckenführung der
Trainingsstrecke einmodelliert, wobei die modellierte Trainingsstrecke
während
der Trainingsfahrt „durch" das zur Realität deckungsgleiche
Szenario nicht auf der Projektionsfläche visualisiert wird, sondern
dort nur die zur Trainingsstrecke gehörenden Streckenin formationen
erscheinen, so dass der Fahrer die virtuellen Streckeninformationen des
3D-Szenarios in Bezug auf die reale Trainingsstrecke sieht.
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Als Streckeninformationen werden
entlang der modellierten Trainingsstrecke beispielweise die fahr-physikalischen
Eigenheiten der Strecke, wie Ideallinien, Kurvenscheitelpunkte oder
Bremspunkte, oder andere fahrt-optimierende Angaben, wie Empfehlungen
zu Gang und Geschwindigkeit, in geeigneter Veranschaulichung in
das 3D-Modell der Trainingsstrecke einmodelliert.
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Diese Informationen ermöglichen
dem Fahrer – letztlich
auch ohne mündliche
Instruktionen – schnell
die Besonderheiten der Streckenführung
zu erfassen und sie fahrtechnisch umzusetzen. Durch den visuellen
Abgleich des eigenen Fahrverhaltens mit einem optimalen Fahrverlauf
kann der Fahrer leichter und genauer als durch mündliche Erklärungen erfassen,
worauf es bei der Streckenführung
ankommt, und so schneller zu einem optimalen und sicherem Fahrverhalten
geführt
werden.
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Das erfindungsgemäße System und Verfahren ist
auch für
das sogenannten freie Fahren geeignet, bei dem jedermann einige
Runden auf einer Rennstrecke kaufen kann, dem Fahrer aber keine
Instruktoren oder Ausbilder zur Verfügung stehen.
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Da es für die Fahrt über die
reale Trainingsstrecke auch darauf ankommt, dass der Fahrer über eine
ausreichende Wahrnehmung der realen Fahrumgebung verfügt, werden
die Streckeninformationen zwar deutlich, aber platzsparend gestaltet,
so dass auf der Projektionsfläche
genügend
Raum für die
Durch-Sicht auf
die reale Umgebung bleibt.
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Damit die Streckeninformationen aus
dem 3D-Szenario der Trainingsstrecke entsprechend dem Fahrverlauf
des Fahrers über
die reale Trainingsstrecke gezeigt werden können, wird die modellierte
Trainingsstrecke des 3D-Szenarios mit der realen Trainingsstrecke
deckungsgleich überlagert.
Dazu werden Position und Ausrichtung des Fahrzeugs inklusive der
Blickrichtung des Fahrers vor Fahrtbeginn mit dem entsprechenden
Ort und Betrachtungswinkel „im" 3D-Szenario synchronisiert.
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Für
die während
der Fahrt darzustellenden Streckeninformationen des 3D-Szenarios
wird die Differenz des realen Koordinatensystems im Verhältnis zu
Ausgangsposition und Ausgangslage zu bestimmt. Aus der Nachverfolgung
dieser Differenzen in Bezug auf den synchronisierten Ort und Betrachtungswinkel
im 3D-Szenario, ergibt sich die auf der Projektionsfläche darzustellende
Ansicht des Szenarios, d.h. die Sicht auf die Streckeninformation.
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Für
die erfindungsgemäße, geländebezogene
Darstellung der virtuellen Streckeninformationen während der
Fahrt sind somit die Position des Fahrzeugs, die Lage des Fahrzeugs
sowie der Betrachtungswinkel des Fahrers auf die Trainingsstrecke ausschlaggebend.
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Die Position des Fahrzeugs kann relativ,
in Bezug auf einen definierten Ausgangspunkt, aus den Fahrzeugparametern
Geschwindigkeit und Richtung (beispielsweise aus Raddrehzahl und
Lenkwinkel bestimmbar) mit den Methoden der Odometrie errechnet
werden. Bessere Ergebnisse erhält
man durch zusätzlichen
Einsatz eines elektronischen Kreisels als Sensor für eine genaue
Richtungs- bzw. Lagebestimmung des Fahrzeugs. Für längere Fahrstrecken ist diese
Art der Positionsbestimmung jedoch nicht ausreichend genau.
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Für
die Zwecke einer Positionsverfolgung eines Fahrzeugs auf einer Rennstrecke
ist ein regelmäßiger Abgleich
der mittels Geschwindigkeit und Lenkwinkel bestimmten Positionsdaten
mit Daten beispielsweise eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems
(wie GPS oder Galileo) angezeigt, wobei ein differential GPS derzeit
die genauesten Ergebnisse liefert. Es kann aber auch ein Abgleich über definierte
Punkte des 3D-Szenarios
mit der realen Trainingsstrecke durch optische Tracking-Methoden
erfolgen, indem die definierten Punkte an der Trainingsstrecke mit
Baken gekennzeichnet werden und die Position des Fahrzeugs durch
seine Lage relativ zu den Baken im Bild einer jeweils mit den Baken
kalibrierten Kamera bestimmt wird.
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Es können auch alle diese Methoden
und weitere Methoden für
die Positionsbestimmung des Fahrzeugs miteinander kombiniert werden.
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Damit beim Abgleich der mittels Geschwindigkeit
und Lenkwinkel berechneten Positionsdaten mit satellitengestützten oder
optisch ermittelten Positionsdaten keine Unstetigkeiten bei der
entsprechenden Positions-Korrektur der angezeigten Streckeninformationen
auf der Projektionsfläche
auftreten, wird der Positionsabgleich durch einen Filter geglättet.
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Die Darstellung der virtuellen geländebezogenen
Streckeninformationen auf der Projektionsfläche soll für den Fahrer erfindungsgemäß lagerichtig zu
seiner Sicht auf die Trainingsstrecke erfolgen. Das heißt, die
Streckeninformationen sollen – wie
die reale Umgebung – unberührt von
Lageveränderungen des
Fahrzeugs und Veränderungen
seines Betrachtungswinkels auf der Projektionsfläche erscheinen.
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Um während der Fahrt eine optimal
an die Fahrersicht angepasste geländebezogene Darstellung der
Streckeninformationen aus dem 3D-Szenario zu erhalten, werden für die Berechnung
der Differenz zur Ausgangslage sowohl die Lage des Fahrzeugs, als
auch die Lage des Kopfes des Fahrers im Verhältnis zur Lage des Fahrzeugs
herangezogen.
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Die Lage des Fahrzeugs im Verhältnis zur Ausgangslage – bzw. das
fahrzeugbezogene Koordinatensystem in Relation zum fixen Koordinatensystem
der Umgebung – kann
anhand der Parameter Geschwindigkeit und Richtung bestimmt werden.
Die Parameter Geschwindigkeit und Richtung können mittels einer Abfrage
der aktuellen Werte von Raddrehzahl und Lenkwinkel über eine
Schnittstelle zum CAN-Bus des Fahrzeugs ermittelt werden. Mit einem elektronischen
Kreisel ist eine feinere Bestimmung des Bewegungszustandes des Fahrzeugs
möglich.
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Die Blickrichtung des Fahrers bzw.
das Koordinatensystem des Kopfes des Fahrers, wird in Relation zum
Koordinatensystem des Fahrzeugs ermittelt. Die ermittelte Kopflage
im Verhältnis
zur Lage des Fahrzeugs und die Lage der Fahrzeugs im Verhältnis zur
realen Umgebung bestimmen zusammen den Blickwinkel des Fahrers auf
die reale Umgebung und damit die Abweichung von der Ausgangslage. Aus
der Differenz zwischen dem kopfbezogenen Koordinatensystem und dem
fahrzeugbezogenen Koordinatensystem ergeben sich – zusätzlich zur
Anpassung der Bilddarstellung an die Fahrzeuglage – die Korrekturbeträge für eine der
Fahrersicht entsprechende Ausrichtung der Bildfolgen aus dem 3D-Szenario
auf der Projektionsfläche.
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Zur Feststellung der Blickrichtung
bzw. des Koordinatensystems des Fahrerkopfes wird die Kopflage des
Fahrers im Verhältnis
zur Lage des Fahrzeugs ermittelt. Zur Bestimmung der Kopfposition (Head-Tracking)
wird vorteilhaft ein sogenanntes Marker-Tracking eingesetzt. Dazu
befindet sich am Kopf des Fahrers beispielsweise eine Video-Kamera und
an definierten Punkten im Fahrzeug im Sichtfeld des Fahrers, z.B.
im Bereich der Konsole, der Windschutzscheibe und der Seitenfenster,
mindestens drei Marker. Die Lage der Marker zueinander ist dabei
definiert. Das von der Kamera aufgenommene Bild wird vor Fahrtbeginn
anhand dieser Marker kalibriert. Aus der Lage der Marker im fokussierten
Bild der Kamera wird dann während
der Übungsfahrt
die 3D-Position und Orientierung des Kopfes des Betrachters ermittelt.
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Zur schnellen und sicheren Bestimmung
der Position und Orientierung des Kopfes des Fahrers im Fahrzeug
ist es von Vorteil, das Marker-Tracking, bspw. im Fall wechselnder
Lichtverhältnisse,
durch die Signale eines Inertialsensors, der sich ebenfalls am Kopf
des Fahrers befindet, zu einem sogenannten hybriden Head-Tracking
zu ergänzen.
Für ein vereinfachtes
Tracking-Verfahren ist es auch denkbar, nur den Inertialsensor oder
nur das Marker-Tracking einzusetzen.
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Bei Verwendung einer Datenbrille
als Projektionsfläche
kann die beschriebene Sensorik, also Kamera und/oder Inertialsensor,
vorteilhaft am Brillengestell befestigt werden. Zur einer stabileren
und bequemeren Befestigung der Apparaturen am Kopf des Fahrers können Datenbrille
und Sensorik auch an einem offenen Helm, bspw. einem Fahrradhelm,
angebracht werden, worüber
auch eine wirkungsvolle Zugentlastung der Kabelverbindungen zum
angeschlossenen Rechnersystem möglich
ist, sofern die Verbindungen nicht drahtlos realisiert werden.
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Als vorteilhafte Projektionsflächen für das erfindungsgemäße System
und Verfahren kommen beispielsweise eine lichtdurchlässige Datenbrille – auch Head-Mounted-Display
genannt – oder
die Windschutzscheibe in Verbindung beispielsweise mit einem Head-Up-Display
als Projektionssystem in Frage, mit dem die virtuellen Informationen
in die Windschutzscheibe des Fahrzeuges eingespiegelt werden.
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Besonders vorteilhaft sind Projektionsflächen aus
lichtdurchlässigem
Spiegelmaterial, bei dem der Grad der Durchlässigkeit gesteuert werden kann.
Der wählbare
Bereich für
die Lichtdurchlässigkeit
liegt derzeit ungefähr
in einem Bereich zwischen 5% und 55%.
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Zur Überwachung, Koordination und
Auswertung des Sportfahrertrainings ist es von Vorteil, einen Ausbilderarbeitsplatz
einzurichten, wobei dieser Arbeitsplatz einen Personal-Computer oder ein
Laptop sowie ein Display und ein Speichermedium umfasst. Der Rechner
ist zum Datenaustausch mit der Steuereinheit des erfindungsgemäßen Systems
im Übungsfahrzeug
drahtlos, bspw. über
wireless LAN, verbunden. Der Arbeitsplatz verfügt zusätzlich über eine Sprechfunk- oder Mobilfunk-Einrichtung
bspw. zur Einweisung des Fahrers durch den Ausbilder oder für Rückfragen
seitens des Fahrers.
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Bei einem Fahrertraining mit mehreren
Fahrzeugen auf einem Übungsgelände kann
vom Ausbilderarbeitsplatz aus zu jedem Übungsfahrzeug sowohl Daten-
als auch Sprech-Verbindung aufgenommen werden.
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Bevor ein Fahrer mit der Übungsfahrt
beginnt, wird er vom Ausbilder angewiesen, das Fahrzeug in eine
für das
ausgewählte
Szenario geeignete Startposition zu bringen. Dies kann unmittelbar
unter direkter Aufsicht des Ausbilders oder über die drahtlose Sprech-Verbindung
und/oder über
visuelle Informationen auf der Projektionsfläche erfolgen, die separat oder
zusätzlich
zum Szenario eingeblendet werden können. Hierauf können Position
und Ausrichtung des Fahrzeugs mit dem in die Projektionsfläche eingeblendeten
3D-Szenario – entweder
direkt im Fahrzeug oder vom Rechner des Ausbilderarbeitsplatzes
aus – synchronisiert
werden.
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Zur Überwachung des Geschehens auf
der Trainingsstrecke kann ein Ausbilder zwischen verschiedenen Sichten
auf das Fahrzeug und das Gelände
wählen.
Eine vorteilhafte Sicht für
den Ausbilder ist beispielsweise eine Sicht aus quasi Vogelperspektive
auf die Trainingsstrecke und die darauf befindlichen Fahrzeuge.
Dies wird realisiert, indem die Positionsdaten der Übungsfahrzeuge,
von denen aus Sicherheitsgründen
immer nur jeweils eines eine Übungsfahrt
durchführen
darf, an ein entsprechendes Darstellungsprogramm auf dem Rechner
des Ausbilderarbeitsplatzes übertragen
werden, das die Daten in geeigneter Form visualisiert.
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Eine andere vorteilhafte Sicht für den Ausbilder
ist die Sicht aus dem fahrenden Fahrzeug auf die reale Umgebung.
Zur Realisierung dieser Sicht können
Bilder der Kamera am Kopf des Fahrers, die zur Bestimmung der Kopfposition
dient, oder Bilder einer separaten Kamera an den Ausbilderarbeitsplatz übertragen
werden.
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Eine weitere Sicht für den Ausbilder
ist die Sicht des Übungsteilnehmers
auf die virtuelle Streckeninformation während einer Trainingsfahrt.
Diese Sicht bildet auch die Grundlage für eine vertiefende Nachbesprechung
des Ausbilders mit dem Übungsteilnehmer,
das Fahrverhalten betreffend.
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Zur Auswertung der einzelnen Übungsfahrten
werden daher über
die Steuereinheit beispielsweise CAN-Bus-Daten, wie Geschwindigkeit,
Bremsdruck, Lenkwinkel und weitere Fahrparameter, z.B. die Positionsdaten
des Fahrzeugs, sowie Fahrerparameter, bspw. Informationen über die
Blickrichtung (Kopflage) des Fahrers, an den Ausbilderarbeitsplatz übertragen.
Diese Daten werden koordiniert zu den fortlaufend übermittelten
Positionsdaten der Übungsfahrt
auf dem Speichermedium des Ausbilderarbeitsplatzes aufgezeichnet.
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Anhand dieser Positionsdaten, wird
der Fahrtverlauf im 3D-Szenario
der Trainingsstrecke, das auch auf dem Ausbilder-Rechner abgespeichert ist, auf dem Ausbilder-Rechner
berechnet, wobei der Ausbilder den Blickwinkel auf das Szenario
(bspw. aus der Vogelperspektive oder aus Fahrersicht) wählen kann.
Ebenso kann der Ausbilder wählen,
ob die virtuellen Streckeninformationen des Szenarios mit oder ohne
die modellierte Trainingsstrecke angezeigt werden. Die Darstellung
des Fahrtverlaufs durch das 3D-Szenario der Trainingsstrecke auf
dem Rechner des Ausbilderarbeitsplatzes kann auch gleichzeitig mit
der Übungsfahrt
erfolgen.
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Weitere Darstellungen zur Überwachung
des Geschehens auf dem Übungsgelände sind
denkbar, und es können
auch mehrere Bildschirme für
den Ausbilderarbeitsplatz zur Darstellung verschiedener Sichten
vorgesehen werden oder mehrere Darstellungen auf einem Bildschirm
gezeigt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei werden die
Bestandteile bzw. Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens
genauer erläutert.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems.
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Dabei zeigen die Ziffern
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- 1
- ein
Speichermedium,
- 2
- eine
Steuereinheit,
- 3
- ein
Projektionssystem,
- 31
- eine
Projektionsfläche,
- 4
- eine
CAN-Bus Schnittstelle,
- 5
- ein
System zur Bestimmung der Fahrzeugposition,
- 6
- ein
Head-Tracking-System,
- 61
- eine
Kamera,
- 62
- einen
Inertialsensor,
- 9
- einen
Ausbilder-Arbeitsplatz,
- 91
- einen
Personal-Computer sowie
- 92
und 93
- Sprechfunk-Einrichtungen.
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Die Steuereinheit 2 dient
erfindungsgemäß zur Berechnung
einer den Fahrzeug- und Kopfbewegungen des Fahrers entsprechenden
Folge von Ansichten aus einem 3D-Gefahrenszenario und ist
- – mit
dem Speichermedium 1 zum Abrufen von virtuellen Streckeninformationen,
- – mit
dem Projektionssystem 3 zur Darstellung der berechneten
Ansichten der geländebezogenen
Streckeninformationen auf der Projektionsfläche 31,
- – mit
der CAN-Bus-Schnittstelle 4 zur Abfrage von Fahrparametern,
- – mit
dem System zur Bestimmung der Fahrzeugposition 5 und
- – mit
dem PC 91 am Ausbilderarbeitsplatz zur Synchronisation der Ausgangslage
des Fahrzeugs mit dem 3D-Szenario und zum Start des Szenarios, sowie
zur Übermittlung
von Bilddaten, Fahr- und Fahrerparametern aus dem Fahrzeug an den
Ausbilderarbeitsplatz,
verbunden.
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Das Speichermedium 1 dient
zur Speicherung geländebezogener
Streckeninformationen, die Inhalt eines 3D-Szenarios sind, das eine
3D-Modellierung der Trainingsstrecke darstellt. Die Steuereinheit 2 kann
3D-Szenarien auf das Speichermedium 1 schreiben und auslesen.
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Steuereinheit 2 und Speichermedium 1 befinden
sich im Fahrzeug. Im Zusammenspiel mit dem Ausbilderarbeitsplatz 9 sind
auch andere Anordnungen dieser Komponenten vorstellbar.
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Das Projektionssystem 3 dient
zur Darstellung der von der Steuereinheit aus dem 3D-Szenario berechneten
Bilder auf der Projektionsfläche 31.
Das Projektionssystem 3 empfängt die darzustellenden Bilddaten
von der Steuereinheit 2 und überträgt sie auf die Projektionsfläche 31.
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Die CAN-Bus-Schnittstelle 4 des
Fahrzeugs ist mit der Steuereinheit 2 verbunden. Die Steuereinheit 2 empfängt über die
CAN-Bus-Schnittstelle 4 die Fahrparameter Raddrehzahl und
Lenkwinkel vom CAN-Bus, aus denen sie Geschwindigkeit und Richtung
des Fahrzeugs ermittelt.
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Das System zur Bestimmung der Fahrzeugposition 5 überträgt Positionsdaten
an die Steuereinheit 2, wo sie zusammen mit den CAN-Bus-Daten
zur systemgemäßen Positionsbestimmung
weiterverarbeitet werden.
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Die Daten des Head-Tracking-Systems 6 dient
der Ausrichtung der auf der Projektionsfläche 31 dargestellten
Streckeninformation hinsichtlich der Kopflage des Fahrers durch
die Steuereinheit 2, indem die Lage des Kopfes des Fahrers
im Verhältnis zur
Lage des Fahrzeugs ermittelt wird.
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Für
das dargestellte Head-Tracking-System 6 dient die Kamera 61 des
in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels
zur Erkennung von Markern (nicht dargestellt), die im Fahrzeug im
umgebenden Sichtfeld des Fahrers in zueinander definierter Lage angebracht
sind. Die Kamera 61 wird mit diesen Markern kalibriert.
Aus den im fokussierten Kamerabild erkannten Markern wird Position
und Orientierung des Fahrerkopfes ermittelt. Die Kamera 61 ist
mit der Steuereinheit 2 verbunden. Der Inertialsensor 62 dient
zur schnellen Bestimmung von Kopfdrehungen des Fahrers und ist ebenfalls
mit der Steuereinheit 2 verbunden.
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Die Daten von Kamera 61 und
Inertialsensor 62 werden an die Steuereinheit 2 übertragen,
die anhand dieser Daten zusammen mit den Daten, die den Bewegungszustand
des Fahrzeug beschreiben, und den Positionsdaten die Ausrichtung
der auf der Projektionsfläche 31 darzustellenden
Ansicht des 3D-Szenarios so bestimmt, dass sie der Sicht des Fahrers
auf die reale Umgebung entspricht.
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Zur Auswertung des Fahrverhaltens
durch den Ausbilder können
die erwähnten
und weitere Daten, bspw. vom CAN-Bus, oder auch Ansichten der Kamera 61 von
der Steuereinheit 2 auf den Personal-Computer 91 übertragen
werden.
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Der Ausbilderarbeitsplatz 9 dient
der Überwachung,
Koordination und Auswertung der Übungsfahrten
von einem oder mehreren Fahrzeugen. Die Sprechfunk-Einrichtung 92 am
Ausbilderarbeitsplatz und die Sprechfunk-Einrichtung 93 im Übungsfahrzeug
dienen der Kommunikation zwischen dem Fahrer und dem Ausbilder.
Der Personal-Computer 91 am Ausbilderarbeitsplatz ist drahtlos
mit der Steuereinheit 2 im Fahrzeug verbunden. Über diese
Verbindung kann der Ausbilder die Ausgangslage des Fahrzeugs mit
dem 3D-Szenario synchronisieren das 3D-Szenario für die fahrtbegleitende
Anzeige der geländebezogenen
Streckeninformationen aktivieren.
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Anhand der von der Steuereinheit 2 übermittelten
Daten dient das mit dem PC 91 verbundene Display zur Darstellung
von verschiedenen Kontrollsichten auf die Trainingsstrecke. Weiter
empfängt
der Personal-Computer des Ausbilders 91 über diese Verbindung
von der Steuereinheit 2 Fahr- und Fahrerparameter, korreliert
mit einer Aufzeichnung der Positionsdaten, anhand derer der Ausbilder
den Fahrtverlauf durch das 3D-Szenario der Trainingsstrecke im Verhältnis zu
den Streckeninformationen nachvollziehen kann.