DE112018007209T5

DE112018007209T5 - Fahreraufmerksamkeitssystem

Info

Publication number: DE112018007209T5
Application number: DE112018007209.6T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Caccia Dominioni; Yucheng Yang; Martin Goetze; Burak Karakaya
Original assignee: Toyota Motor Europe NV SA; Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Toyota Motor Europe NV SA; Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2020-12-10
Also published as: WO2019166102A1

Abstract

Es wird ein Fahreraufmerksamkeitssystem bereitgestellt. Das System umfasst eine elektronische Steuereinheit und eine Fahrerstimulationsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Stimuli an den Ort einer gewünschten Szene zu lenken, wobei die elektronische Steuereinheit dafür eingerichtet ist zu veranlassen, dass die Fahrerstimulationsvorrichtung so aktiviert wird, dass das Vorhandensein einer relevanten Gefahr und/oder ein oder mehrere beabsichtigte Manöver, die durch das automatisierte Fahrsystem unternommen werden sollen, angezeigt werden.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahreraufmerksamkeitssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein automatisiertes Fahrsystem, das ein System umfasst, das die Aufmerksamkeit des Fahrers auf sich zieht und die Aufmerksamkeit des Fahrers vor oder während der Wiederaufnahme der Kontrolle über das Fahrzeug verbessert.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Ein automatisiertes Fahrsystem ist ein Kraftfahrzeug-Fahrautomatisierungssystem, das in der Lage ist, die dynamische Fahraufgabe (Dynamic Driving Task, DDT) ganz oder teilweise dauerhaft auszuführen.
Ein automatisiertes Fahrsystem kann oder soll in ein Auto oder ein Fahrzeug (wie zum Beispiel ein PKW, ein LKW oder ein Flugzeug) eingebaut werden.
Insbesondere im Fall von Straßenfahrzeugen kann es in Stufen von „keine Fahrautomatisierung“ (Stufe 0) bis „volle Fahrautomatisierung“ (Stufe 5) gemäß SAE-Norm J3016 unterteilt werden.
Um die gewünschte Funktionalität zu realisieren, umfasst ein automatisiertes Fahrsystem normalerweise mindestens einen Sensor, eine elektronische Steuereinheit und Rückmeldungsvorrichtungen, die Informationen zum Fahrer übertragen und/oder anstelle des Fahrers auf ein oder mehrere Steuerelemente des Fahrzeugs (zum Beispiel die Lenkwelle, die Bremse, das Gaspedal oder dergleichen) einwirken, um den Fahrer zu entlasten.
Ein automatisiertes Fahrsystem ist mindestens in der Lage, einen Teil der Fahraufgabe zu übernehmen (zum Beispiel die Längssteuerung des Fahrzeugs auszuführen). Insbesondere sind viele automatisierte Fahrsysteme darauf ausgelegt, den Fahrer zu unterstützen, und werden daher Höherentwickelte Fahrassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) genannt. Einige automatisierte Fahrsysteme sind in der Lage, mindestens während einiger Zeiträume die gesamte Fahraufgabe zu übernehmen. Solche Systeme werden nach der SAE-Norm J3016 in Stufe 3, 4 oder 5 klassifiziert.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Fahrsystem, das auf der Stufe 3 oder 4 gemäß SAE-Norm J3016 klassifiziert ist.
Während der Zeiträume, in denen das automatisierte Fahrsystem aktiviert ist, muss der Fahrer in vielen Fällen noch in der Lage sein, wieder die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen. Das automatisierte Fahrsystem ist nämlich unter bestimmten Umständen möglicherweise nicht in der Lage, angemessen auf die Umstände zu reagieren, zum Beispiel bei einem Szenario oder in einem Zeitraum mit hohem visuellem Informationsaufkommen; dann ist es notwendig, dass der Fahrer innerhalb einer bestimmten Zeit die Kontrolle übernimmt und sein Fahrzeug durch Bremsen, Ausweichen usw. steuert, um einen Unfall zu vermeiden.
Trotz dieser Verantwortung ist es möglich, dass der Fahrer während dieser Zeiträume und dank des automatisierten Fahrsystems in gewissem Umfang Tätigkeiten ausführt, die mit dem Fahren nichts zu tun haben, wie zum Beispiel die Nutzung seines Smartphones, das Schreiben von SMS usw. Doch es liegt weiterhin in seiner Verantwortung, jederzeit sicher die Kontrolle übernehmen zu können.
Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Fahrer bei der Ausübung von Aufgaben, die nichts mit dem Führen des Fahrzeugs zu tun haben, dazu neigen, sich schnell auf die Aufgabe zu konzentrieren, die nichts mit dem Führen des Fahrzeugs zu tun hat. Dadurch wird es für ihn schwieriger, zu reagieren und die Kontrolle zu übernehmen, wenn dies notwendig wird.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Die Erfinder haben erkannt, dass ein automatisiertes Fahrsystem benötigt wird, das es dem Fahrer so einfach wie möglich macht, schnell bereit und in der Lage zu sein, sein Fahrzeug zu steuern, wenn der Fahrer nicht auf die Fahrsituation konzentriert war (zum Beispiel aufgrund von Schreiben von SMS, Lesen usw.).
Gemäß Ausführungsformen der Offenbarung wird zur Erfüllung der oben genannten Aufgabe ein Fahreraufmerksamkeitssystem bereitgestellt. Das Fahreraufmerksamkeitssystem umfasst eine elektronische Steuereinheit und eine Fahrerstimulationsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Stimuli an den Ort einer gewünschten Szene zu lenken, wobei die elektronische Steuereinheit dafür eingerichtet ist zu veranlassen, dass die Fahrerstimulationsvorrichtung so aktiviert wird, dass das Vorhandensein einer relevanten Gefahr und/oder ein oder mehrere beabsichtigte Manöver, die durch das automatisierte Fahrsystem unternommen werden sollen, angezeigt werden.
Durch die Bereitstellung eines solchen Systems wird es möglich, schnell die Aufmerksamkeit eines Fahrzeuglenkers zu erlangen, selbst wenn der Fahrer davon ausgeht, dass das automatisierte Fahrsystem die Fahraufgaben übernimmt, und der Fahrer andere Aufgaben übernimmt, die nicht mit dem Fahren zusammenhängen (zum Beispiel Benutzen des Mobiltelefons, Gespräche, Ansehen eines Videos usw.). Darüber hinaus ermöglicht es das System dem Fahrzeuglenker, schnell zu verstehen, welche mit der aktuellen Fahrsituation verbundenen Risiken bestehen, wo diese Risiken bestehen, und die Kontrolle von dem automatisierten Fahrsystem zu übernehmen und die Fahraufgaben auf sichere und effiziente Weise zu bewältigen.
Die Fahrerstimulationsvorrichtung kann mindestens ein Stimulationssignal-aussendendes Element umfassen, das eine Lichtquelle, eine schallaussendende Vorrichtung und eine ein haptisches Signal aussendende Vorrichtung sein kann.
Die Hinweise auf ein oder mehrere beabsichtigte Manöver können einen Hinweis auf eine Änderung der seitlichen Trajektorie und eine Änderung der Längstrajektorie enthalten.
Die Änderung der seitlichen Trajektorie kann einem Spurwechselmanöver entsprechen.
Die Änderung der Längstrajektorie kann einer Beschleunigung oder Verlangsamung des Fahrzeugs entsprechen.
Die elektronische Steuereinheit kann dafür eingerichtet werden, eine Straßenposition der betreffenden Gefahr und/oder eine Distanz zu der betreffenden Gefahr anzuzeigen.
Die Fahrerstimulationsvorrichtung kann mehrere LED-Lichtquellen umfassen.
Die LED-Lichtquellen können gemäß mindestens einer der folgenden Ausgestaltungen angeordnet werden: 1) im Wesentlichen linear auf einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs, in dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist, 2) entlang des Umfangs eines Lenkrads des Fahrzeugs, an dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist; und an einem inneren Abschnitt der A-Säulen des Fahrzeugs, an dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist.
Eine Impulsfrequenz des Lichts und/oder Variationen der Lichtfarbe können mindestens einen Teil des Hinweises bilden.
Ein Hinweis auf ein beabsichtigtes seitliches Manöver kann das sequentielle Aufleuchten von Lampen von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung zu einem seitlichen Abschnitt der Stimulationsvorrichtung entsprechend einer Richtung des seitlichen Manövers umfassen.
Ein Hinweis auf ein beabsichtigtes Längsmanöver kann das sequentielle Aufleuchten von Lampen entweder von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung zu beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung oder von beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung zur Mitte der Stimulationsvorrichtung umfassen.
Ein Verlangsamungsmanöver kann ein sequentielles Aufleuchten von Lampen entlang der Stimulationsvorrichtung von beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung zur Mitte der Stimulationsvorrichtung umfassen, und ein Beschleunigungsmanöver umfasst ein sequentielles Aufleuchten von Lampen von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung entlang der Stimulationsvorrichtung zu beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung.
Ein beabsichtigtes Manöver kann mindestens 2 Mal angezeigt werden, bevor mit der Ausführung des angezeigten Manövers begonnen wird.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Erhöhen der Aufmerksamkeit des Fahrers während des automatisierten Fahrens angeboten. Das Verfahren umfasst das Erfassen von Umgebungsinformationen um ein Fahrzeug herum, um auf der Grundlage der Umgebungsinformationen Folgendes zu bestimmen:

das Vorhandensein mindestens einer relevanten Gefahr, und/oder
ein oder mehrere bevorstehende Manöver, die ausgeführt werden sollen;
und
die Aktivierung einer Fahrerstimulationsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Stimuli an den Ort einer gewünschten Szene zu lenken, die mit der mindestens einen relevanten Gefahr im Zusammenhang steht, und/oder das eine oder die mehreren bevorstehenden Manöver anzuzeigen, die durch ein automatisiertes Fahrsystem des Fahrzeugs ausgeführt werden sollen.

Figurenliste
Die vorliegende Erfindung lässt sich besser verstehen und ihre zahlreichen anderen Aufgaben und Vorteile werden dem Fachmann offenbar, wenn er die beiliegenden Figuren studiert, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen und in denen Folgendes dargestellt ist:

1 ist eine perspektivische schematische Zeichnung eines Fahreraufmerksamkeitssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine perspektivische schematische Darstellung eines Fahreraufmerksamkeitssystems, das die Aufmerksamkeit eines Fahrers auf eine bestimmte Stelle innerhalb einer Fahrszene lenken soll;
3A ist eine Tabelle, die beispielhafte Stimulationsmuster in Verbindung mit einem bestimmten Szenario und/oder einer bestimmten Verkehrsszene zeigt;
3B-3D sind beispielhafte Verkehrsszenen, die mit den Stimulationssituationsmustern in der beispielhaften Entscheidungstabelle von 3A verbunden sind;
4 ist eine beispielhafte Entscheidungstabelle zum Bestimmen des Zeitpunktes, wann an einen Fahrer Stimuli übermittelt werden sollen; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine perspektivische schematische Zeichnung eines Fahreraufmerksamkeitssystems gemäß Ausführungsformen der Offenbarung, während 2 ein anderes Fahreraufmerksamkeitssystem der Offenbarung zeigt, das allein oder in Kombination mit dem System von 1 verwendet werden kann. Das Fahrzeug 100 kann ein automatisiertes Fahrsystem 20 und ein Fahreraufmerksamkeitssystem 30 umfassen.
Das Fahrzeug 100 kann unter anderem ein Armaturenbrett 10, eine Windschutzscheibe 12, ein Lenkrad 14 und zwei Säulen 16A und 16B, die sich an den Seiten der Windschutzscheibe 14 befinden, umfassen.
Das automatisierte Fahrsystem 20 kann unter anderem eine elektronische Steuereinheit 25 und ein Fahreraufmerksamkeitssystem 30 umfassen.
Die elektronische Steuereinheit 25 (ECU 25) kann eine Steuereinheit speziell für Kraftfahrzeuge sein, die einen oder mehrere Prozessoren umfasst, und kann beispielsweise mehrere Steuereinheiten umfassen. Der Fachmann versteht, dass die Steuereinheit 25, obgleich sie im Zusammenhang mit dem Einbau in das Fahrzeug 100 besprochen wird, sich auch (ganz oder teilweise) an einem entfernten Ort befinden könnte, wobei die Femelemente dafür eingerichtet sind, in Echtzeit mit den Elementen an Bord des Fahrzeugs 100, zum Beispiel über jedes geeignete drahtlose Kommunikationsprotokoll (BLE, 3G, 4G usw.), zu kommunizieren.
Die Steuereinheit 25 kann dafür eingerichtet werden, Informationen von dem automatisierten Fahrsystem 20 oder den mit dem Fahrzeug 100 verbundenen Sensoren (zum Beispiel Geschwindigkeitssensoren, Trajektoriesensoren, Kameras usw.) zu empfangen, damit die Steuereinheit 25 Algorithmen zur Entscheidungsfindung im Zusammenhang mit dem automatisierten Fahren ausführen kann. Das automatisierte Fahrsystem kann andere elektronische Steuereinheiten oder Aktuatoren umfassen, damit das automatisierte Fahrsystem seine Hauptfunktion des Führens des Fahrzeugs und/oder des Unterstützens der an der Primärposition sitzenden Person ausführen zu können.
Die „Primärposition“ meint die Position im Fahrzeug, an der ein dort sitzender Insasse oder Fahrer erwartungsgemäß wieder die Kontrolle über das Fahrzeug aus dem automatisierten Fahrbetrieb heraus übernehmen soll.
Im vorliegenden Fall kann das automatisierte Fahrsystem 20 ein automatisiertes Fahren ermöglichen, bei dem alle oder ein Großteil der Bedienfunktionen des Fahrzeugs automatisch durch das automatisierte Fahrsystem 20 bedient werden. In diesem Modus kann es jedoch passieren, dass das automatisierte Fahrsystem 20 bestimmte Fahrsituationen nicht bewältigen kann, und in solchen Situationen wird es wünschenswert, dass der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug übernimmt. Wenn sich zum Beispiel eine schwierige Fahrsituation ergibt (zum Beispiel schlechtes Wetter, Verkehrsstaus, Baustellen usw.), so kann es wünschenswert sein, dass ein menschlicher Fahrer eingreift, um das automatisierte Fahrsystem 20 zu unterstützen. Dementsprechend ist das automatisierte Fahrsystem 20 des vorliegenden Beispiels ein automatisiertes Fahrsystem für Kraftfahrzeuge, das gemäß SAE-Norm J3016 auf Stufe 3 eingestuft ist.
Das Fahreraufmerksamkeitssystem 30 kann ein oder mehrere Stimulationselemente umfassen, um einen an der Primärposition sitzenden Insassen in dem Fahrzeug zu stimulieren, um seine Aufmerksamkeit zu wecken, wenn ein Grund vorliegt, diese Aufmerksamkeit zu wecken. Diese Stimulationselemente können zum Beispiel eine oder mehrere lichtaussendende Vorrichtungen 32, eine oder mehrere schallaussendende Vorrichtungen 36, eine oder mehrere ein haptisches Signal aussendende Vorrichtungen 38 usw. umfassen.
Jedes Stimulationselement der Stimulationsvorrichtung 30 kann mit einer ECU 25 kommunikativ, zum Beispiel je nach Bedarf über eine drahtlose Verbindung oder eine drahtgebundene Verbindung, verbunden sein.
Die eine oder die mehreren lichtaussendenden Vorrichtungen 32 können zum Beispiel ein Lichtband 32 mit mehreren LEDs (Leuchtdioden) oder anderen geeigneten Lichtquellen umfassen, das zum Beispiel auf dem Armaturenbrett 10, an der Windschutzscheibe 12 und/oder am Lenkrad 14 montiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Head-up-Beleuchtung als eine oder mehrere lichtaussendende Vorrichtungen angeordnet werden.
Die eine oder die mehreren schallaussendenden Vorrichtungen 36 können einen oder mehrere Lautsprecher 36 umfassen, die sich zum Beispiel in einem Radialarm des Lenkrads 14, in dem Armaturenbrett 10 oder in den Seitenwülsten einer Sitzkopfstütze (nicht abgebildet) befinden.
Die eine oder die mehreren ein haptisches Signal aussendenden Vorrichtungen 38 werden im Wesentlichen durch zwei Vibrationsplatten 38A, 38B gebildet, die in der Sitzfläche 52 des Fahrersitzes 50 angeordnet sind (in den 1 und 2 in Strichlinien dargestellt).
Diese oben genannten Stellen wurden so gewählt, dass die Stimulationssignale durch den Fahrer, der an einer Primärposition des Fahrzeugs 100 sitzt, leicht wahrgenommen werden können. Der Fachmann erkennt, dass diese Stellen nur beispielhaft sind.
Die Anordnung der lichtaussendenden Vorrichtung (der Streifen 32) kann so gewählt werden, dass sie auch dann leicht wahrgenommen wird, wenn der Insasse an der Primärposition eine nicht zur Fahrzeugführung gehörende Aufgabe ausführt, wie zum Beispiel die Bedienung eines Smartphones oder ein Blick aus dem Seitenfenster des Fahrzeugs, oder sogar ein Blick nach hinten, um zum Beispiel ein Gespräch mit einem anderen Insassen zu führen.
2 zeigt ein automatisiertes Fahrsystem, das dem in 1 dargestellten automatisierten Fahrsystem ähnlich ist. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Systemen besteht in der Anordnung der lichtaussendenden Vorrichtung 32. In der Ausführungsform von 2 umfasst die lichtaussendende Vorrichtung 32 zwei Streifen 32A, 32B, die jeweils mehrere LEDs umfassen. Die LEDs sind auf dem linken Streifen 32A von 341A bis 347A und auf dem rechten Streifen 32B von 341B bis 347B nummeriert. Diese LED-Streifen 32 können den einzelnen LED-Streifen 32 der ersten Ausführungsform ersetzen oder können in Verbindung mit diesem verwendet werden. Weitere Einzelheiten der Struktur sind der obigen Beschreibung in Bezug auf 1 zu entnehmen.
3A ist eine Tabelle, das beispielhafte Stimulationsmuster in Verbindung mit beispielhaften Szenarien und/oder Verkehrsszenen zeigt, insbesondere für eine Implementierung, wo ein oder mehrere LED-Streifen ein Stimulationselement der Stimulationsvorrichtung 30 umfassen.
Die Stimulationselemente, zum Beispiel der Lichtstreifen 32, können dafür eingerichtet sein, dem Insassen an der Primärposition eine Rückmeldung geben, die einen Zustand der automatisierten Fahrfunktion anzeigt; zum Beispiel, dass die automatisierte Fahrfunktion gerade eingeschaltet ist. Um dies zu bewerkstelligen, kann zum Beispiel, wenn das automatisierte Fahrsystem 20 aktiviert ist, die elektronische Steuereinheit 25 das Fahreraufmerksamkeitssystem 30 gemäß einem periodischen Stimulationsmuster, zum Beispiel einem Impulslicht-Basismuster, aktivieren, um die Person an der Primärposition darüber zu informieren, dass das automatisierte Fahrsystem 20 in Betrieb ist. Das gewählte Stimulationsmuster kann zum Beispiel auf der Grundlage der Offenbarung der internationalen Anmeldung mit der Nummer PCT/EP2017/060840, die hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird, bestimmt werden.
Des Weiteren können in der betrachteten Ausführungsform Straßengefahren in zwei Kategorien unterteilt werden: allgemeine Gefahren (zum Beispiel allgemeiner Verkehr, Wetterprobleme usw.) und spezifische Gefahren (zum Beispiel gesperrte Fahrspuren, Hindernisse, seltsames Fahrzeugverhalten usw.). Darüber hinaus können beabsichtigte Manöver des automatisierten Fahrsystems 20 getrennt betrachtet werden, zum Beispiel Richtungsänderungen des Fahrzeugs, Beschleunigung/Verlangsamung usw.
Falls eine oder mehrere lichtaussendende Vorrichtungen 32 vorhanden sind, können verschiedene Muster, Farben, Intensitäten und Beleuchtungspositionen verwendet werden, um die Aufmerksamkeit einer Person, die an der Primärposition des Fahrzeugs sitzt, zu erregen und zu lenken. Wie in 3A dargestellt, können, wenn eine durch das automatisierte Fahrsystem 20 wahrgenommene allgemeine Gefahr angezeigt werden soll, alle Lichtquellen an der lichtaussendenden Vorrichtung 32 zum Beispiel mit einer pulsierenden Veränderung der Intensität der Lichtquellen, wie in 3B dargestellt, aufleuchten. Mit anderen Worten kann der gesamte Lichtstreifen 32 zum Beispiel mit einer anderen Frequenz als einer sonst üblichen Basisfrequenz pulsieren, die den Betrieb des automatisierten Fahrsystems 20 anzeigt, falls ein solcher üblicher Basisimpuls verwendet wird.
Wenn eine allgemeine Gefahr als wenig kritisch eingestuft wird, so kann eine hellere Farbe gewählt werden, wie zum Beispiel weiß. Wenn die allgemeine Gefahr von größerer Kritikalität ist, so können Farbvariationen verwendet werden und/oder es kann ein schnelleres Pulsen der Lichtquellen des Lichtstreifens 32 ausgeführt werden. Wenn zum Beispiel eine kritische allgemeine Gefahr vorliegt, zum Beispiel ein schweres Unwetter herannaht, so kann der Lichtstreifen 32 mit einer schnelleren Rate und mit einer blauen Farbe pulsieren. Der Fachmann erkennt, dass dies nur ein Beispiel ist und dass auch andere Varianten ausgewählt werden können, um ein bestimmtes Risiko einer identifizierten allgemeinen Gefahr überzeugend zu vermitteln.
Was spezifische Gefahren anbelangt, so kann, wenn eine solche spezifische Gefahr erkannt wird, ein Impuls ähnlich dem der allgemeinen Gefahr ausgeführt oder in einer ersten Farbe implementiert werden, während eine oder mehrere Lichtquellen an der lichtaussendenden Vorrichtung 32 an einer bestimmten Stelle in einer zweiten Farbe aufleuchten können, die sich von der ersten Farbe des Basis-Impulses oder des Impulses für die allgemeine Gefahr unterscheidet.
3C zeigt eine beispielhafte Darstellung einer solchen Ausgestaltung, wobei eine spezifische Gefahr (das heißt ein langsam fahrender Sattelzug in der Fahrszene) durch einen Impuls einer anderen Farbe hervorgehoben wird, der sich mit dem Basisimpuls der lichtaussendenden Vorrichtung 32 abwechselt, wodurch die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Ort und die Fahrszene der spezifischen Gefahr gelenkt wird. Darüber hinaus kann man einen hervorgehobenen Bereich der lichtaussendenden Vorrichtung auch so erscheinen lassen, dass er größer oder kleiner wird, wenn sich das eigene Fahrzeug dem Bereich der erkannten Gefahr nähert bzw. ihn verlässt.
Wichtig ist, dass die spezifische Stelle, an der die lichtaussendende Vorrichtung 32 die Aufmerksamkeit des Fahrzeuglenkers auf sich zieht, zum Beispiel durch eine andere Farbe und/oder einen Wechselimpuls, der Position in der Fahrszene entspricht, an der die spezifische Gefahr aus der Sicht des Fahrzeuglenkers (das heißt relativ zu ihm) existiert und auf die der Fahrzeuglenker sofort seinen Blick richten sollte.
Wie in der dritten Spalte von 4 dargestellt, können die Absichten des automatisierten Fahrsystems 20 hinsichtlich der Manöver des Fahrzeugs 100 auch an den Insassen an der Primärposition des Fahrzeugs 100 übermittelt werden. Wenn zum Beispiel eine Absicht des automatisierten Fahrsystems darin besteht, sich seitlich zu bewegen (zum Beispiel die Spur zu wechseln, rechts abzubiegen, links abzubiegen usw.), so kann die ECU 25 veranlassen, dass die lichtaussendende Vorrichtung 32 nacheinander, ausgehend von der Mitte der lichtaussendenden Vorrichtung 32 (das heißt der Mitte des Fahrzeugs), in Richtung eines seitlichen Abschnitts der Stimulierungsvorrichtung entsprechend der Richtung des beabsichtigten seitlichen Manövers aufleuchtet.
3D hebt einen solchen Hinweis hervor, wobei das beabsichtigte Manöver ein Spurwechsel des Fahrzeugs 100 nach rechts ist. In einem solchen Szenario kann die Lichtfarbe als weiß oder als eine andere geeignete Farbe, die mit einem beabsichtigten Manöver verknüpft werden kann (zum Beispiel orange), beibehalten werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen können verschiedene Farben verwendet werden, um ein beabsichtigtes tatsächliches „Abbiegen“ von einer seitlichen „Verschiebung“ (zum Beispiel einem Spurwechsel oder Ausweichen) zu unterscheiden. Darüber hinaus können Farben, Intensität und/oder Impulse verwendet werden, um eine Intensität des Manövers (zum Beispiel eines Ausweichmanövers) anzuzeigen.
In ähnlicher Weise kann eine lichtaussendende Vorrichtung 32, wenn ein beabsichtigtes Manöver eine Bremsung (das heißt eine Verlangsamung) umfasst, ein sequentielles Aufleuchten von Lichtquellen veranlassen, das an den beiden äußeren seitlichen Abschnitten der lichtaussendenden Vorrichtung 32 beginnt und sich in Richtung der Mitte der lichtaussendenden Vorrichtung 32 fortsetzt.
Die Intensität der Lampen und/oder die Geschwindigkeit, mit der das sequentielle Aufleuchten erfolgt, können zum Beispiel Indikatoren für die beabsichtigte Intensität des Bremsvorgangs sein.
Wenn es sich bei einem beabsichtigten Manöver um eine Beschleunigung handelt, so kann auch hier ein sequentielles Aufleuchten verwendet werden, wobei die Sequenz umgekehrt zu derjenigen verläuft, die oben in Bezug auf die Verlangsamung besprochen wurde. Mit anderen Worten kann die Lichtsequenz in der Mitte der lichtaussendenden Vorrichtung 32 beginnen, wobei die Lichtquellen nacheinander in Richtung der seitlichen Abschnitte der lichtaussendenden Vorrichtung 32 aufleuchten.
Wenn zum Beispiel die in 2 gezeigte Implementierung verwendet wird, so erkennt der Fachmann, dass beabsichtigte seitliche Manöver durch Aufblinken der lichtaussendenden Vorrichtung 32A oder 32B auf der Grundlage der beabsichtigten Richtungsänderung oder des beabsichtigten Spurwechsels angezeigt werden können.
Weitere Längsänderungen in einer solchen Ausgestaltung können durch sequentielles Aufleuchten von Lichtquellen beider lichtaussendender Vorrichtungen 32A und 32B angezeigt werden, dergestalt, dass die Sequenz am oberen oder unteren Ende des Streifens beginnt und sich je nach dem beabsichtigten Manöver nach unten bzw. nach oben bewegt.
Beabsichtigte Manöver können mit genügend zeitlichem Vorlauf angezeigt werden, dergestalt, dass diese Manöver der Person an der Hauptposition so mitgeteilt werden können, dass sie genügend Zeit hat, um die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen, falls die Person dies wünscht. Zum Beispiel können beabsichtigte Manöver mindestens zweimal oder vielleicht auch öfter über einen Zeitraum von etwa 1 bis 2 Sekunden vor Beginn des beabsichtigten Manövers angezeigt werden.
Zusätzlich oder alternativ zu den Lichtsignalen von der lichtaussendenden Vorrichtung 32 können haptische Indikatoren 38A und 38B sowie akustische Indikatoren 36 verwendet werden, um die oben genannten Situationen anzuzeigen. Wird zum Beispiel eine allgemeine Gefahr festgestellt, so kann die ECU 25 veranlassen, dass über die akustischen Indikatoren 36 auf das Vorhandensein einer solchen Gefahr hingewiesen wird.
Das Vorhandensein und der Ort einer spezifischen Gefahr können auch durch akustische Indikatoren 36 angezeigt werden, um sie zum Beispiel in ähnlicher Weise wie bei einer allgemeinen Gefahr anzukündigen, während die haptischen Indikatoren 38A und/oder 38B eine Position anzeigen, zu der eine Person blicken sollte, um diese Gefahren in der Fahrszene zu erkennen. Natürlich erkennt der Fachmann, dass solche Hinweise auch in Verbindung mit der lichtaussendenden Vorrichtung 32 verwendet werden können, um noch mehr Möglichkeiten zum Lenken der Aufmerksamkeit zu bieten.
4 ist eine beispielhafte Entscheidungstabelle, die entlang der X-Achse beispielhafte Situationen umfasst, für die durch das Fahreraufmerksamkeitssystem 30 Stimuli bereitgestellt werden können, wobei entlang der y-Achse ein beispielhafter Hinweis zu sehen ist.
Wie in der Entscheidungstabelle zu sehen, können allgemeine Gefahren durch hohe Verkehrsdichte, Bergauffahren und/oder Wetterprobleme (zum Beispiel Nebel/Regen) gemäß dem oben beschriebenen Stimulus für allgemeine Gefahren angezeigt werden. Spezifische Gefahren wie zum Beispiel Einsatz- oder Rettungsfahrzeuge, die auf dem Seitenstreifen angehalten haben (zum Beispiel Streifenwagen der Polizei), ein langsam oder anderweitig ungewöhnlich fahrendes Fahrzeug, ein Fahrzeug, das sich auf dem Beschleunigungsstreifen befindet, oder eine Straßeneinengung können unter Verwendung der in Bezug auf spezifische Gefahren genannten Hinweise angezeigt werden, wobei die Aufmerksamkeit auf einen Ort der spezifischen Gefahr in der Fahrszene gelenkt wird.
Im Hinblick auf die Absichten des automatisierten Fahrsystems 20 können beabsichtigte Manöver zum Beispiel in Verbindung mit einer spezifischen Gefahr angezeigt werden, zum Beispiel wenn Baustellen vorhanden sind, ein langsames oder anderweitig ungewöhnlich fahrendes Fahrzeug auf der Straße fährt oder ein anderes Fahrzeug sich in einer Beschleunigungs- oder Überholspur befindet. Solche beabsichtigten Manöver können auf Ausweichmanöver hindeuten, die durch das automatisierte Fahrsystem 20 auf der Grundlage der Gefahr zu ergreifen sind. Zum Beispiel können ein schneller Spurwechsel und/oder Straßeneinengungen, die einen Spurwechsel erfordern, unter Verwendung von Manöverabsichten, wie oben beschrieben, angezeigt werden.
Wie in 4 dargestellt, können in solchen Situationen zwei Arten von Hinweisen für beispielsweise sowohl eine spezifische Gefahr als auch die Absichten des automatisierten Fahrsystems zur Vermeidung der spezifischen Gefahr gegeben werden. In solchen Situationen können ein oder mehrere Elemente des Fahreraufmerksamkeitssystems verwendet werden, um die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erlangen und zu lenken.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt.
Das Fahreraufmerksamkeitssystem 30 kann aktiv sein, während die automatisierte Fahrfunktion aktiv ist. Zum Beispiel beginnt es an dem Zeitpunkt, an dem die automatisierte Fahrfunktion auf Befehl des Fahrers (zum Beispiel durch Drücken einer bestimmten Taste) startet, und sie kann enden, wenn die automatisierte Fahrfunktion stoppt und die Übernahme der Kontrolle durch den Fahrer wirksam ist (Längs- und/oder Seitensteuerung). Während dieser Zeit kann die ECU 25 dafür eingerichtet sein, Zustandsinformationen über das eigene Fahrzeug (zum Beispiel Geschwindigkeit, Fahrtrichtung usw.) und die Umgebung des Fahrzeugs (zum Beispiel Standort, Fahrspurmarkierungen, Fahrszeneninformationen usw.) zu empfangen (Schritt 305).
Während das automatisierte Fahren gerade in Betrieb ist (Schritt 310), kann ein Basisstimulations- oder „Beruhigungs“-Muster durch das Fahreraufmerksamkeitssystem 20 bereitgestellt werden. Um dies zu bewerkstelligen, kann zum Beispiel, wenn das automatisierte Fahrsystem 20 aktiviert ist, die elektronische Steuereinheit 25 das Fahreraufmerksamkeitssystem 30 gemäß einem periodischen Stimulationsmuster aktivieren, um die Person an der Primärposition darüber zu informieren, dass das automatisierte Fahrsystem 20 in Betrieb ist. PCT/EP2017/060840 enthält Beispiele dafür, wie eine solche „Beruhigung“ erreicht werden kann.
Umgekehrt kann, wenn das automatisierte Fahrsystem nicht in Betrieb ist, das Fahrerstimulationssystem abgeschaltet werden, und es braucht kein Stimulationsmuster bereitgestellt zu werden. Die LED-Streifen 32 können ausgeschaltet werden, die Lautsprecher 36 können stummgeschaltet werden, die Vibrationsplatten 38A, 38B müssen nicht vibrieren (Schritt 310: Nein) und das System kehrt zu Schritt 305 zurück.
Während des Betriebes des automatisierten Fahrsystems 20 können verschiedene Situationen auftreten, in denen es wünschenswert sein kann, die Aufmerksamkeit des Insassen an der Primärposition des Fahrzeugs zu erregen, um zum Beispiel den Insassen auf die erneute Übernahme der Kontrolle über das Fahrzeug vorzubereiten. Diese Situationen, zum Beispiel die oben in Bezug auf 4 beschriebenen Situationen, können durch die ECU 25 interpretiert werden, und es kann veranlasst werden, dass Hinweise von dem Fahreraufmerksamkeitssystem 20 ausgegeben werden (Schritt 315).
Wie oben erwähnt, kann die ECU 25 während des allgemeinen Betriebes (Schritt 315: allgemeine Situation) veranlassen, dass die Lichtstimulationsvorrichtung 32 so funktioniert, wie es oben mit Bezug auf den Hinweis, dass das automatisierte Fahrsystem in Betrieb ist, beschrieben wurde (Schritt 320).
Wenn eine allgemeine Gefahrensituation eintritt (Schritt 315: allgemeine Gefahr), so kann ein allgemeiner Stimulus durch die ECU 25 ausgelöst werden (Schritt 330). Zum Beispiel können, wie oben erwähnt, ein Pulsieren der Lichtstimulationsvorrichtung 32 und/oder akustische Hinweise und/oder haptische Hinweise ausgegeben werden.
Wenn eine spezifische Gefahr erkannt wird (Schritt 315: spezifische Gefahr), so kann der spezifische Stimulus durch die ECU 25 ausgelöst werden (Schritt 340), so dass die Aufmerksamkeit einer Person an der Primärposition des Fahrzeugs erregt und auf einen Ort der spezifischen Gefahr in der Fahrszene gelenkt werden kann, wobei die Option besteht, das Fahren des Fahrzeugs zu übernehmen.
Wenn das automatisierte Fahrsystem 20 beabsichtigt, ein oder mehrere Manöver durchzuführen, zum Beispiel um eine spezifische Gefahr zu vermeiden oder um Anweisungen auszuführen, die zum Beispiel durch ein Global Positioning System bezüglich eines Zielortes des Fahrzeugs gegeben werden (Schritt 315: Manöver), so können die Stimuli für die Manöverabsichten durch die ECU 25 aktiviert werden, wie oben beschrieben (Schritt 350).
Unter bestimmten Umständen kann die Belastung durch eine Szene über die Grenzen der ECU 25 und/oder des automatisierten Fahrsystems 20 hinausgehen (Schritt 315: über die Systemgrenzen hinaus), und es können Notfallstimuli an die Person an der Primärposition übermittelt werden (Schritt 360), so dass der Insasse an der Primärposition sofort wieder die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen und zum Fahrer werden kann. Dabei kann eine beliebige Anzahl der oben beschriebenen Stimuli verwendet werden, so dass der die Kontrolle übernehmende Fahrer schnell die Gründe erkennen kann, warum das automatisierte Fahrsystem 20 die Kontrolle an den Fahrer übergibt, und der Fahrer kann daher beginnen, alle Maßnahmen zur Aufrechterhaltung eines sicheren und gefahrlosen Betriebes des Fahrzeugs 100 zu ergreifen.
Der Fachmann erkennt, dass kein spezifischer „Notfall“-Stimulus beschrieben wurde, sondern dass jede beliebige Kombination von Stimuli implementiert werden kann, zum Beispiel eine Ankündigung über den akustischen Indikator, Vibrationen über die haptischen Indikatoren usw. Ein solcher „Notfall“-Stimulus kann so gestaltet sein, dass er nicht mit den anderen Stimuli, die während der Notsituation gegeben werden, kollidiert, um nicht die aufmerksamkeitserregende Wirkung des Fahreraufmerksamkeitssystems 20 zu beeinträchtigen.
Obgleich die vorliegende Offenbarung hier mit Bezug auf konkrete Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien und Anwendungen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
Wenn auf Normen nationaler, internationaler oder anderer Normungsorganisationen (zum Beispiel ISO, SAE usw.) verwiesen wird, so sollen sich diese Verweise auf die Norm beziehen, wie sie von der nationalen oder internationalen Normungsorganisation ab dem Prioritätsdatum der vorliegenden Spezifikation definiert wurde. Spätere wesentliche Änderungen solcher Normen sollen nicht den Schutzumfang und/oder die Definitionen der vorliegenden Offenbarung und/oder der Ansprüche ändern.
In der gesamten Beschreibung, einschließlich der Ansprüche, ist der Begriff „umfasst ein“ als Synonym für „umfasst mindestens ein“ zu verstehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus ist jeder Bereich, der in der Beschreibung sowie in den Ansprüchen angegeben ist, so zu verstehen, dass die Werte an beiden Enden dazu gehören, sofern nichts anderes angegeben ist. Konkrete Werte für beschriebene Elemente sind so zu verstehen, dass sie innerhalb akzeptierter Herstellungs- oder Industrietoleranzen liegen, die dem Fachmann bekannt sind, und jede Verwendung der Begriffe „im Wesentlichen“ und/oder „ungefähr“ und/oder „allgemein“ ist so zu verstehen, dass sie innerhalb dieser akzeptierten Toleranzen liegen.
Es ist beabsichtigt, dass die Spezifikation und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der eigentliche Schutzumfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche beschrieben wird.

Claims

Fahreraufmerksamkeitssystem, umfassend: eine elektronische Steuereinheit; und eine Fahrerstimulationsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Stimuli auf eine gewünschte Szenenposition zu lenken, wobei die elektronische Steuereinheit dafür eingerichtet ist, die Aktivierung der Fahrerstimulationsvorrichtung zu veranlassen, um das Vorhandensein einer relevanten Gefahr und/oder ein oder mehrere beabsichtigte Manöver, die durch das automatisierte Fahrsystem ausgeführt werden sollen, anzuzeigen.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach Anspruch 1, wobei die Fahrerstimulationsvorrichtung mindestens ein Stimulationssignal-aussendendes Element umfasst, das eine Lichtquelle, eine schallaussendende Vorrichtung und eine ein haptisches Signal aussendende Vorrichtung sein kann.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Hinweise auf ein oder mehrere beabsichtigte Manöver einen Hinweis auf eine Änderung der seitlichen Trajektorie und eine Änderung der Längstrajektorie umfassen.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach Anspruch 3, wobei die Änderung der seitlichen Trajektorie einem Spurwechselmanöver entspricht.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die Änderung der Längstrajektorie einer Beschleunigung oder Verlangsamung des Fahrzeugs entspricht.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektronische Steuereinheit dafür eingerichtet ist, eine Straßenposition der betreffenden Gefahr und/oder eine Distanz zu der relevanten Gefahr anzuzeigen.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Fahrerstimulationsvorrichtung mehrere LED-Lichtquellen umfasst.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach Anspruch 7, wobei eine Impulsfrequenz des Lichts und/oder Variationen der Lichtfarbe mindestens einen Teil des Hinweises bilden.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei die LED-Lichtquellen gemäß mindestens einer der folgenden Ausgestaltungen angeordnet sind: 1) im Wesentlichen linear auf der Oberseite eines Armaturenbretts eines Fahrzeugs, in dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist; 2) entlang des Umfangs eines Lenkrads des Fahrzeugs, in dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist; und 3) an einem inneren Abschnitt der A-Säulen des Fahrzeugs, in dem die Fahrerstimulationsvorrichtung montiert ist.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Hinweis auf ein beabsichtigtes seitliches Manöver das sequentielle Aufleuchten von Lampen von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung zu einem seitlichen Abschnitt der Stimulationsvorrichtung entsprechend einer Richtung des seitlichen Manövers umfasst.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Hinweis auf ein beabsichtigtes Längsmanöver das sequentielle Aufleuchten von Lampen entweder von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung zu beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung oder von beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung zur Mitte der Stimulationsvorrichtung umfasst.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach Anspruch 11, wobei ein Verlangsamungsmanöver ein sequentielles Aufleuchten von Lampen entlang der Stimulationsvorrichtung von beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung zur Mitte der Stimulationsvorrichtung umfasst und ein Beschleunigungsmanöver ein sequentielles Aufleuchten von Lampen von einer Mitte der Stimulationsvorrichtung entlang der Stimulationsvorrichtung zu beiden seitlichen Abschnitten der Stimulationsvorrichtung umfasst.
Fahreraufmerksamkeitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei auf ein beabsichtigtes Manöver mindestens 2-mal vor Beginn der Ausführung des angegebenen Manövers hingewiesen wird.
Verfahren zum Erhöhen der Aufmerksamkeit des Fahrers während eines automatisierten Fahrens, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen von Umgebungsinformationen um ein Fahrzeug herum; Bestimmen, anhand der Umgebungsinformationen, 1) des Vorhandenseins mindestens einer relevanten Gefahr und/oder 2) eines oder mehrerer bevorstehender Manöver, die ausgeführt werden sollen; und Aktivieren einer Fahrerstimulationsvorrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Aufmerksamkeit des Fahrers durch Stimuli an den Ort einer gewünschten Szene zu lenken, die mit der mindestens einen relevanten Gefahr im Zusammenhang steht, und/oder das eine oder die mehreren bevorstehenden Manöver anzuzeigen, die durch ein automatisiertes Fahrsystem des Fahrzeugs ausgeführt werden sollen.