DE102017221191B4

DE102017221191B4 - Verfahren zur Anzeige des Verlaufs einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug oder einem Objekt mit einer Anzeigeeinheit, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Kraftfahrzeug und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102017221191B4
Application number: DE102017221191.1A
Authority: DE
Inventors: Astrid Kassner; Matthias Henning; Norwin Schmidt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: DE102017221191A1; WO2019101491A1; CN111373461A; US11325471B2; EP3718097A1; US20200369149A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug (10) oder Objekt. Die Sicherheitszone wird auf einer Anzeigeeinheit (20), insbesondere ein Head-Up Display (HUD) oder eine Datenbrille, eingeblendet. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Sicherheitszone in Rasterform dargestellt wird, wobei das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters (22) das Ende der Sicherheitszone bei der gemessenen Geschwindigkeit unter Berücksichtigung der ermittelten Fahrsituation anzeigt.

Description

Der Vorschlag betrifft das technische Gebiet von Fahrerinformationssystemen, die auch unter dem Begriff Infotainmentsystem bekannt sind. Dabei geht es im Besonderen um ein Verfahren zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug oder einem Objekt auf einer Anzeigeeinheit. Solche Systeme werden vor allem in Fahrzeugen eingesetzt. Es besteht aber auch die Möglichkeit des Einsatzes der Erfindung bei Fußgängern, Radfahrern, etc. mit Datenbrille. Der Vorschlag betrifft weiterhin eine entsprechend ausgelegte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug und ein Computerprogramm.
Zur Zeit wird intensiv an Technologien gearbeitet, die später ein autonomes Fahren ermöglichen sollen. Ein erster Ansatz ist dabei, den Fahrer nicht komplett von seinen Aufgaben zu entlasten, sondern dafür Sorge zu tragen, dass der Fahrer jederzeit die Steuerung des Fahrzeuges übernehmen kann. Der Fahrer nimmt außerdem Überwachungsfunktionen wahr. Durch neuere Technologien im Bereich der Fahrerinformationssysteme wie Head-Up Display (HUD) ist es möglich, den Fahrer besser über das Geschehen im Umfeld seines Fahrzeuges zu informieren.
Für die nahe Zukunft ist deshalb davon auszugehen, dass systemseitig durch den Einsatz neuerer Technologien (Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Einsatz von Datenbanken, Fahrzeugsensorik, etc.) umfassende Informationen über Objekte (insb. Fahrzeuge) im direkten Umfeld des eigenen Fahrzeugs verfügbar sein werden. Im Bereich Fahrzeugsensorik werden insbesondere die folgenden Komponenten genannt, die eine Umfeldbeobachtung ermöglichen: RADAR-Geräte entsprechend Radio Detection and Ranging, LIDAR-Geräte, entsprechend Light Detection and Ranging, hauptsächlich für den Bereich Abstandserfassung / -warnung, und Kameras mit entsprechender Bildverarbeitung für den Bereich der Objekterkennung. Diese Daten über die Umwelt können somit als Basis für systemseitige Fahrempfehlungen, Warnungen, etc. herangezogen werden. Beispielsweise sind so Anzeigen / Warnungen darüber denkbar, in welche Richtung (möglicherweise in die eigene Trajektorie) ein anderes, umgebendes Fahrzeug abbiegen will.
Die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ist mittlerweile auch mittels Mobilkommunikation mit Systemen wie LTE entsprechend Long Term Evolution möglich. Hier wurde von der Organisation 3GPP eine Spezifikation mit Namen LTE V2X verabschiedet. Als Alternative stehen auf WLAN-Technologie beruhende Systeme für die Fahrzeug-Direktkommunikation zur Verfügung, insbesondere das System nach WLAN p.
Der Begriff „autonomes Fahren“ wird in der Literatur teilweise unterschiedlich benutzt.
Zur Klärung dieses Begriffs wird deshalb hier noch folgender Einschub präsentiert. Unter autonomem Fahren (manchmal auch automatisches Fahren, automatisiertes Fahren oder pilotiertes Fahren genannt) ist die Fortbewegung von Fahrzeugen, mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen zu verstehen, die sich weitgehend autonom verhalten. Es gibt verschiedene Abstufungen des Begriffs autonomes Fahren. Dabei wird auf bestimmten Stufen auch dann von autonomen Fahren gesprochen, wenn noch ein Fahrer im Fahrzeug befindlich ist, der ggfs. nur noch die Überwachung des automatischen Fahrvorgangs übernimmt. In Europa haben die verschiedenen Verkehrsministerien (in Deutschland war die Bundesanstalt für Straßenwesen beteiligt) zusammengearbeitet und die folgenden Autonomiestufen definiert.

• Level 0: „Driver only“, der Fahrer fährt selbst, lenkt, gibt Gas, bremst etc.
• Level 1: Bestimmte Assistenzsysteme helfen bei der Fahrzeugbedienung (u.a. ein Abstandsregelsystem - Automatic Cruise Control ACC).
• Level 2: Teilautomatisierung. U.a. automatisches Einparken, Spurhaltefunktion, allgemeine Längsführung, Beschleunigen, Abbremsen etc. werden von den Assistenzsystemen übernommen (u.a. Stauassistent).
• Level 3: Hochautomatisierung. Der Fahrer muss das System nicht dauernd überwachen. Das Fahrzeug führt selbstständig Funktionen wie das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und Spurhalten durch. Der Fahrer kann sich anderen Dingen zuwenden, wird aber bei Bedarf innerhalb einer Vorwarnzeit vom System aufgefordert, die Führung zu übernehmen. Diese Form der Autonomie ist auf Autobahnen technisch machbar. Der Gesetzgeber arbeitet darauf hin, Level 3-Fahrzeuge zuzulassen. Die gesetzlichen Rahmenbedingungen wurden dafür bereits geschaffen.
• Level 4: Vollautomatisierung. Die Führung des Fahrzeugs wird dauerhaft vom System übernommen. Werden die Fahraufgaben vom System nicht mehr bewältigt, kann der Fahrer aufgefordert werden, die Führung zu übernehmen.
• Level 5: Kein Fahrer erforderlich. Außer dem Festlegen des Ziels und dem Starten des Systems ist kein menschliches Eingreifen erforderlich.

Automatisierte Fahrfunktionen ab Stufe 3 nehmen dem Fahrer die Verantwortung für die Steuerung des Fahrzeugs ab.
Aufgrund der derzeitigen Entwicklung hin zu höheren Autonomiestufen, wo aber viele Fahrzeuge nach wie vor noch vom Fahrer gesteuert werden, ist davon auszugehen, dass entsprechende zusätzliche Informationen mittelfristig bereits für manuell geführte Fahrzeuge und nicht erst langfristig für hochautomatisierte Systeme genutzt werden können.
Für die Fahrer-Fahrzeug-Interaktion stellt sich hierbei die Frage, wie diese Informationen so dargestellt werden können, dass ein echter Mehrwert für den menschlichen Fahrer entsteht und er die bereitgestellten Informationen auch schnell, respektive intuitiv, verorten kann. Folgende Lösungen in diesem Bereich sind dabei schon aus dem Stand der Technik bekannt.
Eine Zukunftsvision in der Automobilbranche ist es, die Windschutzscheibe des eigenen Fahrzeugs mit virtuellen Elementen bespielen zu können, um dem Fahrer einige Vorteile zu ermöglichen. Genutzt wird die sogenannte „Augmented Reality“-Technologie (AR). Weniger geläufig ist der entsprechende deutschsprachige Begriff der „erweiterten Realität“. Dabei wird die reale Umgebung mit virtuellen Elementen angereichert. Das hat mehrere Vorteile: Der Blick nach unten, auf andere Displays als der Windschutzscheibe, entfällt, da viele relevante Informationen auf der Windschutzscheibe abgebildet werden. So muss der Fahrer seinen Blick nicht von der Fahrbahn abwenden. Außerdem ist durch die positionsgenaue Verortung der virtuellen Elemente in der realen Umwelt ein geringerer kognitiver Aufwand seitens des Fahrers wahrscheinlich, da keine Interpretation einer Grafik auf einem gesonderten Display erfolgen muss. Hinsichtlich des automatischen Fahrens kann ebenfalls ein Mehrwert erzeugt werden.
Da die technologischen Mittel heutzutage entsprechend begrenzt sind, kann davon ausgegangen werden, dass mittelfristig keine voll bespielbaren Windschutzscheiben in Fahrzeugen anzutreffen sein werden. Zurzeit werden Head-Up Displays in den Fahrzeugen eingesetzt. Diese haben auch den Vorteil, dass das Bild des HUD näher an der realen Umwelt erscheint. Bei diesen Displays handelt es sich eigentlich um Projektionseinheiten, die ein Bild auf die Windschutzscheibe projizieren. Dieses Bild befindet sich jedoch aus der Sicht des Fahrers je nach Bauart des Moduls wenige Meter bis 15 Meter vor dem Fahrzeug.
Das „Bild“ setzt sich dabei folgendermaßen zusammen: Es handelt sich dabei weniger um ein virtuelles Display, sondern eher um eine Art „Schlüsselloch“ in die virtuelle Welt. Die virtuelle Umgebung wird theoretisch über die reale Welt gelegt und enthält die virtuellen Objekte, die den Fahrer bei der Fahrt unterstützen und informieren. Die begrenzte Anzeigefläche des HUD hat zur Folge, dass davon ein Ausschnitt gesehen werden kann. Man schaut also durch die Anzeigefläche des HUD auf den Ausschnitt der virtuellen Welt. Da diese virtuelle Umgebung die reale Umgebung ergänzt, spricht man in diesem Fall auch von einer „Mixed Reality“.
Aus der DE 10 2007 016 868 A1 ist ein Verfahren zur Anzeige eines Fahrbahnverlaufs vor einem Fahrzeug bekannt, wobei eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt wird. Dabei werden vor dem Fahrzeug liegende Punkte einer Fahrzeugumgebung so bestimmt, dass ein optischer Fluss dieser Punkte unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird und dass Symbole zur Darstellung des optischen Flusses für eine Darstellung des Fahrbahnverlaufs in die Head-Up-Anzeige eingeblendet werden.
Aus der WO 2005/053991 A1 ist ein Verfahren und System zur Unterstützung eines Pfadsteuerungsverfahrens bekannt. Das Verfahren und Systems dient zur Unterstützung der Pfadsteuerung, insbesondere eines Fahrzeugs auf einer Straße oder in einer Geländeumgebung oder eines Schiffes oder eines Flugzeugs. Dabei besteht das Verfahren in der Durchführung aus mindestens einem der folgenden Schritte (a) und (b): (a) Schätzen eines tatsächlichen zukünftigen Pfades des Fahrzeugs auf der Grundlage von Fahrzeugbewegungsdaten und optische und / oder akustische und / oder taktile Anzeige des geschätzten tatsächlichen zukünftigen Weges an den Fahrer, (b) Erfassen des tatsächlichen gegenwärtigen Pfades des Fahrzeugs, Abschätzen einer gegenwärtigen Abweichung des detektierten tatsächlichen gegenwärtigen Weges von einem gewünschten gegenwärtigen Pfad und optische und / oder akustische und / oder taktile Anzeige der geschätzten gegenwärtigen Abweichung zum Fahrer.
Aus der DE 10 2012 222 380 A1 ist ein stereoskopisches Head-Up Display bekannt, bei dem ein lichttechnischer Parameter der Anzeigeeinheit, wie die Helligkeit und Hintergrundfarbe aus der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere nur in Abhängigkeit von der Position des Fahrzeugs, einem ermittelten Niederschlag an der Position des Fahrzeugs, einer ermittelten Umgebungstemperatur an der Position des Fahrzeugs, einer Zeitinformation und/oder von wenigstens einem Wert einer externen Datenquelle bestimmt wird.
Aus der DE 10 2006 032 770 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit Head-Up Display bekannt, bei dem mit dem Head-Up Display ein Bremsweg des Kraftfahrzeuges angezeigt wird. Um dem Fahrer die Länge des Bremswegs unmittelbar zu verdeutlichen, wird derjenige fiktive Punkt, an dem das Kraftfahrzeug aufgrund des eingeleiteten Bremsvorgangs zum Stillstand kommen würde, im Head-Up-Display mit einem einprojizierten Querbalken visualisiert. Vorzugsweise wird der aktuelle Bremsweg nicht nur bei einem tatsächlichen Bremsvorgang, d.h. wenn das Bremspedal gedrückt wird, angezeigt, sondern dauernd während des ganzen Fahrtbetriebs.
Aus der DE 10 2011 121 763 A1 ist ein Verfahren zur Darstellung einer Abstandsinformation auf einer Anzeigevorrichtung eines Fahrzeuges bekannt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mit Kamera ein Echtbild der vor dem Fahrzeug liegenden Fahrspur aufgenommen wird, und in Abhängigkeit wenigstens einer fahrdynamischen Größe des Fahrzeuges ein Sicherheitsabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug ermittelt wird. Das Echtbild wird um einen virtuellen Bildanteil in Form eines Querbalkens erweitert, der den Sicherheitsabstand lagerichtig zum vorausfahrenden Fahrzeug anzeigt.
Aus der GB 2 419 118 A ist ein Head-Up-Display-System bekannt, bei dem eine beleuchtete horizontale Linie oder ein Band auf eine Fahrzeugfrontscheibe projiziert wird, um dem Fahrer einen Sicherheitsabstand anzuzeigen, in dem er einem vorausfahrenden Fahrzeug bei seiner Geschwindigkeit folgen sollte.
Aus der DE 10 2013 016 242 A1 ist es bekannt, im Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges den geschwindigkeitsabhängigen Bremsweg auch in Abhängigkeit von erfassten Objekten anzuzeigen.
Aus der US 2007 0118 282 A1 ist es bekannt, bei Anzeigen von Routen oder auch Anhaltewegen die Rasterform zu verwenden.
Ein großer Vorteil der bisher bekannten „Augmented Reality“-Anzeigen (AR-Anzeigen) besteht darin, die entsprechenden Anzeigen direkt innerhalb bzw. als Teil der Umwelt darzustellen. Relativ naheliegende Beispiele beziehen sich meist auf den Bereich der Navigation. Während klassische Navigationsanzeigen (in herkömmlichen HUD) in der Regel schematische Darstellungen anzeigen (z.B. einen rechtwinklig verlaufenden Pfeil nach rechts als Zeichen dafür, dass bei nächster Gelegenheit rechts abgebogen werden soll, bieten AR-Anzeigen wesentlich effektivere Möglichkeiten. Da die Anzeigen als „Teil der Umwelt“ dargestellt werden können, sind äußerst schnelle und intuitive Interpretationen für den Nutzer möglich. Dennoch weisen die bisher bekannten Ansätze auch verschiedene Probleme auf, für die zum jetzigen Zeitpunkt keine Lösungen bekannt sind.
Die bekannten Lösungen sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. Dies wurde im Rahmen der Erfindung erkannt. Bei den bekannten Lösungen besteht das Problem, dass je nach Umgebungsbedingungen, insbesondere der Fahrsituation die Darstellung der Sicherheitszone entweder schlecht erkennbar oder eben zu auffällig ist und vom eigentlichen Geschehen auf der Fahrbahn ablenkt.
Es besteht also der Bedarf für weitere Verbesserungen bei der Anzeige von einer Sicherheitszone vor dem Fahrzeug, die variabel den Umgebungsbedingungen angepasst werden soll, damit es nicht zu Ablenkungen des Fahrers kommen kann.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen solchen Ansatz zu finden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass umgekehrt verhindert werden soll, dass der Fahrtrichtungsverlauf bei bestimmten Umgebungsbedingungen zu schwach dargestellt wird, so dass der Fahrer den Verlauf schlecht verfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug oder einem Objekt mit Hilfe einer Anzeigeeinheit gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 9 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 12 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.
Die Lösung gemäß der Erfindung ist, auf verdeckende Flächen zu verzichten und statt dessen die Darstellung der Sicherheitszone in fragmentierter Form zu gestalten. In diesem Vorgehen werden eine Reihe von Vorteilen gesehen, die neben der Erfüllung der Anforderungen geringe Verdeckung der Umwelt und zeitgleich eine ausreichende Fehlertoleranz darin bestehen, dass der menschliche Wahrnehmungsapparat aufgrund der evolutionsbiologischen Voraussetzungen mühelos in der Lage ist, die einzelnen Anzeigeelemente als zusammenhängenden Hinweis zu verstehen. Vorzugsweise geschieht die Darstellung der Sicherheitszone in Rasterform, wobei das dem Fahrzeug abgewandte Ende des Rasters das Ende der Sicherheitszone bei der gemessenen Geschwindigkeit und optional unter Berücksichtigung der erfassten Umgebungsbedingungen anzeigt. Bis zum Ende der Sicherheitszone könnte der Fahrer unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen und der angemessenen Reaktionszeit das Fahrzeug noch zum Stehen bringen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Darstellung der Sicherheitszone so berechnet, dass sie den momentanen Bremsweg oder Anhalteweg des Fahrzeuges illustriert. Ändern sich die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und/oder die Umgebungsbedingungen, wie Niederschlagssituation, Temperatur, Feuchte, so ändert sich auch der Bremsweg und dementsprechend dann auch die Darstellung der Sicherheitszone.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei einer aufgrund der Umgebungserfassung als unbedenklich bewerteten Fahrsituation eine reduzierte Form des Rasters dargestellt, wobei insbesondere nur die Eckpunkte des Rasters angezeigt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Darstellung der Sicherheitszone in den Hintergrund tritt und der Fahrer zwar bei bewusstem Hinsehen die Ausmaße der Sicherheitszone erkennen kann, ansonsten jedoch nicht durch die Einblendung der Sicherheitszone gestört wird.
Umgekehrt wird bei einer Fahrsituation, die so bewertet wurde, dass sie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers verlangt, das Raster vervollständigt dargestellt, und zusätzlich wird je nach Situation eine virtuelle Haltelinie an einer Stelle des Fahrweges vor dem eingeblendeten Raster eingeblendet, wo die erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers erforderlich ist. Immer wenn die Sicherheitszone in vollständiger Rasterform sichtbar wird, ist dies für den Fahrer der Hinweis auf eine erhöhte Aufmerksamkeit. Wenn die Haltelinie eingeblendet wird, kann sich der Fahrer schon mal auf einen Bremsvorgang einstellen und zum Beispiel „Gas wegnehmen“.
Typische Fahrsituationen, die so bewertet werden, dass sie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers verlangen, entsprechen dem Fahren auf einer nicht vorfahrtsberechtigten Straße mit Annäherung an eine Querstraße oder Kreuzung mit zu beachtender Vorfahrtregel, wie Rechts-vor-Links, Stopp-Straße oder Vorfahrt-Straße. Die vollständige Rastereinblendung käme auch bei anderen Fahrsituationen in Betracht. Weitere Beispiele sind: Plötzliches Bremsen des Vorderfahrzeuges, Auftreten von Fahrbahnunregelmäßigkeiten wie Schlaglöchern, Kopfsteinpflaster usw., und in anderen Situationen, die ein Handeln des Fahrers im Sinne einer Geschwindigkeitsänderung oder einer Lenkhandlung notwendig machen, z.B.: Tiere oder Menschen auf der Fahrbahn oder Hindernisse auf der Fahrbahn.
Als weitere Maßnahme, mit der die Aufmerksamkeit des Fahrers gesteigert werden kann, wird bei einer Fahrsituation, die ein Eindringen eines anderen Verkehrsteilnehmers in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug prädiziert, das Raster zusätzlich farblich hervorgehoben dargestellt.
Dabei kann die Einfärbung in weiterer Ausgestaltung dynamisch erfolgen, wobei die Rasterpunkte radial aus der Richtung eingefärbt werden, aus der der andere Verkehrsteilnehmer in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug mutmaßlich eindringt. Damit wird dann auch für den Fahrer intuitiv sichtbar, aus welcher Richtung die Gefahr droht.
Zusätzlich kann bei Annäherung des Fahrzeuges an die virtuelle Haltelinie das Raster so berechnet werden, dass es in gestauchter Form eingeblendet wird, so dass alle Rasterpunkte vor der Haltelinie positioniert werden, wenn die Lage des Rasters so berechnet wurde, dass das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters die Haltelinie erreicht hat. Das Raster schiebt sich also nicht in die Kreuzung oder Einbiegung. Durch die Stauchung wird die Aufmerksamkeit auf die Haltelinie gerichtet, die im Gegensatz zum „fahrzeugfesten“ Raster an einer bestimmten Stelle auf der Straße (straßenfest) verortet ist. Die Länge des Rasters kann durch die Stauchung zwar nicht mehr den Bremsweg visualisieren, das Vorgehen liefert dem Fahrer aber die in der Situation wesentliche Information, nämlich an welcher Stelle der Straße er unbedingt zum Stehen kommen muss. Die Stauchung des Rasters erfolgt immer dann, wenn der Anhalteweg größer wird als die Entfernung zum Hindernis. Das Hindernis kann die virtuelle Haltelinie sein, aber auch z.B. das bremsende Vorderfahrzeug. Das Raster wird dann so gestaucht, dass es vor dem Vorderfahrzeug endet.
Eine noch weiterhin gesteigerte Aufmerksamkeit kann in der nächsten Eskalationsstufe erreicht werden, indem die virtuelle Haltelinie zusätzlich eingefärbt wird.
Gleichzeitig, oder als weitere Eskalationsstufe ausgeführt, kann auf die Gefahrensituation noch stärker hingewiesen werden, indem zusätzlich zum Einfärben der virtuellen Haltelinie ein oder mehrere Aktionsaufforderungssymbole eingeblendet werden. So wird dann der Fahrer sehr eindringlich auf die Notwendigkeit des Einleitens des Bremsvorgangs hingewiesen. Als Aktionsaufforderungssymbol wird vorzugsweise ein Bremsaufforderungssymbol verwendet.
Das Aktionsaufforderungssymbol wird vorzugsweise so eingeblendet, dass es wie über der virtuellen Haltelinie schwebend dargestellt wird. Dadurch wird erreicht, dass dieses Symbol aufgrund seiner Höhe über der Straßenoberfläche auch dann noch sichtbar bleibt, wenn die augmentierte Haltelinie sich so nah vor dem Fahrzeug befindet, dass sie nicht mehr im Sichtbereich des Head-Up-Displays (Field of View) angezeigt werden kann.
Für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn sie eine Anzeigeeinheit aufweist, mit der virtuelle Zusatzinformationen in das Sichtfeld des Fahrers oder der Bedienperson des Objektes eingeblendet werden können. Dies ist bei einem Head-Up Display wie auch bei einer Datenbrille gegeben. Weiterhin sollte diese Vorrichtung eine Recheneinheit und Erfassungsmittel aufweisen. Mit den Erfassungsmitteln wird die Geschwindigkeit und die Umgebung wie auch optional weitere Umweltgegebenheiten erfasst. Die Recheneinheit ist dabei so ausgelegt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder von der erfassten Umgebung/Umweltgegebenheiten für die Anzeige der Sicherheitszone ein Raster zu berechnen, wobei das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters das Ende der Sicherheitszone anzeigt. Um andere Fahrzeuge, Verkehrsteilnehmer, Hindernisse usw. zu erkennen, wird die Umgebung erfasst. Wichtig ist auch die sehr genaue Erfassung der eigenen Position in der Umgebung. Dies ist vorteilhaft, damit eine „passgenaue“ Augmentierung möglich wird. Hierzu gehört auch das Erfassen des künftigen Straßenverlaufs, da die Anzeige des Rasters sich an den Straßenverlauf anpassen sollte und z.B. nicht in einer Kurve neben der Straße liegen sollte. In diesem Zusammenhang sollten auch Daten über den Steuerungsvorgang des Fahrzeuges, wie der eigene Lenkwinkel, Setzen des „Blinkers“ oder eine Querablage innerhalb der Fahrspur erfasst, und berücksichtigt werden, damit das Raster z.B. bei Spurwechseln korrekt auf der künftigen Trajektorie des Fahrzeuges eingeblendet werden kann.
Als Umweltgegebenheit können Wetterbedingungen wie die Niederschlagsarten Regen, Starkregen, Schnee, Hagel oder Nebel, erfasst werden. Damit können auch die Sichtbedingungen erfasst werden. Voraussetzung ist das Vorhandensein einer entsprechenden Sensorik. Alternativ kann auch ein sehr genauer Wetterbericht herangezogen werden, der z.B. über Internet geladen wird.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Anzeigeeinheit als Head-Up Display ausgeführt ist. Statt eines Head-Up Displays kann in der Vorrichtung als Anzeigeeinheit eine Datenbrille oder ein Monitor eingesetzt werden, auf dem ein Kamerabild angezeigt wird, in das das Raster eingeblendet wird.
In vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Im Fahrzeug wird die Erfindung vorzugsweise so realisiert, dass die Anzeigeeinheit im Fahrzeug fest installiert ist, z.B. in Form eines Head-Up Displays. Trotzdem wäre eine mögliche Realisierungsform auch mit Hilfe einer Datenbrille möglich, wenn der Einsatz der Datenbrille beim Fahrer in Zukunft erlaubt wäre.
Wie erwähnt, kann die Erfindung in vorteilhafter Weise auch eingesetzt werden, wenn die Anzeigeeinheit einer Datenbrille entspricht. Dann lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren selbst bei Fußgängern, Radfahrern, Kradfahrern usw. einsetzen.
Für ein Computerprogramm, das in der Recheneinheit der Vorrichtung zur Abarbeitung kommt, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, gelten die entsprechenden Vorteile wie zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 das Prinzip der Einblendung von Informationen in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges während der Fahrt mit Hilfe eines Head-Up Displays;
2 das typische Cockpit eines Fahrzeuges;
3 das Blockschaltbild des Infotainment-Systems des Fahrzeuges;
4 zwei Darstellungen von Rastereinblendungen für die Anzeige von Fahrtrichtungsverläufen, einmal auf gerader Strecke und einmal bei Durchfahren einer Kurve;
5 das Prinzip der Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß der Erfindung;
6 eine Darstellung einer reduzierten Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
7 eine Darstellung der vollständigen Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
8 eine Darstellung einer Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
9 eine Darstellung einer Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
10 eine Darstellung einer Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
11 eine Darstellung einer Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit Einblendung eines Bremssaufforderungssymbols;
12 die Darstellung der Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges in Rasterform gemäß des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei der nur noch die Einblendung des Bremssaufforderungssymbols sichtbar ist;
13 die Darstellung der Einblendung einer Sicherheitszone in das Sichtfeld des Fahrers eines Fahrzeuges gemäß des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung bei einer Eskalationsstufe, bei der nur noch die Einblendung des Bremssaufforderungssymbols sichtbar ist, und der andere Verkehrsteilnehmer, der in die Sicherheitszone eingedrungen ist, ebenfalls im Sichtfeld des Fahrers sichtbar ist; und
14 ein Flussdiagramm für ein Programm zur Berechnung der Einblendung eines Rasters zur Anzeige des Sicherheitsbereichs gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu konzipieren, die zwar hier nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen.
1 veranschaulicht die prinzipielle Funktionsweise eines Head-Up Displays. Das Head-Up Display 20 ist im Fahrzeug 10 unterhalb/hinter dem Kombiinstrument im Armaturenbrettbereich angebracht. Durch Projektion auf die Windschutzscheibe werden Zusatzinformationen in das Sichtfeld des Fahrers eingeblendet. Diese Zusatzinformationen erscheinen so, als seien sie auf eine Projektionsfläche 21 im Abstand von 7 - 15 m vor dem Fahrzeug 10 projiziert. Durch diese Projektionsfläche 21 hindurch bleibt aber die reale Welt sichtbar. Mit den eingeblendeten Zusatzinformationen wird quasi eine virtuelle Umgebung erzeugt. Die virtuelle Umgebung wird theoretisch über die reale Welt gelegt und enthält die virtuellen Objekte, die den Fahrer bei der Fahrt unterstützen und informieren. Es wird aber nur auf einen Teil der Windschutzscheibe projiziert, so dass die Zusatzinformationen nicht beliebig im Sichtfeld des Fahrers angeordnet werden können.
2 zeigt das Cockpit des Fahrzeuges 10. Dargestellt ist ein Personenkraftwagen Pkw. Als Fahrzeug 10 kämen allerdings beliebige andere Fahrzeuge ebenfalls in Betracht. Beispiele von weiteren Fahrzeugen sind: Busse, Nutzfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen Lkw, Landmaschinen, Baumaschinen, Schienenfahrzeuge usw. Der Einsatz der Erfindung wäre allgemein bei Landfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen möglich.
In dem Cockpit sind drei Anzeigeeinheiten eines Infotainment-Systems dargestellt. Es handelt sich um das Head-Up-Display 20 und einen berührungsempfindlichen Bildschirm 30, der in der Mittelkonsole angebracht ist. Bei der Fahrt liegt die Mittelkonsole nicht im Sichtfeld des Fahrers. Deshalb werden die Zusatzinformationen während der Fahrt nicht auf der Anzeigeeinheit 30 eingeblendet.
Der berührungsempfindliche Bildschirm 30 dient dabei insbesondere zur Bedienung von Funktionen des Fahrzeugs 10. Beispielsweise können darüber ein Radio, ein Navigationssystem, eine Wiedergabe von gespeicherten Musikstücken und/oder eine Klimaanlage, andere elektronische Einrichtungen oder andere Komfortfunktionen oder Applikationen des Fahrzeugs 10 gesteuert werden. Zusammengefasst wird häufig von einem „Infotainment-System“ gesprochen. Ein Infotainment-System bezeichnet bei Kraftfahrzeugen, speziell Pkw, die Zusammenführung von Autoradio, Navigationssystem, Freisprecheinrichtung, Fahrerassistenzsystemen und weiterer Funktionen in einer zentralen Bedieneinheit. Der Begriff Infotainment ist ein Kofferwort, zusammengesetzt aus den Worten Information und Entertainment (Unterhaltung). Zur Bedienung des Infotainment-Systems wird hauptsächlich der berührungsempfindliche Bildschirm 30 („Touchscreen“) benutzt, wobei dieser Bildschirm 30 insbesondere von einem Fahrer des Fahrzeugs 10, aber auch von einem Beifahrer des Fahrzeugs 10 gut eingesehen und bedient werden kann. Unterhalb des Bildschirms 30 können zudem mechanische Bedienelemente, beispielsweise Tasten, Drehregler oder Kombinationen hiervon, wie beispielsweise Drückdrehregler, in einer Eingabeeinheit 50 angeordnet sein. Typischerweise ist auch eine Lenkradbedienung von Teilen des Infotainmentsystems möglich. Diese Einheit ist nicht separat dargestellt, sondern wird als Teil der Eingabeeinheit 50 betrachtet.
3 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des Infotainment-Systems 200 sowie beispielhaft einige Teilsysteme oder Applikationen des Infotainment-Systems. Die BedienungsVorrichtung umfasst die berührungsempfindliche Anzeigeeinheit 30, eine Recheneinrichtung 40, eine Eingabeeinheit 50 und einen Speicher 60. Die Anzeigeeinheit 30 umfasst sowohl eine Anzeigefläche zum Anzeigen veränderlicher grafischer Informationen als auch eine über der Anzeigefläche angeordnete Bedienoberfläche (berührungssensitive Schicht) zum Eingeben von Befehlen durch einen Benutzer.
Die Anzeigeeinheit 30 ist über eine Datenleitung 70 mit der Recheneinrichtung 40 verbunden. Die Datenleitung kann nach dem LVDS-Standard ausgelegt sein, entsprechend Low Voltage Differential Signalling. Über die Datenleitung 70 empfängt die Anzeigeeinheit 30 Steuerdaten zum Ansteuern der Anzeigefläche des Touchscreens 30 von der Recheneinrichtung 40. Über die Datenleitung 70 werden auch Steuerdaten der eingegebenen Befehle von dem Touchscreen 30 zu der Recheneinrichtung 40 übertragen.
Mit der Bezugszahl 50 ist die Eingabeeinheit bezeichnet. Ihr zugehörig sind die schon erwähnten Bedienelemente wie Tasten, Drehregler, Schieberegler, oder Drehdrückregler, mit deren Hilfe die Bedienperson über die Menüführung Eingaben machen kann. Unter Eingabe wird allgemein das Anwählen einer ausgewählten Menüoption verstanden, wie auch das Ändern eines Parameters, das Ein- und Ausschalten einer Funktion usw.
Die Speichereinrichtung 60 ist über eine Datenleitung 80 mit der Recheneinrichtung 40 verbunden. In dem Speicher 60 ist ein Piktogrammverzeichnis und/oder Symbolverzeichnis hinterlegt mit den Piktogrammen und/oder Symbolen für die möglichen Einblendungen von Zusatzinformationen. Hier können auch die Punkte / Symbole abgelegt sein, die für die Berechnung der Raster-Einblendung als Grundlage dienen.
Die weiteren Teile des Infotainment-Systems Kamera 150, Radio 140, Navigationsgerät 130, Telefon 120 und Kombiinstrument 110 sind über den Datenbus 100 mit der Vorrichtung zur Bedienung des Infotainment-Systems verbunden. Als Datenbus 100 kommt die Highspeed-Variante des CAN-Bus nach ISO Standard 11898-2 in Betracht. Alternativ käme z.B. auch der Einsatz eines auf Ethernet-Technologie beruhenden Bussystems wie BroadR-Reach in Frage. Auch Bussysteme, bei denen die Datenübertragung über Lichtwellenleiter geschieht, sind einsetzbar. Als Beispiele werden genannt der MOST Bus (Media Oriented System Transport) oder der D2B Bus (Domestic Digital Bus). Hier wird noch erwähnt, dass die Kamera 150 als konventionelle Videokamera ausgelegt sein kann. In diesem Fall nimmt sie 25 Vollbilder/s auf, was bei dem Interlace-Aufnahmemodus 50 Halbbilder/s entspricht. Alternativ kann eine Spezialkamera eingesetzt werden, die mehr Bilder/s aufnimmt, um die Genauigkeit der Objekterkennung bei sich schneller bewegenden Objekten zu erhöhen. Es können mehrere Kameras zur Umfeldbeobachtung eingesetzt werden. Daneben könnten auch die schon erwähnten RADAR- oder LIDAR-Systeme ergänzend oder alternativ eingesetzt werden, um die Umfeldbeobachtung durchzuführen oder zu erweitern. Für die drahtlose Kommunikation nach innen und außen ist das Fahrzeug 10 mit einem Kommunikationsmodul 160 ausgestattet. Dieses Modul wird oft auch als On-Board Unit bezeichnet. Es kann für die Mobilfunk-Kommunikation, z.B. nach LTE Standard, entsprechend Long Term Evolution, ausgelegt sein. Ebenfalls kann es für WLAN-Kommunikation, entsprechend Wireless LAN, ausgelegt sein, sei es für die Kommunikation zu Geräten der Insassen im Fahrzeug oder für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation etc.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug oder einem Objekt mit Hilfe einer Anzeigeeinheit wird im Folgenden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.
Für die weiteren Figuren gilt, dass gleiche Bezugszahlen die gleichen Felder und Symbole bezeichnen wie bei der Beschreibung der 1 bis 3 erläutert.
Wie zuvor beschrieben, ist Grundlage der erfindungsgemäßen Anzeige der Sicherheitszone ein virtuelles Raster, das in einem Abstand über der tatsächlichen realen Umwelt dargestellt wird. Die reale Umwelt entspricht dem realen Fahrbahnverlauf.
In 4 ist das Prinzip dargestellt, wie Informationen mit Hilfe des Head-Up Displays 20 in das Sichtfeld des Fahrers eingeblendet werden. Mit der Bezugszahl 21 ist wiederum die Projektionsfläche des Head-Up Displays 20 bezeichnet. Es ist dargestellt, dass entlang des Fahrbahnverlaufs ein Raster 22 eingeblendet wird.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung wird davon ausgegangen, dass der Fahrer das Fahrzeug 10 führt und das Fahrzeug damit nicht vollautomatisch gesteuert wird. Ein wesentlicher Teil der Fahraufgabe besteht darin, dass der Fahrer anhand der Pedale und des Lenkrades die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung und damit die Längsführung und Querführung des Fahrzeugs kontrolliert. Diese auf der sogenannten operationalen Ebene stattfindenden Handlungen sind wesentlich für die Verkehrssicherheit und das Verhindern von Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern.
Diese Kontrolle der Längs- und Querführung erfolgt, indem Fahrer kontinuierlich während der Fahrt versuchen, eine Sicherheitszone rund um ihr Fahrzeug beizubehalten und bei Verletzung dieser mit Bremsen oder Lenken reagieren. Diese Sicherheitszone lässt sich verstehen als ein Bereich oder eine Zeit, innerhalb dessen/derer sich das Fahrzeug sicher und kollisionsfrei bewegen kann. Die Visualisierung dieser Sicherheitszone mithilfe eines Augmented Reality Head-Up Displays (AR-HUD) direkt in der realen Umwelt stellt daher eine wertvolle Unterstützung für den Fahrer zur Bewältigung der Fahraufgabe dar.
Gegenstand der Erfindung ist die Logik und Visualisierung der Sicherheitszone im AR-HUD mithilfe eines Punkterasters.
In der 5 ist das Prinzip der Einblendung eines Sicherheitsbereichs in das Sichtfeld des Fahrers gezeigt. Der Sicherheitsbereich wird in Form eines Punktrasters 22 eingeblendet.
Die Ausdehnung des Punktrasters 22 wurde so berechnet, dass sie in etwa dem Bremsweg des Fahrzeuges entspricht bei der gegebenen Fahrgeschwindigkeit unter den gegebenen Bedingungen, wie in der 5 durch den Pfeil angedeutet. Auffallend ist, dass das Punktraster 22 sich nicht bis zur Front des Fahrzeuges erstreckt. Ein Grund dafür besteht darin, dass der Anzeigebereich des HUD tatsächlich erst einige Meter vor dem eigenen Fahrzeug anfängt. Man kann die Straße direkt vor dem Fahrzeug mit den zur Zeit technisch verfügbaren HUD-Einheiten noch nicht augmentieren. Es macht aber sowieso auch Sinn, den Sicherheitsbereich großzügiger zu wählen als den reinen Bremsweg. Das Raster 22 wird dann bloß für den Bremsweg 25 eingeblendet. Bis zum Einleiten des Bremsvorgangs kann noch Zeit vergehen, die durch das Raster 22 nicht umfasst ist. Es besteht natürlich in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, das Raster größer als den reinen Bremsweg darzustellen. Dann würde das Raster 22 den Anhalteweg wiedergeben.
Zusammengefasst gilt für die Berechnung des Rasters:

- Das Raster 22 visualisiert anhand seiner Ausmaße den Bremsweg. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit führt daher aufgrund der damit verbundenen Verlängerung des Bremsweges zu einer steigenden Anzahl von Punktzeilen des Rasters.
- Das Raster 22 ist abhängig vom Fahrzeugverhalten, wird während der Fahrt mitgeführt und ist daher als fahrzeugfest und nicht straßenfest zu verstehen (im Gegensatz z.B. zu Navigationspfeilen bei einem Navigationssystem).
- Das Raster 22 folgt der Fahrbahn und passt sich z.B. in Kurven dem Straßenverlauf an.
- Je nach Verkehrssituation und Gefahrenpotential gibt es verschiedene Anzeigezustände des Rasters 22. In einer höheren Eskalationsstufe erfolgt außerdem eine akustische Warnung des Fahrers.

In der 6 ist das erste Beispiel der Einblendung des Sicherheitsbereichs in Rasterform gezeigt, wo das Raster 22 in einer reduzierten Form zu sehen ist. Während der normalen Fahrt werden nur die 4 Eckpunkte des Rasters 22 angezeigt, um die Aktivität des Systems anzuzeigen und gleichzeitig die Straßenszene nur wenig zu überdecken. Zusätzlich sind einige weitere Informationen eingeblendet, die von links nach rechts bedeuten aktueller Gang (D), „zulässige Höchstgeschwindigkeit“ 60, „momentane Fahrgeschwindigkeit“ 33 km/h, eingestellte „Sollgeschwindigkeit“ des Geschwindigkeitsregelautomaten (GRA) 35 km/h, „verbleibende Reichweite“ 220 km. Die Angaben gelten für ein Elektrofahrzeug.
Gerät das Fahrzeug in eine Verkehrssituation, die von dem Fahrer eine erhöhte Aufmerksamkeit erfordert, z.B. eine Verkehrskreuzung, so wird das Raster 22 vollständig mit weißen Rasterpunkten in transparenter Form eingeblendet. Das Ausmaß des Raster 22 zeigt in longitudinaler Richtung weiterhin die Länge des Bremswegs an. Dies entspricht der Eskalationsstufe 1 und der Fahrer wird dadurch auch auf schlecht vorhersehbare Situationen vorbereitet.
Erfordert die Verkehrssituation in jedem Fall eine Handlung des Fahrers, so wird dieses anhand einer weiteren Augmentierung in der Umwelt verdeutlicht. Ein Beispiel, wie dies erfolgen kann, ist in 8 dargestellt. Dort ist die Fahrsituation dargestellt, wo das Fahrzeug sich an eine Rechts-vor-Links-Kreuzung nähert. Dort ist in jedem Fall das Halten vor der kreuzenden Fahrspur angebracht. Um den Fahrer darauf vorzubereiten, wird eine augmentierte, weiße Haltelinie 23 an der Stelle Kreuzung eingeblendet. Diese Augmentierung kann im Gegensatz zum fahrzeugfesten Raster 22 straßenfest sein.
Durch diese Maßnahme erhält der Fahrer eine Verhaltensempfehlung, die in der realen Umwelt nicht vorhanden ist.
Bei Erkennen einer drohenden Kollision z.B. durch das drohende Eindringen eines anderen Verkehrsteilnehmer in die eigene Sicherheitszone, wird das Raster 22 rötlich eingefärbt. Dies ist in der 9 dargestellt. Dabei wird das Raster so berechnet, dass die Einfärbung radial aus der Richtung beginnt, aus der der andere Verkehrsteilnehmer erscheinen soll. Die Einfärbung des Grids erfolgt prädiktiv, d.h. bereits dann, wenn das Fremdfahrzeug noch relativ weit von der Kreuzung entfernt ist. Oft wird die Situation so sein, dass die board-eigenen Umfeldbeobachtungsmittel wie Kamera 150 oder Radar das Fremdfahrzeug nicht leicht erkennen können. Die Fahrzeuge werden aber zukünftig über Car2Car-Kommunikation miteinander vernetzt, so dass sie ständig relevante Informationen austauschen. Dabei werden auch deren Positionsdaten ausgetauscht. Aus den aufeinanderfolgenden Positionsdaten kann das Fahrzeug 10 die Bewegung der sich nähernden Fahrzeuge abschätzen und diejenigen Fahrzeuge mit Kollisions-/Gefahrenpotential bestimmen. Durch die Einfärbung des Rasters 22 von der Seite der drohenden Gefahr wird der Fahrer gewarnt und seine Aufmerksamkeit in diese Richtung gelenkt. Die Einfärbung entspricht einer zweiten Eskalationsstufe.
Eine weitere Maßnahme auf Seiten der zweiten Eskalationsstufe wird durchgeführt, wenn die vordere Rasterseite die eingeblendete Haltelinie 23 erreicht. Dies ist in der 10 gezeigt. Sodann wird das Raster 22 gestaucht, um vor der Haltelinie 23 zu enden. Die Stauchung kann so erfolgen, dass der Abstand der Raster-Querlinien beginnend von der Haltelinie 23 zur Fahrzeug-zugewandten Seite verringert wird, wie in 10 dargestellt. Das Raster 22 wird also nicht in die Kreuzung hineingeschoben. Durch die Stauchung der Rasterlinien wird die Haltelinie 23 betont, die im Gegensatz zum fahrzeugfesten Raster 22 an einer bestimmten Stelle auf der Straße verortet ist (straßenfest). Zusätzlich wird die Haltelinie ebenfalls rot eingefärbt.
Ein Nachteil ist, dass die Länge des Rasters 22 durch die Stauchung nicht mehr den Bremsweg korrekt visualisieren kann. Allerdings gerät diese Information bei dieser Situation zunehmend in den Hintergrund. Diese Maßnahme liefert dem Fahrer die in der Situation wesentliche Information, nämlich an welcher Stelle der Straße er unbedingt zum Stehen kommen muss. Durch die Stauchung und die Rotfärbung wird nicht mehr der tatsächliche Bremsweg angezeigt, sondern der nur noch verfügbare Weg.
Ebenfalls auf der zweiten Eskalationsstufe, s. 11, kann als zusätzliche Maßnahme gleichzeitig mit dem Erscheinen der augmentierten, roten Haltelinie 23 ein Aktions-Symbol 24 eingeblendet werden, das über der Haltelinie 23 im Straßenraum schwebend dargestellt wird. Der Vorteil dieser Zusatzmaßnahme besteht darin, dass aufgrund seiner erhöhten Position über der Straßenoberfläche dieses Symbol auch dann noch sichtbar bleibt, wenn die augmentierte Haltelinie 23 sich so nah vor dem Fahrzeug 10 befindet, dass sie nicht mehr im Sichtbereich des Head-Up Displays 20 (Field of View) angezeigt werden kann. Das Aktions-Symbol 24 entspricht im dargestellten Fall einem 2D Bremssymbol.
In 12 ist das Aktions-Symbol 24 noch zu sehen, obwohl die Haltelinie 23 schon aus dem Sichtbereich des Head-Up Display 20 verschwunden ist.
In der 13 ist noch das Fremdfahrzeug dargestellt, wie es in den Kreuzungsbereich einfährt und dabei in den Sicherheitsbereich des Fahrzeuges 10 eindringt. Das Aktions-Symbol 24 bleibt weiter eingeblendet.
In der 14 wird jetzt noch der Ablauf eines Programms gezeigt, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Recheneinheit 40 abgearbeitet wird.
Der Programmstart ist mit der Bezugszahl 405 bezeichnet. Im Programmschritt 410 wird die Umfeldinformation Ul für das Fahrzeug 10 erfasst. Dies geschieht vorwiegend mit Hilfe der schon erwähnten, über Car2Car-Kommunikation übermittelten Daten von umgebenden Fahrzeugen. Zusätzlich werden ebenfalls die von Kamera 150 aufgenommenen Bilddaten ausgewertet, um z.B. Hindernisse am Straßenrand zu erkennen. Gleichfalls werden im Programmschritt 415 die Wetterbedingungen erfasst. Hier kommt es z.B. sehr darauf an, ob Niederschlag fällt, und auch, um welche Niederschlagsart es sich handelt. Dies kann mit einem Regensensor erfolgen oder über die Messung der Geschwindigkeit des Wischermotors oder ebenfalls durch ein Bildauswerteverfahren und Kamera 150. Zu den Wetterdaten gehören auch andere Messwerte wie Außentemperatur und Luftfeuchte. Diese Daten können von Board-eigenen Sensoren erfasst werden. In einer alternativen Ausführungsart können diese Daten auch über die On-Board Unit 160 geladen werden, z.B. von einer Internetseite, die die lokalen Wetterdaten WD sehr genau zur Verfügung stellt. Im nachfolgenden Schritt 420 werden die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und die Daten über den aktuellen Steuerungsvorgang SG erfasst. Diese Information ist im Kombiinstrument 110 verfügbar und wird über den Fahrzeugbus 100 in die Recheneinheit 40 übertragen. Im Programmschritt 425 erfolgt die Auswertung der Navigationsroute NR, die vom Navigationssystem 130 stammt. Über die Navigationsroute und den Kartendaten ist dem System dann bekannt, welche Strassenkreuzungen oder Strasseneinbiegungen auf der geplanten Fahrstrecke folgen. Danach erfolgt im Schritt 430 dann die Berechnung des Rasters 22 in Abhängigkeit von den erfassten Parametern Ul, WD, SG und der Navigationsroute NR für die Einblendung auf dem Head-Up Display 20. Hier wird also berechnet, wo im Sichtfeld des Fahrers das Raster 22 eingeblendet werden soll und welche Ausmaße das Raster 22 haben soll und z.B. auch, ob eine Stauchung nötig ist. Schließlich werden die Daten für die Einblendung des Rasters 22 im Schritt 435 an das Head-Up Display 20 übertragen. Dieses blendet das berechnete Raster 22 dann in das Sichtfeld des Fahrers ein. Das Programm endet im Programmschritt 440.
Alle hierin erwähnten Beispiele wie auch bedingte Formulierungen sind ohne Einschränkung auf solche speziell angeführten Beispiele zu verstehen. So wird es zum Beispiel von Fachleuten anerkannt, dass das hier dargestellte Blockdiagramm eine konzeptionelle Ansicht einer beispielhaften Schaltungsanordnung darstellt. In ähnlicher Weise ist zu erkennen, dass ein dargestelltes Flussdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, Pseudocode und dergleichen verschiedene Varianten zur Darstellung von Prozessen darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbaren Medien gespeichert und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden können. Das in den Patentansprüchen genannte Objekt kann ausdrücklich auch eine Person sein.
Es sollte verstanden werden, dass das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination davon implementiert werden können. Spezialprozessoren können anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Reduced Instruction Set Computer (RISC) und / oder Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) umfassen. Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung als eine Kombination von Hardware und Software implementiert. Die Software wird vorzugsweise als ein Anwendungsprogramm auf einer Programmspeichervorrichtung installiert. Typischerweise handelt es sich um eine Maschine auf Basis einer Computerplattform, die Hardware aufweist, wie beispielsweise eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe (I/O) Schnittstelle(n). Auf der Computerplattform wird typischerweise außerdem ein Betriebssystem installiert. Die verschiedenen Prozesse und Funktionen, die hier beschrieben wurden, können Teil des Anwendungsprogramms sein oder ein Teil, der über das Betriebssystem ausgeführt wird.
Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.
Die Erfindung wird in den Ausführungsbeispielen am Beispiel des Einsatzes in Fahrzeugen genauer erläutert. Hier wird auch auf die Einsatzmöglichkeit bei Flugzeugen und Helikoptern zum Beispiel bei Landemanövern oder Sucheinsätzen etc. hingewiesen.
Es wird aber darauf hingewiesen, dass der Einsatz nicht darauf beschränkt ist. Die Erfindung kann immer dann eingesetzt werden, wenn mit AR-Einblendungen das Sichtfeld eines Fahrers, einer Bedienperson oder auch einfach nur einer Person mit Datenbrille angereichert werden kann.
Auch bei ferngesteuerten Geräten wie Robotern, bei denen die Fernsteuerung über einen Monitor erfolgt, auf dem ein Kamerabild wiedergegeben wird, können AR Einblendungen die Bedienung erleichtern. Also besteht hier auch eine Einsatzmöglichkeit.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
20: Head-Up Display HUD
21: virtuelle Projektionsfläche
22: Raster
23: virtuelle Haltelinie
24: Aktionssymbol
25: Bremsweg
30: berührungsempfindliche Anzeigeeinheit
40: Recheneinheit
50: Eingabeeinheit
60: Speichereinheit
70: Datenleitung zur Anzeigeeinheit
80: Datenleitung zur Speichereinheit
90: Datenleitung zur Eingabeeinheit
100: Datenbus
110: Kombiinstrument
120: Telefon
130: Navigationsgerät
140: Radio
150: Kamera
160: Kommunikationsmodul
200: Infotainment-System
405 -: verschiedene
440: Programmschritte
UI: Daten zur Umfeldinformation
WD: Wetterdaten
SG: Steuerungsdaten, Fahrzeuggeschwindigkeit
NR: Navigationsroute

Claims

Verfahren zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug (10) oder einem Objekt mit Hilfe einer Anzeigeeinheit (20), insbesondere ein Head-Up Display (HUD) oder eine Datenbrille, wobei die Sicherheitszone im Sichtfeld des Fahrers oder des Objektes eingeblendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszone in Rasterform dargestellt wird, wobei das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters (22) das Ende der Sicherheitszone bei der gemessenen Geschwindigkeit und optional unter Berücksichtigung der erfassten Umgebung anzeigt, wobei bei einer Fahrsituation, die so bewertet wurde, dass sie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers verlangt, das Raster (22) vervollständigt dargestellt wird, und/oder eine virtuelle Haltelinie (23) an einer Stelle des Fahrweges vor dem eingeblendeten Raster (22) eingeblendet wird, wo die erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers erforderlich ist, wobei bei einer Fahrsituation, die ein Eindringen eines anderen Verkehrsteilnehmers in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug (10) prädiziert, das Raster (22) zusätzlich farblich hervorgehoben dargestellt wird, wobei die Einfärbung dynamisch geschieht, wobei die Rasterpunkte radial aus der Richtung eingefärbt werden, aus der der andere Verkehrsteilnehmer in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug (10) mutmaßlich eindringt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sicherheitszone den Bremsweg (25) oder den Anhalteweg des Fahrzeuges (10) illustriert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei einer aufgrund der Umgebungserfassung als unbedenklich bewerteten Fahrsituation eine reduzierte Form des Rasters (22) dargestellt wird, bei der insbesondere nur die Eckpunkte des Rasters (22) angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fahrsituation, die so bewertet wurde, dass sie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers verlangt, dem Fahren auf einer nicht vorfahrtsberechtigten Straße entspricht, mit Annäherung an eine Querstraße oder Kreuzung mit zu beachtender Vorfahrtregel wie Rechts-vor-Links, Stopp-Straße oder Vorfahrt-Straße oder dem plötzlichen Bremsen des Vorderfahrzeuges, dem Auftreten von Fahrbahnunregelmäßigkeiten wie Schlaglöchern, Kopfsteinpflaster oder dem Auftreten eines Hindernisses auf der Fahrbahn.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Annäherung des Fahrzeuges (10) an die virtuelle Haltelinie (23) das Raster (22) so berechnet wird, dass es in gestauchter Form eingeblendet wird, so dass alle Rasterpunkte vor der Haltelinie (23) positioniert werden, wenn die Lage des Rasters (22) so berechnet wurde, dass das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters (22) die Haltelinie erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei zusätzlich die virtuelle Haltelinie (23) eingefärbt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei zusätzlich zum Einfärben der virtuellen Haltelinie (23) ein oder mehrere Aktionsaufforderungssymbole (24), insbesondere Bremsaufforderungssymbole, eingeblendet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Aktionsaufforderungssymbol (24) so eingeblendet wird, dass es wie über der virtuellen Haltelinie (23) schwebend dargestellt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Anzeigeeinheit (20), mit der virtuelle Zusatzinformationen in das Sichtfeld des Fahrers oder der Bedienperson des Objektes eingeblendet werden können, und eine Recheneinheit (40), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) Erfassungsmittel (110, 150) aufweist, die die Geschwindigkeit und die Umgebung des Fahrzeuges (10) erfassen, wobei die Recheneinheit (40) ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und von der erfassten Umgebung für die Anzeige der Sicherheitszone ein Raster (22) zu berechnen, wobei das Fahrzeug-abgewandte Ende des Rasters (22) das Ende der Sicherheitszone anzeigt, wobei die Recheneinheit (40) weiterhin so ausgelegt ist, bei einer Fahrsituation, die so bewertet wurde, dass sie eine erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers verlangt, das Raster (22) so zu berechnen, dass es vervollständigt dargestellt wird, und/oder eine virtuelle Haltelinie (23) an einer Stelle des Fahrweges vor dem eingeblendeten Raster (22) eingeblendet wird, wo die erhöhte Aufmerksamkeit des Fahrers erforderlich ist, und bei einer Fahrsituation, die ein Eindringen eines anderen Verkehrsteilnehmers in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug (10) prädiziert, das Raster (22) zusätzlich so zu berechnen, dass es farblich hervorgehoben dargestellt wird, wobei die Einfärbung dynamisch geschieht, wobei die Rasterpunkte radial aus der Richtung eingefärbt werden, aus der der andere Verkehrsteilnehmer in die Sicherheitszone vor dem Fahrzeug (10) mutmaßlich eindringt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzeigeeinheit (20) ein Head-Up Display (HUD) oder eine Datenbrille ist.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10 aufweist.
Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm ausgelegt ist, bei Abarbeitung in einer Recheneinheit (40) die Schritte des Verfahrens zur Anzeige einer Sicherheitszone vor einem Fahrzeug (10) oder einem Objekt und zur Berechnung des Rasters nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.