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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausgabe von grafischen Fahrhinweisen zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei der Durchführung eines Fahrmanövers. Bei dem Verfahren werden die grafischen Fahrhinweise durch ein bei dem Kraftfahrzeug vorgesehenes Head-up Display ausgegeben.
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Head-up Displays werden in Kraftfahrzeugen seit geraumer Zeit zur Ausgabe symbolischer grafischer Information genutzt (z.B. Verkehrszeichen, aktueller Geschwindigkeitswert, konventioneller Abbiegepfeil, Straßenname etc.). Neben der Darstellung symbolischer Information ist es bekannt, durch Head-up Displays gewisse Informationen, insbesondere Navigationsinformation, auch kontaktanalog auszugeben.
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Unter kontaktanalogen Informationen bzw. Anzeigeelementen werden im Rahmen dieses Dokuments solche Informationen bzw. Anzeigeelemente verstanden, die positions- und lagerichtig derart in die aktuelle Sicht des Fahrers eingeblendet werden, dass beim Fahrer der Eindruck entsteht, diese Informationen bzw. Anzeigeelemente seien ein Bestandteil der Umgebung des Fahrzeugs. Die ganz oder teilweise verdeckende bzw. überlagernde positions- und lagerichtige Einblendung der Informationen bzw. Anzeigeelemente führt somit zu einer Ergänzung bzw. Anreicherung bzw. Augmentierung des vom Fahrer wahrgenommenen Umgebungsbilds. Beispielsweise kann ein Navigationspfeil kontaktanalog so dargestellt werden, als „läge“ er direkt auf der Straße. Vergleichbare Anzeigetechniken sind aus dem Stand der Technik für Abstandsbalken bekannt, die den Abstand zu einem Vorderfahrzeug anzeigen. Einen wesentlichen Beitrag zur Erzeugung des Eindrucks, eine Information bzw. ein Anzeigeelement sei Bestandteil der Umgebung des Fahrzeugs, kann eine perspektivische Verzerrung der jeweiligen Informationen bzw. des jeweiligen Anzeigeelements leisten. Kontaktanaloge Anzeigen bedingen typischerweise eine Entfernung des virtuellen Bilds vom Fahrer von mehr als 10 Metern.
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Unter symbolischen Informationen bzw. Anzeigeelementen werden im Rahmen dieses Dokuments solche Informationen bzw. Anzeigeelemente verstanden, die nicht kontaktanalog, angezeigt werden, insbesondere nicht perspektivisch verzerrt, sondern (aus Fahrersicht) im Wesentlichen senkrecht im Raum stehend. Ein Sonderfall symbolischer Informationen bzw. Anzeigeelemente sind statische Informationen bzw. Anzeigeelemente, die stets am gleichen Ort innerhalb der Anzeigefläche des Head-up Displays angezeigt werden (z.B. üblich für Geschwindigkeitsanzeige).
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DE 10 2006 054 323 A1 offenbart ein Verfahren zum Orten eines Objekts. Hierbei werden erste Bildmerkmale aus einer 3D-Navigation und zweite Bildmerkmale aus Videodaten extrahiert. Diese Bildmerkmale werden gemeinsam verarbeitet. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Route des Objekts bestimmt. Dabei können aus den Videodaten bereitgestellte Bildinformationen und eine Darstellung der Route als ein sog. optisch hervorgehobener Fahrschlauch, der der Route zugeordnet ist, insbesondere durch Überblendung, kontaktanalog und/oder gemeinsam angezeigt und somit dargestellt werden.
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Verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung von Routen und zur Darstellung von Fahrhinweisen sind in dem Video „bmw 528i head-up display“ (veröffentlicht auf YouTube am 13.10.2010 URL: https://www.youtube.com/watch?v=vymqO-WbhnE) gezeigt.
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DE 10 2008 020 728 A1 offenbart ein Verkehrszeichenassistenzsystem zum Einbau in ein Fahrzeug, das zur drahtlosen Kommunikation mit Verkehrszeichen und/oder Verkehrsinfrastrukturelementen ausgebildet ist, die mit zur drahtlosen Kommunikation geeigneten Sendevorrichtungen ausgestattet sind. Das System umfasst Empfangsmittel ausgebildet zur drahtlosen Kommunikation mit dem Verkehrszeichen und/oder dem Verkehrsinfrastrukturelement und Anzeigemittel ausgebildet zur Anzeige des Verkehrszeichens und/oder des Verkehrsinfrastrukturelements sowie von Information zum Verkehrszeichen und/oder Verkehrsinfrastrukturelement.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, welches den Fahrer eines Kraftfahrzeugs bestmöglich bei einem Fahrmanöver unterstützt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß werden nacheinander die nachfolgend beschriebenen Schritte ausgeführt bzw. durchlaufen.
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Zunächst wird ein erster grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines Fahrstreifenwechselhinweises ausgegeben, welcher dem Fahrer die Richtung von einem zu Manöverbeginn befahrenen Fahrstreifen zu einem Soll-Fahrstreifen weist.
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Der erste Fahrstreifenwechselhinweis kann insbesondere als Pfeil oder als andere pfeilartige bzw. pfeilähnliche Markierung ausgeführt sein. Der Pfeil bzw. die Markierung kann ins Blickfeld des Fahrers insbesondere derart eingeblendet wird, dass sie vom aktuell befahrenen Fahrstreifen zum Soll-Fahrstreifen weist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Pfeil bzw. die Markierung kontaktanalog ins Blickfeld des Fahrers eingeblendet, beispielsweise „auf der Straße liegend“. Die Orientierung des Fahrers wird dadurch unter Umständen verbessert unterstützt.
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Alternativ kann der Pfeil bzw. die Markierung aber auch symbolisch ausgeführt sein, z.B. als schlichter Pfeil, der nach links oder rechts weist - je nachdem auf welcher Seite vom aktuell befahrenen Fahrstreifen der Soll-Fahrstreifen liegt. Eine solche symbolische Anzeige ist einfach zu generieren, für den Fahrer leicht verständlich und bezüglich der Orientierung des Fahrers für einen Fahrstreifenwechsel unter den meisten Umständen völlig ausreichend. Auch Mischformen sind denkbar (d.h. ein „nahezu kontaktanaloger“ symbolischer erster grafischer Fahrhinweis), z.B. eine zwar positionsrichtige (z.B. in etwa an der Grenze zweier Fahrstreifen angeordnete), jedoch nicht lagerichtige (sondern z.B. aus Sicht des Fahrers senkrecht im Raum stehende) Anzeige eines Pfeils oder einer pfeilartigen bzw. pfeilähnlichen Markierung.
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In Fahrsituationen, in welchen sich das Kraftfahrzeug bereits auf dem für das bevorstehende Fahrmanöver optimalen Fahrsteifen befindet, kann an den Fahrer eine symbolische Anzeige ausgegeben werden, welche ihm mitteilt, dass kein Fahrstreifenwechsel notwendig ist, z.B. ein Pfeil geradeaus.
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Auf den ersten grafischen Fahrhinweis folgend wird ein zweiter grafischer Fahrhinweis in Gestalt einer kontaktanalogen Fahrstreifenmarkierung ausgegeben, welche den Soll-Fahrstreifen grafisch gegenüber anderen Fahrstreifen hervorhebt. Die Hervorhebung kann insbesondere bestehen in einer Nachzeichnung bzw. Überlagerung der Fahrstreifenbegrenzungen durch ins Head-up Display eingeblendete Linien.
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Auf den zweiten grafischen Fahrhinweis folgend wird ein dritter grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines kontaktanalogen Manöverimpulses ausgegeben. Dieser dritte grafische Fahrhinweis umfasst einen vom Soll-Fahrstreifen ausgehenden und dem Fahrmanöver entsprechenden Fahrschlauch. Der Fahrschlauch kann insbesondere als (aus Fahrersicht) auf der Straße liegende, teiltransparent eingefärbte Fläche ausgeführt sein.
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Auf den dritten grafischen Fahrhinweis folgend wird ein vierter grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines symbolischen Manöverdarstellungshinweises ausgegeben, welcher das begonnene Fahrmanöver nach Eintritt des Fahrzeugs in den Fahrschlauch symbolisch anzeigt. Der vierte grafische Fahrhinweis kann insbesondere einen verhältnismäßig schlichten Abbiegepfeil (im Falle eines Abbiegemanövers) enthalten. Vorzugsweise wird der vierte grafische Fahrhinweis so lange angezeigt, bis das Fahrmanöver vollständig abgeschlossen ist.
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Ein begrenzender Faktor für die Anzeige kontaktanaloger Information durch ein Head-up Display ist in der Regel die Anzeigefläche des Head-up Displays. Große Anzeigeflächen sind, wenn überhaupt verfügbar, teuer. Kleine Anzeigeflächen erlauben nicht in jeder Situation die Anzeige der jeweils situationsadäquaten Information. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass die Anzeigefläche des Head-up Displays optimal ausgenutzt wird - insbesondere im Hinblick auf die Nutzung für kontaktanaloge Anzeigeinhalte. Die erfindungsgemäß während der Anbahnung des Fahrmanövers vorgesehenen kontaktanalogen Anzeigen (insbesondere zweiter und dritter grafischer Fahrhinweis) lassen sich in der Regel noch leicht in einer begrenzten zur Verfügung stehenden Anzeigefläche unterbringen. Während des Fahrmanövers selbst hingegen wird auf eine kontaktanaloge Anzeige verzichtet und der Fahrer wird dennoch weiterhin informiert (vierter grafischer Hinweis). Die Gestaltung des zweiten und dritten grafischen Fahrhinweises als Fahrstreifenmarkierung und Manöverimpuls, insbesondere die vorgeschlagenen bevorzugten Ausführungsformen derselben, tragen weiter zur optimalen Ausnutzung der Anzeigefläche bei.
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Des Weiteren wird während der Ausgabe des ersten grafischen Fahrhinweises zumindest ein erstes Umschaltkriterium betreffend die räumliche grafische Darstellbarkeit des zweiten grafischen Fahrhinweises auf der Anzeigefläche des Head-up Display von einer bei dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Recheneinheit überprüft, wobei in Abhängigkeit von der Erfüllung dieses zumindest einen ersten Umschaltkriteriums von der Ausgabe des ersten grafischen Fahrhinweises zur Ausgabe des zweiten grafischen Fahrhinweises übergegangen wird.
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Der zweite grafische Fahrhinweis kann somit beispielsweise genau ab dem Zeitpunkt ausgegeben werden, ab welchem er vollständig und/oder intuitiv verständlich bzw. visuell erfassbar auf der Anzeigefläche des Head-up Displays darstellbar ist.
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Die Überprüfung der Erfüllung des Kriteriums kann beispielsweise periodisch wiederholt ablaufen. Sie kann alternativ oder zusätzlich aber auch ereignisgetriggert erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit von einem oder mehreren vorgegebenen Werten der verbleibenden Entfernung zum Fahrmanöver. Die genannte überprüfende Recheneinheit ist vorzugsweise - jedoch nicht gezwungenermaßen - diejenige, die auch die grafischen Fahrhinweise erzeugt, wie im Folgenden erläutert ist.
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Das durchzuführende Fahrmanöver wird vorzugsweise von einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs in an sich bekannter Art und Weise bestimmt. Dabei wird von einer zumindest teilweise spurgenauen bzw. fahrstreifengenauen Routenplanung ausgegangen sowie von der Generierung von Fahrmanövern bzw. Fahranweisungen auf der Detaillierungsebene von Fahrspuren bzw. Fahrstreifen.
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Die erfindungsgemäß ausgegebenen grafischen Fahrhinweise können von dem Navigationssystem selbst bzw. von einer Recheneinheit des Navigationssystems erzeugt werden. Es kann aber auch eine (gegebenenfalls auch mehrere) gesonderte Recheneinheit bei dem Kraftfahrzeug vorgesehen werden, welche die grafischen Fahrhinweise auf der Basis von Ausgangssignalen des Navigationssystems erzeugt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Head-up Display eine Recheneinheit, welche die grafischen Fahrhinweise auf Basis von Eingangssignalen erzeugt, die mittelbar oder unmittelbar von dem Navigationssystem stammen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Head-up Display selbst ein Bestandteil des Navigationssystems und sowohl die Rechenprozesse zur Erzeugung grafischer Ausgaben des Head-up Displays als auch die Rechenprozesse zur Routenplanung und Fahrmanöverbestimmung laufen auf derselben Recheneinheit ab.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der erste grafische Fahrhinweis, der zweite grafische Fahrhinweis, der dritte grafische Fahrhinweis und der vierte grafische Fahrhinweis strikt sequentiell ohne zeitliche Überlappung der Ausgabe aufeinander folgender Fahrhinweise ausgegeben. Dadurch wird beispielsweise die Erzeugung der grafischen Fahrhinweise und die Umschaltung zwischen den Fahrhinweisen bzw. der Übergang von einem Fahrhinweis zum nächsten vereinfacht.
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Gemäß einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der erste grafische Fahrhinweis, der zweite grafische Fahrhinweis, der dritte grafische Fahrhinweis und der vierte grafische Fahrhinweis im Wesentlichen sequentiell ausgegeben, wobei die Ausgabe zumindest zweier aufeinander folgender Fahrhinweise jedoch zeitlich überlappt. Durch die zeitliche Überlappung kann die Aufmerksamkeit des Fahrers unter Umständen beständiger gebunden werden und/oder es kann eine intuitivere Verständlichkeit der grafischen Fahrhinweise und deren Bezug zueinander erreicht werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zumindest zwei aufeinander folgende grafische Fahrhinweise durch eine grafische Animation ineinander übergeführt. Selbstverständlich können solche Animationen nicht nur bei einem, sondern bei mehreren Fahrhinweis-Übergängen vorgesehen werden, gegebenenfalls auch bei allen Fahrhinweis-Übergängen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Animation kann je nach Ausführung eine zeitlich disjunkte Ausgabe der einzelnen Fahrhinweise bedingen oder eine zeitliche Überlappung. Mehrere Übergänge können unterschiedlich animiert werden. Vorzugsweise werden gleichartige Übergänge aber stets gleich animiert (d.h. es wird beispielsweise in unterschiedlichen Fahrsituationen stets dieselbe Art von Animation verwendet, um den ersten Fahrhinweis in den zweiten grafischen Fahrhinweis zu überführen).
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Bei einer solchen Animation wird vorzugsweise zumindest ein grafisches Anzeigeelement des zuerst ausgegebenen grafischen Fahrhinweises in einer fließenden grafischen Bewegung verformt. Aus dieser Verformung entsteht ein Zwischenobjekt, das nun weiter verformt werden kann. Diese weitere Verformung geschieht ebenfalls vorzugsweise in einer fließenden grafischen Bewegung. Aus dem Zwischenobjekt wird, vorzugsweise abermals in einer fließenden grafischen Bewegung, zumindest ein grafisches Anzeigeelement des anschließend ausgegebenen grafischen Fahrhinweises geformt.
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Die Anzeigefläche des Head-up Displays kann besonders gut ausgenutzt werden, wenn geeignete Kriterien zur Umschaltung zwischen den einzelnen grafischen Fahrhinweisen festgelegt und geprüft werden und wenn die Umschaltung zwischen den einzelnen grafischen Fahrhinweisen an diesen Kriterien bzw. deren Erfüllung orientiert wird.
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Vorteilhaft kann es auch sein, während der Ausgabe des zweiten grafischen Fahrhinweises, vorzugsweise ebenfalls laufend und/oder ereignisgetriggert, zumindest ein zweites Umschaltkriterium betreffend die räumliche grafische Darstellbarkeit des dritten grafischen Fahrhinweises auf der Anzeigefläche des Head-up Display zu überprüfen und in Abhängigkeit von der Erfüllung des zumindest einen zweiten Umschaltkriteriums von der Ausgabe des zweiten grafischen Fahrhinweises zur Ausgabe des dritten grafischen Fahrhinweises überzugehen.
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Auch der dritte grafische Fahrhinweis kann somit beispielsweise genau ab dem Zeitpunkt ausgegeben werden, ab welchem er vollständig und/oder intuitiv verständlich bzw. visuell erfassbar auf der Anzeigefläche des Head-up Displays darstellbar ist.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, während der Ausgabe des dritten grafischen Fahrhinweises zumindest ein drittes Umschaltkriterium betreffend die räumliche grafische Darstellbarkeit des dritten grafischen Fahrhinweises auf der Anzeigefläche des Head-up Display zu überprüfen und in Abhängigkeit von der Erfüllung des zumindest einen dritten Umschaltkriteriums von der Ausgabe des dritten grafischen Fahrhinweises zur Ausgabe des vierten grafischen Fahrhinweises überzugehen.
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Der dritte grafische Fahrhinweis kann somit beispielsweise so lange ausgegeben werden, wie er vollständig und/oder intuitiv verständlich bzw. visuell erfassbar auf der Anzeigefläche des Head-up Displays darstellbar ist.
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Die genannten Umschaltkriterien betreffend die räumliche grafische Darstellbarkeit grafischer Fahrhinweise auf der Anzeigefläche des Head-up Displays können unterschiedlich festgelegt sein. Im einfachsten Fall werden die Anzeigeinhalte des jeweiligen grafischen Fahrhinweises zunächst unabhängig von der begrenzten Anzeigefläche berechnet und erst in einem nachfolgenden Schritt wird überprüft, ob die berechneten Anzeigeinhalte vollständig oder zu einem Mindestanteil auf der Anzeigefläche darstellbar sind. Der Mindestanteil kann sich bei mehreren Anzeigeeinhalten auf jeden einzelnen Anzeigeinhalt oder die Gesamtheit der Anzeigeeinhalte beziehen. Im letzteren Fall können die einzelnen Anzeigeinhalte gegebenenfalls unterschiedlich gewichtet werden.
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Alternativ hierzu kann auch aus der vorbekannten Größe der Anzeigefläche und der vorbekannten Gestalt eines für ein bestimmtes Fahrmanöver auszugebenden grafischen Fahrhinweises ein einfaches abzuprüfendes Kriterium abgeleitet werden, beispielsweise ein Wert der Entfernung zum Ausführungspunkt des Fahrmanövers. Gegebenenfalls kann in ein solches Kriterium die Art des Fahrmanövers und/oder die Nutzung des Soll-Fahrstreifens bzw. der laterale Abstand zum Soll-Fahrstreifen einbezogen werden. Beispiel: Fährt das Kraftfahrzeug auf dem Soll-Fahrstreifen und ist es zwischen Null Metern und 30 Metern vom Ausführungspunkt eines Linksabbiege-Fahrmanövers entfernt, so wird daraus gefolgert, dass der dritte grafische Fahrhinweis vollständig oder nahezu vollständig auf der Anzeigefläche darstellbar ist und es kann vom zweiten zum dritten Fahrhinweis übergegangen werden.
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Gegebenenfalls kann als weiteres Kriterium für die Umschaltung zwischen zwei aufeinander folgenden grafischen Fahrhinweisen eine Mindestanzeigedauer und/oder eine Mindestanzeigestrecke des zunächst ausgegebenen Fahrhinweises berücksichtigt werden. Modifiziertes Beispiel: Fährt das Kraftfahrzeug auf dem Soll-Fahrstreifen und ist es zwischen Null Metern und 30 Metern vom Ausführungspunkt eines Linksabbiege-Fahrmanövers entfernt, so wird daraus gefolgert, dass der dritte grafische Fahrhinweis vollständig oder nahezu vollständig auf der Anzeigefläche darstellbar ist und es wird vom zweiten zum dritten Fahrhinweis übergegangen, sofern der zweite grafische Fahrhinweis zuvor für mindestens drei Sekunden (Mindestanzeigedauer) und/oder auf einer Fahrstrecke von mindestens 20 Metern (Mindestanzeigestrecke) angezeigt worden ist. Eine Mindestanzeigedauer und/oder -strecke kann auch in Abhängigkeit von einer voraussichtlich verbleibenden Anzeigedauer bzw. Anzeigestrecke des Fahrhinweises, zu dem übergegangen wird, festgelegt werden.
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Zumindest ein grafischer Fahrhinweis, insbesondere der dritte grafische Fahrhinweis, kann in besonders vorteilhafter Art und Weise für die Anzeige weiterer Information genutzt werden. So kann beispielsweise der Schaltzustand zumindest einer das Fahrmanöver beeinflussenden Ampelanlage erfasst werden und eine Farbeigenschaft des dritten grafischen Fahrhinweises kann in Abhängigkeit von dem Schaltzustand gewählt werden und bei Wechsel des Schaltzustands verändert werden. Wird beispielsweise erfasst, dass eine Ampel, auf die das Kraftfahrzeug zufährt, auf Grün geschaltet ist (die Erfassung kann beispielsweise durch eine bei dem Kraftfahrzeug vorgesehene Kamera mit nachgelagerter Bildverarbeitung erfolgen und/oder auf Basis einer drahtlosen Kommunikation des Schaltzustands), so kann der dritte grafische Fahrhinweis grün eingefärbt, insbesondere als grüner Fahrschlauch, dargestellt werden. Wechselt der Schaltzustand der Ampel zu Rot, wird der Fahrhinweis bzw. Fahrschlauch rot eingefärbt. Zusätzlich zur Einfärbung der kontaktanalogen Darstellung kann im Head-up Display eine Anzeige eingeblendet werden, welche gegebenenfalls zusammen mit einem Icon entsprechend der jeweiligen Ampelphase (z.B. Icon „rote Ampel“), die dem Fahrer die verbleibende Zeit (z.B. in Sekunden) in der aktuellen Ampelphase bzw. bis zur nächsten Ampelphase vermittelt.
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Die Erfindung beruht unter anderem auch auf den nachfolgend dargelegten Erkenntnissen:
- Aus dem Stand der Technik bekannte Navigations- und Guidingansätze führen den Fahrer mit Hilfe von Spurempfehlungen und Abbiegehinweisen entlang seiner gewählten Route. Diese Hinweise werden dem Fahrer in verschiedenen Formen präsentiert. Üblich sind die Verwendung von Sprachhinweisen, Kartendarstellungen mit eingezeichnetem Streckenverlauf sowie ein symbolische abstrakte Darstellung der jeweiligen benötigten Fahrmanöver zum Folgen der gewählten Route. Zusätzlich bekommt der Fahrer bei manchen Systemen neuerer Bauart an ausgewählten Kreuzungen in abstrakter symbolischer Form Informationen über die optimalen Fahrspuren bzw. Fahrstreifen mitgeteilt.
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Bekannt sind auch Navigationssysteme, welche dem Fahrer ein abstraktes 3D-Modell der Fahrszene präsentieren, in welchem der grobe Verlauf der aktuellen Route angezeigt wird. Andere bekannte Systeme präsentieren dem Fahrer Videobilder der Straßensituation vor dem Fahrzeug überlagert mit einer dreidimensionalen Darstellung des groben Routenverlaufs und/oder einem von dem eigenen Kraftfahrzeug ausgehenden Fahrschlauch.
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Die klassischen Guidingansätze haben den Nachteil, dass der Fahrer ständig gezwungen ist, die ihm mitgeteilten Anweisungen auf die aktuelle Straßensituation abzubilden. Er muss also stets eine Verknüpfung zwischen der abstrakten, symbolischen Darstellung der Navigationsinformationen und dem realen Umfeld herstellen. Sobald es Unstimmigkeiten zwischen der dargestellten Informationen und der realen Straßensituation gibt, ist es für den Fahrer erheblich schwerer, diese Verknüpfung herzustellen. Diese Verknüpfung muss der Fahrer parallel zu den Fahraufgaben Stabilisieren und Manövrieren herstellen. Für die Erfüllung dieser Fahraufgaben sollte er jedoch idealerweise seine Aufmerksamkeit auf das Straßengeschehen richten.
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Systeme, welche dem Fahrer ein mit Navigationsinformationen überlagertes Videobild präsentieren, vermitteln den oftmals trügerischen Eindruck einer umfassenden Übersicht über die Verkehrssituation, auch wenn die Aufmerksamkeit des Fahrers auf die Anzeigen des Geräts gerichtet ist. Bedingt durch einen eventuellen zeitlichen Versatz der angezeigten Signale gegenüber der Realität und/oder durch eventuelle vollständige oder teilweise Überdeckungen wichtiger Verkehrselemente im Videobild infolge der Überlagerung und/oder durch die teilweise hohe Dynamik der Überlagerung kann dem Fahrer jedoch auch durch solche Systeme kein echter umfassender Eindruck der realen Verkehrssituation vermittelt werden.
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Ein wichtiges Merkmal des vorgeschlagenen Anzeigekonzepts gegenüber klassischen Guidingansätzen ist die Hinzunahme einer detaillierten Fahrspur- bzw. Fahrstreifenführung. Die Wegführung lässt sich dadurch unter anderem deshalb vereinfachen, weil der Fahrer dann im Prinzip zunächst nur auf den optimalen Fahrstreifen geführt bzw. entlang des optimalen Fahrstreifens geführt werden muss. Anschließend wird dem Fahrer mitgeteilt, wann er den aktuellen Fahrstreifen für ein Abbiegemanöver verlassen muss. Dem Fahrer muss dazu nur eine geringe Informationsmenge, z.B. Ort bzw. Zeitpunkt des Manövers, zum Beispiel „Jetzt Abbiegen“, mitgeteilt werden. Zusätzlich reduzieren sich die potentiell möglichen Fahrmanöver für den Fahrer, da in den einzelnen Fahrspuren nur ausgewählte Fahrmanöver zulässig sind.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal des vorgeschlagenen Anzeigekonzeptes ist die Darstellung kontaktanaloger Information durch ein Head-up Display.
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Im Folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen schematisch
- 1 einen ersten grafischen Fahrhinweis aus Fahrersicht,
- 2 einen zweiten grafischen Fahrhinweis aus Fahrersicht,
- 3 einen dritten grafischen Fahrhinweis aus Fahrersicht,
- 4 einen vierten grafischen Fahrhinweis aus Fahrersicht,
- 5 eine erste Momentaufnahme einer grafischen Animation beim Übergang von einem ersten grafischen Fahrhinweis zu einem zweiten grafischen Fahrhinweis,
- 6 eine zweite Momentaufnahme derselben grafischen Animation,
- 7 eine dritte Momentaufnahme derselben grafischen Animation.
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Ein Kraftfahrzeug besitze ein Navigationssystem und ein Head-up Display (HUD). Zur Unterstützung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs bei der Durchführung eines Fahrmanövers können grafische Fahrhinweise durch das Head-up Display ausgegeben werden. Verwendet wird dabei ein verhältnismäßig großflächiges Head-up-Display (mindestens 15°H und 5°V), welches eine kontaktanaloge Darstellung erlaubt.
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Zusätzliche Anzeigemöglichkeiten im zentralen Informationsdisplay sowie im Kombiinstrument des Kraftfahrzeugs können ergänzend eingesetzt werden, sind aber kein prägender Bestandteil des hier vorgestellten Anzeigekonzepts. Beispielsweise kann dem Fahrer im zentralen Informationsdisplay bzw. im Kombiinstrument Übersichtswissen in Form von Kartendarstellungen bzw. Situationsdarstellungen als Vorausschauinformation präsentiert werden.
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Das hier im Vordergrund stehende Anzeigekonzept im Head-up Display wird genutzt, um dem Fahrer direkte Handlungsanweisungen zu präsentieren. Es umfasst eine Reihe von aufeinander folgenden Ausgaben:
- Schritt 1 ist die Ausgabe einer symbolischen Anzeige der Notwendigkeit eines Fahrspur- bzw. Fahrstreifenwechsels (erster grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines Fahrstreifenwechselhinweises, welcher dem Fahrer die Richtung von einem zu Manöverbeginn befahrenen Fahrstreifen zu einem Soll-Fahrstreifen weist). Die Anzeige unterstützt den Fahrer, auf den für die gewählte Route optimalen Fahrstreifen zu gelangen.
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen ersten grafischen Fahrhinweises. Der erste grafische Fahrhinweis ist dabei als schlichter symbolischer Dreieckspfeil 1 ausgebildet. Die zusätzlichen Anzeigen des Head-up Displays (Tempolimit 11, Geschwindigkeit 12, Distanz zum Manöverpunkt 13) und ihr Zweck sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher nicht weiter vertieft diskutiert.
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Sollte sich das Kraftfahrzeug, anders als im vorliegenden Beispiel, bereits auf dem optimalen Fahrsteifen befinden, wird an den Fahrer eine symbolische Anzeige ausgegeben, welche ihm mitteilt, dass kein Fahrstreifenwechsel notwendig ist.
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Schritt 2 ist die anschließende Ausgabe einer kontaktanalogen Markierung der optimalen Fahrspur bzw. des optimalen Fahrstreifens. Die Markierung (zweiter grafischer Fahrhinweis in Gestalt einer kontaktanalogen Fahrstreifenmarkierung, welche den Soll-Fahrstreifen grafisch gegenüber anderen Fahrstreifen hervorhebt) gibt dem Fahrer eine direkte visuelle Rückmeldung, ob sich das Fahrzeug auf der optimalen Fahrspur bzw. dem optimalen Fahrstreifen befindet.
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2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen zweiten grafischen Fahrhinweises. Der zweite grafische Fahrhinweis umfasst dabei zwei Markierungsbalken 2a und 2b, die (in etwa in Überlagerung der tatsächlichen Fahrspurmarkierungen) den Soll-Fahrstreifen links und rechts einfassen.
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Schritt 3 ist die Ausgabe eines kontaktanalogen Manöverimpulses (dritter grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines kontaktanalogen Manöverimpulses, welcher einen vom Soll-Fahrstreifen ausgehenden und dem Fahrmanöver entsprechenden Fahrschlauch umfasst). Die Ausgabe des Manöverimpulses dient der Einleitung des benötigten Manövers zum Folgen der gewählten Route.
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3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen dritten grafischen Fahrhinweises. Der Manöverimpuls ist dabei als Fahrschlauch 3 ausgebildet, welcher die im Rahmen des Fahrmanövers zu durchfahrenden Teil der Straßenoberfläche teiltransparent in der Art eines Teppichs überdeckt.
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Schritt 4 ist die Ausgabe einer symbolischen Darstellung des Manövers selbst (vierter grafischer Fahrhinweis in Gestalt eines symbolischen Manöverdarstellungshinweises, welcher das begonnene Fahrmanöver nach Eintritt des Fahrzeugs in den Fahrschlauch symbolisch anzeigt).
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4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen vierten grafischen Fahrhinweises. Der vierte grafische Fahrhinweis ist im vorliegenden Beispiel als schlichter Pfeil 4 ausgebildet.
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Die Übergänge zwischen den Schritten bzw. Fahrhinweisen bzw. den dabei angezeigten Anzeigeelementen werden mit Hilfe von Animationen dargestellt. Bei diesen Übergängen werden symbolische Anzeigeelemente in kontaktanaloge Anzeigeelemente umgewandelt und umgekehrt. Diese Animationen sind ein optionaler, jedoch überaus vorteilhafter Bestandteil des Anzeigekonzeptes, da sie genutzt werden können, um die Aufmerksamkeit des Fahrers kurzzeitig auf situative fahrrelevante Manöverdetails zu lenken.
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Nachfolgend wird der allgemeine Ablauf entlang eines Manövers dargestellt:
- Sobald sich der Fahrer dem Manöverpunkt eines notwendigen Guiding-Manövers nähert, wird er zunächst darauf hingewiesen, dass demnächst ein Manöver ansteht. Dazu wird dem Fahrer in an sich bekannter Art und Weise ein akustischer Hinweis sowie eine Piktogrammdarstellung des Manövers mit der Angabe der Entfernung zum Manöverpunkt präsentiert.
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Anschließend wird der Fahrer auf das Manöver vorbereitet, indem er auf den optimalen Fahrstreifen geführt wird (bzw. den Hinweis bekommt, sich bereits auf dem optimalen Fahrstreifen zu befinden, damit er diesen nicht wieder verlässt). Aufgrund des beschränkten Bereichs für mögliche kontaktanaloge Darstellungen können dem Fahrer nicht alle Anweisungen zu jeder Zeit rein kontaktanalog dargestellt werden. Daher werden alle benötigten Fahrstreifenwechsel mit Hilfe abstrakter Symbole in der 2D-HUD-Ebene eingeleitet. Diese Symbole deuten in die jeweilige Richtung des Fahrstreifenwechsels (vgl. 1, erster grafischer Fahrhinweis 5, hier als Mehrfachpfeil ausgeführt). Dadurch weiß der Fahrer, auf welchen Fahrstreifen er sein Fahrzeug lenken sollte.
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Sobald die Markierungen bzw. Begrenzungen des optimalen Fahrstreifens im darstellbaren Bereich des Head-up Displays sind, wandelt sich das abstrakte Fahrstreifenwechselsymbol in die kontaktanaloge Markierung dieses Fahrstreifens (vgl. 7, zweiter grafischer Fahrhinweis in Gestalt zweier Fahrstreifenmarkierungen 7a und 7b). Diese Wandlung wird durch eine grafische Animation visualisiert. Dabei „wachsen“ in einer Drehbewegung des ursprünglichen Symbols 5 aus dem Symbol 5 heraus die beiden Fahrstreifenränder links und rechts ausgehend von dem Symbol 5 hin zum Horizont (siehe 5, 6 und 7). Zwischenzeitlich entsteht dabei ein Zwischenobjekt 6, welches gegenüber dem Symbol 5 bereits gedreht und gestreckt ist. Zeitlich kurz nach der Momentaufnahme gemäß 6 wird das Zwischenobjekt 6 gespalten und die beiden Fahrstreifenmarkierungen 7a und 7b entstehen. Die 5, 6 und 7 sind zu verstehen als Momentaufnahmen. 5 zeigt eine erste Momentaufnahme der grafischen Animation, 6 eine zweite Momentaufnahme derselben grafischen Animation und 7 eine dritte Momentaufnahme derselben grafischen Animation.
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Befindet sich der Fahrer auf der empfohlenen Fahrspur, kann er dieser Spur bis zum Manöver folgen. Sobald er sich dem Ort des Manövers, zum Beispiel der entsprechenden Kreuzung, nähert, wird ihm ein Manöverimpuls präsentiert (dritter grafischer Fahrhinweis).
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Auch dieser Manöverimpuls baut sich in einer kurzen Animation auf, und zwar schrittweise aus den beiden Fahrstreifenmarkierungen links und rechts. Die Schritte des schrittweisen Aufbaus sind dabei vorzugsweise so eng gewählt, dass sich aus Sicht des Fahrers eine fließende Bewegung und Verformung ergibt. Die Dynamik der Animation vermittelt dem Fahrer die zeitliche Nähe des Manövers und lenkt zeitgleich seine Aufmerksamkeit auf bzw. an den Ort des Manövers.
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Verlässt der kontaktanaloge Manöverimpuls aufgrund des beschränkten Darstellungsbereiches die Anzeigefläche des Head-up Displays bzw. ist er durch die begrenzte Anzeigefläche nicht mehr darstellbar, entsteht in einer gewissen Vorausschau wiederum ein symbolischer Abbiegehinweis. Durch den entstehenden dynamischen Anzeigeübergang wird die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den (z.B. 3-Sekunden)-Vorausschaubereich gelenkt.
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Die Erfindung leistet einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs durch kontaktanaloge Anzeigen eines Head-up Displays. Sie trägt der Tatsache Rechnung, dass es in der Praxis nicht mit vernünftigem technischem Aufwand möglich ist, den für kontaktanaloge Anzeigen zur Verfügung stehenden Anzeigebereich bis zur theoretisch benötigten bzw. wünschenswerten Größe (z.B. die gesamte Windschutzscheibe und gegebenenfalls sogar Teile der Seitenscheiben) zu erweitern. Das vorgestellte Anzeigekonzept löst das Problem der begrenzten Fläche zur Darstellung kontaktanaloger Informationen in aktuellen und auch zukünftigen Head-up Displays im automobilen Umfeld. Jede im vorgestellten Anzeigekonzept vorgesehene Fahrmanöverdarstellung entsteht aus der symbolischen 2D-Bildebene im Head-up Display und endet auch in dieser wieder. Durch markante Animationen kann dem Fahrer stets mitgeteilt werden, ab wann kontaktanaloge Darstellungen vorhanden und möglich sind. Ein unnötiges und ablenkendes Suchen nach kontaktanalogen Darstellungen entfällt somit. Indem die Navigationsanweisungen nicht ständig präsentiert werden, sondern nur dann, wenn diese für den Fahrer relevant sind, verringert sich zusätzlich die Dynamik im direkten Wahrnehmungsbereich des Fahrers. Eine unnötige Aufmerksamkeitsbindung des Fahrers wird somit verhindert bzw. reduziert. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist das vorgestellte Anzeigekonzept bereits unter Verwendung von Head-up Displays realisierbar, welche lediglich einen verhältnismäßig kleinen Anzeigebereich für kontaktanaloge Darstellungen bieten.