CN113287174A - 用于降低机动车辆的对显示单元上显示的图像进行观察的乘客的运动病效应的方法 - Google Patents

用于降低机动车辆的对显示单元上显示的图像进行观察的乘客的运动病效应的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于降低具有自主和/或半自主驾驶模式的机动车辆的乘客(10)的运动病效应的方法，其中，在行驶期间从图像数据(2)产生的图像(3)通过显示单元(1，18)在该显示单元(1，18)的显示区域中显示给至少一名乘客(10)，其中，提供以下步骤：‑估计机动车辆的加速度的未来变化；‑根据所估计的机动车辆的加速度的未来变化通过校正算法(16)以如下方式来修改图像数据(2)，该方式使得所显示图像(3)与乘客(10)之间的相对移动减小。

Description

用于降低机动车辆的对显示单元上显示的图像进行观察的乘 客的运动病效应的方法
本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的用于降低机动车辆的乘客的运动病效应的方法，以及具有权利要求15的前序部分的特征的用于操作显示单元的***。
为了提高机动车辆在道路交通中的驾驶安全性，现代机动车辆具有越来越多的旨在提高主动安全性的驾驶员辅助***。这些驾驶员辅助***可以启用机动车辆的自主和/或半自主驾驶模式。在自主驾驶模式下，机动车辆可以使用驾驶员辅助***的各种传感器来监测车辆的环境并通过设定预定值来完全自动地控制车辆。另一方面，在半自主驾驶模式下，驾驶员辅助***通过指定预定的转向角度自动地转向。例如在半自主停车过程中就是这种情况。驾驶员辅助***接管机动车辆的转向并且驾驶员操作油门踏板和制动器。
特别地，在自主驾驶模式下，驾驶员可以执行除机动车辆的控制之外的活动。为了检查机动车辆的状况，可以提供永久安装在机动车辆中或者位于移动装置上的显示和操作单元。当在行驶期间观看和/或操作显示和操作单元时，驾驶员或前排乘客可能感到不适。所谓的运动病(晕动病)是由感官知觉的冲突引起的。当看着显示单元时，视觉感官感觉到自己的身体相对于环境基本上不动，而平衡感接收驾驶员或乘客实际遭受到的或多或少不断变化的加速度。这些关于某人自己身体的位置、移动和加速度的相矛盾的感知导致不适。
在DE 101 56 219 C1中，在行驶期间经由光学再现装置为乘客提供图像信号，这些图像信号根据驾驶特定的移动数据以如下方式被修改，该方式使得所观察到的图像的视觉印象与乘客的当前主观感知的位置和移动值相关。为此目的，来自运动和位置传感器的信号由数据处理装置评估，并且以数字形式存在的图像信号被相应地修改以进行再现。例如，与驾驶相关的位置变化导致在播放期间图像位置的相应变化，而加速度导致图像尺寸的变化。
本发明的目的是提供一种用于降低乘客在观看显示单元时的运动病效应的方法，其抵消了运动病干扰并因此提高驾驶舒适性。
该目的通过具有权利要求1的特征的降低机动车辆的乘客的运动病效应的方法和具有权利要求15的特征的用于操作显示单元的***来实现。在从属权利要求中提出了本发明的有利的进一步发展。
因此，提供了一种用于降低具有自主和/或半自主驾驶模式的机动车辆的乘客的运动病效应的方法，其中，在行驶期间从图像数据生成并显示在显示单元的显示区域中的图像通过显示单元显示给至少一名乘客，并且提供以下步骤：
-估计机动车辆的加速度的未来变化；
-根据所估计的机动车辆的加速度的未来变化通过校正算法以如下方式来修改图像数据，该方式使得所显示的图像与至少一名乘客之间的相对移动减小。
由于基于所估计的车辆的加速度的未来变化来调整图像数据，因此这会在传感器检测到变化之前被执行。因此提高了驾驶舒适性。显示单元还可以是显示和控制单元的组合。由于加速度的未来变化是相对运动的原因，因此这可以通过修改图像来减少。因此使图像数据动态地适应于机动车辆的移动并且处于平衡。例如，通过使用转向装置的齿条的位置、踏板位置(气体需求、制动需求)、或在紧急情况下基于ESP信号来估计未来变化。
优选地，在机动车辆内的控制单元上特别是对致动器的控制单元——其提供所估计的加速度的未来变化——执行校正算法。由于必要的信号立即可供算法使用而不必经由车辆网络被请求，因此控制电路可以特别快速地工作。
加速度优选地是机动车辆的横向加速度和/或纵向加速度。图像数据的修改优选地包括所显示图像的放大、缩小、移位或旋转以及这些操作的组合，其中，不同的操作被分配给各个加速度。在这种情况下，如果图像数据的修改以如下方式执行，则是有利的，该方式使得机动车辆的行驶方向上的纵向加速度引起所显示图像的放大，并且机动车辆的制动引起所显示图像的缩小。此外，当横向加速度引起所显示图像的横向移位和/或旋转时是有利的。
在优选实施方式中，加速度是由机动车辆的转向***的控制单元估计的横向加速度，其中，基于从以下列表中选择的至少一个参数进行估计：致动器的实际位置与目标位置之间的偏差；机动车辆速度；所测量的横向加速度。优选地，在这种情况下，控制单元是转向致动器的致动器控制单元。前述位置则优选地是齿条-小齿轮式转向装置的齿条位置。假设机动车辆车轮与路面之间的摩擦在短时间段内没有变化，所测量的横向加速度有利地用作用于估计的参考。
校正算法优选地计算图像所旋转的校正角度。
通常可以打算将显示单元固定地安装在机动车辆中或者使用从车辆网络接收数据的移动装置。如果使为移动装置提供的用于显示的图像数据另外地适应于移动装置相对于机动车辆的移动，则是有利的。
此外，一种用于操作在具有自主和/或半自主驾驶模式的机动车辆中使用的显示单元的***，其中，该***包括：
-显示单元，其具有将图像数据显示为图像的显示区域，以及
-控制单元，其被设计成估计机动车辆的未来加速度并且根据信号以如下方式来修改图像数据，该方式使得所描绘图像与乘客之间的相对移动减小。
上述优点源于对所估计的车辆的未来加速度的利用。在优选实施方式中，控制单元是转向致动器的致动器控制单元。此外，提供了一种具有用于操作先前描述的显示装置的***的机动车辆，其中，机动车辆具有自主和/或半自主驾驶模式。
下面根据附图更详细地说明本发明的优选实施方式。在附图中，类似或等同的部件用相同的附图标记指代。在附图中：
图1：示出了用于使显示单元的显示适应于机动车辆加速度的示意框图，以及
图2：示出了用于通过校正角度来使显示单元的显示适应于机动车辆加速度的方法的示意图。
图1示出了用于操作在机动车辆中使用的显示单元1的方法的第一实施方式的示意图。显示单元1包括在图像3中显示图像数据2的显示区域。在本实施方式中，显示单元1是虚拟现实(VR)眼镜。处理单元4从相机5接收数据和从外部源6例如GPS传感器接收数据，根据其在处理单元4中创建视频。VR眼镜的控制单元7从处理单元4接收图像数据2以及车辆状况信息8以及从运动传感器9接收数据，该运动传感器检测乘客(驾驶员或前排乘客)10的移动。车辆11的移动特别是加速度是乘客移动的原因。控制装置7被设计成根据车辆和乘客的移动在显示单元上的显示区域内动态地显示图像数据2。
为此目的，乘客观看的图像3利用数学上连续校正的多个参数近乎实时地即在生理上无法察觉的时间间隔内被校正，其中该校正的方向和程度由运动传感器9控制，该运动传感器连续地检测乘客的移动。
例如，在急转弯期间，图像3在显示区域中的显示被移动到侧部，使得图像与眼睛之间的相对移动对于观看者而言减小。
图2示出了用于图像数据的所适应的表示的方法的示意图。在机动车辆中可用的致动器(例如，机动车辆发动机、制动器或转向***)基于可供它们获得的用于控制目的的车辆信号来估计车辆状况的未来变化。例如，这可以是机动车辆的加速度的变化。在加速度计实际测量加速度的变化之前，致动器能够通过它们的估计器来检测加速度的变化。该信息在本例中用来使图像数据的表示适应于车辆的移动。
根据可能的实施方式，示出了致动器控制单元11，其是机动车辆的转向的一部分。致动器经由齿条-小齿轮式转向装置以及经由横拉杆和其他部件间接作用于机动车辆车轮，使齿条横向于行驶方向向右或向左移动，从而使车轮围绕各自的枢轴点枢转。
致动器控制单元11从车辆网络14接收车辆速度12和其他参考信号例如所测量的横向加速度13或类似的传感器信号。此外，在致动器控制单元中确定致动器15的实际位置与目标位置之间的偏差。在本例中，该位置具体地可以是齿条位置。信号12、13、15用作至校正算法16中的输入。横向加速度或其变化取决于机动车辆车轮与路面之间的摩擦。因此，校正算法16使用横向加速度作为参考，并且在假设摩擦力在短时间段内没有变化的情况下从中估计横向加速度的变化。在此定期更新参考值。根据所估计的横向加速度的未来变化来计算用于图像数据的校正角度17。该校正角度17经由车辆网络14传输到显示单元18，该显示单元根据其计算所适应的图像数据。显示单元18包括将所适应的图像数据显示为图像的显示区域。围绕中心点以校正角度旋转图像数据。该旋转沿横向加速度的方向作用，以减小乘客与所显示图像之间的相对移动。
显示单元18可以是永久安装在汽车中的装置(例如，视频显示器和/或平视显示器)和/或移动装置(例如，VR眼镜和/或智能电话)。固定显示单元经由车辆网络14直接接收校正角度17。另一方面，移动装置经由无线连接能够访问校正信息。在移动装置的情况下，优选地使图像数据另外地适应于移动装置相对于机动车辆的移动。集成在移动装置中的运动传感器提供必要的运动信息。
无论加速度的类型如何，用于校正图像数据的方法都有效。在此，仅将横向加速度的校正作为示例给出。与此类似地执行纵向方向上的加速度的校正。
校正算法也可以对机动车辆内的另一控制单元执行。使用致动器控制单元的优点在于：可以非常快速地处理信号，并且控制电路比使用另一控制单元更快，所述另一控制单元通过车辆网络以低速度接收必要的信号。
图像数据可以是例如数字化的电影或视频序列。可以显示文本和/或图形。类似地，来自真实驾驶环境的图像信息可以通过环境传感器生成并用作输出数据。另一种选择是提供交互式虚拟或增强环境(虚拟现实(VR)、增强现实(AR))作为数据源。于是，乘客不会像在视频/DVD的情况下那样在二维图像前移动，而是在至少部分地人工生成并相应地适应于相对移动的三维环境中移动。

Claims (17)

1.一种用于降低具有自主和/或半自主驾驶模式的机动车辆的乘客(10)的运动病效应的方法，其中，在行驶期间从图像数据(2)生成的图像(3)借助于显示单元(1，18)在所述显示单元(1，18)的显示区域中示出给至少一名乘客(10)，其特征在于，提供以下步骤：
-估计所述机动车辆的加速度的未来变化；
-根据所估计的所述机动车辆的加速度的未来变化借助于校正算法(16)以如下方式来修改所述图像数据(2)，该方式使得所显示图像(3)与所述至少一名乘客(10)之间的相对移动减小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述机动车辆内的控制单元(11)执行所述校正算法(16)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所估计的加速度的未来变化由致动器的控制单元(11)提供。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加速度是所述机动车辆的横向加速度和/或纵向加速度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像数据(2)的所述修改包括所显示图像(3)的放大、缩小、移位或旋转以及这些操作的组合，其中，不同的操作被分配给不同的加速度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像数据(2)的所述修改以如下方式发生，该方式使得所述机动车辆的行驶方向上的纵向加速度引起所显示图像(3)的放大，并且所述机动车辆的制动引起所显示图像(3)的缩小。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，横向加速度引起所显示图像(3)的横向移位和/或旋转。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加速度是横向加速度，所述横向加速度由所述机动车辆的转向***(11)的控制单元估计，其中，基于从以下列表中选择的参数中至少之一来进行所述估计：所述致动器(15)的实际位置与目标位置之间的偏差；机动车辆速度(12)；所测量的横向加速度(13)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制单元(11)是转向致动器的致动器控制单元。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述位置是齿条-小齿轮式转向装置的所述齿条位置。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，在假设所述机动车辆车轮与路面之间的摩擦在短时间段内没有变化的情况下，所测量的横向加速度用作用于所述估计的参考。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述校正算法(16)计算所述图像(3)旋转的校正角度(17)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述显示单元(1，18)永久安装在所述机动车辆中或者是从车辆网络接收数据的移动装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使为所述移动装置提供的用于显示的所述图像数据(2)另外地适应于所述移动装置相对于所述机动车辆的移动。
15.一种用于操作在具有自主和/或半自主驾驶模式的机动车辆中使用的显示单元(18)的***，包括：
-显示单元(18)，其具有将图像数据(2)显示为图像(3)的显示区域，以及
-控制单元(11)，其被设计成估计所述机动车辆的未来加速度并且根据所述信号以如下方式来修改所述图像数据(2)，该方式使得所显示图像(3)与乘客(10)之间的相对移动减小。
16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述控制单元(11)是转向致动器的致动器控制单元。
17.一种具有如权利要求15或16所述的用于操作显示装置(1)的***的机动车辆，其中，所述机动车辆具有自主和/或半自主驾驶模式。
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