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Die Erfindung betrifft Navigationsverfahren für Fahrzeuge sowie ein Steuergerät für Navigationssysteme.
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Heutzutage sind Navigationssysteme für Fahrzeuge wohlbekannt, mit deren Hilfe von der aktuellen Position eines Fahrzeugs zu einem Zielort eine Route berechnet werden kann. Weiterhin ist die Unterstützung des Fahrers bei der Verfolgung bzw. dem Abfahren der Navigationsroute durch Manöverhinweise bekannt. Diese Manöverhinweise geben das nächste auf der Route auszuführende Manöver an. Die Anzeige von Manöverhinweisen wird typischerweise mithilfe von Abbiegepfeilen und der Entfernung zum Manöverpunkt realisiert. Diese Anzeigen werden durch Übersichtkarten mit der Abbiegesituation ergänzt. Als Anzeigegeräte kommen LED, LCD oder OLED Anzeigen zum Einsatz, die fest im Armaturenbrett des Fahrzeugs verbaut sind, oder ins Fahrzeug verbrachte Anzeigen mobiler Vorrichtungen wie Smartphones oder dedizierte Navigationsvorrichtungen. Darüber hinaus werden sogenannte Head-up Displays (HUDs) zur Anzeige von Manöverhinweisen verwendet. Diese projizieren eine Darstellung auf die Frontscheibe des Fahrzeugs, die dem Fahrer als in der Luft über der Motorhaube oder vor dem Fahrzeug schwebend erscheint.
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Weiterhin sind heutzutage sogenannte Head Mounted Displays (HMDs) bekannt geworden (manchmal auch Datenbrillen genannt). Diese umfassen eine Anzeige, die über ein am Kopf des Trägers befestigtes Gestell nahe dem oder den Augen des Trägers gehalten wird. Die Anzeige kann zwei Teilanzeigen umfassen, wobei jede Teilanzeige vor jeweils einem Auge angeordnet ist. Die Anzeige kann als teildurchlässige Anzeige ausgestaltet sein, die neben der Darstellung auf der Anzeige auch die Wahrnehmung der dahinter liegenden Umwelt ermöglicht.
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Trotz immer weiterer Verbesserungen der Manöverhinweise und Entfernungsangaben zum Manöverpunkt basierend auf genaueren digitalen Landkarten und genaueren Positionsbestimmungen mittels Satellitennavigation, sind die Angaben von Navigationssystemen gerade in Städten mit kurz aufeinanderfolgenden Abbiegemöglichkeiten häufig nicht ausreichend, um dem Fahrer eine fehlerfreie Routenverfolgung zu ermöglichen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, verbesserte Hinweise zur Verfolgung einer Navigationsroute für Fahrer eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das Navigationsverfahren und das Steuergerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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In einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Navigationsverfahren für Fahrzeuge: Bereitstellen einer Navigationsroute; Fortlaufendes Anzeigen einer Fahrzeugdarstellung auf einer Anzeige, wobei die Fahrzeugdarstellung derart angezeigt wird, dass sie dem Fahrer des Fahrzeugs in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug (und auf der Fahrbahn) nacheinander an verschiedenen Positionen der Navigationsroute erscheint. Die Anzeige ist vorteilhafterweise eine halbtransparente Anzeige und erlaubt sowohl das Wahrnehmen der angezeigten Fahrzeugdarstellung als auch die dahinterliegende Umgebung. Typischerweise ist die Anzeige ein Head-up Display oder Head-mounted Display. Die Fahrzeugdarstellung wird derart angezeigt, dass es dem Fahrer des Fahrzeugs erscheint, als würde sich die Fahrzeugdarstellung auf der vom Fahrzeug zukünftig zu durchfahrenden Navigationsroute bewegen.
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Hierin wird also vorgeschlagen, dem Fahrer des Fahrzeugs eine Art virtuelles Führungsfahrzeug (die Fahrzeugdarstellung) anzuzeigen, das vor dem Fahrzeug auf der Navigationsroute fährt. Der Fahrer des Fahrzeugs folgt somit bei seiner Fahrt entlang der Navigationsroute dem virtuellen Führungsfahrzeug. Das Führungsfahrzeug stellt damit auf einfache und verständliche Art dar, welche Fahrstrecke der Fahrer wählen soll. Gerade in Bereichen mit mehreren kurz hintereinander folgenden Abbiegemöglichkeiten hat dieses Verfahren den Vorteil, dass dem Fahrer deutlich gezeigt wird, welche Abbiegung in der Navigationsroute vorgesehen ist. Weiterhin ist diese Art der Navigation, nämlich eine Folgefahrt, vielen Fahrern bereits aus der Folgefahrt eines realen Fahrzeugs bekannt und damit leicht verständlich. Das Verfahren vermeidet eine unnötige Ablenkung des Fahrers beim Ablesen von im Stand der Technik bekannten Navigationshinweisen und deren Zuordnung zur realen Welt. Hierdurch wird die Verkehrssicherheit erhöht.
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Sofern als Anzeige ein HMD verwendet wird, ist die Bestimmung der Kopfdrehung und/oder kompletten Kopfpose nötig. Hierdurch kann das virtuelle Vorderfahrzeug für den Fahrer (und Träger der Datenbrille) korrekt auf der Navigationsroute erscheinend platziert werden. Wird ein HUD als Anzeige verwendet, kann die korrekte Platzierung auf der Navigationsroute auch ohne Erfassung der Kopfdrehung oder Kopfpose erfolgen.
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Typischerweise wird die Fahrzeugdarstellung derart angezeigt, dass es dem Fahrer des Fahrzeugs erscheint, als würde die Fahrzeugdarstellung das nächste vom Fahrzeug auf der Navigationsroute auszuführende Fahrmanöver ausführen. Der scheinbare Abstand der Fahrzeugdarstellung wird also so gewählt, dass das nächste Fahrmanöver angezeigt wird, dass der Fahrer auszuführen hat.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung werden bei der Anzeige der Fahrzeugdarstellung andere Verkehrsteilnehmer berücksichtigt. In diesem Fall umfasst das Verfahren ferner: Erkennen mindestens eines Verkehrsteilnehmers, insbesondere eines weiteren Fahrzeugs, auf der Navigationsroute in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug; Bestimmen der Positionen der Fahrzeugdarstellung unter Berücksichtigung des mindestens einen Verkehrsteilnehmers. Dieses Vorgehen ermöglicht eine Platzierung des virtuellen Führungsfahrzeugs derart, dass es in den realen Verkehr integriert erscheint. Dies erleichtert dem Fahrer die Wahrnehmung und Verarbeitung der virtuellen Fahrzeugdarstellung in Kombination mit der realen Verkehrssituation. So können auf diese Art beispielsweise Überdeckungen realer Verkehrsteilnehmer durch die Fahrzeugdarstellung so weit wie möglich vermieden werden, d.h. die Positionen für die Fahrzeugdarstellung werden derart gewählt, dass die Fahrzeugdarstellung dem Fahrer an Positionen erscheint, die nicht von anderen Verkehrsteilnehmern belegt sind.
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Insbesondere können die Positionen der Fahrzeugdarstellung derart bestimmt werden, dass sie zwischen dem Fahrzeug und dem mindestens einen Verkehrsteilnehmer liegen. Der mindestens eine Verkehrsteilnehmer ist insbesondere der nächste Verkehrsteilnehmer vor dem Fahrzeug auf der Navigationsroute. Die Position für das virtuelle Führungsfahrzeug wird somit derart gewählt, dass sich zwischen dem Fahrzeug und dem virtuellen Führungsfahrzeug kein weiterer Verkehrsteilnehmer befindet. Dies ermöglicht dem Fahrer eine besonders einfache Folgefahrt.
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Da bei einer Positionierung des virtuellen Führungsfahrzeugs zwischen dem Fahrzeug und dem nächsten realen Verkehrsteilnehmer auf der Navigationsroute, der nächste Verkehrsteilnehmer oder weitere Verkehrsteilnehmer verdeckt werden könnten, kann vorgesehen sein, die Fahrzeugdarstellung anzupassen, um zumindest eine vollständige Verdeckung zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Fahrzeugdarstellung auf transparente Weise angezeigt werden, falls erkannt wird, dass der mindestens eine Verkehrsteilnehmer von der Fahrzeugdarstellung verdeckt würde; oder die Fahrzeugdarstellung kann derart angepasst werden, dass der verdeckende Teil der ursprünglichen Fahrzeugdarstellung nicht mehr von der Fahrzeugdarstellung umfasst ist, falls erkannt wird, dass der mindestens eine Verkehrsteilnehmer von der Fahrzeugdarstellung verdeckt würde. In der letzteren Variante wird somit ein Teil der Fahrzeugdarstellung nicht mehr angezeigt, um den freien Blick auf reale Verkehrsteilnehmer nicht zu versperren.
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In einer bevorzugten Weiterbildung werden die Positionen der Navigationsroute unter Berücksichtigung des Fahrbahnverlaufes und/oder der Fahrbahngeometrie, insbesondere von Kreuzungen, bestimmt. So kann das Führungsfahrzeug beispielsweise an einer Ampel stehen bleiben oder nach einer Kreuzung (ggf. in Sichtweite des Fahrers) auf das Fahrzeug warten. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Führungsfahrzeug nicht im Kreuzungsbereich (und im Bereich kreuzender Fahrzeuge) stehenbleibt, um Verwirrungen des Fahrers zu vermeiden.
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Die Fahrzeugdarstellung kann dem Fahrer des Fahrzeugs derart angezeigt werden, dass sie ihm in einer Entfernung vor dem Fahrzeug erscheint, die abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs gewählt wird. Dies entspricht der realen Situation, dass der Abstand zum Vorderfahrzeug entsprechend der Geschwindigkeit gewählt wird. Auf diese Weise wird dem Gefühl einer Bedrängung durch das Führungsfahrzeug vorgebeugt und die Fahrweise des Fahrers positiv beeinflusst.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugdarstellung, wenn das nächste auszuführende Fahrmanöver gemäß der Navigationsroute ein Fahrspurwechsel oder ein Abbiegemanöver ist, derart periodisch geändert wird, dass es dem Fahrer erscheint, als hätte das virtuelle Führungsfahrzeug einen Blinker aktiviert. Diese Darstellungsweise kann ausreichend früh vor dem entsprechenden Fahrmanöver aktiviert werden, so dass sich der Fahrer auf das auszuführende Manöver (Spurwechsel oder Abbiegemanöver) einstellen kann.
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In einer Implementierung umfasst die Fahrzeugdarstellung Angaben zu Straßennamen auf der Navigationsroute, die Entfernung zum Ziel der Navigationsroute und/oder die Entfernung zum nächsten auszuführenden Manöver. Diese Angaben können als Hinweise über dem virtuellen Führungsfahrzeug erscheinen oder in das virtuelle Führungsfahrzeug integriert sein. Weiterhin können diese Anzeigen zusätzlich oder alternativ zum im Stand der Technik bekannten Anzeigen der Entfernung und Straßennamen bereitgestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Implementierung umfasst das Navigationsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner: Erfassen eines Parkplatzes; Anzeigen der Fahrzeugdarstellung derart, dass es dem Fahrer des Fahrzeugs erscheint, als würde die Fahrzeugdarstellung ein Parkmanöver zum Verbringen des Fahrzeuges in den Parkplatz ausführen. Als Parkmanöver kann dazu ein Manöver vorgeschlagen werden, dass zuvor aus verschiedenen möglichen Manövern ausgewählt wurde anhand von Kriterien wie Dauer des Manövers und Einfachheit der Ausführung. Das Führungsfahrzeug dient somit auch als Parkassistenz.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass, falls das Fahrzeug das virtuelle Führungsfahrzeug „verliert“, also die Entfernung zum virtuellen Führungsfahrzeug über einen Schwellwert steigt (aus Absicht oder anderen unverschuldeten Gründen), die Fahrzeugdarstellung in einer Entfernung unterhalb des Schwellwertes neu positioniert wird oder nach einer Neuberechnung der Navigationsroute wieder neu auf der neuen Navigationsroute positioniert wird. Diese Szenarien dienen zum Umgang mit Fahrfehlern oder verkehrstechnischen Problemen während der Navigation.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuergerät für ein Navigationsverfahren, umfassend elektronische Rechenmittel und Speicher; das Steuergerät ist dabei dazu eingerichtet, eines der oben dargestellten Verfahren auszuführen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 und 2 zeigen schematisch Verkehrssituationen mit virtuellem Führungsfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf sich entsprechende Elemente über die Figuren hinweg.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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1 und 2 zeigen schematisch Verkehrssituationen mit virtuellem Führungsfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 und 2 zeigen die Einmündung einer Straße auf eine andere Straße sowie schematisch die Navigationsroute 4, gemäß derer ein Fahrzeug 1 nach rechts abbiegen sollte. Das Fahrzeug 1 verfügt über ein Head-up Display, über das dem Fahrer des Fahrzeugs 1 virtuelle Fahrzeugdarstellungen angezeigt werden können. In der in 1 gezeigten Situation wird dem Fahrer des Fahrzeugs 1 über das HUD eine Fahrzeugdarstellung 2 angezeigt, die sich einige Meter vor dem Fahrzeug 1 befindet. Die Darstellung des virtuellen Fahrzeugs 2 ändert sich periodisch, um einen aktivierten virtuellen Blinker 3 der Fahrzeugdarstellung zu simulieren. Dieser gibt dem Fahrer des Fahrzeugs 1 einen Hinweis darauf, dass das virtuelle Führungsfahrzeug demnächst abbiegen wird.
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2 zeigt die Situation, wie sie sich kurze Zeit nach der in 1 gezeigten Verkehrssituation ergibt. Das Fahrzeug 1 ist entlang der Navigationsroute 4 weitergefahren. Der Fahrer hat den Blinker des Fahrzeugs 1 aktiviert, um auf ein zukünftiges Abbiegen des Fahrzeugs 1 hinzuweisen. Das virtuelle Führungsfahrzeug 2 wird dem Fahrer des Fahrzeugs an einer fortgeschrittenen Position auf der Navigationsroute 4 angezeigt. Die Position des Führungsfahrzeugs 2 ist in der Straße, in die das Fahrzeugs 1 gemäß der Navigationsroute abbiegen soll. Die neue Position des Führungsfahrzeugs und die Simulation des aktivierten Blinkers sind Navigationshinweise an den Fahrer, welches Fahrmanöver als nächstes auszuführen ist.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Schritt S1 wird zunächst die Fahrzeugposition mittels der Satellitennavigationssysteme GPS, GLONASS und/oder Galileo bestimmt. Anhand eines zuvor eingegebenen Fahrtzieles wird eine Navigationsroute von der Fahrzeugposition zum Fahrtziel errechnet und bereitgestellt und die dafür notwendigen Fahrtmanöver bereitgestellt, Schritt S2.
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Ferner werden mittels aus dem Stand der Technik bekannter Umfeldsensorik des Fahrzeugs (Radar, Lidar, Kamera) einem Schritt S3, andere Verkehrsteilnehmer erkannt. In dem Fall, dass der Fahrer ein HMD, also eine Datenbrille trägt, wird zusätzlich die Kopfdrehung in einem Schritt S4 bestimmt.
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Anhand der erkannten Verkehrsteilnehmer, der Bereitgestellten Navigationsroute und der auszuführenden Fahrtmanöver sowie gegebenenfalls der Kopfdrehung wird die Position der Fahrzeugdarstellung errechnet. Hierzu kann auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit berücksichtigt werden. Die Größe der Fahrzeugdarstellung wird anhand der Entfernung bestimmt, in der die Darstellung für den Fahrer angezeigt werden soll. Darüber hinaus werden auch weitere Parameter für die Darstellung bestimmt, beispielsweise, ob ein aktivierter Blinker simuliert werden soll und deshalb die Darstellung periodisch geändert werden soll.
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Schließlich wird die Fahrzeugdarstellung auf dem HUD oder HMD angezeigt.
