DE102014222356A1 - Artificially generated magnetic fields in vehicles - Google Patents

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung einer Datenbrille in einem Fahrzeug; umfassend: Erzeugen eines Magnetfeldes im Innenraum des Fahrzeugs; Messen der Feldstärke und/oder Richtung des Magnetfeldes mithilfe mindestens eines Sensors der Datenbrille; Bestimmen der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille unter Berücksichtigung des erkannten Magnetfeldes.Disclosed is a method for determining the position and / or orientation of data glasses in a vehicle; comprising: generating a magnetic field in the interior of the vehicle; Measuring the field strength and / or direction of the magnetic field using at least one sensor of the data glasses; Determining the position and / or orientation of the data glasses taking into account the detected magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung einer Datenbrille in einem Fahrzeug sowie ein entsprechend eingerichtetes Fahrzeug. The invention relates to a method for determining the position and / or orientation of a data goggles in a vehicle as well as a correspondingly equipped vehicle.

Heutzutage sind Datenbrillen, manchmal auch Head-mounted Displays (HMD) genannt, bekannt, mit deren Hilfe dem Träger der Datenbrille Informationen angezeigt werden können. Die Datenbrille wird dabei wie eine gewöhnliche Brille, die als Sehhilfe verwendet wird, auf dem Kopf getragen. Heutzutage sind Datenbrillen im Forschungsstadium bekannt geworden, bei denen das anzuzeigende Bild direkt in das Auge (auf die Netzhaut) projiziert wird, beispielsweise mithilfe von schwachen Lasern. Typischerweise umfasst eine HMD-Datenbrille allerdings jedoch eine Anzeige, die beim Tragen der Datenbrille nahe dem oder den Augen des Benutzers angeordnet ist. Die Anzeige kann dabei zwei Teilanzeigen umfassen, eine für jedes Auge. Auf der Anzeige können dem Benutzer Informationen und Hinweise in Form von Text, graphischen Darstellungen oder Mischungen davon angezeigt werden. Die Anzeige kann insbesondere teildurchlässig sein, also so ausgestaltet sein, dass der Träger auch die Umgebung hinter der Anzeige erkennen kann. Besonders bevorzugt werden dem Träger die Hinweise kontaktanalog angezeigt, was manchmal auch als augmented reality bezeichnet wird. Dabei wird dem Träger der Datenbrille die Information an einem Ort angezeigt, der an dem Ort eines Objektes in der Umgebung oder einem Bereich in der Umgebung orientiert ist. Die Information kann darin bestehen, ein Objekt oder einen Bereich des Umfeldes mithilfe einer geometrischen Form zu markieren, die beispielsweise an das Objekt angrenzend oder dieses überlagernd dargestellt wird. Die markierende Information kann in Form von Text oder Piktogrammen dargestellt sein. Nowadays, data glasses, sometimes called head-mounted displays (HMD) are known, with the help of the wearer of the data glasses information can be displayed. The data glasses are worn like ordinary glasses, which is used as a visual aid on the head. Today, data goggles have become known in the research stage, where the image to be displayed is projected directly into the eye (on the retina), for example using weak lasers. However, typically an HMD data goggle includes a display that is placed near the user's eye or eyes when wearing the data glasses. The display can include two partial displays, one for each eye. On the display, information and instructions in the form of text, graphics or mixtures thereof may be displayed to the user. In particular, the display may be semitransparent, that is configured in such a way that the wearer can also recognize the surroundings behind the display. Particularly preferably, the instructions are displayed contact-analogously to the wearer, which is sometimes also referred to as augmented reality. In this case, the information frame is displayed to the wearer of the data glasses at a location which is oriented at the location of an object in the surroundings or an area in the surroundings. The information may be to mark an object or a region of the environment using a geometric shape that is, for example, adjacent to the object or overlapping it. The marking information may be presented in the form of text or pictograms.

Datenbrillen können auch in Fahrzeugen genutzt werden, um kontaktanaloge Hinweise für Objekte im Umfeld des Fahrzeugs anzuzeigen. Unter Objekten werden hierin Gegenstände, wie Verkehrsschilder oder Leitplanken verstanden aber auch andere Verkehrsteilnehmer wie Fahrzeuge und Fußgänger. Ebenfalls können Hinweise auch für Objekte im Interieur des Fahrzeugs oder einfach an einer bestimmten Stelle des Interieurs des Fahrzeugs angezeigt werden. Unter dem Begriff Eigenfahrzeug wird das Fahrzeug verstanden, in dem sich der Brillenträger befindet. Data glasses can also be used in vehicles to display contact analog information for objects around the vehicle. Under objects herein objects, such as traffic signs or guardrails understood but also other road users such as vehicles and pedestrians. Also, hints may also be displayed for objects in the interior of the vehicle or simply at a particular location of the interior of the vehicle. The term "own vehicle" is understood to mean the vehicle in which the spectacle wearer is located.

Zur Realisierung der Kontaktanalogie wird typischerweise die Position des Objektes in der Umgebung (des Brillenträgers und damit häufig des Eigenfahrzeugs) und die Pose der Datenbrille in Relation zum Objekt berücksichtigt, also die 3D Position der Datenbrille und die 3D Ausrichtung der Datenbrille. Für die Anwendung im Fahrzeug wird die Pose der Datenbrille typischerweise mithilfe eines Datenbrillen-Tracking-Systems festgestellt. Ein Datenbrillen-Tracking-System kann beispielsweise eine im Fahrzeug verbaute Kamera umfassen, die den Kopf des Fahrers mit der Datenbrille zusammen aufnimmt. Aus diesen Aufnahmen wird dann auf die Pose der Datenbrille im Fahrzeug geschlossen. To realize the contact analogy typically the position of the object in the environment (of the wearer and thus often of the own vehicle) and the pose of the data glasses in relation to the object is taken into account, ie the 3D position of the data glasses and the 3D alignment of the data glasses. For use in the vehicle, the pose of the data glasses is typically detected using a data goggle tracking system. A data-goggle tracking system may include, for example, a camera installed in the vehicle, which receives the head of the driver with the data goggles together. From these recordings is then closed on the pose of the data glasses in the vehicle.

Weiterhin können Beschleunigungsmesser und Gyroskope verwendet werden, um die Pose der Datenbrille nachzuführen und/oder zu bestimmen. Diese sind häufig in sogenannten Inertial Measurement Units (IMU) zusammengefasst und stellen Messgrößen in 9 Freiheitsgraden bereit (3-Achsen Beschleunigungsmesser, 3-Achsen Gyroskop, 3-Achsen Magnetometer), 9 DOF IMU. Furthermore, accelerometers and gyroscopes can be used to track and / or determine the pose of the data goggles. These are often summarized in so-called Inertial Measurement Units (IMU) and provide measures in 9 degrees of freedom (3-axis accelerometer, 3-axis gyroscope, 3-axis magnetometer), 9 DOF IMU.

Die Position und häufig auch die Dimension des kontaktanalog zu markierenden Objektes wird typischerweise mithilfe von im Fahrzeug verbauten Sensoren wie Radar, Lidar und/oder einem Kamerasystem bestimmt und kann mit zusätzlichen Positions- und Fahrtrichtungsinformationen des Fahrzeugsystems (GPS, IMU) plausibilisiert und die Positions-/Dimensionsberechnung optimiert werden. The position and often also the dimension of the object to be marked contact-analogously is typically determined by means of sensors installed in the vehicle such as radar, lidar and / or a camera system and can be made plausible with additional position and travel direction information of the vehicle system (GPS, IMU) and the position information. / Dimension calculation to be optimized.

Es sind Datenbrillen bekannt geworden, die ebenfalls jeweils eine Kamera umfassen, die Aufnahmen in Blickrichtung des Trägers der Datenbrille macht, siehe beispielsweise WO 2013/012914 . There are data goggles have become known, which also each comprise a camera that makes shots in the direction of the wearer of the data glasses, see for example WO 2013/012914 ,

Im Fahrzeug herrschen während einer Fahrt erschwerte Bedingungen zur Posenbestimmung mit Systemen des Standes der Technik:
Die Funktion von optischen Systemen, wie im Fahrzeug oder der Datenbrille verbauten Kameras, wird durch schnelle Helligkeitsveränderungen (bspw. bei Ein-/Ausfahrten in Tunnel, Tiefgaragen) beeinträchtigt. Ferner erschweren optische Störgrößen, wie einstrahlende Sonne bei tiefem Sonnenstand, Reflexionen insbesondere von Sonnenlicht auf der Straße, Glasflächen von Fahrzeugen oder Gebäuden, Abblendlicht von entgegenkommenden Fahrzeugen die Posenbestimmung. The vehicle is subject to difficult conditions for determining poses with systems of the prior art during a journey:
The function of optical systems, such as in the vehicle or the data camera built-in cameras, is affected by rapid changes in brightness (for example, when entering / exiting tunnels, underground garages). Furthermore, optical disturbances, such as the sun shining in low sun, reflections in particular of sunlight on the road, glass surfaces of vehicles or buildings, low beam of oncoming vehicles complicate the determination of poses.

Des weiteren sind Tracking Systeme mit einer Kamera auf der Datenbrille insbesondere bei schnellen Kopfbewegungen durch eintretenden Motion Blur limitiert. Die Reduktion dieses Effekts durch höhere Bildraten der Kamera und geringere Belichtungszeiten ist durch den lichtempfindlichen Nachteinsatz limitiert. Furthermore, tracking systems with a camera on the data glasses are limited, especially in the case of fast head movements due to the incoming motion blur. The reduction of this effect by higher frame rates of the camera and lower exposure times is limited by the light-sensitive night use.

Die auf Magnetismus basierenden Inertialsysteme in Datenbrillen arbeiten mit einer Erkennung des Erdmagnetfeldes zur (teilweisen) Bestimmung der Pose. Im Fahrzeug unterliegt das Magnetfeld jedoch starken Schwankungen aufgrund eines vom Fahrzeug unkontrolliert erzeugten Magnetfeldes und der sich ständig ändernden Umgebung des Fahrzeugs sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ zum Erdmagnetfeld. The magnetism-based inertial systems in data glasses work with a detection of the earth's magnetic field for (partial) determination of the pose. In the vehicle, however, the magnetic field is subject to strong fluctuations due to a magnetic field generated uncontrollably by the vehicle and the constantly changing environment of the vehicle as well as the speed of the vehicle relative to the Earth's magnetic field.

Die Bestimmung der 6 DOF Brillenpose durch den Einsatz einer IMU unter Verzicht auf einen Magnetsensor führt zu starkem Drift der berechneten Pose, insbesondere bei schnellen Bewegungen der Brille und/oder des Fahrzeugs. Darüber hinaus erlaubt der Einsatz einer 6 DOF IMU ohne Magnetometer lediglich die Sensierung der Brillenpose relativ zur Bezugsystem (Erde), nicht jedoch zum Fahrzeug selbst. Dies kann erst durch das Hinzufügen einer Fahrzeug IMU und einer Verrechnung der beiden IMU Daten erreicht werden, führt jedoch zu weiteren Fehlern (Messungenauigkeit, Übertragungslatent etc.). The determination of the 6 DOF spectacle pose by the use of an IMU without a magnetic sensor leads to a strong drift of the calculated pose, in particular during rapid movements of the spectacles and / or the vehicle. In addition, the use of a 6 DOF IMU without a magnetometer only allows the sensing of the spectacle pose relative to the reference system (ground), but not to the vehicle itself. This can only be achieved by adding a vehicle IMU and billing the two IMU data, however to further errors (measurement inaccuracy, transmission latency, etc.).

Es stellt sich somit die Aufgabe, die Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung einer Datenbrille im Fahrzeug auch durch den auf Magnetismus basierenden Teil einer IMU zu unterstützen. It is thus the task of supporting the determination of the position and / or orientation of a data goggle in the vehicle also by the magnetism-based part of an IMU.

Die Aufgabe wird durch die Verfahren und Vorrichtungen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. The object is achieved by the methods and apparatus of the independent claims. Advantageous developments are defined in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung einer Datenbrille in einem Fahrzeug; umfassend: Erzeugen eines Magnetfeldes im Innenraum des Fahrzeugs; Messen der Feldstärke und/oder Richtung des Magnetfeldes mithilfe mindestens eines Sensors der Datenbrille; Bestimmen der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille unter Berücksichtigung des erkannten Magnetfeldes. A first aspect of the invention relates to a method for determining the position and / or orientation of data glasses in a vehicle; comprising: generating a magnetic field in the interior of the vehicle; Measuring the field strength and / or direction of the magnetic field using at least one sensor of the data glasses; Determining the position and / or orientation of the data glasses taking into account the detected magnetic field.

Hierin wird also vorgeschlagen, im Fahrzeug ein eigenes Magnetfeld zu erzeugen, das dann zur Bestimmung der Pose (oder Teilen davon) der Datenbrille verwendet wird. Dieses Magnetfeld hat den Vorteil, dass es sich mit dem Fahrzeug bewegt und somit die relevante relative Posenbestimmung zum Fahrzeug erleichtert. Das Magnetfeld kann in seiner Intensität/Feldstärke so ausgestaltet sein, dass es stärker als das Erdmagnetfeld oder andere im Fahrzeuginnenraum herrschende Streufelder ist. Vorteilhafterweise ist das erzeugte Magnetfeld dann vor allem im Bereich der Datenbrille, also dort, wo sich typischerweise der Kopf des Fahrzeuginsassen befindet, wesentlich stärker als die anderen vorhandenen Magnetfelder, so dass die dort messbare Feldstärke und Ausrichtung im Wesentlichen durch das erzeugte Magnetfeld bestimmt wird. Die Hauptfeldlinien des erzeugten Magnetfeldes (also vom Nord zum Südpol des Magneten) können im typischen Kopfbereich, senkrecht, waagrecht oder in Längsrichtung des Fahrzeugs orientiert sein, oder auch einem komplexen Kurvenverlauf folgen. It is therefore proposed here to generate a separate magnetic field in the vehicle, which is then used to determine the pose (or parts thereof) of the data glasses. This magnetic field has the advantage that it moves with the vehicle and thus facilitates the relevant relative Poosenbestimmung to the vehicle. The magnetic field can be designed in its intensity / field strength so that it is stronger than the earth's magnetic field or other ruling fields prevailing in the vehicle interior stray fields. Advantageously, the generated magnetic field is then substantially stronger than the other existing magnetic fields, especially in the area of the data glasses, ie where typically the head of the vehicle occupant is located, so that the measurable field strength and orientation is essentially determined by the generated magnetic field. The main field lines of the generated magnetic field (ie from the north to the south pole of the magnet) may be oriented in the typical head area, vertical, horizontal or in the longitudinal direction of the vehicle, or even follow a complex curve.

Die Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren kann zusätzlich oder bei Nicht-Verfügbarkeit einer Kamera-basierten Posenbestimmung ausgeführt werden. The determination of the position and / or orientation of the data glasses according to the method proposed here can be carried out additionally or in the case of non-availability of a camera-based pose determination.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von typischen Magnetometern, wie sie in IMUs verwendet werden. The invention enables the use of typical magnetometers as used in IMUs.

Die Berücksichtigung der Magnetfeldmessung bei der Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung kann darin bestehen, mithilfe des gemessenen Magnetfeldes eine Position und/oder Ausrichtung zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Magnetfeldmessung dazu verwendet werden, in anderen Sensoren, beispielsweise Gyroskopen oder Beschleunigungsmessern auftretende Fehler zu korrigieren. So ist beispielsweise bekannt, dass die Messdaten von Gyroskopen im Zeitverlauf driften, also Fehlern wie einer Nullpunktverschiebung unterworfen sind. Mithilfe einer Messung des Magnetfeldes kann ein solcher Drift korrigiert werden. Das Gyroskop dient in einer solchen Implementierung dazu, Bewegungen während kurzer Perioden ausgehend von einem Startpunkt zu bestimmen. Der Startpunkt wird ebenfalls periodisch mithilfe des Magnetfeldes einmal zum Start jeder neuen Periode bestimmt. Das Magnetfeld dient somit zur Bestimmung eines „Referenzpunktes“ bzw. einer Referenzposition und/oder Referenzausrichtung von der ausgehend dann mithilfe anderer (schnellerer) Sensoren die weitere Bewegung bestimmt wird. The consideration of the magnetic field measurement in the determination of the position and / or orientation may be to determine a position and / or orientation by means of the measured magnetic field. Alternatively or additionally, the magnetic field measurement can be used to correct errors occurring in other sensors, for example gyroscopes or accelerometers. For example, it is known that the measurement data of gyroscopes drift over time, that is to say subject to errors such as a zero shift. By measuring the magnetic field, such a drift can be corrected. The gyroscope, in such an implementation, serves to determine movements during short periods from a starting point. The starting point is also periodically determined by the magnetic field once at the start of each new period. The magnetic field thus serves to determine a "reference point" or a reference position and / or reference orientation, from which, using other (faster) sensors, the further movement is determined.

Ebenfalls denkbar ist, dass mithilfe des erkannten Magnetfeldes lediglich die Drift der Gyroskope und Beschleunigungsmesser korrigiert wird, ohne absolute Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille. Dazu wird die Veränderung des Magnetfeldes von einer ersten Messung zu einer zweiten Messung des Magnetfeldes bestimmt und mit einer Zuordnung verglichen, die einen Zusammenhang zwischen Positions-/Ausrichtungsänderung und Änderung des Magnetfeldes herstellt. It is also conceivable that only the drift of the gyroscopes and accelerometers is corrected by means of the detected magnetic field, without absolute determination of the position and / or orientation of the data glasses. For this purpose, the change in the magnetic field from a first measurement to a second measurement of the magnetic field is determined and compared with an association that establishes a relationship between position / orientation change and change in the magnetic field.

Auch fortgeschrittene (Teil-)Verfahren wie bspw. Kalman-Filter, oder AHRS-Systeme, die darauf basieren werden potentiell nutzbar. Even advanced (partial) methods such as Kalman filters or AHRS systems based on them will potentially be used.

Mithilfe des vorgeschlagenen Verfahrens werden die oben geschilderten Probleme, die bei der Verwendung von kamerabasierten Verfahren zur Posenbestimmung auftreten vermieden. Es werden kontaktanaloge Darstellungen (augmented reality) basierend auf der Inertialsensorik der Datenbrille und insbesondere dem künstlich hergestellten Magnetfeld mit deterministischem Verhalten ermöglicht. Die Erfindung kann ebenfalls zur Ergänzung von kamerabasierten Verfahren zur Posenbestimmung verwendet werden, wenn diese aufgrund der Umstände fehlerbehaftet oder nicht verfügbar sind. The proposed method avoids the above-described problems associated with the use of camera-based pose determination methods. Contact-analogous representations (augmented reality) based on the inertial sensor technology of the data glasses and in particular the artificially produced magnetic field with deterministic behavior are made possible. The invention may also be complementary to camera-based methods for determining poses used if they are flawed or unavailable due to the circumstances.

In einer bevorzugten Implementierung ist das Magnetfeld im Wesentlichen zeitlich unveränderlich. Die zeitliche Unveränderlichkeit birgt den Vorteil, dass die Strahlenbelastung durch Wechselfelder für die Insassen minimiert wird und die elektromagnetische Verträglichkeit im Fahrzeug einfacher sichergestellt werden kann. Gleichzeitig muss bei der Positions- und/oder Ausrichtungsbestimmung kein zeitlicher Abgleich stattfinden, welches Magnetfeld zum Zeitpunkt der Messung gerade angelegen hat. Dies vereinfacht den technischen Aufbau und kann auch der Genauigkeit der Posenbestimmung dienen, da kein Fehler aufgrund von fehlerhaften Zeitabgleichen zwischen Wechselfeld und Zeitgeber der Datenbrille eingeführt wird. Generell ist aber auch die Verwendung zeitlich veränderlicher Magnetfelder möglich. In a preferred implementation, the magnetic field is essentially invariable in time. The temporal immutability has the advantage that the radiation exposure is reduced by alternating fields for the occupants and the electromagnetic compatibility in the vehicle can be more easily ensured. At the same time, in the position and / or orientation determination, no time alignment has to take place which magnetic field has just set at the time of the measurement. This simplifies the technical structure and can also serve the accuracy of the pose determination, since no error is introduced due to erroneous time adjustments between the alternating field and the timer of the data glasses. In general, however, the use of time-varying magnetic fields is possible.

Das Fahrzeug umfasst Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes; wobei die Mittel an einem Ort des Fahrzeugs oder an mehreren Orten des Fahrzeugs verteilt angeordnet sein können. Die Mittel können an einem oder mehreren der folgenden Orte angeordnet sein: in einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes, im Dach des Fahrzeugs, in einer das Fahrzeugdach tragenden Karosseriesäule, in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in der Sitzfläche eines Sitzes des Fahrzeugs, im Boden des Fahrzeugs, in der Tür des Fahrzeugs oder in einem Lenkrad des Fahrzeugs. Das Mittel kann somit einteilig oder mehrteilig (insbesondere zweiteilig) ausgeführt sein. Ein einteiliges Mittel hat nur einen Installationsort. Beispielsweise kann dies die Kopfstütze sein, oder ein Ort im Dachhimmel des Fahrzeugs über dem Fahrer. Bei einer zweiteiligen Ausführung kann ein Teil in der Kopfstütze und ein Teil im Armaturenbrett angeordnet sein. Ebenso ist eine Anordnung im Dachhimmel und im Fahrzeugboden denkbar. Es können auch drei- oder vierteilige Mittel vorgesehen sein. Die Verwendung eines vielteiligen Mittels kann den Vorteil bergen, ein im Feldlinienverlauf komplexes Magnetfeld zu erzeugen, also eines, dessen Feldlinien auf komplexen Kurven verlaufen. The vehicle comprises means for generating the magnetic field; wherein the means may be arranged distributed at a location of the vehicle or at several locations of the vehicle. The means may be arranged at one or more of the following locations: in a headrest of a vehicle seat, in the roof of the vehicle, in a body pillar supporting the vehicle roof, in a dashboard of the vehicle, in the seat surface of a seat of the vehicle, in the floor of the vehicle, in the door of the vehicle or in a steering wheel of the vehicle. The means can thus be made in one or more parts (in particular two parts). A one-piece agent has only one installation location. For example, this may be the headrest, or a location in the headliner of the vehicle above the driver. In a two-part design, one part may be located in the headrest and one part in the dashboard. Likewise, an arrangement in the headliner and in the vehicle floor is conceivable. Three or four part means may also be provided. The use of a multipartite agent may have the advantage of producing a magnetic field complex in the course of the field, that is one whose field lines run on complex curves.

Typische Implementierungen umfassen den Schritt des Übertragens von Eigenschaften des Magnetfeldes, insbesondere der Anordnung von Feldlinien, oder einer Zuordnung von Messwerten zu Positionen und/oder Ausrichtungen der Datenbrille vom Fahrzeug oder einem entfernten Server an die Datenbrille. Es können also die Positionen des Mittels im Fahrzeug der Datenbrille mitgeteilt werden, oder eine Zuordnung von Messwerten zu (teilweisen) Posen, was auch Mapping genannt wird. Im letzteren Fall bestimmt die Datenbrille anhand der Messwerte des einen oder der mehreren Magnetfeldsensoren ihre Position und/oder Ausrichtung. Diese Bestimmung kann vergleichsweise schnell geschehen. Typical implementations include the step of transferring characteristics of the magnetic field, in particular the arrangement of field lines, or an assignment of measured values to positions and / or orientations of the data glasses from the vehicle or a remote server to the data glasses. Thus, the positions of the means in the vehicle of the data glasses can be communicated, or an assignment of measured values to (partial) poses, which is also called mapping. In the latter case, the data glasses determine their position and / or orientation on the basis of the measured values of the one or more magnetic field sensors. This determination can be done comparatively quickly.

Die Datenbrille verfügt über ein oder mehrere Magnetometer, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Magnetfeldstärke in jeder der drei Raumrichtungen zu messen. Die Fähigkeit anhand der Messung der Magnetfeldstärke auf die Position und Ausrichtung zu schließen, oder die Genauigkeit dieses Schlusses, kann von der Anzahl der Magnetometer abhängen. Typischerweise sind die Magnetometer in den Bügeln der Brille angeordnet. Ist in der Datenbrille lediglich ein Magnetometer vorhanden (Bestimmung der Feldstärke und Richtung nur an einem Punkt) kann die Bestimmung der Position nicht eindeutig sein und beispielsweise lediglich eine Kurve an Positionen als Ergebnis vorhanden sein, oder auch die Ausrichtung nicht oder nicht vollständig in allen drei Raumrichtungen bestimmt werden. Bei der Verwendung von zwei oder mehr Magnetometern, die die Feldstärke und Richtung an mehreren Punkten (der Datenbrille) bestimmen, kann die Genauigkeit erhöht sein und die Position als Punkt bestimmt werden und die Ausrichtung in allen drei Raumrichtungen feststellbar sein. The data glasses have one or more magnetometers, each of which is adapted to measure the magnetic field strength in each of the three spatial directions. The ability to determine the position and orientation based on the measurement of the magnetic field strength, or the accuracy of this conclusion, may depend on the number of magnetometers. Typically, the magnetometers are arranged in the brackets of the glasses. If only one magnetometer is present in the data goggles (determination of the field strength and direction only at one point), the determination of the position can not be unambiguous and, for example, only one curve can be present at positions as a result, or the orientation not or not completely in all three Spatial directions are determined. When using two or more magnetometers, which determine the field strength and direction at several points (the data glasses), the accuracy can be increased and the position can be determined as a point and the orientation can be determined in all three spatial directions.

Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend Mittel zum Erzeugen eines im Wesentlichen statischen Magnetfeldes; wobei die Mittel in der Kopfstützte eines Fahrzeugsitzes, im Dach des Fahrzeugs und/oder in einer das Dach tragenden Säule des Fahrzeugs angeordnet sind. Typischerweise ist das Mittel ein oder mehrere Permanentmagneten. Another aspect of the invention relates to a vehicle comprising means for generating a substantially static magnetic field; wherein the means are arranged in the headrest of a vehicle seat, in the roof of the vehicle and / or in a roof supporting pillar of the vehicle. Typically, the agent is one or more permanent magnets.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. 1 shows a flowchart of a method according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT

1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem ersten Schritt S1 wird mithilfe von zwei Stab-Permanentmagneten in einem Fahrzeug ein statisches Magnetfeld erzeugt. Der erste Stab-Permanentmagnet ist in der Kopfstütze eingebracht und mit der Achse durch Nord- und Südpol in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet. Ein hufeisenförmiger zweiter Permanentmagnet ist im Armaturenbrett hinter dem Lenkrad installiert und seine zwei Enden zeigen in Richtung des Stabmagneten. Auf diese Weise entsteht ein komplexes Magnetfeld im Innenraum des Fahrzeugs und insbesondere im Kopfbereich des Fahrers, dort wo die Datenbrille typischerweise getragen wird. Die Feldstärke des aufgespannten Magnetfeldes beträgt im Kopfbereich im Durchschnitt 100µT. 1 shows a flowchart of a method according to an embodiment. In a first step S1, a static magnetic field is generated by means of two rod permanent magnets in a vehicle. The first bar permanent magnet is inserted in the headrest and aligned with the axis through the north and south pole in the vehicle longitudinal direction. A horseshoe-shaped second permanent magnet is installed in the dashboard behind the steering wheel and its two ends point in the direction of the bar magnet. In this way creates a complex magnetic field in the interior of the vehicle and in particular in the head area of the driver, where the data glasses is typically worn. The field strength of the applied magnetic field in the head area is on average 100μT.

Sowohl das Fahrzeug als auch die Datenbrille verfügen über Mittel zur drahtlosen Kommunikation beispielsweise über WiFi oder Bluetooth. Das Fahrzeug überträgt eine Zuordnungstabelle zur Datenbrille. Die Tabelle ordnet gemessene Feldstärken Positionen und Ausrichtungen der Datenbrille zu. Dazu überträgt die Datenbrille zunächst eine ihre Typbezeichnung an das Fahrzeug, das wiederum die Tabelle an die Datenbrille überträgt. Both the vehicle and the data glasses have means for wireless communication, for example via WiFi or Bluetooth. The vehicle transmits an allocation table to Data glasses. The table assigns measured field strengths to positions and orientations of the data glasses. For this purpose, the data glasses first transmits a type designation to the vehicle, which in turn transmits the table to the data glasses.

Die Datenbrille umfasst typischerweise zwei Magnetometer, die jeweils in einem Bügel der Datenbrille installiert sind und jeweils die magnetische Feldstärke in allen drei Raumrichtungen bestimmen, vgl. Schritt S2. Aus den unabhängig voneinander berechneten 3D Positionen der beiden Magnetometer und der bekannten Anordnung der beiden Magnetometer in der Datenbrille kann zusätzlich auf die Orientierung der Datenbrille geschlossen werden. The data glasses typically comprise two magnetometers which are each installed in a frame of the data glasses and in each case determine the magnetic field strength in all three spatial directions, cf. Step S2. From the independently calculated 3D positions of the two magnetometers and the known arrangement of the two magnetometers in the data glasses can be additionally concluded on the orientation of the data glasses.

Im Betrieb bestimmt die Datenbrille die Feldstärken und Richtungen der Feldstärken mithilfe der beiden Sensoren. Anhand der Zuordnungstabelle bestimmt die Datenbrille einen „Best match“-Eintrag für die Kombination der gemessenen Werte (mit im Stand der Technik bekannten Verfahren wie Minimierung der Fehlerquadrate). Der Eintrag der Zuordnungstabelle gibt die Position und Ausrichtung der Datenbrille im Fahrzeug an, Schritt S3. In operation, the data glasses determine the field strengths and directions of field strengths using the two sensors. On the basis of the allocation table, the data glasses determine a "best match" entry for the combination of the measured values (with methods known in the prior art, such as minimizing the error squares). The entry of the allocation table indicates the position and orientation of the data glasses in the vehicle, step S3.

Ausgehend von dieser bestimmten Ausrichtung, wird im Folgenden für ca. 200 ms die Position und Ausrichtung anhand von in der Datenbrille umfassten Gyroskopen und Beschleunigungsmessern fortgeschrieben, bis wieder anhand des Magnetfeldes die Position und Ausrichtung bestimmt wird. Based on this specific orientation, the position and orientation will be continued for approx. 200 ms using gyroscopes and accelerometers included in the goggles until the position and orientation are determined based on the magnetic field.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• WO 2013/012914 [0007] WO 2013/012914 [0007]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder Ausrichtung einer Datenbrille in einem Fahrzeug; umfassend: Erzeugen eines Magnetfeldes im Innenraum des Fahrzeugs; Messen der Feldstärke und/oder Richtung des Magnetfeldes mithilfe mindestens eines Sensors der Datenbrille; Bestimmen der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille unter Berücksichtigung des erkannten Magnetfeldes.  Method for determining the position and / or orientation of data glasses in a vehicle; full: Generating a magnetic field in the interior of the vehicle; Measuring the field strength and / or direction of the magnetic field using at least one sensor of the data glasses; Determining the position and / or orientation of the data glasses taking into account the detected magnetic field. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Magnetfeld im Wesentlichen zeitlich unverändert erzeugt wird.  The method of claim 1, wherein the magnetic field is generated substantially unchanged in time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug Mittel zur Erzeugung des Magnetfeldes umfasst; wobei die Mittel an einem Ort des Fahrzeugs oder an mehreren Orten des Fahrzeugs verteilt angeordnet sind.  Method according to one of the preceding claims, wherein the vehicle comprises means for generating the magnetic field; wherein the means are arranged distributed at a location of the vehicle or at several locations of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Mittel an einem oder mehreren der folgenden Orte angeordnet sind: in einer Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes, im Dach des Fahrzeugs, in einer das Fahrzeugdach tragenden Karosseriesäule, in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, in der Sitzfläche eines Sitzes des Fahrzeugs, im Boden des Fahrzeugs, in der Tür des Fahrzeugs oder in einem Lenkrad des Fahrzeugs.  The method of claim 3, wherein the means are located at one or more of the following locations: in a headrest of a vehicle seat, in the roof of the vehicle, in a vehicle pillar supporting the vehicle roof, in a dashboard of the vehicle, in the seat surface of a seat of the vehicle, in the floor of the vehicle, in the door of the vehicle or in a steering wheel of the vehicle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Übertragen von Eigenschaften des Magnetfeldes, insbesondere der Anordnung von Feldlinien, oder einer Zuordnung von Messwerten zu Positionen und/oder Ausrichtungen der Datenbrille vom Fahrzeug oder einem entfernten Server an die Datenbrille.  The method of any one of the preceding claims, further comprising: Transmission of properties of the magnetic field, in particular the arrangement of field lines, or an assignment of measured values to positions and / or orientations of the data glasses from the vehicle or a remote server to the data glasses. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetfeld im für Passagiere zugänglichen Innenraum eine maximale Feldstärke von mehr als 30 µT, beispielsweise 50 µT, 100 µT, 200 µT oder 500 µT, aufweist.  Method according to one of the preceding claims, wherein the magnetic field in the interior accessible to passengers has a maximum field strength of more than 30 μT, for example 50 μT, 100 μT, 200 μT or 500 μT. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Datenbrille über ein oder mehrere Magnetometer verfügt, die jeweils dazu eingerichtet sind, die Magnetfeldstärke in jeder der drei Raumrichtungen zu messen.  Method according to one of the preceding claims, wherein the data glasses have one or more magnetometers, each of which is adapted to measure the magnetic field strength in each of the three spatial directions. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Bestimmen der Position und/oder Ausrichtung der Datenbrille auch die Messungen von Beschleunigungsmessern, Gyroskopen der Datenbrille und/oder Kameraaufnahmen des Innenraums des Fahrzeugs durch eine Kamera der Datenbrille berücksichtigt werden.  Method according to one of the preceding claims, wherein the measurements of accelerometers, gyroscopes of the data glasses and / or camera recordings of the interior of the vehicle by a camera of the data glasses are considered for determining the position and / or orientation of the data glasses. Fahrzeug, umfassend Mittel zum Erzeugen eines im Wesentlichen statischen Magnetfeldes; wobei die Mittel in der Kopfstützte eines Fahrzeugsitzes, im Dach des Fahrzeugs und/oder in einer das Dach tragenden Säule des Fahrzeugs angeordnet sind.  Vehicle comprising means for generating a substantially static magnetic field; wherein the means are arranged in the headrest of a vehicle seat, in the roof of the vehicle and / or in a roof supporting pillar of the vehicle. Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Mittel ein Permanentmagnet ist.  A vehicle according to claim 8, wherein the means is a permanent magnet.

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