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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten für Aktuatoren, mit denen man eine Innenraumsituation eines Kraftfahrzeugs konfigurieren oder beeinflussen kann. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit der Steuervorrichtung. Ebenso gehört zu der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Steuervorrichtung in dem Kraftfahrzeug.
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Für die Erfassung der Situation in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs, also dem Fahrgastraum, wird in der Regel für jeden einzelnen Anwendungsfall ein eigenes Steuergerät mit eigener, spezifischer Sensorik verwendet, die dann zwar hoch optimiert auf den Anwendungsfall spezialisiert ist, aber im Falle zweier Anwendungsfälle, die ähnliche Sensorik benötigen, ist auch entsprechend die doppelte Sensorik vorhanden. Beispiele für spezialisierte Sensorik sind Sitzbelegungsmatten für die Airbag-Steuerung, Ultraschallsensoren der Diebstahlwarnanlage, kapazitive Sensorik im Lenkrad oder ein einzelner optischer Sensor für die Fahrerbeobachtung während des pilotierten Fahrens. Durch die voneinander getrennt bereitgestellten Steuergeräte lassen sich diese Sensoren nicht auch für andere Steuerfunktionen nutzen oder durch Kombination der Sensordaten Synergien erreichen.
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Die Nutzung mehrerer Sensoren hat dagegen aber Vorteile. Aus der
DE 10 2014 219 326 A1 ist z.B. eine Sensorfusion mit einem Smartphone im Kraftfahrzeug bekannt.
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Aus der
DE 10 2013 224 917 A1 ist ein Verfahren zum Erfassen einer die Aufmerksamkeit eines Fahrers beschreibenden Aufmerksamkeitsgröße bekannt. Eine Steuervorrichtung empfängt Messdaten sowie einen Lenkwinkel aus dem Lenkrad und einen Gaspedalwinkel aus dem Gaspedal. Die Steuervorrichtung überwacht dann den Fahrer. Eine weitere Funktion ist dieser Steuervorrichtung aber nicht zugedacht.
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Aus der
DE 103 46 846 A1 ist eine Datenverarbeitungseinheit für eine Assistenzeinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Diese Einheit ist in der Lage, Straßennetzdaten mit Informationen aus Umfeldinformationsquellen zu fusionieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Steuerung von Aktuatoren eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs Ressourcen des Kraftfahrzeugs mehrfach zu nutzen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur offenbart.
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Durch die Erfindung ist eine Steuervorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten für Aktuatoren zum Konfigurieren einer Innenraumsituation eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Ein jeweiliges Beispiel für einen solchen Aktuator ist: ein Sitzmotor, ein Fensterhebermotor, ein jeweiliger Spiegelmotor für einen Rückspiegel und/oder Seitenspiegel, ein Gebläse einer Klimaanlage, eine Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung einer Klimaanlage, eine Lenkradstelleinrichtung, ein Medienwiedergabegerät (z.B. ein MP3-Abspielgerät).
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Die Steuervorrichtung zeichnet sich durch einen modularen Aufbau aus. Eine Hardwareschnittstelle ist dazu eingerichtet, aus Sensoren des Kraftfahrzeugs jeweils Sensordaten mittels eines jeweiligen sensorspezifischen Treibers zu empfangen und aus den empfangenen Sensordaten Eingangsdaten zu erzeugen und die Eingangsdaten für einen Abruf durch sensorischunspezifische Abruffunktionen bereitzustellen. Mittels einer jeweiligen Abruffunktion kann somit jeweils zumindest ein Teil der Eingangsdaten bei der Hardwareschnittstelle abgefragt oder ausgelesen werden, ohne dass hierzu eine Steuerung der Sensoren bekannt sein muss, um an die diejenigen Sensordaten heranzukommen, die den jeweiligen Eingangsdaten zu Grunde liegen. Dies übernimmt die Hardwareschnittstelle. Die Abruffunktion stellt also ein einheitliches Protokoll zum Abrufen von Eingangsdaten dar, das auch bei einem Austausch von Sensoren unverändert bleibt. Eine sensorspezifische Signalverarbeitung der Sensordaten erfolgt durch die Treiber, die an die ausgetauschten Sensoren angepasst werden können. Die Hardwareschnittstelle kann auch die elektrischen Anschlüsse für die Sensoren aufweisen.
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Eine Modellebene ist dazu eingerichtet, mehrere Modelle zu betreiben, wobei jedes der Modelle ein jeweiliges mit dem Innenraum in Beziehung stehendes Objekt durch Attributwerte beschreibt. Zum Anpassen an die Innenraumsituation ist jedes Objekt dazu eingerichtet, zumindest einen der Attributwerte mittels einer der Abruffunktionen auf der Grundlage zumindest eines Teils der Eingangsdaten einzustellen. Mit anderen Worten kann jedes Objekt jeweils durch ein Modell repräsentiert werden. Um das Modell an das Objekt anzupassen, können die Eingangsdaten genutzt werden, wobei hierzu das Modell in der beschriebenen Weise keine Anpassung an den Sensor benötigt, da mittels der Abruffunktionen die Eingangsdaten sensor-unspezifisch oder sensorunabhängig abgefragt werden können. Man ist also z.B. von einem Protokoll, das der Hersteller des Sensors für den Empfang der Sensordaten vorgibt, unabhängig. Beispielsweise kann also ein Temperaturwert mittels einer Abruffunktion abgerufen werden, ohne dass bekannt sein muss, wie man aus dem angeschlossenen Temperatursensor den Temperaturwert ausliest.
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Auf Grundlage der Eingangsdaten muss nicht jedes Modell vollständig angepasst werden können, d.h. nicht jeder Attributwert muss allein auf Grundlage der Sensordaten festgelegt werden können. Eine Interpretationsebene ist dazu eingerichtet, mehrere Interpretationsfunktionen auszuführen, wobei jede Interpretationsfunktion jeweils dazu eingerichtet ist, eine Eigenschaft zumindest eines der modellierten Objekte auf der Grundlage zumindest eines eingestellten Attributwerts (von zumindest einem der Modelle) zu ermitteln. Jede Interpretationsfunktion interpretiert also die Situation im Innenraum auf Grundlage der Modelle. Hierbei kann eine Eigenschaft des zumindest einen modellierten Objekts erkannt werden. Ist beispielsweise die Position des Oberkörpers des Fahrers gesucht, während sich der Fahrer aus dem Erfassungsbereich einer Kamera neigt (und damit nicht mehr im Kamerabild erkennbar ist), so kann zum Beispiel für den Fall, dass das Objekt „Handschuhfach“ auf Grundlage der Sensordaten seinen Attributwert „Stellung“ auf „geöffnet“ verändert (das Handschuhfach wurde geöffnet), durch eine Interpretationsfunktion „Fahrerposition“ erkannt werden, dass sich der Fahrer offenbar zum Handschuhfach hin gebeugt haben muss.
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Mit der Modellebene und der Interpretationsebene steht eine Beschreibung der Situation im Innenraum bereit, die ohne Kenntnis der Steuerung der Sensoren erstellt werden kann, also sensoragnostisch, da die Steuerung der Sensoren, d.h. das Auslesen der Sensordaten, durch die Hardwareschnittstelle durchgeführt wird. Genauso wird die Situation im Innenraum unabhängig davon ermittelt, wofür die Situation beobachtet werden soll. Es ist also noch keine Abhängigkeit von einer Steuerfunktion vorgesehen. Somit ist die Situation im Innenraum auch funktionsagnostisch bereitgestellt.
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Es können nun beliebige Steuerfunktionen diese Beschreibung des Innenraums nutzen. Hierzu ist eine Funktionsebene dazu eingerichtet, Steuerfunktionen zu betreiben, wobei jede Steuerfunktion jeweils dazu eingerichtet ist, einige der Steuerdaten für zumindest einen der Aktuatoren des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von zumindest einem eingestellten Attributwert zumindest eines der Modelle und/oder in Abhängigkeit von zumindest einer ermittelten Eigenschaft des zumindest einen modellierten Objekts zu erzeugen. Die Steuerfunktionen greifen also auf die Modelle und/oder die durch die Interpretationsebene ermittelten Eigenschaften zu, um die Aktuatoren zum Konfigurieren der Innenraumsituation zu steuern.
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Eine Netzwerkschnittstelle ist schließlich dazu eingerichtet, die Steuerdaten über ein Datennetzwerk des Kraftfahrzeugs an die Aktuatoren auszusenden. Ein solches Datennetzwerk kann zum Beispiel auf der Grundlage eines Ethernet-Netzwerks und/oder eines CAN-Bus (CAN - Controller Area Network) und/oder eines LIN-Bus (LIN - Local Interconnect Network) und/oder eines FlexRay-Bus und/oder eine MOST-Bus (MOST - Media Oriented System Transport) sein.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine zentrale Architektur für die Sensierung der Innenraumfunktion bereitgestellt ist, die hochmodular in der Lage ist, sensor- und funktionsagnostisch ein einheitliches, globales Modell des Innenraums bereitzustellen und dieses einer Vielzahl an Komfort- und Sicherheitsfunktionen zur Verfügung zu stellen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Die Hardwareschnittstelle ist bevorzugt dazu eingerichtet, die besagten Eingangsdaten durch eine Aggregation und/oder Fusion und/oder Plausibilisierung der empfangenen Sensordaten zu erzeugen. Durch eine Aggregation ergibt sich der Vorteil, dass Sensordaten zusammengefasst werden, sodass durch die Hardwareschnittstelle schon Sensordaten, aus unterschiedlichen Sensoren und/oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden, zusammengefasst werden können und damit kein entsprechender Verwaltungsaufwand in den Modellen nötig ist. Eine Fusion weist den Vorteil auf, dass Sensordaten aus unterschiedlichen Sensoren zusammengefasst werden, um hierdurch Informationsquellen in Form der mehreren Sensoren zu verknüpfen, wodurch die Eingangsdaten eine präzisere und/oder detailreichere Messung darstellen als die Sensordaten jeweils für sich allein genommen. Durch eine Plausibilisierung ergibt sich der Vorteil, dass Messfehler bereits in der Hardwareschnittstelle erkannt werden und dort kompensiert oder beseitigt werden können, um hierdurch einen Einfluss eines Messfehlers auf eines der Modelle zu vermeiden.
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In der Modellebene ist zumindest eines der folgenden Objekte durch jeweils eines der Modelle repräsentiert: ein Fahrzeuginsasse, das Kraftfahrzeug, ein in dem Innenraum angeordneter Gegenstand. Ein Modell für einen Fahrzeuginsassen weist den Vorteil auf, dass die Auswirkung der Aktuatorsteuerung auf den Fahrzeuginsassen durch das Insassenmodell repräsentiert wird oder erkennbar ist. Zudem können nicht-messbare Eigenschaften des Fahrzeuginsassen mittels des Modells hergeleitet werden. Durch das Modell des Kraftfahrzeugs kann der Fahrzeugzustand repräsentiert werden, um hierdurch die Randbedingungen, die aktuell im Innenraum vorliegen, für die Steuerfunktionen zu repräsentieren, z.B. ein Blickwinkel, aus welchem man einen Außenspiegel einsehen kann. Ein Objektmodell eines im Innenraum angeordneten Gegenstands weist den Vorteil auf, dass die Position des Gegenstands im Innenraum und/oder der Einfluss des Gegenstands auf die Innenraumsituation repräsentiert ist. Beispielsweise kann ein vor einem Airbag abgelegter Rucksack als Gegenstand modelliert sein und in Abhängigkeit von der Größe und/oder dem Gewicht und/oder der Position des Rucksacks der Airbag durch eine Steuerfunktion abgeschaltet werden.
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Um mittels eines Modells ein Objekt vorteilhaft für die Steuerfunktionen zu beschreiben, ist insbesondere bevorzugt folgendes vorgesehen. Durch einen jeweiligen Attributwert des Modells des Fahrzeuginsassen ist beispielsweise zumindest eines der folgenden Attribute beschrieben: eine 2D/3D-Avatar-Darstellung (zweidimensionales oder dreidimensionales Modell des Fahrzeuginsassen), eine Position, eine Orientierung, eine Masse (Körpergewicht), eine Pulsfrequenz, eine Atemfrequenz, eine Liedschlagfrequenz, eine Lippenbewegung (z.B. Bewegungsfrequenz), eine Temperatur, eine Hautfeuchtigkeit. Mittels des Attributwerts der Position des Fahrzeuginsassen kann beispielsweise eine Steuerfunktion für die Sitzbelegung betrieben werden. Ein Attributwert einer Pulsfrequenz kann beispielsweise für eine Interpretationsfunktion zur Erkennung des Stresspegels genutzt werden. Ein Attributwert einer Atemfrequenz kann beispielsweise für eine Interpretationsfunktion zur Erkennung eines Gesundheitszustands (Atemnot) genutzt werden. Ein Attributwert einer Masse des Fahrzeuginsassen kann beispielsweise für eine Steuerfunktion eines Gurtstraffers genutzt werden. Ein Attributwert einer Liedschlagfrequenz kann durch eine Interpretationsfunktion für eine Vigilanzmessung des Fahrzeuginsassen genutzt werden. Ein Attributwert einer Temperatur, beispielsweise eine Hauttemperatur, ist für eine Steuerfunktion einer Klimaanlage nutzbar. Eine Avatar-Darstellung kann mehrere Attributwerte umfassen und bietet den Vorteil, dass die jeweilige Raumposition zumindest einer Gliedmaße auch dann mittels der modellierten Gliedmaßen erfasst oder ermittelt werden kann, wenn diese Gliedmaße sich außerhalb des Erfassungsbereichs der Sensoren des Kraftfahrzeugs befinden.
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In Bezug auf das Modell des Kraftfahrzeugs (Fahrzeugzustandsmodell) ist beispielsweise durch einen jeweiligen Attributwert des Modells des Kraftfahrzeugs zumindest eines der folgenden Attribute beschrieben: eine Spiegelstellung, eine Sitzstellung, ein Gurtstatus, eine Fahrgeschwindigkeit, ein Klemmenzustand einer Spannungsversorgung, ein Lenkwinkel, ein Türzustand, ein Klappenzustand (zum Beispiel einer Kofferraum-Klappe). Ein Attributwert einer Spiegelstellung kann genutzt werden, um eine Bewegung eines Kopfes des Fahrers zu prädizieren, wenn dieser den rückwärtigen Verkehr beobachten muss. Ein Attributwert einer Sitzstellung kann dazu genutzt werden zu entscheiden, welche Bedienelemente im Innenraum von einem vorgegebenen Fahrzeuginsassen mit der Hand erreicht werden können und welche dagegen zum Beispiel mittels Sprachbedienung oder Blickrichtungserkennung bedient werden können müssen. Ein Attributwert einer Fahrgeschwindigkeit kann zum Beispiel zum Prädizieren einer Querkraft bei einer Kurvenfahrt genutzt werden. Ein Klemmenzustand einer Spannungsversorgung kann dazu genutzt werden, eine verfügbare Motorkraft zumindest eines Aktuators vorherzusagen. Ein Attributwert eines Lenkwinkels weist den Vorteil auf, dass anhand eines zeitlichen Verlaufs des sich verändernden Attributwert auf einen inneren Zustand des Fahrers rückgeschlossen werden kann. Ein Attributwert eines Türzustand weist den Vorteil auf, dass in Abhängigkeit von einer Offenstellung und/oder Geschlossenstellung der Tür eine Teuerung zumindest eines Aktuators möglich ist. Ein Attributwert eines Klappenzustand kann beispielsweise zum Steuern einer Anzeige „Kofferraum offen“ genutzt werden.
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In Bezug auf ein Gegenstandsmodell ist durch einen jeweiligen Attributwert des Modells des Gegenstands beispielsweise zumindest eines der folgenden Attribute beschrieben: eine Position, eine Klasse, eine Orientierung. Ein Attributwert einer Position kann in der bereits beschriebenen Weise zum Beispiel zum Steuern eines Airbags genutzt werden. Ein Attributwert der Klasse kann angeben, ob es sich bei dem Objekt zum Beispiel um eine Handtasche oder eine Digitalkamera oder ein Smartphone handelt. Ein Attribut wird eine Orientierung kann genutzt werden, um zum Beispiel eine Ausrichtung eines Erfassungsbereichs einer Kamera eines Smartphones zu erkennen, wodurch die Kamera als fahrzeugfremder Sensor genutzt werden kann.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Interpretationsebene zumindest eine der folgenden Eigenschaften durch jeweils eine der Interpretationsfunktionen ermittelt wird: eine segmentierte 2D/3D Avatar-Darstellung, eine NCAP-Klassifizierung (NCAP - New Car Assessment Program), , eine Handbewegung, eine Sitzbelegung, eine Körperpose, ein Ablenkungsgrad, ein Müdigkeitsgrad, eine Emotion, ein Stresspegel, eine geometrische Identifikation, eine Blickrichtung, eine Kopforientierung, ein Alter, ein Geschlecht, eine Bekleidungsklasse (z.B. „warm angezogen“). Jede dieser Eigenschaft kann nun auf der Grundlage der insgesamt zur Verfügung stehenden Attributwerte der Modelle ermittelt werden, ohne dass hierzu in jeder der Interpretationsfunktionen die Steuerung der Sensoren implementiert sein muss. Stattdessen kann die durch die Modelle nachgestellte Situation im Innenraum als Grundlage zum Erkennen der jeweiligen Eigenschaft genutzt werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass in der Interpretationsebene durch zumindest eine der Interpretationsfunktionen eine Kontextbewertung durchgeführt wird, welche anhand einer Umfeldbeschreibung des Kraftfahrzeuges ermittelt, wie das Umfeld des Kraftfahrzeugs und/oder was von dem Umfeld von dem Innenraum aus für einen Fahrzeuginsassen erkennbar ist. So kann z.B. eine jeweilige Position zumindest eines Verkehrsteilnehmers im Umfeld des Fahrzeuges beschrieben sein, sodass eine jeweilige Reaktion und/oder Haltung des Fahrers und/oder eines anderen Fahrzeuginsassen in den Situationskontext gesetzt werden können (z.B. „Fahrer blickt in den Seitenspiegel, um ein anderes Kraftfahrzeug zu beobachten“).
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Die besagte Umfeldsbeschreibung kann aus einem Umfeldmodell empfangen werden, welches basierend auf Umfeldsensoren, wie z.B. Radar, Lidar, Ultraschall, um nur Beispiele zu nennen, gebildet sein kann. Ein solches Umfeldmodell kann z.B für pilotiertes Fahren bereitgestellt sein. Ergänzt um Navigationsdaten und/oder eine digitale Straßenkarte kann das unmittelbare Umfeld, d.h. z.B. Fremdfahrzeuge, weitere Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger oder Radfahrer, Verkehrsschilder, Ampeln, markante Punkte, durch das Umfeldmodell beschrieben sein.
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Zu verschiedenen Attributen der Innenraumsituation besteht hier ein unmittelbarer Zusammenhang, wie beispielsweise der Blickrichtung des Fahrers, ein Bremseingriff oder eine unerwartete Pulserhöhung deswegen.
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Das Umfeldmodell kann außerhalb des hier skizzierten Konzepts, also auch außerhalb der Steuervorrichtung, verortet sein und braucht zur Bewertung des Situationskontextes der Innenraumsituation lediglich abgefragt, aber nicht befüllt oder synchronisiert oder aktualisiert werden, wie die eigene, interne Modellebene.
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Die Modelle müssen nicht alle ihre Attributwerte auf der Grundlage der Eingangsdaten (verarbeitete Sensordaten) einstellen können. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest eine der Interpretationsfunktionen dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der ermittelten Eigenschaft zumindest einen weiteren Attributwert in zumindest einem der Modelle einzustellen. Somit wird durch Interpretation der durch die Modelle nachgestellten Situation im Innenraum zumindest ein weiterer Attributwert hergeleitet oder ermittelt, für den dann jeweils kein Sensor zum Erfassen des jeweiligen Attributwerten nötig ist.
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In der Funktionsebene ist zumindest eine der folgenden Steuerungen durch jeweils eine der Steuerfunktionen bereitgestellt: eine Gestensteuerung, eine Insassenbenachrichtigung, eine Airbag-Steuerung, eine fahrerabhängige Sitz- und/oder Cockpitanpassung, eine Beleuchtungssteuerung, eine Fahrerberechtigungsprüfung, eine Klimatisierungssteuerung, eine 3D-Klangfokussierung, eine HRV-Biofeedback-Steuerung (HRV - Herz-Rhythmus-Variabilität). Die Gestensteuerung kann in vorteilhafter Weise zum Beispiel auf den beschriebenen Avatar zurückgreifen, sodass nicht jede Gliedmaße auch tatsächlich durch eine Kamera erfasst sein muss. Anhand eines Modells eines Gegenstands kann bei der Gestensteuerung sogar zusätzlich erkannt werden, ob ein Fahrzeuginsasse tatsächlich eine Bediengeste ausführt oder nach dem Gegenstand gereift. Eine Insassenbenachrichtigung kann beispielsweise eine Steuerung einer Anzeigeeinrichtung und/oder Sprachausgabeeinrichtung und/oder eines Haptikaktuators des Kraftfahrzeugs durchführen, um an einen Fahrzeuginsassen einen Hinweis auszugeben. Die Airbag-Steuerung kann in der beschriebenen Weise zum Beispiel einen Airbag deaktivieren, falls der zugeordnete oder zugehörige Fahrzeugsitz von einem Gegenstand belegt ist. Eine fahrerabhängige Sitz- und/oder Cockpitanpassung kann die Sitzposition und/oder eine Ausgestaltung von graphischen Anzeigenelementen in Abhängigkeit von einer Identität einer Person und/oder physiologischen Merkmalen der Person, zum Beispiel deren Körpergröße und/oder Sehvermögen, anpassen. Eine Beleuchtungssteuerung kann zum Beispiel ein Ambientelicht (indirekte Beleuchtung) im Kraftfahrzeug Steuern und/oder einen Lichtspot für einen lesenden Fahrzeuginsassen ausrichten. Hierbei kann zum Beispiel das Insassenmodell zum Ermitteln der Blickrichtung und/oder Kopfneigung des Fahrzeuginsassen zum Erkennen einer Lesetätigkeit genutzt werden und ein Modell eines Buches, das der Fahrzeuginsasse betrachtet, zum Ausrichten des Lichtspots. In Abhängigkeit von einer Ausrichtung eines Gesichtsfeld (Blickrichtung und/oder Kopfneigung) kann zum Beispiel auch eine Fußbodenbeleuchtung zum Ausleuchten eines Fußraums aktiviert werden. Eine Fahrerberechtigungsprüfung kann geometrische Merkmale aus einem Insassenmodell nutzen. Eine Klimatisierungssteuerung kann zum Beispiel eine Sitzklimatisierung und/oder Zonenklimatisierung (unterschiedliche Temperaturen und/oder Belüftungsstärken für unterschiedliche Raumbereiche) steuern. Die Feedback-Steuerung kann in dem Kraftfahrzeug zum Beispiel eine Klimatisierung und/oder Beleuchtung an eine durch den Herz-Rhythmus signalisierte innerliche Befindlichkeit eines Fahrzeuginsassen anpassen.
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Um die Modellebene, die Interpretationsebene und die Funktionsebene zu betreiben, ist bevorzugt eine Recheneinrichtung bereitgestellt, die hierzu eingerichtet ist. Ein jeweiliges Modell, eine jeweilige Interpretationsfunktion und eine jeweilige Steuerfunktion können hierbei jeweils als ein Programmodul ausgestaltet sein, das durch die Recheneinrichtung ausgeführt werden kann. Hierbei ist die Recheneinrichtung bevorzugt zusätzlich dazu eingerichtet, zumindest ein neues Modell und/oder zumindest eine neue Interpretationsfunktion und/oder zumindest eine neue Steuerfunktion nachträglich zu installieren und mit Eingangsdaten der Hardwareschnittstelle und/oder Attributwerten anderer Modelle zu versorgen. Somit kann also ein neues Modell und/oder eine neue Interpretationsfunktion und/oder eine neue Steuerfunktion in der Steuervorrichtung nachgerüstet werden. Hierbei ist keine Anpassung an die vorhandenen Sensoren nötig, da eine sensorunabhängige Abruffunktion genutzt werden kann, um die beschriebenen Eingangsdaten von der Hardwareschnittstelle abzurufen.
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Bisher wurden als externe Datenquellen nur Sensoren beschrieben. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Netzwerkschnittstelle, die zu dem Datennetzwerk führt, dazu eingerichtet ist, aus dem Datennetzwerk Daten zumindest einer fahrzeugfremden Datenquelle, zum Beispiel einem Internet-Server und/oder einem an das Kraftfahrzeug angebundenen mobilen Endgerät (zum Beispiel Smartphone und/oder Smartwatch und/oder Tablet-PC) zu empfangen und in der Modellebene und/oder in der Interpretationsebene und/oder in der Funktionsebene bereitzustellen. Hierdurch kann zum Beispiel auch eine Datenbank und/oder ein Sensor eines mobilen Endgeräts für das Ermitteln oder Bereitstellen zumindest eines Attributwerts und/oder zumindest einer Eigenschaft und/oder für das Erzeugen von Steuerdaten genutzt werden.
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Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug mit Sensoren und Aktuatoren, die über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gekoppelt sind. Hierdurch können auf der Grundlage von Sensordaten flexibel und austauschbar und nachrüstbar unterschiedliche Steuerfunktionen zum Steuern der Aktuatoren in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen ausgestaltet.
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Durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs ergibt sich eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug. Die Hardwareschnittstelle empfängt aus Sensoren des Kraftfahrzeugs jeweils Sensordaten mittels eines jeweiligen sensorspezifischen Treibers und erzeugt aus den empfangenen Sensordaten Eingangsdaten und stellt die Eingangsdaten für einen Abruf durch sensorunspezifische Abruffunktionen bereit. Eine Modellebene betreibt mehrere Modelle, wobei jedes der Modelle ein jeweiliges mit einem Innenraum des Kraftfahrzeugs in Beziehung stehendes Objekt durch Attributwerte beschreibt und zumindest einen der Attributwerte mittels einer jeweiligen Abruffunktion auf der Grundlage der Eingangsdaten einstellt. Mit „in Beziehung stehend“ ist gemeint, dass sich das Objekt im Innenraum befindet oder den Innenraum begrenzt oder von Innenraum aus zu sehen ist. Eine Interpretationsebene führt zumindest eine Interpretationsfunktion aus, wobei jede Interpretationsfunktion jeweils eine Eigenschaft zumindest eines der modellierten Objekte auf der Grundlage zumindest eines eingestellten Attributwert zumindest eines der Modelle ermittelt. Eine Funktionsebene betreibt zumindest eine Steuerfunktion, wobei jede Steuerfunktion jeweils Steuerdaten in Abhängigkeit von zumindest einem eingestellten Attributwert zumindest eines der Modelle und/oder in Abhängigkeit von zumindest einer ermittelten Eigenschaft erzeugt. Eine Netzwerkschnittstelle sendet die Steuerdaten an zumindest einen Aktuator des Kraftfahrzeugs aus.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In der Figur sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich zum Beispiel um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Um in einem Passagierraum oder Innenraum 11 des Kraftfahrzeugs 10 Einfluss auf die dortige Situation nehmen zu können, also beispielsweise auf die Klimatisierung und/oder Anordnung von Sitzen/Spiegeln und/oder die Darbietung von Medieninhalten, kann eine Steuervorrichtung 12 bereitgestellt sein. Die Steuervorrichtung 12 kann als ein einzelnes Steuergerät oder als ein Verbund von Steuergeräten ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 11 eine Prozessoreinrichtung 13 aufweisen, die einen oder mehrere Mikroprozessoren und/oder einen oder mehrere Mikrocontroller aufweisen kann. An die Steuervorrichtung 12 können Sensoren 14 des Kraftfahrzeugs 10 angeschlossen sein, beispielsweise eine 3-D-Kamera und/oder eine 2-D-Kamera und/oder zumindest ein Temperatursensor und/oder zumindest ein Mikrofon und/oder zumindest ein am Körper zu tragen des Accessoire zum Messen von Körpersignalen. Zum Beeinflussen der Situation im Innenraum 11 kann die Steuervorrichtung 12 Steuerdaten 15 zum Steuern von Aktuatoren 16 des Kraftfahrzeugs 10 erzeugen. Beispiele für einen Aktuator 16 sind jeweils: ein Sitzmotor und/oder ein Spiegelmotor und/oder ein Fensterhebermotor und/oder ein Infotainmentsystem (Informations-Unterhaltungssystem), eine Klimaanlage, eine Anzeigeeinrichtung in einem Kombiinstrument des Kraftfahrzeugs 10. Die Steuervorrichtung 12 kann mit den Aktuatoren 16 über ein Datennetzwerk 17 gekoppelt sein. Das Datennetzwerk 17 kann zum Beispiel ein Ethernet-Netzwerk 18 und/oder ein Bussystem 18', beispielsweise einen CAN-Bus, umfassen. An das Datennetzwerk 17 kann die Steuervorrichtung 12 über eine Netzwerkschnittstelle 19 angeschlossen sein, z.B. ein NIC (Network Connect Interface). Unterschiedliche Netzwerk-Technologien können über ein Gateway 20 miteinander gekoppelt sein.
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Durch die Prozessoreinrichtung 13 können unterschiedliche Programmmodule ausgeführt werden, die einzeln oder modular in der Steuervorrichtung 12 installiert oder implementiert werden können. Hierbei ist vorgesehen, dass die Programmmodule nicht an die vorhandenen Sensoren 14 angepasst sein müssen. Vielmehr ist eine Hardwareschnittstelle 21 bereitgestellt, welche Sensordaten 22 aus den Sensoren 14 empfangen und daraus Eingangsdaten 23 erzeugen kann, die mit einer sensorunabhängigen Abrufroutine innerhalb der Steuervorrichtung 12 abgerufen werden können. Zum Steuern oder sensorspezifischen abrufen der Sensordaten 22 kann die Hardwareschnittstelle 21 für jeden Sensortyp einen passenden Treiber 24, d.h. eine Treiber-Software aufweisen. Die mittels der Treiber 24 empfangen Sensordaten können durch Aggregation und/oder Fusion und/oder Plausibilisierung in die Eingangsdaten 23 umgewandelt werden.
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Innerhalb der Steuervorrichtung 12 kann in der Recheneinrichtung 13 eine Architektur aus drei Ebenen, nämlich einer Modellebene 25, einer Interpretationsebene 26 und einer Funktionsebene 27, bereitgestellt sein. Jede Ebene 25, 26, 27 ist dadurch gebildet, dass darin jeweils gleichartige Programmmodule zusammengefasst sind.
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In der Modellebene 25 können als Programmmodule Modelle 28 bereitgestellt sein. Jedes Modell 28 kann ein Objekt in dem Innenraum 11 oder an dem Kraftfahrzeug 10 repräsentieren. Es kann ein Insassenmodell, ein Fahrzeugzustands Modell und/oder ein Gegenstandsmodell geben. Jedes Modell 28 kann das von ihm beschriebene oder repräsentierte Objekt durch Attributwerte 29 beschreiben, von denen in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Zumindest einige der Attributwerte 29 kann jedes Modell 28 dadurch einstellen, dass es aus der Hardwareschnittstelle 21 zumindest einen Teil der ein Eingangsdaten 23 abruft. Hierzu muss das Modell 28 nicht wissen, wie man den zugehörigen Sensor 14 gesteuert oder ausliest. Stattdessen kann eine sensorunabhängige Abruffunktion genutzt werden, die an der Hardwareschnittstelle 21 die benötigten Eingangsdaten 29 anfordert oder ausliest. Mit „sensorunabhängige Abruffunktion“ ist insbesondere eine Abruffunktion gemeint, die Bestandteil einer API (Application Programming Interface) der Hardwareschnittstelle 21 sein kann und/oder ein vorbestimmtes, sensorunabhängiges Protokoll zum Auslesen der Eingangsdaten 23 vorsieht. Die Abruffunktion ändert sich selbst dann nicht, wenn zumindest einer der Sensoren 14 ausgetauscht wird. Beispielsweise kann eine Abruffunktion zum Abrufen von Temperaturwerten vorgesehen sein, durch welche Eingangsdaten mit Temperaturwerten abgerufen werden können, unabhängig davon, aus welchem Sensoren 14 oder Sensortyp die Temperaturwerte stammen.
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In der Interpretationsebene können Interpretationsfunktionen 30 bereitgestellt sein. Eine Interpretationsfunktion 30 kann zumindest einen jeweiligen Attributwert 29 aus einem oder mehreren Modellen auslesen und daraus eine Eigenschaft 31 eines Objekts des Kraftfahrzeugs 10 ermitteln. Diese Eigenschaft 31 kann dann wieder als ein Attributwert oder durch mehrere Attributwerte beschrieben werden. Diese neuen Attributwerte können wieder in dem passenden Modell 28 abgespeichert werden.
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Die so bereitgestellte modellbasierte Beschreibung des Innenraums 11 kann von unterschiedlichen Steuerfunktionen 32 der Funktionsebene 27 genutzt werden. Jede der Steuerfunktionen 32 kann auf der Grundlage zumindest eines jeweiligen Attributwerts 29 zumindest eines Modells 28 und/oder auf der Grundlage zumindest einer durch eine jeweilige Interpretationsfunktion 30 ermittelte Eigenschaft 31 Steuerdaten 15 erzeugen, mit denen sie zumindest einen Aktuator 16 steuern kann. So kann für Steuerfunktionen 32, wie zum Beispiel eine Gestensteuerung, eine Airbag-Steuerung, eine Sitzadaption und/oder Cockpitadaption, eine Beleuchtungssteuerung und/oder weitere Steuerfunktionen 32 auf der Grundlage unterschiedlicher Sensoren 14 mittels der Modelle 28 und Interpretationsfunktionen 30 die Situation im Innenraum 11 beschrieben werden, sodass die Steuerfunktionen 32 die Steuerdaten 15 an die aktuelle Situation im Innenraum 11 anpassen können. Hierbei können die Steuerfunktionen 32 die Sensoren 14 über die Modellschicht 25 und die Interpretationsschicht 26 gemeinsam nutzen. Auch eine neue Steuerfunktion kann hinzugefügt werden, die dann die vorhandenen Sensoren 14 nutzen kann.
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Dies erlaubt durch Synergie in Hardware und Software die Senkung der Kosten pro Steuerfunktion 32 und damit auch die Umsetzung von Steuerfunktionen 32, die andernfalls aufgrund eigener Systemkosten, wie sie durch separate Bereitstellung von Sensoren nötig wären, nicht wirtschaftlich wären. Weiterhin ist eine Steigerung der Robustheit möglich, da durch die Fusionen Plausibilisierung mehrere Sensoren für jede Steuerfunktion 32 genutzt werden können. Je nach Anwendungsfall und Ausstattungsmerkmal erlaubt die Steuervorrichtung 12 die vollständige Substitution anderer Steuergeräte.
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Durch eine Steigerung des Erfassungspotenzials der Steuerfunktionen 32 und die Fusion der Sensordaten 22 ist überdies auch eine Redundanz gegeben, wie sie für das automatisierte Fahren von Level 3 bis Level 5 (Level - Automatisierungsstufe) gemäß zum Beispiel SAE J 3016 vorgesehen ist.
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Die in der Figur gezeigte Realisierung der Steuervorrichtung 12 weist eine Architektur mit Modellebene 25, Interpretationsebene 26 und Funktionsebene 27 auf.
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Auf der Modellebene 25 werden Insassen und Gegenstände klassifiziert sowie der Fahrzeugzustand in einem Fahrzeugmodell berücksichtigt. Mittels Fusion und Aggregation der Sensorparameter werden die Modelle 28 mit Attributwerte 29 belegt. Sensorspezifische Treiber 24 definieren die Hardwareschnittstelle 21 und die jeweiligen Datentypen der Attributwerte, die zur Modellierung herangezogen werden.
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Auf der Interpretationsebene werden die Attributwerte zu Informationen verarbeitet, welche die Eigenschaften der Insassen und/oder Objekte und/oder des Kraftfahrzeugs beschreiben und welche wiederum als Attributwerte in die Modelle 28 zurück geschrieben oder synchronisiert werden können.
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Auf der Funktionsebene laufen Steuerfunktionen 32, die sich unabhängig von der Sensortechnologie der Sensoren 14 der Modelle 28 bedienen. Als Ausgabe der Steuerfunktionen 32 werden über das Datennetzwerk 10, zum Beispiel über das Gateway 20, die Steuerdaten 15 an die einzelnen Steuergeräte der jeweiligen Aktuatoren 16 geleitet.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Fusion verschiedener Sensorik im Kraftfahrzeug zu einem zentralen Situationsmodell des Fahrzeuginnenraums bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014219326 A1 [0003]
- DE 102013224917 A1 [0004]
- DE 10346846 A1 [0005]
