Fahrzeug

[01] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren und gesetzeskonformen Betreiben eines Mobiltelefons in einem Fahrzeug.

[02] Ablenkung während der Autofahrt ist eine zunehmende Ursache vieler Unfälle im Straßenverkehr. Nach Schätzungen werden mittlerweile mehr Unfälle durch Ablenkung als durch Alkoholkonsum verursacht. Als eine Hauptursache der Ablenkung wird die Nutzung des Smartphones während der Fahrt identifiziert.

[03] Eine aktuelle Studie der amerikanischen NHTSA über die Nutzung von Smartphones am Steuer über das Jahr 2015 gibt an, dass 33 % der 20- bis 29-jährigen Amerikaner ihr Telefon während der Fahrt nutzen. Die Zahl derer, die durch abgelenkte Fahrer verletzt wurden, stieg um 8 % gegenüber einer früheren Erhebung von 2011 (NHTSA- Traffic Safety Facts. (März 2017) . Distracted Driving 2015. Von https : //www . nhtsa . gov/sites/nhtsa . dot . gov/files/documents/8 12_381_distracteddriving2015.pdf abgerufen). Aufgrund der hier zitierten relativen Quoten kann ein direkter kausaler Zusammenhang abgeleitet werden.

[04] Für den deutschen Sprachraum hat die Allianz Versicherung AG im Jahr 2014 eine Studie zu diesem Thema veröffentlicht (Kubitzki, J. (2014) . Jung und urban - Sicherheit und Mobilität 18-24-jähriger im motorisierten. München: AZT Automotive GmbH - Allianz Zentrum für Technik (https : //www . allianz . at/ueber-allianz/media- newsroom/news/aktuelle-news/pa-download/20141014allianz- autotag-2014-studie-) . Eine Kernaussage dieser Studie ist eine höhere Gefahr eines Verkehrsunfalls durch Ablenkung als die durch Alkoholeinfluss. 46 % der Befragten gaben an, während der Fahrt das Handy zu bedienen.

[05] Teilweise wird in einigen Ländern gesetzlich das Telefonieren ohne Freisprecheinrichtung während des Führens eines Fahrzeuges untersagt. Teilweise ist darüber hinaus sogar die Nutzung des Smartphones als Navigationsgerät und das Schreiben von textbasierten Nachrichten (SMS/Chat/E Mail) verboten. Dennoch setzen sich einige Fahrer über diese Verbote hinweg. Die Politik ist bisher nicht im Stande durch Appelle, Drohungen und höhere Strafen eine deutliche Senkung dieser Anzahl an Personen herbeizuführen.

[06] Es muss daher nach einer alternativen technischen Lösung gesucht werden, die eine Nutzung des mobilen Gerätes während der Autofahrt und auch allgemein während der aktiven Teilnahme am Straßenverkehr entsprechend gesetzlicher Vorgaben steuern kann.

[07] Hinsichtlich der Nutzung von Mobiltelefonen im Straßenverkehr gibt es verschiedene Ansätze im Stand der Technik. Zum einen gibt es Anbieter, welche für das Mobiltelefon einen sogenannten Automodus anbieten, welcher den Benutzerkomfort des Mobiltelefons steigert, jedoch keine Einschränkung des Funktionsumfangs gemäß gesetzlicher Vorgaben vornimmt . Von anderen Anbietern gibt es ein System, bei dem die Funktionalität des Mobiltelefons auf das Display des Autos transferiert wird. Bei einem weiteren Produkt erfolgt eine Einschränkung der Funktionalität des Mobiltelefons über eine extern per Bluetooth verbundene Box .

[08] Mobiltelefone des Stands der Technik verfügen über standardisierte physikalische Sensoren und Schnittstellen. Dazu zählen unter anderem Beschleunigungssensoren, GPS- Sensoren sowie Bluetooth-Schnittstellen oder NFC-Chips . Die Bluetooth-Funktionalität umfasst unter anderen die Funktechnik, welche unter dem Begriff Bluetooth Low Energy, Bluetooth LE (kurz BLE) oder Bluetooth Smart bekannt ist.

[09] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelefons anzugeben, bei dem das Störpotential eines in einem Fahrzeug angeordneten Mobiltelefons verringert wird. Ferner soll die Erfindung insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelefons angeben, bei welchem ein Fahrer des Fahrzeugs nicht durch einen Betrieb eines Mobiltelefons vom Führen des Fahrzeugs abgelenkt wird. Um eine weitreichende Regulation zur Steigerung des Verkehrssicherheitsverhaltens zu erzielen, ist es insbesondere eine Aufgabe, eine erfolgreiche Umsetzung auf Basis einer Implementierung im Betriebssystem des Smartphones zu realisieren.

[10] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Mobiltelefons in einem Fahrzeug mit folgenden Schritten: Ermitteln einer Geschwindigkeit des Mobiltelefons mithilfe mindestens eines

Beschleunigungssensors des Mobiltelefons und Deaktivieren der Netzverbindung des Mobiltelefons, falls eine ermittelte Geschwindigkeit des Mobiltelefons größer als ein vorgegebener Geschwindigkeits-Schwellenwert ist.

[11] Unter der Netzverbindung werden vorliegend eine Verbindung der mobilen Daten als auch die Drahtlosverbindungen wie WLAN verstanden. Damit ist es nicht mehr möglich, Nachrichten via SMS, Internet, WhatsApp oder anderen Nachrichtendiensten zu versenden oder zu empfangen .

[12] Das Verfahren dient unter anderem dem Betreiben eines Mobiltelefons in einem Fahrzeug, so dass das Fahrzeug sicher betrieben werden kann. Somit kann unter dem Verfahren ein Sicherheitsverfahren verstanden werde. Ein solches Sicherheitsverfahren kann auf einem Mobiltelefon mittels einer Mobile Application, welche kurz auch APP genannt wird, realisiert werden.

[13] Auf Grund der hier vorgestellten Lösung kann sichergestellt werden, dass ein Anwender eine Beschränkung der verfügbaren Funktionen nicht ohne erheblichen technischen Aufwand umgehen kann. Zentrales Ziel ist somit eine Implementierung als Bestandteil des Systemkerns, die durch den Anwender nicht gelöscht, deinstalliert oder umgangen werden kann.

[14] Unter einem Mobiltelefon kann ein Handy oder auch Smartphone verstanden werden. [15] Das Fahrzeug kann ein Land-, Luft-, oder Wasserfahrzeug sein. Ein Landfahrzeug kann ein Schienenfahrzeug, Straßenfahrzeug oder ein Geländefahrzeug sein. Ein Straßenfahrzeug kann ein PKW sein. Das Verfahren kann dazu dienen, dass in gefährlichen Situationen, d. h. ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Fahrer nicht von dem Mobiltelefon abgelenkt wird. Das Verfahren kann auch dazu dienen, mindestens eine Funktion des Mobiltelefons in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Mobiltelefons zu deaktivieren.

[16] Unter der Geschwindigkeit des Mobiltelefons wird vorliegend insbesondere eine Relativgeschwindigkeit des Mobiltelefons und insofern auch des Fahrzeugs, in dem sich das Mobiltelefon befindet, relativ zu seiner Umgebung, d. h. zur Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, verstanden.

[17] Durch Integration der zeitabhängigen, vom Beschleunigungssensor erfassten Beschleunigungsfunktion kann die Geschwindigkeit des Mobiltelefons ermittelt werden .

[18] Die vorgegebene Geschwindigkeit ist bevorzugt 1 km/h, weiter bevorzugt 5 km/h, und noch weiter bevorzugt 10 km/h.

[19] Durch das Verfahren wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein Mobiltelefon ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit nicht mehr den Nutzer des Mobiltelefons durch von der Netzverbindung abhängige Interaktionen ablenken kann.

[20] Um die mithilfe von mindestens einem

Beschleunigungssensor ermittelte Geschwindigkeit des Mobiltelefons genauer zu bestimmen, kann die ermittelte Geschwindigkeit mithilfe eines GPS-Sensors des Mobiltelefons kalibriert werden.

[21] Da die GPS-Funktion lediglich zur Kalibrierung genutzt wird und danach die Geschwindigkeitserfassung über den Beschleunigungssensor erfolgt, kann das Verfahren vorteilhafterweise ohne die Nutzung der GPS-Funktion besonders energiesparend durchgeführt werden. Die GPS- Funktion kann jedoch auch regelmäßig „hinzugeschaltet" werden, sodass beispielsweise regelmäßig eine Kalibrierung erfolgt .

[22] Um die Kommunikation mit einem an das Mobiltelefon angeschlossenen Peripheriegeräte nicht zu unterbrechen oder zu stören, kann die Deaktivierung der mindestens einer weiteren Funktion des Mobiltelefons von mindestens einem mit dem Mobiltelefon verbundenen Peripheriegerät abhängig gemacht werden. In diesem Fall werden, falls ein vorgegebenes Peripheriegerät mit dem Mobiltelefon verbunden ist, diejenigen Funktionen des Mobiltelefons, welche mit dem vorgegebenen Peripheriegerät interagieren oder kommunizieren, nicht deaktiviert. Gemäß einer Ausführungsform fallen WLAN-Peripheriegeräte nicht unter die oben genannten Peripheriegeräte. Peripheriegeräte können zum Beispiel kabelgebundene oder kabellose Fernsprecheinrichtungen, insbesondere Bluetooth- - Fernsprecheinrichtung sein.

[23] Bevorzugt wird das Verfahren nur durchgeführt, wenn eine Sicherheitsfunktion des Mobiltelefons aktiviert ist . Dies hat den Vorteil, dass der Nutzer des Mobiltelefons aktiv entscheiden kann, ob die Funktionen des Mobiltelefons durch das erfindungsgemäße Verfahren eingeschränkt werden soll oder nicht. Die Sicherheitsfunktion kann als Mobile App auf dem Mobiltelefon installiert werden oder direkt im Betriebssystem des Mobiltelefons implementiert sein.

[24] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Sicherheitsverfahrens eines Handys.

Figur 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Lokalisieren eines Handynutzers in einem Fahrzeug, welches Teil des Sicherheitsverfahrens ist.

Figur 3 zeigt mögliche Anordnungspositionen eines

Beacons innerhalb eines PKW, welche von dem Sicherheitsverfahren als mögliche Fahrerpositionen interpretiert werden.

Figur 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Handys, welches Teil des Sicherheitsverfahrens ist.

[25] Ein Sicherheitsverfahren 100 verwendet zur Durchführung ein Handy. Auf dem Handy ist eine APP installiert, in der eine Sicherheitsfunktion aktivierbar ist. Das Handy verfügt über einen Beschleunigungssensor, eine mobile Datenverbindung, eine WLAN-Verbindung, einen NFC-Chip, eine Bluetooth-Verbindung und eine „Bluetooth Low Energy"-Funkverbindung, im Weiteren BLE-Verbindung genannt . Durch Auswahl aus einer Liste erkannter Beacons erfolgt eine Paarung oder eine Kopplung zwischen einem einzigen Beacon und der APP, welche per Bluetooth erfolgen kann. Hierbei kann in der APP gespeichert sein, welches Beacon 130 als Referenz-Beacon für die APP gilt. Danach wird mittels einer BLE-Verbindung des Handys eine Entfernung zu diesem Beacon ermittelt.

[26] Über die Bluetooth-Verbindung kommuniziert insbesondere das Handy mit einem Bordcomputer eines PKW. Der PKW verfügt über Drucksensoren in den Sitzen sowie beispielsweise über Lautsprecher, welche das Innere des PKW beschallen .

[27] Vor Betreten des PKW kann der Nutzer der App, welcher ebenfalls der Fahrer des PKW ist, die Sicherheitsfunktion in der App aktivieren.

[28] Das Sicherheitsverfahren 100 überprüft (Schritt 102), ob die Sicherheitsfunktion des Handys aktiviert ist. (Das Bejahen einer Abfrage ist mit einem Haken und das Verneinen einer Abfrage mit einem Kreuz in der Figur gekennzeichnet) . Falls die Sicherheitsfunktion nicht aktiviert ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 102 zurück.

[29] Falls die Sicherheitsfunktion des Handys aktiviert ist, so wird der Handynutzer lokalisiert 140. [30] Hierzu wird zunächst abgefragt 141, ob mindestens ein Signal eines Beacons 130 vom Handy empfangen wird. Falls dies nicht der Fall ist, wird so lange gewartet, bis ein Signal eines Beacons 130 empfangen wird. Falls ein Signal eines Beacons 130 empfangen wird, wird auf ein Broadcast- Signal des Beacons 130 gewartet und empfangen 142.

[31] Mithilfe des von dem Beacon 130 empfangenen Funksignals wird eine Distanz zu dem Beacon 130 berechnet 143.

[32] In einem nächsten Schritt wird geprüft 145, ob die Distanz des Beacons 130 kleiner als ein vorgegebener Wert ist . Der vorgegebene Wert kann abhängig von der körperlichen Größe des Fahrers konfiguriert werden. Er beträgt vorliegend 45 cm und entspricht einem Fahreraufenthaltsbereich 132. In der App kann der vorgegebene Wert vom Nutzer aus den folgenden Werten manuell ausgewählt werden: 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 cm. Eine in diesem Bereich 132 ermittelte Position des Handys wird von der APP damit gleichgesetzt, dass der Nutzer des Handys der Fahrer des Kfz ist. Somit wird, falls die ermittelte Distanz des Handys zu dem Beacon 130 kleiner als der vorgegebene Wert ist, der Handynutzer von der APP als Fahrer 146, andernfalls als Beifahrer festlegt 147.

[33] Nachdem der Handynutzer lokalisiert wurde 140, wird abgefragt 150, ob der Handynutzer der Fahrer ist. Falls dies nicht der Fall ist, so erlaubt die App dem Handy, alle Funktionen zu benutzen 151. In diesem Fall werden demnach keine Funktionen deaktiviert. [34] Alternativ zur Verwendung eines Referenz-Beacons werden drei oder mehr Beacons verwenden, um die Position des Handys mittels Triangulation exakt zu ermitteln.

[35] Falls die Abfrage 150 ergibt, dass der Handynutzer der Fahrer ist, wird eine Geschwindigkeit des Handys mithilfe des Beschleunigungssensors ermittelt 110.

[36] Zur Geschwindigkeitsermittlung 110 des Handys wird zunächst ein initialer Abgleich der momentanen Geschwindigkeit unter Nutzung des internen GPS-Sensors durchgeführt. Hierbei wird eine absolute Anfangsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung über einen initialen Kalibrierungsschritt ermittelt. Somit wird der Geschwindigkeitsvektor der initialen Bewegung des Handys ermittelt .

[37] Darauf ermittelt das Handy mittels Abfrage zwei unterschiedliche Ereignisse. Eine Abfrage bildet ein sogenanntes „Location Changed Event" 171 ab. Eine andere Abfrage bildet ein sogenanntes „Sensor Event" 181 ab.

[38] Bei einem „Sensor Event" hat der Beschleunigungssensor einen von 0 verschiedenen Wert detektiert. Das „Sensor Event" liefert die reinen Werte des Beschleunigungssensors, aus der die Geschwindigkeit errechnet wird. Das „Location Changed Event" bezieht sich auf die Veränderung der absoluten Position im Raum, z.B. von einem Gyroskop. Hierdurch soll eine Unabhängigkeit von einer aktuellen Orientierung des Handys in der Hand des Nutzers erzielt werden. Beide Events werden genutzt, um eine richtungsunabhängige Geschwindigkeit zu ermitteln. [39] Nach der Abfrage 181 im „Sensor Event" werden die

Daten durch einen Low-Pass oder Band-Pass geglättet 182, um Artefakte in der Geschwindigkeitsmessung mit dem Beschleunigungssensor zu unterdrücken. Dies erfolgt deshalb, da die Erfassung der Beschleunigung ein gewisses Rauschen im Ruhezustand erzeugt. Die Glättung kann hierbei durch einen Kalman- und/oder einen Fourier-Filter erfolgen.

[40] Anschließend wird die durch die Beschleunigung bewirkte relative Geschwindigkeitsänderung des Handys vektoriell berechnet 183. Für ein optimiertes Energiemanagement erfolgt diese Berechnung lediglich unter Verwendung des internen Beschleunigungssensors.

[41] Zur Berechnung der relativen Geschwindigkeitsänderung 183 des Handys werden die vektoriellen Beschleunigungsdaten mit einem internen Zeitstempel erfasst und in einem Datenarray verarbeitet. Die vom Beschleunigungssensor erfassten Beschleunigungswerte a _x , a _y , a _z werden gemäß den Koordinatenachsen x, y, z samt einem Zeitstempel in folgender Spaltenform erfasst: a _x , a _y , a _z , Zeit (in ms) .

[42] Danach wird mittels der Formel (ai _+i +ai) /2 pro Koordinatenachse der Mittelwert der Beschleunigung pro Zeitintervall ti _+i -ti rekursiv gebildet, woraus ein neues Array entsteht, das wie folgt aussieht: ΐz, a^, a^, At .

[43] Die relative Änderung der Geschwindigkeit wird anschließend für jede Koordinatenachse mittels der Formel Av _x = cC^ - At berechnet. Hierdurch entsteht ein neues Array, welches die relativen, vektoriellen Geschwindigkeits- änderungen seit der anfänglich durchgeführten Erfassung der GPS-Geschwindigkeit angibt mit folgender Form: Av _x , Av _y , Av _z .

[44] Je kleiner die Zeitabstände At sind, umso präziser ist die feststellbare Geschwindigkeitsänderung. Es soll betont werden, dass hierdurch die relative Geschwindigkeits änderung, nicht jedoch die absolute Geschwindigkeit selbst, ermittelt wird.

[45] Der Vektor der absoluten Geschwindigkeit wird im Anschluss durch Aufsummieren aller ermittelten Array-Werte bestimmt 184. Dies kann z.B. jede Sekunde erfolgen. Für den x-Wert v*; _,Gesamt,neu des Geschwindigkeitsvektors der absoluten Geschwindigkeit gilt dann: v _{x Gesamt neu} = v o _,c + Si Dn _c , wobei Vg, x der x-Wert der Geschwindigkeit des vorherigen Zeitintervalls ist. Für die y- und z-Werte gilt eine entsprechende Formel.

[46] Anschließend wird die momentane, richtungsunabhängige Geschwindigkeit bestimmt, indem der Absolutbetrag des Geschwindigkeitsvektors herausgerechnet wird 185. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Transformation in ein orientierungsunabhängigen Koordinatensystem nicht nötig, da die Werte orientierungsbereinigt vom Betriebssystem bereitgestellt werden.

[47] Nach der Abfrage des „Location Changed Events" 171 wird ein Einheitsvektor der letzten bekannten Geschwindigkeit gebildet 172. Danach wird eine richtungsabhängige Geschwindigkeit des Einheitsvektors bestimmt 173. Im folgenden Schritt werden die richtungsabhängigen und die richtungsunabhängigen Geschwindigkeiten gespeichert 174.

[48] Anschließend wird abgefragt, ob der GPS-Sensor aktiviert ist 175. Falls dies der Fall ist, wird mithilfe des GPS-Sensors eine Geschwindigkeit des Handys ermittelt 176.

[49] Mithilfe der durch den GPS-Sensor ermittelten Geschwindigkeit wird die derzeitig ermittelte Geschwindigkeit korrigiert oder entsprechend kalibriert 112. In einem nächsten Schritt wird die so ermittelte Geschwindigkeit an die App zurückgegeben 177. Falls GPS- Sensor bei der obigen Abfrage 175 nicht aktiviert war, wird die ermittelte Geschwindigkeit ohne eine GPS-Korrektur an die App zurückgegeben 177.

[50] Nach der Geschwindigkeitsermittlung 110 des Handys wird abgefragt 114, ob die ermittelte, kalibrierte Geschwindigkeit größer als eine vorgegebene Geschwindigkeit, vorliegend 5 km/h, ist. Dieser Wert ist grundsätzlich konfigurierbar. Falls man als Bezug die Schrittgeschwindigkeit nimmt, so kann der Wert 3,5 bis 4,5 km/h betragen. Da in Deutschland jedoch bei jeglicher Geschwindigkeit, also ab 0,01 km/h, ein Handyverbot gilt, kann auch dieser Wert verwendet werden. Da die gesetzlichen Vorschriften in anderen Ländern vermutlich abweichen, kann für jedes Land ein anderer Wert von der App vorgeschlagen oder manuell vom Nutzer eingestellt werden. [51] Falls die ermittelte Geschwindigkeit nicht größer als 5 km/h ist, erlaubt die App dem Handy, alle Funktionen zu benutzen 151.

[52] Sollte die ermittelte Geschwindigkeit größer als 5 km/h sein, wird die Netzverbindung des Handys deaktiviert 120, indem die mobile Datenverbindung und die WLAN- Verbindung unterbrochen werden.

[53] Anschließend wird abgefragt 160, ob eine Freisprecheinrichtung an das Handy angebunden ist. Eine Freisprecheinrichtung kann hierbei eine kabellose (Bluetooth) oder kabelgebundene (Headphone) Vorrichtung sein. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Telefoniefunktion des Handys unterbrochen 161. Falls eine Freisprechvorrichtung mit dem Handy verbunden ist, wird die Telefoniefunktion des Handys erlaubt 162. In beiden Fällen kehrt das Verfahren im nächsten Schritt zu der Geschwindigkeitsermittlung 110 zurück. In der Wiederholschleife kann zusätzlich zur Geschwindigkeitsermittlung 110 die Lokalisierung des Fahrers ermittelt werden. Dies ist wichtig, da die Position des Handys sich in der Zwischenzeit geändert haben kann. In diesem Fall werden die beiden Kenngrößen Position des Fahrers und Geschwindigkeit kontinuierlich ermittelt.

Bezugszeichenliste

100 Sicherheitsverfahren

102 Abfrage Aktivierung Sicherheitsfunktion

110 Geschwindigkeitsermittlung

112 Geschwindigkeitskalibrierung durch GPS-Sensor

114 Abfrage, ob Geschwindigkeit größer als 10 km/h ist 120 Deaktivierung der Netzverbindung

130 Beacon

132 Fahreraufenthaltsbereich

140 Lokalisierung des Handynutzers

141 Abfrage, Beaconsignal

142 Empfangen eines Broadcast-Events

143 Berechnung Distanz zu Beacon

144 Erstellung Liste der Beacon-Objekte und Rückgabe an APP

145 Prüfung, ob Distanz von Handy zu Beacon kleiner als vorgegebener Wert

146 Handynutzer wird als Fahrer festgelegt

147 Handynutzer wird als Beifahrer festgelegt

150 Abfrage, ob ermittelte Position eine Fahrerposition sein kann

151 alle Funktionen erlauben

160 Abfrage, ob Freisprecheinrichtung angeschlossen

161 Telefonie unterbrechen

162 Telefonie erlauben 171 Abfrage Location Changed Event

172 Einheitsvektor der letzten bekannten Geschwindigkeit bilden

173 richtungsabhängige Geschwindigkeit bestimmen

174 Speichern der richtungsabhängigen und richtungsunabhängigen Geschwindigkeiten

175 Abfrage, ob GPS-Sensor aktiviert

176 Ermittlung der Geschwindigkeit durch GPS-Sensor

177 ermittelte Geschwindigkeit an App zurückgeben

181 Abfrage „Sensor Event"

182 Filtern der Erdbeschleunigung aus Beschleunigungsdaten

183 Berechnen der relativen Geschwindigkeitsänderung

184 Bestimmen des Geschwindigkeitsvektors der momentanen Geschwindigkeit

185 richtungunabhängige Geschwindigkeit berechnen