Verfahren zum Vorbereiten eines Navigationsmanövers eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbereiten eines Navigationsmanövers eines Fahrzeugs durch Steuerung einer kontaktanalogen Anzeige von Navigationsinformationen einer Augmented-Reality-Display-Vorrichtung, wobei ein Zielmanöver und ein Manöverpunkt des Zielmanövers bestimmt wird, wobei ein erster Anzeigepunkt mit einem ersten Abstand von dem Manöverpunkt auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt wird, wobei ein kontaktanaloges Anzeigeelement zur Anzeige durch die Augmented-Reality-Display- Vorrichtung ab dem ersten Anzeigepunkt generiert und ausgegeben wird, wobei mindestens ein zweiter Anzeigepunkt mit einem zweiten Abstand von dem Manöverpunkt auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt wird, wobei der zweite Abstand geringer zum Manöverpunkt ist als der erste feste Abstand.

Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Ausführen eines vorgenannten Verfahrens.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer zum Anzeigen kontaktanaloger Anzeigeelemente eingerichteten Augmented-Reality-Display-Vorrichtung.

Mit der stetigen Weiterentwicklung von Virtual- und Augmented-Reality-Technologien und -Anwendungen finden diese auch Einzug in das Automobil. Bei Augmented-Reality (AR) handelt es sich um die Anreicherung der realen Welt durch virtuelle Elemente, die im dreidimensionalen Raum ortskorrekt registriert beziehungsweise verortet sind und eine Echtzeitinteraktion erlauben. Eine mögliche technische Realisierung um den Fahrerarbeitsplatz entsprechend mit perspektivisch korrekten virtuellen Augmentierungen anzureichern, bietet das Head-Up-Display (HUD).

Gerade bei Head-Up-Displays entsteht die virtuelle Anzeige durch eine im Armaturenbrett integrierte bildgebende Einheit, wie beispielsweise ein TFT-Display. Dieses Bild wird über mehrere Spiegel in Richtung der Windschutzscheibe gelenkt, wo das Licht in das Auge des Fahrers reflektiert wird. Der Fahrer nimmt dieses Bild als eine virtuelle Anzeige im Sichtfeld wahr. Bei der Auslegung solcher Systeme wird der Bereich, in den das Licht reflektiert wird räumlich begrenzt, um eine höhere Helligkeit durch geringere Lichtstreuung zu erzielen. Dieser Bereich wird als „EyeBox“ bezeichnet, da sich das Blickfeld des Fahrers in diesem Bereich befinden muss, um eine Wahrnehmung des virtuellen Bildes zu ermöglichen.

Bei den perspektivisch korrekt dargestellten virtuellen Elementen kann es sich unter anderem um Elemente handeln, die die Navigation über ein im Fahrzeug verbautes Navigationssystem vereinfachen. Es können beispielsweise Abbiegehinweise in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, bei denen es für den Fahrer den Anschein hat, als wären diese Hinweise auf die Fahrbahn aufgetragen.

Die US 2011/0102303 A1 zeigt beispielsweise ein Verfahren zur Darstellung von virtuellen Elementen in Form von Abbiegehinweisen, die ein Abbiegemanöver schrittweise in Abhängigkeit der Entfernung ankündigen. Die Abbiegehinweise sind beispielsweise in einem Abstand von 90 m, 60 m und 30 m vor der Abbiegung als virtuelle Elemente im Blickfeld des Fahrers dargestellt.

Der Nachteil des vorgenannten Standes der Technik besteht darin, dass konventionelle automotive Navigationssysteme eine explizite Distanzangabe, meist in Metern, nutzen, um ein bevorstehendes Manöver anzukündigen. Zur Interpretation dieser Distanzangabe in Bezug auf die Umgebung wird ein im Vergleich zu kontaktanalogen Anzeigen hoher kognitiver Aufwand benötigt. Auch bei der Nutzung von expliziten, digitalen Distanzangaben beziehungsweise bei der Verwendung eines Countdowns vor einem Abbiegemanöver ist es denkbar, dass Manöver verpasst werden oder beispielsweise ein Abbiegen zu früh eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorbereiten eines Navigationsmanövers eines Fahrzeugs, eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Fahrzeug anzugeben, bei denen eine für den Fahrer eines Fahrzeugs intuitive Vorbereitung eines Navigationsmanövers realisiert werden kann.

Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement beim Annähern an den zweiten Anzeigepunkt visuell verändert wird.

Unter kontaktanalog sind Anzeigeelemente zu verstehen, die derart in die aktuelle Sicht des Fahrers eingeblendet werden, dass sie als fester Bestandteil der Umgebung wahrgenommen werden. Diese Elemente können mittels einer Augmented-Reality-Display-Vorrichtung dargestellt werden. Dabei kann es sich um ein Display im Mittelbereich oder im Cockpitbereich, beispielsweise im Kombiinstrument des Fahrzeugs, handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Anzeigebereich der Anzeigeeinrichtung als Head-Up-Display ausgestaltet sein. Unter Head-Up- Display ist ein Anzeigebereich zu verstehen, bei dem der Fahrer seine Kopfhaltung beziehungsweise Blickrichtung beibehalten kann, weil die Informationen in sein Sichtfeld, beispielsweise auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs, projiziert werden.

Ein Manöver ist ein vom Fahrer des Fahrzeugs vorgenommener Eingriff in die Quer- und/oder Längsführung des Fahrzeugs, insbesondere eine Geschwindigkeits- und/oder Richtungsänderung des Fahrzeugs. Ein Manöver wird beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeugs ausgeführt, um das Fahrzeug auf der gewünschten Route zu halten, wie beispielsweise ein Abbiegevorgang.

In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Bestimmung eines Zielmanövers und eines Manöverpunktes des Zielmanövers. Das erfindungsgemäße Zielmanöver ist dabei bevorzugt das zeitlich nächste Manöver, besonders bevorzugt das zeitlich nächste Navigationsmanöver einer vorher bestimmten Route, wobei diese Route eine Vielzahl von Navigationsmanövern aufweist. Das Manöver kann jedoch auch auf empfangenen Umfeld- Informationen, beispielsweise durch Verkehrsfunk oder Sensoren des Fahrzeugs, beruhen. Der Manöverpunkt bezeichnet den Ausführungsort des Zielmanövers. Ist das Zielmanöver beispielsweise ein Abbiegen nach rechts in einem 90°-Winkel, dann ist der Manöverpunkt der Ort, an dem das Fahrzeug um 90° nach rechts gewendet werden muss, um das Zielmanöver durchzuführen, insbesondere der Punkt an dem der Fahrer beginnen muss, einen Lenkradeinschlag vorzunehmen.

In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein erster Anzeigepunkt mit einem ersten festen Abstand von dem Manöverpunkt und auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt. Bevorzugt wird der erste Anzeigepunkt so bestimmt, dass er sich im Fahrweg des Fahrzeugs auf der Straße befindet. Insbesondere wird der erste Anzeigepunkt auf einem Fahrweg zwischen einer aktuellen Fahrzeugposition und dem Manöverpunkt ermittelt. Der erste Anzeigepunkt wird bevorzugt in der Mitte einer von dem Fahrzeug befahrenen Spur oder Fahrbahn ermittelt. Der erste Anzeigepunkt wird mit einem ersten festen Abstand von dem Manöverpunkt ermittelt, sprich die Relativlage von dem ersten Anzeigepunkt und dem Manöverpunkt ist unveränderlich. Ein erster Anzeigepunkt ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens somit eine feste Ortsangabe im dreidimensionalen Raum der realen Welt, an der ein erstes kontaktanaloges Anzeigeelement, das Navigationsinformationen darstellt, eingeblendet werden soll. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Generieren und Ausgeben eines kontaktanalogen Anzeigeelements zur Anzeige durch die Augmented-Reality- Display-Vorrichtung ab dem ersten Anzeigepunkt. Mit anderen Worten wird das kontaktanaloge Anzeigeelement, das in diesem Verfahrensschritt generiert und ausgegeben wurde, durch die Augmented-Reality-Display-Vorrichtung so angezeigt, dass der Fahrer des Fahrzeugs es auf der Straße an dem Ort liegend wahrnimmt, der durch den ersten Anzeigepunkt definiert ist

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem weiteren Schritt ein zweiter Anzeigepunkt mit einem zweiten festen Abstand von dem Manöverpunkt auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt. Bevorzugt wird der zweite Anzeigepunkt so bestimmt, dass er sich im Fahrweg des Fahrzeugs auf der Straße befindet, mit einem Abstand von dem Manöverpunkt, der dem zweiten festen Abstand entspricht. Insbesondere wird der zweite Anzeigepunkt auf einem Fahrweg zwischen einer aktuellen Fahrzeugposition und dem Manöverpunkt ermittelt. Der zweite Anzeigepunkt wird bevorzugt in der Mitte einer von dem Fahrzeug befahrenen Spur oder Fahrbahn ermittelt. Der zweite Anzeigepunkt wird mit einem ersten festen Abstand von dem Manöverpunkt ermittelt, sprich die Relativlage von dem zweiten Anzeigepunkt und dem Manöverpunkt ist unveränderlich. Ein zweiter Anzeigepunkt ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens somit eine feste Ortsangabe im dreidimensionalen Raum der realen Welt, an der ein zweites kontaktanaloges Anzeigeelement, das Navigationsinformationen darstellt, eingeblendet werden soll.

Erfindungsgemäß wird das kontaktanaloge Anzeigeelement, das ab dem ersten Anzeigepunkt dargestellt wird, bis zum Erreichen des zweiten Anzeigepunktes visuell verändert. Die visuelle Veränderung kann dabei schrittweise oder stufenlos realisiert werden. Dem Fahrer wird dadurch visualisiert, dass er sich einem Manöverpunkt nähert. Der zweite Anzeigepunkt kann auch mit dem Manöverpunkt an demselben Punkt angeordnet sein, sodass das kontaktanaloge Anzeigeelement bis zum Erreichen des Manöverpunktes visuell verändert wird.

Der Fahrer wird somit ab Erreichen des ersten Anzeigepunktes auf ein bevorstehendes Manöver vorbereitet, ohne dass plötzliche Navigationshinweise eingeblendet werden, die der Fahrer möglicherweise zu spät oder gar nicht wahrnimmt.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Abstand und/oder der zweite Abstand abhängig von der Zeit bis zum Manöverpunkt ist. Denkbar ist, dass der erste Abstand und/oder der zweite Abstand bevorzugt mit Hilfe der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt werden. Bei einer hohen Geschwindigkeit kann der erste Abstand und/oder der zweite Abstand größer bestimmt werden als bei einer geringeren Geschwindigkeit, um dem Fahrer genug Zeit zu geben, sich auf das Zielmanöver vorzubereiten. Ferner bevorzugt wird der erste feste Abstand und/oder der zweite feste Abstand mit Hilfe der Position des Fahrzeugs bestimmt.

Alternativ oder zusätzlich ist bei einerweiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der erste Abstand und/oder der zweite Abstand abhängig von der Distanz bis zum Manöverpunkt ist.

Bei der visuellen Veränderung des kontaktanalogen Anzeigeelements ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement beim Annähern an den zweiten Anzeigepunkt rotiert wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement ein Orientierungsmerkmal aufweist, dass das Orientierungsmerkmal am ersten Anzeigepunkt relativ zur Fahrtrichtung in einem Winkel von etwa 0 Grad orientiert ist und dass das Orientierungsmerkmal am zweiten Anzeigepunkt relativ zur Fahrtrichtung in einem von 0 Grad verschiedenen Winkel orientiert ist. Bei dem Orientierungsmerkmal kann es sich um verschiedene mögliche Ausgestaltungen handeln. Wichtig ist, dass das Orientierungsmerkmal dazu verwendet werden kann, eine Richtung anzuzeigen.

Beim Einstellen des Winkels kann vorgesehen sein, dass das Orientierungsmerkmal, nach Art eines Kompass, in die Richtung des auszuführenden Manövers zeigt. Zunächst ist das Orientierungsmerkmal noch in einem Winkel von 0 Grad relativ zur Fahrtrichtung angeordnet. Das heißt, dass das Orientierungsmerkmal in dem Fall zur Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Beim Annähern an den zweiten Anzeigepunkt beziehungsweise an den Manöverpunkt zeigt das Orientierungsmerkmal immer mehr in Richtung der auszuführenden Abbiegung, sodass sich der Winkel des Orientierungsmerkmals relativ zur Fahrtrichtung ändert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement als Richtungspfeil dargestellt wird. Der Richtungspfeil weist mit seiner Pfeilspitze ein eindeutiges Orientierungsmerkmal auf, durch das dem Fahrer des Fahrzeugs eine eindeutige Zuordnung beispielsweise eines Abbiegehinweises möglich ist.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement am ersten Anzeigepunkt zumindest teilweise transparent dargestellt wird und dass die Transparenz des kontaktanalogen Anzeigeelements am zweiten Anzeigepunkt geringer ist als am ersten Anzeigepunkt. Die teilweise Transparenz am ersten Anzeigepunkt, die bis zum Erreichen des zweiten Anzeigepunkts immer weiter abnimmt, erhöht nach und nach die Sichtbarkeit des kontaktanalogen Anzeigeelements. Auf diese Weise nimmt der Fahrer des Fahrzeugs das kontaktanaloge Anzeigeelement immer mehr wahr, je weiter sich das Fahrzeug dem zweiten Anzeigepunkt beziehungsweise dem Manöverpunkt annähert.

Alternativ oder zusätzlich kann bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement am ersten Anzeigepunkt mit einer geringeren Größe dargestellt wird als am zweiten Anzeigepunkt. Analog zu den obigen Ausführungen wird das kontaktanaloge Anzeigeelement immer sichtbarer beziehungsweise einfacher wahrnehmbar, je weiter sich das Fahrzeug dem zweiten Anzeigepunkt beziehungsweise dem Manöverpunkt annähert.

Die zuvor genannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einer Vorrichtung, gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 9, mit mindestens einer Eingangsschnittstelle, mit mindestens einer Steuereinheit, mit mindestens einem Grafikmodul und mit mindestens einer Ausgangsschnittstelle, wobei die Eingangsschnittstelle Daten empfängt, wobei die Steuereinheit ein Zielmanöver und einen Manöverpunkt des Zielmanövers bestimmt, wobei die Steuereinheit einen ersten Anzeigepunkt mit einem ersten Abstand von dem Manöverpunkt auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt, wobei die Steuereinheit einen zweiten Anzeigepunkt mit einem zweiten Abstand von dem Manöverpunkt auf einem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg ermittelt, wobei das Grafikmodul ein kontaktanaloges Anzeigeelement generiert und wobei das Grafikmodul das kontaktanaloge Anzeigeelement beim Annähern an den zweiten Anzeigepunkt visuell verändert.

Bei der Vorrichtung kann es sich beispielsweise um ein Navigationssystem handeln, das eine grafische Ausgabe von kontaktanalogen Elementen gemäß der Erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht. Vorzugsweise kann die Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren ausführen. Die obigen Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Daneben wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst von einem Fahrzeug, gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 10, wobei das Fahrzeug eine Vorrichtung nach Anspruch 9 umfasst. Die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Anzeigebereichs einer

Anzeigeeinrichtung bei Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2 eine weitere Darstellung eines Anzeigebereichs einer Anzeigeeinrichtung bei

Durchführung des Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 1 und

Figur 3 eine weitere Darstellung des Anzeigebereichs der Anzeigeeinrichtung bei

Durchführung des Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Figur 1 und Figur 2.

Figur 1 zeigt eine kontaktanaloge Anzeige 10 einer Augmented-Reality-Display-Vorrichtung 12 in der ein dreidimensionaler Raum dargestellt wird. Durch ein von der Augmented-Reality- Display-Vorrichtung 12 durchgeführtes Verfahren wird in dem dreidimensionalen Raum wird ein erster Anzeigepunkt 14 auf dem ebenfalls dargestellten Fahrweg 16 zur Anzeige eines kontaktanalogen Anzeigeelements 18 bestimmt.

Das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 wird aus Navigationsinformationen der Augmented- Reality-Display-Vorrichtung 12 bestimmt und soll Informationen über ein Zielmanöver und einen Manöverpunkt des Zielmanövers liefern, damit der Fahrer zeitig auf das Navigationsmanöver vorbereitet werden kann. Dazu wird in einem ersten Schritt der erste Anzeigepunkt 14 mit einem ersten Abstand von dem Manöverpunkt auf dem von dem Fahrzeug befahrenen Fahrweg 16 ermittelt. Anschließend wird das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 zur Anzeige durch die Augmented-Reality-Display-Vorrichtung 12 ab dem ersten Anzeigepunkt 14 generiert und ausgegeben.

Zusätzlich wird ein zweiter Anzeigepunkt 20 mit einem zweiten Abstand von dem Manöverpunkt auf dem Fahrweg 16 ermittelt. Der zweite Abstand ist entsprechend geringer, relativ zum Manöverpunkt, als der erste Abstand. Das Verfahren sieht ferner vor, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 beim Annähern an den zweiten Anzeigepunkt 20 visuell verändert wird. Der erste Anzeigepunkt 14 und der zweite Anzeigepunkt 20 dienen folglich dazu, um einen Bereich zu bestimmen, in denen das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 visuell verändert wird.

Das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 wird perspektivisch korrekt in der kontaktanalogen Anzeige 10 dargestellt, sodass dem Fahrer des Fahrzeugs der Eindruck vermittelt wird, dass das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 Teil der Umgebung ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem kontaktanalogen Anzeigeelement 18 um einen Richtungspfeil, der durch seine Pfeilspitze ein Orientierungsmerkmal 22 aufweist.

In Figur 1 wird das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 im ersten Anzeigepunkt 14 angezeigt. Dabei weist das Orientierungsmerkmal, also die Pfeilspitze, in Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Folglich wird noch kein Navigationsmanöver durch das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 angekündigt.

In Figur 2 befindet sich das Fahrzeug zwischen dem ersten Anzeigepunkt 14 und dem zweiten Anzeigepunkt 20. Die visuelle Veränderung des kontaktanalogen Anzeigeelements 18 wird durch Rotation desselben hervorgerufen. Durch die Rotation wird auch das Orientierungsmerkmal 22, also die Pfeilspitze, rotiert. Auf diese Weise wird dem Fahrer des Fahrzeugs signalisiert, dass er sich einem zweiten Anzeigepunkt 20 und somit auch einem Manöverpunkt nähert, an dem ein Navigationsmanöver auszuführen ist. Durch Darstellung des kontaktanalogen Anzeigeelements 18 in Form eines Pfeils, ist für den Fahrer des Fahrzeugs leicht zu erkennen, dass das nächste Navigationsmanöver eine Rechtskurve sein wird, da in Figur 2 deutlich zu erkennen ist, dass das Orientierungsmerkmal 22 und entsprechend das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 im Uhrzeigersinn rotiert wurde. Da der Winkel relativ zur Fahrtrichtung, um die das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 gedreht wurde, noch relativ steil ist, kann sich der Fahrer darauf einstellen, dass das auszuführende Navigationsmanöver noch nicht unmittelbar bevorsteht. Das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 wird in diesem Ausführungsbeispiel stetig mit Annäherung an den zweiten Anzeigepunkt 20 rotiert. Dem Fahrer wird somit nach Art eines Kompasses leicht verständlich dargestellt, in welche Richtung das Fahrzeug zu führen ist.

In Figur 3 ist das Fahrzeug an dem zweiten Anzeigepunkt 20 angelangt. Der zweite Anzeigepunkt 20 fällt in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Manöverpunkt zusammen. Das Orientierungsmerkmal 22 beziehungsweise das kontaktanaloge Anzeigeelement 18 ist in Figur 3 bereits um 90 Grad relativ zur Fahrtrichtung im Uhrzeigersinn gedreht worden. Auf diese Weise wird dem Fahrer angezeigt, dass nun das Abbiegemanöver in Form einer Rechtskurve auszuführen ist. Nach Beendigung des Abbiegemanövers wird entsprechend dem Verfahren ein neuer Manöverpunkt bestimmt und das Verfahren wird entsprechend der obigen Beschreibung erneut ausgeführt, bis das Fahrzeug seinen Zielort erreicht hat.

Bezugszeichenliste Kontaktanaloge Anzeige Augmented-Reality-Display-Vorrichtung Erster Anzeigepunkt Fahrweg Kontaktanaloges Anzeigeelement zweiter Anzeigepunkt Orientierungsmerkmal