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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrerbelastungsmessverfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Messen der Belastung eines Fahrers, und insbesondere auf ein Fahrerbelastungsmessverfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum quantitativen Messen einer Belastung eines Fahrers, der ein seine Lage änderndes Motorrad fährt.
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Als Vorrichtung zum quantitativen Messen einer Belastung eines Fahrers wurden Techniken zum Messen einer Belastung eines Fahrers, der ein Vierradfahrzeug fährt, mittels eines Lenkungsentropieverfahrens offenbart im offengelegten japanischen Patent Nr.
JP 11-227491 A und in Development of ”Steering Entropy Method”, eine körperschaftliche juristische Partei, Science Lecture Meeting, Proceedings Nos. 45–99, S. 5–8. Das Lenkungsentropieverfahren ist ein Verfahren der Messung einer Fahrerbelastung gemäß der Sanftheit einer Lenkoperation (Lenkwinkel) als Eingabe vom Fahrer in das Fahrzeug. Wenn die Fahreraufmerksamkeit durch eine Belastung abgelenkt wird, wird die Zeitspanne ohne Lenkoperation größer als diejenige ohne Belastung des Fahrers, so dass ein großer Lenkwinkelfehler gespeichert wird und eine korrigierende Lenkgröße, die bei Wiederherstellung der Fahreraufmerksamkeit zu korrigieren ist, groß wird. Somit geht die Glätte der Zeitreihendaten des Lenkwinkels verloren. Als Ergebnis werden Schwankungen des Lenkwinkelfehlers groß, was eine Zunahme der Entropie verursacht.
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Bei dem Lenkungsentropieverfahren, das im offengelegten japanischen Patent Nr.
JP 11-227491 A offenbart ist, welches Patent als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, ist das Augenmerk auf die Tatsache gerichtet, dass die Sanftheit der Lenkoperation sich entsprechend der Anwesenheit/Abwesenheit oder der Größe einer Belastung auf einen Fahrer ändert. Ferner werden Lenkwinkel in einem Vierradfahrzeug unter der Belastung auf den Fahrer als Zeitreihendaten erfasst, wobei diese Zeitreihendaten mit Zeitreihendaten ohne Belastung auf den Fahrer verglichen werden, um dazwischen einen Fehler zu erhalten. Dieser Fehler wird statistisch ausgewertet, um somit die Belastung zu erhalten.
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Die
US 2003/0078700 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine Fahrzeuggierrate unter Verwendung eines Paars von Beschleunigungsmessern abzuschätzen, wobei das Verfahren zum Abschätzen der Fahrzeuggierrate einen statistischen Abschätz-Algorithmus verwendet, um Beschleunigungsmessersignale und einen Lenkungswinkel von einem Lenkungswinkelsensor an dem Fahrzeug zu verarbeiten.
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Die Fahrtrichtungssteuerung in einem Vierradfahrzeug der von Lageänderungen begleiteten Fahrzeuge hängt im Wesentlichen nur von einem Lenkwinkel ab. Daher kann die Fahrerbelastung als Änderung des Lenkwinkels erfasst werden. Die Fahrtrichtungsteuerung in einem weiteren Typ von Fahrzeug, wie z. B. einem Motorrad, wird jedoch nicht nur durch eine Lenkoperation durchgeführt, sondern auch durch eine Verlagerung des Fahrgastgewichtes oder durch eine Fahrhebelbetätigung. Dementsprechend kann bei einem Motorrad oder dergleichen die Fahrerbelastung nicht wie beim Stand der Technik durch Erfassen eines Lenkwinkels erfasst werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrerbelastungsmessverfahren und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, die eine Belastung eines Fahrers, der ein seine Lage änderndes Motorrad fährt, genau messen können.
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Diese Aufgabe wird mit einer Fahrerbelastungsmessvorrichtung nach dem Anspruch 1 und einem Fahrerbelastungsmessverfahren nach dem Anspruch 2 gelöst.
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Die folgenden Wirkungen können mit der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
- (1) Unsanfte Verhaltensänderungen des Fahrzeugs unter der Belastung auf den Fahrer werden als Änderungen der Winkelgeschwindigkeit erfasst, so dass die Belastung auf den Fahrer, der das Fahrzeug fährt, genau und quantitativ berechnet werden kann.
- (2) Verhaltensänderungen des Fahrzeugs werden als Änderungen der Winkelgeschwindigkeit erfasst, so dass die Belastung auf den das Fahrzeug fahrenden Fahrer mittels einer einfachen und kostengünstigen Konfiguration erfasst werden kann.
- (3) Die Daten, die erhalten werden, indem die Belastung geändert wird, können einfach verglichen werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Hauptabschnitts der Fahrerbelastungsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Berechnung einer Gierratenentropie zeigt;
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3 eine Tabelle, die ein Beispiel für das Einstellen der Zellen zeigt;
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4 einen Graphen, der ein Beispiel der Klassifikation von Fehlern in die Zellen zeigt;
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5 ein Flussdiagramm, das die Operation einer bevorzugten Ausführungsform eines Fahrsimulators zeigt;
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6 eine Darstellung, die ein Beispiel eines Eingabebildschirms zum Spezifizieren eines %-Wertes α (nachfolgend %-Kachelwert α bezeichnet) und der Anzahl der Zellen N zeigt;
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7 eine Darstellung, die ein Beispiel eines Zellenbereicheinstellbildschirms zeigt;
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8 eine Darstellung, die ein Beispiel der Anzeige der Gierratenentropie zeigt;
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9 eine Darstellung, die ein Beispiel der Anzeige der relativen Entropie zeigt;
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10 eine Darstellung, die ein Beispiel der Anzeige der Mittelwerte der neu berechneten Entropie und der relativen Entropie zeigt;
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11 ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Neuberechnung einer Gierratenentropie zeigt; und
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12 ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Berechnung der Mittelwerte der neu berechneten Entropie und der relativen Entropie zeigt.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Hauptabschnitts der Fahrerbelastungsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei der Hauptabschnitt einen Gierratenerfassungsabschnitt 101 zum periodischen Erfassen einer Gierrate y als ein Beispiel der Winkelgeschwindigkeit eines von Lageänderungen begleiteten Fahrzeugs, einen Gierratenspeicherabschnitt 102 zum Speichern der Ergebnisse der Erfassung der Gierrate y als Zeitreihendaten, einen Gierratenvorhersageabschnitt 103 zum Vorhersagen einer Gierrate, die bei einer n-ten Abtastperiode zu erfassen ist (wobei diese Gierrate im Folgenden als n-te Gierrate bezeichnet wird), entsprechend einer aktuellen [n – 1]-ten Gierrate y[n – 1], einer aktuellen [n – 2]-ten Gierrate y[n – 2] und einer aktuellen [n – 3]-ten Gierrate y[n – 3], die jeweils im Voraus erfasst worden sind, einen Fehlerberechnungsabschnitt 104 zum Berechnen eines Fehlers e zwischen einem vorhergesagten Ergebnis yp[n] der n-ten Gierrate und einer wirklichen n-ten Gierrate y[n], einen Häufigkeitsverteilung-Aufzeichnungsabschnitt 105 zum Aufzeichnen einer Häufigkeitsverteilung der vielen Fehler e, die durch Ändern des Wertes n erhalten werden, einen Zelleneinstellabschnitt 106 zum Erlangen eines %-Kachelwertes (z. B. 90%-Kachelwert in dieser bevorzugten Ausführungsform) α gemäß der obigen Häufigkeitsverteilung und zum Einstellen mehrerer Bereiche (Zellen) getrennt von diesem %-Kachelwert α bei einer vorgegebenen Rate, einen Fehlerklassifizierungsabschnitt 107 zum Klassifizieren aller Fehler e in die mehreren Zellen, einen Gierratenentropie-Berechnungsabschnitt 108 zum Berechnen einer Gierratenentropie gemäß den Ergebnissen der Klassifikation der Fehler e, und einen Anzeigeabschnitt 109 zum Anzeigen der Ergebnisse der Berechnung der Gierratenentropie enthält.
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2 ist ein Flussdiagramm, dass ein Programm zur Berechnung Gierratenentropie zeigt, wobei angenommen wird, dass bereits eine Fahrsimulation unter der Bedingung durchgeführt wurde, dass eine vorgegebene Last gegeben war, und dass die Ergebnisse der Erfassung der Gierrate y bereits als Zeitreihendaten im Gierratenspeicherabschnitt 102 gespeichert worden sind.
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Im Schritt S1 werden ein Startpunkt in ”i” und ein Endpunkt ”j” des Abtastzeitpunkts in geeigneter Weise als ein Bewertungsbereich gesetzt, wobei der Startpunkt ”i” auf den aktuellen markierten Zeitpunkt n gesetzt wird. Im Schritt S2 werden die [n – 1]-te Gierrate y[n – 1], die [n – 2]-te Gierrate y [n – 2] und die [n – 3]-te Gierrate y[n – 3] aus dem Gierratenspeicherabschnitt 102 mittels des Gierratenvorhersageabschnitts 103 als die Gierraten zu den drei vergangenen aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten extrahiert, um somit die n-te Gierrate vorherzusagen. Im Schritt S3 wird der vorhergesagte Wert yP[n] der n-ten Gierrate gemäß den obigen drei aufeinanderfolgenden Gierraten y[n – 1], y[n – 2] und y[n – 3] aus Gleichung (1) mittels der Taylor-Expansion zweiter Ordnung mit dem zentrierten Zeitpunkt [n – 1] berechnet. yP[n] = y[n – 1] + (y[n – 1] – y[n – 2]) + 1/2{(y[n –1] – y[n – 2]) – (y[n – 2] – y[n – 3])} (1)
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Im Schritt S4 wird der gemessene Wert der n-ten Gierrate y[n] aus dem Gierratenspeicherabschnitt 102 extrahiert, wobei der Fehler e zwischen diesem gemessenen Wert y[n] und dem vorhergesagten Wert yP[n] berechnet wird. Im Schritt S5 wird dieser Fehler e in einer Häufigkeitsverteilung aufgezeichnet. Im Schritt S6 wird ermittelt, ob der markierte Zeitpunkt n den Endpunkt ”j” des Bewertungsobjekts erreicht hat. Wenn die Antwort in Schritt S6 nein ist, wird der markierte Zeitpunkt n inkrementiert, um die Schritte S1 bis S5 zu wiederholen, bis der markierte Zeitpunkt n den Endpunkt ”j” erreicht, um somit den Fehler e der Gierrate bei jedem Zeitpunkt in der Häufigkeitsverteilung aufzuzeichnen.
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Nach Abschluss der Aufzeichnung der Fehler e in der Häufigkeitsverteilung im Bewertungsobjektbereich rückt das Programm zum Schritt S7 vor, um den 90%-Kachelwert α gemäß der Häufigkeitsverteilung der Fehler e zu berechnen. Im Schritt S8 werden z. B. neun Zellen (erste mit neunte Zelle) gemäß diesem 90%-Kachelwert α gesetzt, wie in 3 gezeigt ist. Im Schritt S9 werden alle Fehler e in die neun Zellen klassifiziert, wobei die Wahrscheinlichkeiten P1 bis P9 der Klassifikation der Fehler e in die ersten bis neunten Zellen wie in 4 gezeigt erhalten werden. Im Schritt S10 wird die Gierratenentropie Hp im Fall der neun Zellen aus Gleichung (2) berechnet.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Fahrsimulators beschrieben, auf den die obenerwähnte Fahrerbelastungsmessvorrichtung angewendet wird.
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5 ist ein Flussdiagramm, das die Funktion dieser bevorzugten Ausführungsform zeigt. Wenn im Schritt S30 erfasst wird, dass der Fahrsimulator in einem Belastungsmessmodus gestartet worden ist, wird ein Eingabebildschirm zum Spezifizieren des %-Kachelwertes α und der Anzahl der Zellen N, die im Folgenden beschrieben werden, angezeigt. 6 zeigt ein Beispiel des Eingabebildschirms für den %-Kachelwert α und die Anzahl der Zellen N, wobei dann, wenn ”Standard”-Knopf auf dem Eingabebildschirm angeklickt wird, z. B. jeweils ”90” und ”9” als Vorgabewerte für den %-Kachelwert α und die Anzahl der Zellen N aufgezeichnet werden. In dem Fall, dass ein Operator wünscht, irgendwelche anderen Werte als die obigen Vorgabewerte aufzuzeichnen, werden die gewünschten Werte eingegeben und es wird ein ”Änderung”-Knopf auf dem Eingabebildschirm angeklickt. In dem Fall, dass für eine vorgegebene Zeitspanne keine Operation auf dem Eingabebildschirm durchgeführt wird, werden die obigen Vorgabewerte automatisch aufgezeichnet.
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Nach Abschluss der Aufzeichnung des %-Kachelwertes α und der Anzahl der Zellen N wird ein Zellenbereicheinstellbildschirm angezeigt, wie in 7 zur Erläuterung gezeigt ist. Wenn der Operator eine Obergrenze in jedem Zellenbereich (auf der rechten Seite jedes Zellenbereiches in 7) eingibt, wird eine Untergrenze in jedem Zellenbereich (auf der linken Seite jedes Zellenbereiches in 7) automatisch entsprechend der oben eingegebenen Obergrenze gesetzt.
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Im Schritt S32 werden die im voraus berechneten und gespeicherten Werte der Gierratenentropie Hp jeweils entsprechend den aufgezeichneten Abschnitten der Fahrdaten in Form einer Liste angezeigt. 8 zeigt ein Beispiel einer solchen Anzeige der Gierratenentropie Hp, wobei die Ergebnisse der Berechnung der Gierratenentropie Hp in Form einer Liste angezeigt werden, so dass sie jeweils den Identifizierern [a001], [b001], [c003] und [a002] der Fahrdaten entsprechen. Wenn der %-Kachelwert α und die Anzahl der Zellen N zwischen den aufgezeichneten Abschnitten von Fahrdaten verschieden sind, werden der %-Kachelwert α und die Anzahl der Zellen N erneut auf dem Eingabebildschirm im Schritt S31 aufgezeichnet, um die Gierratenentropie Hp neu zu berechnen.
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Im Schritt S33 wird ermittelt, ob die Löschung irgendeines aufgezeichneten Abschnitts von Fahrdaten angewiesen worden ist. Wenn z. B. der Operator irgendeinen aufgezeichneten Abschnitt der Fahrdaten auf dem in 8 gezeigten Bildschirm spezifiziert und anschließend einen ”Entladen”-Knopf, der in 8 gezeigt ist, anklickt, rückt das Programm zum Schritt S51 vor, um den oben spezifizierten Abschnitt der Fahrdaten und die Informationen über die entsprechende Gierratenentropie zu löschen. Im Schritt S34 wird ermittelt, ob die Erfassung eines neuen Abschnitts von Fahrdaten angewiesen worden ist. Wenn z. B. der Operator einen ”Laden”-Knopf, auf dem in 8 gezeigten Bildschirm anklickt, wird ermittelt, dass die Erfassung eines neuen Abschnitts von Fahrdaten angewiesen worden ist, wobei das Programm anschließend zum Schritt S52 vorrückt.
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Im Schritt S52 wird ein Identifizierer für den obigen neuen Abschnitt von Fahrdaten gesetzt. Im Schritt S53 wird die Erfassung des neuen Abschnitts von Fahrdaten gestartet, um eine vorgegebene Belastung auf den Fahrer auszuüben und die Gierrate y mittels des Gierratenerfassungsabschnitts 101 periodisch abzutasten. Die Ergebnisse dieser Abtastung werden mittels des obigen Identifizierers verwaltet und im Gierratenspeicherabschnitt 102 gespeichert. Wenn die Erfassung des neuen Abschnitts von Fahrdaten im Schritt S54 abgeschlossen ist, wird die Verarbeitung der Berechnung der Gierratenentropie, die mit Bezug auf das Flussdiagramm der 2 beschrieben worden ist, im Schritt S55 ausgeführt, um die Gierratenentropie Hp zu berechnen. Im Schritt S56 werden der neue Abschnitt von Fahrdaten und die entsprechende Gierratenentropie Hp aufgezeichnet.
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Wenn die Erfassung irgendeines neuen Abschnitts von Fahrdaten im Schritt S34 nicht angewiesen ist, rückt das Programm zum Schritt S35 vor, um zu ermitteln, ob die Berechnung einer relativen Entropie durch den Operator angewiesen worden ist. Wenn ein ”Berechnung”-Knopf auf dem in 8 gezeigten Bildschirm vom Operator angeklickt wird, wird ermittelt, dass die Berechnung der relativen Entropie angewiesen worden ist, wobei das Programm zum Schritt S36 vorrückt. Im Schritt S36 wird der spezifische Abschnitt von Fahrdaten, der dem minimalen Wert der Gierratenentropie entspricht, z. B. der spezifische Abschnitt von Fahrdaten, der durch den Identifizierer [c003] entsprechend dem minimalen Wert ”0,6” der Gierratenentropie in dem in 8 gezeigten Beispiel identifiziert wird, automatisch als Referenzfahrdaten ausgewählt. Ferner wird die Anzeige dieser Fahrdaten invertiert und es wird eine Bestätigungsnachricht angezeigt. Wenn der Operator diese Bestätigungsnachricht zustimmend beantwortet, wird der spezifische Abschnitt der Fahrdaten, der durch den Identifizierer [c003] identifiziert ist, als Referenzfahrdaten bestimmt. Wenn im Gegensatz hierzu der Operator auf irgendeinen anderen Abschnitt der Fahrdaten auf dem in 8 gezeigten Bildschirm klickt, um somit die Referenzfahrdaten zu ändern, wird diese Operation im Schritt S38 erfasst und die Referenzfahrdaten werden geändert. Im Schritt S39 werden Referenzzellen gemäß dem Fehler e der Gierrate y entsprechend den oben ausgewählten Referenzfahrdaten eingestellt, wobei die Gierratenentropie entsprechend dem anderen Abschnitt von Fahrdaten, der oben ausgewählt worden ist, gemäß den Referenzzellen neu berechnet wird.
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11 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Neuberechnung der Gierratenentropie zeigt. Im Schritt S60 werden die Referenzfahrdaten (in dieser bevorzugten Ausführungsform z. B. die Fahrdaten, die durch den Identifizierer [c003] identifiziert sind) verwendet, um die Schritt S1 bis S8 in der in 8 gezeigten Gierratenentropie-Berechnungsverarbeitung auszuführen, um somit neun Zellen als Referenzzellen einzustellen, wobei die neun Zellen z. B. im Schritt S31 spezifiziert werden. In den Schritten S61 bis S66 werden die anderen Fahrdaten (z. B. alle anderen Abschnitten von Fahrdaten, die in dieser bevorzugten Ausführungsform durch die Identifizierer [a001], [b001] und [a002] identifiziert sind) verwendet, um die Schritte S1 bis S6 in der in 2 gezeigten Gierratenentropie-Berechnungsverarbeitung auszuführen, um somit die Häufigkeitsverteilung der Fehler e aufzuzeichnen. Im Schritt S67 werden Fehler e in jedem der anderen Abschnitte der Fahrdaten in die oben eingestellten neun Referenzzellen klassifiziert. Im Schritt S68 wird die Gierratenentropie Hp in jedem der anderen Abschnitte von Fahrdaten aus der oben gezeigten Gleichung (2) neu berechnet.
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Wie in 5 gezeigt ist, wird Schritt S40 ausgeführt, um eine Differenz zwischen dem Ergebnis der Neuberechnung der Gierratenentropie und der Gierratenentropie gemäß den Referenzfahrdaten als relative Entropie zu erhalten. Im Schritt S41 werden die Ergebnisse der Neuberechnung der Gierratenentropie und die Ergebnisse der Berechnung der relativen Entropie in aufsteigender Reihenfolge sortiert und in Form einer Liste angezeigt, wie in 9 gezeigt ist.
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Im Schritt S42 wird ermittelt, ob die Berechnung eines Mittelwertes der relativen Entropie angewiesen worden ist. Wenn der Operator mehrere Abschnitte von Fahrdaten auf dem in 9 gezeigten Bildschirm spezifiziert und anschließend einen in 9 gezeigten ”Gruppierung”-Knopf drückt, wird ermittelt, dass die Berechnung eines Mittelwertes in der relativen Entropie angewiesen worden ist, wobei das Programm zum Schritt S43 vorrückt, um einen Mittelwert der Werte für die neu berechnete Entropie entsprechend den oben spezifizierten Abschnitten der Fahrdaten und einen Mittelwert der Werte der relativen Entropie entsprechend den oben spezifizierten Abschnitten der Fahrdaten zu berechnen.
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12 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Berechnung der Mittelwerte in der neu berechneten Entropie und der relativen Entropie zeigt. Im Schritt S71 werden die Reihen der ausgewählten Abschnitte von Fahrdaten gesammelt und eingefärbt. Im Schritt S72 werden der Mittelwert der Werte für die neu berechnete Entropie und der Mittelwert der Werte für die relative Entropie entsprechend den ausgewählten Abschnitten der Fahrdaten berechnet. Im Schritt S73 werden die im Schritt S72 erhaltenen Berechnungsergebnisse in aufsteigender Reihenfolge in den Spalten der relativen Entropie sortiert.
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Wie in 5 gezeigt ist, wird Schritt S44 ausgeführt, um die im Schritt S43 berechneten Mittelwerte in Form einer Liste anzuzeigen, wie in 10 zur Erläuterung gezeigt ist. Im Schritt S45 wird ermittelt, ob die Beendigung dieses Programms angewiesen worden ist. Bis die Beendigung dieses Programms angewiesen wird, kehrt das Programm zum Schritt S33 zurück, um die nachfolgenden Schritte zu wiederholen.
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Ein Fahrerbelastungsmessverfahren, eine zugehörige Vorrichtung und ein Programm, sowie ein Speichermedium zum Speichern des Programms, die eine Belastung auf einen Fahrer, der ein von Lageänderungen begleitetes Fahrzeug fährt, genau messen, wobei die Fahrerbelastungsmessvorrichtung enthält: einen Gierratenerfassungsabschnitt 101 zum Erfassen einer Gierrate y als ein Beispiel der Winkelgeschwindigkeit eines von Lageänderungen begleiteten Fahrzeugs, einen Speicherabschnitt 102 zum Speichern der Erfassungsergebnisse der Gierrate y, einen Vorhersageabschnitt 103 zum Vorhersagen einer n-ten Gierrate gemäß einer aktuellen [n – 1]-ten Gierrate y[n – 1], einer aktuellen [n – 2]-ten Gierrate y[n – 2] und einer aktuellen [n – 3]-ten Gierrate y[n – 3], die jeweils im voraus erfasst worden sind, einen Fehlerberechnungsabschnitt 104 zum Berechnen eines Fehlers e zwischen einem vorhergesagten Ergebnis yP[n] der n-ten Gierrate und einer aktuellen n-ten Gierrate y[n], einen Häufigkeitsverteilungs-Aufzeichnungsabschnitt 105 zum Aufzeichnen einer Häufigkeitsverteilung der Fehler e in einer vorgegebenen Zeitperiode, einen Zellensetzabschnitt 106 zum Erhalten eines %-Kachelwertes α entsprechend der obigen Häufigkeitsverteilung und zum Einstellen mehrer Bereiche (Zellen) getrennt von diesem %-Kachelwert α mit einer vorgegebenen Rate, einen Fehlerklassifizierungsabschnitt 107 zum Klassifizieren aller Fehler e in die mehreren Zellen, und einen Berechnungsabschnitt 108 zum Berechnen einer Gierratenentropie Hp gemäß den Ergebnissen der Klassifikation der Fehler e.