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Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für Kraftfahrzeuge, mit einem winkelauflösenden Ortungssensor und einer Verund Entriegelungseinrichtung zum Sperren und Freigeben einer Assistenzfunktion, wobei in dem Fahrerassistenzsystem ein Algorithmus zur Kompensation von Justagefehlern des Ortungssensors implementiert ist.
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Beispiele für Assistenzfunktionen sind etwa eine ACC Funktion sowie eine PSS-Funktion.
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Unter einem ACC-System (Adaptive Cruise Control) versteht man ein Assistenzsystem, das in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch so zu regeln, daß ein unmittelbar vorausfahrendes Fahrzeug in einem angemessenen Sicherheitsabstand verfolgt wird. Zu diesem Zweck ist als Ortungssensor zumeist ein winkelauflösender Radarsensor vorgesehen, der den Abstand und die Relativgeschwindigkeit sowie auch den Azimutwinkel und damit die Querablage vorausfahrender Fahrzeug mißt. Anhand der Querablage wird dann u.a. entschieden, ob sich das vorausfahrende Fahrzeug in der eigenen Fahrspur oder auf einer Nebenspur befindet.
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Unter einem PSS-System (Predictive Safety System) versteht man ein System, das in der Lage ist, Gefahrensituationen und insbesondere bevorstehende Kollisionen automatisch zu erkennen und dann rechtzeitig geeignete Gegenmaßnahmen zur Abwendung der Kollision und/oder zur Milderung der Kollisionsfolgen einzuleiten. Auch bei einem solchen System beruht die Erkennung und Interpretation des Verkehrsumfelds auf den Daten eines winkelauflösenden Ortungssensors, insbesondere eines Radarsensors.
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Damit diese Assistenzfunktionen ihre Aufgabe korrekt erfüllen können, ist es wichtig, daß das Verkehrsumfeld zutreffend interpretiert wird, und dies setzt u.a. voraus, daß der Ortungssensor beim Einbau in das Fahrzeug korrekt justiert wurde. Die Justage des Ortungssensors wird bisher vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs werksseitig vorgenommen.
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Aus
DE 100 19 182 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art bekannt.
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Aus
DE 101 07 219 A1 ist ein System bekannt, bei dem die Ver- und Entriegelungseinrichtung die Assistenzfunktion oder Assistenzfunktionen im Auslieferungszustand des Fahrerassistenzsystems gesperrt hält. Erst wenn die werksseitige Justage des Ortungssensors im Fahrzeug stattgefunden hat, wird die Verriegelung aufgehoben, so daß die Assistenzfunktionen zur Verfügung stehen. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß Fahrzeuge versehentlich ohne vorherige Justage des Sensors an den Kunden ausgeliefert werden.
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Es sind auch Fahrerassistenzsysteme bekannt, die Algorithmen aufweisen, mit denen sich eine horizontale Dejustage des
Ortungssensors automatisch während des Betriebs feststellen und innerhalb gewisser Grenzen durch eine geeignete Korrektur kompensieren läßt. Wenn die Dejustage so gravierend ist, daß sie nicht ausreichend kompensiert werden kann, führt dies zu einer automatischen Deaktivierung des Systems.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch einen geringen Installationsaufwand auszeichnet und eine hohe Funktionssicherheit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ver- und Entriegelungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Assistenzfunktion bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs zu sperren und während des Betriebs automatisch freizugeben, wenn mindestens eine vorgegebene, die Justage des Ortungssensors betreffende Bedingung erfüllt ist.
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Der Vorteil dieses Systems besteht darin, daß auf eine genaue werksseitige Justage des Sensors verzichtet werden kann. Es genügt, wenn beim Einbau des Sensors gewisse Mindesttoleranzgrenzen eingehalten werden. Die Feinjustage erfolgt dann nach Inbetriebnahme des Fahrzeugs durch das System selbst, indem mit Hilfe von bekannten Algorithmen eine etwaige horizontale Fehljustage des Sensors erkannt und kompensiert wird.
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Während dieser Betriebsphase, die sich über eine Gesamt- Betriebsdauer des Fahrzeugs von einer oder mehreren Stunden erstrecken kann, entsprechend einer Fahrleistung in der Größenordnung von etwa 200 - 300 km, ist das Fahrerassistenzsystem zwar in Betrieb, doch stehen seine Funktionen für den Fahrer noch nicht zur Verfügung. Erst nach einer angemessenen Betriebszeit, in der das System ausreichend Gelegenheit hatte, nach Art eines selbstlernenden Algorithmus die Feinjustierung des Sensors vorzunehmen, wird die Assistenzfunktion durch die Ver- und Entriegelungseinrichtung automatisch freigeschaltet, so daß von diesem Zeitpunkt an die Assistenzfunktionen für den Fahrer zur Verfügung stehen.
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Die Erfindung erlaubt es somit, auf einen zeit- und arbeitsaufwendigen Justageprozeß vor der Auslieferung des Fahrzeugs zu verzichten. Da andererseits die Assistenzfunktion erst nach der automatischen Feinjustage freigegeben wird, ist die Funktionssicherheit ebenso hoch wie bei herkömmlichen Systemen. Ein zusätzlicher Vorteil gegenüber dem System nach dem eingangs beschriebenen Stand der Technik besteht darin, daß sich zuverlässig ausschließen läßt, daß bei der werksseitigen Justage die Assistenzfunktion freigegeben wird, obwohl die Justage in Wahrheit nicht korrekt durchgeführt wurde.
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Die beim Einbau des Sensors zu beachtenden Toleranzgrenzen hinsichtlich der horizontalen Justage liegen bei heute gebräuchlichen Radarsystemen typischerweise in der Größenordnung von ± 0,5°, können jedoch auch deutlich größer sein, wenn Ortungssensoren mit einem größeren Ortungswinkelbereich verwendet werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugt hat die Ver- und Entriegelungseinrichtung Zugriff auf eine zu dem Fahrerassistenzsystem gehörende Benutzerschnittstelle, und wenn der Benutzer versucht, die Assistenzfunktion zu aktivieren, bevor die automatische Justage abgeschlossen ist, erscheint auf einem Display der Benutzerschnittstelle eine Meldung, die den Fahrer auf diesen Umstand hinweist, beispielsweise in der Form: „ACC-Sensor im Lernmodus, ACC in ca. 200 km verfügbar“.
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Die Bedingung, die zum Aufheben der Verriegelung erfüllt sein muß, kann im einfachsten Fall darin bestehen, daß seit der Inbetriebnahme des Fahrzeugs eine bestimmte Fahrleistung von beispielsweise 300 km absolviert wurde. Während dieser Fahrtstrecke wird der laterale Dejustagewinkel des Ortungssensors mit Hilfe des selbstkorrigierenden Algorithmus mehrfach, beispielsweise anhand von stehenden Radarzielen am Fahrbahnrand bestimmt, so daß der Mittelwert der bei diesen Einzelmessungen bestimmten Dejustagewinkel in der Nähe des tatsächlichen Justagefehlers liegen wird, der dann nach Freigabe der Assistenzfunktion die Grundlage für die Korrektur bildet.
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In einer verfeinerten, bevorzugten Ausführungsform muß die (zusätzliche) Bedingung erfüllt sein, daß der Mittelwert aus den bei den Einzelmessungen erhaltenen Dejustagewinkeln gegen einen Grenzwert konvergiert und bei fortgesetzten Messungen die Streuung der Meßwerte und/oder des Mittelwertes um den Grenzwert innerhalb eines geeignet gewählten Toleranzbereiches liegt.
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Für die automatische Bestimmung des Dejustagewinkels stehen verschiedene Algorithmen zur Verfügung. Beispielsweise kann ein solcher Algorithmus darauf beruhen, daß stehende Radarziele wie Verkehrsschilder oder Leitplankenpfosten am Fahrbahnrand bei nicht korrekter horizontaler Justierung des Sensors eine scheinbare Lateraldrift aufweisen. Aus dem Ausmaß dieser Lateraldrift läßt sich der Dejustagewinkel berechnen. Ein anderer Algorithmus beruht auf der Bedingung, daß die Querablage eines in der eigenen Fahrspur vorausfahrenden Fahrzeugs im statistischen Mittel null betragen muß. Wenn sich dagegen im statistischen Mittel eine von null verschiedene Querablage ergibt, so ist dies ein Indiz für eine Fehljustierung des Sensors, und aus dem Ausmaß der scheinbaren Querablage oder, äquivalent dazu, des Mittelwertes des Azimutwinkels des vorausfahrenden Fahrzeugs, läßt sich der Dejustagewinkel bestimmen. Es ist auch eine geeignete Kombination dieser verschiedenen Korrekturalgorithmen denkbar.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems;
- 2 eine Skizze zur Erläuterung eines Algorithmus zur Bestimmung eines Dejustagewinkels eines Ortungssensors;
- 3 ein Diagramm zur Illustration einer Bedingung für die Freigabe einer Assistenzfunktion; und
- 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems.
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Das in 1 gezeigte Fahrerassistenzsystem umfaßt einen winkelauflösenden Ortungssensor 10, beispielsweise einen vorn im Fahrzeug eingebauten Radarsensor, und ein elektronisches Datenverarbeitungssystem 12, das die vom Ortungssensor 10 gelieferten Daten auswertet und auf dieser Grundlage eine oder mehrere Assistenzfunktionen 14, beispielsweise eine ACC-Funktion und/oder eine PSS-Funktion ausführt. In dem Datenverarbeitungssystem 12 ist außerdem ein Korrekturmodul 16 implementiert, mit dem während des Betriebs des Fahrerassistenzsystems eine etwaige Fehljustage des Ortungssensors 10, spezieller eine horizontale Winkelabweichung der optischen Achse des Ortungssensors von der Geradeausrichtung des Fahrzeugs, festgestellt werden kann. Ein auf diese Weise ermittelter Dejustagewinkel δ des Sensors wird an das die Assistenzfunktionen 14 ausführende Modul übergeben und dort zu einer Korrektur benutzt, so daß das Assistenzsystem trotz der Dejustage des Sensors in der Lage ist, anhand der vom Ortungssystem 10 gemessenen Azimutwinkel der georteten Objekte die Querablage dieser Objekte korrekt zu berechnen.
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Außerdem weist das gezeigte Fahrerassistenzsystem eine (als Software implementierte) Ver- und Entriegelungseinrichtung 18 auf, mit der sich die Assistenzfunktionen 14 freigeben und sperren lassen. Wenn eine Assistenzfunktion gesperrt ist, so bedeutet dies, daß das Fahrerassistenzsystem zwar in Betrieb ist und die Daten des Ortungssensors 10 auswertet, jedoch kein automatischer Eingriff in die Fahrzeugführung erfolgt. Beispielsweise werden im Fall einer gesperrten ACC-Funktion zwar die Abstände, Relativgeschwindigkeiten und Azimutwinkel der vorausfahrenden Fahrzeuge sowie ggf. stehender Objekte am Fahrbahnrand ausgewertet, doch erfolgt kein Eingriff in das Antriebs- und/oder Bremssystem des Fahrzeugs, um die Geschwindigkeit anzupassen. Wenn eine Assistenzfunktion gesperrt ist und der Fahrer versucht, über eine dem Fahrerassistenzsystem zugeordnete Benutzerschnittstelle 20 diese Assistenzfunktion zu aktivieren, so erscheint auf einem Display der Benutzerschnittstelle 20 eine Meldung, die den Fahrer darüber informiert, daß die Assistenzfunktion zur Zeit nicht zur Verfügung steht, und die vorzugsweise auch den Grund für die Sperrung der Assistenzfunktion sowie das voraussichtliche Ende dieser Sperrung angibt.
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Im Auslieferungszustand des Kraftfahrzeugs hält die Verund Entriegelungseinrichtung 18 sämtliche Assistenzfunktionen 14 gesperrt, die auf korrekte Azimutwinkeldaten des Ortungssensors 10 angewiesen sind. Die Sensordaten werden aber auch bei gesperrten Assistenzfunktionen durch das Korrekturmodul 16 ausgewertet, und anhand dieser Daten wird der Dejustagewinkel δ des Ortungssensors 10 bestimmt. Wenn während einer gewissen Betriebsdauer des Fahrzeugs ein stabiler und damit zuverlässiger Wert des Dejustagewinkels δ ermittelt wurde, gibt die Ver- und Entriegelungseinrichtung 18 die gesperrten Assistenzfunktionen frei, so daß sie nun durch den Fahrer über die Benutzerschnittstelle 20 aktivierbar sind.
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Beispiele für Algorithmen, die im Korrekturmodul 16 zur Bestimmung des Dejustagewinkels δ dienen, sollen nun anhand von 2 erläutert werden.
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Bei einem mit dem Fahrerassistenzsystem nach 1 ausgerüsteten Kraftfahrzeug 22 ist der Ortungssensor 10 in horizontaler Richtung dejustiert, wie in 2 übertrieben dargestellt ist. Der Dejustagewinkel δ ist definiert als der Winkel zwischen der Verlängerung der Längsmittelachse F des Fahrzeugs und der optischen Achse A des Sensors. Der Ortungswinkelbereich des Sensors ist durch linke und rechte Grenzen L, R definiert, die symmetrisch zur optischen Achse A liegen.
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Im Ortungswinkelbereich des Sensors befindet sich im gezeigten Beispiel ein unmittelbar in der eigenen Fahrspur vorausfahrendes Fahrzeug 24. Dieses Fahrzeug 24 wird in der Praxis mal nach links und mal nach rechts von der Kursmitte F des Fahrzeugs 22 abweichen, d.h., es wird mal eine leicht positive und mal eine leicht negative Querablage aufweisen. Im statistischen Mittel wird die Querablage jedoch gleich null sein, und dementsprechend muß dann auch der Azimutwinkel, unter dem das Fahrzeug 24 vom Ortungssensor 10 geortet wird, bei korrekt justiertem Sensor im statistischen Mittel den Wert null haben. Aufgrund der Dejustage des Sensors erscheint das Fahrzeug 24 jedoch im statistischen Mittel unter einem Winkel, der dem Dejustagewinkel δ des Sensors entspricht. Auf diese Weise läßt sich durch statistische Auswertung der Azimutwinkeldaten von unmittelbar in der eigenen Spur vorausfahrenden Fahrzeugen ein Maß für den Dejustagewinkel δ gewinnen.
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Ein unabhängiger Algorithmus zur Bestimmung des Dejustagewinkels δ beruht auf der Auswertung scheinbarer Querbewegungen von stehenden Objekten 26, 28 am Fahrbahnrand 30, die durch die Dejustage des Sensors vorgetäuscht werden. Wenn das Fahrzeug 22 auf einer geraden Fahrbahn annähernd auf der Mitte der Fahrspur bleibt, dürften die stehenden Objekte 26, 28 an sich keine Querbewegung relativ zum Fahrzeug 22 aufweisen, d.h., ihre Querablage müßte konstant sein. Aufgrund der Dejustage des Sensors erhält man jedoch im gezeigten Beispiel für das weiter entfernte Objekt 26 eine scheinbare Querablage Y1, die kleiner ist als die wahre Querablage von der Längsmittelachse F des Fahrzeugs 22. Für das stehende Objekte 28, das dem Fahrzeug 22 etwas näher liegt, erhält man eine größere scheinbare Querablage Y2, obgleich dieses Objekt vom Fahrbahnrand 30 genauso weit entfernt ist wie das Objekt 26. Wenn sich das Fahrzeug 22 den stehenden Objekten 26, 28 weiter annähert, werden die beiden scheinbaren Querablagen Y1 und Y2 weiter zunehmen, d.h., es wird eine Lateralbewegung der Objekte 26 und 28 vorgetäuscht. Auch aus dieser scheinbaren Lateralbewegung läßt sich der Dejustagewinkel δ eindeutig berechnen.
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Das Datenverarbeitungssysstem 12 wird bei der Herstellung des Fahrerassistenzsystems so konfiguriert, daß die Assistenzfunktionen 14 zunächst durch die Ver- und Entriegelungseinrichtung 18 gesperrt gehalten. In diesem Zustand wird das Fahrzeug 22 an den Kunden ausgeliefert. Während der ersten 200 bis 300 km werden sich jedoch mehrfach Situationen ergeben, in denen unmittelbar vor dem eigenen Fahrzeug 22 ein vorausfahrendes Fahrzeug wie das Fahrzeug 24 geortet wird und/oder stehende Objekte wie die Objekte 26, 28 am Fahrbahnrand 30 geortet werden. Bei jeder dieser Gelegenheiten kann ein unabhängiger Wert für den Dejustagewinkel δ bestimmt werden. Diese Werte soll-ten im Idealfall übereinstimmen, werden jedoch in der Praxis aufgrund von Meßfehlern oder statistischen Fehlern eine gewisse Schwankung aufweisen. Statistisch mitteln sich diese Fehler jedoch heraus, so daß man mit zunehmender Dauer der „Lernphase“ einen Mittelwert für die gemessenen Dejustagewinkel δ erhält, der immer besser mit dem wahren Wert übereinstimmt. Wenn beide oben beschriebenen Algorithmen benutzt werden, können ggf. die anhand von vorausfahrenden Fahrzeugen 24 ermittelten Werte entsprechend der jeweiligen Beobachtungsdauer unterschiedlich gewichtet werden.
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Der Mittelwert der gemessenen Dejustagewinkel δ wird mit zunehmendem Stichprobenumfang immer besser gegen den wahren Dejustagewinkel δ konvergieren, d.h., die Streuung σ(δ) des Mittelwertes wird mit zunehmender Fahrstrecke W des Fahrzeugs gegen null gehen oder zumindest unter einen bestimmten Schwellenwert S abnehmen und dann dauerhaft unterhalb dieses Wertes bleiben, wie in 3 in Diagrammform dargestellt ist.
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Wenn die seit Inbetriebnahme des Fahrzeugs insgesamt zurückgelegte Fahrtstrecke einen gewissen Mindestwert Wmin überschritten hat und außerdem die Streuung σ(δ) des Mittelwertes der gemessenen Dejustagewinkel δ unter den Schwellenwert S abgenommen hat, so bedeutet dies, daß der wahre Dejustagewinkel 8 mit hinreichender Genauigkeit bestimmt wurde. Unter dieser Bedingung gibt die Ver- und Entriegelungseinrichtung 18 die Assistenzfunktionen frei, so daß sie für den Fahrer zur Verfügung stehen. Wahlweise oder ergänzend kann als Kriterium auch berücksichtigt werden, ob die nacheinander gemessenen Werte für den Dejustagewinkel δ stabil innerhalb eines bestimmten Korridors um den Mittelwert liegen.
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In 4 ist die Arbeitsweise der Ver- und Entriegelungseinrichtung 18 als Flußdiagramm dargestellt. Die hier gezeigte Prozedur beginnt beim Einbau des Ortungssensors 10 in das Fahrzeug oder ggf. bei Auslieferung des Fahrzeugs mit dem Schritt S1, in dem die Assistenzfunktionen verriegelt werden. Während der Zeiten, in denen das Fahrzeug nicht in Betrieb ist, wird die in 4 gezeigte Prozedur unterbrochen, wird jedoch bei erneuter Inbetriebnahme des Fahrzeugs, d.h. beim Wiedereinschalten der Zündung, in dem Zustand wieder aufgenommen, in dem sie unterbrochen wurde.
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In Schritt S2 wird geprüft, ob die seit Inbetriebnahme des Fahrzeugs insgesamt zurückgelegte Fahrstrecke bereits den Mindestwert Wmin überschritten hat. Solange dies noch nicht der Fall ist, erfolgt ein Rücksprung zu Schritt S1, d.h. die Assistenzfunktionen bleiben verriegelt. Unterdessen wird mit Hilfe der oben beschriebenen Algorithmen bei jeder sich bietenden Gelegenheit ein neuer Wert für den Dejustagewinkel δ gemessen. Nachdem mindestens die Fahrstrecke Wmin zurückgelegt wurde, wird in Schritt S3 geprüft, ob die Streuung σ(δ) der so gemessenen Dejustagewinkel oder der gleitenden Mittelwerte kleiner als der Schwellenwert S ist. Sofern dies nicht der Fall ist, erfolgt wieder ein Rücksprung zu Schritt S1, und die Assistenzfunktionen bleiben vorerst verriegelt. Die Schleife mit den Schritten S1-S3 wird dann zyklisch wiederholt, wobei die Abfrage in Schritt S2 naturgemäß stets das Ergebnis „Ja“ haben wird. Wenn sich schließlich die gemessenen Werte für den Dejustagewinkel δ stabilisiert haben, hat auch die Abfrage in Schritt S3 das Ergebnis „Ja“ (J), und in Schritt S4 werden die Assistenzfunktionen freigegeben.
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Danach könnte die Prozedur im Prinzip beendet werden. Im gezeigten Beispiel erfolgt jedoch nach Schritt S4 ein Rücksprung zu Schritt S3, und die Schritte S3 und S4 werden zyklisch wiederholt. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise eine Situation erkennen, in der sich die Befestigung des Ortungssensors 10 gelockert hat und der Sensor infolge von Vibrationen seine Lage ändert, so daß die Streuung σ(δ) wieder über den Schwellwert S zunimmt. In diesem Fall werden die
Assistenzfunktionen in Schritt S1 erneut verriegelt, und ggf. kann in diesem Fall an den Fahrer über die Benutzerschnittstelle 20 die Aufforderung ausgegeben werden, eine Werkstatt aufzusuchen.
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Anstelle des Kriteriums Fahrstrecke > Wmin kann wahlweise z. B. auch geprüft werden, ob die Anzahl ausgewerteter Standziele und/oder die Anzahl der Folgefahrtzyklen einen bestimmten Wert erreicht hat.
