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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsanalysevorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und
ein Strahlungsanalyseverfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 7.
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Ein
solche Strahlungsanalysevorrichtung ist aus der
DE 10 2004 055 060 bekannt und
umfaßt einen ersten Strahlungsdetektor, einen zweiten Strahlungsdetektor
und eine Auswertungseinrichtung, wobei die Auswertungseinrichtung
eingerichtet ist, abhängig von einem ersten Signal des
ersten Strahlungsdetektors und einem zweiten Signal des zweiten
Strahlungsdetektors ein Auswertungssignal für eine Beleuchtungssteuerungseinrichtung
auszugeben. Die Strahlungsanalysevorrichtung ist in einem Kraftfahrzeug
eingebaut und kann beispielsweise erfassen, ob viel Sonnenenergie
auf der Erdoberfläche auftritt oder nicht, d. h. ob es
dunkel oder hell ist, und abhängig davon beispielsweise
dazu verwendet werden, eine Kraftfahrzeugbeleuchtung ein- oder auszuschalten.
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Nachteilig
ist, daß die Strahlungsanalysevorrichtung nicht geeignet
ist, um zu erkennen, ob es nebelig ist oder nicht, und somit nicht
eingesetzt werden kann, um eine Beleuchtungseinrichtung abhängig von
Nebel ein- oder auszuschalten. Eine weitergehende Steuerung der
Kraftfahrzeugbeleuchtung ist daher nicht möglich.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsanalysevorrichtung
und ein Strahlungsanalyseverfahren zu schaffen, die geeignet sind,
Nebel zu erkennen und abhängig von dem Nebel eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung
zu steuern.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Strahlungsanalysevorrichtung
gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 und ein Strahlungsanalyseverfahren gemäß dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 7 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsanalysevorrichtung,
wobei der erste Strahlungsdetektor für hochfrequente elektromagnetische Wellen
sensitiv ist und nicht für niedrigfrequente elektromagnetische
Wellen sensitiv ist. „Sensitiv" bedeutet im Gegensatz zu „nicht
sensitiv", daß ein Photon einer Wellenlänge, für
welche der erste Strahlungsdetektor sensitiv ist, ein Signal des
Strahlungsdetektors zumindest statistisch betrachtet mehr beeinflußt als
ein Photon einer Wellenlänge, für welche der erste
Strahlungsdetektor nicht sensitiv ist. In diesem Zusammenhang ist
hochfrequente elektromagnetische Strahlung allgemein elektromagnetische
Strahlung in einem Bereich von Wellenlängen, der über
dem Bereich von Wellenlängen der niedrigfrequenten elektromagnetischen
Strahlung liegt. Speziell kann es sich bei der hochfrequenten Strahlung
um elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich handeln,
der die ultraviolette Strahlung abdeckt, wobei die Wellenlänge
kleiner als ein bestimmter Wert, z. B. 550 nm, 500 nm oder 450 nm,
ist. Speziell kann es sich bei der niedrigfrequenten Strahlung um
elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich
handeln, der die infrarote Strahlung abdeckt, wobei die Wellenlänge
größer als ein bestimmter Wert, z. B. 750 nm,
800 nm oder 850 nm, ist. Da die hochfrequente Strahlung durch Nebel
besonders stark gestreut wird, hängt ein erstes Signal
des ersten Strahlungsde tektors stark von dem Vorhandensein von Nebel
ab. In dem das erste Signal des ersten Strahlungsdetektors mit einem
zweiten Signal des zweiten Strahlungsdetektors, das auf andere Weise
von Nebel abhängt, verglichen wird, kann auf das Vorhandensein
von Nebel geschlossen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Strahlungsdetektor
nicht für hochfrequente elektromagnetische Wellen sensitiv
und ist für niedrigfrequente elektromagnetische Wellen
sensitiv. Der zweite Detektor ist vorzugsweise neben dem ersten
Detektor angeordnet und genauso ausgerichtet. Da sich das Verhältnis
von erfaßten hochfrequenten Wellen zu erfaßten
niedrigfrequenten Wellen besonders stark ändert, ist diese
besondere Ausbildung einer Strahlungsanalysevorrichtung besonders
sensitiv für Nebel. Alternativ kann der zweite Strahlungsdetektor
ebenfalls für hochfrequente elektromagnetische Wellen sensitiv
sein und für niedrigfrequente elektromagnetische Wellen
nicht sensitiv sein. Der zweite Strahlungsdetektor wird dann in
einer anderen Ausrichtung angeordnet. Bei starkem Nebel wird das von
dem ersten Strahlungssensor erfaßte Signal in einem festen
Verhältnis zu dem von dem zweiten Strahlungssensor erfaßten
Signal stehen, so daß anhand dieses Verhältnisses
auf das Vorhandensein von Nebel geschlossen werden kann.
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In
einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist
ein dritter Strahlungsdetektor vorgesehen ist, und ist die Auswertungseinrichtung
eingerichtet, abhängig von einem dritten Signal das Auswertungssignal
auszugeben. Der dritte Strahlungsdetektor ist anders ausgerichtet
als der erste Strahlungsdetektor. Nebel kann somit mit größerer
Sicherheit erfaßt werden.
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In
noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform
ist der dritte Strahlungsdetektor für hochfrequente elektromagnetische
Wellen sensitiv und nicht für niedrigfrequente elektromagnetische Wellen
sensitiv. Es steht somit ein weite res Signal zur Analyse zur Verfügung,
das stark von Nebel abhängt.
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In
noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform
ist ein vierter Strahlungsdetektor vorgesehen, und ist die Auswertungseinrichtung
eingerichtet, abhängig von einem vierten Signal des vierten
Strahlungsdetektors das Auswertungssignal auszugeben. Nebel kann
somit mit noch größerer Sicherheit erfaßt
werden.
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In
noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform
ist der vierte Strahlungsdetektor nicht für hochfrequente
elektromagnetische Wellen sensitiv und ist für niedrigfrequente
elektromagnetische Wellen sensitiv. Der vierte Detektor ist vorzugsweise
neben dem dritten Detektor angeordnet und genauso ausgerichtet.
Das Signal des dritten Strahlungsdetektors kann somit sowohl mit
dem Signal des ersten Strahlungsdetektors als auch mit dem Signal
des zweiten Strahlungsdetektors verglichen werden, um Nebel zu erkennen.
Nebel kann daher mit noch größerer Sicherheit
bestimmt werden, dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Sichtweite bei
Nebel genau quantifiziert werden soll, um beispielsweise die Nebelschlußleuchten
anzuschalten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Strahlungsanalyseverfahren
mit den folgenden Schritten: Erfassen eines ersten Signals eines
ersten Strahlungsdetektors; Erfassen eines zweiten Signals eines
zweiten Strahlungsdetektors; Ausgeben eines Auswertungssignals abhängig
von dem ersten Signal und dem zweiten Signal, wobei das erste Signal
stark abhängig ist von hochfrequenten elektromagnetischen
Wellen und schwach abhängig ist von niedrigfrequenten elektromagnetischen
Wellen. „Stark abhängig" bedeutet im Gegensatz
zu „schwach abhängig", daß ein Photon
einer Wellenlänge, von welcher das erste Signal stark abhängig
ist, ein Signal des Strahlungsdetektors zumindest statistisch betrachtet mehr
beeinflußt als ein Pho ton einer Wellenlänge, von
welcher das erste Signal schwach abhängig ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Signal
schwach abhängig von hochfrequenten elektromagnetischen
Wellen und stark abhängig von niedrigfrequenten elektromagnetischen Wellen.
Alternativ kann das zweite Signal stark abhängig von hochfrequenten
elektromagnetischen Wellen und schwach abhängig von niedrigfrequenten elektromagnetischen
Wellen sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Signal
schwach abhängig von hochfrequenten elektromagnetischen
Wellen und stark abhängig von niedrigfrequenten elektromagnetischen Wellen.
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In
einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform wird
ein drittes Signal eines dritten Strahlungsdetektors erfaßt,
gibt die Auswertungseinrichtung das Auswertungssignals abhängig
von dem dritten Signal aus, und ist das dritte Signal stark abhängig
von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen und schwach abhängig
von niedrigfrequenten elektromagnetischen Wellen.
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In
noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform
wird ein viertes Signal erfaßt, gibt die Auswertungseinrichtung
das Auswertungssignals abhängig von dem vierten Signal
aus, und ist das vierte Signal schwach abhängig von hochfrequenten elektromagnetischen
Wellen und stark abhängig von niedrigfrequenten elektromagnetischen
Wellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Im
folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
schematischen Grundriß eines Kraftfahrzeugs mit einer Beleuchtungseinrichtung und
einer Strahlungsanalysevorrichtung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
einen schematischen Grundriß eines Kraftfahrzeugs mit einer
Beleuchtungseinrichtung und einer Strahlungsanalysevorrichtung.
Die Beleuchtungseinrichtung umfaßt an dem Vorderende des
Kraftfahrzeugs mehrere Paare Leuchten, nämlich vordere
Fahrrichtungsanzeigeleuchten 1, Begrenzungsleuchten 2,
Abblendleuchten 3, Fernleuchten 4, Nebelscheinwerferleuchten 5 und
an dem Hinterende der Kraftfahrzeugs ebenfalls mehrere Paare Leuchten,
nämlich hintere Fahrrichtungsanzeigeleuchten 6,
Rückleuchten 7, Bremsleuchten 8, Nebelschlußleuchten 9,
Rückfahrscheinwerferleuchten 10 und eine einzelne
Leuchte 11, die zur Kennzeichenbeleuchtung dient. Sämtliche
Leuchten 1 bis 11 sind mit einer Beleuchtungssteuerungseinrichtung 12 über
elektrische Leitungen 20 verbunden.
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Die
vorderen und hinteren Fahrrichtungsanzeigeleuchten 1, 6 sind
als Hinweis für andere Verkehrsteilnehmer beim Abbiegen
einzuschalten. Die Begrenzungsleuchten 2 sind zusammen
mit den Abblendleuchten 3 und den Fernleuchten 4 einzuschalten,
um die Umrisse der Kraftfahrzeugs beim Ausfall der Abblendleuchten 3 oder
der Fernleuchten 4 kenntlich zu machen. Die Abblendleuchten 3 dienen dazu,
die Fahrbahn auszuleuchten, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden.
Die Fernleuchten 4 dienen zu einer besseren Ausleuchtung
der Fahrbahn zusätzlich zu den Abblendleuchten 3 oder
anstelle der Abblendleuchten 3. Die Nebelleuchten 5 sind
zur Verwendung bei einer Sichtbehinderung durch Regen, Schnee und
Nebel vorgesehen, um eine Selbstblendung zu verhindern. Die Abblendleuchten 3 können
gleichzeitig mit den Nebelleuchten 5 eingeschaltet werden.
Die Rückleuchten 7 sind zusammen mit den Begrenzungsleuchten 2,
Abblendleuchten 3, Fernleuchten 4 und Nebelleuchten 5 ein-
und auszuschalten. Die Bremsleuchten 8 sind bei einer Akti vierung
der Bremsen einzuschalten. Die Rückfahrleuchten 9 sind
beim Rückwärtsfahren einzuschalten. Die Rückfahrscheinwerferleuchten 10 sind
beim Rückwärtsfahren einzuschalten, wenn die Begrenzungsleuchten 2,
Abblendleuchten 3, Fernleuchten 4, Nebelleuchten 5 eingeschaltet
sind.
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Die
Beleuchtungssteuerungseinrichtung 12 empfängt
Auswertungssignale von einer Auswertungseinrichtung 17 und
weitere Signale beispielsweise von Lichtanschalteinrichtungen, die
zur Betätigung durch einen Kraftfahrzeugführer
im Kraftfahrzeuginneren vorgesehen sind und hier nicht näher dargestellt.
sind, einer Bremseinrichtung oder einer Gangschaltung. Abhängig
von den empfangenen Signalen schaltet die Beleuchtungssteuerungseinrichtung 12,
die als integrierte Schaltung ausgebildet ist, gemäß den
Eingaben der Kraftfahrzeugführers und den weiteren Signalen
bestimmte Leuchten ein oder aus, indem sie jeweils den Kontakt einer
der elektrischen Leitungen 20 entweder unterbricht oder
herstellt, so daß die Leuchten 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 wie
oben beschrieben zweckgemäß verwendet werden.
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Die
Strahlungsanalysevorrichtung umfaßt Strahlungsdetektoren 13, 14, 15 und 16 und
die Auswertungseinrichtung 17. Sämtlichen Strahlungsdetektoren 13, 14, 15 und 16 sind
Halbleiterdetektoren, deren Leitfähigkeit von der empfangenden
Strahlung abhängt. Die Auswertungseinrichtung 17 ist
eine integrierte Schaltung. Die Auswertungseinrichtung 17 ist
mit der Beleuchtungssteuerungsvorrichtung 12 elektrisch
verbunden. Die Strahlungsdetektoren 13 und 15 sind
vorzugsweise für hochfrequente elektromagnetische Strahlung
sensitiv, während die Strahlungsdetektoren 14 und 16 vorzugsweise
für niedrigfrequente elektromagnetische Strahlung sensitiv sind.
Die Position des Kraftfahrzeuginneren ist durch die gestrichelten
Linien 18 und 19 dargestellt. Die Strahlungsdetektoren 15 und 16 befinden
sich auf dem Dach des Kraftfahrzeugs und sind in der normalen Kraftfahrzeugposition
nach oben zum Himmel hingerichtet, so daß die Strahlungsdetektoren 15 und 16 vor
al lem elektromagnetische Strahlung empfangen, die lotrecht einfällt.
Die Strahlungsdetektoren 13 und 14 befinden sich
direkt hinter einer Windschutzscheibe und sind nach vorne gerichtet,
so daß die Strahlungsdetektoren 13, 14 vor
allem elektromagnetische Strahlung empfangen, die entlang der Erdoberfläche
senkrecht auf der Vorderseite des Kraftfahrzeugs einfällt.
Die Strahlungsanalysevorrichtung wird verwendet, um die herrschende
Wetterlage anhand elektromagnetischer Strahlung zu analysieren, insbesondere
um das Vorhandensein von Nebel festzustellen.
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Die
von der Sonne abgestrahlte elektromagnetische Strahlung hat ein
charakteristisches Spektrum, welches sich durch frequenzabhängige
Absorption und Reflektion in der Erdatmosphäre verändert.
Die Spektralverteilung und Intensität der auf der Erde
ankommenden elektromagnetischen Wellen hängt somit nicht
nur von der Tageszeit und Jahreszeit, sondern ebenfalls von dem
Zustand der Erdatmosphäre ab. Bei Tag ist vor allem die
Intensität des auf die Erde treffenden Lichts wesentlich
höher als bei Nacht. Bei Bewölkung werden durch
die Wolken elektromagnetische Wellen absorbiert und reflektiert. Bei
Nebel werden aufgrund des Tyndall-Effekts hochfrequente elektromagnetische
Wellen eher gestreut als niederfrequente elektromagnetische Wellen.
Die Absorption von elektromagnetischer Strahlung durch Nebel hängt
ebenfalls von der Frequenz der elektromagnetischen Strahlung ab,
so daß sich die spektrale Zusammensetzung der elektromagnetischen Strahlung
und deren Ausrichtung bei Nebel verändern. Die Streuung
der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen führt zu
einer gleichmäßigen Richtungsverteilung der hochfrequenten
elektromagnetischen Strahlung und somit auch einer Änderung
des Verhältnisses von hochfrequenter Strahlung zu niedrigfrequenter
Strahlung abhängig von der Detektionsrichtung.
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Am
Tag erfaßt der Strahlungsdetektor 15 bei guter
Sicht ein relativ großes Signal, das in einem typischen
Verhältnis zu dem Signal des Strahlungsdetektors 16 steht.
Die Größen der Signale hängen dabei stark
von der Geometrie der Strahlungsdetektoren 15, 16 und
dem Sonnenstand ab. Gleichzeitig erfaßt der Strahlungsdetektor 13 ebenfalls
ein Signal, das in einem typischen Verhältnis zu dem Signal
des Strahlungsdetektors 14 steht. Jedoch hängen
die Signalstärken der Signale der Strahlungsdetektoren 13 und 14 nicht
nur vom Sonnenstand, sondern vor allem von der Fahrtrichtung ab.
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In
einer nebligen Atmosphäre wird hochfrequentes Licht bevorzugt
gestreut, während niedrigfrequentes Licht kaum gestreut
wird. Am Tag verändern sich dadurch die charakteristischen
Signalverhältnisse der Signale der Strahlungsdetektoren 15 und 16 und
der Strahlungsdetektoren 13 und 14. Das Signal
des Strahlungsdetektors 15 nimmt zumindest bei einem hohen
Sonnenstand stark ab, weil die hochfrequente elektromagnetische
Strahlung durch den Nebel stark gestreut wird. Dabei ändert
sich das Signal des Strahlungsdetektors 16 weniger stark, weil
die niedrigfrequente elektromagnetische Strahlung kaum gestreut
wird. Das Verhältnis des Signals des Strahlungsdetektors 15 zu
dem Signal des Strahlungsdetektors 16 nimmt ab. Das Signal
des Strahlungsdetektors 13 ist in einer nebeligen Atmosphäre aufgrund
der Streuung von hochfrequentem Licht weniger abhängig
vom Sonnenstand und der Fahrrichtung. Für sehr dichten
Nebel steht das Signal des Strahlungsdetektors 13 in einem
festen Verhältnis zum Signal des Strahlungsdetektors 15 aufgrund
der gleichmäßig verteilten Ausrichtung von hochfrequenten
elektromagnetischen Wellen. Dieses Verhältnis ist durch
die Art und den Aufbau der Strahlungsdetektoren bestimmt. Das Signal
des Strahlungsdetektors 14 ist weiterhin stark abhängig
von der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Die
Auswertungseinrichtung 17 vergleicht das Signal des Strahlungsdetektors 15 mit
dem Signal des Strahlungsdetektors 16, das Signal des Strahlungsdetektors 15 mit
dem Signal des Strahlungsdetektors 13 und das Signal des
Strahlungsdetektors 13 mit dem Signal des Strahlungsdetektors 14.
Aus der Größe dieser Verhältnisse schließt
die Auswertungseinrichtung 17 auf das Vorhandensein von
Nebel und dessen Dichte. Dabei sind kleine Verhältnisse
des Signals der Strahlungsdetektoren 15 zu dem Signal des
Strahlungsdetektors 16 bzw. des Signals des Strahlungsdetektors 13 zu
dem Signal des Strahlungsdetektors 14 und ein bestimmtes
Verhältnis des Signals des Strahlungsdetektors 15 zu
dem Signal des Strahlungsdetektors 13, welches durch die
Eigenschaften der Strahlungsdetektoren 13, 15 und
deren Geometrie vorgegeben ist, Anzeichen für das Vorhandensein
von Nebel und dessen Stärke. Diese einzelnen Anzeichen
werden gemeinsam berücksichtigt. Die Auswertungseinrichtung 17 sendet nun
ein Auswertungssignal an die Beleuchtungseinrichtungssteuerung 12,
welches ein Analyseergebnis enthält. Die Auswertungseinrichtung 17 schaltet
nun abhängig von der Analyse die Begrenzungsleuchten 2,
die Abblendleuchten 3, die Fernleuchten 4, die
Nebelleuchten 5, die Rückleuchten 7,
die Nebelschlußleuchten 9 und die einzelne Leuchte 11 bestimmungsgemäß an
oder aus.
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Die
Detektoren 13, 14, 15 und 16 können
zusätzlich oder hauptsächlich auch zu einem anderen Zweck
eingesetzt werden. Einer der Detektoren 13, 14 oder
beide Detektoren 13, 14 können beispielsweise
hauptsächlich für einen Regensensor zur Steuerung
von Scheibenwischern verwendet werden. Die Detektoren 15, 16 können
direkt hinter der Windschutzscheibe vorgesehen sein und auch in
dieser Lage vor allem elektromagnetische Strahlung empfangen, die
lotrecht einfällt. In diesem Fall können die Detektoren 13, 14, 15 und 16 in
einem Bauelement gemeinsam mit der Auswertungseinrichtung 17 integriert
sein. Der Einsatz von weiteren Detektoren und die Analyse von deren
Signalen kann die Erfassung von Nebel noch weiter verbessern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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