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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Verkehrsleit- und Assistenztechnik für Fahrzeuge.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ampelanlage, ein Sicherheitssystem
für ein
Fahrzeug, ein Verfahren zum Erzeugen von Metainformation, ein Programmelement
und ein computerlesbares Medium.
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Technologischer Hintergrund
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Im
Straßenverkehr
treten oft Situationen auf, in denen der Fahrer reagieren muss,
um einen Unfall zu vermeiden. So kann es beispielsweise passieren, dass
sich hinter einer unübersichtlichen
Kurve ein liegengebliebenes Fahrzeug befindet. Auch kann es z. B.
passieren, dass ein Rettungsfahrzeug über eine Kreuzung fährt, obwohl
die Ampelanlage auf Rot geschaltet ist. Auch kann der Fall auftreten,
dass Laub, Splitt, Öl,
Glatteis o. ä.
einen bestimmten Bereich einer Fahrbahn auf kritische Weise verändert, ohne dass
dies von jedem Fahrer vorhergesehen werden könnte.
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In
diesen oder ähnlichen
Situationen muss der Fahrer schnell und geeignet reagieren, um einen Unfall
zu vermeiden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine erhöhte Sicherheit im Straßenverkehr
bereitzustellen.
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Es
sind eine Ampelanlage, ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug, ein Verfahren
zum Erzeugen von Metainformation zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr,
ein Programmelement und ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen
gleichermaßen
das Sicherheitssystem, die Ampelanlage, das Verfahren, das Programmelement und
das computerlesbare Medium.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine Ampelanlage zum Erzeugen von Metainformation
auf Basis von Eingangsinformationen angegeben, wobei die Eingangsinformationen
die Umgebung der Ampelanlage betreffen. Die Ampelanlage eignet sich
insbesondere für
die Erhöhung
der Sicherheit im Straßenverkehr
und für
die Bereitstellung eines konstanten Verkehrsflusses. Die Ampelanlage
weist eine Steuereinheit zum Erzeugen der Metainformation auf Basis
der Eingangsinformation sowie eine Kommunikationseinheit zum Aussenden der
Metainformation an benachbarte Fahrzeuge oder benachbarte Ampelanlagen
auf, wobei die Metainformation zum Erzeugen eines konstanten Verkehrsflusses
ausgeführt
ist.
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In
anderen Worten ist die Ampelanlage derart ausgeführt, dass sie über die
von ihr erzeugte Metainformation dafür sorgen kann, dass die im
Bereich der Ampelanlage fahrenden Fahrzeuge stets Informationen über die
optimale Geschwindigkeit haben. Auf diese Weise können Staus
vermieden werden und es kann Benzin eingespart werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weisen die Eingangsinformationen Informationen auf, die
von einem Fahrzeug an die Ampelanlage gesendet wurden.
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In
anderen Worten können
benachbarte Fahrzeuge die Fahrzeugumgebung überwachen und entsprechende
Informationen an die Ampelanlage schicken. Diese Informationen werden
dann in der Ampelanlage analysiert und weiterverarbeitet. Das Ergebnis
der Weiterverarbeitung wird dann über einen Rundfunk (Broadcast)
an sämtliche
benachbarte Fahrzeuge geschickt, so dass diese ihre Geschwindigkeiten
entsprechend optimal einstellen können.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden die Eingangsinformationen über Nahbereichkommunikation
an die Ampelanlage übermittelt.
Beispielsweise erfolgt die kabellose Übertragung von den Fahrzeugen
an die Ampelanlage (und zurück)
per WiMax, Bluetooth oder DSRC (Digital Short Range Communication),
oder aber auch per GSM, UMTS, LTE oder WLAN (z. B. 802.11p).
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Bei
den Fahrzeugen handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug,
wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug,
ein Fahrrad oder ein Motorrad.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthalten die Eingangsinformationen eine Information darüber, dass
es sich bei dem Fahrzeug um ein Einsatzfahrzeug (wie Krankenwagen, Polizeiwagen,
Feuerwehrwagen) handelt.
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In
diesem Fall kann die Ampelanlage beispielsweise eine Freiwegschaltung
für das
Einsatzfahrzeug an einer Ampelkreuzung durchführen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weisen die Eingangsinformationen Überwachungsdaten des Umfelds
der Ampelanlage auf, welche die Ampelanlage über eine eigene Sensorik aufnimmt.
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Hierfür ist die
Ampelanlage beispielsweise mit einer oder mehreren Kameras ausgestattet,
mit denen die Ampelanlage die Verkehrsflussdichte sowie die Geschwindigkeit
der einzelnen Fahrzeuge bestimmen kann. Auch können andere Sensoren vorgesehen
sein, wie beispielsweise Lichtschranken, mit deren Hilfe der Verkehrsfluss
gemessen werden kann.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
dass die Ampelanlage eine Verkehrsflusssteuerung vornimmt, ohne
hierbei auf Daten von benachbarten Fahrzeugen angewiesen zu sein.
Vielmehr nimmt die Ampelanlage sämtliche
Messungen selber vor. Natürlich kann
die Ampelanlage auch beide Datensätze auswerten und in ihre Berechnung
mit einbeziehen (einerseits den selbst gemessenen Datensatz und
andererseits die Daten, die von den benachbarten Fahrzeugen übermittelt
werden).
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
die Metainformation eine Geschwindigkeitsempfehlung für die benachbarten Fahrzeuge.
Diese Geschwindigkeitsempfehlung kann beispielsweise individualisiert
sein. Z. B. kann für
die Fahrzeuge auf einer ersten Straße eine andere Geschwindigkeitsempfehlung übermittelt
werden wie für
Fahrzeuge, die sich auf einer anderen Straße befinden. Eben dies kann
auch für
unterschiedliche Fahrspuren gelten.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Metainformation zum automatischen Ansteuern eines
Fahrerassistenzsystems oder zur Einstellung einer Geschwindigkeitssteuerung (ACC,
Adaptive Cruise Control) eines empfangenden Fahrzeugs ausgeführt.
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Auf
diese Weise wird gewährleistet,
dass jedes Fahrzeug stets mit der optimalen Geschwindigkeit fährt, ohne
dass der Fahrer hierbei eingreifen muss.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei der Ampelanlage um eine mobile Ampelanlage.
Beispielsweise sind hierunter Ampeln zu verstehen, die zeitweise
an Baustellen oder Gefahrenstellen aufgestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist die Ampelanlage einen oder mehrere Datenspeicher
zum Speichern und Sammeln der Eingangsinformationen auf, wobei die
Steuereinheit der Ampelanlage zum Erstellen einer digitalen Karte über das
Umfeld der Ampelanlage auf Basis der Eingangsinformationen ausgeführt ist.
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In
anderen Worten kann sich die (mobile) Ampelanlage ihre eigene digitale
Karte erstellen und den Straßenzug
bzw. die Kreuzung, auf der sie aufgestellt ist, selber nachbilden.
Dies ist insbesondere vorteilhaft für mobile Ampeln, die keine
oder veraltete digitale Karten aufweisen.
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Insbesondere
ist die Ampelanlage lernfähig, indem
sie mit Hilfe ihrer eigenen Messungen und/oder mit Hilfe von Informationen,
die sie von benachbarten Fahrzeugen übermittelt bekommt, das Straßennetz
ihrer Umgebung nachbildet.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Steuereinheit zur Analyse der Eingangsinformationen
ausgeführt
und kann auf Basis dieser Analyse bestimmen, ob sich das Fahrzeug auf
die Ampel zubewegt oder nicht.
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In
anderen Worten kann die Steuereinheit bestimmen, ob das Fahrzeug
die Ampel in naher Zukunft passieren wird oder sich beispielsweise
auf einer parallelen Straße
bewegt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit der Ampelanlage zur Vernetzung
mehrerer Ampelanlagen miteinander ausgeführt. Die Vernetzung erfolgt
beispielsweise über
das Internet unter Nutzung des Internetprotokolls.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
dass eine Rettungsaktion oder ein ausgewähltes Fahrzeug von Ampel zu
Ampel verfolgt wird und dafür
gesorgt wird, dass die entsprechenden Ampeln stets auf Grün geschaltet
sind. Insbesondere können
wichtige Informationen von Ampelanlage zu Ampelanlage weitergegeben
werden.
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Es
kann somit ein selbstregulierendes Netz an Ampeln ausgebildet werden,
welches zur automatischen Einstellung eines optimalen Verkehrsflusses befähigt ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Sicherheitssystem für ein Fahrzeug angegeben, welches
zur Kommunikation mit einer oben beschriebenen Ampelanlage ausgeführt ist. Das
Sicherheitssystem weist eine Kommunikationseinheit zum automatischen Übermitteln
von Informationen an die Ampelanlage und zum Empfang von Metainformation
von der Ampelanlage sowie eine Steuereinheit zum automatischen Auswerten
der von der Ampelanlage gesendeten Metainformation auf. Die Steuereinheit
dient weiterhin dem Erzeugen eines Steuersignals zur Unterstützung des
Fahrers des Fahrzeugs auf Basis der empfangenen Metainformation.
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Beispielsweise
kann das Sicherheitssystem Warninformation von der Ampelanlage empfangen. Diese
Warninformationen können
beispielsweise auch Positionsangaben der Gefahrenstelle enthalten.
Beispielsweise kann auf diese Weise das Sicherheitssystem entscheiden,
ob bzw. zu welchem Zeitpunkt die Warnung dem Fahrer oder einem Fahrerassistenzsystem
des Fahrzeugs mitgeteilt werden soll. Hierbei ist auch die Bewegungsrichtung
des anderen Fahrzeugs von Bedeutung. Handelt es sich bei dem anderen
Fahrzeug beispielsweise um ein Einsatzfahrzeug (wie einen Krankenwagen,
einen Polizeiwagen oder einen Feuerwehrwagen), welches sich aber nicht
auf das Fahrzeug zubewegt, sondern von ihm wegbewegt, oder aber
sich auf einer benachbarten Straße befindet, die nicht zu dem
Fahrzeug führt, kann
das Warnsignal von dem Sicherheitssystem zwar zur Kenntnis genommen
werden. Unter Umständen
entscheidet aber das Sicherheitssystem, dass keine weiteren Maßnahmen
erforderlich sind.
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Bei
dem Steuersignal, das die Steuereinheit zur Unterstützung des
Fahrers erzeugt, kann es sich beispielsweise um ein akustisches
Signal, ein visuelles Signal zur Anzeige für den Fahrer, um einen Eintrag
in eine digitale Karte, um eine generelle Information oder aber
auch um ein Steuersignal für
ein Fahrerassistenzsystem (oder eine Kombination der oben genannten
Möglichkeiten)
handeln.
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Beispielsweise
können
mit Hilfe des Steuersignals Änderungen
der ABS- oder ESP-Einstellungen
im Fahrzeug vorgenommen werden. Beispielsweise können die Standardreibungskoeffizienten
für ABS
und ESP geändert
werden. Auch kann mit Hilfe des Steuersignals die eingestellte Tempomatgeschwindigkeit
oder die Mindesttoleranz für
die ACC (Automatic Cruise Control) zu vorausfahrenden Fahrzeugen
eingestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung enthält
die von der Ampelanlage gesendete Warninformation eine Information
darüber, dass
ein Fahrzeug steht oder eine festgelegte Mindestgeschwindigkeit
unterschreitet.
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Um
zu entscheiden, dass Warninformationen gesendet werden sollen, weist
die Ampelanlage eine entsprechende Sensorik auf, die u. a. die Geschwindigkeit
der Fahrzeuge misst und mit einer durchschnittlich gemessenen Geschwindigkeit
vergleicht. Sinkt nun die aktuell gemessene Geschwindigkeit des
Fahrzeugs unter einen bestimmten Mindestwert (der von Straße zu Straße variieren
kann), oder steht das Fahrzeug sogar auf der Straße, wird
eine entsprechende Warninformation zusammen mit der Fahrzeugposition
abgesetzt. Dieses Signal kann von den benachbarten Fahrzeugen empfangen
werden, woraufhin die Fahrer (optisch oder akustisch) gewarnt werden
und ggf. Steuersignale an die Fahrerassistenzeinheiten generiert
werden, um einen Unfall zu vermeiden.
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Die
Warnung für
die einzelnen Fahrer kann auf optische Weise (über ein entsprechendes Display,
akustisch und/oder z. B. auch haptisch (beispielsweise in Form einer
Vibration von Sitz oder Lenkrad) erfolgen. Auch kann ein Eintrag
in eine digitale Karte des Fahrzeugs erfolgen, auf dem die Information
und der Ort der Gefahrenstelle verzeichnet ist.
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Unter
dem Begriff „digitale
Karte" sind auch Karten
für fortschrittliche
Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)
zu verstehen, ohne dass eine Navigation stattfindet.
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Weiterhin
sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung
GPS stellvertretend für
sämtliche
globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) steht, wie z. B. GPS,
Galileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien) ...
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen von Metainformation auf
Basis von Eingangsinformationen über
die Umgebung einer Ampelanlage angegeben, bei welchem Eingangsinformation
erzeugt wird, Metainformation auf Basis der Eingangsinformationen
durch die Ampelanlage erzeugt wird und die Metainformation an benachbarte
Fahrzeuge ausgesendet wird. Diese Metainformation dient der Erzeugung eines
konstanten Verkehrsflusses in der Umgebung der Ampelanlage.
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Auf
diese Weise kann die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht werden.
Weiterhin kann Benzin eingespart werden, da sich die Fahrzeuge mit
optimaler Geschwindigkeit fortbewegen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einem
Prozessor einer Ampelanlage ausgeführt wird, den Prozessor anleitet,
die oben beschriebenen Schritte durchzuführen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein
Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor
einer Ampelanlage ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte
auszuführen.
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Dabei
kann das Programmelement z. B. Teil einer Software sein, die auf
einem Prozessor der Ampelanlage gespeichert ist. Der Prozessor kann
dabei ebenso Gegenstand der Erfindung sein. Weiterhin umfasst dieses
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Programmelement, welches schon von Anfang die
Erfindung verwendet, sowie auch eine Programmelement, welches durch
eine Aktualisierung (Update) ein bestehendes Programm zur Verwendung der
Erfindung veranlasst.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Sicherheitssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
eine Darstellung einer Ampelanlage und von Fahrzeugen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
zwei Fahrzeuge gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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4 zeigt
eine Ampelanlage mit zwei Fahrzeugen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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5 zeigt
zwei Fahrzeuge gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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7 zeigt
eine Darstellung von Komponenten einer Ampelanlage gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
eine Darstellung von Komponenten eines Sicherheitssystems 100,
das beispielsweise in einem Fahrzeug installiert ist. Das Sicherheitssystem 100 weist
eine Steuereinheit 140, eine Kommunikationseinheit 122 mit
einer Antenne 123 sowie eine Positionsbestimmungseinheit 106 auf.
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Die
zu sendenden Daten, welche von der Steuereinheit 140, die
beispielsweise in Form einer CPU ausgeführt ist, an die Kommunikationseinheit 122 übertragen
werden, können über eine
Verschlüsselungseinrichtung 121 verschlüsselt werden.
Ebenso können
die empfangenen Daten, die von der Kommunikationseinheit 122 an
die Steuereinheit 140 übertragen
werden, von der Verschlüsselungseinheit 121 entschlüsselt werden.
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Auf
diese Weise kann die Gefahr eines Missbrauchs verringert werden.
Insbesondere kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass nur
Informationen von Fahrzeugen verwendet werden, die auch tatsächlich ein
entsprechendes Sicherheitssystem installiert haben.
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Mit
der Steuereinheit 140 ist eine Eingabeeinheit 126 verbunden.
Durch die Eingabeeinheit 126 können verschiedene Einstellungen
des Sicherheitssystems 100 und ggf. auf einer damit zusammenhängenden
Navigationseinheit 120 vorgenommen werden.
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Weiterhin
ist eine optische Ausgabeeinheit in Form eines Monitors 128 vorgesehen,
auf der beispielsweise Zielführungsinformationen
ausgegeben werden können.
Darüber
hinaus können
die Zielführungsinformationen
auch über
die akustische Ausgabeeinheit 127 ausgegeben werden. Neben
den Zielführungsinformationen
können
auch Warnhinweise an den Fahrer ausgegeben werden. Die Ausgabe über die
akustische Ausgabeeinheit 127 hat den Vorteil, dass der
Fahrer weniger vom aktuellen Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.
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In
einem Speicherelement 124, das mit der Steuereinheit 140 verbunden
ist oder in der Steuereinheit 140 integriert ist, sind
die digitalen Kartendaten (z. B. als Navigationskartendaten) in
Form von Datensätzen
abgelegt und beispielsweise sind in dem Speicherelement 124 auch
zusätzliche
Informationen über
Verkehrsbeschränkungen,
Infrastruktureinrichtungen (Ampelanlagen, etc.) und dergleichen abgelegt
und den Datensätzen
zugeordnet.
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Weiterhin
ist ein Fahrerassistenzsystem 120 vorgesehen, welches mit
den digitalen Kartendaten und beispielsweise auch mit den von der
Ampelanlage gesendeten Metainformationen (z. B. Warninformationen
und Positionsangaben und eine empfohlene Richtgeschwindigkeit) sowie
vom eigenen Fahrzeug gemessenen Sensorinformationen versorgt wird.
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Zur
Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition weist das Sicherheitssystem 100 eine
Navigationseinheit 120 mit einem Satellitennavigationsempfänger 106 auf,
der zum Empfang von Positionierungssignalen von beispielsweise Galileo-Satelliten oder
GPS-Satelliten ausgelegt ist. Natürlich kann der Satellitennavigationsempfänger 126 auch
für andere Satellitennavigationssysteme
ausgeführt
sein.
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Der
Satellitennavigationsempfänger 106 ist mit
der Steuereinheit 140 verbunden. Auch ist die Navigationseinheit 120 mit
der Steuereinheit 140 verbunden. Weiterhin besteht eine
direkte Verbindung zwischen der Navigationseinheit 120 und
dem Satellitennavigationsempfänger 106.
Somit können
die GPS-Signale direkt an die CPU 140 übermittelt werden.
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Da
die Positionierungssignale beispielsweise im innerstädtischen
Bereich nicht immer empfangbar sind, weist die Sensorik 119 der
Kommunikationseinrichtung 100 zur Durchführung einer
Koppelnavigation zudem einen Richtungssensor 107, einen Wegstreckensensor 108,
einen Lenkradwinkelsensor 109, einen Federwegsensor 102,
eine ESP-Sensorik 103 und ggf. einen optischen Detektor 104,
beispielsweise in Form einer Kamera, auf. Auch kann ein Strahlsensor 105 (Radar-
oder Lidarsensor) vorgesehen sein. Weiterhin weist die Sensorik 119 einen
Geschwindigkeitsmesser 101 auf.
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Die
Signale des GPS-Empfängers 106 und der übrigen Sensoren
werden in der Steuereinheit 140 bearbeitet. Die aus diesen
Signalen ermittelte Fahrzeugposition wird über Map Matching mit den Straßenkarten
abgeglichen. Die so gewonnene Zielführungsinformation wird über den
Monitor 128 schließlich
ausgegeben.
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2 zeigt
eine Ampelanlage 700 mit drei Ampeln 204, 205, 206.
Die drei Ampeln weisen jeweils eine eigene Sende- und Empfangseinrichtung mit
einer entsprechenden Recheneinheit 207, 208, 209 auf.
Auch können
die Ampeln oder sogar mehrere Ampelanlagen mit einer zentralen Recheneinheit verbunden
sein, welche auch eine zentrale Sende- und Empfangseinheit aufweist.
Eine entsprechende Elektronik ist in 7 genauer
dargestellt.
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Jedes
der drei dargestellten Fahrzeuge 201, 202, 203 weist
ein eigenes Sicherheitssystem 100 auf, das in dem Fahrzeug
integriert ist.
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Die
Fahrzeuge kommunizieren miteinander und mit der Ampelanlage über eine
kabellose Kommunikationsverbindung 210.
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Bei
dem Fahrzeug 203 handelt es sich beispielsweise um ein
stehengebliebenes verunfalltes Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug 202 handelt
es sich beispielsweise um ein Rettungsfahrzeug, welches sich auf
dem Weg zum Unfallort befindet. Bei dem Fahrzeug 201 handelt
es sich beispielsweise um einen normalen Verkehrsteilnehmer, der
aber die Unfallstelle nicht einsehen kann und auch das herannahende
Rettungsfahrzeug nicht wahrnimmt.
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Den
benachbarten Fahrzeugen wird vom Sicherheitssystem 100 des
Fahrzeugs 203 mitgeteilt, dass dieses Fahrzeug einen Auffahrunfall
hatte und in der Mitte der Fahrbahn zum Stehen gekommen ist. Hiervon
wird der Fahrer des Fahrzeugs 201 sowie der Fahrer des
Rettungsfahrzeugs 202 unterrichtet. Auch werden die entsprechenden
Fahrerassistenzsysteme der beiden benachbarten Fahrzeuge 201, 202 entsprechend
unterrichtet, so dass sie eingreifen können, falls die Fahrer dies
nicht tun.
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Das
Rettungsfahrzeug 202 nähert
sich der Ampelanlage 204, 205, 206 und
sendet ein entsprechendes Signal an die Ampelanlage, woraufhin die Ampel 205 auf
Grün und
die Ampeln 204 und 206 auf Rot geschaltet werden,
so dass das Fahrzeug 202 die Kreuzung ungehindert passieren
kann. Von der Ampelschaltung wird das Sicherheitssystem des Fahrzeugs 201 rechtzeitig
in Kenntnis gesetzt, so dass es die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 201 optimal
einstellen kann (so dass der Fahrer des Fahrzeugs 201 beispielsweise
das Auto nicht anhalten oder abbremsen muss, weil es sich der Ampel
langsam genug nähert,
um den Verkehrsfluss aufrechtzuerhalten).
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3 zeigt
zwei Fahrzeuge 201, 203, die jeweils mit einem
Sicherheitssystem 100 ausgerüstet sind. Das stehende Fahrzeug 203 übermittelt
seine Position mit einem entsprechenden Warnhinweis 302 an
das sich darauf zubewegende Fahrzeug 201. Das sich in Richtung 301 bewegende
Fahrzeug 201 empfängt
das Warnsignal und gibt eine entsprechende Warnung an den Fahrer
ab (beispielsweise in Form eines optischen Zeichens sowie eines
Eintrags in der digitalen Karte). Auch wird zum selben Zeitpunkt
die Fahrerassistenzeinheit entsprechend unterrichtet, so dass sie
in das Fahrgeschehen eingreifen kann.
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4 zeigt
zwei Fahrzeuge 201, 202, die sich einer Kreuzung
annähern.
Das Fahrzeug 202, bei dem es sich um ein Rettungsfahrzeug
handelt, sendet über
sein Sicherheitssystem 100 das Signal aus, dass es sich
um ein Rettungsfahrzeug handelt.
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Da
sich die beiden Fahrzeuge 201, 202 in Richtung 401 bzw. 402 senkrecht
aufeinander zubewegen, muss das Fahrzeug 201 seine Geschwindigkeit
reduzieren, um einen Unfall zu vermeiden.
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Dies
kann vollautomatisch geschehen, indem einerseits das Rettungsfahrzeug 202 die
Ampelanlage 204, 205 entsprechend steuert und
andererseits das Fahrzeug 201 sowohl vom Einsatzfahrzeug 202 als
auch von der Ampelanlage Informationen erhält, auf Basis derer es seine
Geschwindigkeit optimal einstellen kann.
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Das
Fahrzeug 201 kann daraufhin einen Alarm anzeigen und Informationen
darüber,
aus welcher Richtung das Notfallfahrzeug kommt und fügt diese
Information in die digitale Karte ein. Die Ampeln übermitteln
ihren Status an beide Fahrzeuge. Die beiden Fahrzeuge können auf
den Ampelstatus entsprechend reagieren und in der digitalen Karte
anzeigen.
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5 zeigt
zwei Fahrzeuge 201, 202 mit jeweils einem Sicherheitssystem 100.
Beide Fahrzeuge bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
in die selbe Richtung 501 bzw. 503.
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Das
vorausfahrende Fahrzeug 202 befindet sich in einem Bereich 502 mit
niedrigem Reibungskoeffizienten. Dies wird von der Fahrzeugsensorik
erfasst und es wird ein entsprechendes Warnsignal mit einer Positionsangabe 504 an
das dahinterfahrende Fahrzeug 201 übermittelt. Insbesondere werden
Informationen über
den Straßenzustand übertragen.
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Der
Zustand der Straßenoberfläche wird
beispielsweise durch ein ABS-Bremsmanöver detektiert. Falls die detektierten
Informationen als kritisch eingestuft werden (es kann also in dem
vorausfahrenden Fahrzeug 202 eine Analyse der detektierten Daten
stattfinden), wird ein entsprechendes Warnsignal mit Positionsangabe
abgesetzt und vom dahinterfahrenden Fahrzeug 201 empfangen.
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Danach
reagiert das dahinterfahrende Fahrzeug 201 beispielsweise
durch das Auslösen
eines Alarms in Form eines optischen Signals oder indem das Gaspedal
von der Fahrzeugelektronik hochgedrückt wird. Zusätzlich oder
alternativ hierzu kann ein akustisches Signal abgegeben werden.
Weiterhin können
die standardmäßigen Reibungskoeffizienten für ABS oder
ESP geändert
werden. Auch kann die eingestellte Geschwindigkeit oder/und der
eingestellte Abstand für
ACC geändert
werden. Selbstverständlich
kann auch die Position der Gefahrenstelle 502 in der digitalen
Karte eingetragen werden.
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6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In Schritt 601 werden Eingangsinformationen von
einem benachbarten Fahrzeug gemessen und der Ampelanlage übermittelt.
In Schritt 602 erzeugt die Ampelanlage noch weitere Eingangsinformationen
durch eigene Messungen. In Schritt 603 erzeugt die Ampelanlage
Metainformation auf Basis der Eingangsinformationen und sendet in
Schritt 604 die Metainformation an benachbarte Fahrzeuge,
wobei die Metainformation zum Erzeugen eines konstanten Verkehrsflusses
ausgeführt
ist.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung von Komponenten 700 einer
Ampelanlage. Die in 7 dargestellten Komponenten
können
in jede einzelne Ampel der Ampelanlage oder in eine zentrale Ampel
oder eine (ampelexterne) Zentralstation eingebaut werden.
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Die
Komponenten wiesen eine Steuereinheit 701, die beispielsweise
in Form einer CPU ausgeführt
ist, einen Speicher 704, eine Sensorik in Form einer Kamera
oder Radars 703 sowie eine Kommunikationseinheit 702 mit
einer Antenne 705 und einer Codiereinrichtung 706 auf.
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Die
Codiereinrichtung 706 entspricht hierbei der Codiereinrichtung 121 der 1 des
Fahrzeugsicherheitssystems 100.
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Auch
die übrigen
Elemente (Speicher, Steuereinheit 701, Sensorik 703 sowie
Kommunikationseinheit 702) können wie die entsprechenden
Komponenten im Fahrzeugsicherheitssystem 100 ausgeführt sein
(Speicher 124, CPU 140, Kommunikationseinheit 122,
Kamera 104).
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Die
Steuereinheit 701 der Ampelanlage steuert einerseits die
Signalschaltung der Ampelanlage. Andererseits erzeugt die Steuereinheit 701 die
Metainformation, die über
die Kommunikationseinheit 702 an die benachbarten Fahrzeuge
gesendet wird.
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Über die
Verschlüsselungseinrichtung 706 kann
gewährleistet
werden, dass die Fahrzeuge nur Metainformation von verifizierten
Ampelanlagen zur Kenntnis nehmen. Missbräuchlich gesendete Daten werden
identifiziert und verworfen.
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Um
ein Einsatzfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug einem bestimmten Kreuzungsarm
zuzuordnen, kommt beispielsweise ein richtungsbasierter Algorithmus
zum Einsatz. Insbesondere kann die Steuereinheit 701 der
Ampelanlage auch einen Lernalgorithmus durchführen, welcher durch Kommunikation
mit zivilen Verkehrsteilnehmern eine digitale Umgebungskarte generiert.
Nach dem Anlernvorgang erfolgt die Zuordnung auf Grundlage der gelernten
Karte, womit eine korrekte Funktion auch bei sehr speziellen Kreuzungsszenarien
ermöglicht
wird.
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Die
Ampelanlage beobachtet den Verkehr in ihrer Umgebung. Zur Beobachtung
werden Umfeldsensoren, wie Kameras oder Radar verwendet. Auch können die
Informationen von anderen Fahrzeugen verwendet werden, die über Fahrzeug-zu-Infrastruktur
Kommunikation (C2X) an die Ampelanlage gesendet werden.
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Wird
beispielsweise in der Umgebung der Ampelanlage ein bestimmter Reibwert
detektiert und per C2X übertragen,
puffert die Ampelanlage diesen Reibwert und gibt ihn wieder weiter,
sobald sich ein weiteres Fahrzeug nähert. Ähnlich kann auch mit anderen
Ereignissen verfahren werden.
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Ebenso
kann aus der Geschwindigkeit der vorbeifahrenden Fahrzeuge auf mögliche Reibwerte geschlossen
werden. Fahren die Fahrzeuge deutlich langsamer, als es die Straßenklasse
und die Verkehrsdichte zulassen würde, kann auf einen niedrigeren
Reibwert oder andere schlechte Wetterbedingungen geschlossen werden.
Diese Information kann dann mittels Nahbereichskommunikation (C2X)
an die anderen Fahrzeuge oder benachbarte Ampelanlagen weitergegeben
werden.
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Da
die Ampelanlage den Verkehrsfluss über einen längeren Zeitraum beobachtet,
kann sie die mittlere Verkehrsflussdichte ermitteln. Ergeben sich hierbei
Abweichungen in Richtung einer niedrigeren Geschwindigkeit, die
nicht auf eine höhere
Fahrzeugdichte zurückzuführen sind,
so kann auf eine Gefahrenstelle geschlossen werden. Diese Information kann
dann per C2X übermittelt
werden.
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Aus
den gewonnenen Informationen können Geschwindigkeitsempfehlungen
abgeleitet werden. So kann z. B. die Durchschnittsgeschwindigkeit
im betrachteten Bereich auch als Empfehlung weitergegeben werden,
wobei hier gesetzliche Vorschriften einzuhalten sind. Das bedeutet,
dass keine Geschwindigkeiten empfohlen werden, die nicht erlaubt sind.
Auch bei erkannten Gefahrenstellen kann die Geschwindigkeit empfohlen
werden, die andere Fahrzeuge in diesem Bereich fahren. Die Empfehlung
kann entweder mittels C2X weitergeleitet werden oder bei einer Infrastruktureinheit über ein
Schild angezeigt werden. Diese Empfehlung kann dann z. B. direkt in
einem ACC eines empfangenden Fahrzeugs eingestellt werden oder dem
Fahrer zur Anzeige gebracht werden.
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Durch
die Verwendung von Informationen, die z. B. von parkenden Fahrzeugen
oder Fahrzeugen in einem Stau an die Ampelanlage gesendet werden,
können
Informationen ermittelt werden, mit deren Hilfe der Verkehrsfluss
optimal geregelt werden kann, ohne dass hierfür zusätzliche Infrastruktureinheiten
aufgestellt werden müssen.
Dadurch lässt
sich die Dichte der Infrastruktureinheiten verringern.
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Im
Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben:
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Erstes Beispiel:
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Ein
Fahrzeug steht im Stau, kann jedoch mit seiner Kamera und seinem
Radar den Gegenverkehr beobachten. Mit diesen Sensoren kann das
Fahrzeug die Durchschnittgeschwindigkeit auf der Gegenspur ermitteln
und leitet diese per C2X als Empfehlung an die Ampelanlage weiter.
Falls sich die gemessene Durchschnittsgeschwindigkeit des Gegenverkehrs
plötzlich ändert, sendet
das Fahrzeug eine Warnung an die Ampelanlage aus.
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Aus
diesen Daten kann die Ampelanlage dann geeignete Metadaten für benachbarte
Fahrzeuge erzeugen und aussenden.
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Zweites Beispiel:
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Eine
Infrastruktureinheit (beispielsweise eine Ampelanlage) ermittelt über Kameras
die Verkehrsdichte und die Durchschnittsgeschwindigkeit an einer Stelle
und leitet diese per C2X weiter. Diese Daten werden über einen
längeren
Zeitraum in der Infrastruktureinheit gespeichert. An einem Tag ergibt
sich eine deutliche Abweichung von diesen gespeicherten und damit
typischen Werten. Die Ampelanlage sendet in diesem Fall eine Warnung
(Metainformation) an die benachbarten Fahrzeuge aus, da von einer Gefahrenstelle
auszugehen ist. Ebenso wird eine empfohlene Richtgeschwindigkeit
an die einzelnen Fahrzeuge ausgesendet.
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Drittes Beispiel:
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Eine
Infrastruktureinheit beobachtet die Geschwindigkeit der Fahrzeuge
an einer Stelle. Zusätzlich
ist bekannt, wie die baulich bedingte maximale Geschwindigkeit an
dieser Stelle sein kann (z. B. einer Kurve). Ergeben sich nun Abweichungen
der maximalen Geschwindigkeit an dieser Stelle, die nicht durch
den Verkehrsfluss zu begründen
sind und zusätzlich über einen
längeren
Zeitraum (beispielsweise mehrere Minuten) anhalten, kann von einem
niedrigeren Reibwert ausgegangen werden und die Infrastruktureinheit
(Ampelanlage) sendet eine Warnung.
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Viertes Beispiel:
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Ein
Fahrzeug ist auf einem Parkplatz geparkt. Die C2X-Einheit des Fahrzeugs
wird jedoch weiterhin mit Strom versorgt und empfängt die
Positionen, Geschwindigkeiten, etc. der vorbeifahrenden Fahrzeuge.
Daraus ermittelt die C2X-Einheit eine Durchschnittsgeschwindigkeit,
detektiert Abweichungen und damit Gefahren, etc. und leitet diese
Informationen weiter. Fällt
die Versorgungsspannung unter ein vorher festgelegtes Niveau, so
werden die bisher ermittelten Informationen ein letztes Mal verschickt.
Es wird dabei auch kenntlich gemacht, dass es sich um ein letztes
Versenden handelt. In diesem Fall werden auch interne Größen, wie
sie z. B. für eine
rekursive Berechnung mit Durchschnittsgeschwindigkeit notwendig
sind, verschickt. Andere parkende Fahrzeuge (oder Ampelanlagen)
können mit
diesen Informationen dann die Ermittlung fortführen. So ist sichergestellt,
dass selbst bei wechselnden parkenden Autos (oder Autos in einem
Stau oder wechselnden Ampelanlagen) eine quasi stationäre Ermittlung
der Informationen erfolgen kann und damit eine Infrastruktureinheit
ersetzt werden kann. Anstelle eines parkenden Fahrzeugs kann auch
beispielsweise eine mobile Ampelanlage eingesetzt werden.
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Ergänzend sei
darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkungen
anzusehen.