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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrerassistenzeinrichtung,
eine Fahrerassistenzeinrichtung, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Zahlreiche
Fahrerassistenz- und Fahrerinformationsfunktionen nutzen die Daten
von umfelderfassenden Sensoren, wie beispielsweise Radar für einen
Abstandsregeltempomat (active/adaptive cruise control, ACC), eine
Videosensorik zur Spurerkennung und eine Ultraschallvorrichtung
für Einparkfunktionen. Ebenso sind Fahrzeuge bekannt, die über
eine sog. C2X-Kommunikationshardware zur Bereitstellung einer Kommunikation
zwischen einem Fahrzeug und mindestens einer anderen Einrichtung verfügen.
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Aus
der Druckschrift
US
2003/0040849 A1 sind ein Verfahren und ein System zum Abschätzen einer
Trajektorie eines Fahrzeugs bekannt. Hierbei ist vorgesehen, dass
das Fahrzeug ein sog. elektronisches Stabilitätsprogramm
(electronic stability program, ESP) aufweist. Weiterhin ist vorgesehen,
dass Sensordaten zu dynamischen Größen des Fahrzeugs
bereitgestellt werden und eine Abschätzung der Trajektorie
des Fahrzeugs unter Benutzung der Sensordaten und dynamischer Parameter
des Fahrzeugs, die von dem elektronischen Stabilitätsprogramm
bereitgestellt werden, berechnet wird. Eine Beschaffung der Sensordaten
und die Abschätzung der Trajektorie des Fahrzeugs erfolgt
unabhängig von einem externen Signalaustausch mit infrastrukturbasierten
Einrichtungen zum Abschätzen der Trajektorie.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrerassistenzeinrichtung
eines Fahrzeugs, bei dem der Fahrerassistenzeinrichtung von mindestens
einer externen Einrichtung externe Sensordaten über eine
Verkehrssituation bereitgestellt und diese externen Sensordaten
für den Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung benutzt
werden.
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Somit
werden für den Betrieb der Fahrerassistenzeinrichtung nicht
nur interne Sensordaten verwendet, die von eigenen Sensoren oder
Sensormodulen des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die internen
Sensordaten können nunmehr mit den externen Sensordaten,
die mindestens eine weitere Einrichtung dem Fahrzeug durch eine üblicherweise
drahtlose Kommunikation übermittelt hat, ergänzt
werden.
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Bei
der mindestens einen weiteren Einrichtung handelt es sich um einen
weiteren Verkehrsteilnehmer, üblicherweise ein Fahrzeug
und/oder eine fest installierte Infrastruktureinrichtung, die dazu
ausgebildet ist, von einer jeweils aktuellen Verkehrssituation Sensordaten
zu erfassen.
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In
Ausgestaltung werden die externen Sensordaten und die internen Sensordaten
passend zu einem Umfeld des Fahrzeugs erfasst. Bei dem Umfeld handelt
es sich typischerweise um einen Bereich einer Straße, auf
der sich das Fahrzeug bewegt, wobei dieser Bereich einen von dem
Fahrzeug bereits befahrenen Abschnitt sowie mindestens einen noch
zu befahrenden Abschnitt, der in Abhängigkeit einer zukünftigen
Trajektorie des Fahrzeugs festgelegt wird, umfasst. In einer Ausgestaltung
kann es sich um mindestens eine Fahrbahn handeln, auf der sich das Fahrzeug
bewegt. Das Umfeld umfasst auch jene weiteren Verkehrsteilnehmer,
die eine zukünftige Trajektorie des Fahrzeugs kreuzen können.
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Die
externen Sensordaten sowie die internen Sensordaten werden in einer
Ausgestaltung des Verfahrens von mindestens einer Kontrolleinrichtung
der Fahrerassistenzeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine fahrzeugführende
Person zu unterstützen, verwendet und verarbeitet. Die
mindestens eine Fahrerassistenzeinrichtung ist in einer Variante
des Verfahrens als Fahrerinformationseinrichtung ausgebildet. Die
mindestens eine beschriebene Kontrolleinrichtung ist dazu ausgebildet,
durch Signale, d. h. visuelle und/oder akustische Signale, den Fahrer
auf mögliche Gefahren hinzuweisen und/oder Vorschläge
zu einer Weiterfahrt zu machen. Dies kann weiterhin bedeuten, dass
dem Fahrer des Fahrzeugs Räume zum Ausweichen eines Hindernisses
angezeigt werden, so dass demnach eine Anzeige von Ausweichräumen
erfolgt. Dabei kann diese mindestens eine Kon trolleinrichtung in
einer möglichen Variante die Fahrweise des Fahrers durch
ergänzende Eingriffe, beispielsweise Lenk- und/oder Bremseingriffe,
automatisch beeinflussen.
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Bei
den externen Sensordaten, die von der mindestens einen Einrichtung
bereitgestellt werden, handelt es sich ursprünglich um
interne Sensordaten dieser mindestens einen Einrichtung, die diese
mindestens eine Einrichtung von der Verkehrssituation sensorisch
ermittelt hat. Die mindestens eine Einrichtung kann diese internen
Sensordaten weiteren Einrichtungen und somit auch Fahrzeugen bereitstellen. Sobald
eine weitere Einrichtung von der mindestens einen Einrichtung die
vormals internen Sensordaten empfangen hat, kann diese weitere Einrichtung
diese internen Sensordaten nunmehr als externe Sensordaten verwenden.
Um einen Austausch der Sensordaten zu regulieren, kann vorgesehen
sein, dass diese dem Fahrzeug beispielsweise auf Anfrage und/oder
nach einer Autorisierung bereitgestellt werden.
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Die
Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung
zum Unterstützen eines Fahrers eines Fahrzeugs, die dazu
ausgebildet ist, dem Fahrer Informationen zu einer Verkehrssituation,
in der sich das Fahrzeug befindet, bereitzustellen und hierzu externe
Sensordaten mindestens einer weiteren Einrichtung zu verwenden.
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Diese
Fahrerassistenzeinrichtung umfasst in der Regel mindestens ein Kommunikationsmodul und
mindestens eine Kontrolleinrichtung, wobei das mindestens eine Kommunikationsmodul
zum Empfangen der externen Sensordaten, die dem Fahrzeug und/oder
der Fahrerassistenzeinrichtung von der mindestens einen weiteren
Einrichtungen über die Verkehrssituation bereitgestellt
werden, ausgebildet ist. Die mindestens eine Kontrolleinrichtung
ist dazu ausgebildet, die externen Sensordaten zur Bereitstellung
der Informationen zu verarbeiten.
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Die
Fahrerassistenzeinrichtung, die üblicherweise im dem Fahrzeug
angeordnet ist, kann weiterhin eine Verarbeitungseinrichtung umfassen,
die die empfangenen externen Sensordaten vorverarbeitet und dabei
ggf. filtert. Diese Verarbeitungseinrichtung kann ebenfalls dazu
ausgebildet sein, interne Sensordaten des Fahrzeugs, die mindestens
ein Sensor dieses Fahrzeugs von der Verkehrssituation erfasst, mit
den externen Sensordaten zu ergänzen.
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Es
ist auch möglich, dass das Kommunikationsmodul zum Versenden
eigener, interner Sensordaten an andere Einrichtungen ausgebildet
ist, so dass das Fahrzeug als Gegenleistung anderen Ein richtungen
diese internen Sensordaten über das Kommunikationsmodul
bereitstellen kann, so dass die anderen Einrichtungen, insbesondere
wenn diese als Fahrzeuge ausgebildet sind, diese internen Sensordaten
des Fahrzeugs als externe Sensordaten zum Betrieb benutzen können.
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Die
mindestens eine Kontrolleinrichtung als Komponente der erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzeinrichtung ist u. a. dazu ausgerichtet, eine fahrzeugführende
Person bzw. einen Fahrer des Fahrzeugs beim Steuern des Fahrzeugs
zu unterstützen. Dies kann durch Bereitstellung geeigneter
optischer und/oder akustischer Signale erfolgen, die den Fahrer
vor einem Hindernis oder einer Gefahrensituation warnen. Dabei kann
diese Kontrollreinrichtung als Komponente der Fahrerassistenzeinrichtung
eine Anzeigevorrichtung ausgebildet sein, mit der dem Fahrer wichtige
Informationen in sein Sichtfeld projektiert werden. Eine Projektion
dieser Informationen kann beispielsweise auf die Windschutzscheibe
als Projektionsschirm erfolgen. Derartige Anzeigevorrichtung werden
auch als Head-up-display (HUD) bezeichnet.
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Die
beschriebene Fahrerassistenzeinrichtung ist dazu ausgebildet, sämtliche
Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei
können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen
Komponenten der Fahrerassistenzeinrichtung durchgeführt
werden. Weiterhin können Funktionen der Fahrerassistenzeinrichtung
oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Fahrerassistenzeinrichtung
als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn
das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzeinrichtung, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen
Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen
Fahrerassistenzeinrichtung, ausgeführt wird.
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Mit
der Erfindung ist u. a. eine Verbesserung der Performance und somit
der Leistungscharakteristik eines sog. Fahrerassistenz- und Fahrerinformationssystems
eines Fahrzeugs durch Nutzung der Umfeldsensorik anderer Einrichtungen,
bspw. anderer Fahrzeuge, möglich. Daten der Umfeldsensorik
werden in Ausgestaltung nur auf Anfrage und nach Autorisierung an
die berechtigten Fahrzeuge gesendet.
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Mit
den externen Sensordaten anderer Fahrzeuge ist üblicherweise
eine Stützung oder Ergänzung der eigenen erfassten
Daten von einer autonomen Sensorik des Fahrzeugs möglich.
Dies erfolgt unter Nutzung bestehender Sensorik und/oder Infrastruktur,
weiterhin ist auch die Nutzung von Fahrerassistenzeinrichtungen
ohne eine eigene Sensorik möglich, falls hierfür
nur externe Sensordaten verwendet werden.
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Mit
der Erfindung können in einer Variante dem Fahrer im Notfall
sichere Ausweichräume angezeigt werden, wobei durch eine
Kommunikation zwischen Fahrzeugen (car-to-car, C2C) und/oder einem Fahrzeug
und einer Infrastruktureinrichtung (car-to-infrastructure, C2I)
Objektdaten von potentiellen Hindernissen erfasst werden. Außerdem
können Systeme für Fahrzeuge, die auf Egosensorik
(z. B. Video, Radar, Lidar usw.) basierend Objekte detektieren und
ggf. durch autonome Eingriffe Hindernissen automatisch ausweichen,
ergänzt werden. Dabei werden durch Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation oder
Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation externe Daten von Objekten
empfangen und daraus geeignete Ausweichräume berechnet
und dem Fahrer angezeigt.
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Der
Fahrer kann durch Umsetzung der Erfindung schneller und meist angemessener
auf mögliche Gefahrensituationen reagieren. Durch Objektdaten
aus der Kommunikation können neben aktuellen Positionen
auch Bewegungstrajektorien, d. h. Geschwindigkeit, Verzögerung,
Lenkwinkel usw. der anderen Fahrzeuge errechnet werden. Feststehende, z.
B. permanente Objekte wie Brückenpfeiler, können ebenfalls
Sensordaten zu der Verkehrssituation dem Fahrzeug übermitteln.
Derartige Infrastruktureinrichtungen können dabei über
die Anzeigevorrichtung das Sichtfeld des Fahrzeugs erweitern.
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Die
Erfindung ermöglicht es Fahrzeugen, die Performance ihrer
Fahrerassistenz- und Fahrerassistenzeinrichtung durch die Nutzung
von Daten geeigneter, autonomer Sensoren anderer Fahrzeuge oder der
Sensoren von Infrastruktureinrichtungen zu erhöhen. Eine
Voraussetzung hierfür ist ein in der Nähe befindliches
C2X-fähiges Fahrzeug, das durch Kommunikation mit anderen
Einrichtungen Daten austauschen kann, und eine geeignete Sensorik
umfasst. Dasselbe gilt für eine Inf rastruktureinrichtung
mit geeigneter Sensorik. Hierbei ist sowohl eine Übertragung
von Sensorrohdaten als auch eine Übertragung bereits verarbeiteter
Daten denkbar.
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Algorithmen
zum automatischen Ausweichen vor einem Hindernis werden typischerweise umfangreich
plausibilisiert. Um die Funktion abzusichern, kann es sinnvoll sein,
den Fahrer durch eine geeignete HMI (human man interface bzw. Mensch-Maschine-Schnittstelle)
beim Ausweichen zu unterstützen. Im Rahmen der Erfindung
werden durch Kommunikation Objektdaten anderer Fahrzeuge und von
Infrastrukturereinrichtungen bereitgestellt und daraus geeignete
Ausweichräume berechnet und im Notfall mit der Fahrerassistenzeinrichtung
angezeigt. Dabei können empfangene externe Sensordaten
auch durch eigene Sensordaten, z. B. Navigationsdaten usw., des
Fahrzeugs unterstützt werden.
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Die
so übermittelten Daten können in dem Fahrzeug
bzw. in einem Zielfahrzeug zu verschiedenen Zwecken genutzt werden.
Insbesondere können sie dazu dienen, Daten fahrzeugeigener
Umfeldsensoren zu stützen und zu ergänzen. So
ist beispielsweise durch die Übertragung von Spurinformationen eines
Videosensors eine Erhöhung der Vorausschau für
einen Spurhalteassistenten (Lane Departure Warning, LDW bzw. Lane
Keeping Support, LKS) möglich. Ebenso ist eine Erhöhung
der Vorausschau durch Nutzung der Radardaten eines Vorderfahrzeugs
möglich und damit ein verbesserte Abstandstempomat(ACC)-Funktionalität
umzusetzen.
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Um
zu gewährleisten, dass nur berechtige Fahrzeuge, z. B.
nur Fahrzeuge bestimmter Hersteller oder nur Fahrzeuge, für
die für den Dienst bezahlt wurde, die Daten der Sensoren
anderer Fahrzeuge erhalten, können die Daten beispielsweise
nur auf Anfrage und nach einer Autorisierung an die berechtigten
Fahrzeuge gesendet werden. Die Daten werden also nicht dauerhaft
frei empfangbar gesendet. Hierdurch kann insbesondere verhindert
werden, dass mobile Geräte, die selbst keine Daten senden, die
Umfeldsensorik anderer Fahrzeuge umsonst mitnutzen.
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Mit
Objektdaten, u. a. Positionsdaten oder Bewegungstrajektorien, die
von anderen Fahrzeugen bzw. Objekten an das eigene Fahrzeug übermittelt werden,
sowie auf Grundlage von eigenen Sensor- und Navigationsdaten, kann
das eigene Fahrzeug im Falle eines notwendigen Ausweichmanövers
den optimalen Ausweichraum, üblicherweise eine Ausweichrichtung,
berechnen und dem Fahrer mittels einer geeigneten HMI anzeigen.
Die Informationen können ggf. auch für unterstützende
oder autonome Handlungen genutzt werden.
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Alternativ
oder zusätzlich zu sog. roten Bereichen, (d. h. Positionen,
an denen sich Objekte befinden oder befinden werden), können
mittels C2C- oder C2I-Kommunikation auch direkt mögliche
Ausweichräume als sog. grüne Bereiche visualisiert
werden. Dies kann zum Beispiel ausgehend von einer beobachtenden
Infrastruktureinrichtung geschehen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine erste Verkehrssituation.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung eine zweite Verkehrssituation aus einer
Perspektive eines Fahrers.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen
schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine erste Verkehrssituation 2 mit
einem ersten Fahrzeug 4 als eine erste Einrichtung, einem
zweiten Fahrzeug 6 als eine zweite Einrichtung sowie einer fest
installierten Infrastruktureinrichtung 8 als dritte Einrichtung.
Das von einem Fahrer 10 gelenkte erste Fahrzeug umfasst
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 12, die hier eine Kontrolleinrichtung 14 und
ein als Antenne ausgebildetes Kommunikationsmodul 16 umfasst.
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In
einem Front- und Heckbereich weist das erste Fahrzeug 4 jeweils
einen Sensor 18 auf. Diese Sensoren 18 sind dazu
ausgebildet, die aktuell vorliegende Verkehrssituation sensorisch
zu erfassen und hierzu der Kontrolleinrichtung 14 des ersten
Fahrzeugs 4 interne Sensordaten bereitzustellen. Diese internen
Sensordaten werden von der Kontrolleinrichtung verarbeitet. Aus
diesen verarbeiteten internen Sensordaten werden einer Fahrerassistenzeinrichtung 20 des
ersten Fahrzeugs 4 Informationen bereitgestellt. Diese
Fahrerassistenzeinrichtung 20 umfasst hier eine Anzeigevorrichtung,
die die Informationen auf die Windschutzscheibe des ersten Fahrzeugs 4 und
somit in einen Sichtbereich des Fahrers 10 projiziert.
Dabei bereitgestellte Projektionen sind dem Fahrer während
der Fahrt sichtbar und überblenden den durch die Windschutzscheibe
erkennbaren Verkehr derart, dass dieser dabei für den Fahrer 10 kommentiert
wird. Dies kann die Maßnahme umfassen, nach der ein Hindernis,
bspw. rot unterlegt und ein frei befahrbarer Bereich bzw. Ausweichraum
grün unterlegt wird.
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Es
ist vorgesehen, dass das zweite Fahrzeug 6 als zweite Einrichtung
ebenfalls Sensoren 22 zum Erfassen der Verkehrssituation 2 und
ein Kommunikationsmodul 24 aufweist. Die Infrastruktureinrichtung 8 als
dritte Einrichtung weist auch einen Sensor 26 zum Erfassen
der Verkehrssituation 2 und ein Kommunikationsmodul 28 auf.
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Von
den Sensoren 22, 26 des zweiten Fahrzeugs 6 und
der Infrastruktureinrichtung 8 werden Sensordaten zu der
Verkehrssituation bereitgestellt, die von den als Antennen ausgebildeten
Kommunikationsmodulen 24, 28 des zweiten Fahrzeugs 6 und der
Infrastruktureinrichtung 8 drahtlos versendet werden. Diese
Sensordaten des zweiten Fahrzeugs 6 und der Infrastruktureinrichtung 8 werden
von dem Kommunikationsmodul 16 des ersten Fahrzeugs 4 empfangen
und als externe Sensordaten der Kontrolleinrichtung 14 bereitgestellt.
Diese externen Sensordaten werden von der Kontrolleinrichtung 14 weiterverarbeitet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung werden diese
externen Sensordaten auch zur Bereitstellung von Informationen für
die Fahrerassistenzeinrichtung 20 benutzt. Somit werden dem
Fahrer 10 über die Fahrerassistenzeinrichtung 20 unter
Berücksichtigung der externen Sensordaten eine umfassendere
Darstellung der Verkehrssituation 2 bereitgestellt. Da
die internen Sensordaten nun durch die externen Sensordaten des
zweiten Fahrzeugs 6 und der Infrastruktureinrichtung 8 ergänzt werden,
wird ein Sichtfeld, das durch die Fahrerassistenzeinrichtung 20 kommentiert
wird, erweitert.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung eine zweite Verkehrssituation 40 aus
einer Perspektive eines in einem Fahrzeug sitzenden Fahrers. Aus der
Sicht des Fahrers sind hier ein Armaturenbrett 42 sowie
ein Lenkrad 44 des Fahrzeugs erkennbar. Das Fahrzeug, in
dem der Fahrer sitzt, weist eine Fahrerassistenzeinrichtung auf,
die dazu ausgebildet ist, eine Projektion auf eine Windschutzscheibe 46 des Fahrzeugs
zu realisieren. Diese Fahrerassistenzeinrichtung umfasst eine Anzeigevorrichtung,
die als Head-Up-Display (HUD) dem Fahrer Informationen auf der Windschutzscheibe 46 visualisiert.
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Bei
der zweiten Verkehrssituation 40 ist hier vorgesehen, dass
mehrere parkende Fahrzeuge 48, 50 am rechten Seitenrand
der Fahrbahn abgestellt sind. Die zweite Verkehrssituation 40 umfasst
auch ein rückwärts ausparkendes Fahrzeug 52,
das sich auf einer Fahrspur des Fahrzeugs bewegt. Somit stellt dieses
rückwärts ausparkende Fahrzeug 52 ein Hindernis
für das Fahrzeug dar. Dieser Umstand wird durch die Fahrerassistenzeinrichtung
auf der Windschutzscheibe 46 dadurch dargestellt, indem
ein Bereich 54, innerhalb dem das rückwärts
ausparkende Fahrzeug 52 in einem Sichtfeld des Fahrers
angeordnet ist, überblendet und somit von den restlichen Fahrzeugen 48, 50 dem
Fahrer optisch hervorgehoben wird.
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Die
Informationen für die Fahrerassistenzeinrichtung beruhen
in der vorliegenden Ausführungsform auf Sensordaten, die
von einer Kontrolleinrichtung für das Fahrerassistenzsystem
aufbereitet werden. Dabei werden von der Kontrolleinrichtung einerseits
interne Sensordaten verwendet, die von Sensoren des Fahrzeugs zu
der zweiten Verkehrssituation 40 erfasst werden. Ergänzend
werden von der Kontrolleinrichtung auch externe Sensordaten verwendet.
Diese externen Sensordaten werden von Sensoren weiterer Einrichtungen,
hier von den Fahrzeugen 48, 50, 52 erfasst.
Die externen Sensordaten werden von den Fahrzeugen 48, 50, 52 drahtlos übermittelt
und von einem Kommunikationsmodul des Fahrzeugs empfangen und weiterhin
der Kontrolleinrichtung des Fahrzeugs bereitgestellt. Durch Nutzung
der internen und der externen Sensordaten kann ein mit der Fahrerassistenzeinrichtung
durch Anzeige auf der Windschutzscheibe 4 dem Fahrer bereitgestelltes
Sichtfeld vergrößert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2003/0040849
A1 [0003]