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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Steuergerät gemäß Anspruch 5, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 6.
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Die
DE 198 28 338 A 1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln einer zu einem Überrollvorgang führenden kritischen Winkellage eines Fahrzeugs. Mit diesem Verfahren kann der Offset eines Drehratensensors weitgehend unterdrückt werden. Die
DE 699 11 083 T2 offenbart eine Überroll-Erfassungsvorrichtung zum Vorhersagen eines Überschlags-Zustandes für ein Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst einen Winkel-Nickraten-Sensor und einen Prädiktor zum Vorhersagen eines zukünftigen Nickwinkels. Die
DE 10 2004 008 602 A1 offenbart ein Verfahren zum Auslösen eines Insassenschutzsystems eines Fahrzeugs, bei dem mindestens ein Drehratensensor die Drehrate des Fahrzeugs um seine Querachse erfasst und die erfasste Drehrate ausgewertet und einer Schwellwertentscheidung zugeführt wird, um eine kritische Winkellage erkennen zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Bisherige Systeme zur Auslösung von Fahrzeug-Insassenschutzmitteln verwenden Sensorsignale um eine Auslöseentscheidung zu treffen. Die Auslöseentscheidung kann beispielsweise auf peripheren Sensorsignalen, Beschleunigungssignalen in X-, Y- und Z-Richtung, Signalen von in den Türen angeordneten Drucksensoren sowie Rollraten-Signalen basieren.
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Um eine Crashklassifizierung vorzunehmen werden im Front-/Seiten-Algorithmus von Insassenschutzmitteln hauptsächlich Beschleunigungssignale in X- und Y-Richtung ausgewertet. Die Crashklassifizierung kann beispielsweise einen Crashtyp oder eine Crashschwere berücksichtigen. Fehlauslöseszenatien (Misuseszenarien) wie „Rough-Road“, Schlaglöcher oder Bordsteinüberfahrten werden mit den bisherigen Standardsensoren nur unzureichend erkannt und können überhaupt nicht kategorisiert werden.
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LKW-Unterfahr-Kollisionen (truck-underride crash) bei denen eine Auslösung der Rückhaltemittel erwartet wird, werden mittels der Standardsensoren nur sehr spät oder gar nicht erkannt, so das die Auslösung der Rückhaltemittel nicht oder verspätet erfolgt.
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Die
DE 10307745 A1 beschreibt eine Sensoranordnung zur Aufprallerkennung, die im Bereich der Fahrzeugfront angeordnet ist. Bei einer Kollision können Karosserieteile, an denen die Sensoranordnung angeordnet ist, verbogen werden. Um dennoch Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung erfassen zu können, werden in Fahrzeugvertikalrichtung empfindliche Beschleunigungssensoren vorgesehen. Diese können nach dem Verbiegen der Karosserieteile Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung erfassen.
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Einstellen eines Auslöseverhaltens eines Rückhaltemittels eines Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass mit Hilfe eines Drehratensignals (Pitchratensignal) um die Fahrzeugquerachse (Nickrate, engl. Pitch Rate) der bestehende Algorithmus zur Crashklassifikation unterstützt und die Robustheit der Klassifikation einer Kollision erhöht werden kann.
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Vorteilhafterweise kann durch eine geeignete Auswertung des Drehratensignals eine Beschleunigung des Fahrzeugs aufgrund einer Straßenunebenheit von einer Beschleunigung des Fahrzeugs aufgrund einer Kollision unterschieden werden. Insbesondere kann auf diese Weise eine Bordsteinüberfahrt oder eine Schlaglochdurchfahrt von einer LKW-Unterfahr-Kollision unterschieden werden. Eine solche Unterscheidung ermöglicht eine situationsangepasste Einstellung des Auslöseverhaltens des Rückhaltemittels. Damit können zum einen Fehlauslösungen vermieden und zum anderen rechtzeitige Auslösungen bei Fahrzeugkollisionen gewährleistet werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Einstellen eines Auslöseverhaltens eines Rückhaltemittels eines Fahrzeugs, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen eines Drehratensignals über ein Schnittstelle, wobei das Drehratensignals eine Information über eine Nickrate des Fahrzeugs aufweist; Bestimmen eines Beurteilungswerts aus einem zeitlichen Verlauf des Drehratensignals gemäß einer Bestimmungsvorschrift; und Bereitstellen eines von dem Beurteilungswert abhängigen Einstellsignals, wobei das Einstellsignal geeignet ist, um ein Auslöseverhalten des Rückhaltemittels einzustellen.
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Bei dem Rückhaltemittel kann es sich um ein irreversibles Insassenschutzmittel, beispielsweise einen Airbag oder einen Gurtstraffer handeln. Über das Auslöseverhalten kann definiert werden kann eine Sensitivität des Rückhaltesystems eingestellt werden. Beispielsweise können Auslöseschwellen höher oder niedriger angesetzt werden, um das Auslöseverhalten zu verändern. Das Drehratensignal kann ein Signal eines Drehratensensors repräsentieren, der ausgebildet ist, um eine Drehrate des Fahrzeugs um die Fahrzeugquerachse zu erfassen. Der Beurteilungswert kann eine Klassifikation des zeitlichen Verlaufs des Drehratensignals darstellen und somit anzeigen, ob der zeitliche Verlauf des Drehratensignals beispielsweise auf eine Kollision des Fahrzeugs oder eine Bordsteinüberfahrt hinweist. Dazu kann der zeitliche Verlauf des Drehratensignals gemäß der Bestimmungsvorschrift mit typischen Signalverläufen oder Schwellwerten verglichen werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert auf einen ersten Wert einzustellen, wenn der zeitliche Verlauf des Drehratensignals einen für eine Kollision des Fahrzeugs typischen Verlauf aufweist. Somit kann das Drehratensignal einen sicheren Hinweis auf eine erfolgte Kollision geben.
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Beispielsweise kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert auf den ersten Wert einzustellen, wenn eine Signaländerungsrate des Drehratensignals größer als ein erster Schwellwert ist. Auf diese Weise ist eine einfach zu realisierende Beurteilung des Drehratensignals möglich.
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Erfindungsgemäß kann das Einstellsignal ausgebildet sein, um das Auslöseverhalten des Rückhaltemittels sensitiver einzustellen, wenn der Beurteilungswert den ersten Wert aufweist. Auf diese Weise kann das Auslöseverhalten an die erkannte Kollision angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert auf einen zweiten Wert einzustellen, wenn der zeitliche Verlauf des Drehratensignals einen, für ein von dem Fahrzeug überfahrene Fahrbahnunebenheit typischen Verlauf aufweist. Somit kann das Drehratensignal einen Hinweis auf eine Erschütterung des Fahrzeugs geben, die nicht durch eine Kollision hervorgerufen ist.
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Beispielsweise kann die Bestimmungsvorschrift ausgebildet sein, um den Beurteilungswert auf den zweiten Wert einzustellen, wenn die Signaländerungsrate des Drehratensignals kleiner als der erste Schwellwert und größer als ein zweiter Schwellwert ist. Auf diese Weise ist wiederum eine einfach zu realisierende Beurteilung des Drehratensignals möglich.
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Erfindungsgemäß kann das Einstellsignal ausgebildet sein, um das Auslöseverhalten des Rückhaltemittels robuster einzustellen, wenn der Beurteilungswert den zweiten Wert aufweist. Auf diese Weise kann das Auslöseverhalten so eingestellt werden, dass eine Fehlauslösung vermieden wird.
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Die Bestimmungsvorschrift kann ausgebildet sein, um den Beurteilungswert basierend auf einem Vergleich des zeitlichen Verlaufs des Drehratensignals mit mindestens einem vorbestimmten Signalverlauf zu bestimmen. Der vorbestimmte Signalverlauf kann beispielsweise ein typischer Signalverlauf für eine Bordsteinüberfahrt, eine Schlaglochdurchfahrt oder eine LKW-Unterfahr-Kollision darstellen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das folgende Merkmale umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen eines Drehratensignals über eine Schnittstelle, wobei das Drehratensignal eine Information über eine Nickrate des Fahrzeugs aufweist; eine Einrichtung zum Bestimmen eines Beurteilungswerts aus einem zeitlichen Verlauf des Drehratensignals gemäß einer Bestimmungsvorschrift; und eine Einrichtung Bereitstellen eines von dem Beurteilungswert abhängigen Einstellsignals, wobei das Einstellsignal geeignet ist, um ein Auslöseverhalten des Rückhaltemittels einzustellen.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Signalverarbeitungskette des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine Darstellung eines Signalverlaufs einer Bordsteinüberfahrt;
- 3 eine Darstellung eines Signalverlaufs einer Schlaglochdurchfahrt; und
- 4 eine Darstellung eines Signalverlaufs einer LKW-Unterfahrt.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Auslöseverhaltens eines Rückhaltemittels eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Insbesondere ist eine erfindungsgemäße Signalverarbeitungskette des Drehratensignals gezeigt.
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In einem ersten Schritt erfolgt ein Empfangen des Drehratensignals 100 bzw. eines Wertes der Drehrate des Fahrzeugs. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Evaluierung 102 des Drehratensignals 100. Dabei kann aus einem zeitlichen Verlauf des Drehratensignals 100 ein Beurteilungswert bestimmt werden. Der Beurteilungswert ermöglicht beispielsweise eine Klassifikation des Drehratensignals. Basierend auf der Evaluierung 102 bzw. basierend auf dem Beurteilungswert können ein oder eine Mehrzahl von Einstellsignalen 104a, 104b, 104c bereitgestellt werden. Die Einstellsignale 104a, 104b, 104c sind geeignet, um ein Auslöseverhalten des Rückhaltemittels einzustellen. Dazu können die Einstellsignale 104a, 104b, 104c beispielsweise an einen Kern (Core) 106 eines Rückhaltealgorithmus bereitgestellt werden.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein erstes Einstellsignal 104a bereitgestellt werden, dass ausgebildet ist, um eine Beeinflussung einer Startschwelle des Rückhaltemittels zu bewirken. Ferner kann ein zweites Einstellsignal 104b bereitgestellt werden, dass ausgebildet ist, um eine Fehlauslösung (misuse) des Rückhaltemittels zu verhindern. Dazu kann das zweite Einstellsignal 104b ausgebildet sein, um den Kern robuster zu schalten. Ferner kann ein drittes Einstellsignal 104c bereitgestellt werden, dass ausgebildet ist, um eine Auslösung (fire) des Rückhaltemittels vorzubereiten. Dazu kann das dritte Einstellsignal 104c ausgebildet sein, um den Kern sensitiver zu schalten.
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Im Schritt der Evaluierung 102 kann ein zur Klassifikation und zur Bestimmung der Einstellsignale 104a, 104b, 104c verwendeter Beurteilungswert auf einen ersten Wert eingestellt werden, wenn der zeitliche Verlauf des Drehratensignals 100, einen für eine Kollision des Fahrzeugs typischen Verlauf aufweist. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine Signaländerungsrate des Drehratensignals 100 größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. Wird dem Beurteilungswert der erste Wert zugewiesen, kann beispielsweise ansprechend darauf das dritte Einstellsignal 104c ausgegeben werden, das das Auslöseverhalten des Rückhaltemittels sensitiver einstellt.
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Weist der zeitliche Verlauf des Drehratensignals 100 dagegen einen, für eine von dem Fahrzeug überfahrene Fahrbahnunebenheit typischen Verlauf auf, so kann der Beurteilungswert auf einen zweiten Wert eingestellt werden, der sich von dem ersten Wert unterscheidet. Beispielsweise kann der Beurteilungswert auf den zweiten Wert eingestellt werden, wenn die Signaländerungsrate des Drehratensignals 100 kleiner als der erste Schwellwert und größer als ein zweiter Schwellwert ist. Dies resultiert daraus, dass die Signaländerungsrate des Drehratensignals 100 beispielsweise bei einer Fahrbahnunebenheit geringer als bei einer LKW-Unterfahr-Kollision ist. Wird dem Beurteilungswert der zweite Wert zugewiesen werden, so kann ansprechend darauf beispielsweise das zweite Einstellsignal 104b ausgegeben werden, das das Auslöseverhalten des Rückhaltemittels robuster einstellt.
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Die in 1 gezeigte Signalverarbeitungskette kann von einem Steuergerät ausgeführt werden. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle zum Empfangen des Drehratensignals 100 sowie eine Logikeinheit zur Evaluierung 102 des Drehratensignals und zur Bereitstellung der Einstellsignale 104a, 104b, 104c aufweisen.
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Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um das Drehratensignal 100 hochfrequent einzulesen und die beschriebene Funktionalität umzusetzen. Die Funktionalität lässt sich dabei leicht und schnell in eine bestehende Algorithmus-Software Architektur eines Rückhaltemittels integrieren.
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Somit ermöglicht es der erfindungsgemäße Ansatz das Drehratensignal zu nutzen und mit Hilfe einer geeigneten Signalverarbeitung bestehende Algorithmen zur Crashklassifizierung (insbesondere bei Front-Crashes) geeignet zu unterstützen. Durch Ausnutzung des Drehratensignals ist es möglich, Insassenschutzmittel wie z.B. Gurtstraffer oder Airbags noch besser zu aktivieren. Beispielsweise ist dies mit einer höheren Amplituden-Robustheit in Fehlauslöse-Fällen möglich. Mit Hilfe des Drehratensignals lassen sich dabei mehrere Vorteile erzielen.
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Zum einen ist es mittels des Drehratensignals möglich, Bordsteinüberfahrten oder Schlaglochdurchfahrten zu erkennen und auch voneinander zu unterscheiden. Durch die Information über die Art des Fehlauslöse-Ereignisses kann gezielt auf den Auslösealgorithmus oder Rückhaltealgorithmus eingewirkt werden, um eine Fehlauslösung zu verhindern. Sowohl Schlaglochdurchfahrten als auch Bordsteinüberfahrten sind typische Fehlauslöse-Szenarien bei denen im Allgemeinen keine irreversiblen Insassenschutzmittel wie z.B. Airbags aktiviert werden dürfen. Ohne Drehratensensor sind diese Szenarien nur sehr schwierig oder gar nicht von Auslöseszenarien trennbar.
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Weiterhin ist es mittels des Drehratensignals möglich, schwierige Auslösekollisionen (Firecrashes) wie LKW-Unterfahrungen rechtzeitig zu erkennen. LKW-Unterfahrungs-Unfälle zeichnen sich statistisch durch eine erhöhte Mortalitätsrate aus. Daher ist das Wirkfeld der erfindungsgemäßen Funktion groß und es kann eine deutliche Reduktion der Verletzungsschwere in realen Unfallszenarien erzielt werden.
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2 zeigt einen prinzipiellen Signalverlauf des Drehratensignals während einer Bordsteinüberfahrt. Auf der Abszisse ist die Zeit t und auf der Ordinate der von dem Drehratensignal angezeigte Nickwinkel Θ aufgetragen. Bei der Bordsteinüberfahrt wird zu Beginn des Fehlauslösezenarios ein positives Drehratensignal erwartet. Dies resultiert daraus, dass die Vorderräder den Bordstein überfahren. Anschließend wird ein abfallendes Signal erwartet, wenn die Hinterräder den Bordstein überfahren.
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3 zeigt einen prinzipiellen Signalverlauf des Drehratensignals während einer Schlaglochdurchfahrt. Bei einer Schlaglochdurchfahrt wird am Anfang des Fehlauslösezenarios ein negatives Drehratensignal erwartet. Dies resultiert daraus, dass die Vorderräder in das Schlagloch eintauch. Am Ende der Durchfahrt wird ein positives Signal erwartet, wenn das Vorderrad aus dem Schlagloch fährt.
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4 zeigt einen prinzipiellen Signalverlauf bei einer LKW-Unterfahrung. Dabei wird durch das „Abtauchen“ des Fahrzeuges unter ein zweites größeres Fahrzeug ein negatives Drehratensignal erwartet. Das Drehratensignal wird im Gegensatz zu der Schlaglochdurchfahrt sehr schnelle Signaländerungsraten enthalten. Somit kann der Signalverlauf des Drehratensignals bei einer LKW-Unterfahrung von den Signalverläufen bei einer Bordsteinüberfahrt sowie bei einer Schlaglochdurchfahrt zum einen durch eine Steilheit des Signalverlaufs zu Beginn des jeweiligen Ereignisses und zum anderen durch die weitere Signalform unterschieden werden.
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Die in den 2 bis 4 gezeigten Signalverläufe können mittels geeigneter Signalauswertealgorithmen ausgewertet werden. Geeignete Signalauswertealgorithmen können dabei auf einer Filterung, Integration oder Frequenzanalyse des Drehratensignals basieren. Somit kann die Auswertung des Drehratensignals auch basierend auf einem Signal erfolgen, das von dem Drehratensignal abgeleitet ist. Wie in 1 gezeigt, ermöglicht es die Auswertung, dass die entsprechenden „Auslöse“ („Fire“) oder „Nicht-Auslöse“ („NoFire“) Szenarien erkannt werden.
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In der Folge kann bei der Detektion einer Bordsteinüberfahrt oder einer Schlaglochdurchfahrt (Misuse) der Rückhaltealgorithmus robuster geschaltet werden.
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Als zweite Variante kann die Startschwelle des Auslösealgorithmus robuster gestellt werden. Bei dieser Variante kann die Aktivierung des Kernalgorithmus unterdrückt werden.
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Wird dagegen eine LKW-Unterfahrung erkannt, so kann der Rückhaltealgorithmus sensitiver geschaltet werden.
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Neben den beschriebenen Szenarien können an Hand des Drehratensignals auch weitere Szenarien mit voraussehbaren Verläufen der Drehrate klassifiziert werden. Weitere Szenarien können sich sowohl aus einer Kollision des Fahrzeugs ergeben als auch aus anderen Ereignissen, die gerade nicht durch eine Kollision ausgelöst werden.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die beschriebenen Verfahrensschritte auch mehrfach oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
