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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Informationssystems,
insbesondere eines Navigationssystems für ein Kraftfahrzeug, sowie ein
Informationssystem und ein Speichermedium.
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Stand der Technik
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Informationssysteme,
z. B. Navigationssysteme verwenden digitale Karten mit Kartendaten
zur Darstellung eines Kartenausschnitts auf einem Display, zur Routendarstellung
und Routenbestimmung, zur Zieleingabe, Zielfindung und zur Zielführung eines
von einem Fahrer gelenkten Fahrzeugs, wie z. B. einem Kraftfahrzeug.
Die digitalen Karten werden möglicherweise
auf CDs oder DVDs gespeichert und dort in einzelne gebietsweise
Partitionen aufgeteilt, damit die in den Speicher zu ladenden Daten
hinsichtlich der Datenmenge begrenzt werden können. Die Datenmenge beeinflusst
die benötigte
Größe des Speichers
und die Ladegeschwindigkeit oder die Verarbeitungsgeschwindigkeit
der Daten. Durch die Partitionierung der Kartendaten kann aus der
Gesamtmenge der Kartendaten eine Auswahl von Daten einiger Partitionen
ausgewählt
werden, um für
eine oder mehrere Anwendungen, wie der Ortung oder Routenberechnung,
ein sinnvolles Gebiet auszuwählen.
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Als
Kartendaten werden digitale Kartendaten verwendet, wobei bei den
Kartendaten beispielsweise Straßen
als sogenannten Kanten dargestellt werden und Kreuzungspunkte, Abzweigungen
oder der Verlauf der Karten mithilfe von Koordinatenpunkten dargestellt
werden. Die Koordinatenpunkte werden auch als Kno ten bezeichnet.
Der reale Straßenverlauf
wird durch die Kanten und Koordinatenpunkte angenähert, wobei
die Kanten beispielsweise durch eine Aneinanderreihung von geradlinigen
Kantenabschnitten beschrieben wird. Die Darstellung von Straßennetzen
wird so mittels gerichteten Graphen mit Kanten und Koordinatenpunkten
realisiert. Weiterhin verwenden digitale Karten neben linienartigen
Kanten und punktförmigen
Koordinatenpunkten auch Flächenelemente
oder dreidimensionale Elemente zur Abbildung der realen Gegebenheiten.
Die Eigenschaften der Kanten und der Flächenelemente werden durch Attribute
beschrieben, die zusammen mit den Kartenelementen gespeichert sind.
Mit zunehmender Detaillierung des Inhalts der digitalen Karte und
damit steigender Anzahl von Attributen nimmt somit der Datenumfang
zur Beschreibung eines Kartenelementes oder der Gesamtheit der Kartenelemente
erheblich zu.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben
eines Informationssystems, insbesondere eines Navigationssystems
für ein Kraftfahrzeug,
ein Informationssystem und ein Speichermedium bereitzustellen, mit
dem eine schnelle und zuverlässige
Ermittlung einer Information aufgrund der Kartendaten möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Verfahren, ein Informationssystem und ein Speichermedium
dadurch gelöst,
dass wenigstens ein Teil der Zwischenpunkte in einer anderen Dateneinheit,
insbesondere in einem anderen Speicherbereich des Speichers als
die Koordinatenpunkte abgelegt sind. Die Zwischenpunkte legen geografische Punkte
der Karten fest, wobei die Zwischenpunkte Abschnitte der Kanten
bezeichnen, in denen ein Attribut für die Kante gültig ist.
Das Informationssystem ermittelt nun aufgrund der Kanten, der Koordinatenpunkte
und der Attribute wenigstens eine Information, die abgegeben wird.
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Auf
diese Weise ist es abhängig
von der zu ermittelnden Information nicht erforderlich, auch auf die
Dateneinheit der Zwischenpunkte zuzugreifen die Daten einzulesen
und bei der Ermittlung der Information zu berücksichtigen. Somit sind weniger
Daten zu lesen und zu verarbeiten. Damit wird insgesamt ein schnelleres
und sichereres Verfahren erreicht. Insbesondere kann der Arbeitsspeicher
der Recheneinheit, in den die zu verarbeitenden Daten eingelesen werden,
klei ner ausgeführt
sein. Somit wird das Informationssystem insgesamt kostengünstiger.
Weiterhin wird bei einer Beschädigung
einer Dateneinheit der Zwischenpunkte die grundsätzliche Funktionsweise des
Informationssystems nicht beeinträchtigt. Dabei werden nur die
Aufgaben der Recheneinheit beeinträchtigt, die auf die Dateneinheit
der Zwischenpunkte zugreifen müssen.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
greift die Recheneinheit bei der Ermittlung einer Information zwar
auf eine erste Dateneinheit zu, in der Koordinatenpunkte und/oder
Kartendaten und/oder Zwischenpunkte abgespeichert sind. Jedoch greift
die Recheneinheit nicht auf eine zweite Dateneinheit zu, insbesondere
nicht auf einen zweiten Speicherbereich zu, in dem Zwischenpunkte
abgespeichert sind, wenn die Zwischenpunkte für die Ermittlung der benötigten Information
nicht notwendig sind. Damit wird eine schnellere Ermittlung der
gewünschten
Information erreicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind die Kartendaten und die Attribute wenigstens teilweise in verschiedenen
Dateneinheiten, insbesondere in verschiedenen Speicherbereichen
abgelegt. Beispielsweise können
die Attribute in Gruppen unterteilt sein, wobei für jede Gruppe
eine besondere Dateneinheit, insbesondere ein eigener Speicherbereich
zum Abspeichern verwendet wird. Damit wird eine Struktur der Daten
bereitgestellt, die die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Daten erhöht. Beispielsweise
wird nur auf die Dateneinheiten und/oder Speicherbereiche zugriffen,
deren Attribute tatsächlich
für die
Berechnung der Information benötigt
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind den Zwischenpunkten Differenzwerte zugeordnet, die die Position
des einzelnen Zwischenpunktes in Bezug auf einen anderen Zwischenpunkt
oder Koordinatenpunkt festlegen. Damit ist es nicht erforderlich,
absolute Positionswerte für
die Zwischenpunkte abzulegen. Zudem wird durch die Verwendung von
Differenzwerten für
die Position der Zwischenpunkte eine schnellere und sichere Verarbeitung
der Zwischenpunkte ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachstehend wird die Erfindung
auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Informationssystems,
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2 eine
schematische Darstellung eines Speichermediums,
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3 eine
schematische Darstellung eines Straßenabschnitts als Kante mit
Koordinatenpunkten und Zwischenpunkten,
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4 eine
zweite Darstellung des Straßenabschnitts
der 3, und
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5 Gruppen
von Attributen und Zuordnungen zu Zwischenpunkten.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein Informationssystem 1,
das beispielsweise als Navigationssystem ausgebildet ist. Das Informationssystem 1 weist
eine Recheneinheit 2 mit einem Arbeitsspeicher 3 auf.
Die Recheneinheit 2 steht mit einem weiteren Speicher 4 in
Verbindung. Zudem ist wenigstens ein Bedienelement 5 beispielsweise
in Form einer Tastatur oder eines berührungssensitiven Displays vorgesehen.
Zudem ist eine Ausgabeeinheit 6, beispielsweise in Form
einer akustischen Ausgabe wie einem Lautsprecher und/oder einer
optischen Ausgabe wie einem Display vorgesehen, das mit der Recheneinheit 2 verbunden
ist. Zudem kann abhängig
von der gewählten
Ausführungsform
ein Signalausgang 7 vorgesehen sein, der mit der Recheneinheit 2 verbunden
ist. Über
den Signalausgang 7 können
Informationen ausgegeben werden, die beispielsweise von dem Kraftfahrzeug,
insbesondere einer Brennkraftmaschine oder einem Bremssystem berücksichtigt
wird. Zudem kann das Signal des Signalausgangs 7 auch von
Zusatzgeräten
wie z. B. einem Audiogerät
oder einem Telefon genutzt werden.
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Der
Speicher 4 ist in einen ersten und einen zweiten Speicherbereich 8, 9 unterteilt.
Im ersten Speicherbereich 8 sind in einer ersten Dateneinheit 16 beispielsweise
Kartendaten wie z. B. Koordinatenpunkte, Kanten zwischen den Koordinatenpunkten, Flächenelemente
oder dreidimensionale Elemente zur Abbildung der realen Gegebenheiten
eines Straßennetzes
abgespeichert. Weiterhin können
auch Attribute in der ersten Dateneinheit 16 im ersten Speicherbereich 8 abgespeichert
sein. Unter der Bezeichnung Dateneinheit wird beispielsweise eine
Datei oder ein adressierbares Datenobjekt beispielsweise einer Datenbank
verstanden. Die Attribute repräsentieren
Eigenschaften der Karte, insbesondere der Straßen, d. h. der Kanten, der
Flächenelemente
der Karte oder der dreidimensionalen Elemente der Karte. Beispielsweise
kann ein Attribut ein Durchfahrverbot, eine bestimmte Anzahl von
Fahrspuren, eine Breite der Fahrspur, spurbezogene Wegweiseinformationen,
die Zulässigkeit
von bestimmten Fahrzeugklassen oder Fahrzeugtypen festlegen. Weiterhin
können
Attributen wiederum von anderen Attributen abhängen. So kann beispielsweise
ein erstes Attribut das Durchfahrverbot bezeichnen, wobei ein zweites
Attribut einen bestimmten Zeitraum festlegt, zu dem das Durchfahrverbot
gültig
ist.
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Zudem
kann ein Attribut auf einen räumlichen
Bereich begrenzt sein. Die räumliche
Begrenzung kann beispielsweise durch Koordinatenpunkte und/oder
durch Zwischenpunkte festgelegt sein. Beispielsweise kann ein Überholverbot
oder eine Geschwindigkeitsbeschränkung
nur auf einem Teil einer Straße
zwischen zwei Kreuzungen gültig
sein, die durch Koordinatenpunkte und/oder Zwischenpunkte festgelegt
sind. Weiterhin kann das Überholverbot oder
die Geschwindigkeitsbeschränkung
unabhängig von
der räumlichen
Struktur der Straße
d. h. der Koordinatenpunkte mithilfe von Zwischenpunkten begrenzt
sein. Die Zwischenpunkte und die Koordinatenpunkte werden verwendet,
um einen Anfang und ein Ende der Gültigkeit der Attribute festzulegen.
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Die
Attribute können
weiterhin folgende Eigenschaften umfassen: die Straßenbreite,
den Krümmungsradius
einer Kurve, die Spuranzahl, die Steigung der Straße usw.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind in einer zweiten Dateneinheit 17 im zweiten Speicherbereich 9 wenigstens
ein Teil der Zwischenpunkte oder alle Zwischenpunkte abgelegt. Sollte
nur ein Teil der Zwischenpunkte in der zweiten Dateneinheit 17 im
zweiten Speicherbereich 9 abgelegt sein, so ist der andere
Teil der Zwischenpunkte beispielsweise in der ersten Dateneinheit 16 im
ersten Speicherbereich 8 oder in einem weiteren Speicherbereich
des Speichers 4 abgelegt.
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Wird
nun über
die Bedienelemente 5 die Darstellung einer Fahrroute von
Stuttgart nach Hildesheim angefordert, so greift die Recheneinheit 2 nur auf
die Kartendaten des ersten Speicherbereichs 8 zu, überträgt diese
wenigstens teilweise und zeitweise in den Arbeitsspeicher 3 und
ermittelt daraus eine graphische Darstellung der Fahrroute von Stuttgart nach
Hildesheim. Dazu ist es nicht erforderlich, auf den zweiten Speicherbereich
zuzugreifen, an dem die Zwischenpunkte abgelegt sind.
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Anstelle
der Abspeicherung der Kartendaten in den ersten Speicherbereich
kann anstelle eines ersten Speicherbereichs auch eine erste Dateneinheit
zur Abspeicherung der Daten verwendet werden. Zudem kann anstelle
des zweiten Speicherbereichs 2 eine zweite Dateneinheit
zur Abspeicherung der Zwischenpunkte verwendet werden.
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Da
bei dieser angefragten Information die Zwischenpunkte nicht benötigt werden,
muss die Recheneinheit 2 nicht auf den zweiten Speicherbereich 9 bzw.
die zweite Dateneinheit zugreifen und kann somit die angefragte
Information schneller und einfacher ermitteln und ausgeben.
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Wird
nun über
die Bedienelemente 5 zusätzlich zu der Fahrroute von
Stuttgart nach Hildesheim auch die Darstellung und/oder die Berücksichtigung von
Geschwindigkeitsbegrenzungen angefragt, so muss die Recheneinheit 2 nun
auch auf die Zwischenpunkte zugreifen, die Geschwindigkeitsbegrenzungen
räumlich
festlegen. Diese Zwischenpunkte sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
im zweiten Speicherbereich 9 in einer zweiten Dateneinheit
abgelegt. Somit ist es erforderlich, auch auf den zweiten Speicherbereich 9 und
die zweite Dateneinheit zuzugreifen und die Zwischenpunkte in den
Arbeitsspeicher 3 einzulesen.
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Aufgrund
der vorteilhaften Unterstrukturierung der Daten kann bei einer Vielzahl
von zu ermittelnden Informationen der Rechenaufwand, der Schreib-
und Leseaufwand und der Speicherbedarf begrenzt werden.
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Abhängig von
der gewählten
Ausführungsform
kann die Recheneinheit 2 die Häufigkeit von Informationen,
insbesondere Informationstypen erfassen und die Abspeicherung der
Zwischenpunkte und/oder Attribute und/oder Kartenelemente in der Weise
vornehmen, dass weniger häufig
benötigte Zwischenpunkte,
Attribute und/oder Kartenelemente im zweiten Speicherbereich 9 abgelegt
werden. Somit wird ein Lernen an das System bereitgestellt, das die
Datenstruktur selbstlernend verbessert, um im Mittel weniger Daten
verarbeiten zu müssen.
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2 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein Speichermedium in Form eines
Datenspeichers 10, beispielsweise einen Festplattenspeicher oder
eine CD oder eine DVD, die in drei Speicherbereiche unterteilt ist.
Der Datenspeicher 10 weist in einer schematischen Darstellung
einen ersten, einen zweiten und einen dritten Datenspeicherbereich 11, 12, 13 auf.
Im ersten Datenspeicherbereich 11 sind in einer ersten
Dateneinheit 16 beispielsweise Kartendaten wie z. B. Koordinatenpunkte,
Kanten, Flächenelemente
oder dreidimensionale Elemente zur Abbildung der realen Gegebenheiten
abgespeichert. Zudem können
im ersten Datenspeicherbereich 11 auch Attribute für die Kartenelemente
abgelegt sein. Weiterhin können
im ersten Datenspeicherbereich 11 auch Zwischenpunkte abgelegt
sein.
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Im
zweiten Datenspeicherbereich 12 ist in einer zweiten Dateneinheit 17 mindestens
ein Teil der Zwischenpunkte abgelegt. Im dritten Datenspeicherbereich 13 kann
in einer dritten Dateneinheit 18 ein weiterer Teil der
Zwischenpunkte und/oder ein Teil der Attribute abgelegt sein.
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3 zeigt
in einer schematischen graphischen Darstellung die Zuordnung von
Attributen A1, A2, A3, A4, A5 zu Straßenabschnitten. Dabei ist von dem
abgespeicherten Straßennetz
nur eine Strecke von einem Startpunkt S zu einem Endpunkt E dargestellt.
Die Strecke wird ausgehend vom Startpunkt S mit Hilfe von Koordinatenpunkten
P in Form eines Polygonzuges dargestellt, wobei die Streckenabschnitte
zwischen den Koordinatenpunkten jeweils in Form von Geraden ausgebildet
sind. Somit verläuft die
Strecke ausgehend vom Startpunkt S zum ersten Koordinatenpunkt P1,
zum zweiten Koordinatenpunkt P2, zum dritten Koordinatenpunkt P3,
zum vierten Koordinatenpunkt P4 und zum Endpunkt E.
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Zusätzlich zu
den Koordinatenpunkten P1 bis P4 sind noch Zwischenpunkte abgespeichert,
die zwischen Koordinatenpunkten angeordnet sind. Beispielsweise
ist zwischen dem Startpunkt S und dem ersten Koordinatenpunkt P1
ein erster Zwischenpunkt S1, zwischen dem ersten Koordinatenpunkt
P1 und dem zweiten Koordinatenpunkt P2 ein zweiter Zwischenpunkt
S2, zwischen dem zweiten Koordinatenpunkt P2 und dem dritten Koordinatenpunkt
P3 ein dritter Zwischenpunkt S3 und zwischen dem vierten Koordinatenpunkt
P4 und dem Endpunkt E ein vierter und fünfter Zwischenpunkt S4 und
S5 vorgesehen.
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Weiterhin
sind graphisch in Form von Balken die Gültigkeitsbereiche der Attribute
A1, A2, A3, A4, A5 dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform ist
ein erstes Attribut A1 vom ersten Zwischenpunkt S1 bis zum zweiten
Zwischenpunkt S2 gültig.
Ein zweites Attribut A2 ist vom ersten Koordinatenpunkt P1 bis zum
dritten Zwischenpunkt S3 gültig.
Ein drittes Attribut A3 ist nur am Punkt S3 gültig. Ein viertes Attribut
A4 ist vom dritten Koordinatenpunkt P3 bis zum vierten Koordinatenpunkt
P4 gültig.
Ein fünftes Attribut
A5 ist vom vierten Zwischenpunkt S4 bis zum fünften Zwischenpunkt S5 gültig. Damit
ist deutlich, dass die Gültigkeitsbereiche
der Attribute sowohl von Koordinatenpunkten allein als auch von
Zwischenpunkten allein als auch von einem Zwischenpunkt und einem
Koordinatenpunkt festgelegt werden können. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
können
beispielsweise der erste, der zweite, der vierte und der fünfte Zwischenpunkt
S1, S2, S3, S4, S5 im zweiten Speicherbereich 9 abgelegt
werden, da diese für
die reine geographische Darstellung der Strecke nicht benötigt werden,
sondern nur für
den Gültigkeitsbereich
des ersten bzw. des fünften
Attributs A1, A3, A5 benötigt
werden.
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Beispielsweise
können
das erste Attribut A1 und das fünfte
Attribut A5 Sperrbereiche für
Lastwagen darstellen, wobei diese Information für einen normalen PKW kaum erforderlich
ist und deshalb diese Zwischenpunkte kaum benötigt werden. Weiterhin kann
dritte Zwischenpunkt S3 je nach Art des zweiten Attributs A2 im
zweiten Speicherbereich 9 oder im ersten Speicherbereich 8 abgelegt
werden. Stellt beispielsweise das zweite Attribut A2 eine Einbahnstraßeninformation
einer Fahrspur dar, so wird diese für eine Routenplanung öfters benötigt, so
dass der dritte Zwischenpunkt S3 auch im ersten Speicherbereich 8 abgelegt
werden sollte. Stellt jedoch das zweite Attribut A2 eine zeitlich
eng begrenzte Geschwindigkeitsbegrenzung dar, so kann der dritte
Zwischenpunkt S3 auch im zweiten Speicherbereich 9 abgelegt
werden, da dieser kaum benötigt
wird.
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4 zeigt
den gleichen Streckenabschnitt wie 3, wobei
jedoch die Position der Zwischenpunkte durch Differenzkodierung
abgelegt ist. Dabei wird der erste Zwischenpunkt S1 durch Differenzwerte
in x- und y-Richtung in Bezug auf den Startpunkt S abgespeichert.
Somit ist für
den ersten Zwischenpunkt S1 ein erster Differenzwert auf der x-Achse
mit und ein zweiter Differenzwert entlang der y-Achse mit Δya1 in Bezug auf den Startwert abgelegt. Für den zweiten
Zwischenpunkt S2 sind wiederum Differenzwerte in Bezug auf den ersten
Zwischenpunkt S1 abgelegt. Für
den zweiten Zwischenpunkt S2 ist somit ein Differenzwert entlang
der x-Achse mit Δxa2 und ein Differenzwert entlang der y-Achse
mit Δya2 in Bezug auf den ersten Zwischenpunkt
S1 abgelegt. Entsprechend sind auch Differenzwerte für den dritten Zwischenpunkt
S3 für
die x- und y-Achse in Bezug auf den zweiten Zwischenpunkt S2 abgelegt.
Weiterhin sind auch entsprechende Differenzwerte für den vierten
Zwischenpunkt S4 in Bezug auf den dritten Zwischenpunkt S3 abgelegt.
Ebenso sind entsprechende Differenzwerte entlang der x- und y-Achse
für den
fünften
Zwischenpunkt S5 in Bezug auf den vierten Zwischenpunkt S4 abgelegt.
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Durch
die Verwendung von Differenzwerten wird Speicherbedarf reduziert.
Mit Hilfe eines einfachen Koordinatenvergleichs von Koordinatenpunkten und
Zwischenpunkten ist es möglich,
festzustellen, ob z. B. der erste Zwischenpunkt S1 zwischen dem Anfangspunkt
S des Straßenabschnitts
und dem ersten Koordinatenpunkt P1 liegt. Dazu ist es nur erforderlich,
die Werte in Bezug eine Achse (x oder y) zu vergleichen. Nur in
Fällen
von Koordinatengleichheit müssen
die Koordinaten auf der jeweils anderen Achse (y, x) verglichen
werden. Somit kann mit geringem Aufwand eine richtige Reihenfolge
von Koordinatenpunkten und Zwischenpunkten entlang des Straßenabschnitts
aus den getrennten Speicherbereichen bzw. den getrennten Dateneinheiten
ermittelt werden. Diese einfache Ermittlung ist möglich, da
die Straßenabschnitte
zwischen Koordinatenpunkten immer geradlinig verlaufen. Die Dateneinheiten
sind beispielsweise in Form von Listen aufgebaut.
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5 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine erste und eine zweite Gruppe 14, 15 von
Attributen. Die erste Gruppe 14 weist ein erstes Attribut A1,
ein zweites Attribut A2 und ein drittes Attribut A3 auf. Das erste
Attribut wird im räumlichen
Gültigkeitsbereich
durch den ersten Zwischenpunkt S1 und den dritten Zwischenpunkt
S3 festgelegt. Das zweite Attribut A2 wird im Gültigkeitsbereich durch den
zweiten Zwischenpunkt S2 und den dritten Zwischenpunkt S3 festgelegt.
Das dritte Attribut A3 wird im Gültigkeitsbereich
durch den ersten Zwischenpunkt S1 und den vierten Zwischenpunkt
S4 festgelegt.
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Die
zweite Gruppe 15 weist ein viertes, ein fünftes, ein
sechstes Attribut A4, A5, A6 auf, die durch entsprechende Zuordnungen
von Zwischenpunkten und/oder Koordinatenpunkten im Gültigkeitsbereich
festgelegt werden.
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Die
erste und zweite Gruppe sind beispielsweise in der Weise festgelegt,
dass die Attribute der ersten Gruppe 14 doppelt so häufig benötigt werden, wie
die Att ribute der zweiten Gruppe 15. Somit können beispielsweise
die Attribute der zweiten Gruppe 15 und die Zwischenpunkte,
die nur für
die zweite Gruppe 15 benötigt werden, im zweiten Speicherbereich 9 abgelegt
werden. Auf diese Weise kann eine Reduzierung der Datenmenge durch
eine vorteilhafte Strukturierung der Dateneinheiten und der Speicherbereiche
für die
Zwischenpunkte und die Attribute erreicht werden.
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Das
Ausgangssignal, das vom Informationssystem 1 am Signalausgang 7 ausgegeben
wird, kann beispielsweise für
die Steuerung der Brennkraftmaschine und/oder für die Steuerung der Bremsen
und/oder für
ein System der Zurückgewinnung der
Energie verwendet werden.