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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Längsbewegung eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, sowie ein Fahrerassistenzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Diesbezüglich sind aus dem Stand der Technik z. B. Verfahren und Assistenzsysteme bekannt, die die Längsbewegung eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung von verkehrsrelevanten Daten regeln, wobei die verkehrsrelevanten Daten die Verkehrssituation vor dem eigenen Fahrzeug beschreiben und folgende Datenarten umfassen können: Positionsdaten und Fahrmerkmale von vorausfahrenden Fahrzeugen, Daten über die Streckenführung, Verkehrsflussdaten, Informationen über Fahrzeugtypen und Verkehrsverhalten der anderen Fahrzeugen, wie z. B. Blinkerbetätigungen, Abstände, Beschleunigungen, Bremsverhalten, individuelle und kollektive Verkehrszustände etc. Die verkehrsrelevanten Daten werden dabei in den vorausfahrenden Fahrzeugen ermittelt und von Fahrzeug zu Fahrzeug oder über eine Verkehrszentrale zu dem eigenen Fahrzeug übertragen. So schlägt die
DE 100 29 816 A1 beispielsweise vor, ein fahrerunterstützendes Assistenzsystem für eine optimale Fahrweise unter Beibehaltung der Route in unübersichtlichen Verkehrssituationen zu schaffen. Hierbei meldet ein Fahrer mit einem Mobiltelefon bei einer Verkehrszentrale, dass er gerne seine Fahrstrategie auf dem Weg von einem Ort A nach einem Ort B auf die Verkehrs- und Streckenverhältnisse abstimmen möchte. Die Verkehrszentrale ermittelt dabei alle relevanten Daten der vor dem Fahrer liegenden Streckenabschnitte. Dazu zählen Daten über die Streckenführung, die Positionen und Fahrmerkmale aller in Fahrtrichtung fahrenden fremden Fahrzeuge und des anrufenden Fahrzeuges. Zur Datenermittlung werden bekannte Erfassungssysteme, wie GPS-Satelliten-Navigationssysteme, FCD- und X-FCD-Systeme sowie digitale Straßenkarten eingesetzt. Mit den FCD-Systemen (Floating Car Data) werden Verkehrsflussdaten erfasst. Mit den X-FCD-Systemen (Extended Floating Car Data) werden diverse andere Betriebszustände der Fahrzeuge erfasst, die zusätzlich Auskunft über Fahrzeugtypen und das Verkehrsverhalten der Fahrzeuge geben können, wie z. B. Blinkerbetätigungen, Abstände, Beschleunigungs- und Bremsverhalten, individuelle und kollektive Bewegungszustände, etc. Diese Daten werden in der Verkehrszentrale rechnerunterstützt analysiert und es wird aus dieser Analyse eine der Verkehrs- und Streckensituation gerecht werdende, optimale Fahrstrategie für das anrufende Fahrzeug abgeleitet. Die ermittelte Fahrstrategie enthält im Wesentlichen Empfehlungen zur einzuhaltenden Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abstand zum Vordermann und zur Spurwahl. Anstelle der Verkehrszentrale kann auch über Funk in dem Fahrzeug des Systemnutzers eine direkte Erfassung der Daten der vorausfahrenden Fahrzeuge mit dem Bordrechner erfolgen und der Bordrechner kann unter Berücksichtigung des per GPS ermittelten Standortes und einer im Bordrechner abgespeicherten digitalen Straßenkarte die optimale Fahrstrategie ermitteln und auf einem Display und oder Lautsprecher ausgeben, oder in die fahrzeuginternen Kontrollsysteme eingreifen.
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Aus der
DE 19949448 A1 ist weiterhin ein Regel- und Steuersystem zur Beeinflussung des Fahrzustands eines Fahrzeugs bekannt, bei dem Zustands- und Betriebsgrößen eines vorausfahrenden Fahrzeugs über eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation vom vorausfahrenden Fahrzeug zum eigenen Fahrzeug übertragen werden und zur Einstellung von Sollgrößen des eigenen Fahrzeugs herangezogen werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Längsregelung eines Fahrzeuges und eine entsprechendes Fahrerassistenzsystem der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
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Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach sind zumindest die folgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen: Empfangen von Fahrzeugdaten, die durch vorausfahrende Fahrzeuge gesendet werden und die zumindest die momentane Positionen des jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuges enthalten, Berechnen von momentanen Abständen zwischen dem Fahrzeug und vorausfahrenden Fahrzeugen mittels der von den vorausfahrenden Fahrzeugen zum Fahrzeug übermittelten Positionen, Erfassen der durch den Fahrer eingestellten momentanen Beschleunigung des Fahrzeuges, Ermitteln eines momentanen Sollwertes für die momentane Beschleunigung des Fahrzeuges zumindest in Abhängigkeit von den ermittelten momentanen Abständen, und automatisches Einstellen der Beschleunigung des Fahrzeuges auf den momentanen Sollwert, wenn dieser kleiner als die momentane Beschleunigung ist.
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Hierbei wird unter dem Begriff Beschleunigung insbesondere eine reelle (skalare) Größe verstanden, wobei negative Werte für die Beschleunigung eine Verzögerung darstellen und positive Werte eine Beschleunigung in Vorwärtsfahrtrichtung (entspricht Bewegung des Fahrzeuges in Längsrichtung).
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Erfindungsgemäß wird also eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation verwendet, um die in den vorausfahrenden Fahrzeugen ermittelten Positionsdaten zum eigenen Fahrzeug zu übertragen. Im eigenen Fahrzeug wird dann vorzugsweise aus den eigenen Positionsdaten und den empfangenen Positionsdaten Abstandsdaten berechnet und einer Abstandsregelung zugrunde gelegt. Hierbei werden die so ermittelten Abstandsdaten vorzugsweise nur zur Verzögerung des eigenen Fahrzeugs herangezogen, nämlich dann, wenn aus den Abstandsdaten ein höherer Verzögerungsbedarf hergeleitet wird als vom Fahrer über die Fahrpedal- oder Bremspedalbetätigung oder vom Fahrgeschwindigkeitsregler angefordert worden ist.
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Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das eigene Fahrzeug nicht auf ein vorausfahrendes Fahrzeug beschleunigt wird, welches an der Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation nicht teilnimmt und daher vom System nicht erkannt werden kann.
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In einer Variante der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die von den vorausfahrenden Fahrzeugen gesendeten Fahrzeugdaten weiterhin jeweils eine beliebige Auswahl der folgenden weiteren Daten enthalten: eine (momentane) Geschwindigkeit des jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuges, eine (momentane) Beschleunigung des jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuges, ESP-Daten (z. B. ESP-Eingriffe, Glatteiswarnung), Warnblinker-Daten, und/oder eine Reihe von eingenommenen Positionen während einer vorbestimmbaren zurückgelegten Distanz. Insbesondere ist das Auswertemittel des Fahrzeuges (bzw. der anderen Fahrzeuge) dazu ausgebildet, aus jener Reihe die Spur vorausfahrender Fahrzeuge zu ermitteln. Ein beobachtendes Fahrzeug weiß daher, wo ein vorausfahrendes Fahrzeug vor Kurzem gefahren ist, also insbesondere ob es auf der eigenen Spur oder neben der eigenen Spur fährt bzw. gefahren ist. Ebenso ist am Spurverlauf erkennbar, ob es zwischenzeitlich einen Spurwechsel durchgeführt hat.
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Im Hinblick auf die Beschleunigung können als Fahrdaten insbesondere der jeweilige Sollwert der Beschleunigung als auch der Istwert übermittelt werden (ebenso für Geschwindigkeiten), wobei die Beschleunigung an den Rädern des Fahrzeuges sensiert werden kann bzw. über die Einsteuerung in eine Bremse als Analogon zum visuell wahrnehmbaren Bremslicht eines vorausfahrenden Fahrzeuges bestimmt werden kann.
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In einer Variante der Erfindung wird zur Berechnung des besagten Sollwertes auch eine der vorgenannten weiteren Größen bzw. Datensätze herangezogen.
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Vorzugsweise reicht jedes am Verfahren teilnehmende Fahrzeug die Fahrdaten seines vorausfahrenden Fahrzeugs nach hinten durch. Dadurch hat jedes Fahrzeug eine bestimmte Anzahl vorausfahrender Fahrzeuge im „Blickfeld”, obwohl die visuelle Reichweite (des Fahrers) ggf. nur bis zum nächsten vorausfahrenden Fahrzeug reicht. Dies bedingt insbesondere eine schnelle Verbreitung von Störungsinformationen nach hinten zu den nachfolgenden (am Verfahren teilnehmenden) Fahrzeugen. Hierdurch wird eine verhältnismäßig frühe Reaktion weit hinten fahrender Fahrzeuge durch kleinste Stelleingriffe möglich, z. B. in Form einer Verzögerung (Gasreduktion) bei starkem Bremslicht weit vorne. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher in der Lage, bereits auf weit entfernte Ziele mit sehr kleinen Eingriffen zu reagieren. Erfindungsgemäß wird dabei der Regeleingriff durch eine Minimalauswahl bestimmt, bei der sich die größte Verzögerung bzw. die minimalste Beschleunigung durchsetzt. Hierdurch wird im Ergebnis eine Kolonnenstabilität zur Vermeidung unnötiger Geschwindigkeitsvariationen erreicht. Dieser erfindungsgemäße Effekt ist auch noch – wenn auch weniger ausgeprägt – vorhanden, wenn nicht alle Fahrzeuge in der Vorauskette mit Mitteln zum Übersenden bzw. Empfangen von Fahrdaten ausgerüstet sind und/oder wenn das eigene Fahrzeug nicht mit einem Mittel zum Regeln der Beschleunigung (z. B. ACC für Adaptive Cruise Control, zu Deutsch „Adaptive Geschwindigkeitskontrolle”) ausgerüstet ist, da der Fahrer im letzteren Fall selbst zumindest auf das unmittelbar vor ihm fahrende Fahrzeug achtet und daher in gewisser Weise am Regelkreis teilnimmt.
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Bevorzugt werden die Fahrzeugdaten von vorausfahrenden Fahrzeugen mittels Transpondern, die insbesondere am Heck der Fahrzeuge angeordnet sind, an nachfolgende Fahrzeuge gesendet. Weiterhin werden bevorzugt die Fahrzeugdaten von vorausfahrenden Fahrzeugen jeweils mittels Empfängern von nachfolgenden Fahrzeugen empfangen, wobei jene Empfänger insbesondere am Fahrzeugbug der Fahrzeuge angeordnet sind. Die Übermittlung von Fahrzeugdaten mittels Transpondern hat den Vorteil, dass Transponder lediglich eine geringe Leistungsaufnahme aufweisen und dass das Frequenzmanagement analog der 2.4 Ghz-Fernsteuertechnik (ähnlich wie beim wLAN) vorgenommen werden kann. Auf diese Weise können sich leicht über 100 Teilnehmer innerhalb von Millisekunden selbst organisieren. Hierbei kann weiterhin die Übertragungsfrequenz im Millisekundenbereich gewechselt werden, um Störungen zu unterdrücken. Vorzugsweise erfolgt mittels der Transponder bzw. Empfänger ein bidirektionaler Datenaustausch der auch Logdaten und Fehlermeldungen beinhalten kann. Auf diese Weise kann ein störsicheres Übertragungsverfahren realisiert werden, dass sich durch eine geringe Sendeleistung und entsprechend geringe Kosten auszeichnet.
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Besonders bevorzugt werden die momentanen Positionen der jeweiligen teilnehmenden Fahrzeuge mittels GPS bestimmt. Die Erfindung macht sich dabei den Grundgedanken zu eigen, wonach heutzutage viele Fahrzeuge mit einem solchen satellitengestützten Positionserfassungssystem ausgestattet sind, das eine Berechnung des Abstandes zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem vorausfahrenden Fahrzeug aus den (GPS-)Positionsdaten der beiden Fahrzeuge ermöglicht.
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Weiterhin wird das erfindungsgemäße Problem durch ein Assistenzsystem für ein Fahrzeug, insbesondere in Form eines Kraftfahrzeuges, gelöst, das insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Das Assistenzsystem weist dabei einen Empfänger auf, der zum Empfangen von Fahrzeugdaten, die durch vorausfahrende Fahrzeuge gesendet werden und die zumindest die momentane Position des jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuges enthalten, ausgebildet ist, eine Auswerteeinheit, die zum Berechnen von momentanen Abständen zwischen dem Fahrzeug und vorausfahrenden Fahrzeugen mittels der von den vorausfahrenden Fahrzeugen gesendeten Positionen ausgebildet ist, sowie ein Sensormittel zum Erfassen der durch den Fahrer eingestellten momentanen Beschleunigung des Fahrzeuges. Erfindungsgemäß ist ein Sollwertberechnungsmittel vorgesehen, das zum Berechnen eines momentanen Sollwertes für die momentane Beschleunigung des Fahrzeuges in Abhängigkeit von den ermittelten momentanen Abständen ausgebildet ist, sowie ein Einstellmittel, das die Beschleunigung des Fahrzeuges automatisch auf den momentanen Sollwert einstellt, wenn dieser kleiner als die momentane Beschleunigung ist.
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Bevorzugt weist das Assistenzsystem ein Sendemittel auf, insbesondere in Form eines Transponders, das zum Senden der von vorausfahrenden Fahrzeugen empfangenen Fahrzeugdaten an ein nachfolgendes Fahrzeug ausgebildet ist.
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Vorzugsweise weisen die an dem Verfahren teilnehmenden Fahrzeuge jeweils ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem auf.
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Des erfindungsgemäße Verfahren und Assistenzsystem bewirkt insbesondere bei einer Sensorfusion von Radar- und Transponderdaten eine Steigerung der Genauigkeit solcher Systeme, wobei durch die Transponderkommunikation grundsätzlich ein reduzierter Verkehrsflächenbedarf resultiert, was der Kolonnenstabilität und somit der Stauvermeidung dient.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
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Dabei zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine Mehrzahl an Kraftfahrzeugen, deren Längsbewegung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Assistenzsystems geregelt wird.
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Ein wesentliches Problemfeld im Verkehrsfluss stellt die sogenannte Kolonnenstabilität dar, die insbesondere durch spätes Reagieren der einzelnen Verkehrsteilnehmer auf Verzögerungsvorgänge beeinträchtigt wird. Dies bedingt Geschwindigkeitsvariationen mit unnötigen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen. Diesbezüglich erweist sich insbesondere als problematisch, dass bei herkömmlichen Systemen (Radar etc.) regelmäßig lediglich das direkt vorausfahrende Fahrzeug sicher detektiert und im Hinblick auf die Längsbewegungsregelung des nachfolgenden, beobachtenden Fahrzeuges ausgewertet werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Assistenzsystem 1 ist hingegen vorgesehen, dass eine Mehrzahl an vorausfahrenden Fahrzeugen 10, 11 mit nachfolgenden Fahrzeugen 13 kommunizieren.
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Hierzu weist ein Assistenzsystem 1 der am Verfahren teilnehmenden Fahrzeuge 10, 11, 13 (wie exemplarisch anhand des Fahrzeuges 13 dargestellt) jeweils einen am Bug des betreffenden Fahrzeugs 13 angeordneten Empfänger 3 zum Empfangen von Fahrzeugdaten F auf, die durch vorausfahrende Fahrzeuge 10, 11 gesendet werden und die zumindest die momentane, mittels GPS berechnete Position des jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeuges 10, 11 enthalten, eine Auswerteeinheit 4 zum Berechnen von momentanen Abständen A zwischen dem Fahrzeug 13 und vorausfahrenden Fahrzeugen 10, 11 mittels der von den vorausfahrenden Fahrzeugen 10, 11 übermittelten Positionen, ein Sensormittel 5 zum Erfassen der durch den Fahrer eingestellten momentanen Beschleunigung des Fahrzeuges 13 sowie ein Sollwertberechnungsmittel 6 zum Berechnen eines momentanen Sollwertes für die momentane Beschleunigung des Fahrzeuges 13 in Abhängigkeit von zumindest den ermittelten momentanen Abständen A und ein Einstellmittel 7, das die Beschleunigung des Fahrzeuges 13 auf den momentanen Sollwert einstellt, wenn dieser kleiner als die momentane Beschleunigung ist. Zum Senden der Fahrzeugdaten F an ein nachfolgendes Fahrzeug 11, 13 weisen die besagten Fahrzeuge 10, 11, 13 jeweils einen Transponder 2 auf, der jeweils am Heck der Fahrzeuge 10, 11, 13 angeordnet ist.
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Die besagten Abstände A werden der Regelung der Längsbewegung der einzelnen Fahrzeuge 10, 11, 13 zugrunde gelegt, wobei prinzipiell zwei Abstandsregelkreise laufen (nachfolgend soll exemplarisch das Fahrzeug 13, das ebenfalls wiederum Informationen an seinen nicht gezeigten Nachfolger weitergibt, betrachtet werden), und zwar:
- 1.) Der Fahrer, der auf das direkt vorausfahrende Fahrzeug 12 regelt, das vorliegend nicht am Verfahren teilnehmen soll (natürlich kann auch das Fahrzeug 12 am Verfahren teilnehmen, allerdings ist für den Erfolg des Verfahrens die Teilnahme aller vorausfahrenden Fahrzeuge nicht notwendig).
- 2.) Die automatische Beschleunigungsregelung (auch C2C-Regelung genannt), die auf ein weiter vorne fahrendes Fahrzeug 10 oder 11 regelt.
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Beide Regelkreise werden nun durch eine Minimumauswahl miteinander verknüpft. Das heißt, derjenige, der weniger ”Gas geben” oder „stärker bremsen” möchte, kommt durch.
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Fährt z. B. das C2C-Fahrzeug 11 mit konstanter Geschwindigkeit, möchte die C2C-Regelung ”Gas geben”, um den Abstand A zu verringern. Der Fahrer regelt dabei auf das sichtbare vorausfahrende Fahrzeug 12. und gibt deshalb weniger ”Gas”, so dass im Ergebnis die Wahl des Fahrers obsiegt und insbesondere ein Auffahren auf das Fahrzeug 12 vermieden wird.
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Vollzieht das C2C-Fahrzeug 11 plötzlich eine starke Bremsung, möchte die C2C-Regelung trotz des großen Abstandes A augenblicklich auch verzögern (entsprechend schwächer). Der Fahrer reagiert aber noch nicht, da er sich noch nicht betroffen fühlt. Hier obsiegt die C2C-Regelung und die Drehmomentvorgabe an den Motor ist dann etwas geringer als es der Fahrpedalvorgabe durch den Fahrer des Fahrzeuges 13 entspricht.
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Ist das eigene Fahrzeug 13 zusätzlich mit einer ACC-Sensorik ausgerüstet, kann an die Stelle des Fahrers die ACC-Regelung treten (auf Wunsch des Fahrers). Nimmt darüber hinaus das direkt vorausfahrende Fahrzeug 12 auch an der C2C-Kommunikation teil, kann dies die ACC-Sensorik unterstützen (Sensorfusion).
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Vorzugsweise laufen so viele Regelkreise wie vorausfahrende C2C-Fahrzeuge innerhalb einer gewissen Entfernung vorhanden sind, zuzüglich des eigenen ACC-Regelkreises und/oder des Fahrer-Regelkreises. Die Regelkreise sind dabei alle bevorzugt mit einer Minimumauswahl verknüpft, d. h. derjenige, der die kleinste Beschleunigung oder die größte Verzögerung vorgibt, kommt durch.
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Das System ”Fahrzeugkolonne” 10–12 würde also ein automatisch modulares Verhalten zeigen, das vom Ausstattungsgrad der einzelnen Fahrzeugindividuen abhängig ist, ohne dass der Fahrer sich speziell daran anpassen müsste. Er macht wie bisher seine Abstandsregelung oder setzt seine ACC-Regelung – falls vorhanden – ein und bekommt zusätzliche geringfügige Verzögerungsimpulse (”Gas wegnehmen”).
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Sind mehrere Fahrzeuge 10, 11, 13 einer Kolonne mit einem solchen System ausgerüstet, entsteht ein vernetztes Fahrzeugcluster-System, welches bezüglich Kolonnenstabilität oder „vorausschauender Fahrweise” oder schneller Weiterleitung von wichtigen dynamischen Informationen (Bremslicht, Warnblinker usw.) wesentlich leistungsfähiger ist als eine Regelung, die jeweils nur auf den direkt Vorausfahrenden geht.
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In die Abstandsregelung fließen in vorteilhafter Weise die neuen Transponderdaten und ggf. die Daten der eigenen ACC-Sensorik ein. Es ist prinzipiell aber auch möglich, einen Abstandsregelbetrieb ohne eine eigene (teure) ACC-Sensorik zu betreiben.
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Ein Vorteil entsteht selbst dann noch, wenn nicht alle relevanten vorausfahrenden Fahrzeuge mit dem Transpondersystem ausgerüstet sind und auch dann, wenn das eigene Fahrzeug nicht über eine ACC-Sensorik verfügt (siehe oben)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10029816 A1 [0002]
- DE 19949448 A1 [0003]
