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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein intelligentes Lichtsystem, welches als Navigations- und Bedienungshilfe für Vehikel bzw. deren Funktionselemente dienen soll. Dabei werden die Abmessungen bzw. die Aktionsradien eines Vehikels und dessen Bauteile direkt auf die Fahrbahn bzw. den Einsatzort zusätzlich zur normalen Beleuchtung (Abblendlicht/Scheinwerfer) projiziert. Eine weitere Funktion wäre die Integration der On-Board Navigation ins Lichtsystem, welche die zu nehmende Route optisch direkt auf der Fahrbahn visualisiert. Ebenfalls werden sicherheitsrelevante Aspekte wie beispielsweise der Mindestabstand zu anderen Verkehrsteilnehmern geschehensnah visualisiert. Im Vergleich zu anderen Anzeigesystemen bietet dieses System den Vorteil, dass der Blick des Vehikelführers direkt auf dem Einsatzgebiet verbleibt. Dadurch werden die im Vehikelinneren auf Displays dargestellten Informationen reduziert, was gleichzeitig den Komfort erhöht und die Blendgefahr bzw. Ablenkung reduziert.
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Herkömmliche Beleuchtungssysteme befassen sich nur mit der Beleuchtung der Fahrbahn bzw. der Kenntlichmachung der eigenen Abmessungen für andere Teilnehmer. Dieses Beleuchtungssystem visualisiert zusätzlich die Dimensionen des geführten Vehikels, was eine hochpräzise Führung dessen erheblich erleichtert bzw. erst ermöglicht.
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Die erleichterte Führung des Vehikels wird dadurch erreicht, dass (bei Landfahrzeugen) die vom Fahrzeug überfahrene Fläche in angemessenem Abstand vor dem Fahrzeug auf die Fahrbahn projiziert wird. Die bei den meisten Fahrzeugen und Arbeitsmaschinen nicht mittige Sitzposition des Fahrzeugführers und der damit verbundenen Ungenauigkeiten bei der Einschätzung der Fahrzeugabmessungen bzw. Fahrzeugposition werden durch den Einsatz der Projektion vollständig eliminiert. Hierbei werden auch die aktuelle Geschwindigkeit und der momentane Lenkeinschlag berücksichtigt. Außer dem Fahrzeugführer erhalten auch andere Verkehrsteilnehmer eine optische Markierung der vom Fahrzeug bald überfahrenen Flächen. So können Fußgänger und andere Verkehrsteilnehmer exakt erkennen, in welchem Bereich ein Fahrzeug an ihnen vorbeifahren wird. Dies ist vor allem in zugeparkten, engen Wohngegenden sinnvoll, da andere Teilnehmer nicht nur anhand von Schweinwerferlicht erkennen, dass ein Fahrzeug sich nähert, sonder auch exakt gezeigt wird, wo es vorbeifährt und wieviel Platz es benötigen wird. Bei Flugzeugen ist mit einem in der funktionsweise identischem System und angepasster Projektion der Abmessungen des Vehikels, dieselbe visuelle Vorhersage der zu überfahrenen Flächen möglich, was bei Landeanflügen und der Navigation auf Flughäfen äußerst hilfreich sein könnte. Ebenso könnte nach diesem Prinzip die benötigte Landefläche bzw. Gefahrenzone von Hubschraubern bei einer Landung optisch hervorgehoben werden. Dies wäre überaus hilfreich bei Rettungsflügen im engen Stadtbereich bzw. bei kleinen Flächen auf dem Gebiet der Bergrettung oder militärischen Extraktionen. Bei Vehikeln mit funktionellen Bauteilen wie Baggern, Asphaltierungsmaschinen oder Walzfahrzeugen ist diese Technik ebenfalls anwendbar. Hierbei wird der Kontaktpunkt des beweglichen Elements (Baggerschaufel, Walze, Straßenfräse) mit dem Ziel (Erdreich, Straße) durch eine Projektion visualisiert, was eine hochpräzise Führung bzw. Steuerung ermöglicht. Besonders nützlich dürfte sich das System für Fahrschüler und unerfahrene bzw. für unsichere Fahrer erweisen. Ein Umstieg auf ein Fahrzeug andere Ausmaße wird durch das System wesentlich erleichtert.
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Der Grundaufbau dieses Beleuchtungssystems lässt sich in drei Elemente einteilen: Das erste Element dieses Beleuchtungssystems wäre die Lichtquelle, welche der jeweiligen Art des Vehikels und dem damit verbundenen Einsatzgebiet auszuwählen ist. Außerdem spielen bei der Auswahl die landesspezifischen Vorschriften und Richtlinien eine entscheidende Rolle. In anderen Ländern mit weniger Verkehrsaufkommen bzw. weniger strengen Regulierungen könnte der Einsatz von stärkeren Lichtquellen als in Deutschland durchaus denkbar sein. Je nach benötigtem Helligkeitsgrad, konstruktionsbedingtem Platzangebot und den damit verbundenen Möglichkeiten zur Wärmeabfuhr, können hierfür verschiedene Lampentypen wie Glühlampen, Gasentladungslampen, Starklichtlampen, LEDs oder Laser verwendet werden. Ebenfalls könnten, wenn benötigt, Lichtstrahlen mit für das menschliche Auge unsichtbaren Wellenlängen als Lichtquelle in Frage kommen. Ein Beispiel hierfür wäre der Einsatz in per Kameraführung ferngesteuerten Fahrzeugen bzw. Aufklärungsrobotern beim Militär oder in anderen Bereichen, bei denen die Sichtbarkeit der Leitstrahlen für Externe unerwünscht sein könnte. Eine Kombination verschiedener Lichtquellen bzw. eine Kombination mit variabler Lichtstärke und Farbspektrum könnte hierbei ebenfalls zum Einsatz kommen um verschiedenen Witterungszuständen bzw. Lichtverhältnissen und Aufgabenbereichen gerecht zu werden.
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Das zweite Element des Beleuchtungssystems wäre die steuerbare Linseneinheit/Linsenanordnung, die das Licht zweckmäßig gebündelt auf den Einsatzbereich projiziert. Die Konstruktion der Einheit ist dem jeweiligen Vehikel und Einsatzzweck anzupassen. Bei herkömmlichen Landfahrzeugen wäre eine Integration in die bereits vorhandenen Scheinwerfer von Vorteil, wenn die Bauweise dies zulässt und eine gute Sichtbarkeit der Leitstrahlen aufgrund der Konstruktionsweise gewährleistet ist. Gegebenenfalls könnte man hier mit Kamerasystemen, welche auf die Straße gerichtet sind nachhelfen. Soll eine Projektion auch hinter dem Vehikel für die Rückwärtsfahrt erfolgen, so sind Rückfahrkameras und eine Integration von weiteren Projektionseinheiten ins Heck notwendig.
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Das dritte Element dieses Beleuchtungssystem wäre die Steuereinheit, welches die jeweiligen Parameter des Vehikels und vorprogrammierte Beleuchtungsmuster enthält bzw. steuert.
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Die enthaltenen Parameter wären die Höhe, Breite/Spannweite und Länge des Vehikels, sowie Radstand, Anzahl der Achsen, Vorhandensein eines Gelenks (Gelenkbusse etc.), die das Bewegungs- bzw. Fahrverhalten bestimmen. Ebenfalls reguliert das Steuergerät die Lichtintensität (angepasst an Licht- und Witterungsverhältnisse, sowie landesspezifische Vorschriften), Dauer und die Art der Projektion, welche konstant oder an demand/zeitlich begrenzt in hoch- bzw. niederfreuquentem Blinken erfolgen kann. Je nach Art des Vehikels und der darin verbauten Steuerungselektronik, kann/sollte die Steuereinheit auch in bereits vorhandene Systeme integriert werden, da eine Kommunikation zu anderen Systemelementen wie GPS/Navigationssystemen, Abstands-, Neigungs-, Geschwindigkeits- und Helligkeitssensoren vorhergesehen bzw. nötig ist. Beispielsweise ist eine ständige Berechnung/Erfassung der Gierrate eines Vehikels bei Kurvenfahrten nötig um die Projektion dem jeweiligen Lenkeinschlag in Echtzeit anzupassen.
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Die Funktionsweisen des Lightguide-Systems bei Landfahrzeugen (PKWS, LKWs und Busfahrzeugen) lassen sich in folgende Kategorien einordnen. Vorweg ist noch zu erwähnen, dass die Projektionsmuster den jeweiligen landesspezifischen Richtlinien und Gesetzen entsprechend ausgelegt sein müssen.
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Projektion der Fahrzeugabmessungen:
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Hierbei wird die Fahrzeugbreite bzw. die Fahrzeuglänge auf die Fahrbahn in einem der dem Sichtfeld und der Geschwindigkeit angepassten festen Abstand projiziert, wobei die Projektion dem eingeschlagenen Kurs in Echtzeit angepasst wird. Eine Projektion der Fahrzeugbreite erleichtert den Überholvorgang auf der Autobahn im Bereich von Engstellen wie beispielsweise der verengten linken Spur im Bereich von Baustellen. Bei einem Überholvorgang ist der Platzbedarf des eigenen Fahrzeugs anhand der Projektion zu erkennen und erleichtert die Führung dessen auch während des Überholvorgangs erheblich. Die Führung des Fahrzeugs wird auch auf engen Landstraßen erheblich erleichtert. Weiterhin ist die Visualisierung der Fahrzeugbreite auch in Bereichen von Hof- und Garageneinfahrten bzw. engen Durchfahrtbereichen hilfreich. Die Projektion erfolgt entweder nur direkt vor dem Fahrzeug auf die Fahrbahn oder aber auch horizontal bzw. parallel zur überfahrenen Ebene vorwärts gerichtet. Zweck dieser Projektion ist eine Art Warnungssystem. Sobald die Begrenzungsstrahlen an der Einfahrtsbegrenzung (Wände links und rechts am Garagentor) sichtbar werden, bedeutet dies eine Kollision mit dieser, sollte der momentane Kurs beibehalten werden. Für eine solche Projektion könnte eine Anbringung von zusätzlichen Projektionseinheiten links und rechts an den Außenseiten des Fahrzeugs wie beispielsweise an den Seitenspiegeln bei PKWs und Kleinbussen/Vans sinnvoll sein, da die Projektion in diesem Fall statisch sein könnte und keine bewegliche Linseneinheit benötigt. Bei weit in die Höhe gebauten Fahrzeugen wie Kleintransportern oder LKWs, könnte eine weitere Projektionseinheit im Dachbereich noch die Fahrzeughöhe nach demselben Warnprinzip abbilden, um Kollisionen mit Brücken bzw. Dächern von Parkhäusern zu vermeiden. Hierbei ist ein Einbezug weiterer Daten nötig wie beispielsweise die Neigung der Fahrbahn im Bereich dieser Einfahrten und Brückenunterführungen um die Projektion anzupassen. Eine Projektion der gesamten Fahrzeuglänge auf die Fahrbahn ist bei der Parkplatzsuche in Stadtbereichen mit Parkmöglichkeiten am Straßenrand hilfreich, so dass anhand der Projektion bereits festgestellt werden kann, ob die Parklücke groß genug für das eigene Fahrzeug ist. Hierbei wäre es hilfreich verschiedene Projektionsmodi in das System zu implementieren, welche die Projektion in der Länge stufenweise vergrößern können. Die kleinste Stufe ist dabei für erfahrene Fahrzeugführer gedacht, welche nur die Fahrzeuglänge plus minimalen Rangierraum projiziert. Die anderen Modi sind dabei für weniger erfahrene bzw. Fahranfänger gedacht. Der einkalkulierte Rangierabstand in diesen Modi ist dabei prozentual vergrößert. Die Projektion des Mindestabstands von fünf Metern im Bereich von Kreuzungen und Einmündungen vor bzw. hinter dem Fahrzeug dürfte bei Parkvorgängen ebenfalls von großer Hilfe sein. Hierbei ist eine weitere Projektionseinheit im Heck des Fahrzeugs notwendig. Eine weitere optische Assistenzfunktion ist die nach vorne an die Wand und auf den Boden gerichtete Projektion der Fahrzeugmitte, welche in Kombination mit der Markierung der Fahrzeugbreite dabei behilflich ist, das Fahrzeug in Parkhäusern so zu parken, dass ein gleichmäßiger Abstand links und rechts entsteht bzw. das Fahrzeug mittig innerhalb der Parkplatzmarkierungen zu parken, auch wenn keine anderen Fahrzeuge zur Orientierung die Parkplätze nebenan belegt haben.
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Die Vorhersagen- „Prediction” Funktion: Hierbei handelt es sich um eine Projektion der Fahrzeugabmessungen während des Betriebs. Dabei wird die gesamte Fläche des Fahrzeugs in einem der Geschwindigkeit angepassten Abstand vor dem Fahrzeug auf die Straße projiziert und markiert exakt den Bereich, den das Fahrzeug überfahren bzw. einnehmen wird. Hierbei wird auch der momentane Lenkeinschlag berücksichtigt, was eine Funktion auch bei Kurvenfahrten ermöglicht. Auf diese Weise hat der Fahrzeugführer präzises Feedforward bzw. Feedback über die Position seines Fahrzeuges auf der Fahrbahn und dessen Spureinhaltung. Bei Kraftfahrträdern ist eine Eingabe von relevanten biometrischen Daten des Fahrers bzw. des Sozius nötig, falls dieser den Fahrer überragt, um eine genaue Projektion der beanspruchten Fläche auf der Fahrbahn zu visualisieren. Fußgänger am Fahrbahnrand oder an Ampeln vor Straßenübergängen würden ebenfalls über die genaue Flächennutzung der Fahrzeuge in Kenntnis gesetzt werden. Ein weiterer Modus der Predicition-Funktion ist die Projektion der Kontaktflächen des Fahrzeuges mit der Fahrbahn. Hierbei ist eine Berücksichtigung der Reifenbreite nötig, da sehr große Breitenunterschiede zwischen Sommer- und Winterbereifung bestehen können. An dieser Projektion kann der Fahrer exakt feststellen, an welchen Stellen das Fahrzeug die Fahrbahn berührt. Diese Funktion vereinfacht die Navigation des Fahrzeugs beim Einfahren auf die Leitschienen in Waschstraßen oder bei der Auffahrt von Rampen und Hebebühnen wie beispielsweise bei einem Werkstattbesuch oder beim Aufladen von PKWs auf einen Transportlaster. Um eine genaue Vorhersage zu ermöglichen müssen sämtliche relevanten Faktoren eines Fahrzeugs im Steuerungssystem erfasst werden. Darunter fallen außer den Fahrzeugabmessungen auch noch die Art der Lenkung (Zwei- bzw. Vierradlenkung) und die Anzahl der Achsen, welche das Fahrverhalten des Fahrzeuges wesentlich beeinflussen. Eine weitere Rolle spielen zudem noch mögliche an das Fahrzeug angebrachte Anhänger wie beispielsweise ein Wohnmobil oder zusätzliche Lastzüge an LKWs.
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Eine weitere Funktion des Leuchtsystems ist die Projektion des Mindestabstands auf die Fahrbahn. Dabei wird die freizuhaltende Zone bzw. Gefahrenzone durch einen Begrenzungsbalken auf der Fahrbahn markiert. Die Projektion wird dabei in Echtzeit an die gefahrene Geschwindigkeit, den momentanen Grad der Beladung, die Witterungsverhältnisse bzw. den gegebenen Temperaturen und der Betriebstemperatur und dem Zustand der Bremsanlage angepasst, woraus sich der momentane Bremsweg ergibt. Hierfür ist eine Kopplung an Regensensoren, Tachometer, Bremsüberwachungssysteme und Stoßdämpferfeedbacksysteme nötig. Ebenfalls könnten mit dieser Funktion auch auf Gefahren, wie beispielsweise auf der Fahrbahn liegende Gegenstände oder andere Gefahrenquellen optisch hervorgehoben werden, damit der Fahrzeugführer möglichst frühzeitig darauf aufmerksam gemacht wird. Hierfür ist jedoch eine Vernetzung mit anderen optischen Erfassungssystemen und Abstandssensoren notwendig. Eine weitere Möglichkeit wäre die Vernetzung des Warnsystems mit Infraroterfassungssystemen, welche Fußgänger und Wildtiere erfassen und auf einem Display darstellen. Hierdurch könnten diese direkt mit einer Lichtprojektion markiert werden, welche durch eine Art Bogen um bzw. vor diesen den zu umfahrenden Bereich hervorhebt. Die Erfindung kann auch für unbekannte, unübersichtliche und kurvenreiche Strecken verwendet werden, was vor allem nachts eine große Hilfe darstellt. Sie könnte den Streckenverlauf optisch durch eine Projektion markieren und gleichzeitig Geschwindigkeitsempfehlungen anzeigen. Das Risiko von einer unbekannten oder besonders gefährlichen Strecke abzukommen, lässt sich durch diese Funktion erheblich reduzieren.
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Das Lichtsystem kann zusätzlich noch als weiterer Bestandteil des Navigationssystems eingesetzt werden, indem es die zu nehmende Route durch Projektionen direkt auf der Fahrbahn visualisiert. Hierbei soll ein Leitstrahl beispielsweise die Straße, in welche abgebogen werden soll, mit einem optischen Signal in Form eines Pfeils oder sonstigen Richtungssymbolen markieren. Bei mehrspurigen Fahrbahnen können Symbole mit Indikatoren für die der Route entsprechenden Spur als Navigationshilfe zum Einsatz kommen. Gekoppelt mit Audiosignalen des Navigationssystems besteht hierbei der Vorteil, dass der Blick des Fahrzeugführers seltener auf das Display schauen muss und somit seinen Blick hauptsächlich auf das Verkehrsgeschehen richten kann. Eine Projektion kann natürlich nur dann erfolgen, wenn es der Verkehr zulässt bzw. wenn ausreichender Abstand vorhanden ist.
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Die Visualisierung der Breitenmaße eines Vehikels, kann auch bei Arbeitsmaschinen bzw. bei deren Anbauteilen als Bedienungshilfe zum Einsatz kommen. In diese Kategorie fallen unter anderem Schneeräumfahrzeuge und Traktoren, welche die Anbauteile vor oder hinter dem Fahrzeug führen bzw. das Funktionselement an der Front oder am Heck haben. Zu diesen Arbeitsmaschinen zählen auch Asphaltierungsmaschinen, Asphaltfräsen, fahrbare Rasenmäher, Bulldozer, frontale Raffer, Walzen, Wischungs-/Gussmaschinen, Motorstraßenhobel Goudronieranlagen und Sprühfahrzeuge etc. Da bei vielen dieser Fahrzeugen das Anbauteil an der Front bzw. am Heck breiter ist, als das Fahrzeug selbst und in diesen Fällen die Spurbreite nicht die tragende Rolle spielt bzw. Hauptfunktion dessen ist, ist es hierbei sinnvoller, die Berührungspunkte des Anbauteils mit der Fahrbahn bzw. Arbeitsfläche zu visualisieren. Anders verhält es sich, wenn das Funktionselement bzw. das Anbauteil schmaler als die Spurbreite des eigentlichen Vehikels bzw. der Maschine ist. In diesem Fall könnte es unter Umständen auch sinnvoll sein, sowohl die Spurbreite, als auch die Berührungspunkte des Funktionselements mit der Arbeitsfläche, gleichzeitig zu visualisieren. Mit Hilfe der Visualisierung ist es dem Führer eines Schneepflugs beispielsweise möglich, genau vorherzusagen, wo der Pflug den Schnee beiseiteschiebt. Ein Führer eines Traktors, bei dem das Anbauteil sich meistens am Heck befindet, kann mittels der genauen Visualisierung seiner Pflugbreite mit erhöhter Effizienz arbeiten, da eine Überlappung bzw. doppeltes Pflügen einer bereits bearbeiteten Fläche weitgehend minimiert werden kann. Weiterhin können auch die Visualisierungsmodi aus dem automobilen Bereich übernommen werden, wenn es sinnvoll ist. Das würde auf Arbeitsmaschinen zutreffen, die am öffentlichen Verkehr teilnehmen dürfen bzw. eigenständig gefahren werden können ohne auf einen Transporter aufgeladen werden zu müssen. Die genaue Markierung des Gefahrenbereichs für andere Teilnehmer des Geschehens dürfte bei Arbeitsmaschinen sogar weitaus hilfreicher sein, als bei den Automobilen. Bei vielen Arbeitsmaschinen wäre eine Integration der Projektionseinheit in die Scheinwerfer über dem Führerhaus sinnvoll, da dies einen steileren und somit vorteilhafteren Projektionswinkel ermöglicht. Je steiler der Projektionswinkel, desto kürzer ist die Dauer einer möglichen Blendung von anderen Teilnehmern bei Reflexionsgefahr wie beispielsweise bei Nässe/Pfützen oder anderen reflektierenden Untergründen.
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Bei Arbeitsmaschinen deren Funktionselement punktuelle Präzision erfordert, wäre eine weitere Art der Visualisierung zusätzlich zu den bisher genannten von Nutzen. Zu diesen Arbeitsmaschinen zählen Gabelstapler, Hochkräne, sowie per Kamera ferngesteuerte Roboterfahrzeuge wie sie beim Militär und Sprengstoffkommandos eingesetzt werden. Die Idee hinter dieser „Targeting-Visualisierung” genannten Projektion besteht darin, eine Art, dem Funktionselement entsprechenden Fadenkreuz zur genauen Zielpunktbestimmung auf das Ziel zu projizieren. Hierfür müssen jedoch die Lichtquelle und die Linseneinheit in das Funktionselement integriert bzw. in geeigneter Stelle in der Nähe angebracht sein, da sonst keine genaue Projektion möglich ist. Beim Gabelstapler ist eine Integration in die Gabel leider nicht möglich, da dies Stabilitätsverluste der Gabeln bzw. Schäden an der Projektionseinheit zur Folge hätte. Deshalb ist hierbei eine Anbringung einmal zwischen den Gabeln als Indikator des Abstandes der Gabeln voneinander und einmal seitlich von den Gabeln als Höhenindikator sinnvoll. Bei Kränen empfiehlt sich der Einsatz eines Fadenkreuzes, welches das Zentrum und die Spannweite des Greifarms markiert.
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Bei Flugzeugen kann die Projektionstechnik ebenfalls zum Einsatz kommen. Allerdings wären zusätzliche Kamerasysteme hierfür erforderlich, da durch die Bauweise des Flugzeugs bedingt, die direkte Sicht nach unten auf die Rollbahn aus dem Cockpit nicht möglich bzw. nur stark eingeschränkt möglich ist. Eine Projektion der Flugzeugsilhouette in angepasstem Abstand ermöglicht eine genaue Vorhersage der Position des Flugzeugs bei Landeanflügen, da das gesamte Flugzeug beim Landeanflug auf der Rollbahn abgebildet wird. Ebenso erleichtert es die Navigation auf dem Flughafen, da die Breite des Flugzeuges ebenfalls optisch hervorgehoben wird und das Manövrieren zum vorhergesehenen Terminal erheblich erleichtert, auch wenn sich dieser Terminal zwischen zwei anderen stehenden Flugzeugen befindet. Durch die präzise Visualisierung und dem damit erleichterten Manövrieren könnten die Flächen der Flughäfen zukünftig wesentlich effizienter genutzt werden, da die erforderlichen Toleranzen bei der Kalkulation der Mindestabstände zwischen den einzelnen Terminals, geringer ausfallen könnten. Ebenfalls könnte die Technik bei Notlandungen außerhalb von Flughäfen nützlich sein, da dort keine markierten Flächen als Orientierungshilfe vorhanden sind. Bei einer Landung auf einer Autobahn, könnte der Pilot also wesentlich besser einschätzen, ob sich das Flugzeug in der Mitte der Fahrbahn befindet und somit die Gefahren für die Passagiere, welche sich nur um die Längsachse der Maschine verteilt befinden, minimieren. Eine Beschädigung der Tragflächen und Triebwerke wäre unlängst nicht so gefährlich wie eine Beschädigung des Rumpfes. Sobald sich das Flugzeug auf dem Boden befindet, erfolgt die Projektionsweise analog zum automobilen Bereich. Jedoch spielen Visualisierungen wie beispielweise die der Höhe und die des Mindestabstands keine Rolle aufgrund der ebenen Bauweise von Flughäfen bzw. des Einzelverkehrs. Diese Visualisierungstechnik dürfte auch die Landeanflüge auf Flugzeugträgern vereinfachen, da die Zentrierung des Flugzeugs mit der Mitte der Rollbahn vereinfacht wird, was wiederum eine sicherere Funktion der Fangseile auf diesen ermöglicht. Zusätzlich könnte die Projektion, bei einer Erfassung des Projektionswinkels der Projektion (möglicherweise reduzierbar auf einen Leitstrahl) seitens des Flugzeugträgers zusätzlich zu den heutigen Möglichkeiten zur genauen Positionsbestimmung des Flugzeugs verwendet werden, was den Landeanflug weitergehend entschärfen würde. Außerdem dürfte das System beim Abstellen der einzelnen Flugzeuge in zeitlicher Hinsicht hilfreich sein, da es durch die Visualisierungstechnik einfacher ist, die Flugzeuge auf die engen Abstellplätze zu manövrieren.
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Es empfiehlt sich die Projektionseinheit (Linsen und Lichtquelle) an der Front des Flugzeugs zu platzieren. Entweder am unteren Teil des Bugs oder als Bestandteil des Bugfahrwerks bzw. als eigenständiges ausfahrbares System, welches ebenfalls am selben Ort installiert ist. Eine Integration ins Fahrwerk bzw. in die Fahrwerkskammer hätte den Vorteil, dass an der Außenhülle des Flugzeugs keine Modifikationen (entweder ein eigenständig ausfahrbares Projektionssystem oder eine Art integrierte Scheinwerfer mit Glasabdeckung) nötig wären.
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Eine Alternative zur direkten Anbringung des Beleuchtungssystems an den Flugzeugen, wäre die Integration des Systems in die Schleppfahrzeuge der Flughäfen. Dies hätte Vorteil, dass die Flugzeuge sich das extra Gewicht der Beleuchtungsanlage sparen könnten bzw. auf ein leichteres und einfacheres System zurückgreifen könnten, welches lediglich bei der Zentrierung mit der Rollbahnmitte behilflich ist. Das Steuerungssystem des Beleuchtungssystems der Schleppfahrzeuge müsste lediglich mit verschiedenen Profilen ausgestattet werden, welches die Abmessungen der verschiedenen Flugzeugtypen präzise visualisiert.
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Bei Helikoptern bzw. Luftkränen könnte eine Projektion ähnlich dem Targetsystem der Arbeitsmaschinen (0013) zum Einsatz kommen. Hierbei wird beim Landeanflug der Bereich markiert bzw. vorhergesagt, den der Helikopter inklusive Gefahrenbereich der Rotorblätter bei der Landung benötigen wird. Für den Einsatz des Luftkrans wird eine Fadenkreuzartige Projektion verwendet, die den Greifbereich des Krans visualisiert.
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Eine Kopplung des Projektionssystems an die Bordinstrumente des Helikopters ist erforderlich um eine präzise Projektion des benötigten Bereichs für die senkrechte oder diagonale Landung zu ermöglichen. Eine Erfassung des Anflugwinkels sowie des Abstandes zur Landefläche ist hierbei Voraussetzung. Eine aerodynamisch sinnvolle Anbringung des Projektionssystems könnte in den Kufen bzw. im Fahrwerk oder an der Unterseite des Bodens unter einer durchsichtigen Abdeckung, welche strömungsgünstig angebaut bzw. integriert ist.
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Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung genauer erläutert. Sämtliche Abbildungen und Projektionsmuster sind Beispiele und sollen die Funktionsweise verdeutlichen. Die Auswahl der Projektionssymbole sind zweckgerichtet, aber müssen nicht die endgültige Form darstellen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der einzelnen Elemente des Systems und deren Anbringungsmöglichkeiten und den damit verbundenen Auswirkungen auf andere Teilnehmer;
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2 die Einsatzmöglichkeit des Systems im Bereich von Schmalstellen wie im Bereich von Baustellen auf der Autobahn und anderen Hindernissen auf der Fahrbahn, welche Auswirkungen auf die breite der Fahrbahn haben;
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3 eine Darstellung der Funktionsmöglichkeit des Systems unter zusätzlichem Einbezug der Höhe des Vehikels zu den Breitenverhältnissen wie im Bereich von Tunneln, Unterführungen, Tief- und normalen Garageneinfahrten;
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4 eine Darstellung der Funktionsweisen als visuelles Parkassistenzsystem in Bezug auf Fahrzeugabmessungen und gesetzlichen Mindestabständen;
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5 eine Darstellung der Funktionsweise als visuelles Parkassistenzsystem im Bezug auf die Zentrierung des Fahrzeuges auf Stellplätzen;
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6 eine Darstellung der Funktionsweisen der Vorhersagenfunktion, welche die genaue Position bzw. die Kontaktflächen des Vehikels mit der Fahrbahn vorausberechnet und durch Projektion darstellt;
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7 eine Darstellung der Funktionsweisen als Warn- und Führungssystem in Bezug auf einzuhaltende Mindestabstände, Geschwindigkeitsempfehlung, Hinderniswarnung und Streckenverlauf;
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8 eine Darstellung der Funktionsweise als Navigationshilfe mit direkter Markierung der geplanten Route;
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9 eine Darstellung der Funktionsweise als Orientierungshilfe im Bereich von Arbeitsmaschinen mit direkter Markierung des Arbeitsbereichs der flächenbearbeitenden Funktionselemente auf dem Einsatzgebiet;
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10 eine Darstellung der Funktionsweise als Orientierungshilfe im Bereich von Arbeitsmaschinen mit direkter Markierung des Arbeitsbereichs der punktuell arbeitenden Funktionselemente auf dem Einsatzgebiet;
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11 eine Darstellung der Funktionsweise als Orientierungshilfe bei Notlandungen und Landeanflügen von Flugzeugen, sowie als Führungshilfe nach erfolgter Landung auf dem Flughafen.
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12 eine Darstellung der Funktionsweise als Orientierungshilfe und Warnsystem auch für Außenstehende im Bereich von Hubschraubern bei Rettungseinsätzen und während des Flugbetriebs in räumlich begrenzten Gebieten.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt anhand der Skizzen 13–15 die drei Hauptkomponenten der Erfindung. 13 steht für das Steuergerät (siehe 0006) welches den Prozessor, die Software und die Parameter des jeweiligen Vehikels enthält. Je nach Art der Fortbewegung (Land/Luft), Bau-/Funktionsweise und Zweck und Ort des Einsatzes, weisen die Vehikel verschiedene Bewegungsmuster auf und beanspruchen unterschiedlich große Flächen im Betrieb. Ein PKW beispielsweise hat ein anderes Verhalten als ein Lastzug oder Bus, welche über mehr Achsen und unter Umständen auch über ein Drehgelenk verfügen. Des Weiteren nehmen diese Fahrzeuge aktiv am Straßenverkehr unter Einbezug von anderen Teilnehmern teil. Bei Arbeitsmaschinen wie einem Walzfahrzeug spielt der Kontakt zwischen Walze und Erdreich bzw. Straße die Hauptrolle. Außerdem arbeiten diese Maschinen hauptsächlich auf einem isolierten bzw. abgesperrten Gebiet. Bei Fluggeräten wie Flugzeugen und Helikoptern wiederum spielen die Gesamtausmaße und Kontaktpunkte mit der Lande- bzw. Bodenfläche die größte Rolle, da für den Luftraum andere Koordinationsbedingungen gültig sind. Zusätzlich zu den soeben aufgeführten Faktoren spielen auch noch die landespezifischen Vorschriften eine große Rolle, da die jeweiligen Projektionsmuster konform zu diesen gestaltet werden müssen. So könnten beispielsweise Projektionen in Form von geometrischen Formen, beispielsweise ein Rechteck für die Umrisse eines PKWs auf der Fahrbahn, unzulässig sein und müssten durch vier punktuelle Projektionen an den Eckpunkten, durch nicht durchgehende gestrichelte Umrisslinien oder durch andere alternativen Projektionsmuster ersetz werden. Ebenfalls im Steuergerät enthalten ist die Regulierung der Leuchtdauer und die Intensität des Leitstrahls des Systems, welche vom jeweiligen Einsatzmodus der Projektion abhängig sind. Bei einigen Funktionen ist eine dauerhafte Projektion notwendig während andere nur kurzzeitig oder an demand erfolgen sollten bzw. dürfen. Weitere Faktoren wie die momentane Fortbewegungsgeschwindigkeit, Lenkeinschlag, Höhe oder Anflugwinkel werden ebenfalls vom Steuergerät berücksichtigt um eine funktionstüchtige und nützliche Projektion zu ermöglichen. Dazu ist je nach Möglichkeit eine Integration bzw. Vernetzung (siehe 0006) mit der vorhandenen Bordelektronik und anderen sensorischen Erfassungssystemen notwendig bzw. vorteilhaft. Erst unter Einbezug und Berücksichtigung all dieser genannten Faktoren kann das Steuergerät die korrekten Befehle an die Lichtquelle 14 und die steuerbare Linseneinheit 15 erteilen, die dann letztendlich die funktionstüchtige Projektion erzeugen. 14 steht für die Lichtquelle (siehe 0004), welche in Kombination mit der Linseneinheit 15 zusammen die Projektionseinheit ergibt. Diese Einheit ist beweglich um die Projektion der jeweiligen Aufgabenstellung anzupassen. Die Projektion muss sich jederzeit an der richtigen Position befinden um Ihren Nutzen entfalten zu können. Die Lichtquelle ist jeweils so zu wählen, dass ihre variable Leuchtintensität für die jeweilige Aufgabe und Witterungsverhältnisse ausreichend stark ist. Ebenfalls wichtig ist die Lebensdauer der Lichtquelle, da sie im Falle von blinkendem Betrieb, je nach Frequenz, stark beansprucht werden kann. 15 steht für die Linseneinheit (siehe 0005) welche je nach Einsatzgebiet und Aufgabenbereich aus einigen wenigen bis zu vielen beweglichen und steuerbaren Linsen bestehen kann, um die nötigen Projektionsmuster auf dem Einsatzgebiet zu erzeugen. 16 zeigt mögliche Anbringungsorte am Beispiel eines PKWs. Eine Integration (siehe 0005) in die Frontscheinwerfer wäre vorteilhaft in Hinsicht auf das Raumangebot. Unter Umständen könnten bei neuartigen LED bzw. Laserlichtern eine einzige Lichtquelle für das Abblendlicht, Fernlicht und für die Projektionen verwendet werden, wobei zur Hervorhebung der Projektionen eine Markierung durch farbige Linsen oder durch eine stärkere Bündelung bzw. Leuchtstärke verwendet werden könnte. Eine Anbringung der Projektionseinheit in den Seitenspiegeln wäre für eine Projektion der Breite vorteilhaft, da die Projektionseinheit hierbei an den äußersten Randpunkten des Fahrzeuges angebracht wären und sich Verzerrungen bzw. Korrektur- und Berechnungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden können. Zusätzlich könnte die Wärmeabgabe der Leuchtquelle in den Rückspiegeln als Heizung verwendet werden um die Spiegel von Beschlag zu befreien. Die minimale Verzerrung gilt ebenfalls für eine Anbringung im Dachbereich bzw. am obersten Punkt hinter der Windschutzscheibe in Bezug auf Projektionen, welche die Höhe des Fahrzeugs abbilden. 17 zeigt die Vorteile einer möglichst hoch angebrachten Projektionseinheit. Durch den steileren Auftreffwinkel ist die Blendungsdauer anderer Verkehrsteilnehmer im Falle einer Reflektion auf nasser Fahrbahn kürzer als bei einem flachen Auftreffwinkel der Projektion. Eine alternative bzw. zusätzliche eigenständige Konstruktion dieses Systems wäre jedoch auch denkbar. Dabei würde sich die komplette Anlage in einer Box befinden und sie müsste über ausreichend Projektionslinsen verfügen um alle genannten Muster projizieren zu können. Es müsste an eine geeignete Stelle der Arbeitsmaschine angebracht und mit wichtigen Signalgebern wie Lenkung und An/Ausschalter der Bordelektronik verknüpft werden. Nach erfolgter Eingabe der Fahrzeugparameter und denen der verwendeten Funktionselemente, könnte das System dann auch für Fahrzeuge älterer Generationen, deren Konzept ein solches System nicht vorgesehen hatte, nachgerüstet werden. Eine weitere Möglichkeit wäre eine Steuerungssoftware, die die gängigsten Arbeitsmaschinen und deren Parameter bereits enthält und nur noch an eine vordefinierte Stelle angebracht werden muss. Es müsste dann nur noch per Menü das entsprechende Modell ausgewählt werden und die nötigen Schaltkreise miteinander verknüpft werden.
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2 zeigt Einsatzmöglichkeiten im Bereich von Engstellen. 18 stellt eine Baustelle auf der Autobahn mit verengter linker Spur dar, während ein LKW auf der rechten Spur fährt. Die verfügbare Fahrbahnbreite ist im Vergleich zum Normalfall stark eingeschränkt. Bei einem Überholmanöver ist die Einschätzung der eigenen maximalen Fahrzeugbreite (inkl. Seitenspiegel) durch die nicht mittige Sitzposition und Fahrbahnverengung wesentlich schwieriger als bei normaler Fahrbahnbreite mit weit mehr Spielraum. Mit der Projektion als Orientierungshilfe sieht man jedoch die genaue Position, die das Fahrzeug unmittelbar einnehmen wird und man muss praktisch nur die Projektion am LKW vorbei bzw. durch die Engstelle führen und das Fahrzeug wird genau dieser Projektion folgen. 19 zeigt den Einsatz der Breitenprojektion nach demselben Prinzip, jedoch handelt es sich hierbei um eine stationäre Engstelle wie einer engen Durchfahrt oder stark zugeparkten engen Straße. In beiden Fällen ist es wichtig, die Projektion dem Sichtfeld und der Geschwindigkeit anzupassen, damit eine gute Erkennbarkeit und somit auch eine ordnungsgemäße Funktion gewährleistet werden kann. Beide Projektionen sollten eine möglichst nahe Position mit relativ festem Abstand vor dem Fahrzeug einnehmen. Ein zu großer Abstand würde auf Kosten der Präzision gehen.
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3 ist eine Darstellung der Projektion als Warnsystem (siehe 0008), welche zusätzlich oder unabhängig vom Leitsystem verwendet werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Warnstrahlen mit einer anderen farblichen Markierung einzusetzen, um eine Unterscheidung zwischen den Warn- und Leitstrahlen zu vereinfachen bzw. um Verwechslungen zu vermeiden. Bei einer Einfahrt in eine Tiefgarage oder sonstigen tunnelartigen Engstellen, bei welchen sowohl Breite als auch Höhe eine Rolle spielen, können diese Warnstrahlen zum Einsatz kommen. Dabei werden die maximale Höhe und Breite des Fahrzeuges gerade aus nach vorne und parallel/waagrecht zum Boden projiziert. Praktisch eine optische Verlängerung des Fahrzeuges im dreidimensionalen Raum nach vorne. 20 stellt die Sichtbarkeit der Warnstrahlen an und vor den Seitenwänden und der Decke dar. Sobald diese sichtbar sind, übertreffen die Fahrzeugmaße den Einfahrtsraum und der Vorgang sollte sofort abgebrochen bzw. erst gar nicht versucht werden. Die Warnstrahlen sind natürlich auch an Engstellen wie in 19 einsetzbar. Sollten keine Warnstrahlen an den Seiten- und Deckenwänden sichtbar sein wie in 21, so kann eine Ein- und Durchfahrt gefahrenlos vollzogen werden. Für die Erzeugung dieser Wamstrahlen ist jedoch eine Anbringung der Projektionseinheit im Dachbereich bzw. an den Seitenspiegeln notwendig, da diese die maximale Höhe und Breite des Fahrzeuges direkt darstellen können müssen.
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4 stellt Hilfsfunktionen bei der Parkplatzsuche dar. 22 zeigt eine Projektion der Fahrzeuglänge plus notwendigen Rangierraum in drei Stufen für das Einparken an Straßenseiten. Das innerste Paar Striche ist für erfahrene Fahrer mit hoher Fahrzeugbeherrschung gedacht, die nur einen minimalen Rangierraum benötigen. Das mittlere Paar beinhaltet einen leicht erweiterten Rangierraum, während das äußerste Paar einen großzügigen Rangierraum berücksichtigt. Diese Funktion ist eine kostengünstige Alternative zu vollautomatischen Parksystemen, die das Fahrzeug eigenständig einparken und für Leute, die Parkvorgänge bevorzugt manuell durchführen. 23 stellt eine Projektion des Mindestabstands von fünf Metern dar, der in Deutschland eingehalten werden muss, um an Mündungen/Querstraßen parken zu dürfen. So hat der Fahrzeugführer immer Gewissheit, dass der Abstand groß genug ist und ein Abschleppen vermieden werden kann. Diese Projektion kann nach vorne und hinten erfolgen, abhängig davon, auf welcher Seite der Straße geparkt wird bzw. geparkt werden darf und daraus folgernd mit der Front oder dem Heck zur Mündung steht. Aktivierung dieser Projektion, könnte durch das Navigationssystem gestützt erfolgen, dass die Notwendigkeit dieser Projektion feststellt, sobald der Wagen in der Nähe einer Straßenmündung abgestellt werden soll.
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5 stellt eine weitere Hilfsfunktion für Parkvorgänge dar (siehe 0008). Die Projektion der Fahrzeugbreite wird standardmäßig in geeignetem Abstand vor das Fahrzeug projiziert, da das Sichtfeld im Normalfall durch die Motorhaube eingeschränkt wird und die Projektion erst einige Meter vor dem Fahrzeug auf dem Boden sichtbar ist. Im Falle von Parkvorgängen innerhalb von Parkhäusern würde diese Projektion also automatisch an der Wand des Parkplatzes sichtbar werden. Durch die genau erkennbare Position ist es dann erheblich einfacher das Fahrzeug mittig mit gleichmäßigem Abstand nach links und rechts abzustellen, so dass andere Parkhausgäste ausreichend Platz für Ihre Fahrzeuge erhalten. Gegebenenfalls könnte man die Projektion auch leicht anheben, um eine bessere Sichtbarkeit zu ermöglichen. Hilfreich wäre dies bei Fahrzeugen mit sehr hoher oder langer Motorhaube wie beispielsweise bei SUVs. Aktivierung der Anhebung könnte automatisch von der Parkdistancecontrol veranlasst werden.
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6 zeigt zwei Funktionen aus dem Bereich der Vorhersagen des Systems. 25 ist eine Darstellung der Predicition-Funktion (siehe 0009). Dabei erhält der Fahrzeugführer eine Projektion der vorausberechneten Fahrzeugposition, die das Fahrzeug einnehmen wird. So erhält der Fahrzeugführer auch auf engen kurvigen Landstraßen alle nötigen Informationen, um seine Fahrzeugposition im Verkehr genau zu bestimmen. Er erkennt jederzeit, ob ausreichend Platz für sein eigenes Fahrzeug vorhanden ist oder ob Kurskorrekturen notwendig sind. Beispielsweise wenn ein breiter LKW auf der Gegenspur entgegenkommt. 26 zeigt einen Sonderfall der Prediction Funktion bei Krafträdern. Die benötigte Fläche eines Kraftrades auf der Fahrbahn verändert sich aufgrund der Fahrphysik der Krafträder. Abhängig von der Seitenneigung und Körpergröße bzw. Fahrhaltung des Fahrzeugführers/Sozius, fällt die benötigte Fläche größer oder kleiner aus und die Projektion muss entsprechend angepasst werden. 27 ist eine Darstellung der Kontaktflächen, also den Rädern des Fahrzeuges mit dem Untergrund. Sie vereinfacht die Auffahrt von Rampen bzw. Leitschienen wie sie beispielsweise in Waschstraßen und bei Transportern zum Einsatz kommen. Der Fahrzeugführer muss sich nur noch anhand der Projektion orientieren um dies sicher und unbeschadet aufzufahren. Solange sich die Projektion innerhalb auf der Rampen bzw. Schienenfläche befindet, wird das Fahrzeug diese auch exakt auffahren. Ein weiterer Mensch als Navigationshilfe ist somit nicht mehr nötig.
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7 zeigt noch weitere Möglichkeiten, wie das System eingesetzt werden kann (siehe 0010). 28 zeigt die Funktion als optische Abstandswarnung. Besonders nützlich ist diese bei höheren Geschwindigkeiten wie auf der Autobahn oder Kraftfahrtstraßen. Abhängig von den Witterungsbedingungen, der Geschwindigkeit und dem Betriebszustand des Fahrzeuges wird eine optische Begrenzungslinie auf die Fahrbahn projiziert, die das vorrausfahrende Fahrzeug auf derselben Spur nicht erreichen darf, da nur innerhalb dieser Grenze ein sicheres Anhalten möglich ist. Sobald diese dem vorausfahrenden Fahrzeug zu nahe kommt, sollte die Geschwindigkeit angepasst werden. Die Berechnung des indizierten Mindestabstandes sollte außer den in 0010 erwähnten Faktoren zusätzlich noch eine kleine Sicherheitstoleranz beinhalten. 29 ist eine Darstellung der Funktion des Systems als eine Art Co-Pilot, der den Streckenverlauf gewissermaßen vorhersagt. Dabei wird dieser optisch hervorgehoben und zusätzlich mit einer Geschwindigkeitsempfehlung versehen. Eine Vernetzung mit Abstandserfassungssystemen wäre der Geschwindigkeitsempfehlung sehr hilfreich. In der Zeichnung zeigt ein langer gerader Pfeil an, dass die freie Strecke gerade verläuft und eine relativ hohe Geschwindigkeit gefahren werden kann oder keine Limits eingehalten werden müssen. Bei kurvigen Landstraßen würde sich der Pfeil in ausreichendem Abstand vor der Kurve dem Kurvenverlauf anpassen und durch eine Veränderung des Pfeils zur Verringerung der Geschwindigkeit auffordern. Beispielsweise könnte der Pfeil dann eine wellenförmige Gestalt annehmen. Alternativ könnte die Geschwindigkeit, im Falle besserer Sichtbarkeit, auch mit Hilfe der Breite des Pfeils oder anderen bzw. zusätzlichen Mustern angegeben werden. Diese Funktion kann auch dazu verwendet werden, die Einhaltung von den jeweiligen Geschwindigkeitslimits zu unterstützen. Der Pfeil bzw. das Geschwindigkeitssymbol könnte durch eine zusätzliche Markierung, beispielsweise durch einen Querstrich, darauf hinweisen die Geschwindigkeit zu halten, solange sie sich innerhalb eines geeigneten Toleranzbereichs befindet. 30 ist eine Darstellung der Warnfunktion, die vor Gefahren auf und neben der Fahrbahn warnen soll. Hierzu zählen herumliegende Gegenstände sowie Wildtiere oder Menschen am Fahrbahnrand etc. Um vor dem Gefahrenobjekt eine Art Grenze auf die Fahrbahn projizieren zu können, ist eine Koppelung an Erfassungssysteme (Infrarot, Abstand etc.) notwendig. Der Sinn der Grenzprojektion ist es dem Fahrer einen Hinweis darauf zu geben, dass dieser Bereich nicht überfahren werden darf bzw. dass eine Annäherung oder ein Vorbeifahren mit erhöhter Vorsicht zu erfolgen hat. Die Projektion sollte auch etwaigen Positionsveränderungen des/der Objekte angepasst werden. Unter Umständen könnte damit auch eine Schlaglochwarnung nach demselben Prinzip realisiert werden, passende Erfassungssysteme vorausgesetzt. Darunter würde beispielsweise auch eine Art Online-Verzeichnis über die Beschaffenheit einzelner Strecken und deren Gefahrenstellen fallen, welches übers Navigationssystem abgerufen werden kann. Nach einer finalen Überprüfung über das Vorhandensein der Gefahr durch onboard Erfassungssysteme, könnte dann die Begrenzungsprojektion erfolgen.
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8 ist eine Darstellung des Systems im Einsatz als Navigationssystem bzw. als dessen Erweiterung. Die Route wird hierbei nicht mehr bzw. nicht nur auf dem Display angezeigt, sondern direkt auf die Straße projiziert (siehe 0011). Der Blick des Fahrzeugführers verbleibt also direkt auf der Straße und man erspart sich ein ständiges Hin- und Herschauen zwischen Display und Verkehrsgeschehen. Das Unfallrisiko ist im Vergleich zu normalen Navigationssystemen geringer, da sich das Auge nicht immer wieder zwischen zwei Distanzen abwechselnd fokussieren muss und sich auf eine Entfernung konzentrieren kann. Des Weiteren wird der Pupille des Fahrers auch die Anpassung an die verschiedenen Helligkeitsunterschiede erspart, da das Display eines normalen Navigationssystems meist stärker blendet bzw. heller wahrgenommen wird, als das Verkehrsgeschehen, und der Wechsel nicht mehr stattfinden muss, sondern konstant auf die Straße geschaut werden kann. Die Zeichnung 31 ist eine Darstellung wie das System beispielsweise die Spur, die in der Route vorgesehen ist, direkt mit einem Richtungssymbol markiert wird. Die Projektion ist als beispielhaft zu betrachten. Das Hinweis-Symbol könnte auch durchgezogen vom Fahrzeug aus auf die andere Spur zeigen bzw. abgebildet werden. 32 zeigt, wie die Erfindung direkt darauf hinweist in die markierte Straße nach rechts abzubiegen. Nach diesem Prinzip könnten alle visuellen Richtungsanweisungen für die jeweils geplante Route bis zum Ziel kommuniziert werden. Die Audiosignale bzw. Ansagen des Navigationssystems sollten selbstverständlich beibehalten werden und in Kombination mit der neuen Visualisierungsart verwendet werden.
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9 stellt die Visualisierungsmöglichkeiten für Arbeitsmaschinen dar, dessen Funktionselemente vor oder hinter dem Fahrzeug angebracht sind und für die Bearbeitung von Flächen vorgesehen sind (siehe 0012). Sämtliche bisher erwähnten Funktionen sind für Arbeitsmaschinen, sofern benötigt, denkbar bzw. ebenfalls geeignet. 33 zeigt das Beispiel eines hinter einem Traktor angebrachten Pflugs. Der Maschinenführer muss sich bei der Bearbeitung eines Ackers nur noch an der Projektion orientieren um sein Feld bearbeiten, welche direkt vor seine Maschine in der geeigneten Entfernung projiziert wird. Auch diese Projektion wird ständig seinem Lenkeinschlag angepasst, so dass immer genau vorausgesagt wird, welche Stellen sein Pflug bearbeiten bzw. berühren wird. Es ist also von der Bedienung her nur noch nötig, die Projektion per Lenkrad innerhalb seines Zielgebietes zu halten bzw. hinein zu führen. Vor allem in schwierigen Situationen, wie das Pflügen am Rand des Ackers, werden erheblich erleichtert. Der Führer muss sich weniger bis gar nicht mehr umdrehen, um zu sehen, ob er nicht über den Rand hinausgeht. Ebenfalls ist es einfacher den Überlappungsbereich eines bereits gepflügten Streifens klein zu halten, da die Projektion ein viel präziseres Arbeiten ermöglicht. Je größer die zu bearbeitende Fläche, desto größer die Zeitersparnis. 34 zeigt ein Beispiel einer Arbeitsmaschine mit mehreren Funktionselementen mit verschiedener Breite. Hierbei handelt es sich um ein Fahrzeug mit Straßenbürsten an der Front und einem Wassersprühsystem am Heck. Ein Schneeräumfahrzeug mit Schneepflug an der Front und Salzstreuer am Heck könnte genauso nach diesem Prinzip Visualisierungen der Arbeitsfläche erhalten. Die Arbeitsweise und Vorteile sind dieselben wie bei 33. Für Erntemaschinen, die in Reihen angebaute Pflanzen einholen, wäre das System mit leichten Modifizierungen der Projektion ebenfalls verwendbar. Die Leitstrahlen könnten einfach für die Zwischenräume ausgerichtet werden. Solange die Leistrahlen, ein oder mehrere „Spuren”, sich innerhalb der Zwischenräume befinden, werden die Pflanzen korrekt von der Erntemaschine erfasst bzw. sie befinden sich im richtigen Arbeitsbereich.
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10 ist eine Darstellung von Arbeitsmaschinen, deren Funktionselemente eher punktuell oder auf kleinen begrenzten Bereichen funktionieren (siehe 0013). Die Funktionsweisen aus dem automobilen Bereich sind hierfür ebenfalls sinnvoll, wenn die Arbeitsmaschinen über eine Straßenzulassung verfügen bzw. innerhalb von geschlossenen Geländen Strecken zurücklegen müssen. Bei vielen Arbeitsmaschinen befindet sich das Führerhaus nicht mittig auf bzw. im Fahrzeug, so dass die Erfindung auch bei der Navigation hilfreich ist. 36 zeigt einen Kettenbagger, der mit einem Greifarm ausgestattet ist. Während des Betriebs wird der Zielpunkt des Greifarms durch ein Fadenkreuz markiert. Für den Fahrzeugführer bedeutet dies, dass er die zu bewegenden Objekte immer exakt an der durch das Fadenkreuz markierten Stelle erfassen wird. Das Fadenkreuz ist nur ein Beispiel für die Projektionsmöglichkeit. Die Projektionen sollten dem jeweiligen Anbauteil und dessen Funktionsweise angepasst werden. 37 zeigt ein Projektionsbeispiel, das für einen Bagger mit nach innen zum Fahrzeug gerichteter Schaufel verwendet werden könnte. Die Projektion ist nach unten offen, da die Schaufel in diese Richtung den Baustoff wegzieht bzw. in die Schaufel aufnimmt. Einen klaren Rand gibt es nur an den anderen drei Seiten. 38 zeigt nochmals eine fadenkreuzartige Projektion wie sie auch bei Bohraufsätzen beim Bagger zum Einsatz kommen könnte. Eine praktische Art dieser Funktion könnte nach dem Prinzip „Target And Fire” funktionieren. Dabei wählt man den Teil der Fläche, die man bearbeiten will, mit der Projektion aus und die Bearbeitung würde automatisch per Druck auf eine Art Startknopf bzw. „Feuerfunktion” ablaufen. Der Vorteil wäre ein sehr präziser und somit zeiteffizienterer Ablauf. 39 ist eine Darstellung eines Gabelstaplers, der die Projektion als Orientierungsfunktion nutzt (siehe 00013). Die Projektion für den Einsatz bei Gabelstaplern könnte wie in der Zeichnung 40 aussehen. Die senkrechten Striche geben Auskunft über die Gabelbreite, während die waagrechten Striche die Höhe angeben. Die Gabeln des Staplers treffen somit genau außerhalb der senkrechten und auf Höhe der waagrechten Striche auf die Paletten. Für den Führer bedeutet das bei der Bedienung einfach, dass die Zwischenräume der Projektion deckungsgleich mit den Hohlräumen der Paletten sein müssen. So muss er sich nicht mehr nur noch auf das angeeignete Gefühl für die Maschine verlassen und beim Ladevorgang sicherheitshalber verlangsamen, sondern hat noch zusätzliches visuelles Feedback, was wiederum die Arbeitsgeschwindigkeit erhöht.
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11 ist eine Darstellung wie das System bei Flugzeugen zum Einsatz kommen könnte (siehe 0014 bis 0016). Die Zeichnung 41 stellt die Projektion des Flugzeuges beim Landeanflug dar, wobei die genaue Position des Flugzeugs auf die Landebahn projiziert wird. Die Projektion kann dabei die gesamte Silhouette des Flugzeugs abbilden oder alternativ, wie in der Kreuzprojektion aufgeführt, nur die maximalen Ausmaße und die Mitte. Die Zeichnung 42 ist eine Darstellung der Flugzeugsilhouette, wie sie beim Schleppvorgang nach erfolgter Landung aussehen könnte. Die Funktionsweise der Positionsvorhersage funktioniert wie im Automobilen Bereich. In dem Beispiel erfolgt die Projektion durch das Schleppfahrzeug, dessen Projektionen sich den jeweiligen Flugzeugtypen und Flugzeugausmaßen anpassen. Auf privaten kleinen Flughäfen mit Privatmaschinen, die aus eigenem Antrieb bewegt werden müssen, kann die Projektionseinheit nur ins Flugzeug integriert werden. Bei der Fortbewegung am Boden und Andockvorgängen an die Terminals, haben alle Beteiligten stets eine genaue Visualisierung der Positionen und die Gefahr von Zusammenstößen in jeglichen Formen, wie sie in der Vergangenheit schon vorgekommen sind, würde erheblich reduziert werden.
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12 ist eine Darstellung der Verwendungsmöglichkeiten der Erfindung bei Helikoptern. Bei einer Projektion aus der Luft spielt die Anzahl der Projektionseinheiten eine große Rolle. Stehen für die Projektion eine Vielzahl von Projektionseinheiten, welche über die gesamte Fläche des Luftfahrzeugs angebracht sind, so setzt sich die Projektion am Boden aus vielen bzw. mehreren Punkten zusammen. Diese Situation wird in 43 dargestellt. Es sind mehrere Projektionseinheiten am Helikopter angebracht, welche immer denselben Projektionswinkel einhalten bzw. parallel zueinander stehen. Bei dieser Vorgehensweise ist lediglich der Projektionswinkel dem Anflugwinkel bzw. Flugwinkel anzupassen um eine verzerrungsfreie und größengetreue Abbildung des Vehikels auf der Landefläche zu erhalten. Sollte die Projektion nur durch eine einzige Projektionseinheit erfolgen, so muss diese mit einer komplexeren Steuerung ausgestattet werden, um die Projektionsgröße der Flughöhe ständig anzupassen, damit eine originalgetreue und nicht verzerrte Abbildung am Boden erfolgen kann. 44 stellt eine Projektion dar, die für Rettungsflüge sowie militärischen Extraktionen eingesetzt werden könnte. Die schraffierten Flächen stellen die Einstiegszonen dar. Damit ist der Bereich gemeint, wo sich die seitlichen Einstiegstüren, die hintere Ladeluke oder der hintere Einstieg inklusive einer kleinen Sicherheitstoleranz befinden werden. Der Kreis (wird der jeweiligen Silhouette entsprechend den Ausmaßen des Helikoptertypen angepasst) signalisiert den genauen Landeplatz. Das Bodenpersonal (Rettungsmannschaft etc.) kann sich bereits bevor erfolgter oder während der Landung an der Projektion orientieren und sich möglichst nahe aufstellen bzw. sich auf den projizierten Bereich zubewegen. So könnten bei Rettungs- und Extraktionseinsätzen wertvolle Sekunden gespart werden. Bedingt durch die Orientierung an der Projektion, muss das Bodenpersonal den Blick nicht mehr nach oben auf den Hubschrauber richten, sondern kann den Blick gesenkt halten. Auf diese Weise werden die Augen des Bodenpersonals durch den Rotorwind geringer belastet. Besonders für nächtliche militärische Extraktionen wäre ein Laser als Lichtquelle für diese Projektionsart günstig. Es wäre ausschließlich nur der Kreis mit den Einstiegszonen und die projizierte Silhouette auf dem Boden sichtbar, was als Orientierung für das Bodenpersonal ausreichend ist. Der Helikopter könnte demnach ohne Einsatz von Scheinwerfern landen und würde durch die ausbleibende eigene Beleuchtung bzw. die Beleuchtung der Umgebung weniger auffallen und das Bodenpersonal weniger gefährden bzw. ihre Positionen nicht genau preisgeben. 45 und 46 sind Darstellungen der Kontaktpunkte des Helikopters mit dem Bodenreich. Vorgesehen sind diese für Landungen an Plätzen, die hohe punktuelle Präzision erfordern bzw. wenn eine bestimmte Position vorgeschrieben ist. 45 ist ein Beispiel für Hubschrauber mit Landekufen, während 46 die Landeprojektion eines dreirädrigen Fahrwerks darstellt. Sollten mehr Räder bzw. Fahrwerke vorhanden sein, so ist die Position der Beschaffenheit des Hubschraubers anzupassen. Für Flugzeuge wäre diese Kontaktpunktprojektion ebenfalls denkbar und hilfreich im Falle von Notlandungen auf ungewöhnlichem Terrain mit gerade ausreichendem Platz fürs Fahrwerk. Es würde dem Piloten helfen, wenigstens das Fahrwerk auf der Straße, Autobahn oder sonstigen Wegen zu halten und die Erfolgswahrscheinlichkeit einer relativ harmlosen Notlandung erhöhen. 47 ist eine Darstellung der Silhouette und für den Einsatz bei Landungen in Gebieten mit stark eingeschränktem Platzangebot gedacht. Anhand der Projektion kann der Pilot präzise einschätzen, ob der vorhandene Platz ausreichend ist.
