DE102012014281A1 - Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Fahrassistenten eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Description
- Es werden Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Fahrassistenten, insbesondere eines Einfahrassistenten eines Kraftfahrzeugs beschrieben, wobei der Einfahrassistent als Fahrerassistenz den Fahrer beim Einfahren von einer Nebenstraße in eine Hauptstraße unterstützt.
- Aus der
DE 10 2010 027 899 A1 sind Verfahren und Systeme bekannt, insbesondere ein Informations- und/oder ein Assistenzsystem, sowie ein System zum Betreiben eines Informations- und/oder eines Assistenzsystems mit mindestens einem Signalempfang zum Empfangen einer absoluten Zeitinformation, sowie Informationen über eine Identifikation von mindestens einer Lichtsignalanlage und Informationen über Schaltdaten der mindestens einen Lichtsignalanlage bekannt. Die Informationen über eine Identifikation von der mindestens einen Lichtsignalanlage und Informationen über Schaltdaten der mindestens einen Lichtsignalanlage werden in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation ausgewertet. - Weitere Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Einfahrassistenten eines Kraftfahrzeugs sind wünschenswert, mit denen die Möglichkeit besteht, dass das Kraftfahrzeug von einer Nebenstraße kommend in den Verkehrsfluss einer Hauptstraße optimal eingeordnet wird.
- Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Eine Ausführungsform eines ersten Aspektes der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Einfahrassistenten eines Kraftfahrzeugs für ein Einfahren in eine Hauptstraße aus einer Nebenstraße. Dieses Verfahren weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird mindestens ein Signal einer absoluten Zeitinformation empfangen und gespeichert. Außerdem werden beim Annähern an eine erste Lichtsignalanlage (LSA) einer Kreuzung der Hauptstraße mit der Nebenstraße Informationen über eine Identifikation der ersten Lichtsignalanlage und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage empfangen. Diese Daten werden in Abhängigkeit von der absoluten Zeitinformation ausgewertet und mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle der Hauptstraße derart korreliert, dass ein Einfahren in die Hauptstraße und ein Erreichen der Grünen Welle spätestens bis zu einer weiteren zweiten Lichtsignalanlage auf der Hauptstraße erfolgt.
- Das Verfahren gemäß der genannten Ausführungsform ermöglicht eine Verbesserung eines Verkehrsflusses unter Berücksichtigung der Synchronisierungsprobleme eines Nebenstraßenverkehrs in eine Grüne Welle einer Hauptverkehrsstraße. Dabei soll das Heranführen eines Fahrzeugs an eine Lichtsignalanlage innerhalb eines Empfangsbereichs, der von der Lichtsignalanlage ausgehende Schaltdaten, für den Beginn einer grünen Phase eingesetzt werden, sodass mit Beginn der grünen Phase auf der Nebenstraße nun das Einfädeln in eine beispielsweise einseitig Grüne Welle, die auch als unsymmetrische Welle bezeichnet wird, beginnen kann. Ferner können das Einfahren in die Hauptstraße und das Erreichen der Grünen Welle unter minimaler Schadstoffemission und minimaler Lärmemission erfolgen.
- Bei einer einseitigen oder unsymmetrischen Grünen Welle ist lediglich in einer vorgegebenen Richtung die Grüne Welle wirksam, während in der Gegenrichtung keine Grüne Welle möglich ist und ein kontinuierlicher Verkehrsstrom des Straßenverkehrs bei einer gleichbleibenden Propagationsgeschwindigkeit streckenweise durch Rotphasen an den Kreuzungspunkten mit einer Nebenstraße unterbrochen wird. Hingegen wird unter einer symmetrischen Grünen Welle in diesem Zusammenhang eine Grüne Welle verstanden, die in beiden Richtungen eine Grüne Welle ermöglicht, wenn die Fahrzeuge eine vorgegebene Propagationsgeschwindigkeit einhalten, was insbesondere bei den schachbrettmusterartigen Stadtplänen in den USA realisierbar ist. Somit ist mit dem Verfahren gemäß der genannten Ausführungsform eine Verbesserung eines Verkehrsflusses unter Berücksichtigung der Einfädelungsprobleme eines Nebenstraßenverkehrs in eine symmetrisch (beidseitige) Grüne Welle oder in eine asymmetrische (einseitige) Grüne Welle eines Hauptstraßenverkehrs verbunden, was gleichzeitig bei optimaler Auslegung der Einfädelung oder Einfahrt des Kraftfahrzeugs mit Hilfe des Einfahrassistenten der vorliegenden Erfindung in die Grüne Welle von einer Nebenstraße aus zu einer Brennstoffminimierung bzw. zu einer Minderung der Schadstoffemissionen und auch zu einer Minderung der Lärmemissionen führen kann.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Empfangen des mindestens einen Signals einer absoluten Zeitinformation über eine Schnittstelle zwischen einem CAN(controller area network)-BUS eines EGO-Fahrzeugs, nämlich des in die Kreuzung einfahrenden Kraftfahrzeugs, und einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem. Dieses satellitengestützte globale Positionierungssystem wird auch mit dem Oberbegriff GNSS (global navigational satellite system) bezeichnet und soll die unterschiedlichen nationalen und internationalen satellitengestützten Positionierungssysteme wie beispielsweise das GPS (global position system) und das europäische Navigationssystem Galileo bzw. das für die GUS-Staaten entwickelte GLONASS Positionierungssystem und alle künftigen satellitengestützten Positionierungssysteme als Oberbegriff umfassen. Mit all diesen Positionierungssystemen wird auch eine absolute Zeitinformation verbreitet, die ein einheitliches Maß der Zeitabschnitte von Grünphasen und Rotphasen von Lichtsignalanlagen ermöglicht.
- Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Informationen aus Datenkommunikationsverfahren mittels Schnittstellen zu einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikationsvorrichtung, die auch als V2X (vehicle to infrastructure) bezeichnet wird, und/oder zu einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung, die auch als C2C (Car to Car) bezeichnet wird, und/oder Schnittstellen über SPAT-Meldungen (signal phase and timing, Signalphase und -zeitspanne) und/oder zu TOPO-Meldungen (intersection topology, Kreuzungstopologie) gewonnen. Mit diesen Daten der unterschiedlichen Schnittstellen können die ausgewerteten Informationen der ersten Lichtsignalanlage korreliert werden, um, ohne die Schaltdaten einer weiteren zweiten Lichtsignalanlage zu kennen oder zu empfangen, aus diesen Kommunikationsdaten der Fahrzeuge der Grünen Welle auf die Schaltdaten der zweiten Lichtsignalanlage durch Korrelation zu schließen.
- In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden in einem begrenzten Empfangsbereich der ersten Lichtsignalanlage die nachfolgenden Werte über die entsprechenden Schnittstellen zu den Kommunikationssystemen während einer mittleren Annäherungszeit an die erste Lichtsignalanlage ermittelt. Dabei kann zunächst ein Identifizieren von Haupt- und Nebenrichtung über die Schnittstelle der TOPO-Meldung erfolgen. Außerdem ist es möglich, dass ein Feststellen einer symmetrischen oder unsymmetrischen bzw. einfachen Grünen Welle mittels von CAM-Mitteilungen (CAM, (cooperative awareness message) der Fahrzeuge in der Grünen Welle erfolgt. Ferner ist ein Berechnen einer Restrotzeit mittels gesendetem Schaltzeitpunkt nach der Hauptrichtungsrotphase der ersten Lichtsignalanlage mittels einer Recheneinheit möglich. Schließlich wird aus den empfangenen SPAT-Meldungen auch eine Signalumlaufzeit ermittelt, die sich aus der Hauptrichtungsgrünzeitspanne plus der Hauptrichtungsrotzeitspanne berechnet, oder sich aus der Nebenrichtungsgrünzeitspanne plus Nebenrichtungsrotzeitspanne über die SPAT-Schnittstellenkommunikation der ersten Lichtsignalanlage ergibt.
- Weiterhin ist es vorgesehen, dass eine Abbiegeabsicht in die Grüne Welle der Hauptstraße bei Betätigen des Blinkers des Kraftfahrzeugs als Startsignal für den Einfahrassistenten verwendet wird, sodass die unterschiedlichen Abfragen über die Schnittstellen zur Korrelation der ausgewerteten Informationen der ersten Lichtsignalanlage nun mit den Kommunikationsdaten des Verkehrsflusses der Fahrzeuge in einer Grünen Welle starten können.
- Um jedoch eine endgültige Gewissheit zu erlangen, dass nicht nur eine Abbiegeabsicht, sondern auch ein echtes Abbiegemanöver in die Grüne Welle durch die Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs vorgenommen wird, kann über eine Schnittstelle mit einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem das Abbiegemanöver verifiziert werden. Beim Ein- oder Abbiegen in die Grüne Welle wird gleichzeitig eine Restrotzeit für die Hauptrichtung ermittelt, in der die Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs erfolgt. Mit dieser Verifizierung wird gleichzeitig sichergestellt, dass die Korrelation mit den ausgewerteten Daten der ersten Lichtsignalstelle fortgesetzt werden kann.
- In einer weiteren Ausführungsform wird nach der Verifikation der Abbiegung in eine Richtung der Grünen Welle das Kraftfahrzeug mithilfe der Unterstützung des Einfahrassistenten derart beschleunigt, dass das Kraftfahrzeug in die aufholende Wellenfront der Grünen Welle spätestens beim Erreichen der zweiten Lichtsignalanlage in den fließenden Verkehr eingefügt ist und damit ein Stoppen und Wiederanfahren im Bereich der gesamten grünen Welle aller nachfolgenden Lichtsignalanlagen entfällt, womit eine verminderte Lärmemission und gleichzeitig auch ein minimaler Kraftstoffverbrauch erreicht werden kann. Insbesondere ist die Verminderung der Schadstoffemissionen nach dem Einbiegen in die Grüne Welle und bis zum Erreichen der zweiten Lichtsignalanlage spätestens beim Umspringen der zweiten Lichtsignalanlage auf die grüne Phase der Grünen Welle mit einem erheblich verminderten Wert der Emissionen verbunden.
- Um zu erreichen, dass das Kraftfahrzeug in die aufholende Wellenfront der Grünen Welle spätestens beim Erreichen der zweiten Lichtsignalanlage in den fließenden Verkehr eingeführt wird, ist es weiterhin vorgesehen, dass der Einfahrassistent einen örtlichen und zeitlichen Treffpunkt aus einer Restrotzeit in einer Hauptrichtung für eine Propagationsgeschwindigkeit der Grünen Welle berechnet. Dieser örtliche und zeitliche Treffpunkt ist weitestgehend die örtliche Position der zweiten Lichtsignalanlage und spätestens der zeitliche Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage. Das heißt, das Kraftfahrzeug ist derart zu beschleunigen, dass es beim Umschalten der zweiten Lichtsignalanlage auf Grün im Idealfall exakt die Position der zweiten Lichtsignalanlage erreicht hat, ohne dass das Kraftfahrzeug beim Einbiegen von der Nebenstraße in die Grüne Welle Schaltsignale der zweiten Lichtsignalanlage erhalten kann, da das Fahrzeug von der zweiten Lichtsignalanlage viel zu weit entfernt ist und eine teure, kostenintensive Abfrage über kommerzielle Telefondienste vermieden werden soll, so dass die Berechnung des örtlichen und zeitlichen Treffpunkts allein auf der Korrelation der von den Fahrzeugen in der Wellenfront verbreiteten CAM Daten und Informationen, die über C2C-Kommunikationen übermittelt werden, basiert.
- Dieses gelingt, wenn der Berechnung des Treffpunkts durch den Einfahrassistenten ein ausreichend hoher C2C-Ausrüstungsgrad der Fahrzeuge der Wellenfront der Grünen Welle für Auswertungen von CAM-Positionsmeldungen der Fahrzeuge der Wellenfront zur Verfügung steht. Bei nicht ausreichendem C2C-Ausrüstungsgrad von Fahrzeugen oder nicht ausreichend vorhandenen Fahrzeugen mit einer entsprechenden C2C-Ausrüstung, wie es beispielsweise bei verkehrsarmen Zeiten auftreten kann, basiert die Optimierung in Richtung minimaler Lärmemission und minimaler Schadstoffemission bevorzugt auf einer Propagationsgeschwindigkeit, wie sie für geschlossene Ortschaften oder Schnellstraßen üblich ist. In derartigen Fällen kann das Fahrzeug typischerweise erst mit dem Einfahren in den Empfangsbereich der zweiten Lichtsignalanlage auf den Übergang zur Grünen Welle exakt eingestellt werden.
- Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Einfahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs zum Einfahren aus einer Nebenstraße in eine Hauptstraße, wobei das Einfahrassistenzsystem eine erste Empfangsvorrichtung aufweist, die ausgebildet ist zum Empfangen eines Signals einer absoluten Zeitinformation. Weiterhin weist das Einfahrassistenzsystem eine zweite Empfangsvorrichtung auf, die zum Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage (LSA) einer Kreuzung mit der Nebenstraße und zum Empfangen von Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage ausgebildet ist. Ferner verfügt das Einfahrassistenzsystem über eine Auswertevorrichtung, die ausgebildet ist zum Auswerten der Informationen über eine Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation. Schließlich besitzt das Einfahrassistenzsystem eine Korrelationsvorrichtung, die ausgebildet ist zum Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle der Hauptstraße. Außerdem verfügt das Kraftfahrzeug über eine elektronische Steuereinheit, die ausgebildet ist zum Durchführen eines Einfahrens in die Hauptstraße und eines Erreichen der Grünen Welle spätestens bis zu einer weiteren zweiten Lichtsignalanlage auf der Hauptstraße mithilfe der Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen des Verkehrsflusses der Grünen Welle der Hauptstraße korreliert mit den ausgewerteten Informationen der ersten Lichtsignalanlage.
- Das Einfahrassistenzsystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
- Für die Informationen aus Datenkommunikationsverfahren weist das Einfahrassistenzsystem Schnittstellen zu V2X (vehicle to infrastructure) und/oder C2C (Car to Car) und/oder Schnittstellen zu SPAT (signal phase and timing) und/oder TOPO (intersection topology) auf, um mithilfe der über diese Schnittstellen empfangenen Informationen aus der Wellenfront der Grünen Welle der Hauptrichtung einen Treffpunkt berechnen zu können, der derart gestaltet ist, dass er örtlich und zeitlich das Fahrzeug zu einer zweiten Lichtsignalanlage derart leitet, dass es spätestens dort eintrifft, wenn die Grünphase der Grünen Welle gerade an der zweiten Lichtsignalanlage beginnt. Diese Berechnung erfolgt bereits beim Einbiegen des Fahrzeugs von der Nebenstraße in die Hauptstraße, ohne dass direkte Informationen der zweiten Lichtsignalanlage über deren Schaltzeiten und deren Identifikation zur Verfügung stehen.
- Dem Einfahrassistenzsystem steht lediglich eine Schnittstelle mit einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem zur Verifizierung der Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs bei einem Abbiegemanövers in Richtung der Grünen Welle und zum Bestimmen der absoluten Zeit zur Verfügung. Ferner wertet das Einfahrassistenzsystem die Informationen aus, welche über die oben erwähnten Schnittstellen zu V2X oder C2C und zu SPAT sowie TOPO dem Einfahrassistenzsystem zur Verfügung stehen.
- Außerdem weist das Einfahrassistenzsystem eine Recheneinheit zum Berechnen eines örtlichen und zeitlichen Treffpunkts aus einer Restrotzeit unter Berücksichtigung einer Propagationsgeschwindigkeit der Grünen Welle auf, wobei der Treffpunkt weitestgehend einer örtlichen Position der zweiten Lichtsignalanlage und spätestens einem zeitlichen Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage entspricht.
- Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, die Recheneinheit anleitet, nachfolgende Schritte auszuführen. Die Recheneinheit wird zunächst angeleitet zum Empfangen mindestens eines Signals einer absoluten Zeitinformation und zum Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage (LSA) einer Kreuzung mit der Nebenstraße und zum Empfangen von Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage. Darüber hinaus wird die Recheneinheit angeleitet zum Auswerten der Informationen über die Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage in Abhängigkeit von der absoluten Zeitinformation. Ferner wird die Recheneinheit zum Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle der Hauptstraße angeleitet und schließlich wird die Recheneinheit zur Berechnung eines örtlichen und zeitlichen Treffpunkts aus einer Restrotzeit in einer Hauptrichtung für eine Propagationsgeschwindigkeit der Grünen Welle angeleitet, wobei der Treffpunkt weitestgehend der örtlichen Position einer zweiten Lichtsignalanlage und spätestens dem zeitlichen Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage entspricht.
- Des Weiteren betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogrammprodukt gemäß der genannten Ausführungsform des dritten Aspektes der Erfindung gespeichert ist.
- Das Computerprogrammprodukt und das computerlesbare Medium gemäß diesen Aspekten weisen die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
- Darüber hinaus betrifft die Anmeldung ein Kraftfahrzeug, das ein Einfahrassistenzsystem gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen aufweist. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen.
- Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine Prinzipskizze mit Kreuzungen von Nebenstraßen mit einer Hauptstraße, auf der in einer der Hauptrichtungen eine Grüne Welle konzipiert ist; -
2 zeigt ein Detail der Prinzipskizze gemäß1 ; -
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Einfahrassistenten; -
4 zeigt ein Detail des Flussdiagramms gemäß3 ; -
5 zeigt ein weiteres Detail des Flussdiagramms gemäß3 . -
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Einfahrassistenzsystems. -
1 zeigt eine Prinzipskizze mit Kreuzungen5 ,6 ,7 ,8 und9 , in1A von Nebenstraßen3 mit einer Hauptstraße2 , auf der in einer der Hauptrichtungen12 eine Grüne Welle10 , in Form einer einseitigen bzw. einer unsymmetrischen Grünen Welle10 , konzipiert ist. Die Grüne Welle10 ist in1A mit durchgezogenem Pfeilen A markiert, während die zweite Hauptrichtung, die Gegenrichtung31 , mit gestrichelten Pfeilen B gekennzeichnet ist. - In
1A fährt auf der Nebenstraße3 ein Kraftfahrzeug1 , das im allgemeinen auch als EGO-Fahrzeug15 bezeichnet wird, in Pfeilrichtung C und erreicht beim Annähern in einer Entfernung von 300 m bis 500 m zu der Kreuzung7 einen Empfangsbereich für Schaltzeitpunkte einer ersten Lichtsignalanlage4 , die als LSA1 in1A gezeigt wird. Dieser LSA1 folgt in Pfeilrichtung A der Grünen Welle10 an der zweiten Kreuzung8 einer anderen Nebenstraße eine zweite Lichtsignalanlage11 mit LSA2 und schließlich an der gezeigten weiteren Kreuzung9 eine weitere LSA3. In Gegenrichtung entsprechend den gestrichelten Pfeilen B folgt auf die Kreuzung7 eine Kreuzung6 mit einer LSA2' und an einer weiteren Kreuzung5 einer weitere LSA3' in Gegenrichtung auf der Hauptstraße2 . - Für das Einbiegen und Einfahren des Kraftfahrzeugs
1 ist jedoch lediglich die zweite Lichtsignalanlage11 entscheidend, da das Fahrzeug von einem Abbiegepunkt29 auf der Nebenstraße3 die Grüne Welle in einem Treffpunkt20 bei der zweiten Lichtsignalanlage11 spätestens im Augenblick des Umschaltens auf eine Grünphase erreichen soll, um mit der Wellenfront der Grünen Welle10 sämtliche nachfolgenden Lichtsignalanlagen, wie beispielsweise die LSA3, ohne Anzuhalten überwinden zu können. - Mit
1B werden nun die zeitlichen Abhängigkeiten sowohl der Grünen Welle in Fahrtrichtung A mit durchgezogenen Linien und in Fahrtrichtung B mit gestrichelten Linien gezeigt. Mit der Pfeilrichtung D wird die absolute Zeitnahme t gezeigt und die unterschiedlichen Ampelphasen in den Hauptrichtungen mit entsprechenden Balken markiert. Dabei ist die Grünphase tg der Hauptrichtung mit einfach gepunkteten Balken gezeigt und die Rotphase tr mit schraffierten Balken gekennzeichnet. Demgegenüber sind die entsprechenden Ampelphasen32 und33 der Nebenstraße3 mit doppelpunktierten Balkenstücken für die Grünphase tng und für die Nebenstraßenrotphase tnr mit kreuzschraffierten Balkenstücken markiert. - Im Idealfall erreicht das EGO-Fahrzeug
15 den Startpunkt29 an der Kreuzung7 beim Abbiegen in die Hauptrichtung der Grünen Welle10 und erreicht einen Treffpunkt20 in Pfeilrichtung C in1B im Idealfall spätestens beim Umschalten der zweiten Lichtsignalanlage11 auf die grüne Phase tg der Grünen Welle10 . Dieser auf der Basis der Korrelation von Informationen über die oben erwähnten Schnittstellen zu V2X, CAM, SPAT und TOGO berechnete Schnittpunkt20 kann durchaus früher liegen, wenn die zweite Lichtsignalanlage11 in entsprechend größerer Entfernung vorgesehen ist. Jedoch sollte dieser Treffpunkt niemals später liegen als der Idealfall, da sonst eine Integration in die Grüne Welle nur über einen Stopp an der zweiten Lichtsignalanlage möglich ist. -
2 zeigt ein Detail der Prinzipskizze gemäß1 . Dieses Detail bezieht sich wiederum auf die Hauptrichtungen mit einer einseitigen Grünen Welle und in Gegenrichtung einer nicht synchron laufenden Verkehrsführung zur Grünen Welle und beschränkt sich auf die Darstellung der Kreuzungen6 ,7 und8 der1A . Im Detail sind hier nun die Ampelphasen für alle vier Ampeln in der Kreuzung7 auf einer Zeitachse t aufgetragen und wiederum die Grüne Welle durch eine durchgezogene Linie und die Gegenrichtung31 durch eine gestrichelte Linie markiert. Zusätzlich verdeutlich die2 , dass beim Anfahren des Fahrzeugs1 bzw. des EGO-Fahrzeugs15 zum Kommunikationsbeginn tcom des Empfangsbereichs14 der ersten Lichtsignalanlage4 keinerlei Informationen aus dem Empfangsbereichen21 der zweiten Lichtsignalanlage sowie aus einem Empfangsbereich22 einer vorhergehenden Lichtsignalanlage zur Verfügung stehen, sodass der Einfahrassistent des Kraftfahrzeugs1 und für die Einfahrt in die Grüne Welle10 der Hauptrichtungen vollkommen auf den Informationsaustausch mit den Fahrzeugen der Wellenfront der Grünen Welle angewiesen ist, um aus den CAM-Kommunikationsmeldungen durch die V2X (vehicle to infrastructure) Informationen einen voraussichtlichen Treffpunkt mit der Wellenfront der Fahrzeuge der Grünen Welle zu berechnen. - Außerdem zeigt
2 den Startzeitpunkt tcom, an dem eine Kommunikation mit zumindest der ersten Lichtsignalanlage4 zur Ermittlung beispielsweise der Fahrbahnen der Hauptrichtung über die TOPO-Schnittstelle und des Schaltzustands der Lichtsignalanlage über die SPAT-Schnittstelle beginnt. Die Übertragungen und Auswertungen dieser Informationen können bis zu einem Zeitpunkt thl eines Erreichens einer Haltelinie der LSA1 abgeschlossen sein. -
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Einfahrassistenten. Mit dem Schritt100 startet das Verfahren des Einfahrassistenten und geht über in den Schritt101 , in dem ein Bereitstellen von Schnittstellen zu der V2X, zu der CAM, zu der SPAT und zu der TOPO über den Fahrzeug-CAN-BUS für einen Verknüpfungspunkt102 erfolgt. - In dem darauf folgenden Entscheidungsschritt
103 entscheidet das Einfahrassistenzverfahren, ob sich das Fahrzeug auf der Zufahrt zu einer Lichtsignalanlage-Kreuzung befindet. Ist das nicht der Fall, wird auf den Verknüpfungspunkt102 zurückgegangen. Ist das jedoch der Fall wird im Verfahrensschritt200 eine Detektion durchgeführt, die im Detail mit dem Flussdiagramm der4 erläutert wird. Das Ergebnis der Detektion ist das Festlegen einer Haupt- und Nebenrichtung der Kreuzung, ein Ermitteln der Lichtsignalanlagenphasen, ein Feststellen der Umlaufzeit sowie der Richtung der Grünen Welle und ein Ermitteln einer Propagationsgeschwindigkeit in Richtung der Grünen Welle. - An diesen Verfahrensschritt
200 schließt ein Entscheidungsschritt104 an, bei dem der Anfahrassistent entscheidet, ob sich das Fahrzeug auf einer Nebenrichtung befindet. Ist das nicht der Fall, wird auf den Verknüpfungspunkt102 zurückgegangen. Ist das jedoch der Fall, wird die Absicht eines Abbiegens in die Hauptfahrtrichtung und in die Grüne Welle durch Setzen des Fahrtrichtungsgebers in dem Verfahrensschritt105 festgestellt und die Richtungsänderung im Verfahrensschritt106 durch eine Schnittstelle zu einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem verifiziert. - An diesen Verfahrensschritt
106 schließt sich ein Entscheidungsschritt107 an, bei dem abgefragt wird, ob das Einbiegen in die Hauptrichtung erfolgt ist. Ist das nicht der Fall wird auf den Verknüpfungspunkt102 zurückgegangen. Ist das jedoch der Fall, folgt der Verfahrensschritt300 , der näher mit dem Flussdiagramm der5 erläutert wird und in dem eine Berechnung der aufholenden Grünen Welle durchgeführt wird mit dem Ergebnis einer Geschwindigkeitssollwertvorgabe, die für einen Istwertvergleich herangezogen werden kann. - An diesen Schritt
300 kann sich eine Übergabe mit dem Schritt108 auf eine Mensch-Maschine-Schnittstelle anschließen oder es kann ein Zurückgehen auf den Verknüpfungspunkt102 erfolgen. Wird die Berechnung und deren Ergebnisse einer Mensch-Maschine-Schnittstelle im Schritt108 zugeführt, dann kann diese Schnittstelle optisch und/oder akustisch bereitgestellt sein. -
4 zeigt ein Detail des Flussdiagramms gemäß3 mit dem Verfahrensschritt200 des Einfahrassistenten, mit dem die Detektion näher erläutert wird. Dabei kann im Schritt201 eine Analyse der TOPO-Spurenanzahl für die Haupt/Nebenrichtungserkennung erfolgen und anschließend die Berechnung der Umlaufzeit aus Hauptrot- plus Hauptgrünzeiten bzw. Nebenrot- plus Nebengrünzeiten auf Basis empfangener SPAT Restrot/Grünzeiten erfolgen, wobei eine Erfassung von stehenden/fahrenden Kraftfahrzeugen der Hauptrichtung über eine CAM-Schnittstelle für einen Vergleich mit der Spur des EGO-Fahrzeugs im Verhältnis zu den Topographiedaten erfolgen kann. Dabei ergeben sich drei nebeneinander und gleichberechtigte Entscheidungsschritte202 ,203 und204 . - Im Entscheidungsschritt
202 wird abgefragt oder entschieden, ob sich das EGO-Fahrzeug in einer Nebenrichtung befindet. Ist das nicht der Fall, wird auf den Schritt201 zurückgegangen. Ist das jedoch der Fall, wird mit dem in3 gezeigten Schritt107 fortgefahren. Gleichzeitig wird mit dem Schritt203 entschieden, ob sich nur einseitige Fahrzeugbewegungen bei Grün in den Hauptrichtungen zu einer Pulkankunft massieren. Ist das der Fall, wird mit dem Schritt208 daraus geschlossen, dass eine einseitige bzw. asymmetrische Grüne Welle in dieser Richtung existiert. Ist das nicht der Fall, wird in dem Schritt209 eine beidseitige Grüne Welle erfasst. - In dem dritten Entscheidungsschritt
204 wird überprüft, ob eine Propagationsgeschwindigkeit vp aus der Geschwindigkeit, die über eine CAM-Schnittstelle zu den Kraftfahrzeugen in der Hauptrichtung resultiert, ermittelbar ist. Ist das nicht der Fall, wird die Propagationsgeschwindigkeit auf den in geschlossenen Ortschaften maximal möglichen Wert (50 km/h) und entsprechenden erhöhten Werten bei Straßen außerhalb geschlossener Ortschaften, wie Umgehungsstraßen mit entsprechenden Geschwindigkeitsbegrenzungen, als Propagationsgeschwindigkeit in Schritt207 festgelegt. Ist das jedoch der Fall, so kann der festgestellte oder gemessene Wert der Propagationsgeschwindigkeit vp im Verfahrensschritt206 für die weitere Berechnung eines Sollwertes eingesetzt werden. -
5 zeigt ein weiteres Detail des Flussdiagramms gemäß3 bei dem der Schritt300 zur Ermittlung eines Sollwertes näher erläutert wird, wobei zunächst ein Entscheidungsschritt301 durchgeführt wird, bei dem die Frage entschieden wird, ob die Fahrt entgegen einer einseitigen Grünen Welle erfolgt. Ist das der Fall, wird mit dem Schritt203 ein Sollwert gleich der Propagationsgeschwindigkeit vp festgesetzt. Ist das nicht der Fall, wird in einem nachfolgenden Schritt303 eine Ermittlung der aufholenden Grünen Wellenfront durchgeführt, bei der ein Rotendzeitpunkt als Zielfahrtrichtungsstartzeitpunkt festgelegt wird und danach eine Bewegung mit der Propagationsgeschwindigkeit vp fortgesetzt wird, wobei das Ziel der Ermittlung ein Treffpunkt in Bezug auf Zeit und Weg ist, der mithilfe einer Sollwertvorgabe für das EGO-Fahrzeug unter Berücksichtigung von emissionsoptimierten Fahrstrategien erfolgt. Diese Sollwertvorgabe wird dann, wie es3 zeigt, mit dem Verfahrensschritt108 oder109 beendet. -
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Einfahrassistenzsystems40 für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs beim Einfahren aus einer Nebenstraße in eine Hauptstraße, wobei das Einfahrassistenzsystem40 eine erste Empfangsvorrichtung16 aufweist, die ausgebildet ist zum Empfangen eines Signals einer absoluten Zeitinformation über eine Schnittstelle28 zu einem satellitengestützten Positionierungssystems GNSS (global navigational satellite system). - Weiterhin weist das Einfahrassistenzsystem
40 eine zweite Empfangsvorrichtung17 auf, die zum Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage LSA1 einer Kreuzung mit der Nebenstraße und zum Empfangen von Informationen von Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage LSA1 ausgebildet ist. - Ferner verfügt das Einfahrassistenzsystem
40 über eine Auswertevorrichtung18 , die ausgebildet ist zum Auswerten der Informationen über eine Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage LSA1 und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage LSA1 in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation der ersten Empfangsvorrichtung16 . Schließlich besitzt das Einfahrassistenzsystem40 eine Korrelationsvorrichtung19 , die ausgebildet ist, zum Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Daten und Informationen von einer V2X-Schnittstelle24 , einer SPAT-Schnittstelle25 , einer TOPO-Schnittstelle26 sowie einer CAM-Schnittstelle27 , die mit einer Recheneinheit30 zusammenwirken, in der ein örtlicher und zeitlicher Treffpunkt mit einer zweiten Lichtsignalanlage auf der Hauptstraße berechnet wird. Eine elektronische Steuereinheit23 ist zum Durchführen eines Einfahrens in die Hauptstraße ausgebildet, wobei ein Erreichen der Grünen Welle spätestens bis zu der weiteren zweiten Lichtsignalanlage auf der Hauptstraße unter minimaler Schadstoffemission und minimaler Lärmemission des Kraftfahrzeugs1 erfolgt. - Obwohl zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zur Umsetzung zumindest einer beispielhaften Ausführungsform zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion und der Anordnung von in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elementen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Hauptstraße
- 3
- Nebenstraße
- 4
- erste Lichtsignalanlage (LSA1)
- 5
- Kreuzung
- 6
- Kreuzung
- 7
- Kreuzung
- 8
- Kreuzung
- 9
- Kreuzung
- 10
- Grüne Welle
- 11
- zweite Lichtsignalanlage (LSA2)
- 12
- Hauptrichtung
- 13
- Nebenrichtung
- 14
- Empfangsbereich (LSA1)
- 15
- EGO-Fahrzeug
- 16
- erste Empfangsvorrichtung
- 17
- zweite Empfangsvorrichtung
- 18
- Auswertevorrichtung
- 19
- Korrelationsvorrichtung
- 20
- Treffpunkt
- 21
- Empfangsbereich (LSA2)
- 22
- Empfangsbereich (LSA2')
- 23
- elektrische Steuereinheit
- 24
- Schnittstelle zu V2X
- 25
- Schnittstelle zu SPAT
- 26
- Schnittstelle zu TOGO
- 27
- Schnittstelle zu CAM
- 28
- Schnittstelle mit GNSS
- 29
- Abbiegepunkt
- 30
- Recheneinheit
- 31
- Gegenrichtung
- 32
- Ampelphase der Nebenstraße
- 33
- Ampelphase der Nebenstraße
- 100
- Startschritt
- 101
- Schritt
- 102
- Verknüpfungspunkt
- 103
- Entscheidungsschritt
- 104
- Entscheidungsschritt
- 105
- Schritt
- 106
- Schritt
- 107
- Entscheidungsschritt
- 108
- Schritt
- 109
- Schritt
- 200
- Schritt
- 201
- Schritt
- 202
- Entscheidungsschritt
- 203
- Entscheidungsschritt
- 204
- Entscheidungsschritt
- 206
- Schritt
- 207
- Schritt
- 208
- Schritt
- 209
- Schritt
- 300
- Schritt
- 301
- Entscheidungsschritt
- 302
- Schritt
- 303
- Schritt
- tg
- Hauptrichtung grün
- tr
- Hauptrichtung rot
- trr
- Restrotzeit
- tng
- Nebenrichtung grün
- tnr
- Nebenrichtung rot
- vp
- Propagationsgeschwindigkeit
- pcom
- Startpunkt
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010027899 A1 [0002]
Claims (15)
- Verfahren zum Betreiben eines Einfahrassistenten eines Kraftfahrzeugs (
1 ) für ein Einfahren in eine Hauptstraße (2 ) aus einer Nebenstraße (3 ) mit nachfolgenden Verfahrensschritten: – Empfangen mindestens eines Signals einer absoluten Zeitinformation und – Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage (4 ) einer Kreuzung (7 ) mit der Nebenstraße (3 ) und – Empfangen von Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ), – Auswerten der Informationen über die Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage (4 ) und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ) in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation, – Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle (10 ) der Hauptstraße (2 ), wobei ein Einfahren in die Hauptstraße (2 ) und ein Erreichen der Grünen Welle (10 ) bis zu einer weiteren zweiten Lichtsignalanlage (11 ) auf der Hauptstraße (2 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei die absolute Zeitinformation über eine Schnittstelle (
28 ) zwischen einem CAN(controller area network)-BUS des Kraftfahrzeugs (1 ) und einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Informationen aus Datenkommunikationsverfahren mittels Schnittstellen (
24 ) zu V2X (vehicle to infrastructure) und/oder zu C2C (Car to Car) und/oder Schnittstellen (25 ,26 ) zu SPAT-Meldungen (signal phase and timing) und/oder zu TOPO-Meldungen (intersection topology) gewonnen werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem begrenzten Empfangsbereich (
14 ) der ersten Lichtsignalanlage (4 ) nachfolgende Werte über die entsprechenden Schnittstellen zu den Kommunikationssystemen während einer mittleren Annäherungszeit an die erste Lichtsignalanlage (4 ) ermittelt werden: – Identifizierung von Haupt- und Nebenrichtung (13 ,14 ) über die Schnittstelle der TOPO-Meldungen; – Feststellung einer symmetrischen oder einfachen Grünen Welle (GW) (10 ) mittels einer Schnittstelle (27 ) zu CAMs (cooperative awareness messages); – Berechnung einer Restrotzeit (trr) mittels gesendetem Schaltzeitpunkt nach Hauptrichtungsrotphase (tg) der ersten Lichtsignalanlage (4 ) mittels einer Recheneinheit (30 ); – Ermittlung der Hauptrichtungsgrün (tg) plus Hauptrichtungsrot (tr) Umlaufzeit (tu) sowie der Nebenrichtungsgrün (tng) plus Nebenrichtungsrot (tur) Umlaufzeit (tu) über die SPAT-Schnittstelle (25 ) der ersten Lichtsignalanlage (4 ). - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Abbiegeabsicht in die Grüne Welle (
10 ) der Hauptstraße (2 ) bei Betätigen des Blinkers des Kraftfahrzeugs (1 ) als Startsignal für den Einfahrassistenten verwendet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abbiegemanöver in die Grüne Welle (
10 ) durch die Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs (1 ) über eine Schnittstelle mit einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem verifiziert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (
1 ) mit Unterstützung des Einfahrassistenten nach einer Verifikation einer Abbiegung in eine Richtung der Grünen Welle (10 ) derart beschleunigt wird, dass sich das Kraftfahrzeug (1 ) in die aufholende Wellenfront der Grünen Welle (10 ) beim Erreichen der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) in den fließenden Verkehr eingefügt hat. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einfahrassistent einen örtlichen und zeitlichen Treffpunkt (
20 ) aus Restrotzeit (trr) in einer Hauptrichtung (12 ) für eine Propagationsgeschwindigkeit (vp) der Grünen Welle (10 ) berechnet, welcher im Wesentlichen der örtlichen Position der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) und spätestens dem zeitlichen Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) entspricht. - Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Berechnung des Treffpunktes (
20 ) durch den Einfahrassistenten Auswertungen von CAM-Positionsmeldungen der Fahrzeuge der Wellenfront der Grünen Welle (10 ), sowie Grünzeitpunkt und Propagationsgeschwindigkeit der Hauptrichtung zu Grunde gelegt werden. - Einfahrassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs (
1 ) zum Einfahren aus einer Nebenstraße (3 ) in eine Hauptstraße (2 ), aufweisend: – eine erste Empfangsvorrichtung (16 ) ausgebildet zum Empfangen eines Signals einer absoluten Zeitinformation, – eine zweite Empfangsvorrichtung (17 ) ausgebildet zum Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage (4 ) einer Kreuzung (7 ) mit der Nebenstraße (3 ) und zum Empfangen von Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ), – eine Auswertevorrichtung ausgebildet zum Auswerten der Informationen über eine Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage (4 ) und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ) in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation, – eine Korrelationsvorrichtung (19 ) ausgebildet zum Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle (10 ) der Hauptstraße (2 ), – eine elektronische Steuereinheit (23 ) des Kraftfahrzeugs (1 ) ausgebildet zum Durchführen eines Einfahrens in die Hauptstraße (2 ) und eines Erreichen der Grünen Welle (10 ) bis zu einer weiteren zweiten Lichtsignalanlage (11 ) auf der Hauptstraße (2 ) mit Hilfe der Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen des Verkehrsflusses der Grünen Welle (10 ) der Hauptstraße (2 ) korreliert mit den ausgewerteten Informationen der ersten Lichtsignalanlage (4 ). - Einfahrassistenzsystem nach Anspruch 10, wobei das Einfahrassistenzsystem für Informationen aus Datenkommunikationsverfahren Schnittstellen (
24 ) zu V2X (vehicle to infrastructure) und/oder C2C (Car to Car) und/oder Schnittstellen (25 ,26 ) zu SPAT-Meldungen (signal phase and timing) und/oder TOPO-Meldungen (intersection topology) aufweist. - Einfahrassistenzsystem nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei das Einfahrassistenzsystem eine Schnittstelle (
28 ) mit einem satellitengestützten globalen Positionierungssystem zur Verifizierung der Richtungsänderung des Kraftfahrzeugs bei einem Abbiegemanövers in Richtung der Grünen Welle (10 ) und zum Bestimmen der absoluten Zeit aufweist. - Einfahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Einfahrassistent eine Recheneinheit (
30 ) zum Berechnen eines örtlichen und zeitlichen Treffpunkts (20 ) aus einer Restrotzeit (trr) unter Berücksichtigung einer Propagationsgeschwindigkeit (vp) der Grünen Welle (10 ) aufweist, wobei der Treffpunkt (20 ) einer örtliche Position der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) und einem zeitlichen Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) entspricht. - Computerprogrammprodukt, das, wenn es auf einer Recheneinheit (
30 ) eines Einfahrassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs (1 ) ausgeführt wird, die Recheneinheit (30 ) anleitet, folgende Schritte auszuführen: – Empfangen mindestens eines Signals einer absoluten Zeitinformation und – Empfangen von Informationen über eine Identifikation von einer ersten Lichtsignalanlage (4 ) einer Kreuzung (7 ) mit der Nebenstraße (3 ) und – Empfangen von Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ), – Auswerten der Informationen über eine Identifikation von der ersten Lichtsignalanlage (4 ) und Informationen über Schaltdaten der ersten Lichtsignalanlage (4 ) in Abhängigkeit von der einen absoluten Zeitinformation, – Korrelieren der ausgewerteten Informationen mit Informationen aus Datenkommunikationssystemen mit Kraftfahrzeugen eines Verkehrsflusses einer Grünen Welle (10 ) der Hauptstraße (2 ), – Berechnen eines örtlichen und zeitlichen Treffpunkts (20 ) aus einer Restrotzeit (trr) in einer Hauptrichtung (12 ) für eine Propagationsgeschwindigkeit (vp) der Grünen Welle (10 ), wobei der Treffpunkt (20 ) der örtlichen Position einer zweiten Lichtsignalanlage (11 ) und dem zeitlichen Beginn der Grünphase der zweiten Lichtsignalanlage (11 ) entspricht. - Computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14 gespeichert ist.
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DE201210014281 DE102012014281A1 (de) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Verfahren und Systeme zum Betreiben eines Fahrassistenten eines Kraftfahrzeugs |
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- 2012-07-19 DE DE201210014281 patent/DE102012014281A1/de active Pending
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