DE102012017932A1 - Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs (1) im Gelände, wobei eine Umgebung des Fahrzeugs (1) erfasst wird und aus erfassten Umgebungsdaten ein Geländeprofil (G) ermittelt wird, wobei zumindest eine mögliche Trajektorie (T) des Fahrzeugs (1) im vorausliegenden Geländeprofil (G) und auf der Trajektorie (T) auftretende Wankwinkel des Fahrzeugs (1) prognostiziert werden. Erfindungsgemäß wird im Innenraum des Fahrzeugs (1) mittels zumindest einer Anzeigeeinheit (4) eine Bildfolge grafisch ausgegeben, wobei anhand der Bilder (B1 bis Bn) der Bildfolge das vorausliegende Geländeprofil (G), eine das Geländeprofil (G) zumindest teilweise überlagernde Darstellung der zumindest einen Trajektorie (T) und eine das Geländeprofil (G) zumindest teilweise überlagernde symbolische Darstellung des auf der Trajektorie (T) befindlichen Fahrzeugs (1) ausgegeben werden, wobei anhand der Bildfolge eine simulierte Fahrt des symbolisch dargestellten Fahrzeugs (1) entlang der der Trajektorie (T) ausgegeben wird und in Abhängigkeit der prognostizierten Wankwinkel für verschiedene Positionen des Fahrzeugs (1) auf der Trajektorie (T) eine Seitenneigung des symbolisch dargestellten Fahrzeugs (1) variiert wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände, wobei eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird und aus erfassten Umgebungsdaten ein Geländeprofil ermittelt wird, wobei zumindest eine mögliche Trajektorie des Fahrzeugs im vorausliegenden Geländeprofil und auf der Trajektorie auftretende Wankwinkel des Fahrzeugs prognostiziert werden.
- Die nicht veröffentlichte
DE 10 2012 004 198.5 beschreibt ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände, wobei mittels zumindest einer Erfassungseinheit eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird und aus mittels der Erfassungseinheit erfassten Daten ein Geländeprofil ermittelt wird. Anhand des erfassten Geländeprofils werden kritische Fahrsituationen vor einem Überfahren eines vorausliegenden Abschnitts des Geländeprofils für den vorausliegenden Abschnitt prädiziert und im Innenraum des Fahrzeugs mittels einer Anzeigeeinheit grafisch ausgegeben. Als kritische Fahrsituationen werden ein Aufsetzen des Fahrzeugs auf den Boden, ein Umkippen des Fahrzeugs, ein Rutschen des Fahrzeugs in Längsrichtung und ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs prädiziert und ausgegeben. Bei der grafischen Ausgabe werden das Geländeprofil zeigende Umgebungsbilder ausgegeben, wobei zur Darstellung der kritischen Fahrsituationen in Abhängigkeit des erfassten Geländeprofils und einer Eigenbewegung des Fahrzeugs Hilfslinien und Warnhinweise in einer die Umgebungsbilder überlagernden Darstellung ausgegeben werden. Die Warnhinweise werden als Text und als Symbole ausgegeben. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände anzugeben.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs im Gelände wird eine Umgebung des Fahrzeugs erfasst und aus erfassten Umgebungsdaten wird ein Geländeprofil ermittelt, wobei zumindest eine mögliche Trajektorie des Fahrzeugs im vorausliegenden Geländeprofil und auf der Trajektorie auftretende Wankwinkel des Fahrzeugs prognostiziert werden.
- Erfindungsgemäß wird im Innenraum des Fahrzeugs mittels zumindest einer Anzeigeeinheit eine Bildfolge grafisch ausgegeben, wobei anhand der Bilder der Bildfolge das vorausliegende Geländeprofil, eine das Geländeprofil zumindest teilweise überlagernde Darstellung der zumindest einen Trajektorie und eine das Geländeprofil zumindest teilweise überlagernde symbolische Darstellung des auf der Trajektorie befindlichen Fahrzeugs ausgegeben werden, wobei anhand der Bildfolge eine simulierte Fahrt des symbolisch dargestellten Fahrzeugs entlang der der Trajektorie ausgegeben wird und in Abhängigkeit der prognostizierten Wankwinkel für verschiedene Positionen des Fahrzeugs auf der Trajektorie eine Seitenneigung des symbolisch dargestellten Fahrzeugs variiert wird.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dem Fahrer des Fahrzeugs, in der Umgebung des Fahrzeugs auftretende Gefahrensituationen intuitiv wahrzunehmen. Weiterhin wird für den Fahrer eine Erleichterung des Durchfahrens des jeweiligen Geländeprofils ermöglicht, eine Fahrsicherheit erhöht und Unfälle werden vermieden, da dem Fahrer schon vor der Durchfahrt des jeweiligen Abschnitts des Geländeprofils der Verlauf der Trajektorie und die dabei auftretenden Wankwinkel bekannt sind.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
- Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer Fahrsituation, -
2 schematisch eine im Innenraum des Fahrzeugs gemäß1 angeordnete Anzeigeeinheit, welche eine vor dem Fahrzeug befindliche Umgebung desselben anzeigt, -
3 schematisch die Anzeigeeinheit gemäß2 , wobei in die Anzeige der Umgebung eine mittels Hilfslinien dargestellte prognostizierte Trajektorie projiziert ist, -
4 schematisch die Anzeigeeinheit gemäß2 , wobei in die Anzeige der Umgebung eine mittels Hilfslinien dargestellte prognostizierte Trajektorie und eine Darstellung des Fahrzeugs in einer ersten Position auf der prognostizierten Trajektorie projiziert sind, -
5 schematisch die Anzeigeeinheit gemäß2 , wobei in die Anzeige der Umgebung eine mittels Hilfslinien dargestellte prognostizierte Trajektorie, eine Darstellung des Fahrzeugs in einer zweiten Position auf der prognostizierten Trajektorie und ein prädizierter Wankwinkel des Fahrzeugs in der zweiten Position projiziert sind, -
6 schematisch die Anzeigeeinheit gemäß2 , wobei in die Anzeige der Umgebung eine mittels Hilfslinien dargestellte prognostizierte Trajektorie, eine Darstellung des Fahrzeugs in einer dritten Position auf der prognostizierten Trajektorie und ein prädizierter Wankwinkel des Fahrzeugs in der dritten Position projiziert sind, und -
7 schematisch die Anzeigeeinheit gemäß2 , wobei in die Anzeige der Umgebung eine mittels Hilfslinien dargestellte prognostizierte Trajektorie, eine Darstellung des Fahrzeugs in einer vierten Position auf der prognostizierten Trajektorie und ein prädizierter Wankwinkel des Fahrzeugs in der vierten Position projiziert sind. - Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- In
1 ist ein Fahrzeug1 in einer Fahrsituation dargestellt. Dabei befindet sich das Fahrzeug1 vor einem Abschnitt eines Geländeprofils G, welcher sich durch ein Gefälle auszeichnet. Das Fahrzeug1 umfasst eine Erfassungseinheit2 , aus deren erfassten Daten der Umgebung des Fahrzeugs1 dreidimensionale Umgebungsbilder erzeugt werden. Die Erfassungseinheit2 ist dabei eine Stereokamera, ein Laserscanner oder ein so genannter Photomischdetektor, kurz PMD. - Aus den dreidimensionalen Umgebungsbildern wird das Geländeprofil G als dreidimensionales Geländeprofil ermittelt, wobei zu diesem Zweck mit der Erfassungseinheit
2 eine Auswerteeinheit3 gekoppelt ist. Die Ermittlung des Geländeprofils G erfolgt insbesondere durch Erfassung eines Höhenprofils als Bildmuster. - In Abhängigkeit der Ausbildung des vor dem Fahrzeug
1 befindlichen Geländeprofils G treten während einer Durchfahrung des Geländeprofils G in Abhängigkeit einer gewählten Trajektorie T unterschiedliche Steigungswinkel, Gefällewinkel, seitliche Neigungswinkel und Rampenwinkel auf, welche zu Wankbewegungen und unterschiedlichen Wankwinkeln des Fahrzeugs1 führen. - Zur Prognose der auftretenden Wankwinkel werden die mittels der Erfassungseinheit
2 erfassten Umgebungsbilder auf Hindernisse sowie auftretende Steigungen und Gefälle hin ausgewertet. - Mittels einer Prädiktionseinheit
3.1 , welche insbesondere Bestandteil der Auswerteeinheit3 ist oder mit dieser gekoppelt ist, werden mehrere mögliche Trajektorien T zur Durchfahrung des Geländeprofils G in Abhängigkeit vorgegebener Randbedingungen prognostiziert bzw. ermittelt. Die Prognose bzw. Ermittlung erfolgt vorzugsweise bei stehendem Fahrzeug1 , d. h. während das Fahrzeug1 vor dem zu durchfahrenen Geländeprofil G wartet. Die Prognose bzw. Ermittlung erfolgt weiterhin anhand einer Simulation unter Berücksichtigung der mittels der Erfassungseinheit2 erfassten Umgebungsdaten, d. h. unter Berücksichtigung des erfassten Geländeprofils G. - Als eine erste Randbedingung wird dabei vorgegeben, dass ein Lenkwinkel bei der Befahrung der jeweiligen Trajektorie T unverändert gleich einem aktuellen Lenkwinkel vor der Befahrung der Trajektorie T bleibt, d. h., dass das Geländeprofil G mit einem aktuellen Lenkwinkel durchfahren wird. Zur Erfassung des Lenkwinkels umfasst das Fahrzeug
1 in nicht näher dargestellter Weise zumindest einen Lenkwinkelsensor. - Alternativ oder zusätzlich wird als zweite Randbedingung vorgegeben, dass ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie T hinsichtlich einer Minimierung der auftretenden Wankwinkel optimiert ist. Das heißt, dass die Verläufe der prognostizierten Trajektorien T so gewählt werden, dass diese durch Abschnitte des Geländeprofils G verlaufen, welche geringe Steigungen und Gefälle aufweisen, so dass die während der Befahrung des Geländeprofils G auftretenden Wankwinkel des Fahrzeugs
1 minimiert sind. Alternativ oder zusätzlich wird als dritte Randbedingung vorgegeben, dass ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie T hinsichtlich einer Minimierung einer auftretenden Wankwinkelrate oder Wankrate optimiert ist. Das heißt, dass die Verläufe der prognostizierten Trajektorien T so gewählt werden, dass diese derart durch Abschnitte des Geländeprofils G verlaufen, dass eine während der Befahrung des Geländeprofils G auftretende Änderungsgeschwindigkeit zwischen verschiedenen Wankwinkeln des Fahrzeugs1 minimiert ist. - Alternativ oder zusätzlich wird als vierte Randbedingung vorgegeben, dass ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie T hinsichtlich einer Minimierung einer auftretenden Steilheit optimiert ist. Das heißt, dass die Verläufe der prognostizierten Trajektorien T so gewählt werden, dass diese derart durch Abschnitte des Geländeprofils G verlaufen, dass eine Steilheit der auftretenden Steigungen und/oder Gefälle minimiert ist.
- Aus den mehreren möglichen Trajektorien T zur Durchfahrung des Geländeprofils G wird eine Trajektorie T ausgewählt, welche die höchste Konvergenz mit den Randbedingungen aufweist.
- Diese Trajektorie T wird dem Fahrer des Fahrzeugs
1 vor der Befahrung des Geländeprofils G gemeinsam mit diesem in einer überlagerten Darstellung gemäß der3 bis7 auf einer im Innenraum des Fahrzeugs1 angeordneten Anzeigeeinheit4 grafisch ausgegeben. - Wie
2 zeigt, erfolgt die grafische Ausgabe derart, dass ein mittels der Anzeigeeinheit4 ausgegebenes Bild B als Basis ein das Geländeprofil G zeigendes Umgebungsbild umfasst. - Gemäß
3 wird mittels des Bildes B zusätzlich eine das Geländeprofil G teilweise überlagernde Darstellung der zumindest einen Trajektorie T ausgegeben, wobei die Trajektorie T mittels zwei Hilfslinien dargestellt ist, welche einem Verlauf einer von Rädern überfahrenen Spur bei der Befahrung der Trajektorie T entsprechen. - Im vorliegenden Beispiel zeigt die eine Hilfslinie die Fahrspur der linken Räder und die andere Hilfslinie die Fahrspur der rechten Räder. Denkbar ist es auch vier Hilfslinien in das Bild B einzublenden, wobei jede der Hilfslinien die Fahrspur eines der vier Räder des Fahrzeugs
1 repräsentiert. - In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Hilfslinien derart dargestellt, dass sie einen farblichen Verlauf aufweisen, wobei die Farben mit dem für den jeweiligen Ort der Hilfslinien prädizierten Wert des Wankwinkels, des Nickwinkels oder der Fahrzeugverwindung des Fahrzeugs korreliert sind. Denkbar ist es, in einem solchen Fall eine Legende in das Bild B einzublenden, aus der der Fahrer die Konkordanz zwischen der Farbe und dem zugehörigen Wert des Wankwinkels bzw. des Nickwinkels bzw. der Fahrzeugverwindung erkennen kann. Denkbar ist es weiterhin, dass der Bereich zwischen den Hilfslinien als Farbfläche mit dem gleichen farblichen Verlauf wie die Hilfslinien dargestellt wird.
- Wie
4 zeigt, wird zusätzlich zu der in3 gezeigten Darstellung eine das Geländeprofil G und die Trajektorie T teilweise überlagernde symbolische Darstellung des auf der Trajektorie T befindlichen Fahrzeugs1 ausgegeben, wobei das Fahrzeug1 in einer teiltransparenten Heckansicht dargestellt ist. Dabei zeigt die Darstellung das Fahrzeug1 in einer ersten Position auf der prognostizierten Trajektorie T, d. h. zu Beginn einer simulierten Befahrung der prognostizierten Trajektorie T. - Aufgrund der teiltransparenten Darstellung sind von dem Fahrzeug
1 überfahrene Geländeprofil G und die überfahrene Trajektorie T sowie der weitere Verlauf des Geländeprofils G und der Trajektorie T für den Betrachter ersichtlich. - Zur Unterstützung des Fahrers beim Führen des Fahrzeugs
1 im Geländeprofil G wird die Simulation der Befahrung der prognostizierten Trajektorie T durch das Fahrzeug1 als Bildfolge mehrerer aufeinanderfolgender Bilder B1 bis Bn grafisch ausgegeben. Das dargestellte Bild B1 stellt dabei beispielhaft das erste Bild B1 der Bildfolge dar. Ein Wankwinkel ist in der dargestellten Situation Null. - In einem in
5 dargestellten, auf das erste Bild B1 folgenden zweiten Bild B2 der Bildfolge hat sich das Fahrzeug1 auf der prognostizierten Trajektorie T fortbewegt und weist in der dargestellten zweiten Position einen Wankwinkel von –2°, d. h. eine Seitenneigung nach links, auf. Die Darstellung des Fahrzeugs1 wird entsprechend des prognostizierten Wankwinkels variiert, wobei das Fahrzeug1 mit einer zu dem Wankwinkel korrespondierenden Seitenneigung im Bild B2 dargestellt wird. - Weiterhin wird zur Verdeutlichung des Wankwinkels für den Fahrer der Wankwinkel im Bild B2 als alphanumerische Anzeige A eingeblendet. Dabei ist alphanumerische Anzeige A teiltransparent ausgebildet, wobei die alphanumerischen Zeichen in Abhängigkeit einer Größe des prognostizierten Wankwinkels vorzugsweise farblich hinterlegt ausgegeben werden. Die farbliche Hinterlegung erfolgt beispielsweise in den Ampelfarben. Mit steigender Größe der Wankwinkel und daraus folgend steigender Kritikalität bei der Befahrung der Trajektorie T wird dabei als farbliche Hinterlegung die Farbe Grün, Gelb oder Rot verwendet, wobei die Farbe Grün eine geringe Kritikalität, Gelb eine mittlere Kritikalität und Rot eine hohe Kritikalität verdeutlichen. Somit stellt die alphanumerische Anzeige A gleichzeitig einen Warnhinweis für den Fahrer dar.
- Da es bei dem Wankwinkel von –2° um einen Wankwinkel handelt, welcher eine geringe Kritikalität aufweist, ist dieser mit der Farbe Grün hinterlegt.
- In einem in
6 dargestellten, in der Bildfolge auf das zweite Bild B2 folgenden dritten Bild B3 hat sich das Fahrzeug1 auf der prognostizierten Trajektorie T weiter fortbewegt und weist in der dargestellten dritten Position einen Wankwinkel von 13°, d. h. eine Seitenneigung nach rechts, auf. Die Darstellung des Fahrzeugs1 ist entsprechend des prognostizierten Wankwinkels mit einer zu dem Wankwinkel korrespondierenden Seitenneigung gewählt. - Da es bei dem Wankwinkel von 13° um einen Wankwinkel mit mittlerer Kritikalität handelt, ist die alphanumerische Anzeige mit der Farbe Gelb hinterlegt.
-
7 zeigt ein Bild Bn der Bildfolge, welches das Fahrzeug1 am Ende der simulierten Befahrung der prognostizierten Trajektorie T zeigt. Dabei weist das Fahrzeug1 einen Wankwinkel von 7°, d. h. eine Seitenneigung nach rechts, auf. Die Darstellung des Fahrzeugs1 ist wiederum entsprechend des prognostizierten Wankwinkels mit einer zu dem Wankwinkel korrespondierenden Seitenneigung gewählt. - Da es bei dem Wankwinkel von 7° um einen Wankwinkel mit geringer Kritikalität handelt, ist die alphanumerische Anzeige mit der Farbe Grün hinterlegt.
- Aufgrund der grafischen Ausgabe des Geländeprofils G, der prognostizierten Trajektorie T sowie der Wankwinkel mittels der Bildfolge und der daraus folgenden Kenntnis des Fahrers von den eventuellen Gefahrensituationen bei der bevorstehenden Befahrung des Geländeprofils G kann der Fahrer die Bewegung des Fahrzeugs
1 an die jeweilige Fahrsituation anpassen, indem er beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs1 durch Steuerung von dessen Antriebsstrang anpasst, einen Allradantrieb aktiviert oder deaktiviert, Differentialsperren aktiviert oder deaktiviert und das Fahrzeug1 in verschiedene Richtungen lenkt. Hierzu werden dem Fahrer vorzugsweise zusätzlich nicht gezeigte Fahrhinweise mittels der Anzeigeeinheit4 in Textform und/oder als Symbole, beispielsweise Pfeildarstellung, ausgegeben. Die Fahrhinweise werden alternativ oder zusätzlich akustisch ausgegeben. Weiterhin ist eine Warnung des Fahrers bei einer Nichtbefahrbarkeit des Geländeprofils G möglich. - Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Wankwinkel als alphanumerische Anzeige A in die Bilder B1 – Bn eingeblendet. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann alternativ oder zusätzlich auch eine weitere prädizierte geländeabhängige Zustandsgröße des Fahrzeugs
1 in gleicher Weise in die Bilder B1 – Bn eingeblendet werden, insbesondere kann der sich für die verschiedenen Positionen der Trajektorie T prädizierte Nickwinkel des Fahrzeugs1 und/oder eine sich für die verschiedenen Positionen der Trajektorie T prädizierte, die Fahrzeugverwindung des Fahrzeugs1 kennzeichnende Größe, in die Bilder B1 – Bn eingeblendet werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Erfassungseinheit
- 3
- Auswerteeinheit
- 3.1
- Prädiktionseinheit
- 4
- Anzeigeeinheit
- A
- Anzeige
- B
- Bild
- B1 bis Bn
- Bild
- G
- Geländeprofil
- T
- Trajektorie
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012004198 [0002]
Claims (5)
- Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Führen eines Fahrzeugs (
1 ) im Gelände, wobei eine Umgebung des Fahrzeugs (1 ) erfasst wird und aus erfassten Umgebungsdaten ein Geländeprofil (G) ermittelt wird, wobei zumindest eine mögliche Trajektorie (T) des Fahrzeugs (1 ) im vorausliegenden Geländeprofil (G) und auf der Trajektorie (T) auftretende Wankwinkel des Fahrzeugs (1 ) prognostiziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Fahrzeugs (1 ) mittels zumindest einer Anzeigeeinheit (4 ) eine Bildfolge grafisch ausgegeben wird, wobei anhand der Bilder (B1 bis Bn) der Bildfolge das vorausliegende Geländeprofil (G), eine das Geländeprofil (G) zumindest teilweise überlagernde Darstellung der zumindest einen Trajektorie (T) und eine das Geländeprofil (G) zumindest teilweise überlagernde symbolische Darstellung des auf der Trajektorie (T) befindlichen Fahrzeugs (1 ) ausgegeben werden, wobei anhand der Bildfolge eine simulierte Fahrt des symbolisch dargestellten Fahrzeugs (1 ) entlang der Trajektorie (T) ausgegeben wird und in Abhängigkeit der prognostizierten Wankwinkel für verschiedene Positionen des Fahrzeugs (1 ) auf der Trajektorie (T) eine Seitenneigung des symbolisch dargestellten Fahrzeugs (1 ) variiert wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils prognostizierte Wankwinkel in den Bildern (B1 bis Bn) der Bildfolge als alphanumerische Anzeige (A) eingeblendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mögliche Trajektorien (T) zur Durchfahrung des Geländeprofils (G) in Abhängigkeit vorgegebener Randbedingungen ermittelt werden, wobei die Trajektorie (T) ausgewählt wird, welche die höchste Konvergenz mit den Randbedingungen aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Randbedingung vorgegeben wird, dass – ein Lenkwinkel bei der Befahrung der jeweiligen Trajektorie (T) unverändert gleich einem aktuellen Lenkwinkel vor der Befahrung der Trajektorie (T) bleibt und/oder – ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie (T) hinsichtlich einer Minimierung der auftretenden Wankwinkel optimiert ist und/oder – ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie (T) hinsichtlich einer Minimierung einer auftretenden Wankwinkelrate optimiert ist und/oder – ein Verlauf der jeweiligen Trajektorie (T) hinsichtlich einer Minimierung einer auftretenden Steilheit optimiert ist.
- Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die möglichen Trajektorien (T) bei stehendem Fahrzeug (
1 ) anhand einer Simulation unter Berücksichtigung des erfassten Geländeprofils (G) ermittelt werden.
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