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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Transportmaschine, insbesondere einer Maschine zum Personentransport, bei dem mindestens ein Datensatz für eine Personen gespeichert wird oder mehrere Datensätze für mehrere Personen, wobei der Datensatz mindestens ein Identifikationsdatum der Personen enthält.
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Als Identifikation sind biometrische Daten geeignet. Alternativ können der Person zugeordnete Daten verwendet werden, wie Autoschlüsselcode o. Ä.
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Die Transportmaschine kann bspw. ein Zweirad, ein Automobil, d. h. ein Kraftfahrzeug für die Beförderung von Personen, oder eine andere Maschine sein, insbesondere für den Straßenverkehr. Die Transportmaschine kann durch mindestens einen Elektromotor, durch einen Verbrennungsmotor oder durch eine Kombination aus Elektromotor und Verbrennungsmotor angetrieben werden.
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Flugzeuge werden bereits seit langem durch Autopilotsysteme gesteuert, weil es sich bei Start, Landung und Flug um überschaubare Szenarien handelt im Gegensatz zu den viel komplexeren Szenarien im Straßenverkehr. Es gibt eine Vielzahl von automatischen Assistenzsystemen für Fahrzeuge. Jedoch unterstützen diese Systeme den Fahrer nur und übernehmen damit nur bedingt die Verantwortung für das Fahren. Insbesondere fällt es schwer, Maße zu finden mit denen sich die Zuverlässigkeit der Assistenzsysteme abschätzen lässt und mit deren Hilfe die Assistenzsysteme in Klassen eingeteilt werden könnten.
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Aus der Druckschrift
DE 103 23 723 A1 ist eine Einrichtung zum individuellen Einstellen von fahrdynamischen Eigenschaftten eines Kraftfahrzeugs bekannt, in der dem jeweiligen Fahrer zugeordnete Fahrzeugparameter gespeichert werden und das Fahrzeug entsprechend der Parameter auf den jeweiligen Fahrer eingestellt wird.
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Weiterhin zeigt die Druckschrift
EP 1 013 509 A2 ein Verfahren zur Klassifizierung der Fahrweise eines Fahrers in einem Kraftfahrzeug, wobei der Fahrer anhand von gemessenen Indikatoren klassifiziert wird, und die Fahrzeugkomponenten entsprechend der Klassifizierung eingestellt werden.
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Aus der Druckschrift
WO 2011/096 871 A1 ist ferner ein System und ein Verfahren zum Kontrollieren eines Fahrzeugs bekannt, das in dem Fahrzeug nur solche Funktionen freischaltet, für deren Nutzung der Fahrer berechtigt ist.
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Aus der Druckschrift
DE 101 62 853 C1 ist ein Kraftfahrzeugsteuersystem bekannt mit mindestens zwei separaten Steuergeräten, die über ein Bussystem verbunden sind, und wobei eine Funktion eines auf dem ersten Steuergerät ausgeführten Programmablaufs auf das zweite Steuergerät ausgelagert wird.
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Es ist Aufgabe der Ausführungsbeispiele, ein einfaches Verfahren zum Betreiben einer Transportmaschine anzugeben, wobei das Verfahren insbesondere den Einsatz von Assistenzsystemen begünstigen soll bzw. den Einsatzbereich von Assistenzsystemen erweitern soll. Außerdem sollen ein entsprechender Diensterbringungsrechner und ein entsprechendes Fahrzeug angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch einen Diensterbringungsrechner sowie eine Transportmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das Verfahren bietet die Möglichkeit eine Identifikation einer Person über biometrische Daten oder auf andere Art und Weise durchzuführen und danach eine personenbezogene Aktivierung von Assistenzsystemen durchzuführen, um die Person in Hinblick auf Reaktionsmöglichkeiten zu unterstützen, die sie nicht meistern bzw. leisten kann.
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Das Assistenzsystem kann die Verantwortung vom Fahrer bzw. Fahrzeugführer für das Fahren bzw. für die jeweilige Teilaufgabe des Fahrens übernehmen.
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Die Verantwortung kann aber auch auf Grund einer verringerten Motorleistung vom Fahrer genommen werden. Die verringerte Motorleistung sichert ebenfalls, dass von der Person keine Reaktionen verlangt werden, die sie nicht leisten kann.
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Im Fall einer vollautomatischen Steuerung wird aus dem Fahrer ein Fahrzeugführer, der sich im Extremfall nur noch identifiziert und ggf. eine Zielvorgabe macht, falls das Ziel nicht schon auf Grund der Umstände klar ist, d. h. täglich die gleiche Strecke, oder vorgegeben Strecken.
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Das Identifikationsdatum kann sein:
- – eine Türschlüsselcode,
- – ein Kennwert auf einer Chipkarte,
- – eine RFID (Radio Frequency Identifikation),
- – ein bildbasiertes Datum (z. B. Foto des Gesichts, Fingerabdruck, Adern der Hände),
- – ein tonbasiertes Datum (Stimme),
- – oder Kombination aus den genannten Daten.
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Insbesondere bei Elektroautos bzw. Hybridautos, die einen Elektro- und einen Verbrennungsantrieb enthalten, kann es eine zentrale Steuerung geben, die einfach für das Aktivieren der Assistenzsysteme und/oder für die Drosselung der Motorleistung genutzt werden kann.
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Werden sowohl Assistenzsysteme als auch die Motorleistung in das Verfahren einbezogen, bieten sich besonders gute Möglichkeiten, die Fahrleistung einer Person und das Fahrzeug/Transportmaschine aufeinander abzustimmen.
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Es ist durch das Verfahren möglich, die Gruppe der Personen zu erweitern, die ein Fahrzeug führen können, z. B.:
- – auf jüngere Personen, z. B. unter 18 Jahren oder sogar unter 16 Jahren,
- – auf Personen mit Wahrnehmungseinschränkungen, z. B. Einschränkung des Sehfeldes – wobei bspw. ein Überholassistenzsystem diese Einschränkung kompensieren kann, und
- – auf Personen mit motorischen Einschränkungen, die bspw. mit bestimmten Reaktionsverzögerungen verbunden sind, z. B. gebrochener Arm, gebrochenes Bein, Muskelverkürzungen o. Ä.
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Auch ältere Personen lassen sich gezielt unterstützen, insbesondere wenn sie mit der Abgabe von Verantwortung für das gesamte Fahren oder für Teilvorgänge beim Fahren an die Assistenzsysteme einverstanden sind.
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Die Drosselung der Motorleistung kann für die genannten Personengruppen die Basis dafür bilden, dass die Assistenzsysteme in die Lage versetzt werden, die volle Verantwortung für ihre erbrachte Teilaufgabe vom Fahrer zu übernehmen.
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Die Drosselung der Motorleistung kann auch eine Beschränkung der Höchstgeschwindigkeit oder der maximalen Beschleunigung beinhalten.
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Der Datensatz kann ein erstes Datum oder einen ersten Datensatz enthalten, dessen Wert mindestens ein Assistenzsystem angibt, das beim Betreiben des Transportmittels unter Führung der Person verwendet wird, die der Datensatz betrifft.
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Beim Vorgeben des Datenwerts müssen also schon direkte Angaben gemacht werden in Hinblick auf die Fahrerassistenzsysteme. Damit bietet sich die Möglichkeit die Listen der zu verwendenden Assistenzsysteme genau anzugeben.
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Im Gegensatz dazu kann auch eine indirekte Angabe verwendet werden, d. h. z. B. über eine Reaktionszeit oder einen anderen Parameter. Die indirekte Angabe kann bspw. flexibler sein und einfacher weiter zu bearbeiten sein im Vergleich zur direkten Angabe. Auch später hinzu kommende Assistenzsysteme können bei indirekter Angabe auf einfache Art einbezogen werden, insbesondere ohne Änderung der indirekten Angabe. So kann es neue Assistenzsysteme geben, die sehr kurze Reaktionszeiten haben und deshalb frei geschaltet bzw. eingeschaltet werden, wenn in dem Datum indirekt ein Bezug zu kurzen Reaktionszeiten besteht.
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Der Wert des ersten Datums kann eine Reaktionszeit angeben, während der das Assistenzsystem die Fahrsicherheit zu gewährleisten hat bzw. während der die Assistenzsysteme die Fahrsicherheit zu gewährleisten haben.
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Die Reaktionszeit ist nur ein einziger Wert und lässt sich auch leicht auf eine einheitliche Weise Ermitteln, insbesondere durch Messen an einem Fahrsimulator oder durch andere Versuche. Die gemessene Reaktionszeit kann dann dieser Person zugeordnet werden, bspw. für ein Jahr oder länger.
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Abhängig von der Reaktionszeit kann eine von mehreren Listen ausgewählt werden, die zu nutzende automatische Assistenzsysteme und/oder automatische Assistenzfunktionen auflistet. Für längere Reaktionszeiten können mehr Assistenzfunktionen einbezogen werden als für kürzere Reaktionszeiten. Die Assistenzfunktionen gewährleisten in jedem Fall die Fahrsicherheit in einer Zeitspanne die der Reaktionszeit entspricht.
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Die Reaktionszeit kann kleiner als 1 Sekunde sein. Damit wird ein derzeit praktikabler Bereich gewählt, in denen bereits heute einige Assistenzsysteme die Fahrsicherheit auch in komplexen Situationen gewährleisten können, wie z. B. ein Spurhaltessystem und/oder ein Einschersystem und/oder ein Notbremssystem.
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Notbremssysteme haben z. B. Reaktionszeiten kleiner als 300 Millisekunden, kleiner als 200 Millisekunden oder sogar kleiner als 100 Millisekunden. Personen sind in diesen kurzen Reaktionsbereichen eher bereit Verantwortung abzugeben, da zum Erzielen von so kurzen Reaktionszeiten eine hohe Reaktionsbereitschaft erforderlich ist, deren dauerhafte Aufrechterhaltung zu einer zusätzlichen Ermüdung führt. In diesem Falle könnten die Reaktionszeiten nicht ein Mal von einem Menschen gewährleistet werden.
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Ebenso können Systeme zum Bremsen beim Einscheren bereits heute im genannten Reaktionsbereich auch in komplexen Situationen eingesetzt werden. So kann ein anderes Fahrzeug während einer schnellen Fahrt, z. B. größer 50 Kilometer pro Stunde oder sogar größer als 100 Kilometer pro Stunde vor das durch das Einschersystem gesteuerte Fahrzeug einscheren. Der erforderliche Bremsvorgang muss bei allen Witterungs- und Straßenbedingungen sicher durchgeführt werden.
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Andererseits kann auch ein Fußgänger bei langsamer Fahrt einscheren, z. B. bei einem Tempo kleiner als 30 Kilometer pro Stunde oder kleiner als 20 Kilometer pro Stunde.
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Im Bereich kurzer Reaktionszeiten können optische (LIDAR – Light Detection and Ranging) Erkennungsverfahren eingesetzt werden oder eine Radar Erkennung. Zusätzliche Umgebungsinfos, wie GPS (Global Positioning System) und Straßenkarten müssen nicht unbedingt herangezogen werden.
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Eine Voraussetzung für den Einsatz dieser Assistenzsysteme kann deren Ausfallsicherheit sein. Insbesondere können diese System gedoppelt ausgeführt sein und auch über doppelte Signalführung angeschlossen sein. Ist die Doppelung nicht gewährleistet, kann ein Nothalt erzwungen werden.
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Die Akzeptanz des vorgeschlagenen Verfahrens ist erhöht, wenn zunächst nur kurze Reaktionszeiten einbezogen werden.
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Die Reaktionszeit kann aber auch im Bereich von einer Sekunde bis 5 Sekunden liegen. Die Verantwortung, die das automatische System übernimmt ist bei dieser mittleren Reaktionszeit erheblich größer im Vergleich zu der Verantwortung bei kurzen Reaktionszeiten. Hinzu kommt eine Potentzierung der Komplexität auf Grund der längeren Zeit wieder in Kombination mit Witterungsverhältnissen, Straßenbedingungen und unerwarteten bzw. ungewöhnlichen Situationen.
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Im mittleren Reaktionsbereich kann auch das Hinzuziehen von Umgebungsinformationen Karten bzw. GPS erforderlich sein, was die Komplexität weiter erhöhen kann.
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Assistenzsysteme, die automatisches Fahren bis zu 5 Sekunden unterstützen, können bspw. sein:
- – ein Folgeassistent, der einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, wobei der Fahrer bspw. keine Geschwindigkeit steuern muss,
- – ein automatischer Bremsassistent zum vorausfahrenden Fahrzeug, wobei der Fahrer bspw. die Geschwindigkeit dauernd steuern muss, insbesondere bei Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs.
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Die Reaktionszeit kann aber auch größer als 5 Sekunden sein. Insbesondere bei weiterer Technologieentwicklung wird auch dieser Bereich nutzbar für vollautomatisches Fahren. Es können sehr vorausschauende Systeme erforderlich sein, wie GPS, Karteninfos, Kommunikation mit dem vorausfahrenden Fahrzeug, und/oder Kommunikation mit dem folgenden Fahrzeug und/oder Kommunikation mit dem Gegenverkehr etc.
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In dem Reaktionsbereich größer als 5 Sekunden lassen sich aber auch schwere Handikaps von Fahrern überbrücken, so das der Personenkreis, der zum Fahren oder Führen der Transportmaschine berechtigt ist, erheblich erweitert werden kann.
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Das Assistenzsystem kann mindestens eines der folgenden Systeme sein:
- – ein Spurhaltessystem,
- – ein Einschersystem,
- – ein Notbremssystem,
- – ein automatischer Bremsassistent,
- – ein Folgeassistent, oder
- – ein System zur automatischen Fahrzeugführung.
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Das Datum kann direkt oder indirekt angeben, dass mindestens eines, mindestens zwei, usw. oder alle der genannten Assistenzsysteme zu nutzen sind.
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Jeder Datensatz kann mindestens ein erstes Datum enthalten, dessen Wert die der Person zur Verfügung stehende Motorleistung der Transportmaschine angibt. Ein erster Datenwert des ersten Datums kann in einem ersten Datensatz der Datensätze eine Motorleistung angeben, die im Bereich von 40 Prozent bis 60 Prozent der Motorleistung liegt, die ohne Beschränkung zur Verfügung steht.
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Die Motorleistung ist bspw. bezogen auf eine Motorleistung ohne Beschränkung, z. B. Nennleistung des Motors bei einer vorgegebenen Drehzahl.
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Insbesondere bei Elektroautos bzw. Hybridautos (Elektro – Verbrennungsantrieb) mit mehr als zwei Motoren kann eine zentrale Steuerung einfach für die Drosselung der Motorleistung genutzt werden. So kann eine elektronische Umrichtereinheit zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsmotors auf einfache Art so angesteuert werden, dass sich eine verringerte Motorleistung ergibt.
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An Stelle der Drosselung der Motorleistung kommt auch eine Beschränkung der Höchstgeschwindigkeit oder der maximalen Beschleunigung in Frage.
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Abhängig von einem Identifikationsdatum einer Person kann ein Datensatz ermittelt werden. In dem Datensatz enthaltende Daten können zur Einstellung des Automatisierungsgrades der Transportmaschine oder zur Einstellung der der Person zur Verfügung stehenden Motorleistung der Transportmaschine verwendet werden. Somit wird der Automatisierungsgrad bzw. die Motorleistung auf einfache Art eingestellt.
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Der Wert des ersten Datums ist erfindungsgemäß vor einer Änderung durch die Person geschützt, die der Datensatz betrifft. Der Schutz kann bspw. in der Verwendung einer elektronischen Verschlüsselung und/oder in der Verwendung einer elektronischen Signatur bestehen oder durch gekapselte Bauweise erfolgen.
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Berechtigt zur Änderung des Datums ist bspw. nur ein Diensterbringungsrechner einer dritten Stelle, d. h. einer anderen Stelle oder Instanz als die Person oder die Transportmaschine. So kann das Datum durch eine Zulassungsstelle der Transportmaschine, eine Stelle zum Ausgeben von Fahrerlaubnissen, eine Versicherung, oder eine Krankenkasse vorgegeben bzw. geändert werden.
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Der Wert des ersten Datums kann auch vor einer Änderung durch eine Steuerung einer Transportmaschine geschützt sein, die von der Person geführt wird, die der Datensatz betrifft. Somit wird z. B. ein Fahrverhalten der Person nicht berücksichtigt, dem bspw. Änderungen in der Reaktionszeit zu entnehmen wären. Die Person hat dann somit keinen Einfluss auf den Wert des Datums, was den Anwendungsbereich des Verfahrens verschiebt im Vergleich zu Verfahren, bei denen die Person das Datum direkt oder durch ihre Fahrweise ändern kann.
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Das Identifikationsdatum kann zwischen der Transportmaschine und einer außerhalb der Transportmaschine angeordneten Datenverarbeitungseinheit übertragen werden, z. B. ein Diensterbringungsrechner (DER), der auch als Server bezeichnet wird. Ein Client oder Dienstnutzungsrechner (DNR) ist im Fahrzeug bzw. in der Transportmaschine angeordnet und nimmt die Dienste des Servers in Anspruch.
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Eine Vielzahl von Datensätzen für eine Vielzahl von Personen kann auf dem Server an zentraler Stelle gespeichert werden. Das Identifikationsdatum kann elektronisch verschlüsselt und/oder elektronisch signiert sein, um Missbrauch vorzubeugen.
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Aber auch innerhalb der Transportmaschine kann eine Speicherung der Daten erfolgen, bspw. bei Zulassung des Fahrzeugs oder bei einer Überprüfung (z. B. TÜV – Technischer Überwachungsverein), bei einer Wartung in einer Werkstatt usw.
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Ein zu dem Identifikationsdatum gehörendes Antwortdatum kann zwischen der Transportmaschine und einer außerhalb der Transportmaschine angeordneten Datenverarbeitungseinheit übertragen werden. Auch das Antwortdatum kann elektronisch verschlüsselt und/oder elektronisch signiert sein, um Missbrauch vorzubeugen.
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Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen Diensterbringungsrechner mit einer Speichereinheit und mit einer Prozessoreinheit. In der Speichereinheit können eine Vielzahl von Datensätzen für eine Vielzahl von Personen gespeichert sein. Jeder Datensatz enthält mindestens ein Identifikationsdatum einer der Personen. Jeder Datensatz kann ein erstes Datum enthalten, dessen Wert zur Aktivierung mindestens eines Assistenzsystems verwendet wird, das beim Betreiben der Transportmaschine unter Führung der Person, die der Datensatz betrifft, verwendet wird, oder dessen Wert die der Person zur Verfügung stehende Motorleistung der Transportmaschine angibt. Auch werden beide Daten gleichzeitig verwendet, d. h. mindestens ein Datum zum Aktivierungsgrad und mindestens ein Datum zur Motorleistung je Person.
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Für den Diensterbringungsrechner gelten die oben für das Verfahren genannten technischen Wirkungen in gleicher Weise.
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Weiterhin wird eine Transportmaschine angegeben, die eine Identifikationseinheit zum Erzeugen mindestens eines Identifikationsdatums enthält, das eine Person identifiziert. Die Transportmaschine enthält bei einer ersten Alternative eine Sendeeinheit, die das Identifikationsdatum versendet, und eine Empfangseinheit, die ein zu dem Identifikationsdatum gehörendes Antwortdatum empfängt. Bei einer zweiten Alternative ist an Stelle der Sendeeinheit und der Empfangseinheit eine Speichereinheit vorhanden, die ein Vergleichs-Identifikationsdatum und ein zugehöriges Antwortdatum speichert. Eine Steuerung kann abhängig von dem Antwortdatum mindestens ein Fahrerassistenzsystem aktivieren und/oder die Motorleistung der Transportmaschine einstellen.
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Damit kann die Transportmaschine insbesondere zum Durchführen der oben erläuterten Verfahren verwendet werden, wobei dieselben technischen Wirkungen gelten. Bei Weiterbildungen enthält die Transportmaschine Einheiten, die auf der Fahrzeugseite zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen erforderlich sind.
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Die Transportmaschine kann mindestens zwei Datenverarbeitungseinheiten mit hoher Verfügbarkeit enthalten. Eine erste Datenverarbeitungseinheit und eine zweite Datenverarbeitungseinheit können jeweils zu mindestens 20 Prozent, zu mindestens 60 Prozent oder zu mindestens 90 Prozent oder sogar zu 100 Prozent (vollständige Redundanz) die gleiche Funktion erbringen. Die beiden Datenverarbeitungseinheiten steuern bspw. die oben erwähnten Assistenzsysteme oder übernehmen andere Aufgaben der Fahrzeugsteuerung, wie zentrale Steuerung, elektronische Bremsen (Brake by Wire), elektronisches Lenken (Stear by Wire) oder andere elektronische Steuerfunktion (X by Wire).
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Die beiden Datenverarbeitungseinheiten können jeweils an zwei redundante Datenübertragungsverbindungen oder Datenverarbeitungsnetze angeschlossen sein.
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Erst durch das Gewährleisten von hoher Verfügbarkeit bzw. Ausfallsicherheit können automatische Fahrvorgänge möglich sein und eine große Verbreitung finden. Das kann wiederum eine Voraussetzung für die Verbreitung der genannten Verfahren, des genannten Diensterbringungsrechners und der genannten Transportmaschine sein.
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In näherer Zukunft liegt eine Verwendung obiger Erfindung bspw. darin, die abrufbare Leistung des Antriebsstrangs des Fahrzeugs fahrerspezifisch zu konfigurieren. Junge, wenig geübte Fahrer können im Fahrzeug weniger Leistung abrufen als geübte Fahrer mit entsprechender Fahrpraxis.
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Ebenfalls realistisch wird die Ausgabe von Führerscheinen im Alter von 16 Jahren. Das System zur Personalisierung der Leistung des Antriebsstrangs erkennt den Fahrer und reduziert auch hier entsprechend die maximale Geschwindigkeit und die maximale Beschleunigung.
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Bislang gibt es eine Personalisierung im Fahrzeug bspw. nur im Körperbereich bzw. in der Body-Domäne (Sitz- und Spiegel-Verstellung). Eine Personalisierung der Fahrdynamik und in diesem Bereich insbesondere die personenspezifische Leistungsdrosselung wird derzeit nicht unterstützt.
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Auf Basis einer Fahreridentifikation kann jedoch durch die Erfindung bzw. durch deren Ausführungsbeispiele über die fahrerspezifische Konfiguration des Sitzes und der Spiegeleinstellungen hinaus ebenfalls die fahrerspezifische Konfiguration der Fahrdynamik und hier insbesondere der Leistung des Antriebsstrangs erfolgen. Darüber hinaus ist für zukünftige Fahrzeuge der Grad der Fahrzeugautomatisierung personalisiert abrufbar.
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Die Fahreridentifikation kann klassisch z. B. durch den Zündschlüssel oder Chipkarte oder aber auch durch eine Gesichtserkennung oder eine Stimmerkennung oder aber durch einen Fingerabdruckscanner erfolgen.
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Nach der Fahreridentifikation kann ein gesicherter, verschlüsselter Datenabgleich zu einem Server erfolgen, der die Fahrberechtigung bestätigt. Dieser Zugriff kann über einen Telekommunikationskanal erfolgen, Funk, Mobiltelefon o. Ä. Damit kann verhindert werden, dass jemand, der ein Fahrzeug fährt bzw., führt, keine Berechtigung dafür hat, z. B. für Jugendliche oder Erwachsene, nach dem Entzug der Fahrerlaubnis.
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Der Grad der Fahrzeugautomatisierung bestimmt die Eingriffsstärke, Eingriffsdauer und den Eingriffszeitpunkt (point of no return) der automatischen Steuerung bzw. der automatischen Regelung in das Fahren. In Zukunft wird es das Szenario geben, dass gebrechliche bzw. fahruntüchtige Fahrer einen elektronischen Copiloten aktiviert bekommen. Dasselbe Fahrzeug sollte dann allerdings einem geübten Fahrer ohne die Beschränkung „Fahren nur mit elektronischem Copiloten” bzw. vorgegebenen Abstufungen dieser Beschränkung zur Verfügung stehen.
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Es kann eine Parametrisierung der Leistung und der Dynamik des Antriebsstrangs in Abhängigkeit des Fahrers erfolgen. Außerdem kann eine Parametrisierung des Grades der Fahrzeugautomatisierung in Abhängigkeit des Fahrers erfolgen. Weiterhin können eine datenbankbasierte Identifikation und Identifikation anhand persönlicher Merkmale zur Verifikation der Fahrberechtigung verwendet werden.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Anordnung aus Fahrzeug und Server,
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2 ein Fahrzeug, das in einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird,
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3 zentrale und periphere Rechner in einem Fahrzeug,
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4 einen ersten Teil eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs, und
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5 einen zweiten Teil eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Anordnung aus Fahrzeug bzw. Auto 10 und Server 16. Das Auto 10 ist bspw. ein Personenkraftfahrzeug, das einem Fahrer 14 gehört. Im oder am Auto 10 befindet sich eine Identifikationseinheit 12, die bspw. biometrische Merkmale des Fahrers 14 erfasst oder eine Kennung auf einer Chipkarte oder einem Autoschlüssel des Fahrers 12. Das Auto 10 ist eine Elektrofahrzeug, alternativ ein Verbrennungsfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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Der Server 16 ist ein Diensterbringungsrechner (DER) der die folgenden Bestandteile enthält:
- – einen Speicher Mem, z. B. einen RAM (Random Access Memory) und/oder einen ROM (Read Only Memory),
- – einen Prozessor MP, z. B. einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, der Befehle abarbeitet, die im Speicher Mem gespeichert sind,
- – eine Sende-/Empfangseinheit R/S (Receive/Send),
- – einen bidirektionalen Datenbus 18 zwischen der Sende-/Empfangseinheit R/S und dem Prozessor MP, und
- – einen Daten-/Befehlsbus 20 zwischen dem Prozessor MP und dem Speicher Mem.
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Im Speicher Mem sind eine Vielzahl von Datensätzen für eine Vielzahl von Fahrern gespeichert, siehe die beiden dargestellten Datensätze DS1, DS2. Der Datensatz DS1 betrifft einen Fahrer eines anderen Autos oder einen anderen Fahrer des Autos 10. Der Datensatz DS2 betrifft dagegen den Fahrer 14.
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Die Datensätze, siehe DS1, DS2, haben die gleiche Datenstruktur:
- – ein Vergleichs-Identifikationsdatum ID, spezifiziert die Person bzw. den Fahrer, dessen Daten in dem betreffenden Datensatz enthalten sind,
- – ein Reaktionszeitdatum t, das eine für den durch den Datensatz betroffenen Fahrer festgelegte Reaktionszeit angibt, und
- – ein Motorleistungsdatum m, das eine für den durch den Datensatz betroffenen Fahrer festgelegte Motorleistung angibt.
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Im Ausführungsbeispiel haben die genannten Daten ID, t und m des Datensatzes DS2 in der genannten Reihenfolge bspw. die folgenden Werte:
- – Datenwert x, gibt die Vergleichs-ID für den Fahrer 14 an
- – Datenwert y, z. B. 1 Sekunde, und
- – Datenwert z, z. B. 50 KW (Kilowatt) oder kleiner.
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Alternativ oder zusätzlich enthalten die Datensätze, siehe DS1, DS2, ggf. auch eine Fahrzeug ID (Identifier/Kennzeichen). Damit kann gewährleistet werden, dass der Fahrer 14 bspw. nur mit einem bestimmten Fahrzeug fährt.
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Die Datensätze, siehe DS1, DS2, können Datenfeldnamen ID, t und m enthalten. Alternativ werden die Datenfeldnamen jedoch nicht mit im Datensatz vermerkt.
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Die Identifikationseinheit 12 ist in einem anderen Bespiel im Server 16 enthalten, wobei bspw. ein Bild des Fahrers 14, zum Server 16 übertragen wird und die Identifizierung dann im Server 16 erfolgt.
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In einem Verfahrensschritt 28 werden die Datensätze, siehe DS1, DS2, im Speicher Mem gespeichert, z. B. unter Verwendung eines oder mehrerer weiterer Diensterbringungsrechner/Server, die jedoch in der 1 nicht dargestellt sind. Später können die Datensätze nur durch die anderen Server verändert werden. Auch weitere Datensätze können später noch abgespeichert werden.
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In einem Verfahrensschritt 30, im folgenden kurz Schritt genannt, erfolgt die Identifizierung des Fahrers 14, bspw. durch Abnahme eines Fingerabdrucks oder durch Übermittlung eines Kennzeichens an die Identifikationseinheit 12.
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In einem nächsten Verfahrensschritt 32 wird das Kennzeichendatum des Fahrers 14 von der Identifikationseinheit 12 zu dem Server 16 übertragen, bspw. über das Internet. Optional wird eine elektronische Verschlüsselung bei der Datenübertragung verwendet.
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Der Server 16 verwendet das übertragene Kennzeichendatum, um einen Datensatz DS2 zu ermitteln, dessen ID den gleichen Wert x hat wie das übermittelte Kennzeichendatum, siehe Speicherzugriff 34 auf den Speicher Mem bzw. auf den Datensatz DS2.
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Anschließend werden Daten t und/oder m des gefundenen Datensatzes DS2 vom Server 16 an die Identifikationseinheit 12 übermittelt, siehe Schritt 36. Optional wird eine elektronische Verschlüsselung bei der Datenübertragung in der Rückrichtung verwendet.
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Im Auto 10 werden die empfangenen Daten dazu genutzt, den Automatisierungsgrad und/oder die Motorleistung des Autos 10 festzulegen.
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2 zeigt ein Fahrzeug bzw. Auto 10a, das in einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Auch das Auto 10a ist ein Personenkraftwagen. Ein Fahrer 14a stimmt bspw. mit dem Fahrer 14 überein. Alternativ sind die Fahrer 14a und 14 voneinander verschiedene Personen.
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Das Auto 10a enthält eine Identifikationseinheit 12a, die der Identifikationseinheit 12 entspricht. Eine im Auto 10a angeordnete Datenverarbeitungseinheit 16a enthält bis auf die Sende-/Empfangseinheit R/S (Receive/Send), dieselben Einheiten wie der Server 16. Ein bidirektionaler Datenbus 18a liegt zwischen der Identifikationseinheit 12a und dem Prozessor MP.
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Im Speicher Mem sind eine Vielzahl von Datensätzen für eine Vielzahl von Fahrern gespeichert, siehe die beiden dargestellten Datensätze DS1, DS2. Der Datensatz DS1 betrifft einen Fahrer eines anderen Autos oder einen anderen Fahrer des Autos 10a. Der Datensatz DS2 betrifft dagegen den Fahrer 14a. Die Datensätze, siehe DS1, DS2, haben wieder die gleiche Datenstruktur, die oben an Hand der 1 erläutert worden ist.
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Weiterhin enthält das Auto 10a:
- – einen Motor M, insbesondere einen Elektromotor zum Antrieb des Autos 10a,
- – eine Steuerungseinheit 50, und
- – Akkumulatoreinheit 52, die auch als Batterie bezeichnet wird und die bspw. eine Kapazität größer 20 KWh hat oder größer.
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Das Auto 10a ist zwar ein Elektrofahrzeug, kann alternativ aber auch ein Verbrennungsfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Im Ausführungsbeispiel haben die genannten Daten ID, t und n des Datensatzes DS2 die oben genannten Werte x, y und Z.
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Alternativ oder zusätzlich enthalten die Datensätze, siehe DS1, DS2, ggf. auch eine Fahrzeug ID (Identifier/Kennzeichen). Damit kann gewährleistet werden, dass der Fahrer 14a bspw. nur mit einem bestimmten Fahrzeug fährt, bspw. nur mit dem Auto 10a.
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Die Datensätze, siehe DS1, DS2, können Datenfeldnamen ID, t und m enthalten. Alternativ werden die Datenfeldnamen jedoch nicht mit im Datensatz vermerkt.
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In einem Verfahrensschritt 58 werden die Datensätze, siehe DS1, DS2, im Speicher Mem gespeichert, z. B. unter Verwendung eines oder mehrerer weiterer Diensterbringungsrechner/Server, die jedoch in der 2 nicht dargestellt sind. Später können die Datensätze nur durch die anderen Server verändert werden. Auch weitere Datensätze können später noch abgespeichert werden.
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In einem Verfahrensschritt 60, im folgenden kurz Schritt genannt, erfolgt die Identifizierung des Fahrers 14a, bspw. durch Abnahme eines Fingerabdrucks oder durch Übermittlung eines Kennzeichens an die Identifikationseinheit 12a.
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In einem nächsten Verfahrensschritt 62 wird das Kennzeichendatum des Fahrers 14a von der Identifikationseinheit 12a zu der Datenverarbeitungseinheit 16a übertragen, bspw. über den Bus 18a. Optional wird eine elektronische Verschlüsselung bei der Datenübertragung verwendet. Der Bus 18a ist bspw. ein FlexRay-Bus, PROFINET (PROcess FIeld NETwork) Bus, ein einfacher CAN-Bus (Controller Area Network), ein doppelter CAN-Bus oder ein Ethernet.
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Die Datenverarbeitungseinheit 16a verwendet das übertragene Kennzeichendatum, um einen Datensatz DS2 zu ermitteln, dessen ID den gleichen Wert x hat wie das übermittelte Kennzeichendatum, siehe Speicherzugriff 34 auf den Speicher Mem bzw. auf den Datensatz DS2.
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Anschließend werden Daten t und/oder m des gefundenen Datensatzes DS2 von der Datenverarbeitungseinheit 16a an die Steuereinheit 50 übermittelt, siehe Schritt 66. Optional wird eine elektronische Verschlüsselung bei der Datenübertragung in der Rückrichtung verwendet. Es gibt einen nicht dargestellten Bus zwischen der Datenverarbeitungseinheit 16a und der Steuereinheit 50, bspw. einen FlexRay-Bus, einen PROFINET (PROcess FIeld NETwork) Bus, einen einfachen CAN-Bus (Controller Area Network), einen doppelten CAN-Bus oder ein Ethernet.
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In der Steuereinheit 50 werden die empfangenen Daten dazu genutzt, den Automatisierungsgrad und/oder die Motorleistung des Autos 10 festzulegen, bspw. bei der Ansteuerung des Motors M, siehe Schritt 68.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Identifikationseinheit 12, 12a Bestandteil der Datenverarbeitungseinheit 16a.
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Die 3 zeigt zentrale und periphere Rechner in einem Fahrzeug, z. B. im Auto 10, 10a, insbesondere in einem akkumulatorbetriebenen bzw. batteriebetriebenen Fahrzeug, d. h. einem Elektroauto. Das Fahrzeug enthält einen zentralen Bordrechner 80 und weitere Recheneinheiten.
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Der zentrale Bordrechner 80 enthält:
- – eine erste zentrale Steuereinheit VCC1, und
- – eine zweite zentrale Steuereinheit VCC2.
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Zu den weiteren Recheneinheiten gehören:
- – eine erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 (Stear by wire),
- – eine zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2,
- – eine erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 (Break by wire),
- – eine zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2, sowie
- – weitere nicht dargestellte Einheiten, die redundant oder einfach ausgeführt sind.
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Weiterhin gibt es ein erstes Datenübertragungsnetz DT1 und optional ein zweites Datenübertragungsnetz DT2, welche den Bordrechner 80 und die weiteren Recheneinheiten verbinden.
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Die erste zentrale Steuereinheit VCC1 enthält:
- – einen Prozessor Pr1 und einen Prozessor Pr2, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N1a, N1b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr1 und Pr2 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
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Die Übertragungseinheiten N1a, N1b werden bei Verwendung eines Ethernets bspw. durch zwei sogenannte Switche gebildet. Andere Netze sind jedoch ebenfalls verwendbar, die insbesondere die oben genannten Protokolle verwenden.
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Die zweite zentrale Steuereinheit VCC2 enthält:
- – einen Prozessor Pr3 und einen Prozessor Pr4, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N2a, N2b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr3 und Pr4 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird. Die Übertragungseinheiten N2a, N2b sind bspw. wie die Übertragungseinheit N1a, N1b aufgebaut.
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Die erste zentrale Steuereinheit VCC1 und die zweite zentrale Steuereinheit VCC2 erbringen bspw. mindestens eine oder alle der folgenden Funktionen redundant:
- – zentrale Funktionen für die Lenkung, wobei bspw. ein einzustellender Lenkwinkel ausgegeben wird,
- – zentrale Funktionen für ein Fahren auf Abstand, wobei bspw. Beschleunigung- oder Abbremsdaten erzeugt werden,
- – zentrale Funktionen eines Stabilisierungsverfahrens ESP (Elektronisches Stabilisierungs-Programm),
- – die Regelung der Längsdynamik,
- – zentrale Teile einer elektronischen Bremskraftverteilung (EBV).
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Die erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 enthält:
- – einen Prozessor Pr5 und einen Prozessor PrG, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N3a, N3b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr5 und Pr6 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
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Die zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2 enthält:
- – einen ersten Prozessor Pr7 und einen zweiten Prozessor Pr8, bspw. Mikroprozessoren, die Programmbefehle abarbeiten, die in nicht dargestellten Speichereinheiten gespeichert sind,
- – zwei Übertragungseinheiten N4a, N4b, mit deren Hilfe eine Verbindung von und zu den Prozessoren Pr7 und Pr8 zu den Datenübertragungsnetzen DT1, DT2 hergestellt wird.
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Die erste Lenksteuerungseinheit Sbw1 und die zweite Lenksteuerungseinheit Sbw2 erbringen die folgenden Funktionen redundant:
- – Umsetzung von empfangenen Daten für einen Lenkwinkel in eine Lenkbewegung des Fahrzeugs.
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Die erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 enthält:
- – zwei nicht dargestellte Prozessoren, insbesondere Mikroprozessoren,
- – zwei nicht dargestellte Übertragungseinheiten zur Kopplung der Prozessoren der ersten Bremsansteuerungseinheit Bbw1 an die Datenübertragungsnetze DT1, DT2.
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Die zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2 enthält:
- – zwei nicht dargestellte Prozessoren, insbesondere Mikroprozessoren,
- – zwei nicht dargestellte Übertragungseinheiten zur Kopplung der Prozessoren der zweiten Bremsansteuerungseinheit Bbw2 an die Datenübertragungsnetze DT1, DT2.
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Die erste Bremssteuerungseinheit Bbw1 und die zweite Bremssteuerungseinheit Bbw2 erbringen die folgenden Funktionen redundant:
- – Betätigen einer Bremse abhängig von zentralen Vorgaben der Steuereinheiten VCC1 bzw. VCC2 bei Ausfall von VCC1,
- – dezentrale Funktionen im Rahmen eines ABS Bremsvorgangs, und
- – dezentrale Funktionen im Rahmen eines ESP Vorgangs.
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Die Datenübertragungsnetze DT1, DT2 ermöglichen eine redundante Übertragung von Daten zwischen den in der 1 dargestellten Einheiten. Die Datenübertragungsnetze DT1, DT2 arbeiten nach dem gleichen Übertragungsprotokoll oder nach voneinander verschiedenen Übertragungsprotokollen, bspw. FlexRay, doppelter CAN-Bus oder Ethernet. Alternativ wird nur ein Datenübertragungsnetze DT1 verwendet, d. h. keine redundante Datenübertragung.
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Eine Ausgestaltung kann auch der Einsatz von n > 2 Duplex-Systemen sein: n-DuplexRechner (mit n mal je 2 Kerne pro Duplexeinheit), wobei n eine natürliche Zahl ist.
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Der zentrale Bordrechner 80 enthält im Beispiel außerdem:
- – ein Spurhaltessystem 82,
- – ein Einschersystem 84,
- – ein Notbremssystem 86,
- – einen automatischen Bremsassistenten 88,
- – einen Folgeassistent 90, und ggf. ein
- – System zur vollautomatischen Fahrzeugführung 92.
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Die Assistenzsysteme 82 bis 92 enthalten jeweils mindestens einen Prozessor und ggf. eigene Speichereinheiten für Befehlsfolgen. Die Assistenzsysteme 82 bis 92 können einfach oder vorzugsweise gedoppelt ausgeführt werden.
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Die Assistenzsysteme 82 bis 92 werden nach einem der in der Einleitung, an Hand der 1, der 2 bzw. der 4 und 5 erläuterten Verfahren aktiviert, d. h. insbesondere unter Verwendung eines Reaktionszeitdatums oder unter Verwendung von Listen der zu aktivierenden Assistenzsysteme 82 bis 92. Alternativ oder zusätzlich wird auch die Motorleistung mit Hilfe des zentralen Bordrechners 80 nach den in dieser Anmeldung erläuterten Verfahren vorgegeben.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen werden keine redundanten Datenverarbeitungseinheiten und keine redundanten Datenübertragungsbusse verwendet, d. h. es wird keine Doppelung verwendet.
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4 zeigt einen ersten Teil eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs, z. B. des Autos 10, 10a. Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt 100, im Folgenden kurz Schritt genannt. In einem Verfahrensschritt 102 werden die Datensätze im Server 16 oder direkt in einer Datenverarbeitungsanlage 16a (kurz DV-Anlage) des Autos 10a gespeichert, siehe Schritt 28 in 1 bzw. Schritt 58 in 2.
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Danach wird in einem Schritt 103 die Identifikation des Fahrers 14, 14a durchgeführt, siehe Schritt 30 in 1 bzw. Schritt 60 in 2. Die Aufnahme von biometrischen Größen bzw. eines Kenndatums erfolgt im Auto 14, 14a. Die eigentliche Identifikation, d. h. zum Beispiel die Merkmalsextraktion bei biometrischen Größen, kann im Server 16 oder in der DV-Anlage 16a erfolgen.
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Die Identifikationsdaten des Fahrers werden dann in einem Schritt 104 zum Server oder zur DV-Anlage 16 übertragen.
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In einem Schritt 106 werden die Datensätze gelesen, siehe Schritt 34 in 1 bzw. Schritt 64 in 2, insbesondere unter Verwendung eines Suchverfahrens oder gemäß einer Sortierung. Alternativ oder zusätzlich wird ein Datenbanksystem zur Speicherung der Datensätze DS1, DS2 verwendet.
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Wurde zum Identifikationsdatum ein passender Vergleichsdatensatz ermittelt, so wird optional geprüft, ob der Fahrer eine Berechtigung zum Führen des Fahrzeugs hat. Bspw. hat der Fahrer noch keine Fahrerlaubnis. In diesem Fall wird das Verfahren im Schritt 110 beendet, ohne Assistenzsysteme des Fahrzeugs frei zu schalten bzw. einzuschalten. Das Starten des Fahrzeugs kann, muss aber nicht unterbunden werden.
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Ist einer Person die Fahrerlaubnis entzogen worden, so kann ihr bspw. das vollautomatische Fahren gestattet sein, wobei bspw. die Motorleistung vermindert ist, um die Komplexität für das vollautomatische Fahren zu verringern. In diesem Fall, wie auch im Fall einer vorliegenden Berechtigung folgt dem Schritt 108 unmittelbar der Schritt 112, siehe 5.
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5 zeigt einen zweiten Teil eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs, z. B. des Autos 10, 10a. Im Schritt 112 werden die Antwortdaten vom Server 16 bzw. von der DV-Anlage 16a zum Auto 10 bzw. zu einer Steuerung 50 des Autos 10a übertragen, siehe Schritt 36 in 1 bzw. Schritt 66 in 2.
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In einem dem Schritt 112 folgenden Schritt 114 wird der Antriebsstrang durch eine Steuerung des Fahrzeugs abhängig vom empfangenen Datum parametrisiert, z. B. der Antriebsstrang des Autos 10, 10a. Die Parametrisierung betrifft bspw. das Datum m und damit die maximale Motorleistung, das maximale Motordrehmoment, die maximal Geschwindigkeit, die maximale Beschleunigung oder einen anderen die Leistung des Motors betreffenden Parameter. Alternativ oder zusätzlich werden durch die Steuerung Assistenzsysteme abhängig von den übertragenen Daten, z. B. t, parametrisiert, z. B. eines oder mehrere der Assistenzsysteme 82 bis 92.
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In einem nächsten Schritt 120 prüft eine Steuerung des Fahrzeugs, ob die Konfiguration gemäß der empfangenen Daten erfolgreich war, d. h. ob dass Fahrzeug so konfiguriert werden konnte, wie es die empfangenen Daten erfordern.
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Ist dies der Fall, so folgt nach dem Schritt 120 ein Schritt 122, in welchem das Fahrzeug mit den ggf. erforderlichen Einschränkungen frei gegeben wird, so dass der Fahrer gemäß seinen Fähigkeiten unterstützt von den Assistenzsystemen und ggf. mit gedrosselter Motorleistung losfahren kann.
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Wird dagegen in Schritt 120 festgestellt, dass die Konfiguration nicht möglich war, weil z. B. ein vorgegebenes Assistenzsystem nicht vorhanden, nicht doppelt vorhanden oder defekt ist, so folgt dem Schritt 120 der Schritt 126.
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Im Schritt 126 wird dem Fahrer 14, 14a mitgeteilt, dass keine Freigabe vorliegt. Abhängig von der gewählten Implementierung kann ein Fahren dennoch möglich sein, z. B. für Notfälle oder auf Verantwortung des Fahrers 14, 14a hin. Alternativ ist ein Starten des Fahrzeugs nicht möglich, um bspw. Missbrauch vorzubeugen.
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Zwischen den in den 4 und 5 gezeigten Schritten können weitere Schritte durchgeführt werden. Auch ein Weglassen einzelner Schritte ist möglich, z. B. der Schritte 108 und 110.
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Die an Hand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele können insbesondere mit den in der Einleitung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend.
