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Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, ein System zur Hervorhebung und Erkennung von Objekten im Straßenverkehr gemäß Oberbegriff von Anspruch 14, ein Verfahren zur Hervorhebung und Erkennung von Objekten im Straßenverkehr gemäß Oberbegriff von Anspruch 27 sowie eine Verwendung des Signalgebers und eine Verwendung des Systems.
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Gattungen von Fahrerassistenzsystemen bekannt, denen im Wesentlichen gemein ist, dass sie der Entlastung des Fahrers im Verkehrsgeschehen dienen. Oftmals entfalten derartige Fahrerassistenzsysteme jedoch auch über einen reinen Komforteffekt hinausgehende gefahrenvorbeugende Maßnahmen, z.B. in Form von Warnausgaben an den Fahrer oder gar von Eingriffen in die Fahrzeugsteuerung. Die notwendige Informationserfassung basiert dabei teilweise auf Umfeldsensorik, auf digitalem Kartenmaterial oder auch auf Fahrzeug-zu-X-Kommunikation. Alle diese Systeme sind dabei auf eine möglichst hohe Zuverlässigkeit sowie eine große Dichte der erfassten Informationen angewiesen. Um die Informationserfassung für derartige Systeme oder auch für den Fahrer selbst zu vereinfachen und damit wirkungsvoller zu gestalten, ist es zudem bekannt, Verkehrsteilnehmer oder auch Verkehrszeichen mit besonderen Markierungen zu versehen.
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In diesem Zusammenhang offenbart die
DE 10 2010 031 254 A1 ein Verkehrssicherheitskommunikationssystem zur Erhöhung der Verkehrssicherheit von Fußgängern. Das Verkehrssicherheitskommunikationssystem umfasst eine in einen Schuh eines Fußgängers integrierte Verkehrssicherheitskommunikationseinrichtung sowie eine Sicherheitsrisikoanalyseeinrichtung in einem Fahrzeug. Die Sicherheitsrisikoanalyseeinrichtung sendet ein Signal, welches die Energieversorgung der Verkehrssicherheitskommunikationseinrichtung aktiviert, wenn es von dieser empfangen wird. Wenn die Verkehrssicherheitskommunikationseinrichtung aktiviert wurde, sendet diese ihrerseits ein Signal, aus welchem die Sicherheitsrisikoanalyseeinrichtung eine Position, eine Schrittgeschwindigkeit und ggf. ein tendenziell erhöhtes Gefährdungspotential (z.B. bei Erkennen eines Kindes) des Fußgängers bestimmt. Sofern die Sicherheitsrisikoanalyseeinrichtung eine tatsächliche Gefährdung des Fußgängers durch das eigene Fahrzeug feststellt, wird eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben.
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Aus der
DE 100 28 219 A1 ist eine Markierungseinrichtung für Personen bekannt, die beispielsweise an der Kleidung der Person angebracht werden kann und mittels eines unsichtbaren Strahlungssignals oder auch akustischer bzw. optischer Signale die Position der Person angibt. Die Markierungseinrichtung erfasst zusätzlich selbst Daten aus ihrer Umgebung und kann so die Person auf evtl. Gefahren aufmerksam machen.
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In der
DE 10 2008 061 301 A1 ist eine Validierung von mittels Umfeldsensoren erfassten Informationen durch andere Umfeldsensorinformationen beschrieben, welche beispielsweise zum sogenannten „Target Validated Braking“ genutzt werden kann. Hierzu wird ein Radarsignal mittels eines Kamerasignals validiert, indem das Kamerasignal bestätigt, dass das Radarsignal von einem Fahrzeug reflektiert wird. Eine zusätzliche Abstandsmessung mittels einer Stereokamera ist nicht vorgesehen. Aufgrund dieser Validierung durch einen zweiten Sensor ist die Zuverlässigkeit der Information ausreichend hoch, um einen autonomen Bremsvorgang zur Unfallvermeidung einzuleiten.
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Die
DE 10 2008 023 972 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von verkehrsrelevanten Informationen in einem fahrenden Fahrzeug. Dazu werden Sensordaten eines Sensors und Kartendaten eines Navigationssystems zur Erkennung der verkehrsrelevanten Informationen interpretiert. Der Sensor kann dabei als visueller Sensor in Form einer in Fahrtrichtung blickenden Kamera ausgeführt sein. Die Sensordaten und Kartendaten werden einem Regelwerk zugeführt und von diesem ausgewertet. Im Rahmen der Auswertung wird z.B. eine von der Kamera erkannte Geschwindigkeitsbegrenzung in Form eines Verkehrszeichens zunächst mit den Kartendaten abgeglichen. Sofern die Kartendaten die Gültigkeit der Geschwindigkeitsbegrenzung bestätigen, wird die Geschwindigkeitsbegrenzung dem Fahrer angezeigt.
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Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Systeme sind jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilbehaftet. So sind die bekannten Signalgeber zur Wechselwirkung mit den entsprechenden Systemen oftmals auf eine eigene Energieversorgung angewiesen, um aktiv ein Signal zu generieren. Dadurch ist ihre Verfügbarkeit abhängig vom Vorhandensein einer ausreichenden Energiemenge, z.B. in Form einer Batterie, oder eines geeigneten Generators. Dies jedoch macht derartige Markiervorrichtungen einerseits teurer und andererseits unzuverlässiger als passive Markiervorrichtungen, die nicht aktiv ein Signal erzeugen, sonder lediglich auf sie auftreffendes, optisch sichtbares Licht im Wesentlichen in seine Ausgangsrichtung zurückreflektieren. Ein Beispiel für derartige passive Signalgeber sind einerseits sogenannte „Katzenaugen“, beispielsweise zur Hervorhebung von Verkehrsteilnehmern, andererseits auch Verkehrsschilder, welche üblicherweise optisch reflektierend beschichtet sind. Diese Art von Signalgebern weist jedoch den Nachteil auf, dass sie aufgrund ihrer vergleichsweise geringen Erkennungszuverlässigkeit gemäß dem Stand der Technik z.B. mittels unterschiedlicher Umfeldsensorik mindestens einfach redundant erfasst werden muss, um eine für einen autonomen Eingriff in die Steuerung eines Fahrzeugs ausreichende Zuverlässigkeit zu erreichen. Zudem ist den bekannten, zur Hervorhebung von Verkehrsteilnehmern geeigneten Signalgebern gemein, dass sie durch ihre äußere Beschaffenheit und ihr Erscheinungsbild nicht dazu geeignet sind, einen modischen Charakter eines Kleidungsstücks oder ein modebewusstes Auftreten einer Person unbeeinträchtigt zu lassen, weshalb ihre Verwendung oft trotz ihrer sicherheitserhöhenden Wirkung gemieden wird.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Signalgeber zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr vorzuschlagen, welcher die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Signalgeber zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Signalgeber zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr umfasst ein Markiermittel und ein Trägermaterial, wobei das Markiermittel mindestens eine Oberflächenseite des Trägermaterials bedeckend auf dem Trägermaterial angeordnet ist und/oder einer Substanz des Trägermaterials beigemischt ist, wobei der Signalgeber auftreffende elektromagnetische Strahlung mindestens eines vorbestimmbaren Wellenlängenbandes mittels des Markiermittels reflektiert. Der erfindungsgemäße Signalgeber zeichnet sich dadurch aus, dass eine spektrale Breite und eine spektrale Position des mindestens einen vorbestimmbaren Wellenlängenbandes durch eine Größe und/oder eine Größenverteilung und/oder eine Form von im Markiermittel enthaltenen Nanopartikeln geprägt sind und/oder durch eine Oberflächennanostrukturierung des Markiermittels geprägt sind, wobei die spektrale Position des mindestens einen vorbestimmbaren Wellenlängenbandes in einem infraroten Spektralbereich liegt.
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Daraus ergibt sich zunächst der Vorteil, dass ein sogenannter passiver Signalgeber, also ein Signalgeber ohne eigene Energieversorgung, zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr bereitgestellt wird. Durch den Verzicht auf die eigene Energieversorgung ist der Signalgeber in der Herstellung vergleichsweise unaufwändig und kostengünstig. Zudem ist seine Funktionsfähigkeit weder durch die Lebensdauer eine Batterie noch durch die Funktionsfähigkeit eines im Stand der Technik bekannten Generators beschränkt. Insbesondere der Verzicht auf einen eigenen Generator zur Energieversorgung ermöglicht eine vergleichsweise große Robustheit und Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Signalgebers, da dieser somit keinerlei mechanisch dauerhaft belastete Komponenten umfasst.
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Durch die Verwendung von Nanopartikeln oder auch durch die alternative Oberflächennanostrukturierung des Markiermittels ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Reflektionseigenschaften in Form der spektralen Breite und der spektralen Position des mindestens einen vorbestimmbaren Wellenlängenbandes gezielt eingestellt werden können. So können beispielsweise vergleichsweise enge reflektierende Wellenlängenbänder mit scharfen Übergängen in einen nichtreflektierenden Wellenlängenbereich hergestellt werden. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass Nanopartikel bzw. eine Oberflächennanostrukturierung eine gezielte Einstellung von neuen optischen Eigenschaften bzw. neuen optischen Funktionalitäten von Materialien und Oberflächen ermöglichen. Die Nanopartikel können z.B. auch in einem Farbstoff enthalten sein, welcher auf das Trägermaterial aufgebracht wird.
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Sofern eine Oberflächennanostrukturierung zur Erzeugung und Einstellung der spektralen Breite und der spektralen Position des mindestens einen vorbestimmbaren Wellenlängenbandes anstelle der Nanopartikel herangezogen wird, so weist die Oberflächennanostrukturierung ein topographisches Profil auf, dessen Höhenstrukturierung im Wesentlichen der Größe von Nanopartikeln entspricht, die in einem Wellenlängenband reflektieren.
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Durch die Verwendung der Nanopartikel bzw. der Oberflächennanostrukturierung ist es weiterhin möglich, mehrere, mit einem einstellbaren spektralen Abstand beabstandete Wellenlängenbänder zu erzeugen, welche jeweils die auftreffende elektromagnetische Strahlung der entsprechenden Wellenlängen reflektieren. Somit kann z.B. eine wellenlängenabhängige Intensitätsmodulation der reflektierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt werden. Da die wahrgenommene Strukturgröße zusätzlich mit dem Betrachtungswinkel veränderbar ist, lässt sich daraus die Orientierung (z.B. schräges Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung oder senkrechtes Auftreffen der elektromagnetischen Strahlung) bestimmen. Diese Eigenschaft kann erfindungsgemäß genutzt werden, um eine Ausrichtung des hervorgehobenen Objekts für unterschiedliche Anwendungen zu bestimmen.
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Das Markiermittel des Signalgebers kann sowohl als Festkörper als auch als Flüssigkeit, Suspension oder Pulver ausgebildet sein. Da der erfindungsgemäße Effekt durch das Markiermittel bewirkt wirkt, ist die einzige Voraussetzung für das Trägermaterial, dass dieses zur Beschichtung mit dem Markiermittel bzw. zur Beimischung zur Substanz des Markiermittels geeignet ist. Beispiele für geeignete Markiermittel sind etwa Textilien, Kunststoffe, Metalle und Lacke. Insbesondere bei Textilien und Lacken kann das Markiermittel auf einfache Weise auf dem Träermaterial angeordnet werden. Dies erlaubt eine Anbringung des Signalgebers z.B. auch an Gegenständen, deren optisches Erscheinungsbild andernfalls durch einen herkömmlichen Reflektor wie etwa ein sogenanntes „Katzenauge“ verändert bzw. beeinflusst würde. Insbesondere bei modischen Kleidungsstücken oder modischen Accessoires ist dies ein wesentlicher Vorteil, da diese Gegenstände mit dem erfindungsgemäßen Signalgeber versehen werden können, ohne deren modischen Charakter bzw. deren Design bzw. deren ästhetischen Wert zu mindern. Somit können also auf einfache und effektive Weise Fußgänger im Straßenverkehr hervorgehoben werden, um deren Erkennbarkeit und Sichtbarkeit zu verbessern. Dies wiederum kann die Zahl von bei Verkehrsunfällen verletzten bzw. getöteten Fußgängern verringern helfen.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der spektralen Position des mindestens einen vorbestimmbaren Wellenlängenbandes im infraroten Spektralbereich. Dadurch ist die reflektierte elektromagnetische Strahlung in einem vom sichtbaren Licht getrennten Spektralbereich positioniert und somit für das menschliche Auge unsichtbar. Einerseits trägt dies ebenfalls zur Beibehaltung eines Designs oder modischen Charakters eines Kleidungsstücks bei, da auch die reflektierende Wirkung des Signalgebers für das menschliche Auge nicht erfassbar ist. Zum anderen vereinfacht es die zuverlässige Erkennung des Signalgebers, da dieser in einem vom sichtbaren Spektralbereich separiert liegenden Wellenlängenband reflektiert und somit vergleichsweise einfach anhand seiner Wellenlänge als erfindungsgemäßer Signalgeber erkennbar ist.
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Der erfindungsgemäße Signalgeber wird bevorzugt von einem im infraroten Spektralbereich erfassenden Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs erfasst und als solcher erkannt. Das Fahrerassistenzsystem kann bei Erfassen des Signalgebers eine der Situation angemessene Reaktion einleiten, die von einem autonomen Steuereingriff, insbesondere einer Notbremsung, über eine Bewarnung des Fahrers bis hin zu völliger Passivität des Fahrerassistenzsystems reicht, sofern keine Gefährdung erkannt wird und somit keinerlei Reaktion notwendig ist.
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Die Erfindung bietet den Vorteil einer sehr kostengünstigen Methode, um Fußgänger, insbesondere Kinder, Rad- und Motorradfahrer, aber auch verkehrstechnisch relevante Einrichtungen wie Warnschilder oder Fahrbahnbegrenzungen, im Straßenverkehr hervorzuheben.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Trägermaterial zur Einarbeitung in Kleidungsstücke und/oder Schmuckgegenstände und/oder Transportbehältnisse ohne Minderung deren ästhetischen Werts und/oder ohne Veränderung deren Erscheinungsstils geeignet gewählt ist, wobei die Kleidungsstücke insbesondere Schuhe und/oder Kopfbedeckungen sind, wobei die Schmuckgegenstände insbesondere Armbänder und/oder Haarschmuck sind und wobei die Transportbehältnisse, insbesondere Rucksäcke und/oder Schulranzen und/oder Taschen sind. Daraus ergeben sich die bereits genannten Vorteile hinsichtlich der Anordnung des Signalgebers bzw. mehrerer Signalgeber an Fußgängern und auch Radfahrern, bzw. an deren Bekleidung. Indem das Trägermaterial gezielt derart ausgewählt wird, dass es in die aufgeführten Gegenstände eingearbeitet werden kann, ohne deren ästhetischen Wert bzw. ohne deren Erscheinungsstil zu ändern, ist von einer hohen Akzeptanz des Signalgebers auszugehen, was wiederum eine entsprechend hohe Ausrüstungsrate begünstigt. Somit ergibt sich ein effektiver Weg zur Verhinderung von Verkehrsunfällen unter Beteiligung von Fußgängern, Radfahrern und anderen ungeschützten Verkehrsteilnehmern.
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Bevorzugt kann der erfindungsgemäße Signalgeber auf einfache Weise auf Kleidungsstücke jeder Art, wie z.B. Jacken, Mützen, Hemden, Hosen und/oder Schuhe, aufgebracht werden, selbst nachdem diese hergestellt und an den Endkunden verkauft wurden. Dies kann z.B. ermöglicht werden, indem als Trägermaterial ein geeignetes textiles Material gewählt wird.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass das Trägermaterial ein Kleidungsstück und/oder ein Schmuckgegenstand und/oder ein Transportbehältnis ist, wobei das Kleidungsstück insbesondere ein Schuh und/oder eine Kopfbedeckung ist, wobei der Schmuckgegenstand insbesondere ein Armband und/oder ein Haarschmuck ist und wobei das Transportbehältnis insbesondere ein Rucksack und/oder ein Schulranzen und/oder eine Tasche ist. Dies führt zu dem weiteren Vorteil, dass der Signalgeber nicht mehr an den genannten Gegenständen angeordnet werden muss bzw. in diese eingearbeitet werden muss, sondern die genannten Gegenstände vielmehr selbst den Signalgeber darstellen, da sie das Trägermaterial bilden, welches mindestens auf einer Oberflächenseite mit dem Markiermittel bedeckt ist. Dies kann die Akzeptanz des erfindungsgemäßen Signalgebers weiter erhöhen. Wie bereits beschrieben, kann das Markiermittel entweder in Form von Nanopartikeln ausgeführt sein, welche auf dem Trägermaterial angeordnet werden, oder in Form einer Oberflächennanostrukturierung, welche auch selbst Teil des Trägermaterials sein kann. In letzterem Fall wird also eine Oberfläche des Trägermaterials als Markiermittel genutzt.
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Die Schulranzen können anteilig oder auch vollständig mit dem erfindungsgemäßen Signalgeber versehen sein, beispielsweise kann zu deren Herstellung eine spezielle, nanostrukturierte Faser verwendet werden. In diesem Fall muss der Signalgeber nicht regelmäßig erneut auf den Schulranzen aufgebracht werden, da der Schulranzen zumindest anteilig aus dem Signalgeber besteht und die Hervorhebung somit dauerhaft ist. Sofern entsprechende Signalerfassungsmodule, welche z.B. eine ortsauflösende Kamera umfassen, zur Verfügung stehen, kann auch eine maschinenlesbare Information in Form eines Symbols oder eines Barcodes enthalten sein. Auch eine maschinenlesbare Information in Form einer speziell ausgewählten reflektierten infraroten Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist möglich. Zusätzlich kann eine derartige maschinenlesbare Information auch im sichtbaren Wellenlängenspektrum für das menschliche Auge optisch erfassbar dargestellt werden. Z.B. könnte ein nur im Infraroten erfassbarer Barcode mit einem für das menschliche Auge erfassbaren Piktogramm kombiniert werden, wobei der Barcode und das Piktogramm die gleiche Information bzw. die gleichen Informationen beschreiben. In diesem Fall hat ein menschlicher Beobachter die Möglichkeit, die von einem entsprechenden System ausgelesene Information zu überprüfen, was die Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter erhöht.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass das Markiermittel ein Kleidungswaschmittel und/oder ein Haarwaschmittel und/oder eine Schuhcreme und/oder eine Hautcreme und/oder ein Lack und/oder eine Faser und/oder ein Pulver und/oder eine Suspension und/oder eine Lösung und/oder eine Paste ist, wobei die Faser insbesondere zur Herstellung von Geweben und/oder Textilien verwendbar ist. Damit erhöht sich die Anwendungsbreite des erfindungsgemäßen Signalgebers, da er über die genannten Ausführungsformen des Markiermittels auf eine Vielzahl anderer Gegenstände oder sogar auf Personen übertragbar bzw. auftragbar ist. Z.B. werden bei Verwendung einer Schuhcreme als Markiermittel mit dieser Schuhcreme geputzte Schuhe mit dem Markiermittel versehen und weisen somit die bereits beschriebenen Eigenschaften auf. Ebenso ist der Signalgeber auf einen direkt auf einen Menschen auftragbar, wenn als Markiermittel etwa ein Haarwaschmittel oder eine Hautcreme verwendet werden. Sofern eine Faser als Markiermittel verwendet wird und aus dieser Faser ein Kleidungsstück, z.B. ein Mantel, hergestellt wird, ergibt sich der besondere Vorteil, dass der Signalgeber vergleichsweise groß ist und somit eine vergleichsweise große Hervorhebungswirkung entfaltet. Bevorzugt werden für diese Ausführungsvariante ausschließlich Materialien für das Markiermittel verwendet, die gesundheitlich unbedenklich sind. Insbesondere, wenn es sich um ein Haarwaschmittel bzw. eine Hautcreme handelt, ist auf die gesundheitliche Unbedenklichkeit und Verträglichkeit besonderes Augenmerk zu richten. Beispielsweise sollten Nanopartikel aus Silber, sogenanntes „Nanosilber“, vermieden werden, da von diesen eine evtl. gesundheitsschädigende Wirkung ausgehen kann.
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Falls der Signalgeber in einem Kleidungswaschmittel enthalten ist, haftet er nach einem Waschvorgang mit dem Kleidungswaschmittel dem entsprechenden Kleidungsstück an. In diesem Fall kann die Anbringung des Signalgebers am Kleidungsstück durch den Endkunden mittels Verwendung eines entsprechenden Kleidungswaschmittels also selbst bewirkt werden.
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Ein als Markiermittel verwendeter Lack wird besonders bevorzugt zur Beschichtung eines Verkehrszeichens oder des Straßenbelags verwendet, während die Faser besonders bevorzugt zur Herstellung einer Verkehrswarnweste genutzt wird.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Markiermittel mittels einer Sprühvorrichtung, insbesondere mittels einer Spraydose, auf das Trägermaterial aufbringbar ist. Somit ergibt sich eine einfache Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Signalgeber an unterschiedlichen Arten von Objekten anzubringen bzw. die Objekte als Trägermaterial zu nutzen. Für diese Ausführungsvariante wird als Markiermittel vorzugsweise eine an einem Objekt anhaftende und eintrocknende Suspension bzw. ein sprühbarer Lack gewählt. Auf diese Weise können z.B. Kleidungsstücke, Taschen, Rucksäcke aber auch jede Art von stationärem Objekt mit dem Signalgeber versehen werden.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Markiermittel am Trägermaterial nicht dauerhaft anhaftend ist. Beispielsweise kann ein mittels einer Sprühvorrichtung an einem Kleidungsstück angebrachter Signalgeber durch Waschen des Kleidungsstücks wieder entfernt werden. Auch dies kann die Bereitschaft zur Verwendung des Signalgebers erhöhen, da sein Aufbringen insbesondere auf Kleidungsstücke somit weitestgehend nicht irreversibel ist. Um eine dauerhafte Hervorhebung des markierten Objekts zu gewährleisten, wird in diesem Fall ein regelmäßig erneutes Aufbringen notwendig.
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Die Hervorhebung von Schulranzen von Schulkindern mit dem erfindungsgemäßen Signalgeber ist besonders bevorzugt. Die Hervorhebung kann entweder bereits bei der Herstellung des Schulranzens angebracht werden, oder später durch den Endkunden selber angebracht werden, z.B. mittels einer Spaydose. Da der Signalgeber durch seine Verwendung von infraroten Wellenlängen für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, ergibt sich besonders bei Kindern der Vorteil, dass eine evtl. als störend empfundene Veränderung des Designs bzw. des Erscheinungsbilds des Schulranzens ausbleibt. Somit wird das Problem gelöst, dass sich viele Kinder aufgrund des für sie optisch wahrnehmbaren, als unästhetisch empfundenen Erscheinungsbilds von bekannten Signalgebern – wie z.B. optischen Reflektorelementen und sogenannten Katzenaugen – weigern, mit derartigen Signalgebern versehene Warnwesten, Mützen oder Schulranzen zu tragen, obwohl sie wesentlich zu deren Sicherheit im Straßenverkehr beitragen können.
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Ggf. muss der Signalgeber regelmäßig erneut aufgebracht werden, da je nach Art der Anhaftung (z.B. Spray oder Creme) und Beschaffenheit des hervorgehobenen Objekts (z.B. Kleidung oder Haut) die Markierwirkung nur von begrenzter zeitlicher Dauer ist. Sofern der Signalgeber in mittelbarem oder unmittelbarem Kontakt zu einem Teil des menschlichen Körpers steht, wird auch in diesem Fall auf die gesundheitliche Unbedenklichkeit aller verwendeten Materialien besonders geachtet.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass der Signalgeber mindestens eine kodierte Information in maschinenauslesbarer Form vorhält, wobei die kodierte Information in einem mindestens eindimensionalen Barcode und/oder einer Wellenlänge und/oder mindestens einem zweidimensionalen Symbol enthalten ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass nicht nur die Information über eine bloße Anwesenheit eines mit dem Signalgeber versehenen Objekts übermittelt wird, sondern dass darüber hinaus z.B. eine kodierte, das Objekt beschreibende, Information übermittelt wird. Bei der kodierten Information kann es sich um eine Objekteigenschaft handeln, wie z.B. ob es sich um ein lebendes Objekt oder ein unbelebtes Objekt handelt. Insbesondere kann die Information das Objekt als Kind beschreiben. Da die vom Signalgeber reflektierte elektromagnetische Strahlung für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist, wird auch der mindestens eindimensionale Barcode bzw. das mindestens eine zweidimensionale Symbol vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen und somit nicht als störend empfunden. Ein sich aus der für das menschliche Auge fehlenden Wahrnehmbarkeit in diesem Zusammenhang zusätzlich ergebender Vorteil liegt darin, dass böswillige Intentionen zum Missbrauch des Signalgebers reduziert werden, da der Signalgeber unauffällig bzw. nicht wahrnehmbar ist. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein auf einem Verkehrsschild angebrachter mindestens eindimensionaler Barcode oder ein auf einem Verkehrsschild angebrachtes Symbol auch im vom menschlichen Auge sichtbaren Spektralbereich wahrnehmbar ist, um die Erkennungsreichweite und Zuverlässigkeit der Erkennbarkeit des Signalgebers durch die größere Breite des vorbestimmbaren Wellenlängenbandes weiter zu verbessern. Insbesondere ist es sogar vorgesehen, dass ein Verkehrsschild, auf welchem ein Barcode oder ein Symbol angebracht wurde, keinerlei andere Informationen in anderer Form enthält. Ein derartiges Verkehrsschild weist also ausschließlich den Barcode bzw. das Symbol auf und die vom Barcode oder vom Symbol kodiert enthaltene Information ist für einen menschlichen Betrachter nicht zu verstehen.
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Der Begriff maschinenlesbar ist im Sinne der Erfindung weitläufig zu verstehen und bezieht sich auf die Auswertung eines Musters, eines Symbols oder eines Barcodes mittels einer infrarotsensitiven Kamera bzw. eines infrarotsensitiven Laserscanners bzw. jeder anderen hierzu geeigneten Vorrichtung. Sofern das Muster, das Symbol oder der Barcode sich bis ins sichtbare Spektrum erstrecken, ist es zudem nicht zwingend notwendig, dass der Laserscanner oder die Kamera infrarotsensitiv sind.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass die mindestens eine kodierte Information eine Gattung des Objekts beschreibt. Dadurch können beispielsweise verschiedene Arten von Verkehrsschildern und verschiedene Arten von Verkehrsteilnehmern unterschieden werden, ohne dass ein aufwändiger Bilderkennungsalgorithmus von einer entsprechenden fahrzeugseitigen Bilderkennungseinrichtung gerechnet werden muss. Der erfindungsgemäße Signalgeber hilft somit einer fahrzeugseitigen Bilderkennungseinrichtung, einen Kontext besser zu interpretieren. Dies vereinfacht die autonome Erkennung von Objekten im Straßenverkehr und erhöht gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Erkennung. Insbesondere können auf diese Weise Kinder im Straßenverkehr als solche gekennzeichnet und erkannt werden, was insofern von Vorteil ist, als dass diese aufgrund ihres oftmals unvorsichtigen Verhaltens besonders gefährdet sind.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Objekte Verkehrsteilnehmer und/oder Verkehrshinweisgeber sind, wobei die Verkehrsteilnehmer insbesondere Fahrzeuge und/oder Fußgänger und/oder Fahrräder sind und wobei die Verkehrshinweisgeber insbesondere Verkehrsschilder und/oder Fahrbahnmarkierungen und/oder Kilometersteine und/oder Verkehrsampeln und/oder Laternenpfosten und/oder Leitpfosten und/oder Leitkegel sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass gerade die Objekte im Straßenverkehr hervorgehoben werden, denen in der Regel besondere Aufmerksamkeit zu schenken ist. Im Falle der genannten Verkehrsteilnehmer ist nämlich insofern besondere Aufmerksamkeit erforderlich, als dass diese gegenüber Kraftfahrzeugen besonders verletzlich sind. Die genannten Verkehrshinweisgeber übermitteln hingegen verkehrsrelevante Informationen, weshalb auch diesen besondere Aufmerksamkeit zu schenken ist.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die Nanopartikel aus einem Edelmetall, insbesondere aus Gold, und/oder aus einem Alkalimetall bestehen. Es hat sich gezeigt, dass ein Zusammenhang zwischen der Größe bzw. Form elektrisch leitender Nanopartikel und dem spektralen Reflexionsmaximum besteht. Die Erfindung macht sich dabei den Effekt zu Nutzen, dass auf einen elektrisch leitfähigen Nanopartikel auftreffendes elektromagnetische Strahlung die Elektronenwolke des Nanopartikel zu Schwingungen anregt, wobei ein Anteil der elektromagnetischen Strahlung absorbiert wird, während zugleich eine starke wellenlängenabhängige, von der Größe und Form des Nanopartikels geprägte Streuung der elektromagnetischen Strahlung auftritt. Da die Nanopartikel in der regel eine bestimmte, unvermeidbare Größenverteilung aufweisen, besitzt das Wellenlängenband eine spektrale Breite. Die Größenverteilung weist im Allgemeinen das Verhalten einer sogenannten Gaußkurve auf. Je breiter die die Größenverteilung darstellende Gaußkurve ist, desto größer ist auch die Breite des reflektierten Wellenlängenbandes.
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Vergleichsweise gute Versuchsergebnisse wurden außer mit Gold auch mit Silber, Titan, Kupfer und verschiedenen Alkalimetallen, z.B. mit Natrium erzielt. Edelmetalle sind besonders gut zur Herstellung der Nanopartikel geeignet, weil ihre elektrische Leitfähigkeit durch Oxidation nicht beeinträchtigt werden und somit die Eigenschaften ihrer Elektronenwolke ebenfalls unbeeinflusst bleiben.
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Es ist bevorzugt, dass die Nanopartikel mittels Ablation, insbesondere Laserablation, und/oder Abrasion hergestellt sind. Ablationsprozesse, insbesondere Laserablationsprozesse, sind Verfahren, bei denen die Nanopartikel durch Hitzeeinwirkung auf einen Grundkörper entstehen und sich durch die Hitzeeinwirkung vom Grundkörper lösen. Bei einem Abrasionsprozess entstehen die Nanopartikel durch Abrieb von einem Grundkörper. Beide Verfahren weisen vergleichsweise gut kontrollierbare Prozessbedingungen auf und eignen sich daher vorteilhaft zur Herstellung der Nanopartikel mit der gewünschten Größe bzw. Größenverteilung bzw. Form.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass sich die Größe und/oder die Größenverteilung und/oder die Form der Nanopartikel selbstorganisiert einstellt, bevorzugt mittels abstoßenden Vander-Waals-Kräften, d.h. bei Vorliegen einer negativen Hamaker Konstanten. Die sogenannte Selbstorganisation ist ein Effekt, welcher im Bereich von Nanopartikeln bzw. nanostrukturierten Oberflächen unter bestimmten Prozessbedingungen auftritt. Abhängig von den Prozessbedingungen tritt die Selbstorganisation dabei in unterschiedlich starkem Maße bzw. in unterschiedlichen Ausprägungen auf. Die Erfindung macht sich den Effekt der Selbstorganisation bei der Herstellung der Nanopartikel insofern zu Nutze, als dass diese somit eine vergleichsweise einheitlich Größe bzw. Form aufweisen. Dies ermöglicht eine besondere Schmalbandigkeit des vorbestimmbaren Wellenlängenbandes und damit einhergehend die Möglichkeit besonders scharfer Übergänge des vorbestimmten Wellenlängenbandes in einen nicht-reflektierenden Spektralbereich. Durch Ausnutzen von Van-der-Waals-Kräften zur Selbstorganisation wird auf einen bereits bekannten, berechenbaren und vorherbestimmbaren Effekt zurückgegriffen, welcher es erlaubt, dementsprechend vorherbestimmbare Eigenschaften hinsichtlich der Größe bzw. der Größenverteilung bzw. der Form der Nanopartikel zu erzielen. Indem zur Bestimmung der Van-der-Waals-Kräfte auf die sogenannte Hamaker-Konstante zurückgegriffen wird, bietet sich weiterhin eine Möglichkeit zur vergleichsweise präzisen Vorhersage der Größe der zur Selbstorganistaion genutzten Van-der-Waals-Kräft, da die Hamaker-Konstante eine die zwischen zwei Nanopartikeln wirkende Kraft beschreibende Größe darstellt. Insbesondere bei der physikalischen Beschreibung von in Dispersionen und Suspensionen wirkenden Van-der-Waals-Kräften kommt der Hamaker-Konstante vergleichsweise große Bedeutung zu. Die Hamaker-Konstante selbst kann dabei aus der Dielektrizitätskonstanten oder dem Ionisierungspotential der Nanopartikel ermittelt werden.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, dass das Markiermittel ein Reflexionsmaximum im infraroten Spektrum aufweist, insbesondere im nahen infraroten Spektrum von 700 nm bis 1000 nm. Dieser Spektralbereich ist vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbar, wodurch auch das Markiermittel selbst nicht wahrnehmbar ist. Somit wird ein optisches Erscheinen des Signalgebers im Wesentlichen nur noch durch das nahezu beliebig wählbare Trägermaterial geprägt. Der Signalgeber wird daher in der Regel optisch nicht als störend empfunden. Weiterhin weist der genannte Spektralbereich von 700 nm bis 1000 nm sowohl gute Ausbreitungseigenschaften als auch eine ausreichend hohe Transmittivität durch eine Wärmedämmverglasung eines Fahrzeugs auf, womit der Signalgeber von einem Signalerfassungsmodul eines Fahrzeugs erfassbar ist. Hinzu kommt, dass in diesem Wellenlängenbereich die bereits seit langem bekannten, zuverlässigen und besonders kostengünstigen siliziumbasierten Photodioden verwendet werden können.
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Die Erfindung betrifft des weiteren ein System zur Hervorhebung und Erkennung von Objekten im Straßenverkehr, welches mindestens einen Signalgeber und mindestens ein Signalerfassungsmodul umfasst, wobei der mindestens eine Signalgeber auftreffende elektromagnetische Strahlung mindestens eines vorbestimmbaren Wellenlängenbandes reflektiert und wobei das mindestens eine Signalerfassungsmodul eine vom mindestens einen Signalgeber reflektierte elektromagnetische Strahlung mittels mindestens eines infrarotsensitiven Erfassungselements erfasst. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Signalgeber der bereits ausführlich beschriebene, erfindungsgemäße Signalgeber ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Signalgebers wurden bereits dargelegt. Durch Einbeziehung des Signalgebers in ein erfindungsgemäßes System mit einem Signalerfassungsmodul zur Erfassung der vom Signalgeber reflektierten elektromagnetischen Strahlung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass innerhalb des Systems ein effektives Erkennen des Signalgebers und ggf. ein Auswerten von kodiert vorgehaltenen Informationen des Signalgebers ermöglicht werden.
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Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass das Signalerfassungsmodul den mindestens einen Signalgeber mittels mindestens eines Strahlungselements mit elektromagnetischer Strahlung eines vorbestimmbaren Wellenlängenbandes bestrahlt, insbesondere mit elektromagnetische Strahlung im nahen infraroten Spektrum von 700 nm bis 1000 nm bestrahlt. Das Zurückgreifen auf diesen Spektralbereich führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen hinsichtlich der fehlenden Wahrnehmbarkeit für das menschliche Auge und der vergleichsweise hohen Transmittivität durch eine Wärmedämmverglasung. Die üblicherweise verwendete Wärmedämmverglasung besitzt ein Reflektionsmaximum für elektromagnetische Strahlung im mittleren Infrarotspektrum, d.h. im Wellenlängenbereich von ca. 30 µm bis ca. 50 µm. Zudem ist elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1000 nm vergleichsweise ungefährlich für Menschen, insbesondere für das menschliche Auge. Dennoch sind auch hier Vorsichtsmaßnahmen zu berücksichtigen, wenn die Strahlungsleistung bestimmte Leistungsschwellen übersteigt und insbesondere wenn die Strahlungsleistung gebündelt bzw. kohärent emittiert wird. Zudem sind in diesem Spektralbereich wirksame Strahlungselemente und Erfassungselemente vergleichsweise kostengünstig.
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Das Strahlungselement leuchtet dabei den Bereich vor dem Kraftfahrzeug bis zu einer bestimmten Entfernung infrarot und für das menschliche Auge somit nicht wahrnehmbar aus. Falls sich im infrarot ausgeleuchteten Bereich ein erfindungsgemäßer Signalgeber befindet, reflektiert er die auf ihn auftreffende elektromagnetische Strahlung, so dass diese vom Signalerfassungsmodul erfasst werden kann.
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Bereits in einer einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems mit nur einem Strahlungselement und nur einem Erfassungselement kann somit zuverlässig erkannt werden, ob sich ein mit dem erfindungsgemäßen Signalgeber hervorgehobenes Objekt bzw. ein von sich aus infrarotreflektierendes Objekt im Erfassungsbereich des Erfassungselements und damit in der Regel in einem Gefahrenbereich vor dem Fahrzeug befindet.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass das mindestens eine Strahlungselement eine LED, insbesondere eine Infrarot-LED, ist. LEDs sind vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung und weisen gleichzeitig eine hohe Lebensdauer und einen geringen Energiebedarf auf.
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Bevorzugt wird die Strahlleistung des mindestens einen Strahlelements derart gewählt, dass Schädigungen und Verletzungen von menschlichen und tierischen Augen ausgeschlossen werden können. Die Strahlungsleistung ist insbesondere vergleichbar mit der Strahlungsleistung einer herkömmlichen Taschenlampe oder ggf. auch eines Kraftfahrzeugscheinwerfers.
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Besonders zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die LED, insbesondere die Infrarot-LED, gepulst bestromt wird. Dies erhöht zum einen die Lebensdauer der LED, da thermische verursachte Abnutzeffekte reduziert werden. Zum anderen verbessert es die Erkennbarkeit des Signalgebers für das Signalerfassungsmodul, da dieses gezielt nach reflektierter elektromagnetischer Strahlung suchen kann, welche die abgegebene Pulsfrequenz aufweist.
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Insbesondere ist es besonders zweckmäßig, dass das mindestens eines infrarotsensitive Erfassungselement und die LED, insbesondere die Infrarot-LED synchron gepulst betrieben werden. Indem das mindestens eine Erfassungselement und die LED synchron betrieben werden, ergibt sich der Vorteil, dass ein sogenanntes Trägerfrequenzverfahren verwendet werden kann. Somit kann beispielsweise sämtliche erfasste Strahlung, die nicht der Pulsfrequenz des Erfassungselements bzw. der LED entspricht, verworfen werden. Dies verbessert den Störabstand und verringert die notwendige Abstrahlleistung der mindestens einen LED.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das mindestens eine Erfassungselement eine Photodiode und/oder eine Kamera und/oder ein Laserscanner ist. Eine Photodiode bietet dabei die Vorteile, dass sie kostengünstig herstellbar, langlebig und robust ist. Eine Kamera und ein Laserscanner hingegen bieten die Vorteile, dass sie ortsauflösungsfähig sind und Barcodes bzw. zweidimensionale Symbole auslesen können. Mittels zweier Kameras bzw. einer Stereokamera ist zudem eine Entfernungsbestimmung bis zum Signalgeber möglich.
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Außerdem ist es bevorzugt, dass das Signalerfassungsmodul zwei voneinander unabhängige Erfassungselemente und eine Trennblenden umfasst, wobei wirksame Erfassungsbereiche der Erfassungselemente in unterschiedliche Richtungen auf einer Horizontalebene orientiert sind und wobei die Erfassungsbereiche insbesondere durch eine Anordnung der Trennblende bestimmt sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Richtungserkennung möglich wird. Sofern der Signalgeber von allen zwei Erfassungselementen im Wesentlichen gleich gut erfasst wird, befindet er sich direkt frontal vor dem Signalerfassungsmodul. Wird er nur von einem Erfassungselement erfasst, weil die Trennblende den Signalgeber für das andere Erfassungselement verdeckt, so befindet sich der Signalgeber seitlich frontal vor dem Signalerfassungsmodul. Die Richtungserkennung kann weiter verbessert bzw. höher aufgelöst werden, je mehr Erfassungselemente und Trennblenden zur Abschirmung einzelner Erfassungselemente gegen bestimmte Raumwinkel herangezogen werden. Derartige Signalerfassungsmodule mit einer Infrarot-LED als Strahlungselement und zwei durch eine Trennblende getrennte Infrarot-Photodioden als Erfassungselemente sind als sogenannte „Closing Velocity“-Sensoren bekannt und in einer Vielzahl aktueller Fahrzeuge bereits vorhanden.
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Durch die Verwendung dieser bereits bekannten und in einer Vielzahl von Fahrzeugen vorhandenen „Closing-Velocity-Sensoren“ als Signalerfassungsmodule kann das erfindungsgemäße System im Wesentlichen ohne zusätzlichen Kostenaufwand auf der Fahrzeugseite zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr verwendet werden.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Photodiode und/oder die mindestens eine Kamera und/oder der mindestens eine Laserscanner mittels eines Tageslichtsperrfilters gegen auftreffende elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektralbereich geschirmt sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass Störeinflüsse bei der Erfassung des Signalgebers reduziert werden. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Erkennung des Signalgebers und vermindert Fehlerkennungen.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Signalerfassungsmodul mittels wellenlängenselektiver Filter und/oder unterschiedlicher wellenlängenabhängiger Empfindlichkeiten unterschiedlicher Erfassungselemente zu einem Auslesen einer in einer reflektierten Wellenlänge des Signalgebers enthaltenen kodierten Informationen befähigt ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine Information, die über Reflektion unterschiedlicher Wellenlängenbänder übermittelt wird, vom Signalerfassungsmodul als solche erkannt wird und ausgelesen werden kann. Z.B. kann der Signalgeber elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenband von 700 nm bis 800 nm und in einem weiteren Wellenlängenband von 900 nm bis 1000 nm vom Signalgeber reflektieren. Die solcherart über eine wellenlängenabhängige Intensitätsmodulation reflektierte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise eine Information über die Art des mit dem Signalgeber hervorgehobenen Objekts enthalten und vom Signalerfassungsmodul mittels der wellenlängenselektiven Filter und/oder der unterschiedlichen wellenlängenabhängigen Empfindlichkeiten unterschiedlicher Erfassungselemente ausgelesen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die mindestens eine Kamera und/oder der mindestens eine Laserscanner auflösungsbedingt zu einem Auslesen von in einem mindestens eindimensionalen Barcode und/oder in einem zweidimensionalen Symbol des Signalgebers vorgehaltenen kodierten Informationen befähigt ist. Somit können die bereits beschriebenen Arten von Informationen auf einfache Weise mittels der Kamera bzw. des Laserscanners ausgelesen werden, sofern diese in einem mindestens eindimensionalen Barcode und/oder in einem zweidimensionalen Symbol des Signalgebers vorgehaltenen werden.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass eine Strahlungsleistung des mindestens einen Strahlungselements und eine Reflektivität des mindestens einen Signalgebers und eine Empfindlichkeit des mindestens einen Erfassungselements einen Erkennungsbereich des Systems auf 15 m begrenzen. Somit wird ein in Stadtgebieten üblicherweise relevanter Erkennungsbereich vor einem Fahrzeug erfasst. Ein Erkennungsbereich von 15 m ist zudem in der Regel ausreichend, um das Fahrzeug aus einer stadtgebietsüblichen Geschwindigkeit heraus mittels eines autonomen Bremseneingriffs zu stoppen und einen Auffahrunfall auf ein mit dem Signalgeber versehenes Objekt zu verhindern. Zudem wird durch die Beschränkung des Erfassungsbereichs auf 15 m verhindert, dass Signalgeber außerhalb eines relevanten Bereichs erfasst werden und zu Fehlerkennungen führen. Da somit eine Vielzahl von irrelevanten Objekten von vornherein ausgeblendet wird, arbeitet das System vergleichsweise robust und zuverlässig.
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Zweckmäßigerweise ist es vorgesehen, dass das Signalerfassungsmodul einem Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs angegliedert ist und zum Auslösen eines autonomen Bremseneingriffs und/oder eines autonomen Lenkeingriffs und/oder einer Bewarnung eines Fahrers mittels optischer und/oder akustischer und/oder haptischer Warnmittel befähigt ist. Somit kann das erfindungsgemäße System vorteilhaft auf ein ohnehin im Kraftfahrzeug vorhandenes Signalerfassungsmodul zurückgreifen, was die Implementierungskosten des Systems in ein Fahrzeug reduziert. Außerdem kann über das Fahrerassistenzsystem – je nach Beschaffenheit des Fahrerassistenzsystems – eine entsprechende Warnung oder sogar ein Bremsenbzw. Steuereingriff ausgelöst werden.
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Bevorzugt ist das Signalerfassungsmodul also derart ausgelegt, dass es einen autonomen Bremseneingriff auslösen kann, um einen Auffahrunfall des Kraftfahrzeugs, in welchem das Signalerfassungsmodul angeordnet ist, auf das mit dem Signalgeber hervorgehobene oder von sich aus reflektierende Objekt zu verhindern. Wenn die Auslesevorrichtung ein Objekt im Erfassungsbereich erkennt, kann ein autonomer Bremseneingriff ausgelöst werden. Dem autonomen Bremseneingriff kann ggf. eine optische bzw. akustische bzw. haptische Warnung an den Fahrer vorausgehen, so dass bei ausreichend schnellem Reagieren des Fahrers kein Bremseneingriff mehr notwendig ist. Weiterhin kann der autonome Bremseneingriff zunächst auf eine bestimmte Verzögerung, etwa 0,3 g, beschränkt sein und nur wenn der Fahrer seinerseits einen Bremsvorgang initiiert, wird eine Vollbremsung eingeleitet.
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Bei Vorhandensein einer infrarotfähigen, ortsauflösenden Kamera oder mehrerer Infrarot-Photodioden mit unterschiedlicher räumlicher Ausrichtung ist bevorzugt zusätzlich oder alternativ ein autonomer Lenkeingriff vorgesehen, um dem mit dem Signalgeber markierten Objekt auszuweichen. Der Lenkeingriff kann dabei analog dem Bremseneingriff zunächst auf einen bestimmten, vorgegebenen Lenkwinkel beschränkt sein und nur wenn der Fahrer seinerseits einen Lenkvorgang initiiert, wird das Einstellen eines größeren Lenkwinkels möglich. Auch in diesem Fall kann dem Eingriff eine optische bzw. akustische bzw. haptische Warnung an den Fahrer vorausgehen, so dass bei ausreichend schnellem Reagieren des Fahrers der Eingriff nicht mehr ausgeführt wird.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass eine Einhausung des Erfassungsmoduls mittels ihrer keilförmigen Grundform an einer Innenseite einer Fahrzeugwindschutzscheibe anordbar ist. Die Innenseite einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bietet weitegehend optimale Voraussetzungen zur Erfassung der vorderen Umgebung des Fahrzeugs durch das Signalerfassungsmodul, insbesondere wenn dieses in einem oberen Bereich der Windschutzscheibe, z.B. auf Höhe des Rückspiegels angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr, bei welchem ein Objekt mittels mindestens eines Signalgebers hervorgehoben ist, wobei der mindestens eine Signalgeber auftreffende elektromagnetische Strahlung mindestens eines vorbestimmbaren Wellenlängenbandes reflektiert und wobei eine vom mindestens einen Signalgeber reflektierte elektromagnetische Strahlung von mindestens einem Signalerfassungsmodul erfasst wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Signalgeber der bereits ausführlich beschriebene, erfindungsgemäße Signalgeber ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Signalgebers und des erfindungsgemäßen Systems, welches den Signalgeber umfasst, wurden bereits dargelegt. Das Verfahren gemäß der Erfindung führt dabei zu denselben, bereits beschriebenen Vorteilen.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Signalgeber mindestens eine kodierte Information in maschinenauslesbarer Form vorhält, wobei die kodierte Information in einem mindestens eindimensionalen Barcode und/oder einer Wellenlänge und/oder mindestens einem zweidimensionalen Symbol enthalten ist, wobei das mindestens eine Signalerfassungsmodul eine Kamera und/oder einen Laserscanner umfasst, welche die mindestens eine Information auslesen, wobei das Objekt ein Verkehrshinweisgeber ist und wobei der Verkehrshinweisgeber insbesondere ein Verkehrsschild und/oder eine Fahrbahnmarkierungen und/oder ein Kilometerstein und/oder eine Verkehrsampel und/oder ein Laternenpfosten und/oder ein Leitpfosten und/oder ein Leitkegel ist. Im Sinne der Erfindung kann auch die Straße selbst, d.h. beispielsweise der Straßenbelag, ähnlich einer Fahrbahnmarkierung als Verkehrshinweisgeber genutzt werde. So können etwa Abbiegungen, Entfernungen zu Parklplätzen, Tankstellen oder ähnlichem mittels des Signalgebers auf die Straße aufgebracht werden. Die sich aus dem Vorhalten von kodierten Informationen in maschinenlesbarer Form, dem Zurückgreifen auf eine Kamera bzw. einen Laserscanner zum Auslesen der kodierten Informationen sowie sich der Anordnung des Signalgebers an den genannten Objekten ergebenden Vorteile, wurden bereits diskutiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die mindestens eine ausgelesene Information einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs in für diesen verständlicher Form optisch und/oder akustisch ausgegeben wird. Somit wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit geboten, angemessen auf die Information zu reagieren.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Signalgeber von einem Kraftfahrzeug auf einen Straßenbelag aufgebracht wird. Diese Ausführungsform kann beispielsweise bei einer Unfallrekonstruktion von Vorteil sein, wenn das Fahrzeug bei Erkennen eines unabwendbaren Unfallereignisses den Signalgeber auf die Straße aufbringt, um die Bewegungsbahn des Fahrzeugs unmittelbar vor der Verunfallung auf einfache Weise rekonstruierbar zu machen. Da der Signalgeber für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, werden Fahrer von Fahrzeugen, welche die Unfallstelle später passieren, nicht irritiert.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Verwendung des Systems zur Hervorhebung und Erkennung von Objekten im Straßenverkehr in einem Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung des Signalgebers zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr zur Vorhaltung einer Vielzahl von Informationen in maschinenlesbarer Form in einem Verkehrsschild.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
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Es zeigt
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1 ein erfindungsgemäß hervorgehobenes Verkehrszeichen, einmal im sichtbaren Spektralbereich und einmal im infraroten Spektralbereich,
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2 das Spektrum sichtbaren Lichts und elektromagnetischer infraroter Strahlung,
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3 ein Fahrzeug, welches ein erfindungsgemäß hervorgehobenes Verkehrszeichen ausliest,
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4 ein beispielhaftes Signalerfassungsmodul,
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5 unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Signalgebers und
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6 einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.
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1a zeigt Verkehrsschild 1, wie es mit dem menschlichen Auge ohne Hilfsmittel im sichtbaren Spektralbereich wahrnehmbar ist. Verkehrsschild 1 kennzeichnet eine Vorfahrstraße. Mittels an Verkehrsschild 1 angeordneter Infrarotausleuchte-mittel 2 wird Verkehrsschild 1 mit elektromagnetischer Strahlung im infraroten Spektralbereich ausgeleuchtet. Ein Fahrzeug (nicht dargestellt), welches über eine infrarotsensitive Kamera verfügt, kann Verkehrszeichen 1 in einem infraroten Spektralbereich wahrnehmen, wie in 1b dargestellt. Im infraroten Spektralbereich ist auf Verkehrszeichen 1 ein zweidimensionaler Barcode erkennbar, der von der infrarotsensitiven Kamera erkannt und ausgewertet wird. Um die Zuverlässigkeit der Erkennung und Auswertung zu verbessern, ist die Kamera zudem mit einem Tageslichtsperrfilter ausgestattet, welcher störende Strahlungseinflüsse aus dem sichtbaren Spektralbereich absorbiert. Beispielsgemäß enthält der dargestellte Barcode zunächst eine Information darüber, dass es sich bei Verkehrszeichen 1 um die Kennzeichnung einer Vorfahrtstraße handelt. Weiterhin ist die genaue GPS-Position von Verkehrszeichen 1 im Barcode enthalten, um z.B. mittels eines Map-Matching-Verfahrens die Position des Fahrzeugs auf einer digitalen Karte zu bestimmen oder zu korrigieren. Der Barcode besteht aus vergleichsweise großen Einzelelementen, um über den damit ebenfalls vergleichsweise großen Störabstand ein sicheres und fehlerfreies Auslesen zu gewährleisten.
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In 2 ist der Wellenlängenbereich des sichtbaren Spektralbereichs VIS und des infraroten Spektralbereichs IR dargestellt. Wie zu sehen ist, grenzt der infrarote Spektralbereichs an die langwellige Grenze des sichtbaren Spektralbereichs und ist damit für das menschliche Auge nicht mehr wahrnehmbar. Das Versehen von Objekten mit in einem infraroten Spektralbereich reflektierenden Signalgebern wird daher von Menschen weder als irritierend noch als störend empfunden.
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3 zeigt Fahrzeug 5, welches sich auf Straße 6 Verkehrszeichen 7 nähert. Verkehrszeichen 7 verfügt nicht über Infrarotausleuchtemittel, so dass ausschließlich aus der Umgebung auf Verkehrszeichen 7 fallende elektromagnetische Strahlung reflektiert werden kann. Fahrzeug 5 verfügt jedoch über Signalerfassungsmodul 8, welches mittels einer Infrarot-LED Infrarotstrahlungskegel 9 emittiert. Dieser trifft auf Verkehrszeichen 7 und wird dort reflektiert. Der nur im Infraroten sichtbare Barcode auf Verkehrszeichen 7 wird nun von Signalerfassungsmodul 8 erkannt und ausgewertet.
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In 4 ist beispielhaft Signalerfassungsmodul 10 dargestellt, welches einzelnes Strahlungselement 11 und Erfassungselemente 12 und 13 umfasst. Strahlungselement 11 ist in diesem Fall als Infrarot-LED ausgebildet, während Erfassungselemente 12 und 13 als infrarotsensitive Photodioden ausgebildet sind. Zwischen Erfassungselementen 12 und 13 wird von Trennblende 15 eine Abschattungsfunktion erfüllt, welche nicht direkt-frontal einfallende elektromagnetische Strahlung je nach Einfallsrichtung für Erfassungselement 12 oder 13 ausblendet. Einhausung 14 ist derart geformt, dass eine einfache Anordnung von Signalerfassungsmodul 10 hinter der Windschutzscheibe auf Höhe des Rückspiegels im inneren des Fahrgastraums eines Fahrzeugs gewährleistet ist. Elektrische Anbindungen an eine Energieversorgung und einen Datenbus befinden sich auf der Rückseite von Einhausung 14 und sind in 4 nicht dargestellt. Die im infraroten Spektralbereich abgestrahlte Strahlungsleistung ist ausreichend hoch, um in einem Bereich bis zu 15 m Reflektionen zu erzeugen, welche von Erfassungselementen 12 bzw. 13 erfasst werden können, sofern sich ein infrarot reflektierendes Objekt im Ausleuchtebereich befindet. Geeignete Objekte sind etwa ausreichend große metallische Objekte wie andere Fahrzeuge oder aber auch alle Arten von Objekten, die mit dem erfindungsgemäßen Signalgeber hervorgehoben sind. Falls die reflektierte, im infraroten Spektralbereich liegende Strahlung von beiden Erfassungselementen 12 und 13 gleichzeitig erfasst wird, wird von Auslesevorrichtung 10 auf ein im Wesentlichen direkt-frontal voraus befindliches Objekt innerhalb der Erfassungsreichweite von 15 m erkannt. Falls die reflektierte, im infraroten Spektralbereich liegende Strahlung hingegen nur von einem einzelnen Erfassungselementen 12 oder 13 erfasst wird, so wird von Signalerfassungsmodul 10 auf ein seitlich-frontal voraus befindliches Objekt im Erfassungsbereich erkannt. In diesem Fall wird die reflektierte, im infraroten Spektralbereich liegende Strahlung wegen der abschirmenden Wirkung gegen seitlich-frontal einfallende Strahlung von Trennblende 15 nur von einzelnem Erfassungselement 12 oder 13 erfasst. Abhängig davon, ob die reflektierte, im infraroten Spektralbereich liegende Strahlung von Erfassungselement 12 oder 13 erfasst wird, kann eine Links-Rechts-Unterscheidung von Signalerfassungsmodul 10 vorgenommen werden. Signalerfassungsmodul 10 ist zudem in der Lage, bei Erkennen auf ein im Erfassungsbereich befindliches Objekt einen Bremseneingriff auszulösen und so eine bevorstehende Kollision zu verhindern oder zumindest abzuschwächen. Ein derartiges, beispielhaft beschriebenes Signalerfassungsmodul 10, welches Infrarot-LED 11 und infrarotsensitive Photodioden 12 und 13 umfasst, ist auch als sogenannter „Closing-Velocity-Sensor“ bekannt.
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In 5a ist erfindungsgemäßer Signalgeber 20 zu sehen, welcher Markiermittel 21 und Trägermaterial 22 umfasst. Markiermittel 21 ist eine Oberflächenseite von Trägermaterial 22 bedeckend auf Trägermaterial 22 angeordnet. Auf die von Markiermittel 21 bedeckte Oberflächenseite von Trägermaterial 22 auftreffende elektromagnetische Strahlung eines infraroten Wellenlängenbandes wird durch Markiermittel 21 schmalbandig reflektiert. Die spektrale Breite und die spektrale Position des infraroten Wellenlängenbandes, innerhalb dessen auftreffende elektromagnetische Strahlung reflektiert wird, ist durch die Größe, Größenverteilung und Form von Nanopartikeln geprägt, welche in Markiermittel 21 enthalten sind. Markiermittel 21 ist beispielsgemäß eine sprühbare Suspension, welche mittels einer Spraydose nicht dauerhaft anhaftend auf Trägermaterial 22 angebracht wurde. Trägermaterial 22 ist dabei ein Ausschnitt eines Schulranzens eines Schulkindes.
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In 5b ist Signalgeber 23 dargestellt, welcher Trägermaterial 24 und Markiermittel 24 umfasst. Da die in Markiermittel 24 enthaltenen Nanopartikel bereits während der Herstellung von Trägermaterial 24 einer Substanz von Trägermaterial 24 beigemischt wurden, ist eine geometrische Trennung von Trägermaterial 24 und Markiermittel 24 nicht mehr möglich. Durch das Beimischen von Markiermittel 24 zur Substanz von Trägermaterial 24 weist Trägermaterial 24 nun die reflektierenden Eigenschaften von Markiermittel 24 auf. Somit ist jede Oberflächenseite von Trägermaterial 24 in der Lage, auftreffende elektromagnetische Strahlung mindestens eines vorbestimmbaren Wellenlängenbandes zu reflektieren. Die spektrale Breite und die spektrale Position des Wellenlängenbandes liegen in einem infraroten Spektralbereich und sind durch die Größe, Größenverteilung und Form der in Markiermittel 24 enthaltenen Nanopartikel geprägt. Signalgeber 23 ist beispielsgemäß als Fluoreszenzkörper ausgebildet, welcher im Spektralbereich des sichtbaren Lichts fluoresziert. Trägermaterial 24 ist entsprechend ein fluoreszierender Kunststoff. Außerdem ist Signalgeber 23 zur Anbringung an Schulranzen vorgesehen ist, um die DIN 58124 zu erfüllen, welche vorschreibt, dass mindestens 20 % der Oberfläche des Schulranzens mit fluoreszierendem Material versehen sein müssen. Signalgeber 23 fluoresziert somit im sichtbaren Spektralbereich, was die Wahrnehmbarkeit für das menschliche Auge erhöht und reflektiert gleichzeitig im infraroten Spektralbereich, was wiederum eine Wahrnehmbarkeit durch ein erfindungsgemäßes Signalerfassungsmodul erlaubt.
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5c zeigt Signalgeber 25, welcher Trägermaterial 26 umfasst. Oberflächenschicht 27 weist dabei eine Oberflächennanostrukturierung auf, welche das Markiermittel darstellt. Somit sind Trägermaterial 26 und das Markiermittel aus demselben Material und unterscheiden sich nur durch ihre unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit. Im dargestellten Fall wird das Markiermittel somit nicht von Nanopartikeln gebildet, sondern von der Oberflächennanostrukturierung, welche ein topographisches Profil in der Größenordnung der bereits beschriebenen Nanopartikel aufweist.
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In 6 ist ein möglicher Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hervorhebung von Objekten im Straßenverkehr zu sehen. In Schritt 30 wird mittels eines Strahlungselements eines Signalerfassungsmoduls Infrarot-Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 700 nm bis 1000 nm abgegeben. In Schritt 31 trifft die Infrarot-Strahlung auf einen erfindungsgemäßen Signalgeber, welcher eine nur im infraroten Spektralbereich sichtbaren zweidimensionalen Barcode aufweist und wird von diesem reflektiert. Die reflektierte Infrarot-Strahlung wird in Schritt 32 von einer infrarotsensitiven und ortsauflösenden Kamera des Signalerfassungsmoduls erfasst. Das Signalerfassungsmodul stellt fest, dass sich der Signalgeber seitlich-frontal vor dem Fahrzeug, an welchem das Signalerfassungsmodul angeordnet ist, befindet. Da somit keine akute Kollisionsgefahr besteht, wird zunächst keine Warnung an den Fahrer ausgegeben. Im folgenden Verfahrensschritt 33 wird der zweidimensionale Barcode ausgewertet. Dieser beschreibt das mittels des Signalgebers hervorgehobene Objekt als Kind. Da Kindern oftmals die nötige Umsicht für ein gefahrenbewusstes Verhalten im Straßenverkehr fehlt, wird in Schritt 34 nun doch eine optische und akustische Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben, um diesen darauf aufmerksam zu machen, dass aufgrund eines anzunehmenden, unvorhersehbaren Verhaltens des erkannten Kindes mit dem plötzlichen Eintreten einer Gefahrensituation zu rechnen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010031254 A1 [0003]
- DE 10028219 A1 [0004]
- DE 102008061301 A1 [0005]
- DE 102008023972 A1 [0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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