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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors, die in der Lage sind, eine Antwortzeit und einen Messfehler zu verringern, auch wenn sie in einer Fern-Einparkhilfe (Fern-Parkassistenzsystem) angewendet werden.
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(b) Beschreibung des Standes der Technik
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Eine hintere Abtastvorrichtung/Erfassungsvorrichtung für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Ultraschallsensors stellt eine Assistenzvorrichtung dar, die beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs und Parken des Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Ferner verwendet eine Einparkhilfe (parking assist system – PAS) den Ultraschallsensor zum Unterstützen eines automatischen Parkens und dergleichen. In letzter Zeit ist eine Technologie zum Erhöhen eines Erkennungsabstandes des Ultraschallsensors aktiv entwickelt worden.
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Wenn jedoch der Erkennungsabstand erhöht wird, gibt es insofern Problem, dass eine Antwortzeit ebenfalls erhöht werden kann.
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Dies wird durch eine Hardware-Konfiguration der Einparkhilfe für ein Fahrzeug verursacht und 1 (STAND DER TECHNIK) zeigt ein Diagramm, das eine Verbindungsbeziehung zwischen jeweiligen Komponenten der Einparkhilfe für ein Fahrzeug darstellt.
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Ultraschallsensoren 20, die an einer Front und einem Heck eines Fahrzeugs montiert sind, und ein Karosseriesteuermodul (body control module – BCM) 10 des Fahrzeugs sind durch eine LIN-Kommunikation miteinander verbunden. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck ”LIN-”(Local Interconnect Network)Kommunikation ein serielles Netzwerkprotokoll (serial network protocol), das für eine Kommunikation zwischen Komponenten in einem Fahrzeug verwendet wird. Zum Beispiel können das Karosseriesteuermodul 10 und eine Anzeigevorrichtung 40 als ein Cluster durch eine Controller Area Network (CAN) Kommunikation miteinander verbunden werden. Eine Summervorrichtung 30 wird in der Anzeigevorrichtung 40 oder dem Karosseriesteuermodul 10 angesteuert. Das heißt, wenn die Ultraschallsensoren 20, die in der Front und dem Heck des Fahrzeugs montiert sind, Befehle von dem Karosseriesteuermodul 10 durch die LIN-Kommunikation empfangen, senden die Ultraschallsensoren 20 Ultraschallwellen zum Erfassen von Objekten aus und übertragen die Abstände von den erfassten Objekten wieder an das Karosseriesteuermodul 10 durch die LIN-Kommunikation. Ferner berechnet das Karosseriesteuermodul 10 einen Alarmschritt auf der Grundlage der von den Ultraschallsensoren 20 empfangenen Objektabstandsinformationen und überträgt den berechneten Alarmschritt an die Anzeigevorrichtung 40, wie beispielsweise der Cluster oder eine AV-Vorrichtung, und verwendet die Summervorrichtung 30, um einen Alarm an den Benutzer auszugeben, um auf diese Weise eine unterstützende Rolle zu der Zeit des Parkens des Fahrzeugs auszuführen.
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2 (STAND DER TECHNIK) zeigt ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis zwischen einem in einer Nah-Einparkhilfe erforderlichen Abstandswert und einem in einer Fern-Einparkhilfe erforderlichen Abstandswert darstellt.
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Das heißt, da die bestehende Nah-Einparkhilfe nur zum Erfassen von Objekten innerhalb von 1,2 Meter reicht, erzeugt die Nah-Einparkhilfe keinen großen Zeitunterschied während eines Prozesses zum Übertragen des durch den Ultraschallsensor gemessenen Abstandswertes an eine übergeordnete Steuerung und Erzeugen eines Alarms auf der Grundlage des Abstandswertes.
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Wenn jedoch die Fern-Einparkhilfe Objekte innerhalb von etwa 2,5 Meter erfassen muss und das bestehende Kommunikationsverfahren verwendet, benötigt die Fern-Einparkhilfe ungefähr 100 Millisekunden (ms), was so lange wie der Fall zum Übertragen des durch den Ultraschallsensor gemessenen Abstandswertes an die übergeordnete Steuerung ist.
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Demzufolge wird der Alarm zu der Zeit eines Rückwärtsfahrens des Fahrzeugs verzögert und somit ist es wahrscheinlicher, dass sich ein Unfall ereignet.
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Die obigen Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und demzufolge können sie Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Durchschnittsfachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors (z. B. ein Ultraschallsensor, der in einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren in einem Fahrzeug umfasst ist) bereit, die in der Lage sind, einen LIN-Kommunikationszeitplan zu verbessern und eine Antwortzeit und einen Messfehler einer Fern-Einparkhilfe zu minimieren.
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In einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern von Ultraschallsensoren bereit, umfassend: Übertragen einer LIN-Kommunikationsnachricht von einer übergeordneten Steuerung an die Ultraschallsensoren in einem LIN-Netzwerk; Empfangen, durch die Ultraschallsensoren, der LIN-Kommunikationsnachricht; Bestätigen, durch die Ultraschallsensoren, eines Befehls eines Protected Identifier (PID) Feldes der LIN-Kommunikationsnachricht; und wenn der Befehl des PID-Feldes ein Objekterfassungsbefehl ist, Messen eines Abstandes von einem Objekt, indem ermöglicht wird, dass die Ultraschallsensoren direkt eine Ultraschallwelle unabhängig von Werten der restlichen Felder der LIN-Kommunikationsnachricht aussenden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors ferner umfassen: nach Empfangen der LIN-Kommunikationsnachricht, Durchführen einer Synchronisation, wenn die Ultraschallsensoren das PID-Feld empfangen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die übergeordnete Steuerung ein Karosseriesteuermodul (body control module – BCM), eine elektrische Steuereinheit (electric control unit – ECU) einer intelligenten Einparkhilfe (smart parking assist system – SPAS) oder eine Steuereinheit einer Parkassistenzvorrichtung sein.
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In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors in einer Einparkhilfe (Parkassistenzsystem) eines Fahrzeugs angewendet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren bereit, umfassend: die Ultraschallsensoren, die an einer Front und einem Heck eines Fahrzeugs montiert sind und jeweils eingerichtet sind, um eine Ultraschallwelle zu erzeugen; eine übergeordnete Steuerung, die eingerichtet ist, um zu ermöglichen, dass der Ultraschallsensor eine LIN-Kommunikationsnachricht mit einem Objekterfassungsbefehl aussendet, wenn eine Einparkhilfe des Fahrzeugs betrieben wird; und eine Ansteuereinheit, die eingerichtet ist, um die durch die übergeordnete Steuerung ausgesendete LIN-Kommunikationsnachricht zu dekodieren, und wenn ein Befehl eines PID-Feldes der LIN-Kommunikationsnachricht ein Objekterfassungsbefehl ist, einen Ultraschallwellenerzeugungsbefehl an den Ultraschallsensor auszugeben, auch wenn Werte der restlichen Felder der LIN-Kommunikationsnachricht nicht bestätigt werden.
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Wie oben dargelegt, ist es gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, da die Ultraschallsensoren direkt den Objekterfassungsvorgang auch während der LIN-Kommunikation durchführen können, möglich, die Objekterfassungszeit in der Fern-Einparkhilfe zu verkürzen. Demzufolge ist es möglich, die Stoßfestigkeit auf Hindernisse in kurzer Entfernung zu der Zeit eines Parkens des Fahrzeugs sicherzustellen.
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Weitere Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele derselben im Detail beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche hierin nachstehend nur zur Veranschaulichung angegeben sind und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind. In den Figuren zeigen:
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1 (STAND DER TECHNIK) ein Diagramm, das eine Verbindungsbeziehung zwischen den jeweiligen Komponenten einer Einparkhilfe eines Fahrzeugs darstellt;
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2 (STAND DER TECHNIK) ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis zwischen einem in einer Nah-Einparkhilfe erforderlichen Abstandswert und einem in einer Fern-Einparkhilfe erforderlichen Abstandswert darstellt.
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3 ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis zwischen einem Prozess zum Durchführen einer LIN-Kommunikation und einem Betrieb eines Ultraschallsensors darstellt;
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4 ein Diagramm, das ein LIN-Protokoll gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ein Diagramm, das ein Fehlerergebnis zum Zeitpunkt einer Messung eines Abstandes durch die bestehende Einparkhilfe darstellt; und
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6 ein Diagramm, das ein Ergebnis von Fehlern zum Zeitpunkt einer Messung eines Abstandes durch eine Einparkhilfe, bei dem ein Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird, darstellt.
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Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung dienen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorte und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und die Arbeitsumgebung bestimmt.
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In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Offenbarung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Da die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise modifiziert werden kann und mehrere Ausführungsbeispiele aufweisen kann, werden bestimmte Ausführungsbeispiele in den beigefügten Zeichnungen gezeigt und im Detail beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern alle Modifikationen/Änderungen, Äquivalente und Ersetzungen umfasst, die in der Lehre und dem Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst sind.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen/umfassen” und/oder ”aufweisend/umfassend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck ”LIN-”(Local Interconnect Network)Kommunikation ein serielles Netzwerkprotokoll (serial network protocol), das für eine Kommunikation zwischen den Komponenten in einem Fahrzeug verwendet wird. Insbesondere ist die LIN-Kommunikation ein Verfahren zum Durchführen einer Kommunikation, indem jedes Mal ein Senden und Empfangen von Rahmen vorher definiert/festgelegt wird und die definierten/festgelegten Rahmen in der definierten/festgelegten Zeit übertragen und empfangen werden. Ferner ist die LIN-Kommunikation im Wesentlichen aus einem Master-Anforderungsrahmen und einem Slave-Antwortrahmen gebildet.
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In dem Verfahren und der Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors (z. B. jeder Ultraschallsensor einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren, die in einem Fahrzeug vorgesehen sind) gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der Ultraschallsensor und eine übergeordnete Steuerung durch eine LIN-Kommunikation miteinander verbunden.
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Da der Ultraschallsensor und die übergeordnete Steuerung, das heißt, ein Karosseriesteuermodul 10, durch einen LIN-Bus miteinander verbunden werden, kann das Verfahren und die Vorrichtung zum Ansteuern des Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Anzahl und das Gewicht von Leitungen einsparen; da jedoch nur ein Bus verwendet wird, ist es erforderlich, dass das Verfahren und die Vorrichtung zum Ansteuern des Ultraschallsensors vorzugsweise eine Zeitplanung/Ablaufplanung verwenden, die für eine Übertragung und einen Empfang festgelegt/definiert wird.
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3 zeigt ein Diagramm, das ein Vergleichsergebnis zwischen einem Prozess zum Durchführen einer LIN-Kommunikation und einem Betrieb eines Ultraschallsensors 20 darstellt.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, beträgt eine Übertragungszeit von jedem Befehl etwa 10 Millisekunden (ms).
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Ferner, da die LIN-Kommunikation in Abhängigkeit von der festgelegten Zeitplanung betrieben wird, gibt es freie Zeit, wenn eine Arbeit in der LIN-Kommunikation für etwa 70 Millisekunden (ms) nicht erledigt wird, innerhalb welcher der Ultraschallsensor 20 einen Master-Befehl von der übergeordneten Steuerung empfängt und dann den empfangenen Master-Befehl verarbeitet.
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Demzufolge kann in dem Fall, in dem die Ultraschallsensoren 20 sequentiell angesteuert werden, nachdem der Ultraschallsensor, der zuerst einen Ultraschallwellen-Messbefehl empfängt, einen Abstand misst, ein zeitlicher Fehler auftreten, wenn der nächste und nachfolgende Ultraschallsensoren einen Abstand messen. Je größer der Fehlerbereich eines Oszillators ist, desto größer wird der Fehler.
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Demzufolge schlagen das Verfahren und die Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Protokoll vor, um einen Abstand unter Verwendung des Ultraschallsensors in dem Moment zu messen, dass eine LIN-Kommunikationsnachricht empfangen wird, und um den gemessenen Wert wieder an die übergeordnete Steuerung zu übertragen.
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4 zeigt ein Diagramm, das ein LIN-Protokoll gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Das Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die LIN-Nachricht empfangen und direkt ein Objekt erfassen, wenn ein Befehl eines PID-Feldes eines Header-Feldes ein Objekterfassungsbefehl ist, auch wenn Daten innerhalb aller Rahmen nicht empfangen werden.
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Demzufolge benötigt das bestehende Verfahren Zeit, um ein Datenfeld zu empfangen, während das Verfahren und die Vorrichtung zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Abstand von einem Objekt messen können, während die Zeit entsprechend der Zeit zum Empfangen des Datenfeldes verkürzt wird.
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5 und 6 zeigen Diagramme, die ein Vergleichsergebnis von Fehlern zum Zeitpunkt einer Messung eines Abstandes durch die bestehende Parkassistenzvorrichtung und einer Parkassistenzvorrichtung, bei der das Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird, darstellen.
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Es kann aus 5 bestätigt werden, dass in der bestehenden Parkassistenzvorrichtung Fehler in einer kontinuierlichen Messung zwischen Sensor 1 mit einem a+ Fehler und Sensor 2 mit einem a– Fehler kontinuierlich aufsummiert werden und somit ein Fehler bis zu etwa 4,2 Millisekunden zwischen den beiden Sensoren in der endgültigen Messung auftritt.
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Jedoch, da die Parkassistenzvorrichtung, bei der das Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von 6 angewendet wird, einen Synchronisationsprozess gleichzeitig mit einem Empfangen einer ID durch die LIN-Kommunikation durchführt, auch wenn ein Sensor den (+) Fehler aufweist und der andere Sensor den (–) Fehler aufweist, kann es bestätigt werden, dass der Fehler zwischen beiden Sensoren nicht aufsummiert wird und schließlich nur ein Fehler von etwa 1,8 Millisekunden vorliegt.
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Demzufolge, selbst wenn das bestehende Hardware-System in der Fern-Parkassistenzvorrichtung verwendet wird, kann die Möglichkeit eines Unfalls, der durch einen verzögerten Alarm aufgrund der Messung des Abstandes von dem Zielobjekt verursacht wird, durch die LIN-Kommunikation verringert werden.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf deren Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben worden. Jedoch versteht es sich für den Durchschnittsfachmann, dass Änderungen in diesen Ausführungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und der Lehre der Erfindung abzuweichen, wobei deren Umfang in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt wird.
