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Die Erfindung betrifft eine Datenschreibervorrichtung zum Protokollieren eines Vorgangs in einem Fahrzeug. Es wird ein den Vorgang beschreibendes Zeitsignal empfangen und ein Signalinhalt des Zeitsignals an eine Speichereinrichtung ausgegeben. Zu der Erfindung gehören auch ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Datenschreibervorrichtung sowie ein Verfahren zum Protokollieren eines Vorgangs in einem Fahrzeug.
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In einem Fahrzeug, beispielsweise einem Kraftwagen oder einem Flugzeug, kann eine so genannte Black-Box oder ein Datenschreiber verwendet werden, um nach einem Unfall die Vorgänge nachzuvollziehen oder zu rekonstruieren, die unmittelbar vor dem Unfall stattgefunden haben. Herkömmliche Black-Boxen oder Datenschreiber sind unter anderem auch als Audiorecorder konzipiert. Audiomitschnitte sind aber sehr datenintensiv. Durch die großen Datenmengen, die durch Audioaufzeichnungen entstehen, ist eine entsprechende Kapazität einer Speichereinrichtung nötig. Aber selbst dies stellt noch nicht die Rekonstruktion des Vorgangs sicher, denn die Bergung von Black-Boxen oder Datenschreibern kann sich extrem schwierig gestalten. Durch die großen Datenmengen ist auch eine Live-Übertragung der Datensätze sehr aufwändig und deshalb schwierig umzusetzen.
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Aus der
US 2014/0122070 A1 ist ein Flugzeug bekannt, bei welchem ein eingehender Funkspruch in Textinformation gewandelt wird, die dem Piloten auf einem Bildschirm angezeigt wird. Hierdurch steht dem Piloten auch nach einiger Zeit noch die mitgeteilte Information zur Verfügung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein von einer Datenschreibervorrichtung in einem Fahrzeug erzeugtes Datenvolumen zu verringern.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
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Durch die Erfindung ist ein Datenschreiber, d. h. eine Datenschreibervorrichtung, zum Protokollieren eines Vorgangs in einem Fahrzeug bereitgestellt. Die Datenschreibervorrichtung weist einen Signaleingang zum Empfangen eines den Vorgang beschreibenden Zeitsignals und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben eines Signalinhalts des Zeitsignals an eine Speichereinrichtung auf.
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Um das Datenvolumen des ausgegebenen Signalinhalts zu verringern, weist die Datenschreibervorrichtung eine den Signaleingang und die Ausgabeeinheit koppelnde Erkennungseinrichtung auf. Die Erkennungseinrichtung ist dazu ausgelegt, in dem Zeitsignal zumindest ein vorbestimmtes Signalmuster zu erkennen und als den Signalinhalt anstelle des Zeitsignals eine das erkannte Signalmuster repräsentierende Zeichenfolge der Ausgabeeinheit zum Ausgeben bereitzustellen. Wird also beispielsweise als Zeitsignal ein analoges Signal einer Aktivität eines Bremspedals empfangen, so muss das analoge Zeitsignal nicht kontinuierlich durch die Speichereinrichtung gespeichert werden, sondern in dem Zeitsignal wird ein Signalmuster erkannt, das beispielsweise typisch für eine Vollbremsung sein kann. Dann kann anstelle des Zeitsignals eine Zeichenfolge ausgegeben werden, die in dem Beispiel also die Vollbremsung angibt. Es kann sich beispielsweise um einen Text handeln, welcher in dem Beispiel lauten kann: „Vollbremsung”.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass nicht das gesamte Zeitsignal abgespeichert werden muss, sondern Signalabschnitte, die ein Signalmuster enthalten, durch eine Zeichenfolge ersetzt werden, die das Signalmuster repräsentiert oder beschreibt. Eine solche Zeichenfolge benötigt weniger Datenspeicher, d. h. z. B. weniger Bytes, als das Abspeichern des Zeitsignals.
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Zu der Erfindung gehören auch optionale Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Ausgabeeinheit zum Ausgeben der Zeichenfolge dazu ausgelegt, die Zeichenfolge über ein Funkmodul des Fahrzeugs an eine fahrzeugexterne Servereinrichtung auszusenden. Die Ausgabeeinheit kann also beispielsweise ein Mobilfunkmodul oder ein WLAN-Funkmodul ansteuern und hierdurch die Zeichenfolge über eine Funkverbindung an die fahrzeugexterne Servereinrichtung aussenden. Bei der Servereinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Server des Internets handeln. Als Mobilfunkmodul kann durch die Ausgabeeinheit beispielsweise ein GSM-Funkmodul, ein UMTS-Funkmodul oder ein LTE-Modul angesteuert werden. Die Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass nach einem Crash der Signalinhalt bereits außerhalb des Fahrzeugs in der Servereinrichtung bereitsteht. Hierdurch erspart man sich eine Bergung der Datenschreibervorrichtung. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Zeichenfolge auch in einem Datenspeicher der Datenschreibervorrichtung durch die Ausgabeeinheit abgespeichert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch bei einem Abriss einer Funkverbindung, wie es beispielsweise in einem Funkloch vorkommen kann, dennoch der Signalinhalt gespeichert werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Erkennungseinrichtung dazu ausgelegt, über den Signaleingang als das Zeitsignal ein Schwingungssignal zu empfangen und in dem Schwingungssignal mittels zumindest eines Hidden-Markov-Modells zumindest ein vorbestimmtes Schwingungsmuster als jeweiliges Signalmuster zu erkennen. Das Zeitsignal kann beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor oder ein Mikrofon erzeugt sein. Durch die Verwendung eines Hidden-Markov-Modells ergibt sich der Vorteil, dass keine exakte Übereinstimmung zwischen dem Schwingungsmuster und dem Zeitsignal vorliegen muss, damit das Vorhandensein des Schwingungsmusters erkannt wird. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass ein Motorgeräusch oder Körperschall in einem Motor oder Körperschall in Radlagern von Rädern des Fahrzeugs oder auch ein Geräusch im Fahrzeuginnenraum jeweils als Schwingungssignal erfasst werden kann und in dem Schwingungssignal enthaltene Schwingungsmuster jeweils erkannt und als Zeichenfolge abgespeichert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Erkennungseinrichtung dazu ausgelegt, über den Signaleingang als das Zeitsignal ein Audiosignal zu empfangen und in dem Audiosignal mittels einer Spracherkennung zumindest ein vorbestimmtes Wort als jeweiliges Signalmuster zu erkennen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass in dem Fahrzeug gesprochene Worte oder Dialoge protokolliert werden. Die Spracherkennung kann als Onboard-Spracherkennungseinrichtung in dem Fahrzeug bereitgestellt sein oder als eine fahrzeugexterne, über eine Funkverbindung angekoppelte Spracherkennungseinrichtung realisiert sein. Mit einer fahrzeugexternen Spracherkennungseinrichtung ist die erfindungsgemäße Datenschreibervorrichtung als System realisiert, bei welchem ein Teil in dem Fahrzeug und ein weiterer Teil außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt ist. Insbesondere kann das Spracherkennungsergebnis auch außerhalb des Fahrzeugs als Zeichenfolge gespeichert werden. Die über eine Funkverbindung zu übertragenden Daten für die Spracherkennung können sehr kompakt ausgestaltet sein. Es ist nicht nötig, das Audiosignal selbst zu übertragen, sondern es reicht die Übertragung von Merkmalsdaten, z. B. cepstralen Koeffizienten, die für Rekonstruktion des Audiosignals nicht mehr ausreichen, aber für die Spracherkennung ausreichend sind.
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Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, dass die Erkennungseinrichtung dazu ausgelegt ist, jedes erkannte Wort als jeweilige Zeichenfolge bereitzustellen. Mit anderen Worten werden die erkannten Worte als Text ausgegeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beim Betrieb der Erkennungseinrichtung selbsttätig ein schriftliches Protokoll des gesprochenen Texts erzeugt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Ausgabeeinheit dazu ausgelegt, von einer räumlichen Quellenortung ein Richtungssignal zu empfangen. Das Richtungssignal ist bei mehreren im Fahrzeug vorhandenen Signalquellen, die potentiell das Zeitsignal erzeugen können, von der momentan aktiven Signalquelle abhängig. Mit anderen Worten wird durch das Richtungssignal angezeigt, welche der Signalquellen momentan oder gerade zur Zeit aktiv ist. Die Ausgabeeinheit ist des Weiteren dazu ausgelegt, zusätzlich zu der Zeichenfolge auch eine Quellenkennung der aktiven Signalquelle auszugeben. Mit anderen Worten wird durch die Ausgabeeinheit die Quellenkennung anhand des Richtungssignals erzeugt und zusammen mit der Zeichenfolge ausgegeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei mehreren Signalquellen zu jeder Zeichenfolge angegeben ist, welche der Signalquellen den durch die Zeichenfolge repräsentierten Signalinhalt ausgegeben oder erzeugt hat. Im Zusammenhang mit der Erfassung eines Audiosignals kann die Quellenortung beispielsweise eine Sprecherortung sein, die anhand einer Einfallsrichtung von Schallwellen auf ein Mikrofon oder eine Mikrofonanordnung ermittelt, aus welcher Richtung das Schallsignal auf das Mikrofon bzw. die Mikrofonanordnung eingefallen oder eingetroffen ist. Das Richtungssignal kann auch beispielsweise angeben, über welchen Sensor das Zeitsignal empfangen worden ist, falls mehrere Sensoren an unterschiedlichen Orten im Fahrzeug verbaut sind.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Ausgabeeinheit dazu ausgelegt, die Zeichenfolge kryptographisch zu verschlüsseln. Wird durch die Zeichenfolge beispielsweise eine Textdatei gebildet, so kann diese Textdatei in an sich bekannter Weise verschlüsselt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass nur befugte Benutzer die Zeichenfolge auswerten können. Dies ist insbesondere beim Aufzeichnen von Gesprächsinhalten in einem Fahrzeug wünschenswert.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Erfindung dazu ausgelegt, während eines Fahrbetriebs unabhängig von einem aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs das Zeitsignal durchgehend zu empfangen und zu analysieren. Mit anderen Worten kann während des Fahrbetriebs die Erkennungseinrichtung und damit die Datenschreibervorrichtung dauerhaft in Betrieb sein oder laufen. Hierdurch ist es möglich, die Zeichenfolge zu erzeugen, ohne dass zuvor ein bevorstehender Crash detektiert werden muss. Falls es zu einem Crash kommt, ist zuverlässig sichergestellt, dass der Vorgang, der zu dem Crash geführt hat, erfasst worden ist.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Fahrzeug, das eine Signalerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Zeitsignals in dem Fahrzeug sowie eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Datenschreibervorrichtung aufweist. Die Datenschreibervorrichtung ist mit der Signalerfassungseinrichtung über ihren Signaleingang gekoppelt. Die Signalerfassungseinrichtung kann beispielsweise ein Mikrofon oder mehrere Mikrofone oder einen Beschleunigungssensor oder einen Drucksensor oder einen Kraftsensor aufweisen.
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Schließlich gehört zu der Erfindung ein Verfahren zum Protokollieren eines Vorgangs in einem Fahrzeug. Bei dem Vorgang kann es sich beispielsweise um ein Gespräch oder um einen Bremsvorgang oder einen Lenkvorgang handeln. Eine Erkennungseinrichtung empfängt ein über einen Signaleingang ein Zeitsignal, das von dem Vorgang abhängig ist, d. h. den Vorgang beschreibt. In dem Zeitsignal erkennt die Erkennungseinrichtung zumindest ein vorbestimmtes Signalmuster. Als Signalinhalt wird eine das erkannte Signalmuster repräsentierende Zeitfolge bereitgestellt, wobei eine Ausgabeeinrichtung die bereitgestellte Zeichenfolge an eine Speichereinrichtung ausgibt. Durch das Verfahren ergibt sich der Vorteil, dass nicht das Zeitsignal selbst gespeichert werden muss, sondern das Speichern der Zeichenfolge ausreicht, um festzuhalten oder zu speichern, ob bestimmte Signalmuster in dem Zeitsignal enthalten sind.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Datenschreibervorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht noch einmal beschrieben. Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist bevorzugt als Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug, ausgestaltet. Als Kraftfahrzeug ist das Fahrzeug insbesondere als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Datenschreibervorrichtung 2 auf, durch welche während eines Betriebs des Fahrzeugs 1 ein Vorgang 3 protokolliert wird, bei welchem es sich beispielsweise um ein Gespräch zwischen zwei Fahrzeuginsassen 4, 5 handeln kann, die hier jeweils eine Signalquelle darstellen. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Gespräch eine Sprachäußerung 6 des Fahrzeuginsassen 4 („ABC”) und eine Sprachäußerung 7 des Fahrzeuginsassen 5 („XYZ”). Die Sprachäußerungen 6, 7 stellen jeweils einen Signalinhalt dar.
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Die Sprachäußerungen 6, 7 werden in einem Schritt S1 als Sprachschall 8 durch eine Mikrofonanordnung 9 erfasst. Die Mikrofonanordnung 9 kann ein oder mehrere Mikrofone 10 umfassen. Über die Mikrofonanordnung 9 wird ein Zeitsignal 11 erzeugt, das von der Datenschreibervorrichtung 2 an einem Signaleingang 12 empfangen wird. Das Zeitsignal 11 stellt ein Audiosignal dar.
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Zur Protokollierung des Vorgangs 3 wird nicht das Zeitsignal 11 gespeichert, da dieses ein zu großes Datenvolumen aufweist. Stattdessen wird der Sprachinhalt, d. h. der Inhalt der Sprachäußerung 6, 7, als Zeichenfolge gespeichert, beispielsweise als Zeichenfolge gemäß dem Standard ASCII.
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Hierzu wird in der Datenschreibervorrichtung 2 in einem Schritt S2 durch eine Erkennungseinrichtung 13 auf der Grundlage des Zeitsignals 11 eine automatische Spracherkennung (ASR – Automatic Speech Recognition) durchgeführt. Die Spracherkennung kann z. B. auf der Grundlage von Signalmustern HMM erfolgen, die auf der Grundlage von Hidden-Markov-Modellen modelliert sein können.
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Durch die Spracherkennung wird ein Erkennungsergebnis 14 erzeugt, das für jede Sprachäußerung 6, 7 jeweils eine Zeichenfolge 15 umfasst, beispielsweise die Sprachäußerungen 6, 7 als geschriebenen Text.
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In einem Schritt S3 kann durch eine Ausgabeeinheit 16 der Datenschreibervorrichtung 2 eine Textdatei 17, in welcher die Zeichenfolgen 15 gespeichert sind, an ein Funkmodul 18 ausgegeben werden. Bei dem Funkmodul 18 kann es sich beispielsweise um ein WLAN-Funkmodul oder ein Mobilfunkmodul handeln.
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Durch das Funkmodul 18 kann in einem Schritt S4 über eine Funkverbindung 19 die Textdatei 17 an einen fahrzeugexternen Server 20 übermittelt oder ausgesendet werden. Der Server 20 kann beispielsweise ein Server des Internets sein. Er stellt eine Servereinrichtung im Sinne der Erfindung dar.
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In einem Schritt S5 kann der Server 20 die Textdatei 17 abspeichern. Hierdurch steht die Textdatei 17 im Server 20 nach einem Unfall des Kraftfahrzeugs 1 zur Verfügung, ohne dass Bergungsarbeiten in dem Kraftfahrzeug 1 durchgeführt werden müssten.
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Zusätzlich oder alternativ zur Ausgabe der Textdatei 17 an die Funkeinrichtung 18 kann die Textdatei 17 durch die Ausgabeeinrichtung 16 an eine Speichereinrichtung 21, d. h. einen Datenspeicher der Datenschreibervorrichtung 2, ausgegeben werden. In der Speichereinrichtung 21 kann die Textdatei 17 lokal im Kraftfahrzeug gespeichert werden. Hierdurch ist die Speicherung unabhängig von der Funkverbindung 19.
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Die Erkennungsrichtung 13 und die Ausgabeeinrichtung 16 können als Programmmodule bereitgestellt sein. Die Datenschreibervorrichtung 2 kann hierzu z. B. einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor aufweisen.
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In dem Kraftfahrzeug 1 kann eine Ortungseinrichtung oder Quellenortung 22 bereitgestellt sein, welche durch ein Richtungssignal 23 signalisiert, welcher der beiden Fahrzeuginsassen 4, 5 gerade spricht. Die Quellenortung 22 kann beispielsweise auf der Grundlage einzelner Mikrofonsignale der Mikrofone 10 und auf der Grundlage von Kamerabildern ermitteln, welcher der beiden Fahrzeuginsassen 4, 5 gerade spricht. Anhand des Richtungssignals 23 kann zu der erfassten Zeichenfolge 15 eine Quellenkennung 24 angegeben werden. Die Quellenkennung 24 zeigt in dem in der Figur gezeigten Beispiel die Richtung an, aus welcher die Mikrofonanordnung 9 die jeweilige Sprachäußerung 6, 7 empfangen hat. Die Quellenkennung 24 kann ebenfalls in der Textdatei 17 bereitgestellt werden, sodass sie zusammen mit den Zeichenfolgen 15 gespeichert werden kann.
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So ist in dem Kraftfahrzeug 1 insgesamt bei einer Datenschreibervorrichtung 2 eine On-Board-Spracherkennung oder eine Verbindung zu einer Online-Spracherkennung bereitgestellt. Durch den Einsatz der Spracherkennung können die Gespräche, welche im Fahrzeug stattfinden, textuell protokolliert werden. Diese Daten, d. h. die Zeichenfolgen 15, können anstelle von sehr großen Audio-Dateien gespeichert und/oder live versendet werden. Dadurch reduziert sich das Datenvolumen, welches eine Black-Box/ein Datenschreiber verschicken muss. Durch die reduzierte Datenmenge kann eine Live-Übertragung der Gespräche wesentlich günstiger erfolgen.
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Als Spracherkenner kann auch ein im Kraftfahrzeug für andere Zwecke bereitgestellter Spracherkenner vorgesehen sein, wie er beispielsweise in Sprachdialogsystemen vorhanden ist.
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Der Spracherkenner in dem Kraftfahrzeug kann dauerhaft laufen und Gespräche mitprotokollieren. In einer entsprechenden Textdatei 17 kann das Gespräch gespeichert oder festgehalten oder protokolliert werden. Diese Textdatei 17 kann verschlüsselt und anschließend über eine Datenverbindung an einen Server 20 geschickt werden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine datensparende Live-Blackbox bereitgestellt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0122070 A1 [0003]
