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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen.
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Ampeln als eine Form von kontrollierbaren Verkehrszeichen, beispielsweise an Ampelkreuzungen, können Engstellen im Verkehr darstellen und maßgeblich an einer Güte eines Verkehrsflusses beteiligt sein. Um einen Verkehrsfluss zu erhöhen, sind bauliche Maßnahmen, vor allem innerstädtisch, meist nur bedingt möglich.
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Konventionell werden bei Ampelkreuzungen meist zwei getrennte Systeme, nämlich das der Ampel und das des Fahrzeugs betrachtet. Vor allem im Bereich der Ampel werden bereits konventionelle Systeme eingesetzt, die einer Generierung von Wissen dienen sollen, um einen aktuellen verkehrlichen Zustand sowie Schaltzeiten der Ampel zu verbessern, sodass eine Verkehrsflusserhöhung bewirkt werden soll. Dabei kann es sich beispielsweise um Detektoren in einer Fahrbahn handeln. Jedoch sind konventionelle Ampeln an Kreuzungen in ihrem Schaltverhalten meist stark eingeschränkt. Außerdem haben konventionelle Fahrzeuge meist keinerlei Möglichkeiten eine Information über das Schaltverhalten der Ampel im Vorfeld zu erhalten, um eine Fahrstrategie schon im Voraus an das Schaltverhalten anzupassen. Mittels einer funkbasierten Kommunikation kann es möglich sein, Informationen zwischen den beiden Systemen, Ampel und Fahrzeug, auszutauschen und eine gemeinsame Zielfunktion ”Verkehrsflusserhöhung” zu optimieren. Bei manchen konventionellen Systemen zur Verkehrsflussverbesserung wird ein Fahrer über einen derzeitigen Ampelzustand und eventuell kommende Schaltzeitpunkte mittels Funktechnologien, beispielsweise Mobilfunk oder WLAN informiert. Resultierend kann dann dem Fahrer eine statische Geschwindigkeitsempfehlung zur Verfügung gestellt werden. Damit wird beispielsweise das Ziel verfolgt, den Fahrer zu unterstützen und Halte vor Ampelkreuzungen zu vermeiden, wie beispielsweise bei den Projekten KOLINE http:/www.projekt-koline oder KOLIBRI http:/www.kolibri-projekt.de.
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Desweitern werden bei manchen konventionellen Systemen Detektoren in der Fahrbahn, die Fahrzeuge erkennen können, eingesetzt. Mit dieser Information können Ampelanlagen ihre Signalphasen in gewissen Grenzen an den aktuellen Verkehr anpassen. Solche Systeme werden beispielsweise von
VanMiddlesworth, Dresner und Stone in dem Artikel "Replacing the stop sign. Unmanaged intersection control for autonomous vehicles", der 2008 im Tagungsband der "7th international joint conference on Autonomous agents and multiagent Systems" erschienen ist, vorgeschlagen. Der
Artikel baut auf dem 2004 erschienen Artikel "A reservation-based multiagent system for intersection control" von Dresner und Stone auf. Eine Version ist im Tagungsband der Veranstaltung ”The 5th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles” zu finden. Inhaltlich schlagen die Autoren ein System vor, das auf einer drahtlosen Kommunikation von Fahrzeugen untereinander bzw. mit der Ampel basiert. Dabei fragt jedes einzelne Fahrzeug in jedem Schritt bei der Ampel oder den anderen Fahrzeugen an, ob es zu seiner bevorzugten Zeit die Kreuzung überqueren kann. Darauf erhält es eine Antwort ”Ja” oder ”Nein”. Im Fall ”Ja” beschleunigt das Fahrzeug im nächsten Schritt mit Maximalbeschleunigung, ohne seine Maximalgeschwindigkeit zu überschreiten. Im Fall ”Nein” verzögert das Fahrzeug im nächsten Schritt mit maximaler Verzögerung. Dadurch kann unter ungünstigen Umständen kein optimaler Verkehrsfluss erreicht werden. Durch abwechselndes Beschleunigen und Verzögern kann diese Strategie außerdem zu einem äußerst unkomfortablen Fahrverhalten führen.
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Es besteht daher der Bedarf, ein verbessertes Konzept bereitzustellen, um einen Verkehrsfluss, insbesondere im Bereich von Verkehrszeichen, zu verbessern. Diesem Bedarf wird durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen Rechnung getragen.
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Ausführungsbeispiele betreffen eine Vorrichtung für ein Fahrassistenzsystem, beispielsweise für ein Fahrzeug, mit einer Kontrolleinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Information über eine Position eines kontrollierbaren Verkehrszeichens zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung ist ferner ausgebildet, um eine Information über eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung ist auch ausgebildet, um eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt zu ermitteln, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert. Dabei wird die Information basierend auf der Information über die Position des Fahrzeugs und der Information über die Position des kontrollierbaren Verkehrszeichens ermittelt. Die Vorrichtung umfasst auch eine Empfangs- und Sendeeinrichtung. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung ist ausgebildet, um die Information des erwarteten Passierzeitpunkts, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert, einer Kontrollinstanz für das kontrollierbare Verkehrszeichen bereitzustellen. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung ist ferner ausgebildet, um eine Information über einen Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, von der Kontrollinstanz zu empfangen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass von der Kontrollinstanz ein Zeitraum ausgegeben wird, zu dem das Verkehrszeichen passierbar ist, ein Fahrverhalten des Fahrzeugs besser an ein Schaltverhalten des Verkehrszeichens angepasst werden. Dadurch, dass von dem Fahrzeug zuerst eine Prognose über einen geschätzten oder gewünschten Durchfahrtstermin abgegeben wird, kann bei manchen Ausführungsbeispielen der Zeitraum, in dem das Verkehrszeichen passierbar ist, an den erwarteten Passierzeitpunkt angepasst werden, bzw. ein so ermitteltes oder geschätztes Verkehrsaufkommen in die Schaltzeiten des kontrollierbaren Verkehrszeichens einfließen.
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Ergänzend kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um eine Information über eine Geschwindigkeit und/oder eine Information über eine Beschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung kann dann ausgebildet sein, um die Information über den erwarteten Passierzeitpunkt, basierend auf der Information über die Geschwindigkeit und/oder basierend auf der Information über die Beschleunigung des Fahrzeugs zu bestimmen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der Passierzeitpunkt genauer abgeschätzt werden.
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Ergänzend oder alternativ kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um eine Information über eine geplante Route des Fahrzeugs zu bestimmen und um die Information über den erwarteten Passierzeitpunkt, basierend auf der Information über die geplante Route zu bestimmen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der erwartete Passierzeitpunkt einfach geschätzt werden. Bei dem erwarteten Passierzeitpunkt kann es sich zum Beispiel um einen Schätzwert oder eine Prognose handeln. Beispielsweise kann die Information über die geplante Route des Fahrzeugs von einem Navigationsgerät des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Unter Umständen können mit dem erwarteten Passierzeitpunkt auch weitere Informationen über eine geplante Route des Fahrzeugs an die Kontrollinstanz bereitgestellt werden, beispielsweise eine Richtungsangabe, wie links abbiegen, geradeaus fahren, rechts abbiegen oder dergleichen.
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Ergänzend oder alternativ kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um eine Information über eine Geschwindigkeit und/oder eine Information über eine Beschleunigung wenigstens eines direkt vorausfahrenden Fahrzeugs zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung kann dann ausgebildet sein, um die Information über den erwarteten Passierzeitpunkt, basierend auf der Information über die Geschwindigkeit und/oder basierend auf der Information über die Beschleunigung des direkt vorausfahrenden Fahrzeugs zu bestimmen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der Passierzeitpunkt genauer abgeschätzt werden. Mit anderen Worten können bei manchen Ausführungsbeispielen noch andere Informationen herangezogen werden, um den Passierzeitpunkt abzuschätzen, beispielweise Werte, die ein direkt voraus fahrendes Fahrzeug betreffen, wie dessen Geschwindigkeit, Beschleunigung oder ein Abstand zu diesem Fahrzeug. Dadurch kann die Bestimmung des erwarteten Passierzeitraums bei manchen Ausführungsbeispielen noch verbessert werden.
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In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um eine Information über eine Fahranweisung auszugeben. Dabei gibt die Information über die Fahranweisung an, wie ein Fahrverhalten des Fahrzeugs anzupassen ist, um in dem Zeitraum das kontrollierbare Verkehrszeichen zu passieren. Die Information kann beispielsweise basierend auf der Information über den Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, ermittelt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ein Fahrverhalten des Fahrzeugs, beispielsweise in Bezug auf ein Anfahren, ein Anhalten, eine Geschwindigkeit und/oder dergleichen so beeinflusst werden, dass das Verkehrszeichen ohne ein weiteres Anhalten oder mit möglichst wenig weiteren Anhaltvorgängen passiert werden kann. Generell kann durch Ausführungsbeispiele eine Möglichkeit zur Verbessrung des Verkehrsflusses geschaffen werden.
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Ergänzend kann die Information über die Fahranweisung so bereitgestellt werden, dass eine Schnittstelle die Information für einen Nutzer ausgibt. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass der Nutzer die Information erhält, wie er sein Fahrverhalten anpassen kann, erreicht werden, dass er das Verkehrszeichen in dem Zeitraum passiert. Die Anzeige für einen Nutzer kann beispielsweise optisch auf einer Anzeigefläche und/oder akustisch sein.
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Ergänzend oder alternativ kann die Information über die Fahranweisung auch so bereitgestellt werden, dass ein Antriebsstrang des Fahrzeugs angesteuert wird, sodass das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen in dem Zeitraum passiert. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann durch eine automatische Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs eventuell eine Anzahl von Halte- und Anfahrvorgängen verringert werden. Dadurch können eventuell ein Kraftstoffverbrauch und/oder eine Emission reduziert werden. Es kann damit nicht nur eine Geschwindigkeitsempfehlung ausgegeben werden, sondern möglicherweise direkt, ohne einen Umweg über einen Fahrer des Fahrzeugs, auf eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs Einfluss genommen werden. Beispielsweise kann die Fahranweisung über eine Längsregelung auch automatisch umgesetzt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann nicht nur eine konstante Geschwindigkeit berechnet oder bestimmt werden, sondern eine optimale oder eine verbesserte Fahranweisung, die eventuell unterschiedliche Geschwindigkeiten umfasst, ausgegeben werden. Eventuell kann dann eine Geschwindigkeit mit der das Fahrzeug das Verkehrszeichen passiert, beispielsweise eine Überquergeschwindigkeit des Fahrzeugs über eine Ampelkreuzung, maximal oder verbessert sein bzw. einer Wunschgeschwindigkeit eines Fahrers des Fahrzeugs entsprechen.
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Die Kontrolleinrichtung ist in manchen Ausführungsbeispielen ausgebildet, um den Passierzeitpunkt zu aktualisieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass der skizzierte Prozess wiederholt werden kann, die Bestimmung des Zeitraums auf aktuellen oder wiederholt aktualisierten Verkehrsdaten beruhen. Änderungen eines Verkehrsaufkommens und/oder eines Fahrverhalten des Fahrzeugs können kurzfristig berücksichtig werden. Der Passierzeitpunkt kann unter Umständen mehrfach pro Sekunde wiederholt bzw. aktualisiert werden.
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Ausführungsbeispiele betreffen eine Vorrichtung für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen. Die Vorrichtung umfasst eine Kontrolleinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem wenigstens ein Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passieren will, zu erhalten. Die Kontrolleinrichtung ist ferner ausgebildet, um eine Information über einen Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, zu bestimmen und bereitzustellen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch, dass sich das Fahrzeug bei der Kontrollinstanz durch Mitteilung des gewünschten Passierzeitpunkts anmeldet, eine höhere Genauigkeit als bei Systemen erreicht werden, bei denen Fahrzeuge mittels Detektoren in der Fahrbahn detektiert werden. Darüber hinaus können mehr Daten erfasst werden und Schaltzeiten im Voraus geplant werden. Außerdem können der Kontrollinstanz dann bei manchen Ausführungsbeispielen zusätzliche Informationen oder Größen, beispielsweise über ein Abbiegevorhaben, eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrers und/oder dergleichen mittgeteilt werden. Zudem kann die Kontrollinstanz bei manchen Ausführungsbeispielen eine genaue Anzahl der Fahrzeuge, die das Verkehrszeichen passieren wollen, erhalten oder abschätzen, und nicht nur einen mittels Detektoren geschätzten oder ermittelten Wert.
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Ergänzend kann der Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, basierend auf der Information über den wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt bestimmt werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch der Zeitraum so bestimmt werden, dass ein Fahrzeug das Verkehrszeichen ohne Anhalten oder mit möglichst wenig Anfahr- und Anhaltvorgängen passieren kann.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Kontrolleinrichtung ausgebildet, um eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt, von einer Mehrzahl von Fahrzeugen zu erhalten. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch eine Schaltung des Verkehrszeichens an ein Verkehrssaufkommen angepasst werden.
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Die Vorrichtung für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Empfangs- und Sendeeinrichtung umfassen. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung ist ausgebildet, um die Information über den wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt mittels drahtloser Datenübertragung zu empfangen. Ergänzend oder alternativ kann die Empfangs- und Sendeeinrichtung ausgebildet sein, um den Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, mittels drahtloser Datenübertragung bereitzustellen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch ermöglicht werden, dass die Vorrichtung für die Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist. Beispielsweis kann die Vorrichtung an oder in der Nähe des Verkehrszeichens angeordnet sein. Ergänzend oder alternativ kann es sich bei der Vorrichtung bzw. der Kontrollinstanz auch um eine übergeordnete Steuereinheit handeln, die von dem Verkehrszeichen beabstandet angeordnet ist, beispielsweise mehr als 1 km, 10 km, 100 km. Beispielsweise kann die Kommunikation dann auch über eine Mehrzahl von Fahrzeugen erfolgen, die sich in einem bestimmten Abstand zu dem Verkehrszeichen befinden, beispielsweise in einer Art von Ad-hoc oder multi-Hop Netzwerk, das von den Fahrzeugen gebildet wird.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Fahrassistenzsystem mit wenigstens einer Vorrichtung für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug nach wenigstens einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele und wenigstens einer Vorrichtung für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen nach wenigstens einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann durch eine Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs bzw. einzelner Verkehrsteilnehmer und eventuell einer Steuerung der Signalzustände der Infrastruktur bzw. des kontrollierbaren Verkehrszeichens auf Grundlage hochaktueller Daten über einen Verkehr im Bereich des Verkehrszeichens, ein Verkehrsfluss erhöht werden. Unter Umständen kann durch eine optimierte oder verbesserte Fahrweise der Verkehrsteilnehmer, eventuell in einem Zusammenspiel mit einem optimierten oder verbesserten Schaltverhalten des Verkehrszeichens ein Verkehrsfluss an dem Verkehrszeichen erhöht und die Anzahl der Halte- und Anfahrvorgänge verringert werden. Bei manchen Ausführungsbeispielen können durch die Kooperation der Kontrollinstanz des Verkehrszeichens mit dem Fahrzeug mittels drahtloser Kommunikation hochaktuelle Daten von dem Fahrzeug zu dem Verkehrszeichen und von dem Verkehrszeichen zu dem Fahrzeug übermittelt oder ausgetauscht werden. Das Verkehrszeichen kann damit eventuell in der Lage sein, den Zeitraum bzw. Freigabe- und Sperrzeiten noch stärker in puncto Verkehrsflusserhöhung zu verbessern, als es mittels konventioneller Detektorensysteme möglich ist. Dies kann beispielsweise möglich sein, da detailliertere Kenntnisse über eine Anzahl und auch Absichten der Fahrzeuge vorliegen, die sich dem Verkehrszeichen nähern. Das Fahrzeug wiederum kann bei manchen Ausführungsbeispielen basierend auf der Information über den Zeitraum bzw. über Freigabe- und Sperrzeiten, die die Kontrollinstanz zur Verfügung stellt, seine eigene Überfahrt planen und eventuell teil- oder ganz autonom umsetzen. Des Weiteren kann bei einigen Ausführungsbeispielen eine realistische Dynamik der Fahrzeuge bei einer Trajektorienberechnung und/oder einer Bestimmung oder Berechnung des Zeitraums berücksichtigt werden.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Verfahren für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug. Dabei wird eine Information über eine Position eines kontrollierbaren Verkehrszeichens bestimmt. Es wird auch eine Information über eine Position des Fahrzeugs bestimmt. Basierend auf diesen Informationen wird eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt ermittelt, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert. Ferner wird die Information über den erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert, einer Kontrollinstanz für das kontrollierbare Verkehrszeichen bereitgestellt. Eine von der Kontrollinstanz bereitgestellte Information über einen Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, wird empfangen.
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Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Verfahren für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen. Dazu wird eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem wenigstens ein Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passieren will, bestimmt. Dann wird eine Information über einen Zeitraum bestimmt, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist. Die Information wird auch bereitgestellt. Die einzelnen Vorgänge oder Schritte der Verfahren können dabei in den genannten Reihenfolgen erfolgen und/oder sich teilweise oder vollständig überlappen.
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Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen zumindest eines der o. g. Verfahren wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welche Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrassistenzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen, gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
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Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden” oder „verkoppelt” bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden” oder „direkt gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z. B., „zwischen” gegenüber „direkt da-zwischen”, „angrenzend” gegenüber „direkt angrenzend” usw.).
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Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer”, „eine”, „eines” und „der, die, das” auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z. B. „beinhaltet”, „beinhaltend”, aufweist” und/oder „aufweisend”, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
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Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z. B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
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Die 1. zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ausführungsbeispiele schaffen auf ein Fahrassistenzsystem mit einer Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Kontrolleinrichtung 2. Die Kontrolleinrichtung 2 kann zum Beispiel jedwede Einrichtung sein, die ausgebildet ist, um zumindest eine der im Folgenden genannten Informationen oder Signale zu verarbeiten. Die hierin beschriebenen Kontrolleinrichtungen können insofern als Computer, Prozessor oder programmierbare Hardwarekomponente implementiert sein. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung auch als Software oder Computerprogramm implementiert sein, das eine entsprechende Funktion durchführt, wenn es auf einem Prozessor, einem Computer oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann beispielsweise durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikro-prozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
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Die Kontrolleinrichtung 2 ist ausgebildet, um eine Information über eine Position eines kontrollierbaren Verkehrszeichens zu bestimmen. Hier und im Folgenden kann eine Information durch ein Signal, einen Wert oder ein Datum repräsentiert sein. Ein Signal kann dabei beispielsweise einen binären, analogen, digitalen oder elektrischen Wert repräsentieren oder eine Information, die durch einen Wert repräsentiert ist. Insofern kann die Information als Zahl oder Wort dargestellt werden wobei nicht die sich die Position dann basierend auf einem entsprechenden Koordinatensystem, beispielsweise einer Karte, darstellen lässt.
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Bei dem kontrollierbaren Verkehrszeichen kann es sich beispielsweise um jedwedes Verkehrszeichen handeln, dessen Zustand veränderbar ist und/oder das ausgebildet ist, um ein Fahrzeug oder einen anderen Verkehrsteilnehmer dazu zu veranlassen seine Fahrt zu unterbrechen und an dem Verkehrszeichen zu halten, beispielsweise eine Ampel, eine Ampelanlage, eine Signalanlage, eine Lichtsignalanlage, eine Schranke oder dergleichen. Bei der Information über die Position des Verkehrszeichens kann es sich beispielsweise um eine Lage des Verkehrszeichens handeln. Ergänzend können auch weitere Informationen über das Verkehrszeichen, Verkehrsaufkommen, Wartezeiten übermittelt werden, die Art der Haltestelle, Kreuzung, Ampelkreuzung, Bahnübergang, Tunneleinfahrt, beispielsweise Kreuzungstopologie oder eine andere Verkehrsstelle, die mit dem Verkehrszeichen gesichert ist. Das Bestimmen der Information über eine Position eines kontrollierbaren Verkehrszeichens kann beispielsweise durch Auslesen einer entsprechenden Information aus einem Speicher, aus einem Navigationsgerät, das das Fahrzeug navigiert oder dergleichen, erfolgen. Dazu können der Speicher und/oder das Navigationsgerät mit der Kontrolleinrichtung gekoppelt sein, sodass ein Informationsaustausch, beispielsweise in der Form von Signalen, möglich ist. Ergänzend oder alternativ kann die Kontrolleinrichtung 2 die Position des kontrollierbaren Verkehrszeichens auch dadurch bestimmen, indem es von einer Kontrollinstanz 3 für das kontrollierbare Verkehrszeichen eine bereitgestellte Information empfängt. Beispielsweise können die Kontrollinstanz 3 und die Kontrolleinrichtung 2 über drahtlose Signalübertragung, beispielsweise Funk, W-LAN, Mobilfunk oder dergleichen gekoppelt sein. Mit anderen Worten, kann die Information über die Position des Verkehrszeichens in dem Verkehrszeichen oder einer dem Verkehrszeichen zugeordneten, später noch genauer beschriebenen Vorrichtung 5 gespeichert sein und/oder kann beispielsweise per GPS von diesem bestimmt werden. Eine Sendeinrichtung 7 der Vorrichtung 5 kann dann ausgebildet sein, um die Information über die Position des Verkehrszeichens bereitzustellen.
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Die Kontrolleinrichtung 2 ist ferner ausgebildet, um eine Information über eine Position des Fahrzeugs zu bestimmen. Die Information über eine Position des Fahrzeugs kann dabei beispielsweise über das Navigationsgerät, das das Fahrzeug navigiert oder einen GPS-Sensor (Abk.: Global Positioning System; engl. von: Globales Positionsbestimmungssystem) des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Der Speicher, das Navigationsgerät und/oder der GPS Sensor können dabei beispielsweise so miteinander gekoppelt sein, dass sie Signale austauschen können. Beispielsweise kann die Information über die Position des Verkehrszeichens von dem Verkehrszeichen selbst bestimmt bzw. bereitgestellt werden, beispielsweise weil sie dort gespeichert ist. Dann kann die Information beispielsweise per drahtloser Kommunikation an das Fahrzeug übermittelt werden.
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Die Kontrolleinrichtung 2 ist ferner ausgebildet, um wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt zu ermitteln, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert. Bei dem Passierzeitpunkt kann es sich dabei um einen (geschätzten) Erwartungswert handeln, zu dem das Fahrzeug an dem Verkehrszeichen ankommt. Der Passierzeitpunkt kann dabei einen diskreten Zeitwert oder eine Zeitraum umfassen. Der Passierzeitpunkt wird basierend auf der Information über die Position des Fahrzeugs und der Information über die Position des kontrollierbaren Verkehrszeichens ermittelt.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen können auch weitere Informationen in die Bestimmung des Passierzeitpunkts einfließen, beispielsweise eine Information über eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder eventuell auch andere Informationen, wie zum Beispiel eine Position und/oder eine Geschwindigkeit wenigstens eines vorausfahrenden Fahrzeuges. Beispielsweise kann ein Radarsensor des Fahrzeugs eingesetzt werden, um die Werte eines vorausfahrenden Fahrzeugs, beispielsweise eines direkt vorausfahrenden Fahrzeugs, zu bestimmen. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Empfangs- und Sendeeinrichtung 4, die mit der Kontrolleinrichtung 4 gekoppelt ist, die ausgebildet ist, um die Information des erwarteten Passierzeitpunkts, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert, der Kontrollinstanz 3 für das kontrollierbare Verkehrszeichen bereitzustellen. Die hierin beschriebenen Empfangs- und Sendeeinrichtungen können in Ausführungsbeispielen typische Sender- bzw. Empfängerkomponenten enthalten. Darunter können beispielsweise ein oder mehrere Antennen, ein oder mehrere Filter, ein oder mehrere Mischer, ein oder mehrere Verstärker, ein oder mehrere Diplexer, ein oder mehrere Duplexer, usw. fallen. Beispielsweise können in Ausführungsbeispielen diese zumindest ein Element der Gruppe von WLAN-Kommunikationsmodul (von engl. „Wireless Local Area Network”), Bluetooth-Kommunikationsmodul, Mobilfunk-Kommunikationsmodul, UMTS-Kommunikationsmodul (von engl. „Universal Mobile Telecommunication System”), LTE-Kommunikationsmodul (von engl. „Long Term Evolution”), Kommunikationsmodul eines Mobilfunknetzes der 5. Generation, Nahfunk-Kommunikationsmodul und Kommunikationsmodul für ein zellulares Mobilfunknetzwerk umfassen. Ein Bereitstellen kann beispielsweise ein Senden oder ein Übertragen an die Kontrollinstanz 3 sein. Bei der Kontrollinstanz 3 kann es sich um jedwede Einrichtung handeln, die ausgebildet ist, um das kontrollierbare Verkehrszeichen zu kontrollieren, beispielsweise eine programmierbare Hardwarekomponente.
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Die Empfangs- und Sendeeinrichtung 4 ist ferner ausgebildet ist, um eine Information über einen Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, von der Kontrollinstanz zu empfangen. Der Zeitraum, kann sich dabei von einem diskreten Zeitwert oder einer Antwort in Form von „ja” oder „nein” auf einen angefragten Passierzeitpunkt, unterscheiden. Der Zeitraum kann beispielsweise wenigstens 1 sec, betragen. Ferner kann der Zeitraum zu einem definierten Zeitpunkt beginnen. Optional kann der Zeitraum durch einen Zeitpunkt, an dem er beginnt, und einem Zeitpunkt, zu dem er endet, definiert werden.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 5 für eine Kontrollinstanz 3 für ein kontrollierbares Verkehrszeichen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 5 umfasst eine Kontrolleinrichtung 6, die ausgebildet ist, um eine Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem wenigstens ein Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passieren will, zu erhalten. Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 umfasst die Kontrollinstanz 3 die Vorrichtung 5.
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Ausführungsbeispiele schaffen auch eine Kontrollinstanz 3 mit der Vorrichtung 5. Die Kontrolleinrichtung 6 kann die Information über den erwarteten Passierzeitpunkt beispielsweise von der Vorrichtung 1 des Fahrzeugs erhalten. Die Kontrolleinrichtung 6 ist ferner ausgebildet, um eine Information über einen Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, zu bestimmen und bereitzustellen. Das Bereitstellen der Information kann beispielsweise über eine Empfangs- und Sendeeinrichtung 7 erfolgen, die ausgebildet ist, um die Information über den wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt mittels drahtloser Datenübertragung zu empfangen und/oder um den Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, mittels drahtloser Datenübertragung bereitzustellen. Die Empfangs- und Sendeeinrichtung 7 und die Kontrolleinrichtung 6 sind miteinander gekoppelt.)
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 10 für ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren 10 erfolgt in einem ersten Vorgang 11 ein Bestimmen einer Information über eine Position eines kontrollierbaren Verkehrszeichens. Beispielsweise kann dazu bei einer Annäherung an das kontrollierbare Verkehrszeichen, das mit einer benötigten Funktechnologie ausgestattet ist, eine drahtlose Kommunikation mit dem ebenfalls mit der Funktechnologie ausgestatteten Fahrzeug begonnen werden. Die Ampel oder die Kontrollinstanz des Verkehrszeichens sendet in dem ersten Vorgang 11 Informationen über eine Position des Verkehrszeichens und ggf. über eine Kreuzungstopologie an das Fahrzeug. In einem anderen Ausführungsbeispiel initiiert das Fahrzeug eine solche Kommunikation, wenn festgestellt wird, dass sich ein kontrollierbares Verkehrszeichen auf dem Weg befindet.
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In einem zweiten Vorgang 12 erfolgt ein Bestimmen einer Information über eine Position des Fahrzeugs. Beispielsweise kann sich das Fahrzeug oder dessen Vorrichtung 1 nun mit Hilfe eines eigenen Positionierungssystems, zum Beispiel GPS relativ zu dem Verkehrszeichen verorten. Damit weiß die Vorrichtung 1 unter anderem, wie weit entfernt das Fahrzeug von dem Verkehrszeichen ist und bei einem entsprechend genauem Ortungssystem eventuell auch auf welcher Spur es sich befindet.
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In einem weiteren Vorgang 13 wird wenigstens ein erwarteter Passierzeitpunkts ermittelt, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert, basierend auf der Information über die Position des Fahrzeugs und möglicherweise eine Information über dessen aktuelle Geschwindigkeit und/oder zuzüglich anderer möglicher Größen und der Information über die Position des kontrollierbaren Verkehrszeichens. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung 1 oder das Fahrzeug mit diesen Informationen und mittels seiner eigenen Wunschgeschwindigkeit planen, in welchem Zeitintervall es das Verkehrszeichen passieren, beispielsweise eine Ampelkreuzung, bevorzugt überqueren möchte.
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Dann erfolgt in einem weiteren Vorgang 14 ein Bereitstellen der Information über den erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem das Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passiert, für eine Kontrollinstanz des kontrollierbaren Verkehrszeichens. Beispielsweise wird dazu ein Planungsintervall oder der Passierzeitpunkt mittels Funktechnologie an die Ampel gesendet.
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In einem anschließenden Vorgang 15 wird eine Information über einen Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, empfangen. Diese Information wird von der Kontrollinstanz 3 bereitgestellt. Bei manchen Ausführungsbeispielen werden die von der Ampelanlage geplanten Freigabe- und Sperrzeiten an alle derzeit mit der Ampel in Kommunikation stehenden Fahrzeuge kommuniziert. Die Ampelanlage bzw. das Verkehrszeichen kann dazu mit einer Recheneinheit ausgestattet sein, die alle aktuellen Planungsintervalle aller Fahrzeuge, die dieses übermittelt haben, verwaltet und auf dieser Grundlage aktuell optimierte Freigabe- und Sperrzeiten berechnet. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann es sich auch nur um den Passierzeitpunkt oder ein Planungsintervall eines Fahrzeugs handeln.
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Die Kontrolleinrichtung 2 des Fahrzeugs kann nun auf Grundlage der von der Kontrolleinheit 6 oder der Ampel bereitgestellten Information, eine Information über eine Fahranweisung bestimmen. Mit anderen Worten kann, anhand der zur Verfügung gestellten Zeiträume, die auch in Form von Schaltzeitpunkten ausgedrückt werden können, eine Annäherung des Fahrzeugs an das Verkehrszeichen in zeitlicher Hinsicht und in einer konkreten Ausgestaltung eines Fahrmanövers geplant werden.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 16 für eine Kontrollinstanz für ein kontrollierbares Verkehrszeichen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren 16 erfolgt in einem ersten Vorgang 17 ein Bestimmen einer Information über wenigstens einen erwarteten Passierzeitpunkt, zu dem wenigstens ein Fahrzeug das kontrollierbare Verkehrszeichen passieren will. In einem weiteren Vorgang 18 wird ein Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist, bestimmt. Anschließend erfolgt in einem Vorgang 19 ein Bereitstellen einer Information über den Zeitraum in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen passierbar ist.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrassistenzsystems 22 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein mit der Vorrichtung 1 ausgestattetes Fahrzeug 21 nähert sich einem kontrollierbaren Verkehrszeichen 20, beispielsweise einer Ampelkreuzung mit einer Ampel. Dem Verkehrszeichen 20 ist die Kontrollinstanz 3 bzw. die Vorrichtung 5 für die Kontrollinstanz 3 zugeordnet. Die Kontrollinstanz 3 oder deren Vorrichtung 5, ist ausgebildet, um für das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 eine Information über einen Schaltzustand bereitzustellen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 oder die Kontrollinstanz 3 bzw. die Vorrichtung 5 mit einer Car-2-X-Funktechnologie bestückt sein. Das Fahrzeug 21 erhält von der Kontrollinstanz 3 eine Information über eine Position des Verkehrszeichens 20, beispielsweise die Position der Ampel. Zum Beispiel mit Hilfe eigener Ortungssysteme kann sich das Fahrzeug 21 bzw. die Vorrichtung 1 dem Verkehrszeichen 20, das auch als relevante Signalgruppe bezeichnet werden kann, zuordnen und eine Entfernung zu dem Verkehrszeichen 20 oder einer Haltelinie, die das Verkehrszeichen 20 vorgibt, bestimmen. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Position beispielsweise über eine Karte bestimmt werden.
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Mittels einer eingestellten Fahrerwunschgeschwindigkeit kann die Kontrolleinrichtung 2 der Vorrichtung 1 des Fahrzeugs 21 bei manchen Ausführungsbeispielen ein Zeitintervall bestimmen, beispielsweise berechnen oder schätzen, in dem es das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 die Ampelkreuzung passieren möchte. Diese Daten werden als Information über den erwarteten Passierzeitpunkt eventuell zusammen mit einer derzeitigen Position des Fahrzeugs 21 und eventuell einer Information über eine Fahrspur, auf der es sich befindet, beispielsweise mittels Car-2-X, an die Kontrollinstanz 3 bzw. die Ampelanlage übermittelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Größen zur Bestimmung des Passierzeitpunks bzw. des Zeitintervalls herangezogen werden, zum Beispiel auch eine Momentangeschwindigkeit oder ein Verhalten wenigstens eines Vorderfahrzeugs, welches beispielsweise mittels Radar identifiziert werden kann.
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Natürlich können eine Mehrzahl von Fahrzeugen mit Vorrichtungen 1 ausgestattet sein. Die Kontrollinstanz 3 oder auch die Ampel kann dann die Informationen aller Fahrzeuge 21, die mit Vorrichtungen 1 ausgestattet sind und sich derzeit in einer Kommunikation mit der Kontrollinstanz 3 befinden, berücksichtigen, um mit Hilfe dieser hochaktuellen Verkehrsdaten eine Information über einen Zeitraum zu bestimmen, in dem das Verkehrszeichen 20 passierbar ist. Dazu können beispielsweise optimierte Freigabe- und Sperrzeiten berechnet werden. Es kann darüber hinaus bei manchen Ausführungsbeispielen möglich sein, eine konventionelle Technologie zur Erfassung einer Verkehrslage, beispielsweise Sensoren in der Fahrbahn, mit dem Fahrerassistenzsystem 22 zu kombinieren. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann dadurch eine Güte einer Verkehrserkennung verbessert werden, da auch nicht mit der Vorrichtung 1 ausgestattete Fahrzeuge erkannt oder berücksichtigt werden können.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen können unterschiedliche Zielfunktionen auf deren Grundlage das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 seine Freigabe- und Sperrzeiten bestimmen kann, realisierbar sein. Bei den Zielfunktionen kann es sich beispielsweise um Vorgaben handeln, auf welche Art und Weise der Verkehrsfluss optimiert werden soll, beispielsweise in Bezug auf Emission, Kraftstoffverbrauch, Durchfluss, Lärm und/oder dergleichen. Bei manchen Ausführungsbeispielen können verschiedene Zielfunktionen in Frage kommen, auf deren Grundlage die Kontrolleinrichtung 2 eines einzelnen Fahrzeugs 21 eine Überfahrt plant, bzw. die Information über die Fahranweisung ausgibt. So kann ein Fahrzeug dadurch, dass es im Voraus einen Zeitraum oder ein Zeitfenster kennt, in dem ein Passieren oder eine Überfahrt möglich ist, bei manchen Ausführungsbeispielen besser energiesparende Maßnahmen wie ein Segeln oder eine Rekuperation durchführen. So kann es beispielsweise möglich sein, dass das kontrollierbare Verkehrszeichen 20, beispielsweise eine Signalanlage, versucht, die Information über die erwarteten Passierzeitpunkte, die auch als bevorzugten Überfahrintervalle bezeichnet werden können, die es von den ausgestatteten Fahrzeugen 21 erhält, so gut wie möglich zu realisieren. So könnte beispielsweise eine Summe der Quadrate der Differenzen der geplanten Überquerzeit und der tatsächlichen Überquerzeit der einzelnen Fahrzeuge in der Zielfunktion minimiert werden. Das kann eventuell zur Folge haben, dass eine Freigabezeit für einzelne Kreuzungsarme etwa analog zu einer Stärke eines auf dem Kreuzungsarm befindlichen Verkehrsstroms bestimmt oder berechnet werden kann. Unter anderem kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine solche Zielfunktion aber auch verhindern, dass Fahrzeuge auf einem wenig befahrenen Nebenarm einer Kreuzung unverhältnismäßig lange warten müssen. Außerdem können bei manchen Ausführungsbeispielen auch Fußgängeranfragen berücksichtigen werden, zum Beispiel aufgrund von Prognosen oder Heuristiken, sodass eventuell auch nicht mit der Vorrichtung 1 ausgestattete Verkehrsteilnehmer in eine Optimierung der Freigabe- und Sperrzeiten einfließen können.
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Den geplanten Zeitraum, in dem das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 passierbar ist bzw. die geplanten Freigabe- und Sperrzeiten kommuniziert die Kontrollinstanz 3 dann an die mit der Vorrichtung 1 ausgestatteten Fahrzeuge 21. Die Fahrzeuge 21 können nun die konkrete Ausgestaltung ihrer Überfahrt über die Ampelkreuzung planen und eventuell automatisiert umsetzen, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 21. Beispielsweise kann dazu von der Kontrolleinrichtung 2 eine Information über eine Fahranweisung ausgegeben werden, wobei die Information über die Fahranweisung angibt, wie ein Fahrverhalten des Fahrzeugs 21 anzupassen ist, um in dem Zeitraum das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 zu passieren. Beispielsweise kann die Ansteuerung des Antriebsstrangs über eine Schnittstelle eines Fahrassistenzsystems erfolgen, beispielsweise über ein System zur automatischen Distanzregelung (Abk.: ACC-System oder ADC von: Active Distance Control). Die Ansteuerung kann beispielsweise längsgeregelt erfolgen. Längsgeregelt kann hier zum Beispiel bedeuten, dass die Vorrichtung in der Lage ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu beeinflussen, beispielsweise durch Bremsen und/oder Beschleunigen. Es sind zum Beispiel keine automatischen Lenkbewegungen, wie bei einer Querregelung möglich.
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Das Fahrzeug 21 kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch Informationen über andere Verkehrsteilnehmer erhalten, beispielsweise über eine fahrzeugeigene Sensorik und/oder Funknachrichten der Teilnehmer und/oder der Kontrollinstanz 3 des kontrollierbaren Verkehrszeichens 20. Die Information über die Fahranweisung kann bei manchen Ausführungsbeispielen basierend auf diesen Informationen über andere Verkehrsteilnehmer ausgegeben werden bzw. die Information kann ebenfalls in die Wahl des auszuführenden Fahrmanövers einfließen. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine Ausführung von Folgemanövern eingeleitet werden, bei denen das Fahrzeug 21 seinem Vordermann oder einem direkt vorausfahrenden Fahrzeug folgt. Hier können beispielsweise ebenfalls verschiedene Strategien realisierbar sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch andere Zielfunktionen, die der Ampel- und Autooptimierung zu Grunde liegen, gewählt werden.
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Ergänzend kann bei manchen Ausführungsbeispielen die Information über die Fahranweisung angeben, wie ein Fahrverhalten anzupassen ist, sodass in dem Zeitraum Fahrzeuge 21, die sich auf einer Spur befinden, das Verkehrszeichen 20 in demselben Zeitraum passieren. Beispielsweise können sich Fahrzeuge 21, die sich auf einer Spur befinden, und die Vorrichtung 1 aufweisen, über ein gemeinsames passieren des Verkehrszeichens 20 oder eine gemeinsame Überfahrt über die Kreuzung abstimmen. Dies kann zum Beispiel via drahtloser Kommunikation erfolgen.
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Die beschriebenen Verfahren 10 und 16 bzw. ein entsprechender Algorithmus kann beispielsweise zyklisch ablaufen, beispielsweise mit einer Wiederholrate von wenigstens 1 Hz, 5 Hz oder 10 Hz. Dadurch kann bei manchen Ausführungsbeispielen ein Wechsel eines Schaltzustands des kontrollierbaren Verkehrszeichens 20, beispielsweise des Zeitraums in dem das Verkehrszeichen 20 passierbar ist, eventuell aufgrund von Änderungen in einer Verkehrsnachfrage, jederzeit oder zeitnah möglich sein. Außerdem können bei manchen Ausführungsbeispielen einzelne Fahrzeuge 21 hochdynamisch auf Änderungen in ihrer Umwelt reagieren.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrollinstanz 3 oder zumindest die Vorrichtung 5 auch räumlich dem kontrollierbaren Verkehrszeichen 20 zugeordnet sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die Kontrollinstanz 3 und/oder auch die Vorrichtung 5 räumlich losgelöst von dem Verkehrszeichen 20 angeordnet sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kommunizieren dann die Vorrichtungen 1 und 5 nicht direkt miteinander. Eventuell kann die Datenübertagung auch über eine Mehrzahl von Fahrzeugen 21 mit der Vorrichtung 1 erfolgen. Mit anderen Worten werden bei manchen Ausführungsbeispielen der erwartete Passierzeitpunkt bzw. die Überfahrzeiten der Fahrzeuge 21 über die Ampelkreuzung nicht zwangsläufig von der Ampel verwaltet. Es kann dann beispielsweise auch möglich sein, dass Fahrzeuge 21, die die Vorrichtung 1 aufweisen, untereinander einen Zeitraum bestimmen, in dem jedes Fahrzeug 21 das kontrollierbare Verkehrszeichen 20 passieren kann. Beispielsweise können dann die Fahrzeuge 21 eine Überquerstrategie über eine Kreuzung abstimmen und/oder kommunizieren.
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Bei der Kontrollinstanz 3 bzw. dem Verkehrszeichen 20 kann es sich bei manchen Ausführungsbeispielen beispielsweise im Gegensatz zu anderen Verkehrsteilnehmern, wie dem Fahrzeug 21 um eine zentrale, automobilherstellerunabhängige Instanz handeln. Die Kontrollinstanz 3 kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine verbindliche Verkehrsregelung organisieren und kann daher als Kommunikationspartner bei einem verkehrlich hochkomplexen Manöver eines Passierens eines kontrollierbaren Verkehrszeichens 20, wie zum Beispiel einer Ampelüberfahrt, als Kommunikationspartner gewählt werden. Die Kontrollinstanz 3 kann bei manchen Ausführungsbeispielen, beispielsweise aufgrund ihrer zentralen Positionierung als Informationsverteiler zwischen verschiedenen Fahrzeugen 21 fungieren. Außerdem lässt sich bei manchen Ausführungsbeispielen ein Fußgängerverkehr und ein Fahrzeugverkehr, der nicht mit der Vorrichtung 1 ausgestattet ist, eventuell besser berücksichtigen, wenn die Kontrollinstanz 3 eine Verwaltung und Berechnung des Zeitraums, in dem das Fahrzeug 21 das Verkehrszeichen 20 passieren kann, der auch als Fahrzeug-Passierhorizont bezeichnet werden kann, übernimmt.
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Bei Ausführungsbeispielen, die auf der Car-2-X Technologie basieren, kann eine für die Funktion passende und ausreichende Reichweite erreicht werden. Im Vergleich zu Systemen, die auf Mobilfunktechnologie basieren, können eventuell kürzere Latenzzeiten ermöglicht werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein möglichst hoher und ausgeglichener Verkehrsfluss erreicht werden. Die konkrete Ausgestaltung könnte in einer Ampelzielfunktion festgelegt sein. Bei dem möglichst hohen und ausgeglichenen Verkehrsfluss, kann es sich um ein universelles Maß handeln, an dessen Erhöhung alle Verkehrsteilnehmer und auch Städte und Gemeinden interessiert sind. Wenn der Zeitraum in dem das Verkehrszeichen passierbar ist, bzw. die Freigabe- und Sperrzeiten berechnet und an die einzelnen Fahrzeuge 21 kommuniziert sind, kann es wünschenswert sein, dass die Fahrzeuge 21 mit der Vorrichtung 1 versuchen ihren eigenen Verbrauch zu verringern. Eventuell kann eine zusätzliche Absprache der mit der Vorrichtung 1 ausgestatteten Fahrzeuge 21 über eine gemeinsame Überfahrt, positiv sein, beispielsweise in Bezug auf einen Kraftstoffverbrauch oder Reduktion einer Emission.
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Beispielsweise können solche Absprachen bei manchen Ausführungsbeispielen auch herstellerübergreifend ausgeführt werden.
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In einigen Ausführungsbeispielen kann ermöglicht werden, dass die Kontrollinstanz 3, beispielsweise in Form einer Ampelanlage äußerst genaue Kenntnisse über eine aktuelle Verkehrssituation hat. Die Güte dieser Kenntnis kann eventuell mit einer Erhöhung einer Ausstattungsgrades steigen, also mit einer Anzahl von Fahrzeugen 21, die die Vorrichtung 1 aufweisen und das Verkehrszeichen 20 passieren wollen. Bei manchen Ausführungsbeispielen können zusätzlich Informationen von konventionellen Technologien der Verkehrserfassung, beispielsweise mittels Sensoren in einer Fahrbahndecke, bereitgestellt werden. Durch eine starke Erhöhung der Kenntnis über die aktuelle Verkehrslage kann dann eventuell eine wesentliche Verbesserung einer Ampelschaltung oder eines Verkehrsflusses ermöglicht werden.
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Durch eine Beeinflussung des Schaltzeitpunktes der Ampel bzw. des kontrollierbaren Verkehrszeichens 20 durch das Fahrzeug 21 und die anschließende dynamische Berechnung oder Bestimmung optimaler Trajektorien bzw. einer Information über eine Fahranweisung kann bei manchen Ausführungsbeispielen eine verlängerte Vorausschau erreicht werden. Die Information über eine Fahranweisung bzw. die bestimmten Trajektorien können beispielsweise optimal im Sinne unterschiedlich definierbarer Zielfunktionen sein. Mit anderen Worten können bei manchen Ausführungsbeispielen, die auch als kooperative Optimierung einer Ampelphase und eines Fahrzeug-Fahrmanövers bezeichnet werden können, realistische Fahrdynamiken bei der Planung der Trajektorien und der Freigabezeiten der Ampel bzw. des Verkehrszeichens 20 berücksichtigt werden. Dies kann eventuell zu weitaus realistischeren Fahrmanövern führen als bei konventionellen Systemen. Es kann eventuell notwendig sein, eine realitätsgetreue Dynamik zu berücksichtigen, um Ausführungsbeispiele erfolgreich in dem Fahrzeug 21 zu installieren.
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Bei Ausführungsbeispielen, bei denen die Kontrollinstanz 3 die Freigabezeiten oder Zeiträume in denen das Verkehrszeichen 20 passierbar ist, der einzelnen Spuren festlegt, kann die Logik intelligenter sein als bei manchen konventionellen Systemen, bei denen ein sogenanntes first-come first-serve Prinzip (von engl.: Wer zuerst kommt, wird zuerst bedient Prinzip) realisiert wird.
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Zudem kann gegenüber anderen konventionellen Systemen, bei denen für jede Fahrzeuganfrage zu einer geplanten Überfahrzeit über die Kreuzung nur ”Ja” oder ”Nein” zurückgemeldet wird, bei manchen Ausführungsbeispielen eine große Zahl von Berechnungen und Anfragen vermieden werden und ein Passieren, kann schon zu einem früheren Zeitpunkt geplant werden, was wiederum zu qualitativ besseren Ergebnissen führen kann. Dies kann beispielsweise der Fall sein, weil bei dem System gemäß Ausführungsbeispielen, wenn die Antwort auf eine entsprechende Anfrage mit einem erwarteten Passierzeitpunkt „Nein” lauten würde, nicht nur ein „Nein” kommuniziert wird, sondern der Vorrichtung 1 des Fahrzeugs 21 auch der gesamte Zeithorizont mitgeteilt wird, der bereits blockiert ist. Dies kann entweder explizit erfolgen oder zumindest implizit, durch Bereitstellen des Zeitraums in dem das Verkehrszeichen 20 passierbar ist.
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Die Vorrichtungen 1 und 5 gemäß Ausführungsbeispielen können in allen Fahrzeugen und Ampeln eingesetzt werden, die über die notwendige Technologie verfügen. Das Fahrzeug 21 kann dazu beispielsweise eine Möglichkeit einer Längsregelung durch Fahrassistenzsysteme, beispielsweise Abstandskontrollen (z. B. ACC), eine Hardware für eine funkbasierte Kommunikation mit der Kontrollinstanz 3 und/oder anderen Verkehrsteilnehmern, zum Beispiel nach dem Car-2-X-Standard aufweisen. Ferner kann das Fahrzeug beispielsweise eine Möglichkeit für eine Eigenortung des Fahrzeugs, beispielsweise über GPS, sowie eine Recheneinheit, die die Vorrichtung 1 umfassen kann, aufweisen. Das Verkehrszeichen 20 oder die Ampelanlage kann ebenfalls mit der notwendigen Funktechnologie sowie mit einer entsprechenden Recheneinheit zur Verwaltung der Fahrzeuganfragen und Signalzustandsoptimierung, beispielsweise der Kontrollinstanz 3, ausgestattet sein.
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Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
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Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
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Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
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Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Signale, Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Ausführungsbeispiele sowie deren einzelne Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen können Merkmale, die in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmal offenbart sind, auch als Verfahrensmerkmale implementiert sein. Ferner können gegebenenfalls auch Merkmale, die in manchen Ausführungsbeispielen als Verfahrensmerkmale implementiert sind, in anderen Ausführungsbeispielen als Vorrichtungsmerkmale implementiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Kontrolleinrichtung
- 3
- Kontrollinstanz
- 4
- Empfangs- und Sendeeinrichtung
- 5
- Vorrichtung
- 6
- Kontrolleinrichtung
- 7
- Empfangs- und Sendeeinrichtung
- 10
- Verfahren
- 11
- Bestimmen
- 12
- Bestimmen
- 13
- Ermitteln
- 14
- Bereitstellen
- 15
- Empfangen
- 16
- Verfahren
- 17
- Bestimmen
- 18
- Bestimmen
- 19
- Bereitstellen
- 20
- kontrollierbares Verkehrszeichen
- 21
- Fahrzeug
- 22
- Fahrassistenzsystem
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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 Nicht-Patentliteratur
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- http:/www.projekt-koline [0003]
- http:/www.kolibri-projekt.de [0003]
- VanMiddlesworth, Dresner und Stone in dem Artikel ”Replacing the stop sign. Unmanaged intersection control for autonomous vehicles”, der 2008 im Tagungsband der ”7th international joint conference on Autonomous agents and multiagent Systems” [0004]
- Artikel baut auf dem 2004 erschienen Artikel ”A reservation-based multiagent system for intersection control” von Dresner und Stone auf [0004]
