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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation.
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Im Straßenverkehr stellt sich ein Autofahrer häufig die Frage, ob es sinnvoller ist, zu beschleunigen, um vor einem auf der Nebenspur befindlichen Fahrzeug einzufädeln, d.h. auf dessen Spur zu wechseln, oder ob es andererseits angebracht ist, zunächst das auf der Nebenspur befindliche Fahrzeug passieren zu lassen und sich hinter diesem Fahrzeug einzureihen, d.h. hinter diesem Fahrzeug auf dessen Spur zu wechseln. Häufig hängt die Entscheidung, ob man vor oder hinter dem auf der Nebenspur befindlichen Fahrzeug die Spur wechselt, davon ab, ob der Fahrer zu einer eher sportlichen oder eher passiven Fahrweise tendiert. Es spielen aber auch solche Überlegungen eine Rolle, welches Fahrzeug in der Lage ist, schneller zu beschleunigen und somit einen ausreichenden Vorsprung herauszufahren, um die Fahrbahn sicher wechseln zu können.
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Allerdings fällt es gerade bei werksgetunten Fahrzeugen oder unbekannten Modellen schwer, die Leistungsfähigkeit dieser Fahrzeuge richtig zu beurteilen und so zukünftige Fahrsituationen richtig einzuschätzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Fahrer die Möglichkeit zu geben, zukünftige Fahrsituationen bezüglich eines Spurwechsels richtig einzuschätzen und angemessen in diesen Situationen zu reagieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Vorhersage einer Fahrsituation gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation gemäß Anspruch 7.
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Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt, in dem mittels einer Erkennungseinrichtung ein in einem Erkennungsbereich befindliches zweites Fahrzeug erkannt wird. Die Erkennungseinrichtung kann beispielsweise eine Kamera sein, mittels derer erkannt wird, dass sich ein zweites Fahrzeug auf einer Nebenspur befindet. Es kann dann mit Hilfe von Video-Analytics oder über die Auswertung eines einzelnen Bildes ermittelt werden, um welches Fahrzeugmodell es sich handelt. Es wäre aber auch denkbar, dass über Car-to-Car Kommunikation eine Anfrage gestellt wird, und das zweite Fahrzeug notwendige Informationen zur Ermittlung des Fahrzeugmodells direkt übermittelt.
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In einem zweiten Schritt werden Daten, insbesondere Leistungsdaten, zu diesem Fahrzeugmodell aus mindestens einer Datenbank abgerufen. Diese Datenbank kann sich beispielsweise in einem der Fahrzeuge befinden. Sie kann aber auch auf einem Server abgespeichert sein und über das Internet abrufbar sein.
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In einem weiteren Schritt werden die aus der Datenbank abgerufenen Daten bezüglich des zweiten Fahrzeugs, mit Daten des ersten Fahrzeugs verglichen. Insbesondere können das Leergewicht der Fahrzeuge, die Motorleistung der Fahrzeuge, Beschleunigungskennlinien der Fahrzeuge und/oder die Übersetzungsverhältnisse im Getriebe miteinander verglichen werden.
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Anschließend wird ermittelt, welches der Fahrzeuge bei vordefinierten Fahrweisen, insbesondere bei voller Beschleunigung, zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis vorbeikommen wird. Dieses Ergebnis der Berechnung wird letztlich einem Fahrer oder Autopiloten des ersten Fahrzeugs mitgeteilt, sodass dieser in der Lage ist, die zukünftig eintretende Fahrsituation richtig einzuschätzen und angemessen auf die Fahrsituation zu reagieren.
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Vorzugsweise umfasst die Ermittlung bzw. Berechnung, welches der Fahrzeuge zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis vorbeikommen wird, einen Vergleich der Beschleunigungskennlinien des ersten Fahrzeugs und des zweiten Fahrzeugs.
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Gemäß einer Ausführungsform wird das Ergebnis der Berechnung dem Fahrer mittels einer optischen Anzeige mitgeteilt. Dies kann beispielsweise ein Lämpchen sein, welches je nach Ergebnis der Berechnung beispielsweise andersfarbig aufleuchtet. Es ist aber auch denkbar, das Ergebnis der Berechnung mittels jeder anderen Form von Anzeige mitzuteilen. Beispielsweise kann die Anzeige zusätzlich oder alternativ eine akustische, eine thermographische, eine olfaktorische und/oder eine haptische bzw. palpatorische Anzeige sein. Es wäre zum Beispiel denkbar, durch Vibration des Lenkrades, durch eine Ansage über Lautsprecher im Fahrzeug, über ein Lasersignal, über einen Schriftzug auf einem Display und/oder über eine graphische Gestaltung auf einem Display das Ergebnis der Berechnung mitzuteilen.
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Vorzugsweise wird das Ergebnis der Berechnung dem Fahrer mittels einer Videosequenz, in der die zukünftige Fahrsituation animiert bzw. simuliert wird, mitgeteilt. Insbesondere bietet sich hier eine Darstellung aus der Vogelperspektive an. Dies hat den Vorteil, dass der Fahrer auf besonders einfache Art und Weise erfährt, wie er situationsadäquat auf die zukünftige Fahrsituation reagieren sollte.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erkennungseinrichtung zumindest eine Kamera, mittels derer optische Erkennungsmerkmale des zweiten Fahrzeugs detektiert werden. Die Kamera kann beispielsweise als Stereokamera oder als Infrarotkamera ausgebildet sein. Die optischen Erkennungsmerkmale können beispielsweise die charakteristischen Merkmale einer Fahrzeugkarosserie sein. Hier eignet sich die Form der Karosserie, die Größe der Karosserie und/oder der Linienverlauf bzw. der Verlauf von Sicken in der Karosserie. Außerdem können als optische Erkennungsmerkmale Aufschriften auf der Fahrzeugkarosserie bzw. Logos von Fahrzeugherstellern dienen. Als weitere optische Erkennungsmerkmale können der Abstand der Rückleuchten, die Form der Leuchten, der Radstand, die Form der Räder, die Felgen und ähnliche fahrzeugspezifische Merkmale dienen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird mittels einer Hinderniserkennungseinrichtung ein Spurende oder ein sonstiges Hindernis auf der Route des ersten Fahrzeugs und des zweiten Fahrzeugs erkannt. Eine solche Hinderniserkennungseinrichtung kann ein Radar umfassen. Alternativ oder zusätzlich können Hindernisse mit Hilfe von Navigationskartendaten ermittelt werden.
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Um ein präziseres Ergebnis bei der Berechnung der Fahrsituation zu erhalten, können Umweltfaktoren wie beispielsweise die Witterung, die Sicht oder die Außentemperatur einbezogen werden. Diese können von einem oder mehreren Umweltsensoren des ersten Fahrzeugs gemessen und/oder mittels einer Internetschnittstelle aus dem Internet abgerufen werden.
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Zusätzlich oder alternativ können Informationen bezüglich des Verkehrsaufkommens, die Entfernung zum Hindernis, die Insassenzahl in beiden Fahrzeugen und somit das Gesamtgewicht der Fahrzeuge, Zustand und Art der Reifen, die Fitness bzw. Ermüdung des Fahrers, eine Fahrbahnneigung und die Art des Antriebes (E-Motor, Hybrid, Verbrennungsmotor) zur Berechnung herangezogen werden.
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Vorzugsweise werden Verkehrszeichen automatisch erkannt, sodass die geltenden Verkehrsregeln, insbesondere Geschwindigkeitslimits, bei der Mitteilung an den Fahrer oder Autopiloten berücksichtigt werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ermittelt, ob sich Menschen oder Tiere auf oder neben der Fahrbahn befinden und dies bei der Berechnung beachtet.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation mit einer in ein erstes Fahrzeug integrierbaren Erkennungseinrichtung zur Erkennung eines zweiten Fahrzeugs. Die Erkennungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, automatisch zu detektieren, ob sich ein zweites Fahrzeug in einem Bereich neben dem ersten Fahrzeug befindet. Die Erkennungseinrichtung kann alternativ von einem Fahrer mittels einer Aktivierungseinrichtung aktiviert werden, wenn dieser einen Vergleich mit einem zweiten Fahrzeug wünscht.
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Ferner umfasst die Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation eine Schnittstelle zu einer Datenbank, in der Leistungsdaten zu bekannten Fahrzeugen gespeichert sind. Die Datenbank selbst kann beispielsweise auf einer Festplatte in dem ersten Fahrzeug oder dem zweiten Fahrzeug gespeichert sein. Die Datenbank kann alternativ über das Internet abrufbar sein. Die Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation umfasst einen Prozessor zum Vergleich von Daten, insbesondere Leistungsdaten, des detektierten bzw. erkannten zweiten Fahrzeugs mit denen des ersten Fahrzeugs und zur Berechnung, welches der Fahrzeuge zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis vorbeikommen wird. Der Prozessor kann zudem noch Umweltfaktoren sowie andere situationsabhängige Faktoren in die Berechnung mit einbeziehen. Um den Fahrer oder Autopiloten die Möglichkeit zu geben, situationsadäquat zu reagieren, ist zumindest eine Ausgabeeinrichtung vorgesehen, mittels derer ein Ergebnis der Berechnung einem Fahrer oder Autopiloten mitteilbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ausgabeeinrichtung eine Anzeige. Beispielsweise kann die Anzeige als optische Anzeige ausgebildet sein. Hier kommt ein Lämpchen oder ein Display in Betracht. Zusätzlich oder alternativ kann bzw. können eine akustische, eine thermographische, eine olfaktorische und/oder eine haptische bzw. palpatorische Anzeige vorgesehen sein. Die Anzeige kann beispielsweise ein Vibrationselement im Lenkrad, zumindest ein Lautsprecher im Fahrzeug, ein Laser, ein Textdisplay und/oder ein Display mit einer Grafik sein. Durch die Anzeige kann dem Fahrer das Ergebnis der Berechnung mitgeteilt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Erkennungseinrichtung zumindest eine Kamera, mittels derer optische Erkennungsmerkmale des zweiten Fahrzeugs erfassbar bzw. erkennbar sind.
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In dem Fall, in dem als Erkennungseinrichtung eine Kamera vorgesehen ist, kann diese schwenkbar mit der Karosserie gekoppelt sein. So ist es möglich, eine Kamera für beide Fahrzeugseiten zu nutzen. Alternativ kann für jede Seite eine separate Kamera vorgesehen sein. So könnten eine Erkennung auf beiden Seiten des Fahrzeugs gleichzeitig durchgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation mindestens eine Hinderniserkennungseinrichtung. Die Hinderniserkennungseinrichtung kann eine Kamera, einen Radarsensor, einen Ultraschallsensor und/oder einen Infrarotsensor umfassen. Die Hinderniserkennungseinrichtung kann alternativ oder zusätzlich eine Schnittstelle zu einem Navigationssystem umfassen. Über das Kartenmaterial des Navigationssystems können Daten zu stationären Hindernissen wie Fahrbahnverengungen bzw. Fahrbahnenden abgerufen werden.
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Die Vorrichtung kann eine Aktivierungseinrichtung, beispielsweise einen Anschaltknopf, umfassen, mittels derer der Fahrer oder der Autopilot den Berechnungsvorgang aktivieren bzw. starten kann. Alternativ kann der Berechnungsvorgang automatisch gestartet werden.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die Berechnung durch einen Prozessor eines Smartdevices, wie beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, eine Smartwatch oder Smartglasses, durchgeführt. Als Ausgabeeinrichtung kann der Bildschirm und/oder die Lautsprecher des Smartdevices genutzt werden. Als Erkennungseinrichtung kann die Kamera eines Smartdevices genutzt werden. Hierzu kann eine zur Berechnung benötigte Software in Form einer App auf dem Smartdevice installiert sein.
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Die Erfindung ist zwar allgemein in Bezug auf Fahrzeuge bzw. Automobile beschrieben, es ist allerdings auch denkbar, die Erfindung bei Flugzeugen oder Booten einzusetzen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einer rein beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Skizze einer möglichen Fahrsituation;
- 2 eine Skizze einer zweiten möglichen Fahrsituation
- 3 eine Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vorhersage einer Fahrsituation; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Vorhersage einer Fahrsituation.
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Die 1 und 2 zeigen beispielhafte Situationen, in denen die Erfindung zur Anwendung kommen kann.
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In 1 ist ein erstes Fahrzeug 10 gezeigt, welches in gleicher Fahrtrichtung neben einem zweiten Fahrzeug 12 fährt. Eine erste Spur 14, auf welcher das erste Fahrzeug 10 fährt, endet in einem Abstand von dem ersten Fahrzeug 10. Das Ende der ersten Spur 14 stellt ein Hindernis 20 dar. Daher ist das erste Fahrzeug 10 gezwungen, auf eine zweite Spur 16 zu wechseln, auf der das zweite Fahrzeug 12 fährt und somit entweder vor oder hinter dem zweiten Fahrzeug 12 einzufädeln.
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2 zeigt eine ähnliche Fahrsituation. Ein erstes Fahrzeug 10' und ein zweites Fahrzeug 12' stehen nebeneinander an einer roten Ampel 18. Vor dem ersten Fahrzeug 10' befindet sich auf einer ersten Spur 14' ein Hindernis in Form einer Baustelle 20'. Der Fahrer des ersten Fahrzeugs 10' muss sich überlegen, ob er beim Umschalten der Ampel 18 auf Grün sein Fahrzeug 10' auf eine Weise beschleunigt, sodass er vor dem zweiten Fahrzeug 12' auf dessen Spur 16' wechseln kann und dadurch zuerst an der Baustelle 20' vorbeikommen wird. Um bei solchen und ähnlichen Fahrsituationen eine Entscheidungshilfe zu geben, eignet sich die in 3 gezeigte Vorrichtung und das in 4 gezeigte Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.
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3 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung, mittels derer ermittelt bzw. berechnet werden kann, welches von zwei Fahrzeugen 10, 12 zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis 20 vorbeikommen wird. Die Vorrichtung umfasst eine Hinderniserkennungseinrichtung 22 in Form eines Radars, mittels welcher Fahrsituationen erfasst werden können, bei denen ein Spurwechsel des ersten Fahrzeugs 10 notwendig ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Erkennungseinrichtung 24 in Form einer Kamera. Die Erkennungseinrichtung 24 ermittelt, ob sich in einem Erkennungsbereich ein zweites Fahrzeug 12 befindet, welches einen Spurwechsel auf die zweite Spur 16 blockieren könnte. Existiert ein solches zweites Fahrzeug 12, welches eine Berechnung der Fahrsituation notwendig macht, erzeugt die Erkennungseinrichtung 24 mehrere Bilder des zweiten Fahrzeugs 12. Mittels eines Bilderkennungsprogramms wird ermittelt, um welche Fahrzeugmarke und welchen Fahrzeugtyp es sich handelt. Über eine Schnittstelle 26 zu einer nicht gezeigten Datenbank sind Informationen über das zweite Fahrzeug 12 abrufbar. Zusätzlich sind über weitere Sensoren 28, 30 Umweltfaktoren wie Niederschlag, Temperatur etc. und andere Faktoren wie beispielsweise die Zuladung der Fahrzeuge messbar. Die Ergebnisse dieser Messungen werden einem Prozessor 32 über eine Verbindung 33, beispielsweise per Kabel oder kabellos, zur Verfügung gestellt.
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Der Prozessor 32 berechnet anhand der gesammelten Informationen über das zweite Fahrzeug 12 per Vergleich mit Daten des ersten Fahrzeugs 10 unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse, ob der Fahrer des ersten Fahrzeugs 10 vor dem zweiten Fahrzeug 12 oder hinter dem zweiten Fahrzeug 12 die Spur wechseln sollte. Hierbei eignet sich besonders bei der in 2 gezeigten Fahrsituation, die Beschleunigungskennlinien der Fahrzeuge zu vergleichen um herauszufinden, welches Fahrzeug schneller beschleunigen wird. Sitzt in einem Fahrzeug nur eine einzelne Person, im Vergleich dazu in dem anderen Auto jedoch 4 Personen, können solche Informationen in Form von Korrekturfaktoren herangezogen werden. In der in 1 dargestellten Fahrsituation, in der beide Fahrzeuge nebeneinander fahren, sollte darüber hinaus die Geschwindigkeit der beiden Fahrzeuge in die Berechnung mit einfließen.
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In einer besonders einfachen Berechnung werden lediglich die Leergewichte der Fahrzeuge 10, 12, die Motorleistung der Fahrzeuge und ein charakteristisches Übersetzungsverhältnis der Fahrzeuge in die Berechnung einbezogen. Angenommen das erste Fahrzeug 10 ist 1500 kg schwer, hat 265 PS und ein charakteristisches Übersetzungsverhältnis von 1:2. Das zweite Fahrzeug 12 ist 500 kg schwer, hat 130 PS und ein charakteristisches Übersetzungsverhältnis von 18:30. Dann wird verglichen, ob 265 PS/1500 kg *2 größer oder kleiner als 130 PS /500 kg *30/18 ist. Das Fahrzeug mit dem größeren Wert wird in der in 2 dargestellten Situation zuerst an dem Hindernis vorbeifahren können, sofern das Hindernis 20 in einem ausreichenden Abstand von der Ampel 18 entfernt ist.
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Sobald der Prozessor 32 berechnet hat, welches der zwei Fahrzeuge 10,12 zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis 20 vorbeikommen wird, wird das Ergebnis über die Anzeigen 34, 36 dem Fahrer mitgeteilt. Die Anzeige 34 ist dabei als optische Anzeige in Form eines Displays ausgebildet. Die Anzeige 36 ist als akustische Anzeige in Form von Lautsprechern ausgebildet. Über das Display 34 wird eine simulierte bzw. animierte Videosequenz abgespielt werden, während eine Ansage über die Lautsprecher 36 abgespielt wird.
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4 zeigt beispielhaft ein Verfahren zum Betreiben der in 3 gezeigten Vorrichtung, bei dem ermittelt bzw. berechnet werden soll, welches von zwei Fahrzeugen 10, 12 zuerst an einem in Fahrtrichtung vorhandenen Hindernis 20 vorbeikommen wird.
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In einem ersten Schritt A wird erkannt, dass eine zu simulierende Fahrsituation auftreten wird. Hierzu wird mittels der Hinderniserkennungseinrichtung 22 ein Hindernis 20 erkannt, der Abstand des ersten Fahrzeugs 10 zu dem Hindernis 20 ermittelt und festgestellt, dass das erste Fahrzeug 10 einen Spurwechsel vornehmen werden muss.
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In einem zweiten Schritt B wird mittels der Erkennungseinrichtung 24 überprüft, ob sich ein zweites Fahrzeug 12 auf der Spur 16 befindet, auf die das erste Fahrzeug 10 wechseln möchte. Wird festgestellt, dass sich ein zweites Fahrzeug 12 auf der Spur 16 befindet, wird mittels der Erkennungseinrichtung 24 mindestens ein Bild des zweiten Fahrzeugs 12 gemacht und dieses Bild ausgewertet, um den Fahrzeugtyp, d.h. Hersteller, Modellvariante, Baujahr, etc., zu ermitteln.
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In einem weiteren Schritt C werden Daten dieses Fahrzeugtyps, insbesondere dessen leistungsrelevante Daten wie Beschleunigungskennlinien oder das Leergewicht des Fahrzeugtyps, über die Schnittstelle 26 aus einer Datenbank abgefragt.
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Um eine genauere Berechnung vornehmen zu können und somit eine präzisere Simulation bereitstellen zu können, werden in einem Schritt D weitere Informationen eingeholt. Über Sensoren 28, 30 oder das Internet werden solche Wetterdaten eingeholt, welche zur Simulation der Fahrsituation relevante Erkenntnisse liefern.
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Anschließend wird in einem Schritt E eine Berechnung durchgeführt, bei der auf Basis der in den Schritten C und D gesammelten Informationen durch einen Vergleich der beiden Fahrzeuge 10, 12 ermittelt wird, welches Fahrzeug bei der zu erwartenden Fahrweise zuerst an dem Hindernis 20 vorbeikommen wird. Basierend auf dieser Berechnung wird in einem Schritt F eine Animation bezüglich eines Vorschlags für eine adäquate Fahrweise für das erste Fahrzeug 10 erstellt.
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Die Animation wird dem Fahrer des ersten Fahrzeugs 10 in einem Schritt G mittels einer Anzeige 34, 36 als Empfehlung angezeigt. Der Fahrer bekommt somit mitgeteilt, ob er beschleunigen sollte, um vor dem zweiten Fahrzeug 12 die Spur wechseln zu können oder ob er lieber hinter dem zweiten Fahrzeug 12 die Spur wechseln sollte.
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Bei Fahrzeugen mit Autopilot kann Schritt G dadurch ersetzt werden, dass dem Autopilot des ersten Fahrzeugs 10 mitgeteilt wird, dass er beschleunigen sollte, um vor dem zweiten Fahrzeug 12 die Spur wechseln zu können oder aber hinter dem zweiten Fahrzeug 12 die Spur wechseln sollte. Falls das zweite Fahrzeug 12 ebenfalls autonom gesteuert sein sollte, können sich die beiden Autopiloten abstimmen, welches der Fahrzeuge 10, 12 zuerst das Hindernis 20 passieren sollte.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes Fahrzeug
- 12
- zweites Fahrzeug
- 14
- erste Spur
- 16
- zweite Spur
- 18
- Ampel
- 20
- Hindernis
- 22
- Hinderniserkennungseinrichtung
- 24
- Erkennungseinrichtung
- 26
- Schnittstelle
- 28, 30
- Sensor
- 32
- Prozessor
- 33
- Verbindung
- 34
- Display
- 36
- Lautsprecher
