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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Pose eines wenigstens teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugs mittels Landmarken, wobei ein Backend-Server vorgesehen ist, mit dem Landmarkendaten der Landmarken aus einer Karte an ein Fahrzeugsteuerungssystem des Fahrzeugs übertragen werden.
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STAND DER TECHNIK
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Unter Pose wird im Technikbereich die räumliche Lage eines Objekts, nämlich die Position und die Orientierung eines Objektes im zweidimensionalen Raum oder im dreidimensionalen Raum verstanden.
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Das Verfahren zur Bestimmung der Pose des Fahrzeugs beruht dabei wenigstens zusätzlich auf Landmarken verschiedener Typen in der Umgebung des Fahrzeugs, wobei eine Posenbasis beispielsweise GPS-Daten darstellen können. Dabei können Posendaten des Fahrzeugs basierend auf GPS-Daten angereichert werden mit Daten, die aus der Erkennung von Landmarken generiert werden. Insbesondere die Ausrichtung, beispielsweise die Fahrtrichtung des Fahrzeugs kann mit Hilfe von Landmarken weitgehend bestimmt werden. Die Genauigkeit der Bestimmung der Pose des Fahrzeugs basierend auf Landmarken ist dabei größer als die Genauigkeit der Bestimmung mit GPS-Daten. Bei teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugen, insbesondere bei zukünftig vollautomatisiert fahrenden Fahrzeugen ist dabei die reine GPS-Navigation zur Führung des Fahrzeuges nicht mehr ausreichend, und es müssen Systeme Anwendung finden, die die unmittelbare Umgebung des Fahrzeuges erfassen und insbesondere unter Erkennung von Landmarken die Führung des Fahrzeugs vornehmen. Der Begriff des Fahrzeugsteuerungs-systems umfasst dabei im Wesentlichen alle Komponenten, die zur Erfassung der Pose, der Auswertung der Daten und schließlich der Steuerung des Fahrzeuges notwendig sind. Insbesondere umfasst das Fahrzeugsteuerungs-system Detektoren wie Laser-, Radar-, Infrarotsensoren, kapazitive Sensoren, LIDAR-Sensoren und/oder eine Videobilderfassung.
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Hierzu offenbart beispielsweise die
DE 10 2014 206 901 A1 ein Verfahren zur Bestimmung der Pose eines wenigstens teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugs in einer Umgebung. Die Situationserkennung beruht dabei zum einen auf einer Umfelderfassung mittels einer Umfeldsensorik, umfassend Ultraschall-, Laser-, Radar-, Infrarot- und kapazitive Sensoren, LIDAR-Sensoren und/oder eine Videobilderfassung. Dabei soll die Situationserkennung bei der Bewegung des Fahrzeugs im Verkehr auf der Detektion von Objekten außerhalb des Fahrzeugs beruhen, wobei Hinweisgeber relevant sind, welche auch auf eine bestimmte Situation hinweisen. Diese können beispielsweise optische Markierungen, Objekte oder Begrenzungen sein. Zusätzlich oder alternativ können zur Verbesserung der Genauigkeit der Situationserkennung weitere Technologien zur Lokalisierung eingesetzt werden, so können Geodaten mittels eines GPS-Systems oder digitale Karten mit Landmarken in Kombination mit einer Odometrie ermittelt werden. Landmarken sind dabei Objekte in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs, beispielsweise jedoch auch Verkehrszeichen wie Ampeln und dergleichen sowie Fahrbahnmarkierungen.
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Als Grundlage für die Wahrnehmung des Umfeldes des Fahrzeugs werden also Messdaten mittels Detektoren verwendet, aus welchen mit Hilfe der Detektoralgorithmen Objekte extrahiert werden können. Anhand dieser Objekte kann das Fahrzeugumfeld modelliert werden, um somit beispielsweise eine Trajektorie für das eigene Fahrzeug zu planen und sonstige Handlungsentscheidungen treffen zu können.
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Die Güte des Umfeldmodells hängt dabei stark von der verwendeten Umfeldsenorik ab. Diese unterscheiden sich systembedingt in ihren Messeigenschaften bezüglich der Genauigkeit und der Reichweite und deren Leistungsfähigkeit weist in der Regel eine signifikante Abhängigkeit von Umweltbedingungen wie zum Beispiel Regen, Nebel, Sonneneinstrahlung oder künstlicher Beleuchtung auf. Beispielsweise kann eine Fahrbahnmarkierung bei nasser Fahrbahn insbesondere bei Dunkelheit nicht zuverlässig als Landmarke dienen, da eine nasse Fahrbahn insbesondere bei Dunkelheit spiegeln kann, sodass entsprechende Detektoren nicht aktiviert werden können, andere Detektoren funktionieren bei diesen Witterungsverhältnissen allerdings weiter.
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Von den Einflussfaktoren sind jedoch nicht alle Arten von Landmarken gleichermaßen betroffen. Beispielsweise sind Signalanlagen auch unabhängig von den Witterungsverhältnissen in aller Regel gut erfassbar, wohingegen bei beispielsweise optisch arbeitenden Erfassungssystemen mit gegenständlichen Objekten in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs nicht bei allen Lichtverhältnissen zuverlässig ein entsprechendes Umfeld modelliert werden kann.
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Als wichtige zusätzliche Quelle zur Pose des Fahrzeugs werden in zunehmendem Maße neben der Informationen auf Basis der Sensormessdaten der Detektoren am oder im Fahrzeug Informationen aus Karten verwendet. Diese können von einem zentralen Karten- bzw. Backend-Server an das jeweilige Fahrzeug übertragen werden, im Folgenden vereinfachend als ein Backend-Server bezeichnet. In dem Fahrzeugsteuerungssystem werden dann die Umfeldinformationen, die mittels der Fahrzeugdetektoren erfasst wurden, mit den Umfeldinformationen fusioniert, sodass eine meist erheblich höhere Güte zur Erzeugung eines Umfeldmodells erzielbar ist.
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Werden alle Landmarken aus der Karte mittels des Backend-Servers an das Fahrzeugsteuerungssystem übermittelt, so wird eine erhebliche Informationsdichte geschaffen, die eine verfügbare Bandbreite des Kommunikationskanals zwischen dem Backend-Server und dem Fahrzeugsteuerungssystem des Fahrzeugs möglicherweise unnötig stark auslastet. Auch die Rechenleistung des Fahrzeugsteuerungssystems ist hardwareseitig begrenzt, sodass es wünschenswert ist, die Menge an vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem übertragenen Daten zu reduzieren.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Pose wenigstens eines teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugs, wobei das Verfahren derart ausgebildet sein soll, dass eine möglichst begrenzte Datenmenge vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem übertragen wird. Auch soll die notwendige Rechenleistung und die zu verarbeitende Datenmenge für das Fahrzeugsteuerungssystem reduziert werden. Dabei soll das teilautomatisiert fahrende Fahrzeug unverändert sicher geführt werden können.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ausgehend von einem Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 9 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen eine Auswahl von zu übertragenen Landmarkendaten getroffen wird und wobei eine Übertragung von Landmarkendaten vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem auf die getroffene Auswahl begrenzt wird.
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Kern der Erfindung ist die Einbeziehung von sensierbaren Umwelteinflüssen, auf Grundlage derer nur solche Landmarkendaten vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem übertragen werden, die abhängig von den erkannten aktuellen Umweltbedingungen, also vorrangig abhängig von der Tageszeit und von Witterungseinflüssen, auch sinnvoll vom Fahrzeugsteuerungssystem genutzt werden können, um ein Umfeldmodell entsprechend hoher Güte zu erzeugen.
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Die übertragenen Umfeldinformationen müssen einen gewissen informativen Mehrwert für das Fahrzeugsteuerungssystem bieten, der wenigstens über die Information hinausgeht, die das Fahrzeugsteuerungssystem bereits mittels der Detektoren zur Erkennung des unmittelbaren Umfeldes erhält. Es werden also bevorzugt Landmarken übertragen, die auch von den Detektoren des Fahrzeugs erkannt werden können, sodass nicht weitere Landmarken übertragen werden, die dem Fahrzeugsteuerungssystem dann zwar vorliegen, die aufgrund der Umwelteinflüsse aber nicht sensiert werden können. Positionen von Landmarken, die von den Umfeldsensoren des Fahrzeugsteuerungssystems unter aktuellen Bedingungen gut detektiert werden können, also beispielsweise aktiv leuchtende Lichtquellen bei Nacht, sollten daher bevorzugt vom Backend-Server aus dem hinterlegten Kartenmaterial an das Fahrzeugsteuerungssystem gesendet werden. Die die aktuelle Situation, die erkannt werden kann, beispielsweise durch Regensensoren, Lichtsensoren, Temperatursensoren und dergleichen, lässt eine Aussage zu über Typen von Landmarken, die gut erkannt werden können und Typen von Landmarken, die nicht so gut erkannt werden können. Aktuell schlecht erkennbare Landmarken sollten daher nur übertragen werden, wenn auf Grundlage der eigentlich gut detektierbaren Landmarken, z.B. in Form einer Lokalisierungsgenauigkeit, keine gute Lokalisierung möglich ist. Unter Nutzung der erfindungsgemäßen situationsabhängigen Übertragung der Informationen über Landmarken kann die Rechenleistung des Fahrzeugsteuerungssystems optimiert genutzt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Kosten für die Fahrzeugelektronik und die Kommunikationsinfrastruktur signifikant zu senken.
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Die Umwelteinflüsse sind beispielsweise gebildet durch das Wetter, die Tageszeit, den Verkehr, die Sicht, die Lichtverhältnisse und/oder Nässe, wie auch Straßenmarkierungen, Stau, starker Gegenverkehr, der Landmarken abdecken kann, vorausfahrende Fahrzeuge und dergleichen. Die Umwelteinflüsse werden mittels Umweltsensoren des Fahrzeugs detektiert und werden an das Fahrzeugsteuerungssystem übermittelt.
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Beispielsweise werden bei nasser, spiegelnder Straße, insbesondere bei Dunkelheit, Straßenmarkierungen außer Acht gelassen, sodass entsprechende Detektoren zur Erfassung von Straßenmarkierungen nicht aktiviert werden und eine zugeordnete Übertragung der spezifischen Daten vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem nicht aktiviert wird. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, bei Gegenlicht Beleuchtungseinrichtungen, beispielsweise Verkehrssignalanlagen oder die Beleuchtung von vorausfahrenden Fahrzeugen, nicht zu betrachten, da insbesondere bei Gegenlicht eine entsprechende Erfassung nicht sinnvoll möglich ist und eine entsprechende Detektionsgüte nicht erzielbar ist, sodass beispielsweise bei Gegenlicht entsprechende Signalanlagen nur einen geringeren Informationsgehalt bieten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Informationsdienst vorgesehen ist, mit dem bezogen auf den Ort des Fahrzeugs relevante Umwelteinflüsse an den Backend-Server übertragen werden. Ein möglicher Informationsdienst wird beispielsweise mit einem Wetterdienst gebildet, welcher an den Backend-Server Wetterdaten vom Ort oder von der Umgebung des Fahrzeugs übermittelt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, Informationen von speziell ausgerüsteten weiteren Fahrzeugen bereitzustellen, welche den Informationsdienst bilden.
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Das Fahrzeug weist Detektoren auf, mit denen Landmarken erfasst werden, wobei die vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem übertragenen Landmarkendaten mit den von den Detektoren erfassten Landmarken fusioniert werden, sodass eine erheblich höhere Güte zur Erzeugung eines Umfeldmodells erzielbar ist.
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Zu verbesserten Ausführung des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass die Übertragung bestimmter Landmarken vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem mit zu bevorzugenden Landmarken abhängig von den Umwelteinflüssen selbsttätig angelernt wird. Beispielsweise können empirisch analysierte Zusammenhänge zwischen Landmarken und erreichbarer Güte der Detektion in Abhängigkeit vom Umwelteinfluss wie Wetter, Lichtverhältnissen, Beleuchtung und dergleichen erkannt werden, sodass das Fahrzeugsteuerungssystem vor dem Hintergrund eines bestimmten Umweltszenarios entsprechende Landmarken zuordnet und weitere Landmarken beispielsweise kategorisiert und außer Acht lässt. Ein derartiges Anlernen führt zu einer stetigen Verbesserung der Funktionsweise des Fahrzeugsteuerungssystems und zur zunehmend ressourcenschonenden Nutzung. Insbesondere kann das Anlernen die Auswahl vom Backend-Server bereitgestellter Landmarken umfassen, sodass eine stetig fortschreitende Optimierung der umweltbasierten Übertragung bestimmter Landmarken abhängig von ebenso bestimmten Umweltbedingungen möglich wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verbesserung des Verfahrens wird eine Auswahl eines Detektionsalgorithmus zur Verarbeitung der Landmarkendaten bestimmter Landmarken zusätzlich in Abhängigkeit von Lokalisierungsszenarien ausgeführt. Dadurch kann eine weitere Verbesserung des Fahrens erzielt werden, und wird die Menge der Landmarkendaten in Abhängigkeit der Lokalisierungsszenarien bedarfsabhängig vergrößert oder verkleinert, entsteht der Vorteil eines kleineren Datenaufkommens zur Bestimmung der Pose des Fahrzeugs, wobei zusätzlich zu einer verringerten Übertragungsrate vom Backend-Server das Datenaufkommen zur Verarbeitung im Fahrzeugsteuerungssystem verringert wird.
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Die Auswahl von bestimmten Detektoren kann so von dem Fahrzeugsteuerungssystem vorgenommen werden, dass zwischen verschiedenen Detektoren umgeschaltet werden kann, beispielsweise können Detektoren und zugehörige Detektionsalgorithmen zu- oder abgeschaltet werden.
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Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Fahrzeugsteuerungssystem zur Ausführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Pose eines wenigstens teilautomatisiert fahrenden Fahrzeugs mittels verschiedener Landmarken, wobei ein Backend-Server vorgesehen ist, mit dem Landmarkendaten der Landmarken aus einer Karte an ein Fahrzeugsteuerungssystem des Fahrzeugs übertragen werden. Dabei ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen eine Auswahl von zu übertragenen Landmarkendaten getroffen wird und wobei eine Übertragung von Landmarkendaten vom Backend-Server an das Fahrzeugsteuerungssystem auf die getroffene Auswahl begrenzt wird. Weitere Merkmale und zugeordnete Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens finden für das Fahrzeugsteuerungssystem ebenfalls Berücksichtigung.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 ein Diagramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit beispielshaft dargestellten Umwelteinflüssen, einem Informationsdienst und einem Backend-Server sowie einem Fahrzeug und
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2 ein Beispiel eines Aufbaus eines Fahrzeugsteuerungssystems mit einem Backend-Server zur Bereitstellung von Daten über Landmarken in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen.
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1 stellt einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Gezeigt sind beispielhaft drei verschiedene Umwelteinflüsse 14 wie Sonnenstrahlen, die beispielsweise blenden können, wie Regen, der beispielsweise die Erkennung von Straßenmarkierungen hemmt oder wie eine Nachtzeit, zu der beispielsweise entferntere Landmarken wie Gebäude oder dergleichen schlechter erkennbar sind.
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Die Informationen über die beispielhaft gezeigten Umwelteinflüsse werden mittels eines Informationsdienstes 17 an den Backend-Server 13 übertragen. Der Informationsdienst 17 wird beispielsweise gebildet durch einen Wetterdienst oder durch weitere Fahrzeuge, die mittels spezieller Sensoren Daten über Umwelteinflüsse bereitstellen können.
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Schließlich erhält der Backend-Server 13 die Daten über die Umwelteinflüsse 14 und wählt abhängig von den aktuellen Umwelteinflüssen spezifische Landmarken aus, die an das Fahrzeug 1 übertragen werden. In dem Fahrzeugsteuerungssystem 100 des Fahrzeugs 1 werden dann die Umfeldinformationen, die mittels der Fahrzeugdetektoren 15, 16 erfasst wurden, mit den Umfeldinformationen des Backend-Servers 13 fusioniert, sodass eine höhere Güte zur Erzeugung des Umfeldmodells 19 erzielbar ist. Beispielhaft gezeigt sind Landmarken 10, 11, 12 wie eine Straßenmarkierung 10, ein Verkehrszeichen 11 und immobile Gegenstände wie Häuser oder Mauern 12.
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2 zeigt ein Fahrzeugsteuerungssystem 100 mit einer detaillierten Darstellung einzelner Komponenten. Weiterhin ist ein Backend-Server 13 zur Übermittlung von Landmarkendaten an das Fahrzeugsteuerungssystem 100 dargestellt.
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Das Fahrzeugsteuerungssystem 100 weist mehrere Detektoren 15 und 16 auf, wobei lediglich beispielhaft zwei Detektoren 15, 16 gezeigt sind. Mit einem Modul 18 kann eine Umschaltung der Detektoren 15, 16 mittels der Schalter S1 oder S2 erfolgen, abhängig davon, welche Art von Landmarken 10, 11, 12 erkannt werden soll.
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Wird entweder der Detektor 15 oder der Detektor 16 oder beide Detektoren 15 und 16 aktiviert, kann ein Umfeldmodell 19 ermittelt werden, sodass nach einer Situationsanalyse 20 schließlich eine Funktion 21 bereitgestellt werden kann, mit der mit einer Aktorik 22 eine Handlung zur Führung des Fahrzeugs ausgegeben wird.
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Neben dem Fahrzeugsteuerungssystem 100 ist ein Backend-Server 13 schematisch gezeigt. Dieser befindet sich beispielhaft an einem stationären Ort außerhalb des Fahrzeugs 1 und ist dazu ausgebildet, Landmarkendaten aus beispielsweise einer Karte an das Fahrzeugsteuerungssystem 100 zu übertragen. Erfindungsgemäß erhält der Backend-Server 13 von einem Informationsdienst 17 Daten über aktuelle Umwelteinflüsse 14 wie das Wetter, die Tageszeit und dergleichen. In Abhängigkeit dieser Daten wählt der Backend-Server 13 nach einem vorgegebenen und/oder angelernten Modell spezifische Landmarken 10, 11, 12 aus, die bei gegebenen Umwelteinflüssen 14 für das Fahrzeugsteuerungssystem 100 besonders geeignet sind, das Umfeldmodell 19 zu erstellen. Daten über Landmarken 10, 11, 12, die zur Erstellung des Umfeldmodells 19 weniger geeignet sind, da diese nicht von den Detektoren 15, 16 erfasst oder erkannt werden können, werden nicht übertragen.
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In dem Fahrzeugsteuerungssystem 100 werden dann die Umfeldinformationen, die mittels der Fahrzeugdetektoren 15, 16 erfasst wurden, mit den Umfeldinformationen des Backend-Servers 13 fusioniert, sodass eine höhere Güte zur Erzeugung des Umfeldmodells 19 erzielbar ist.
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Im Backend-Server erfolgt dabei mit einem Schritt 23 eine Auswahl wetterspezifischer Landmarken 10, 11, 12, die aus einem Kartenspeicher 24 entnommen werden. Schließlich werden mit einem Schritt 25 die ausgewählten Landmarkendaten an das Fahrzeugsteuerungssystem 100 übertragen, wie mit einem Pfeil zwischen dem Backend-Server 13 und dem Fahrzeugsteuerungssystem 100 angedeutet.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014206901 A1 [0004]
