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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen mindestens eines Auslösekriteriums eines Schutzsystems, insbesondere für den Schutz von externen, schützenswerten Verkehrsteilnehmern, insbesondere eines Fußgängerschutzsystems, zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei einem Unfall eines Kraftfahrzeuges sollen reversible und nicht reversible Rückhaltesysteme den Fahrer vor schweren Folgen schützen. Für die Milderung von Unfallfolgen für den Fahrer gibt es verschiedene Systeme, die sich in Sensoren und Aktoren aufteilen lassen.
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Zu den Aktoren der passiven Sicherheit im Fahrzeuginneren zählen beispielsweise aktive Sitze, Gurtstraffer oder Airbags. Bei Airbags gibt es verschiedene Ausführungsformen, z. B. einen Fahrer-Airbag aus dem Lenkrad, Knie-Airbags zum Schutz der Knie bei der Vorverlagerung und gegen das Durchrutschen unter dem Gurt, Fenster-Airbags zum Schutz des Kopfs bei seitlichem Aufprall und zur Verhinderung, dass Objekte von außen in die Fahrgastzelle eindringen können. Aktive Sitze können bei einem Unfall die Form verändern und so beispielsweise das Durchrutschen unter dem Gurt verhindern oder den Fahrer in eine günstigere Position bringen (z. B. nach hinten fahren, so dass der Fahrer mehr Platz zum Lenkrad bekommt und so die maximalen Beschleunigungen für den Fahrer verringert werden können). Gurtstraffer verringern die sogenannte Gurt-Lose und Koppeln den Fahrer mit dem Fahrzeug. Dadurch wird die Vorverlagerung des Fahrers verringert bzw. der Fahrer kann mit dem Fahrzeug gleichmäßiger verzögert werden.
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Kollisionen eines Kraftfahrzeuges mit einem Fußgänger können gemildert werden, indem beispielsweise die Motorhaube aufgestellt wird und/oder zusätzliche Außen-Airbags für Fußgänger gezündet werden, um die Aufschlagschwere des Fußgängers auf Strukturteile des Fahrzeugs, insbesondere Motorblock oder die A-Säulen, zu mildern.
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Zum Ermitteln eines Unfalls und des Unfalltyps werden verschiedene Sensoren eingesetzt. Der Hauptsensor ist meist ein Beschleunigungssensor, der möglichst geschützt im Zentrum des Fahrzeugs verbaut ist. Für eine einfache Detektion eines Unfalls kann ein solcher Hauptsensor ausreichend sein, ist jedoch nicht so leistungsfähig und fehlerunempfindlich wie ein Multi-Sensorsystem.
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Fußgänger-Unfälle werden häufig so erkannt, dass im Frontbereich der Motorhaube eines Fahrzeuges zusätzliche Kontaktsensoren, z. B. Beschleunigungssensoren angebracht werden, um möglichst früh die schwachen Beschleunigungswerte, die ein Fußgänger beim Fahrzeug verursacht, zu messen und den Unfall rechtzeitig zu erkennen.
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Zusätzlich oder alternativ kann ein Druckschlauchsensor verwendet werden, der aus einem Silikonschlauch mit in der Regel zwei Drucksensoren an den Enden besteht. Der Schlauch ist hinter der Stoßstange verbaut. Wenn die Stoßstange vom Bein eines Fußgängers eingedrückt wird, steigt der Druck im Schlauch bzw. es wird eine Druckwelle im Schlauch erzeugt. Die Sensoren erkennen den Druckanstieg und können aus der Laufzeitdifferenz der Druckwelle die Aufschlagposition des Fußgängers am Fahrzeug ermitteln. Beschleunigungssensoren an verschiedenen Stellen im Fahrzeug können das Drucksensorsignal plausibilisieren. Drucksensoren haben gegenüber Beschleunigungssensoren den Vorteil, dass sie sehr schnell reagieren können, und der Druckschlauch an der Fahrzeugfront hat den Vorteil, dass er eine große Fläche mit relativ wenigen Sensoren (in der Regel zwei Drucksensoren) abdecken kann. Es ist möglich, den Aufschlagpunkt auf beispielsweise 5 cm Genauigkeit zu ermitteln.
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Eine weitere wichtige Gruppe von Sensoren, die zur Erkennung möglicher Unfallsituationen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, sind sogenannte Umfeldsensoren, die Umfelddaten aus dem Umfeld eines Kraftfahrzeugs ermitteln und die so das Umfeld eines Kraftfahrzeuges überwachen und die zur Erfassung und Klassifikation von Erfassung und Klassifikation von möglichen Kollisionspartnern dienen.
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Aus der
DE 103 34 699 A1 ist ein Vorrichtung zur Betätigung einer Aktuatorik zum Schutz von Fußgängern für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher ein erstes Signal einer Kontaktsensorik oder eine Schwelle zum Vergleich mit einem ersten Signal einer Kontaktsensorik in Abhängigkeit von einem zweiten Signal einer Umfeldsensorik verändert wird, wobei die Aktuatorik in Abhängigkeit von dem Vergleich betätigt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Hier beschrieben werden solenl ein besonders vorteilhaftes Verfahren und eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zum Einstellen mindestens eines Auslösekriteriums eines Schutzsystems für einen Verkehrsteilnehmer zu offenbaren.
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Dies wird beschrieben durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10. Die abhängigen Ansprüche geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der des Verfahrens und der Vorrichtung an Aktive Schutzssysteme in Kraftfahrzeugen (z. B. Stabilitätskontrolle ESP bzw. Bremsenansteuerung) und Komfortsystemen (z. B. Spurhalteassistent) werden immer stärker auch mit Systemen der passiven Sicherheit vernetzt.
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Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen haben häufig verschiedene Funktionsausprägungen für verschiedene Arten von sicherheitsrelevanten Situationen denen das Kraftfahrzeug ausgesetzt sein kann. Solche Funktionsausprägungen sind eine Zusammenstellung von verschiedenen Sicherheitsfunktionen, die in einer bestimmten Situation ausgelöst werden. Häufiig existieren beispielsweise die Funktionsausprägungen „Kollisionsfall“ und „Frontkollision“, „Seitenkollision“, „Fußgängerkollision“ etc. Je nach Funktionsausprägung werden Schutzsysteme in einem Kraftfahrzeug angepasst verwendet. Es ist die Aufgabe von Sensoren und Schutzsystemen eine vorliegende Situation der jeweiligen richtigen Funktionsausprägung zuzuordnen und auszuwählen. Es können in vorliegenden Situationen auch mehrere Funktionsausprägungen parallel zueinander ausgewählt werden.
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In der Funktionsausprägung „Kollisionsfall“wird ein solches System (z. B. Airbag-Auslöse-Algorithmus) beispielsweise anhand von Umfeldsensoren eingestellt. Umfeldsensoren (Mono-/Stereo-Kamera, Radar, Lidar, Ultraschall) erfassen die Umwelt und ermitteln eine mögliche bevorstehende Kollision und deren Kollisions-Typ.
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Ein Airbag-Steuergerät kann im Falle einer bevorstehenden Kollision sensibler eingestellt werden, so dass eine Auslösung der Rückhaltesysteme schneller erfolgen kann.
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Beispielsweise mit einem Radar-Sensor kann eine Frontkollision mit einem Fahrzeug vorausgesagt werden und so eine entsprechende Funktionsausprägung ausgewählt werden. Während des vorhergesagten Zeitpunkts, zu dem der Unfall stattfinden sollte, wird im Rahmen dieser Funktionsausprägung die Aktivierungsschwelle für Rückhaltesysteme reduziert (das heißt sensiblere und frühere Reaktion). Wenn dann von den klassischen Sensoren der passiven Sicherheit ein möglicher Unfall registriert wird, kann schneller bzw. zeitlich gezielter darauf reagiert werden, da die Plausibilisierungsdauer (die Zeit, die das System braucht, um zu prüfen, ob tatsächlich mit großer Wahrscheinlichkeit eine Kollision vorliegt) begrenzt werden kann. Je nach Ausbaustufe kann beispielsweise mit Radarsensoren eine Frontkollision oder eine Seiten-Kollision vorhergesagt werden oder auch auf eine rückwärtige Kollision reagiert werden. Bei den Kollisionen kann zwischen verschiedenen Unfallgegnern unterschieden werden, beispielsweise Fahrzeug, LKW, Fußgänger oder einem fest verankerten Objekt und jeweils eine entsprechende Funktionsausprägung ausgewählt werden.
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Die Funktionsausprägung „Kollisionsfall“hat immer die Voraussetzung, dass ein Unfall bereits stattgefunden hat. Durch vorausschauend arbeitende Systeme wird lediglich die Reaktionszeit verkürzt, wodurch die Fahrzeuginsassen besser auf den Unfall eingestellt werden können (mehr Raum schaffen, um kinetische Energie abzubauen und so Beschleunigungs-Spitzen zu vermeiden). Die Grundfunktionalität der Kollisions-Sensierung mit Beschleunigungssensoren etc. bleibt bestehen. Das Ziel bei Funktionsausprägungen „Frotkollision“ und „Seitenkollision“ ist in der Regel eine schnellere Auslösung der Rückhaltesysteme im Fahrzeuginneren. Bei der Funktionsausprägung „Fußgängerkollision“ besteht dagegen üblicherweise auch das Ziel, die Auslösung der Fußgänger-Schutzsysteme robuster zu machen (sicher aber mit geringer Quote von Fehlauslösungen), da das Beschleunigungssignal bei einer Kollision mit einem Fußgänger sehr klein und nur schlecht von anderen Situationen unterscheidbar ist. Bei Simulationen wird ein sogenannter „Bein-Impaktor“ (ein spezielles Dummy-Bein) benutzt, welches nur ca. 6 kg wiegt und zur Auslösung führen muss. Ein kleines Tier soll hingegen nicht unbedingt zur Auslösung führen (Vogelschlag, Aufprall von kleinen Tieren wie Hasen und dergleichen). Eine Fehlauslösung ist unerwünscht, da Fußgänger-Schutzsysteme oft irreversibel ausgelegt sind und ein fehlerhaft ausgelöstes Schutzsystem Kosten verursacht.
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Umfeldsensoren zur Erfassung von Umfelddaten haben nur einen begrenzten Erfassungsbereich, bzw. einen Erfassungsbereich mit einer vorgegebenen Form. , Beispielsweise hat ein Long-Range-Radar (ein typischer Umfeldsensor) einen Erfassungsbereich von unter +/- 10°. Demgegenüber hat eine Kamera (ein weiterer typischer Umfeldsensor) einen Erfassungsbereich von z. B. +/- 25°. Die hier angegebenen Winkel definieren jeweils einen kegelförmigen Bereich vor dem Kraftfahrzeug, in welchem typische Umfeldsensoren Objekte erfassen können.
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Zu beachten ist, dass der Erfassungsbereich eine räumliche und eine zeitliche Komponente hat. Entlang eines Fahrweges erfasst ein Umfeldsensor räumlich alle unbeweglichen Objekte auf einer gewissen Breite (die größer als die Breite des Fahrwegs sein sollte), die davon abhängt, welche Entfernung vor einem Kraftfahrzeug der Umfeldsensor noch abtasten kann. Für bewegliche Objekte, also insbesondere externe Verkehrsteilnehmer, die sich mit einer vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit auf den Fahrweg zu bewegen können, ist die Situation anders. Abhängig von den Geschwindigkeiten von Kraftfahrzeug und Verkehrsteilnehmer ergibt sich im zeitlichen Ablauf ein gegebenenfalls kreissegmentförmiger Erfassungsbereich ausgehend vom Umfeldsensor, außerhalb dessen sich der Verkehrsteilnehmer bewegen kann, ohne vom Umfeldsensor erfasst zu werden. Diese Darstellung wird hier in den Zeichnungen verwendet. Durch diese zeitliche Komponente des Erfassungsbereiches kann es vorkommen, dass z. B. ein Fußgänger sich noch außerhalb der vom Umfeldsensor erfassten maximalen Breite befindet, wenn das Kraftfahrzeug weit entfernt ist, sich jedoch später dem Fahrweg immer weiter annähert oder sogar mit dem Kraftfahrzeug kollidiert, ohne in den im Laufe der Zeit an seinem jeweiligen Ort immer weniger breiten Erfassungsbereich zu gelangen.
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Objekte, die sich lateral außerhalb des Erfassungsbereichs befinden, können nicht erkannt werden. Da es sich um einen Öffnungswinkel handelt, wird ein Raumausschnitt gemessen, bei dem der Sensor der Punkt ist, an dem der Erfassungsbereich seinen Ursprung hat. Die abgedeckte Breite ist in diesem Punkt nahe Null (wenn der Blindbereich vor dem Sensor vernachlässigt wird). Das Erkennen von Objekten benötigt eine gewisse Zeit. Um die Detektion robust gegenüber Rauschen zu entwickeln, werden häufig nur die Objekte vom System akzeptiert, die für eine gewisse Zeit sichtbar waren.
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Beschleunigungssensoren, die einen Fußgängeraufprall messen sollen, sind mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. So kann z. B. die Fahrt durch ein Schlagloch ein genauso großes Signal erzeugen wie ein Fußgänger, der angefahren wird, da Beschleunigungssensoren nur wenige Informationen (Messkanäle) im Vergleich zu Umfeldsensoren (z. B. Videosensor gleich 1.000.000 Messpunkte bzw. „Pixel“) liefern.
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Bei Funktionsausprägungen zum Fußgängerschutz bzw. „Fußgängerkollision“soll eine hohe Robustheit existieren, um möglichst guten Schutz für Fußgänger zu gewährleisten. Daher wird z. B. die Schwelle zum Auslösen des Fußgängerschutzes erhöht (das heißt weniger sensibel gemacht), wenn vom Umfeldsensor kein Fußgänger oder kein potentieller Fußgänger erkannt wurde. Umgekehrt wird die Schwelle abgesenkt, wenn ein Fußgänger erkannt wurde. Das Problem dabei ist der Öffnungswinkel des Umfeldsensors: im Nahbereich, in dem der Unfall passiert, ist die vom Sensor abgedeckte Breite sehr klein (Öffnungswinkel, Ursprung im Sensor).
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In dem Artikel von S.N. Huang, J.K. Yang und F. Eklund „Analysis of Car-Pedestrian Impact Scenarios for the Evaluation of a Pedestrian Sensor System Based on the Accident Data from Sweden“ sind grundlegende Situationen für potentielle Kollisionen von Fußgängern und Fahrzeugen beschrieben sowie Sensorsysteme für Fahrzeuge zur Detektion solcher Situationen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hier für Fußgänger dargestellten Vorgänge und Systeme auch mit gewissen Einschränkungen auf andere (schützenswerte, externe, d.h. außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche) Verkehrsteilnehmer übertragen werden können, beispielsweise spielende Kinder, Zweiradfahrer, Rollstuhlfahrer oder dergleichen. Im Folgenden ist daher auch gelegentlich von Kollisionsobjekten oder schützenswerten Verkehrsteilnehmern die Rede. Die hier insbesondere im Zusammenhang mit dem Schutz von externen Verkehrsteilnehmern beschriebenen Maßnahmen sind gegebenenfalls auch auf andere Schutzfunktionen übertragbar, wie beispielsweise den Schutz von Insassen des Kraftfahrzeugs.
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Bei der Auslösung von Fußgängerschutzsystemen können im Falle einer Kollision eines Fußgängers mit einem Kraftfahrzeug die Folgen für den Fußgänger oft gemildert werden. Als Schutzsysteme kommen z. B. Fußgängerairbags oder das Hochklappen der Motorhaube in Betracht. Bei den meisten Systemen führt die Auslösung dazu, dass das Fahrzeug nicht weiterfahren kann und irreversible Systeme zunächst ausgetauscht werden müssen, was Kosten verursacht.
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Es ist daher wünschenswert, dass Fußgängerschutzsysteme nur selten fälschlich ausgelöst werden, wenn es tatsächlich keine Kollision mit einem Fußgänger gibt. Je nach Komplexität eines Fußgängerschutzsystems kann eine Fehlauslösung viele Ursachen haben, z. B. Fahrbahnunebenheiten, Kollisionen mit kleinen Tieren, Steinschlag oder Gegenstände auf einer Fahrbahn.
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Fortgeschrittene Assistenzsysteme für Kraftfahrzeuge sind daher dazu ausgelegt, schon vor einer Kollision nach Möglichkeit Fußgänger im Umfeld des Kraftfahrzeuges durch geeignete Sensoren zu identifizieren und z. B. aus der Relativgeschwindigkeit zwischen Fußgänger und Fahrzeug potentielle Kollisionen vorherzusehen und, soweit möglich, zu verhindern bzw. die Folgen für den Fußgänger durch rechtzeitiges Auslösen von Fußgängerschutzsystemen beim Feststellen eines Aufpralls zu mildern. In solchen Fällen ist eine Fehlauslösung unwahrscheinlich.
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Umgekehrt bedeutet dies, dass verspätete Auslösungen oder gar Fehlauslösungen bei einem detektierten Aufprall wahrscheinlicher sind, wenn vorher kein Fußgänger auf Kollisionskurs identifiziert wurde. Mit diesen Fällen beschäftigt sich das vorliegende Verfahren. Besonderes Augenmerk wird dabei auf Situationen gerichtet, in denen Hindernisse im seitlichen Bereich eines geplanten Fahrweges den Erfassungsbereich mindestens eines Umfeldsensors einschränken.
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Während bei freiem Erfassungsbereich des Fahrzeuges die Abtastung der Umgebung, insbesondere vor dem Fahrzeug (wie in dem oben erwähnten Artikel beschrieben) relativ einfach ist und zu einfachen physikalischen Zusammenhängen führt, wann bei welchen Relativgeschwindigkeiten ein identifizierter Fußgänger potentiell mit dem Fahrzeug kollidieren kann und wo der Kollisionspunkt liegt, ist dies beim Vorhandensein von Hindernissen, die potentielle Kollisionsobjekte verdecken können, nicht so. Wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, ist es bei Vorhandensein von Hindernissen eher möglich, dass ein Fußgänger nicht oder nicht zuverlässig von mindestens einem Umfeldsensor des Kraftfahrzeuges erfasst und identifiziert werden kann, obwohl er und das Kraftfahrzeug sich auf einem potentiellen Kollisionskurs befinden. Ein Zusammenprall wird dann zwar von Sensorsystemen des Kraftfahrzeuges registriert, kann aber nicht mit einem vorher schon identifizierten Fußgänger in Zusammenhang gebracht werden, wie dies ohne Hindernisse der Fall wäre.
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Eine Fahrt ohne Hindernisse im Erfassungsbereich von Umfeldsensoren des Fahrzeugs wird hier als Standardfahrsituation angesehen, bei der bestimmte Bedingungen und Schwellwerte für die Auslösung von externen Schutzsystemen vorgegeben werden können. Da ein bestimmtes Schutzsystem nur ausgelöst oder nicht ausgelöst werden kann, wobei noch der genaue Zeitpunkt der Auslösung bestimmt werden kann, muss letztlich ein Kriterium festgelegt werden, bei dessen Vorliegen eine Auslösung stattfindet. Im Allgemeinen verarbeitet ein Schutzsystem verschiedene Informationen von verschiedenen Sensoren, so dass das Auslösekriterium das gleichzeitige Vorliegen mehrerer Informationen, ggf. auch mit unterschiedlicher Gewichtung, beinhalten kann. Fehlauslösungen können dabei weitgehend vermieden werden, indem die Daten von Umfeldsensoren und Aufprallsensoren auf Plausibilität überprüft werden, so dass nur eine Auslösung erfolgt, wenn eine hinreichende Wahrscheinlichkeit für den Aufprall eines Fußgängers spricht. Das hier beschriebene Verfahren bezieht den Schutz von Fußgängern bei dem Vorhandensein von Hindernissen seitlich des Fahrweges mit ein.
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Für das Verfahren wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass Umfeldsensoren eines Kraftfahrzeugs typischerweise so ausgestattet sind, dass sie einen genügend breiten Bereich vor einem fahrenden Kraftfahrzeug erfassen, um Verkehrsteilnehmer zu erkennen, die (unter der Voraussetzung der Beibehaltung ihrer Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung) mit dem Kraftfahrzeug kollidieren können. Es ist daher möglich, als Auslösekriterium für Fußgängerschutzmaßnahmen das gleichzeitige Vorliegen von zwei Bedingungen zu verlangen, z. B. „ein Fußgänger auf Kollisionskurs wurde erkannt“ und „der Aufprall eines Objekts wurde vom Kontaktsensor festgestellt“. In der Praxis kann man den Bedingungen noch eine Wahrscheinlichkeit (Gewichtung) zuordnen und als Auslösekriterium eine gewisse Mindestwahrscheinlichkeit (Schwellwert) für das Vorliegen eines Aufpralls eines Verkehrsteilnehmers nutzen. Hier geht es insbesondere um den Beitrag, den Umfeldsensoren zur Beobachtung des Umfelds vor dem Kraftfahrzeug bei Vorhandensein von Hindernissen (nicht Hindernisse, die die Weiterfahrt behindern, sondern „Sichthindernisse“) im Erfassungsbereich von Umfeldsensoren noch leisten können. Hierzu wird bei dem Verfahren aus den Abtastdaten der Umgebung eine Information über das Vorhandensein von Hindernissen sowie deren Ort und Größe gewonnen. Daraus wird ein reduzierter Erfassungsbereich berechnet, der nach Abzug der Bereiche, die von Hindernissen abgedeckt werden, noch übrig bleibt. Wegen der Hindernisse können externe Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Fahrradfahrer, laufende Kinder) mit den ihnen typischen Maximalgeschwindigkeiten den von dem Kraftfahrzeug vorgegebenen Fahrweg kreuzen und von dem Kraftfahrzeug getroffen werden, ohne jemals in den reduzierten Erfassungsbereich des Umfeldsensors oder der Umfeldsensoren gelangt zu sein. Ergibt daher die Berechnung des reduzierten Erfassungsbereichs, dass eine solche Situation vorliegt, so wird bei dem beschriebenen Verfahren das Auslösekriterium verändert, insbesondere dahingehend, dass nicht mehr das Vorliegen von allen Bedingungen bei einer Standardfahrsituation zum Auslösen des Schutzsystems erforderlich ist. Der Vorteil dieser Veränderung des Auslösekriteriums ist, dass Schutzmaßnahmen auch dann eingeleitet werden, wenn lediglich der Aufprall eines Objekts festgestellt wird, nicht jedoch vorher eine Identifizierung eines potentiellen Kollisionsobjekts stattgefunden hat. Zwar lässt sich auf diese Weise nicht mehr ganz so wie bei hindernisfreier Fahrt eine Fehlauslösung z. B. durch Steinschlag oder ein Schlagloch vermeiden, dafür wird jedoch die Sicherheit für Fußgänger erhöht, was gerade bei Vorhandensein von zahlreichen Hindernissen, insbesondere an Kreuzungen und im innerstädtischen Bereich, von Bedeutung ist.
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Das in Schritt a) vorgegebene Auslösekriterium für eine Standardfahrsituation ist beispielsweise ein Auslösekriterium, welches für eine übliche Fahrt ohne Hindernisse definiert ist.
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Das Erfassen des Erfassungsbereichs (Schritt b) erfolgt bevorzugt über einen an eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angeschlossenen Umfeldsensor. Daten, die von einem Umfeldsensor gewonnen werden, können über entsprechende Eingänge erfasst werden. Gleiches gilt für die Ermittlung von Hindernissen in Schritt c). Auch hierfür können Daten verwendet werden, mit denen eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens über angeschlossene Einrichtungen versorgt wird. Zur Ermittlung von Hindernissen verwendete Daten umfassen insbesondere auch
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Die in Schritt d) erfolgten Berechnungen können beispielsweise in einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens erfolgen.
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Maximalgeschwindigkeiten, die in Schritt e) berücksichtigt werden, können als fest hinterlegte Parameter in einem Steuergerät hinterlegt sein. Je nach Verkehrssituation können andere Maximalgeschwindigkeiten für mögliche Verkehrsteilnehmer oder auch Kollisionsobjekte hinterlegt sein. Für eine Verkehrssituation in der Stadt kann eine Maximalgeschwindigkeit beispielsweise anhand der maximal möglichen Geschwindigkeit eines rennenden Menschen festgelegt sein (beispielsweise zwischen 20 km/h und 25 km/h). Für Fahrsituationen auf dem Land können andere Maximalgeschwindigkeiten (beispielsweise zwischen 25 km/h und 60 km/h) hinterlegt sein, um auch schnellere Verkehrsteilnehmer wie Zweiradfahrer noch sicher einzubeziehen.
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In den Schritten e) und f) erfolgen Berechnungen bzw. Änderung eines Auslösekriteriums in Abhängigkeit davon, ob Kollisionsobjekte nicht oder nur mit einer sehr kurzen Eindringphase in einen Erfassungsbereich vom Kraftfahrzeug eingetreten sind. Wenn Kollisionsobjekte nicht in den Erfassungsbereich eingetreten sind, ist einleuchtend, dass sie nicht klassifiziert werden konnten. Aber auch bei einer nur sehr kurzen Eindringphase, die beispielsweise kleiner ist als eine Schwellendauer, ist eine Klassifikation ggf. nicht möglich gewesen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zur Ermittlung von Hindernissen übliche Bildverarbeitungssysteme und/oder Navigationsdaten berücksichtigt. Bei vorausschauenden Fahrassistenzsystemen sind Bildverarbeitungssysteme üblich, die Objekte identifizieren und/oder ihre Größe abschätzen können. Im Allgemeinen geht es hier um unbewegliche oder sich sehr langsam bewegende Objekte.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens enthält das Auslösekriterium bei einer Standardfahrsituation mindestens zwei unterschiedliche Bedingungen zur Erkennung eines externen, zu schützenden Verkehrseilnehmers, insbesondere Fußgängers, das geänderte Auslösekriterium jedoch mindestens eine Bedingung weniger oder weniger stark gewichtet. Wie schon ausgeführt, kann bei Vorhandensein von Hindernissen insbesondere die Bedingung „Verkehrsteilnehmer auf Kollisionskurs wurde erkannt“ weggelassen werden, so dass das Auslösekriterium sich nur noch auf die Informationen der übrigen Sensorik stützt. Grundsätzlich ist es möglich, eine Bedingung nicht vollständig wegzulassen, sondern nur mit weniger Gewicht zu berücksichtigen. Auf diese Weise kann beispielsweise der Gesamtsituation (Zahl der Hindernisse, festgestellte Anzahl potentieller Kollisionsobjekte, Verkehrsführung etc.) besser Rechnung getragen werden.
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Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet das Auslösekriterium bei einer Standardfahrsituation die Bedingungen, dass das Schutzsystem mittels des Umfeldsensors vor einer Kollision als Kollisionsobjekt einen zu schützenden Verkehrsteilnehmer, insbesondere einen Fußgänger, identifiziert hat, bei Vorhandensein von Hindernissen wird diese Bedingung jedoch nicht verlangt oder weniger stark gewichtet.
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In der Praxis werden die Schutzsysteme in Kraftfahrzeugen immer weiter entwickelt, so dass auch zwei oder mehr Umfeldsensoren oder die getrennte Analyse von zwei oder mehr Erfassungsbereichen eines Umfeldsensors möglich sind. Für solche Fälle erlaubt das beschriebene Verfahren in einer besonderen Ausführungsform, das Umfeld in zwei oder mehr Erfassungsbereiche zu unterteilen, wobei die Bedingungen zur Erkennung eines Kollisionsobjekts als externe, schützenswerten Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger, für die unterschiedlichen Erfassungsbereiche unterschiedlich gewählt und/oder gewichtet sein können. Auf diese Weise lässt sich das Schutzsystem noch besser an unterschiedliche Verkehrssituationen anpassen. Dies ist insbesondere hilfreich, weil bei Rechts- bzw. Linksverkehr keine symmetrischen Bedingungen in Bezug auf das Umfeld vor dem Kraftfahrzeug herrschen (z. B. sind an der rechten Straßenseite bei Rechtsverkehr Hindernisse typischerweise näher am Fahrweg).
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug mit einem Kontaktsensor oder mehreren Kontaktsensoren ausgestattet, durch die ein Ort des Kontakts am Kraftfahrzeug ermittelt werden kann. Das bedeutet, dass nicht nur die Tatsache einer Kollision festgestellt wird, sondern dass auch der ungefähre Ort des Auftreffens auf der Front des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird nunmehr ein Hauptkontaktbereich mit einer Bereichsbreite und einer Bereichslage ermittelt, in dem ein Kontakt mit einem schützenswerten Verkehrsteilnehmer nicht ohne vorherige Erfassung durch den Umfeldsensor in dem Erfassungsbereich erfolgen kann, so dass für diesen Hauptkontaktbereich trotz eines Hindernisses das Auslösekriterium für eine Standardfahrsituation beibehalten wird. Nicht vom Umfeldsensor erfasste Verkehrsteilnehmer können typischerweise aufgrund ihrer geringen Geschwindigkeit gegenüber dem Kraftfahrzeug nur in Randbereiche der Fahrzeugfront gelangen, da sie anderenfalls doch zuerst in den Erfassungsbereich des Umfeldsensors geraten würden. Aus diesem Grunde kann für einen Hauptkontaktbereich mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden, dass dort ein Verkehrsteilnehmer getroffen wird, der vorher nicht im Erfassungsbereich war.
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In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Hauptkontaktbereich in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder Größe und/oder Position ermittelter Hindernisse in seiner Bereichsbreite und/oder seiner Bereichslage angepasst. Dies bedeutet, dass beispielsweise zahlreiche Hindernisse und/oder sehr nah am Fahrweg liegenden Hindernisse die Bereichsbreite verringert wird. Aufgrund der geometrischen Gegebenheit eines Umfeldsensors bei Fahrt zwischen Hindernissen ist auch eine Verschiebung des Hauptkontaktbereichs aus der Mitte der Front heraus zu einer den Hindernissen entgegengesetzten Seite eine sinnvolle Maßnahme, um gleichzeitig den Schutz für Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten und die Wahrscheinlichkeit für Fehlauslösungen zu verringern. Schon allein diese Maßnahmen der Anpassung von Bereichsbreite und/oder Bereichslage des Hauptkontaktbereichs stellen eine bevorzugte Anwendungsform des Verfahrens dar, die auch bei nur sehr grober Berechnung des Erfassungsbereichs des Umfeldsensors eine Anpassung des Auslösekriteriums eines Schutzsystems ermöglicht.
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Dabei wird die Bereichsbreite des Hauptkontaktbereiches bevorzugt auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bestimmt, insbesondere auch bei sich ändernder Geschwindigkeit. Tendenziell kann die Bereichsbreite größer gewählt werden, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges zunimmt, weil ein nicht vom Umfeldsensor erfasster Verkehrsteilnehmer mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges immer weniger weit in den Frontbereich des Kraftfahrzeuges gelangen kann, ohne vorher identifiziert zu werden.
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Die Vorrichtung zum Einstellen mindestens eines Auslösekriteriums (A1) eines Schutzsystems für externe Verkehrsteilnehmer ist entsprechend aufgebaut.
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Die Vorrichtung eignet sich zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens und dient dem zuverlässigen Schutz von externen Verkehrsteilnehmern auch bei vorhandenen Hindernissen seitlich des Fahrweges eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung den Schutz für externe Verkehrsteilnehmer bei Vorhandensein von Hindernissen erhöht, ohne das Risiko von Fehlauslösungen zu stark anzuheben.
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Die Vorrichtung ist insbesondere ein Steuergerät, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
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Besonders bevorzugt ist eine solche Vorrichtung ausgestattet mit weiteren Mitteln zur Feststellung eines Kontakts des Kraftfahrzeugs mit einem Kollisionsobjekt, sowie einem Auslöser für Fußgängerschutzmaßnahmen bei Feststellung eines Kontaktes am Kontaktsensor in Abhängigkeit von dem geänderten Auslösekriterium. Mittel zur Feststellung eines Kontakts können beispielsweise Eingänge für Signale zum Kontakt des Kraftfahrzeuges mit einem Kollisionsobjekt und/oder Sensoren zur Erkennung eines solchen Kontakts sein.
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Hier auch beschrieben werden sollen ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist.
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Einzelheiten des Verfahrens und Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1: schematisch ein Kraftfahrzeug und seine Umgebung bei Fahrt zwischen Hindernissen,
- 2: den Frontbereich eines Kraftfahrzeugs kurz vor der Kollision mit einem Fußgänger in schematischer Darstellung, und
- 3: ein schematisches Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Abläufe bei dem beschriebenen Verfahren.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 auf einer Straße 19 mit einem potentiellen Fahrweg 20 zwischen verschiedenen Hindernissen 22 dargestellt, das sich mit einer Geschwindigkeit L vorwärts bewegt. Seitlich der Straße 19 ist auf beiden Seiten je ein Fußgängerweg 21 vorhanden. Das Kraftfahrzeug 1 weist ein Schutzsystem 2 für externe Verkehrsteilnehmer 7, 8, 9 auf, die sich mit einer vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit V bewegen. Das Kraftfahrzeug 1 tastet mit einem Umfeldsensor 3 die Umgebung in einem Erfassungsbereich S ab, der im Wesentlichen die Form eines Kreissegments hat. Sind allerdings Hindernisse 22, z. B. geparkte Fahrzeuge, vorhanden, so reduziert dies den Erfassungsbereich S. Die abgedeckten Bereiche C (schraffiert dargestellt) können vom Umfeldsensor 3 nicht abgetastet werden, so dass sich ein reduzierter Erfassungsbereich SR (Erfassungsbereich S ohne die schraffierten abgedeckten Bereiche C) ergibt. Auch beispielsweise ein Gebüsch 23 oder eine Mauer 24 können abgedeckte Bereiche verursachen, also als Hindernis 22 erkannt werden. Typische Verarbeitungssysteme für Abtastdaten eines Umfeldsensors 3 können die Begrenzungen von Hindernissen 22 erkennen und ihre Ausdehnung in Fahrtrichtung ermitteln. Auch ihren seitlichen Abstand D zum Kraftfahrzeug 1 können sie erkennen und daraus die abgedeckten Bereiche C ermitteln. In 1 ist dadurch das potentielle Kollisionsobjekt 8, hier ein zwischen zwei geparkten Fahrzeugen als Hindernissen 22 hervortretender Fußgänger, vom Umfeldsensor nicht zu erkennen. Dagegen kann ein erster Verkehrsteilnehmer 7 auf dem Fußgängerweg problemlos identifiziert werden, wobei auch erkannt werden kann, in welche Richtung er sich bewegt und ob eine Kollision zu befürchten ist. Ein zweiter Verkehrsteilnehmer 9 ist jedoch hinter der Mauer 24 im abgedeckten Bereich C nicht zu erkennen, so dass er möglicherweise ohne vorherige Identifizierung vom Kraftfahrzeug 1 rechts außen im Frontbereich noch getroffen werden könnte. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 einen Kontaktsensor 4 (der auch aus mehreren einzelnen Sensoren zusammengesetzt sein kann) auf, mit dem die Tatsache einer Kollision sowie der ungefähre Ort des Aufpralls ermittelt werden können. Dem Kontaktsensor 4 ist ein Hauptkontaktbereich 5 zugeordnet, dessen Bereichsbreite BB und Bereichslage BL im Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 von der Verkehrssituation abhängig gestaltet werden können. Das Schutzsystem 2 weist eine Erkennungseinheit 11 auf, die mittels Bildverarbeitung oder anderer Verarbeitung von Abtastdaten der Umgebung Hindernisse 22 erkennen und ihre Anzahl, Größe und Position ermitteln kann. In einer anschließenden Berechnungseinheit 13, an die die Informationen über Hindernisse weitergeleitet werden, wird daraus ein reduzierter Erfassungsbereich SR berechnet. Für den Fall einer Kollision mit einem als schützenswerter Verkehrsteilnehmer betrachteten Kollisionsobjekt 8 weist das Kraftfahrzeug 1 mindestens eine Schutzkomponente 6 auf, durch deren Auslösung die Folgen einer Kollision für den Verkehrsteilnehmer 7 gemildert werden sollen. In 1 ist zu erkennen, dass auch bei einer Fahrt zwischen Hindernissen Verkehrsteilnehmer 7 vom reduzierten Erfassungsbereich SR des Umfeldsensors 3 identifiziert und verfolgt werden können. Dies trifft allerdings je nach Zahl und Ort von Hindernissen 22 nicht auf alle potentiellen Kollisionsobjekte 8, hier ebenfalls ein Fußgänger, der die Straße 19 überqueren will, zu. Dieser wird zunächst von einem Hindernis 22 verdeckt und kann daher von dem Umfeldsensor 3 nicht bemerkt oder gar identifiziert werden. Es besteht das Risiko, dass das Kollisionsobjekt 8 von dem Kraftfahrzeug 1 im weiteren Verlauf der Fahrt getroffen wird, ohne dass es vorher überhaupt oder lange genug im Erfassungsbereich S war, um korrekt identifiziert zu werden. Gerade für solche Vorgänge soll das Schutzsystem sicher und robust ausgelegt sein.
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2 zeigt eine Konstellation, wie sie sich nach Fortsetzung der Bewegungen von Kraftfahrzeug 1 auf dem Fahrweg 20 und Kollisionsobjekt 8 ergeben kann. Dargestellt ist der vergrößerte Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 mit dem Kontaktsensor 4 und dessen Hauptkontaktbereich 5. Im vorliegenden Fall ist als Kollisionsobjekt 8 ein Fußgänger, der sich mit Maximalgeschwindigkeit V bewegt, kurz vor dem Zusammenstoß mit dem Kraftfahrzeug 1 dargestellt. Der Hauptkontaktbereich 5 ist wegen der Hindernisse 22, die zum Fahrweg 20 nur einen geringen seitlichen Abstand D haben, auf eine relativ schmale Bereichsbereite BB eingestellt und kann, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, auch unsymmetrisch an der Fahrzeugfront angeordnet sein, insbesondere entgegen der Lage von Hindernissen 22 verschoben. Eine solche Bereichslage BL trägt der Tatsache Rechnung, dass auch der reduzierte Erfassungsbereich SR nicht unbedingt symmetrisch zum Fahrweg ist. Das Kollisionsobjekt 8 wird außerhalb des Hauptkontaktbereichs 5 auf den Kontaktsensor 4 auftreffen, ohne vorher vom Umfeldsensor identifiziert worden zu sein, weil es entweder gar nicht oder nur zu kurz für eine Identifizierung im reduzierten Erfassungsbereich SR war. Aus diesem Grunde ist es für den Schutz dieses Kollisionsobjekts 8 von Vorteil, wenn die Schutzkomponente 6 ausgelöst wird, sobald der Kontaktsensor 4 anspricht und auch ohne dass vorher eine Identifizierung z. B. als Fußgänger durch den Umfeldsensor 3 erfolgt ist. Wäre das Kollisionsobjekt 8 etwas schneller oder das Kraftfahrzeug 1 etwas langsamer gewesen, so wäre dessen Aufenthalt im Erfassungsbereich S genügend lang für eine Identifizierung gewesen und die Kollision würde im Hauptkontaktbereich 5 erfolgen. Auch in diesem Falle würde die Schutzkomponente 6 ausgelöst, allerdings nur bei gleichzeitigem Vorliegen eines Kontakts mit dem Hauptkontaktbereich 5 und einer Identifizierung durch den Umfeldsensor 3 als Fußgänger. Würde jedoch ein Stein oder ein kleines Tier den Hauptkontaktbereich 5 in dieser Situation treffen oder ein Schlagloch Signale auslösen, so würde die Schutzkomponente 6 nicht ausgelöst, weil vorher keine Identifizierung als Fußgänger erfolgt ist.
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3 zeigt in schematischer Darstellung den Ablauf des Verfahrens in dem Schutzsystem 2. Von dem Umfeldsensor 3 gelieferte Daten werden einer Abfrage 11 über das Vorhandensein von Hindernissen zugeführt. Werden Hindernisse 22 gemeldet, so werden die Daten weiter zur Berechnungseinheit 13 geleitet. Werden keine Hindernisse 22 festgestellt, so bleibt ein Auslösekriterium A1 für eine Standardfahrsituation in einem Speichermedium 10 relevant. Werden Hindernisse festgestellt, so berechnet die Berechnungseinheit 13 einen reduzierten Erfassungsbereich SR des Umfeldsensors 3 und löst Mittel 14 zum Ändern des Auslösekriteriums A1 in ein geändertes Auslösekriterium A2 aus. Auch das geänderte Auslösekriterium A2 kann in dem Speichermedium 10 gespeichert werden. Löst eine Kollision ein Signal des Kontaktsensors 4 aus, gibt es zwei Möglichkeiten je nachdem, ob der festgestellte Kontakt im Hauptkontaktbereich 5 liegt oder nicht. Hierzu erfolgt eine Abfrage 16 zum Hauptkontaktbereich 5. In dem hier als Beispiel gewählten System werden die Bereichsbreite BB und die Bereichslage BL des Hauptkontaktbereichs 5 von einem Mittel 15 zum Ändern des Hauptkontaktbereichs 5 festgelegt, welches wiederum von der Berechnungseinheit 13 je nach Zahl, Art und Ort von Hindernissen 22 angesteuert wird. Liegen keine Hindernisse vor, so erstreckt sich der Hauptkontaktbereich 5 typischerweise über den gesamten Kontaktsensor 4. Bei Vorhandensein von vielen oder nahen Hindernissen 22 mit einem geringen seitlichen Abstand D ist die Bereichsbereite BB sehr klein und möglicherweise die Bereichslage BL aus der Mitte der Fahrzeugfront heraus weg von den Hindernissen 22 verschoben. Stellt die Abfrage 16 fest, dass der Hauptkontaktbereich 5 berührt wurde, so erfolgt über die Auslösung 18 sowohl bei Vorhandensein von Hindernissen 22 als auch ohne Hindernisse eine Auslösung der Schutzkomponente 6 nach dem Auslösekriterium A1 für einen Standardfahrsituation. Ist hingegen der Hauptkontaktbereich 5 nicht berührt, so erfolgt über die Auslösung 17 für eine Situation mit Hindernissen die Auslösung der Schutzkomponente 6 gemäß dem geänderten Auslösekriterium A2, das heißt z. B. auch dann, wenn kein Fußgänger mittels des Umfeldsensors 3 identifiziert wurde.
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Durch das beschriebene Schutzsystem werden Verkehrsteilnehmer auch bei Vorhandensein von Hindernissen seitlich des Fahrweges durch geeignete Auslösekriterien bei einer Kollision geschützt, ohne das Risiko von Fehlauslösungen von Schutzkomponenten unverhältnismäßig zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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