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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum automatischen Erfassen und sicheren Überqueren einer vereisten Brücke.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Wenn sich Schnee, Eis und Wasser auf Brücken und Überführungen ansammeln, können äußerst gefährliche Straßenbedingungen auftreten. Brücken und Überführungen sind besonders anfällig für diese Bedingungen, da sie, anders als normale Straßenoberflächen, Minustemperaturen und Wind auf der Straßenoberfläche, unter der Straßenoberfläche und an beiden Seiten ausgesetzt sind. Außerdem sind Brücken oft über Gewässern gebaut, die schneller abkühlen als fester Boden. Schließlich sind Brücken, im Gegensatz zu Straßen, in der Regel aus Stahl und Beton gebaut, die Wärme sehr gut leiten. Jede Wärme, die eine Brücke einfängt, wird schnell an ihre Oberfläche geleitet, wo sie an die Umgebungsluft verloren geht.
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Durch diese kombinierten Faktoren entstehen sehr gefährliche Situationen für Fahrzeuge, die bei kaltem Wetter bei normalen Autobahngeschwindigkeiten unterwegs sind. Kalte Temperaturen bewirken, dass sich Brücken und Überführungen abkühlen und Schnee und Eis schneller als andere Straßenoberflächen ansammeln, wodurch schnelle und unerwartete Übergänge zwischen regulären Straßenoberflächen und gefährlichem, vereisten Boden bewirkt werden.
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Zum Beispiel ist es nicht ungewöhnlich, dass Brücken und Überführungen vollständig mit einer Schicht aus glattem Schnee und Eis bedeckt sind, obwohl verbundene Straßenoberflächen frei oder nur leicht nass sind. Dies liegt daran, dass der Boden unterhalb von Straßen dabei hilft, Wärme einzufangen und zu verhindern, dass Straßen vereisen, sofern nicht die Temperaturen mehrere Grade unter den Gefrierpunkt fallen. Ein erfolgreicher Übergang eines Fahrzeugs von einer freien Straße auf und über eine vereiste Brücke erfordert eine frühe Erfassung und eine unmittelbare Reaktion, noch bevor das Fahrzeug der Brücke tatsächlich begegnet. Die Fahrgeschwindigkeit muss erheblich reduziert werden und die Fahrtechniken müssen angepasst werden, um die rutschigen Bedingungen zu berücksichtigen. Ein Scheitern, eine dieser Anpassungen angemessen vorzunehmen, kann zu einer Katastrophe führen.
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Angesichts des Vorstehenden werden Systeme und Verfahren zum Identifizieren von potentiell vereisten Brücken und Überführungen innerhalb des geographischen Bereichs eines Fahrzeugs benötigt. Idealerweise würden solche Systeme und Verfahren eine Ansammlung von Eis oder Schnee auf einer Brücke automatisch erfassen, während sich das Fahrzeug nähert, und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs nach Bedarf automatisch anpassen, um ein Rutschen oder Schleudern zu verhindern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um die Vorteile der Erfindung ohne Weiteres zu verstehen, wird eine genauere Beschreibung der oben kurz beschriebenen Erfindung durch Verweis auf spezifische Ausführungsformen, welche in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, bereitgestellt. Unter der Kenntnisnahme, dass diese Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung darstellen und daher nicht als den Geltungsbereich beschränkend aufzufassen sind, wird die Erfindung mit zusätzlicher Genauigkeit und Ausführlichkeit durch die Verwendung der begleitenden Zeichnungen beschrieben und erläutert, wobei:
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1 ein Blockdiagramm auf höherer Ebene ist, das ein Beispiel für ein Rechensystem zeigt, bei dem ein System und Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung umgesetzt werden können;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugs ist, das am Fahrzeug angebrachte Sensoren verwendet, um eine vereiste Brücke in Übereinstimmung mit der Erfindung zu erfassen und sicher zu überqueren;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs ist, das sich einer vereisten Brücke nähert, in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der Erfindung;
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4 Module zum Bereitstellen von verschiedenen Merkmalen und Funktionen eines Systems in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der Erfindung zeigt; und
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5 ein Flussdiagramm ist, das einen Prozess zum Erfassen und sicheren Überqueren einer Ansammlung von Eis auf einer bevorstehenden Brücke in Übereinstimmung mit bestimmten Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Beispiel für ein Rechensystem 100 veranschaulicht. Das Rechensystem 100 wird dargestellt, um ein Beispiel für eine Umgebung zu zeigen, in der ein System und Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung umgesetzt werden können. Das Rechensystem 100 kann als eine mobile Vorrichtung 100 ausgeführt sein, wie zum Beispiel als ein Smartphone oder Tablet, Desktop-Computer, eine Arbeitsstation, ein Server oder dergleichen. Das Rechensystem 100 wird beispielhalber dargestellt und soll nicht einschränkend sein. Tatsächlich können die hierin offenbarten Systeme und Verfahren zusätzlich zu dem gezeigten Rechensystem 100 auf eine breite Vielfalt von verschiedenen Rechensystemen anwendbar sein. Die hierin offenbarten Systeme und Verfahren können auch potentiell über mehrere Rechensysteme 100 verteilt sein.
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Wie gezeigt, beinhaltet das Rechensystem 100 zumindest einen Prozessor 102 und kann mehr als einen Prozessor 102 beinhalten. Der Prozessor 102 kann mit einem Speicher 104 wirkverbunden sein. Der Speicher 104 kann ein oder mehrere nichtflüchtige Speichervorrichtungen wie zum Beispiel Festplatten 104a, Solid-State-Drives 104a, CD-ROM-Laufwerke 104a, DVD-ROM-Laufwerke 104a, Tonbandlaufwerke 104a oder dergleichen beinhalten. Der Speicher 104 kann auch nichtflüchtigen Speicher wie zum Beispiel einen Festwertspeicher 104b (z. B. ROM, EPROM, EEPROM und/oder Flash ROM) oder flüchtigen Speicher wie zum Beispiel einen Direktzugriffsspeicher 104c (RAM oder Betriebsspeicher) beinhalten. Ein Bus 106 oder eine Vielzahl von Bussen 106 kann den Prozessor 102, die Speichervorrichtungen 104 und andere Vorrichtungen miteinander verbinden, um zu ermöglichen, dass Daten und/oder Anweisungen unter ihnen weitergegeben werden können.
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Um die Kommunikation mit externen Systemen oder Vorrichtungen zu ermöglichen, kann das Rechensystem 100 einen oder mehrere Anschlüsse 108 beinhalten. Solche Anschlüsse 108 können als verdrahtete Anschlüsse 108 (z. B. USB-Anschlüsse, serielle Anschlüsse, Firewire-Anschlüsse, SCSI-Anschlüsse, Parallelanschlüsse usw.) oder drahtlose Anschlüsse 108 (z. B. Bluetooth, IrDA usw.) ausgeführt sein. Die Anschlüsse 108 können die Kommunikation mit einem oder mehreren Eingabevorrichtungen 110 (z. B. Tastaturen, Mäuse, Touchscreens, Kameras, Mikrofonen, Scannern, Speichervorrichtungen usw.) und Ausgabevorrichtungen 112 (z. B. Anzeigen, Monitoren, Lautsprechern, Druckern, Speichervorrichtungen usw.) ermöglichen. Die Anschlüsse 108 können auch die Kommunikation mit anderen Rechensystemen 100 ermöglichen.
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In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Rechensystem 100 einen verdrahteten oder drahtlosen Netzadapter 114, um das Rechensystem 100 mit einem Netzwerk 116 wie zum Beispiel einem LAN, WAN oder dem Internet zu verbinden. Solch ein Netzwerk 116 kann dem Rechensystem 100 ermöglichen, sich mit einem oder mehreren Servern 118, Arbeitsstationen 120, Personal Computern 120, mobilen Rechenvorrichtungen oder anderen Vorrichtungen zu verbinden. Das Netzwerk 116 kann dem Rechensystem 100 auch ermöglichen, sich mittels eines Routers 122 oder anderen Vorrichtung 122 mit einem anderen Netzwerk zu verbinden. Solch ein Router 122 kann dem Rechensystem 100 ermöglichen, mit Servern, Arbeitsstationen, Personal Computern oder anderen Vorrichtungen, die sich an verschiedenen Netzwerken befinden, zu kommunizieren.
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Wie zuvor erwähnt, treten einige der gefährlichsten Arten von Fahrbedingungen auf, wenn sich Schnee und Eis auf Brücken und Überführungen ansammeln. Fahrzeuge, die eine Strecke von einer Straßenoberfläche mit Grund auf eine Brücke fahren, sind besonders anfällig für Unfälle, da es vor dem Übergang von der Straße auf die Brücke oft keine Anzeige oder Vorwarnung vor einer Gefahr gibt. Um diese Art von Katastrophe zu verhindern, können Fahrzeuge in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sein, dass sie vereiste Brücken voraussehen und präventive Schritte ergreifen, um ein Rutschen oder Schleudern zu verhindern, wenn einem solchen Übergang begegnet wird.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann in bestimmten Ausführungsformen ein System 200 in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Fahrzeug 202, das sich entlang einer Straßenoberfläche 212 bewegt, beinhalten. Das Fahrzeug 202 kann einen Personenkraftwagen, ein autonomes Fahrzeug, ein industrielles schweres Nutzfahrzeug oder ein Transportfahrzeug, einen Bus oder dergleichen einschließen. Das Fahrzeug 202 kann mit verschiedenen bordeigenen Sensoren 210a–e ausgestattet sein, die konfiguriert sind, um eine Außenumgebung zu fühlen. Diese Sensoren 210a–e können zum Beispiel optische oder Kamerasensoren 210a, Radarsensoren 210b, Lidar-Sensoren 210c und Navigationssystemsensoren 210d einschließen. Andere Sensoren 210e können zum Beispiel Temperatursensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren, Reifenumdrehungssensoren, Achsendrehungssensoren, Drucksensoren, Reibungssensoren und dergleichen einschließen. In einigen Ausführungsformen, wie nachfolgend detaillierter besprochen, können bestimmte Sensoren 210a–e mit einem Cloud-Server 204 oder anderen externen Datenquellen kommunizieren, um Kartendaten oder andere relevante Informationen zu erhalten.
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Wie nachfolgend detaillierter besprochen, können diese Sensoren 210a–e zusammenarbeiten, um Bedingungen der Umgebung zu fühlen, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug 202 einer gefährlichen Ansammlung von Eis oder Schnee auf einer bevorstehenden Brücke nähert. Ein Fahrzeug 202 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Erfindung kann auch ein internes Fahrzeugrechensystem 206 beinhalten, um die von den Sensoren 210a–e gesammelten Sensordaten zu analysieren und anzuwenden, um diese Bestimmung zu machen und einen angemessenen Handlungsverlauf zu bestimmen.
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In bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeugrechensystem 206 ein Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 beinhalten. Unter Verwendung der Daten von den Sensoren 210a–e kann das Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 konfiguriert sein, um gefährliche Straßenbedingungen aufgrund einer Ansammlung von Eis oder Schnee auf einer bevorstehenden Brücke zu erfassen und angemessene Handlungen vorzunehmen, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 202 rutscht.
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Insbesondere kann das Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 konfiguriert sein, um von jedem von den Sensoren 210a–e ausgegebene Daten zu sammeln und unter Verwendung der Daten von den Sensoren 210a–e als Eingabe einen oder mehrere Fusionsalgorithmen durchzuführen. Die Fusionsalgorithmen können einen Konfidenzwert erzeugen, der sowohl auf das Vorhandensein einer bevorstehenden Brücke als auch auf die Wahrscheinlichkeit, dass sich darauf Eis oder Schnee angesammelt hat, hinweist. Wie nachfolgend detaillierter besprochen, kann der Konfidenzwert die Durchführung anschließender Berechnungen in Bezug auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 und den Längsschlupf auslösen, und kann ferner eine damit verbundene Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 auslösen, um ein Schleudern zu verhindern. Auf diese Weise können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das erfolgreiche Navigieren eines Fahrzeugs 202 über eine vereiste Brücke erleichtern.
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In einigen Ausführungsformen können Sensoren 210a–e des Fahrzeugs 202 konfiguriert sein, um externe Daten zu sammeln, die sowohl auf die Anwesenheit einer bevorstehenden Brücke als auch auf eine wahrscheinliche Eisbildung auf der Brücke oder Überführung hinweisen. Zum Beispiel können in bestimmten Ausführungsformen optische Sensoren 210a Bildaufnahmevorrichtungen wie zum Beispiel Kameras, ladungsgekoppelte Vorrichtungen oder dergleichen beinhalten, um Standbilder oder Videos der Umgebung zu erhalten. Optische Sensoren 210a können mit dem Fahrzeugrechensystem 206 kommunizieren, um die Verarbeitung von erworbenen Bildern durchzuführen, um zum Beispiel den Kontrast oder die Klarheit zu erhöhen. Daten von den optischen Sensoren 210a können von dem Fahrzeugrechensystem 206 gesammelt, verarbeitet und analysiert werden, um die Anwesenheit einer bevorstehenden Brücke und/oder einer Ansammlung von Schnee oder Eis auf der Brücke anzuzeigen oder zu bestätigen.
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Radarsensoren 210b, die an das Fahrzeug 202 gekoppelt sind, können elektromagnetische Wellen verwenden, um den Abstand zwischen dem Fahrzeug 202 und einer Brücke oder Überführung oder zwischen einer trockenen Straßenoberfläche 212 und einer Ansammlung von Schnee oder Eis auf einer Straßenoberfläche 212 zu bestimmen. Radarsensoren 210b können verwendet werden, um Eigenschaften einer Brücke oder einen Zustand der Brücke zu bestimmen.
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Zum Beispiel können von Radarsensoren 210b gesammelte Daten verwendet werden, um zwischen verschiedenen Arten von Brücken, wie zum Beispiel Balkenbrücken, Fachwerkbrücken, Bogenbrücken, freitragenden Brücken, Schrägseilbrücken, Hängebrücken und Autobahnüberführungen zu unterscheiden. Da verschiedene Arten von Brücken aufgrund von Varianzen in Bezug auf die Neigung, Baumaterialien und charakteristische Merkmale verschiedene Navigationsschwierigkeiten mit sich bringen, können diese Daten beim Bestimmen einer angemessenen Reaktion für das erfolgreiche Überqueren der Brücke unter gefährlichen Schnee- und Eisbedingungen nützlich sein. Von den Radarsensoren 210b gesammelte Daten können auch verwendet werden, um eine Art von Straßenoberfläche 212 zu identifizieren oder um eine Änderung der Straßenoberfläche 212 zu erfassen, wie es beim Übergang von einer Straße mit Grund auf eine Brücke oder von einer trockenen Straßenoberfläche 212 auf eine nasse oder vereiste Straßenoberfläche 212 erwartet werden kann. Wie vorstehend besprochen, können diese Daten dem Fahrzeugrechensystem 206 kommuniziert und verwendet werden, um eine Ansammlung von Schnee oder Eis auf einer Brücke zu erfassen und eine angemessene Reaktion durch das Fahrzeug 202 zu vereinfachen.
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An das Fahrzeug 202 gekoppelte Lidar-(Light Detection and Ranging)-Sensoren 210c können verwendet werden, um Daten zu sammeln, indem sie die Umgebung, darunter die Straßenoberfläche 212, mit einem Laserlicht abtasten. Auf diese Weise können Lidar-Sensoren 210c den genauen Standort einer Brücke sowie ihre relevanten Merkmale und Eigenschaften bestimmen, darunter ihre Neigung oder Steigung in Bezug auf die Straßenoberfläche 212. Lidar-Sensoren 210c können auch andere Fahrzeuge und Gegenstände und Bedingungen in der Umgebung, wie zum Beispiel Verkehrsstau oder Unfälle, fühlen. Diese Daten können auch von dem Fahrzeugrechensystem 206 erhalten und in Fusionsalgorithmen eingegeben werden, um eine angemessene Reaktion des Fahrzeugs 202 zu bestimmen.
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Navigationssystemsensoren 210d können verwendet werden, um einen Standort des Fahrzeugs 202 zu bestimmen. Dieser Standort kann verwendet werden, um Kartendaten für Bereiche, in denen sich das Fahrzeug 202 befindet, abzurufen. Die Kartendaten können von dem Fahrzeug 202 gespeichert oder aus einer externen Quelle wie zum Beispiel einem Cloud-Server 204 abgerufen werden. Diese Kartendaten können die Standorte von Brücken in der Nähe beinhalten, sodass das Fahrzeugrechensystem 206 bestimmen kann, ob sich an eine Brücke angenähert wird. In einigen Ausführungsformen können die Kartendaten Informationen über den Boden oder die Straßenoberfläche 212, der/die von dem Fahrzeug 202 durchfahren wird, beinhalten, wie zum Beispiel die Neigung oder Steigung der Straße, die durchfahren wird, die Breite der Straße oder einer bevorstehenden Brücke, die Höhenlage der Straße oder bevorstehenden Brücke, die Art der Brücke, die überquert wird, Kurven in der Straße und empfohlene Geschwindigkeiten in Verbindung mit den Kurven oder dergleichen.
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Durch das Vergleichen des Standortes des Fahrzeugs 202 mit dem Standort einer Brücke sowie das Identifizieren der von dem Fahrzeug 202 zur Brücke zurückgelegten Strecke kann der Abstand zur Brücke bestimmt werden. Die Navigationssystemsensoren 210d können gewöhnliche Sensoren von globalen Positionierungssystemen („GPS“) oder andere ähnliche Sensoren, die im Fach bekannt sind, einschließen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Kenntnis des Standorts des Fahrzeugs 202 auch nützlich sein, um andere Arten von Daten abzurufen, wie zum Beispiel aktuelle oder vergangene Wetterdaten, aktuelle Straßenbedingungen, Verkehrsdaten, Unfall- und Straßengefahrendaten und dergleichen, für Gegenden, die von dem Fahrzeug 202 durchfahren werden.
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Nun können unter Bezugnahme auf 3 beim Annähern an eine Brücke 300, verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, wenn eine gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202, während es die Brücke 300 überquert, bestimmt wird. Zum Beispiel kann ein Abstand 304 zwischen dem Fahrzeug 202 und der Brücke 300 vorgeben, wie schnell das Fahrzeug 202 abbremsen muss, um bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es die Brücke 300 erreicht, die gewünschte Geschwindigkeit zu erreichen. Eine Neigung 306 einer Steigung, die hoch zur Brücke 300 führt, kann vorgeben, wie schnell das Fahrzeug 202 relativ zur Straßenoberfläche 212 abbremsen kann, ohne zu bewirken, dass das Fahrzeug 202 rutscht oder schleudert. Somit können der Abstand 304 und die Neigung 306 von dem Fahrzeugrechensystem 206 verwendet werden, um die sicherste Art der Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 auf die gewünschte Geschwindigkeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 202 die Brücke 300 erreicht, zu bestimmen.
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Im Betrieb können in einer Ausführungsform Daten, die von verschiedenen bordeigenen Sensoren 210a–e des Fahrzeugs 202 gesammelt wurden, eine Verarbeitung im Fahrzeugrechensystem 206 durchlaufen, um auf eine bevorstehende Brücke 300 hinzuweisen. Navigationssystemsensoren 210d in Verbindung mit dem Fahrzeug 202 können den Standort des Fahrzeugs 202 identifizieren, der dann verwendet werden kann, um damit verbundene aktuelle oder historische Wetterdaten und/oder Straßenbedingungen abzurufen. Radarsensoren 210b und Lidar-Sensoren 210c können Daten sammeln, die auf eine vorliegende Ansammlung von Schnee oder Eis auf der Brücke 300 hinweisen, was durch optische Daten von optischen Sensoren 210a bestätigt werden kann. Andere Sensoren 210e wie zum Beispiel Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren können aktuelle Umgebungsdaten sammeln, die auf Bedingungen hinweisen, die für die Bildung von Eis auf Straßenoberflächen 212 günstig sind. Daten von den Sensoren 210a–e können von dem Fahrzeugrechensystem 206 empfangen und in Fusionsalgorithmen eingegeben werden, um einen Konfidenzwert in Bezug auf das Vorhandensein einer vereisten Brücke 300 zu erzeugen.
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Der von dem Fahrzeugrechensystem 206 erzeugte Konfidenzwert kann mit einem zuvor festgelegten Schwellenwert, oberhalb dessen das Vorhandensein einer Ansammlung von Eis oder Schnee auf der Brücke 300 im Wesentlichen sicher ist, verglichen werden. Falls der Konfidenzwert größer als der zuvor festgelegte Schwellenwert ist, kann das Fahrzeugrechensystem 206 eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 reduzieren und andere Fahrparameter nach Bedarf anpassen, um das sichere Navigieren des Fahrzeugs 202 über die Brücke 300 zu vereinfachen und ein Schleudern zu verhindern.
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Wie zuvor erwähnt, kann das Fahrzeugrechensystem 206 Daten von den bordeigenen Sensoren 210a–e verwenden, um einen Abstand 304 zwischen dem Fahrzeug 202 und dem Übergang 302 zur Brücke 300 zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann auch eine Neigung 306 der Straßenoberfläche 212 relativ zur Brücke 300 berechnet werden. Das Fahrzeugrechensystem 206 kann diese Daten verwenden, um die höchste Geschwindigkeit zu bestimmen, bei der das Fahrzeug 202 den Übergang 302 erfolgreich überqueren und über die Brücke 300 navigieren kann. Das Fahrzeugrechensystem 206 kann dann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 bei einer Rate verlangsamen, die ausreichend ist, um dem Fahrzeug 202 zu ermöglichen, die berechnete Geschwindigkeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es die Brücke 300 erreicht, zu erreichen.
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Nun wird auf 4 verwiesen, in der ein System in Übereinstimmung mit der Erfindung verschiedene Module zur Bereitstellung verschiedener Merkmale und Funktionen beinhalten kann. Die Funktionalität dieser Module kann in einem oder mehreren von dem Fahrzeugrechensystem 206, dem Cloud-Server 204 oder anderen externen Datenquellen ausgeführt werden. Die Module können eines oder mehrere von einem Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208, einem Annäherungsbestimmungsmodul 400, einem Datensammelmodul 402, einem Wertberechnungsmodul 404, einem Schwellenmodul 406, einem Abstandsbestimmungsmodul 408, einem Geschwindigkeitsberechnungsmodul 410, einem Geschwindigkeitsreduzierungsmodul 412, einem Rutschberechnungsmodul 414, einem Rutschschwellenmodul 416 und einem Modul zum Erfassen des Endes einer Brücke 418 einschließen. Diese Module können in Hardware, Software, Firmware oder Kombinationen davon umgesetzt werden. Die Module werden beispielhalber dargestellt und sollen keine erschöpfende Liste von Modulen, die im System enthalten sein können, darstellen. Das System kann mehr oder weniger Module beinhalten, als dargestellt sind, oder die Funktionalität der Module kann anders organisiert sein.
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Im Allgemeinen empfängt das Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 Daten von den bordeigenen Sensoren 210a–e des Fahrzeugs 202, die verwendet werden können, um ein bevorstehendes Annähern eines Fahrzeugs 202 an eine Brücke 300 zu bestimmen und um einen Handlungsverlauf zu initiieren, um das erfolgreiche Überqueren der Brücke 300 durch das Fahrzeug 202 zu vereinfachen. Das Modul zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 kann ein oder mehrere Teilmodule zum Durchführen von bestimmten definierten Aufgaben in dieser Hinsicht beinhalten, wie nachfolgend detailliert dargelegt.
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Das Annäherungsbestimmungsmodul 400 kann bestimmen, ob sich das Fahrzeug 202 einer Brücke 300 oder Überführung nähert. Wie vorstehend besprochen, können Daten von verschiedenen bordeigenen Sensoren 210a–e gesammelt und in das Annäherungsbestimmungsmodul 400 eingegeben werden, um diese Beurteilung vorzunehmen. Zum Beispiel können Navigationssystemsensoren 210d Kartendaten sammeln, die eine oder mehrere Brücken 300 zeigen, die sich im gleichen geographischen Bereich wie das Fahrzeug 202 befinden. Radarsensoren 210b und Lidar-Sensoren 210c können Daten sammeln, die auf einen bevorstehenden Übergang 302 von einer Straßenoberfläche mit Grund 212 auf eine Brücke 300 hinweisen, während optische Sensoren 210a Bilddaten bereitstellen können, die den Übergang 302 bestätigen.
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Das Datensammelmodul 402 kann zusätzliche Daten von den bordeigenen Sensoren 210a–e sammeln, die auf eine Ansammlung von Schnee oder Eis auf der Brücke 300 hinweisen. Zum Beispiel können optische Sensoren 210a Bilddaten produzieren, die eine reflektierende, glänzende oder trübe weiße Oberfläche zeigen, die in einigen Ausführungsformen durch von dem Fahrzeugrechensystem 206 durchgeführte Kontrastverarbeitung sichtbarer gemacht werden kann. Radarsensoren 210b und Lidar-Sensoren 210c können auch Daten sammeln, die auf eine Ansammlung von Eis oder Schnee auf der Brücke 300 hinweisen. Navigationssystemsensoren 210d können Standortinformationen für das Fahrzeug 202 sammeln, die verwendet werden können, um aktuelle und/oder historische Wetter- oder Temperaturdaten für die Brücke 300 abzurufen, die auf eine Wahrscheinlichkeit von Schnee- oder Eisansammlung darauf hinweisen.
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Die kombinierten Daten von dem Datensammelmodul 402 können in das Wertberechnungsmodul 404 eingegeben werden, um einen Konfidenzwert zu produzieren, der eine Wahrscheinlichkeit von Schnee- oder Eisansammlung auf der Brücke 300 wiedergibt. Das Schwellenmodul 406 kann dann den Konfidenzwert mit einem zuvor festgelegten Schwellenwert- oder -stand vergleichen, oberhalb dessen das Vorhandensein einer vereisten Brücke 300 im Wesentlichen sicher ist. Falls der Konfidenzwert gleich dem oder größer als der Schwellenwert ist, kann das Fahrzeugrechensystem 206 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 reduzieren und/oder Fahrparameter anpassen, um eine Katastrophe zu verhindern, wie nachfolgend detailliert dargelegt.
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Bei Ausgabe eines Konfidenzwertes, der den zuvor festgelegten Schwellenwert übersteigt, kann das Abstandsbestimmungsmodul 408 einen aktuellen Abstand 304 zwischen dem Fahrzeug 202 und einem Übergang 302 zur Brücke 300 bestimmen. Das Geschwindigkeitsberechnungsmodul 410 kann dann eine sichere Geschwindigkeit berechnen, bei der das Fahrzeug 202 die Brücke 300 unter den aktuellen Bedingungen überqueren kann. Sowohl der von dem Abstandsbestimmungsmodul 408 bestimmte Abstand 304 als auch die von dem Geschwindigkeitsberechnungsmodul 410 berechnete Geschwindigkeit können von dem Geschwindigkeitsreduzierungsmodul 412 verwendet werden, um die Rate zu bestimmen, in der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 reduziert werden kann. Die Rate kann berechnet werden, um dem Fahrzeug 202 zu ermöglichen, die berechnete Geschwindigkeit bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es den Übergang 302 zur Brücke 300 erreicht, zu erreichen.
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Das Geschwindigkeitsreduzierungsmodul 412 kann die Rate anwenden, um das Fahrzeug 202 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug 202 die Brücke 300 erreicht, auf die berechnete Geschwindigkeit zu verlangsamen. In einer Ausführungsform kann das Geschwindigkeitsreduzierungsmodul 412 das Fahrzeug 202 als Reaktion auf extreme Bedingungen, wie durch Daten von den Sensoren 210a–e angegeben, bei denen es eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Brücke 300 sicher überquert werden kann, vollständig anhalten.
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In einigen Ausführungsformen kann der Längsschlupf des Fahrzeugs 202, während es die Brücke 300 überquert, eine gute Metrik in Bezug auf den damit verbundenen Grad der Sicherheit bereitstellen. Diese Informationen können nützlich sein, um zu ermöglichen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 und andere Fahrparameter angepasst werden können, um ein Rutschen zu korrigieren. Zu diesem Zweck kann das Rutschberechnungsmodul 414 den Längsschlupf des Fahrzeugs 202 als Prozentsatz des Unterschieds zwischen der Straßenoberflächengeschwindigkeit des Fahrzeugs 202 und der Reifengeschwindigkeit zwischen Achse und Straßenoberfläche 212 berechnen, also: Schlupf = (ωr – v)/v, wobei ω die laterale Komponente der Drehgeschwindigkeit des Reifens ist, r der Reifenradius an einem Kontaktpunkt ist und v die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Ein positiver Rutsch gibt an, dass sich die Reifen drehen; ein negativer Rutsch gibt an, dass sie ins Schleudern kommen. Idealerweise gilt, wenn es kein Rutschen oder Schleudern gibt: ωr = v.
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In einigen Ausführungsformen kann das Rutschberechnungsmodul 414 weiter den Längsschlupf des Fahrzeugs 202 in regelmäßigen oder willkürlichen inkrementellen Zeitintervallen berechnen, um eine im Wesentlichen durchgehende Überwachung des Fahrzeugs 202 bereitzustellen, während es die Brücke 300 überquert, und um im Falle eines Rutschens Korrekturmaßnahmen zu ermöglichen.
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Das Rutschschwellenmodul 416 kann den Rutschberechnungswert von dem Rutschberechnungsmodul 414 empfangen und ihn mit einer zuvor festgelegten Schwelle vergleichen. Wie vorstehend besprochen, kann der zuvor festgelegte Schwellenwert auf Null („0“) gesetzt werden, sodass ein positiver Rutschberechnungswert angibt, dass sich die Reifen drehen, und ein negativer Rutschberechnungswert angeben, dass die Reifen ins Schleudern kommen. Falls das Rutschschwellenmodul 416 bestimmt, dass der Rutschberechnungswert nicht gleich dem zuvor festgelegten Schwellenwert ist, kann das Geschwindigkeitsreduzierungsmodul 412 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 weiter reduzieren, sodass das Fahrzeug 202 die Bodenhaftung mit der Straßenoberfläche 212 der Brücke 300 wiedererlangen kann.
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Das Modul zum Erfassen des Endes einer Brücke 418 kann Daten von den bordeigenen Sensoren 210a–e empfangen, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug 202 das Überqueren der Brücke 300 beendet hat. Zum Beispiel können Daten von den Navigationssystemsensoren 210d angeben, dass das Fahrzeug 202 eine Stelle erreicht hat, die hinter der Brücke 300 liegt, während Radarsensoren 210b und Lidar-Sensoren 210c Daten bereitstellen können, die eine Umgebung zeigen, die mit einer Straßenoberfläche mit Grund 212 übereinstimmt. Daten von optischen Sensoren 210a können Bilddaten bereitstellen, die das Ende der Brücke 300 bestätigen. Wenn das Fahrzeug 202 das Ende der Brücke 300 erreicht, kann das Modul zum Erfassen des Endes einer Brücke 418 bewirken, dass der Betrieb des Moduls zum Überqueren einer vereisten Brücke 208 endet.
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Nun wird in Bezug auf 5 eine Ausführungsform eines Verfahrens 500 zum Unterstützen eines Fahrzeugs 202 beim Überqueren einer vereisten Brücke 300 veranschaulicht. Wie gezeigt, bestimmt 502 das Verfahren 500 anfangs, ob sich das Fahrzeug 202 einer Brücke 300 nähert. Dies kann erreicht werden, indem der Standort des Fahrzeugs 202 bestimmt und der Standort mit dem Standort von Brücken 300 in Kartendaten, die auf dem Fahrzeug 202 gespeichert oder von einer externen Quelle, wie zum Beispiel einem Cloud-Server 204, bereitgestellt werden, verglichen wird. Alternative können Sensoren 210a–e am Fahrzeug 202 erfassen, wenn sich das Fahrzeug 202 einer Brücke 300 nähert 502.
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Beim Annähern an eine Brücke 300 kann ein Fahrzeug 202 verschiedene Arten von Daten abrufen, um zu bestimmen, ob die Brücke 300 vereist ist. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 202 Wetterdaten abrufen 504, wie zum Beispiel einen Wetterbericht, um zu bestimmen, ob die Bedingungen derart sind, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit entsteht, dass es eine Ansammlung von Eis auf der Brücke 300 gibt. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug 202 Wetterbedingungen unter Verwendung 506 seiner eigenen Sensoren 210a–e, wie zum Beispiel Temperatursensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren, Windsensoren, Eissensoren und/oder dergleichen, erfassen. Das Fahrzeug 202 kann auch unter Verwendung von Sensoren 210a–e des Fahrzeugs 202, wie zum Beispiel optischen Sensoren 210a, Radarsensoren 210b, Lidar-Sensoren 210c und dergleichen, vereiste Bedingungen auf der Brücke 300 erfassen.
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Unter Verwendung der in den Schritten 504, 506 abgerufenen Daten kann das Fahrzeug 202 einen Konfidenzwert berechnen 508. Dieser Konfidenzwert kann eine Wahrscheinlichkeit, dass sich Eis auf der Brücke 300 angesammelt hat, darstellen. In einigen Ausführungsformen kann der Konfidenzwert mit einem zuvor festgelegten Schwellenwert verglichen 510 werden. Falls der Konfidenzwert kleiner als der Schwellenwert ist, kann das Verfahren 500 zur Beobachtung 502, ob sich das Fahrzeug 202 einer Brücke 300 nähert, zurückkehren. Ein Konfidenzwert, der größer als der Schwellenwert ist, kann einen wesentlichen Beweis dafür bereitstellen, dass es eine Ansammlung von Eis oder Schnee auf der Brücke 300 gibt und das Verfahren 500 kann fortgesetzt werden.
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Als Reaktion auf einen Konfidenzwert, der größer als ein zuvor festgelegter Schwellenwert ist, kann das Fahrzeug 202 unter Verwendung der zuvor besprochenen Kartendaten und/oder unter Verwendung der Sensoren 210a–e des Fahrzeugs 202, wie zum Beispiel optische Sensoren 210a, Radarsensoren 210b, Lidar-Sensoren 210c oder dergleichen, den Abstand zur Brücke 300 bestimmen 512. In bestimmten Ausführungsformen ist dieser Abstand der Abstand zur Brücke 300 entlang der zurückgelegten Strecke im Gegensatz zu einem geradlinigen Abstand. Unter Verwendung dieses Abstands kann das Fahrzeugrechensystem 206 eine Geschwindigkeitsreduzierung berechnen 514, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es die Brücke 300 erreicht, auf ein sicheres Maß zu reduzieren. Diese Geschwindigkeitsreduzierung kann berechnet werden, um sicherzustellen, dass der Rutsch des Fahrzeugs 202 nicht negativ wird. Beim Berechnen einer sicheren Geschwindigkeitsreduzierung können andere Faktoren, wie zum Beispiel die Neigung oder Steigung der Straßenoberfläche 212, die sich der Brücke 300 nähert, berücksichtigt werden. Das Fahrzeugrechensystem 206 kann dann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 gemäß der in Schritt 514 durchgeführten Berechnung reduzieren 516. Idealerweise ermöglicht dies dem Fahrzeug 202, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es an der Brücke 300 ankommt, eine sichere Geschwindigkeit zu erreichen.
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Während die Brücke 300 überquert wird, kann das Fahrzeug 202 den Rutsch des Fahrzeugs 202 beobachten 518 und bestimmen 520, ob der Rutsch negativ wird. Ein negativer Rutsch gibt an, dass die Räder rutschen. Falls der Rutsch negativ ist, kann das Fahrzeugrechensystem 206 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 202 weiter reduzieren 522, bis der Rutsch nicht negativ ist. Das Fahrzeug 202 kann dann bestimmen 524, ob das Ende der Brücke 300 erreicht worden ist. Falls nicht, kann das Fahrzeug 202 die Schritte 518, 520, 522 wiederholen, bis das Ende der Brücke 300 erreicht ist. Wenn das Ende der Brücke 300 erreicht ist, endet das Verfahren 500.
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In der vorangehenden Offenbarung wurde auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen spezifische Implementierungen, in denen die Offenbarung durchgeführt werden kann, veranschaulichend gezeigt werden. Es versteht sich, dass andere Implementierungen verwendet werden können und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „ein Ausführungsbeispiel“ usw. geben an, dass die beschriebene Ausführungsform ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft beinhalten kann; doch es muss nicht notwendigerweise jede Ausführungsform diese(s) bestimmte Merkmal, Struktur oder Eigenschaft beinhalten. Darüber hinaus beziehen sich solche Formulierungen nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Ferner sei darauf hingewiesen, dass, wenn ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, es im Bereich des Fachwissens des Fachmanns liegt, ein(e) derartige(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit anderen Ausführungsformen umzusetzen, ob dies nun ausdrücklich beschrieben ist oder nicht.
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Implementierungen der hierin offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer umfassen oder verwenden, der Computerhardware einschließt, wie etwa zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und einen oder mehrere Systemspeicher, wie hierin erörtert. Implementierungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung können außerdem physische und andere computerlesbare Medien zum Transportieren oder Speichern von computerausführbaren Anweisungen und/oder Datenstrukturen einschließen. Bei solchen computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch ein Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Bei computerlesbaren Medien, auf denen computerausführbare Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um Computerspeichermedien(-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien. Daher können Implementierungen der Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend mindestens zwei deutlich unterschiedliche Arten von computerlesbaren Medien umfassen: Computerspeichermedien(-vorrichtungen) und Übertragungsmedien.
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Computerspeichermedien(-vorrichtungen) schließen RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Solid-State-Drives („SSDs“) (z. B. auf Grundlage von RAM), Flash-Speicher, Phasenänderungsspeicher („PCM“), andere Speichertypen, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium ein, das verwendet werden kann, um die gewünschten Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern, und auf das durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
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Eine Implementierung der hierin offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport elektronischer Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere (entweder festverdrahtete, drahtlose oder eine Kombination aus festverdrahteter oder drahtloser) Kommunikationsverbindung an einem Computer bereitgestellt oder auf diesen übertragen werden, sieht der Computer die Verbindung korrekt als ein Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen einschließen, die verwendet werden können, um die gewünschten Programmcodemittel in der Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu übertragen und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus den Vorstehenden sollten ebenfalls im Umfang computerlesbarer Medien eingeschlossen sein.
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Computerausführbare Anweisungen umfassen zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor einen Universalcomputer, Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen auszuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können zum Beispiel Binärdateien, Zwischenformatanweisungen, wie etwa Assemblersprache, oder auch Quellcode sein. Obwohl der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die vorangehend beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Handlungen werden vielmehr als beispielhafte Formen der Implementierung der Ansprüche offenbart.
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Der Fachmann kann nachvollziehen, dass die Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen durchgeführt werden kann, einschließlich eines Armaturenbrett-Fahrzeugcomputers, PCs, Desktop-Computern, Laptops, Nachrichtenprozessoren, Handvorrichtungen, Multiprozessorsystemen, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedenen Speichervorrichtungen und dergleichen. Die Offenbarung kann außerdem in Umgebungen mit verteilten Systemen durchgeführt werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch Remotecomputersysteme, die durch ein Netzwerk (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben durchführen. In einer Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Fernspeichervorrichtungen befinden.
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Ferner können die hier beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren der Folgenden ausgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten. Ein oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) können zum Beispiel programmiert sein, um eines oder mehrere der hierin beschriebenen Systeme und Verfahren auszuführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der Beschreibung und den Ansprüchen in Bezug auf bestimmte Systemkomponenten verwendet. Der Fachmann wird zu schätzen wissen, dass auf Komponenten durch verschiedene Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In diesem Dokument soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich dem Namen nach unterscheiden, nicht jedoch von der Funktion her.
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Es ist anzumerken, dass die vorstehend erörterten Sensorausführungsformen Computerhardware, -software, -firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen können, um zumindest einen Teil ihrer Funktionen auszuführen. Ein Sensor kann zum Beispiel Computercode einschließen, der dazu konfiguriert ist, in einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und kann eine Hardware-Logikschaltung/elektrische Schaltung einschließen, die durch den Computercode gesteuert wird. Diese Vorrichtungsbeispiele werden hier zum Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt und sollen nicht der Einschränkung dienen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen implementiert werden, wie es einem einschlägigen Fachmann bekannt ist. Zumindest einige Ausführungsformen der Offenbarung wurden Computerprogrammprodukten zugeführt, die eine solche Logik (z. B. in Form von Software) umfassen, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Solche Software veranlasst bei Ausführung in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen eine Vorrichtung dazu, wie hier beschrieben zu arbeiten.
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Während vorstehend verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese lediglich als Beispiele dienen und nicht als Einschränkung. Für Personen, die in dem entsprechenden Fachbereich qualifiziert sind, wird ersichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Daher sollen die Breite und der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch keines der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt werden, sondern sollen lediglich in Übereinstimmung mit den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert sein. Die vorstehende Beschreibung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Sie ist nicht als umfassend anzusehen und soll die Offenbarung nicht auf die spezifische offenbarte Form beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind in Anbetracht der vorstehenden Lehren möglich. Ferner ist anzumerken, dass eine beliebige oder alle der vorangehend genannten alternativen Implementierungen in einer beliebigen gewünschten Kombination verwendet werden können, um zusätzliche Hybridimplementierungen der Offenbarung zu bilden.
