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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von zwei ein Gespann bildenden Kraftfahrzeugen während eines Abschleppvorgangs des einen abzuschleppenden Kraftfahrzeugs durch das andere abschleppende Kraftfahrzeug, wobei die Kraftfahrzeuge jeweils wenigstens das Vorfeld und den Rückraum des jeweiligen Kraftfahrzeugs erfassende Radarsensoren aufweisen. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Die Verwendung von Radarsensoren in Kraftfahrzeugen ist im Stand der Technik bereits weitgehend bekannt. Radarsensoren werden heutzutage meist als Umfeldsensoren für einen mittleren und größeren Distanzbereich eingesetzt, um andere Verkehrsteilnehmer oder größere Objekte in Distanz, Winkel und Relativgeschwindigkeit bestimmen zu können. Derartige Radardaten können in Umfeldmodelle eingehen oder auch unmittelbar Fahrzeugsystemen zur Verfügung gestellt werden. Nutzen aus Radardaten ziehen im bekannten Stand der Technik beispielsweise Längsführungssysteme, wie ACC, oder auch Sicherheitssysteme. Auch die Nutzung von Radarsensoren im Innenraum des Kraftfahrzeugs wurde bereits vorgeschlagen.
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Radarsensoren herkömmlicher Bauart weisen meist eine größere Ausdehnung auf und sind eher klobig, nachdem die Antennen sowie die unmittelbar an der Antenne benötigten Elektronikkomponenten, also das Radar-Frontend, in einem Gehäuse integriert sind. Hauptsächlich bilden die Elektronikkomponenten dabei den Radar-Transceiver, der eine Frequenzsteuerung (üblicherweise umfassend eine Phasenregelschleife - PLL), Mischeinrichtungen, einem Low Noise Amplifier (LNA) und dergleichen enthält, oft werden jedoch auch Steuermodule und digitale Signalverarbeitungskomponenten antennennah realisiert, beispielweise um bereits aufbereitete Sensordaten, beispielsweise Objektlisten, auf einen angeschlossenen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, geben zu können.
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Die Realisierung von Radarkomponenten auf Halbleiterbasis erwies sich lange Zeit als schwierig, da teure Spezialhalbleiter, insbesondere GaAs, benötigt wurden. Es wurden kleinere Radarsensoren vorgeschlagen, deren gesamtes Radar-Frontend auf einem einzigen Chip in SiGe-Technologie realisiert ist, ehe auch Lösungen in der CMOS-Technologie bekannt wurden. Solche Lösungen sind Ergebnis der Erweiterung der CMOS-Technologie auf Hochfrequenzanwendungen, was oft auch als RF-CMOS bezeichnet wird. Ein solcher CMOS-Radarchip ist äußerst kleinbauend realisiert und nutzt keine teuren Spezialhalbleiter, bietet also vor allem in der Herstellung deutliche Vorteile gegenüber anderen Halbleitertechnologien. Eine beispielhafte Realisierung eines 77 GHz-Radar-Transceivers als ein CMOS-Chip ist in dem Artikel von Jri Lee et al., „A Fully Integrated 77-GHz FMCW Radar Transceiver in 65-nm CMOS Technology“, IEEE Journal of Solid State Circuits 45 (2010), S. 2746-2755, beschrieben.
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Nachdem zudem vorgeschlagen wurde, den Chip und die Antenne in einem gemeinsamen Package zu realisieren, ist ein äußerst kostengünstiger kleiner Radarsensor möglich, der Bauraumanforderungen deutlich besser erfüllen kann und aufgrund der kurzen Signalwege auch ein sehr niedriges Signal-Zu-Rausch-Verhältnis aufweist sowie für hohe Frequenzen und größere, variable Frequenzbandbreiten geeignet ist. Daher lassen sich derartige, kleinbauende Radarsensoren auch für Kurzreichweiten-Anwendungen, beispielsweise im Bereich von 30 cm bis 10 m, einsetzen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, einen solchen CMOS-Transceiver-Chip und/oder ein Package mit CMOS-Transceiver-Chip und Antenne auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit einem digitalen Signalverarbeitungsprozessor (DSP-Prozessor) vorzusehen oder die Funktionen des Signalverarbeitungsprozessors ebenso in den CMOS-Transceiver-Chip zu integrieren. Eine ähnliche Integration ist für Steuerungsfunktionen möglich.
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Es sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt, die den Fahrer beim Ziehen eines Anhängers unterstützen. So wurden beispielsweise Kamerasysteme, Ultraschallsysteme und/oder Radarsysteme nutzende Fahrerassistenzsysteme vorgeschlagen, die den Fahrer beim Rangieren mit einem Anhänger oder einem insgesamt längeren Gespann unterstützen.
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Eine spezielle Situation stellt jedoch das Abschleppen eines anderen Kraftfahrzeugs durch ein abschleppendes Kraftfahrzeug dar. Zwar herrschen beim Abschleppen eines anderen Kraftfahrzeugs ähnliche Bedingungen, jedoch unterscheidet sich das abzuschleppende Kraftfahrzeug deutlich von einem Anhänger, sowohl in seinem Verhalten als auch bezüglich der Tatsache, dass es einen Eigenbeitrag zur Längs- und Querführung des Gespanns aus den beiden Kraftfahrzeugen liefert, was sowohl bei einem im abzuschleppenden Kraftfahrzeug befindlichen Fahrer als auch bei einem vollständig automatischen Betrieb des noch fahrtüchtigen abzuschleppenden Kraftfahrzeugs gilt, beispielsweise, wenn eine sogenannte „elektronische Deichsel“ realisiert ist. Ein derartiges Verfahren zur kooperativen Bewegung von zwei oder mehr Fahrzeugen ist beispielsweise durch
EP 0 652 543 A1 offenbart.
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Fahrerassistenzsysteme, die sich auf die Unterstützung des Fahrers bei Verwendung eines nicht oder nur sehr eingeschränkt selbst Querführungs- und/oder Längsführungsaktionen durchführenden Anhängers beziehen, sind mithin in einer Abschleppsituation nicht anwendbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur verbesserten Realisierung eines Abschleppvorgangs anzugeben, bei der insbesondere kein Fahrer im abzuschleppenden Kraftfahrzeug erforderlich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die auf den Zwischenbereich zwischen den Kraftfahrzeugen gerichtete Untergruppe von Radarsensoren beider Kraftfahrzeuge in einen Abschleppbetriebsmodus versetzt werden, wobei die Radardaten der Untergruppe zur Überwachung des Abschleppvorgangs ausgewertet werden.
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Nachdem beide Kraftfahrzeuge des Gespanns ohnehin sowohl auf das Vorfeld als auf den Rückraum gerichtete Radarsensoren aufweisen, erfassen mithin die auf den Rückraum gerichteten Radarsensoren des vorderen Kraftfahrzeugs den Zwischenbereich zwischen den Kraftfahrzeugen und das hintere Kraftfahrzeug, so wie es umgekehrt für die auf das Vorfeld gerichteten Radarsensoren des hinteren Kraftfahrzeugs gilt. Das bedeutet, dass diese Untergruppe von Radarsensoren besonders geeignet ist, hochgenaue Informationen über die Relativbewegung und somit Kopplung der Bewegungen der Kraftfahrzeuge des Gespanns zu ermitteln. Es wird nun vorgeschlagen, die Radarsensoren der Untergruppe in einen dedizierten, auf diese spezielle Fahrsituation abgestellten Abschleppmodus zu versetzen, in welchem die Betriebsparameter der Radarsensoren der Untergruppe so angepasst sind, dass das die Radardaten die zur Überwachung benötigten Informationen insbesondere in bestmöglicher Qualität vermessen können.
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So kann konkret vorgesehen sein, dass ein Abschleppbetriebsmodus verwendet wird, in dem die Radarsensoren gegenüber einem Normalbetriebsmodus mit einer reduzierten Reichweite und/oder einer erhöhten Abstandsauflösung und/oder einer erhöhten Winkelauflösung und/oder einem reduzierten Abschaltschwellwert bei blockierter Sicht betrieben werden. Eine Erhöhung verschiedenster Auflösungen im Nahbereich, nachdem die gekoppelten Kraftfahrzeuge des Gespanns üblicherweise recht dicht aneinander fahren, kann insbesondere durch eine Erhöhung der Frequenzbandbreite, die von den Radarsensoren der Untergruppe genutzt wird, erreicht werden. Beispielsweise kann mithin vorgesehen sein, eine Frequenzbandbreite von wenigstens 2 GHz, insbesondere wenigstens 4 GHz, einzustellen. Insbesondere ist die höchstmögliche Frequenzbandbreite zu wählen, um die höchste Abstandsauflösung und/oder Winkelauflösung für die Zwischenbereichsüberwachung der beiden Kraftfahrzeuge zu ermöglichen.
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Ohnehin ist es in diesem Kontext zweckmäßig, wenn als Radarsensoren auf Halbleitertechnologie basierende Radarsensoren, wie sie eingangs bereits vorgeschlagen wurden, verwendet werden. Mithin kann vorgesehen sein, dass die Radarsensoren einen einen Radartransceiver realisierenden Halbleiterchip, insbesondere CMOS-Chip, aufweisen. Bevorzugt kann durch den Halbleiterchip zusätzlich eine digitale Signalverarbeitungskomponente des jeweiligen Radarsensors und/oder eine Steuereinheit des jeweiligen Radarsensors realisiert sein und/oder der Halbleiterchip und eine Antennenanordnung des jeweiligen Radarsensors können als ein Package realisiert sein. Auf diese Weise wird ein Radarsensor erhalten, der nicht nur hervorragende Messqualität, auch bei kürzeren Abständen, aufweist, sondern auch ein breites Spektrum möglicher Betriebsparameter, insbesondere der Frequenzbandbreite, bietet, welche durch einfache Ansteuerung angewählt werden können. Mithin ermöglicht es die Nutzung von auf Halbleitertechnologie, insbesondere CMOS-Technologie, basierenden Radarsensoren nicht nur, hochqualitative Radardaten zur Überwachung des Abschleppvorgangs zu erhalten, sondern auch, den Abschleppmodus der Radarsensoren der Untergruppe besonders leicht zu realisieren und anzufordern. Mit einem hochintegrierten, auf CMOS-Technologie basierenden Radarsensor kann im Nahbereich bei einer Frequenzbandbreite von 4 GHz eine Abstandsauflösung von beispielsweise 5 cm erreicht werden.
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Die Radarsensoren der Untergruppe werden also in einen Abschleppmodus versetzt, nachdem von den Radarsensoren andere Performance-Werte im Abschleppvorgang zweckmäßiger sind als im normalen Betrieb. Insbesondere betreffen die Betriebsparameter des Abschleppmodus eine höhere Auflösung, eine höhere Genauigkeit im Nahbereich, ein Vermeiden einer Abschaltung der Radarsensoren wegen Abdeckung und geringer Sichtweite und dergleichen. Insbesondere können auch die Erfassungsbereiche der Radarsensoren der Untergruppe im Abschleppmodus angepasst werden, bevorzugt im Hinblick auf eine Überlappung der Erfassungsbereiche benachbarter Radarsensoren, um so eine gegenseitige Plausibilisierung von Radardaten auf verbesserte Art und Weise zu ermöglichen und die Qualität der Radardaten weiter zu erhöhen.
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Die Radardaten der Untergruppe von Radarsensoren für beide Kraftfahrzeuge werden gemeinsam ausgewertet, um den Abschleppvorgang zu überwachen, insbesondere also die Kopplung der Kraftfahrzeuge aneinander und den Zwischenbereich ständig nachverfolgen zu können. Dabei sind verschiedene Varianten zur konkreten Nutzung der Radardaten denkbar, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorsieht, dass die Radardaten durch wenigstens ein Aktionskriterium ausgewertet werden, wobei bei erfülltem Aktionskriterium wenigstens eine zugeordnete Aktion zur Information eines Fahrers des abschleppenden Kraftfahrzeugs und/oder zur Kollisionsvermeidung und/oder Kollisionsfolgenminderung zwischen den Kraftfahrzeugen bei einem sicherheitsbezogenen Aktionskriterium und/oder zur Führung des abschleppenden, automatisch geführten oder führbaren Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Das bedeutet also zunächst, dass die Radardaten insbesondere genutzt werden können, um die Führung des schleppenden Kraftfahrzeugs auf sichere, gleichmäßige und zweckmäßige Art und Weise durchzuführen beziehungsweise einen Fahrer des abschleppenden Kraftfahrzeugs hierbei optimal zu unterstützen, insbesondere durch Ausgabe von Informationen, insbesondere auch Warnungen. Beispielsweise kann mittels der Radarsensoren der Untergruppe der Versatz des abschleppenden Kraftfahrzeugs relativ zum abgeschleppten Kraftfahrzeug überwacht und insbesondere auch innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden. Zweckmäßigerweise sind jedoch auch sicherheitsbezogene Aktionskriterien vorgesehen, die insbesondere bei einer manuellen Führung des abschleppenden Kraftfahrzeugs in extremen Situationen auch Fahreingriffe in wenigstens einem der Kraftfahrzeuge vornehmen können, beispielsweise, um wieder eine stabile Relativlage beziehungsweise Kopplung herbeizuführen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Fahrer durch Informationsausgabe, insbesondere Warnhinweise, auf kritische Situationen aufmerksam zu machen und/oder ihm Handlungshinweise zu geben.
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Aufgrund der hochqualitativen Überwachung mittels der Radardaten kann insbesondere auch auf einen Fahrer im abzuschleppenden Kraftfahrzeug verzichtet werden, das bedeutet, es kann vorgesehen sein, dass das abzuschleppende Kraftfahrzeug fahrerlos betrieben wird. Es wird dann bei manueller Führung des abschleppenden Kraftfahrzeugs nur ein Fahrer im abschleppenden Kraftfahrzeug benötigt, während das abzuschleppende Kraftfahrzeug fahrerlos gezogen wird. Die Radarsensoren der beiden Kraftfahrzeuge werden herangezogen, um die Kopplung der Kraftfahrzeuge aneinander zu überwachen.
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Dabei sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass es sich bei dem abzuschleppenden Kraftfahrzeug nicht zwangsläufig um ein Pannenfahrzeug handeln muss. Es kann auch ein neues/anderes Kraftfahrzeug durch das abschleppende Kraftfahrzeug gezogen werden. Kauft beispielsweise ein Ehepartner dem anderen Ehepartner, um diesen zu überraschen, ein neues Kraftfahrzeug, kann er mit seinem eigenen Kraftfahrzeug das neue Kraftfahrzeug ziehen, wobei die entsprechenden Radarsensoren beider Kraftfahrzeuge in den Abschleppbetriebsmodus versetzt werden. Die Radarsensoren sind in beiden Kraftfahrzeugen während des Abschleppvorgangs aktiviert und erfassen insbesondere wenigstens den Zwischenbereich und das jeweils andere Kraftfahrzeug.
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Dies kann auch so verstanden werden, dass das abzuschleppende Kraftfahrzeug an sich in einen speziellen Betriebsmodus versetzt wird, in dem wenigstens die auf den Zwischenbereich gerichteten Radarsensoren aktiv sind und einen Teil der Radardaten aufnehmen, welche dann insbesondere dem anderen, abschleppenden Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden können. Ein solcher spezieller Betriebsmodus des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs kann selbstverständlich auch weitere Möglichkeiten umfassen, beispielsweise bei wenigstens teilweise fahrtüchtigem abzuschleppenden Kraftfahrzeug die Möglichkeit, Fahranweisungen umzusetzen, und/oder den Betrieb weiterer Radarsensoren und/oder Umfeldsensoren, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Ein solches, in einen speziellen Betriebsmodus zum Abschleppen versetztes abzuschleppendes Kraftfahrzeug kann dann selbstverständlich auch von wechselnden abschleppenden Kraftfahrzeugen abgeschleppt werden, so dass beispielsweise das abschleppende Kraftfahrzeug und/oder dessen Fahrer ausgetauscht werden kann. Schleppt beispielsweise eine Person mit ihrem Kraftfahrzeug ein Pannenfahrzeug bis zu einem bestimmten Ort, kann dort die Weiterführung von einer anderen Person in einem anderen Kraftfahrzeug übernommen werden, wobei das Pannenfahrzeug weiterhin im speziellen Betriebsmodus zum Abschleppen verbleiben kann, welcher umfasst, dass das abzuschleppende Kraftfahrzeug die entsprechenden Radardaten liefert und insbesondere auch weitergehend ansprechbar ist.
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Um die Radardaten der Untergruppe zusammenzuführen, besteht zweckmäßig eine Kommunikationsmöglichkeit zwischen dem abschleppenden Kraftfahrzeug und dem abzuschleppenden Kraftfahrzeug. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Radardaten und/oder daraus abgeleitete Auswertungsdaten umfassende Kommunikationsdaten über eine Kommunikationsverbindung von wenigstens einem der Kraftfahrzeuge zu dem jeweils anderen Kraftfahrzeug übertragen werden. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, die Kommunikationsdaten, insbesondere bei einer Verbindung der Kraftfahrzeuge über ein Abschleppseil und/oder eine Abschleppstange, drahtgebunden zu übertragen, was insbesondere dann zweckmäßig sein kann, wenn auch ein Energietransport zwischen den Kraftfahrzeugen stattfinden soll, beispielsweise um die in dem abzuschleppenden Kraftfahrzeug nicht mehr verfügbare Betriebsenergie für die Radarsensoren bereitzustellen oder dergleichen. Denkbar ist es ferner eine drahtlose Übertragung der Kommunikationsdaten vorzunehmen, beispielsweise über Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation, wobei insbesondere entsprechende WLAN-Standards genutzt werden können. Auf diese Weise wird der Verbindungsaufwand zwischen den Kraftfahrzeugen reduziert.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Kommunikationsdaten unter Verwendung der Untergruppe der Radarsensoren drahtlos übertragen werden. Nachdem Radarsensoren in dem von ihnen genutzten Frequenzbereich Radarsignale sowohl senden als auch empfangen können, ist es auch möglich, eine Kommunikation über diese Radarsignale herbeizuführen, wie grundsätzlich im Stand der Technik bereits vorgeschlagen wurde. Dabei hat die Kommunikation über die Radarsensoren den besonderen Vorteil, dass, insbesondere bei wenigstens teilweise in den Radarsensoren stattfindender Auswertung der Radardaten, möglichst wenig Reaktionszeit in der Steuerung verloren geht. Gerade dann, wenn die beiden Kraftfahrzeuge mit höherer Geschwindigkeit unterwegs sind, soll das abzuschleppende Kraftfahrzeug fast zeitgleich wie das abschleppende Kraftfahrzeug reagieren, wobei die Radar-zu-Radar-Kommunikation hier bezüglich der Latenzzeit die beste Lösung liefert.
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In diesem Kontext sei noch darauf hingewiesen, dass die Verwendung von auf Halbleitertechnologie, insbesondere auf CMOS-Technologie, basierenden Radarsensoren auch hier besondere Vorteile zeitigt. Insbesondere kann in solchen Radarsensoren auf einfache Art und Weise eine schnell arbeitende Intelligenz integriert werden, die eine zumindest teilweise Auswertung der Radardaten in den Radarsensoren selbst ermöglicht, so dass dann, wenn die Radarsensoren selbst noch als Kommunikationseinrichtung dienen, nicht nur ausgewertete Radardaten beziehungsweise Auswertungsdaten zeitnah weitergegeben werden können, sondern auch empfangene Radardaten beziehungsweise Auswertungsdaten unmittelbar einer weiteren Auswertung zugeführt werden können.
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Eine bevorzugte Weiterbildung in diesem Kontext sieht vor, dass der Abschleppmodus einen alternierenden Betrieb der Radarsensoren der Untergruppe zur Aufnahme von Radardaten durch Vermessung im Erfassungsbereich und zum Übermitteln von Kommunikationsdaten durch Radar-zu-Radar-Kommunikation umfasst. Dann also, wenn die Radarsensoren auch zur Herstellung einer Kommunikationsverbindung genutzt werden sollen, ist es besonders zweckmäßig, diese Funktionalität bereits in den Abschleppmodus zu integrieren, wobei dann vorgesehen sein kann, die zumindest entsprechend miteinander kommunizierenden Radarsensoren der Kraftfahrzeuge des Gespanns miteinander entsprechend zu synchronisieren, was ebenso mittels entsprechenden Radarsignalen/Kommunikationssignalen erfolgen kann. Beim alternierenden Betrieb existieren letztlich Zeitfenster zur Kommunikation und zur Vermessung der Umgebung in den jeweiligen Erfassungsbereichen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Kommunikationsdaten auch Sensordaten nicht der Untergruppe zugehöriger Radarsensoren und/oder weiterer Umfeldsensoren neben den Radardaten übertragen werden. Sensordaten der Kraftfahrzeuge, die an dem Gespann beteiligt sind, die das restliche Umfeld außerhalb des Zwischenbereichs abdecken, können mithin ebenso zur gemeinsamen Auswertung zusammengeführt werden, so dass insbesondere das Gespann als ein einziges, größeres Kraftfahrzeug aufgefasst werden kann, zu dessen Umfeldüberwachung jedes im Gespann beteiligte Kraftfahrzeug beitragen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten zu einem gemeinsamen Umfeldmodell des Gespanns ausgewertet werden, wobei insbesondere die von auf den Rückraum gerichteten Radarsensoren des hinteren Kraftfahrzeugs des Gespanns vermessenen Sensordaten als Rückraumdaten des Gespanns und die von auf das Vorfeld gerichteten Radarsensoren des vorderen Kraftfahrzeugs des Gespanns vermessenen Sensordaten als Vorfelddaten des Gespanns verwendet werden. Die Sensordaten können auch genutzt werden, um beispielsweise in andere Fahrzeugsysteme, insbesondere Fahrerassistenzsysteme, eingespeist zu werden, so dass beispielsweise bei einem voranfahrenden abschleppenden Kraftfahrzeug Sensordaten von heckseitigen Umfeldsensoren, insbesondere Radarsensoren, des abgeschleppten Kraftfahrzeugs genutzt werden können, um die Assistenz beziehungsweise die Überwachung hinsichtlich des folgenden Verkehrs in dem abschleppenden Kraftfahrzeug weiter zu erhalten. Auch bei der Überwachung des Frontbereichs des abschleppenden Kraftfahrzeugs durch dessen entsprechende Radarsensoren können beispielsweise Bremsbefehle oder Lenkbefehle sowie andere Signale an das abzuschleppende Kraftfahrzeug kommuniziert werden, so dass ein abgestimmtes Fahrverhalten der beiden Kraftfahrzeuge während des Abschleppvorgangs gewährleistet ist. Dieses Konzept lässt sich selbstverständlich entsprechend auch auf andere Umfeldsensoren beziehungsweise deren Daten übertragen. Idealerweise findet, wie beschrieben, dabei eine Sensordatenfusion in ein gemeinsames Umfeldmodell statt.
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In einer weiterhin bevorzugten, vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem fahrtüchtigen abzuschleppenden Kraftfahrzeug die Kraftfahrzeuge ohne mechanische Verbindung durch elektronische Kopplung mittels über die Kommunikationsverbindung übertragenen Fahranweisungen eines Kraftfahrzeugs an das andere Kraftfahrzeug betrieben werden. Auf diese Weise kann insbesondere auf eine mechanische Kopplung zwischen den Kraftfahrzeugen, insbesondere also ein Abschleppseil oder dergleichen, verzichtet werden, nachdem eine Art „virtuelles elektronisches Abschleppseil“ zwischen den Kraftfahrzeugen entsteht. Insbesondere erhält dabei das abzuschleppende Kraftfahrzeug in Echtzeit Fahranweisungen vom abschleppenden Kraftfahrzeug und kann damit abgestimmt auf das abschleppende Kraftfahrzeug automatisch und fahrerlos fahren. Dabei ist es durchaus vorstellbar, aber nicht notwendig, dass im abzuschleppenden Kraftfahrzeug ein Fahrer vorhanden ist, der aber keine Fahrzeugführungsaktionen durchführen muss, sondern allenfalls in einem Notfall eingreifen kann.
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Sind zwei Kraftfahrzeuge ausschließlich elektronisch aneinandergekoppelt, spielen die mechanischen Kräfte zwischen den beiden Kraftfahrzeugen, wie im Falle einer Abschleppstange, keine Rolle mehr. Insbesondere sind beispielsweise in einer Kurve keine mechanischen Kräfte mehr vorhanden, die eine Instabilität zwischen den beiden Kraftfahrzeugen verursachen könnten.
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Während ein solcher koordinierter Betrieb, beispielsweise im Sinne einer elektronischen Deichsel, grundsätzlich bereits bekannt ist, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass die Fahranweisungen wenigstens in Abhängigkeit der Radardaten ermittelt werden. Durch die aufgrund des speziellen Abschleppmodus der Radarsensoren hochgenaue Überwachung des Zwischenbereichs und somit des jeweils anderen Kraftfahrzeugs liegen äußerst genaue Informationen darüber vor, wie sich das jeweils andere Kraftfahrzeug verhält, welche entsprechend ausgewertet werden können, um die Fahranweisungen an das über diese gesteuerte Kraftfahrzeug zu ermitteln, so dass insbesondere bestimmte Vorgabeintervalle für den Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen und dergleichen besonders einfach eingehalten werden können. Selbstverständlich können in die Emittlung der Fahranweisungen auch weitere Eingangsdaten eingehen, beispielsweise die bereits erwähnten Sensordaten als Teil der Kommunikationsdaten. Auch die Fahranweisungen selbst bilden in diesem Kontext selbstverständlich Teile der Kommunikationsdaten.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen des Gespanns in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Gespanns gewählt wird. Ein weiterer Vorteil der elektronischen Kopplung der beiden Kraftfahrzeuge ist, dass der Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen je nach Geschwindigkeit automatisch adaptiert werden kann. So kann beispielsweise ein geringerer Abstand bei niedrigen Geschwindigkeiten eingestellt werden, während bei höheren Geschwindigkeiten ein höherer Abstand eingestellt werden kann. Bei einer Abschleppstange und/oder einem Abschleppseil ist der Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen immer konstant, was in manchen Fahrsituationen kritisch sein kann.
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Eine andere Weiterbildung in diesem Kontext sieht vor, dass bei Erfüllung eines bevorzugt die Radardaten und die Sensordaten auswertenden, einen möglichen Unfall bei fortbestehender Kopplung anzeigenden Kritikalitätskriteriums die aufgrund des Abschleppvorgangs bestehende Bewegungskopplung der Kraftfahrzeuge zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung aufgehoben wird. Ein weiterer Vorteil der elektronischen Kopplung der Kraftfahrzeuge kann in einer kritischen Verkehrssituation liegen. So kann beispielsweise in einer kritischen Verkehrssituation vorgesehen sein, dass sich das abzuschleppende Kraftfahrzeug von dem abschleppenden Kraftfahrzeug löst, um einen Unfall zu vermeiden. So ist es vorstellbar, dass das abschleppende Kraftfahrzeug beschleunigt, um eine Kollision zu vermeiden, das abzuschleppende Kraftfahrzeug allerdings gebremst wird, um den Unfall zu verhindern. So kann ein kooperatives, die Sicherheit erhöhendes Verhalten zwischen den beiden Kraftfahrzeugen hergestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann es mit besonderem Vorteil bei einer elektronischen Kopplung auch ermöglichen, dass das abzuschleppende, Fahranweisungen erhaltende Kraftfahrzeug bei Vorwärtsfahrt des Gespanns dem abschleppenden Fahrzeug voranfährt. Es ist mithin durchaus denkbar, dass die Anordnung der Kraftfahrzeuge im Hinblick auf die übliche Anordnung vertauscht werden kann. So kann das abschleppende Kraftfahrzeug während des Abschleppmanövers nicht an erster Stelle im Gespann fahren, sondern hinten an zweiter Stelle, wobei in dieser Anordnung das abzuschleppende Kraftfahrzeug vorne fährt und vom hinteren abschleppenden Kraftfahrzeug gesteuert wird. Dann ist der Abschleppvorgang nicht das Ziehen des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs, sondern das Vorschieben des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs durch das abschleppende Kraftfahrzeug. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung in diesem Zusammenhang sieht vor, dass als Sensordaten ein Bild einer Frontkamera des vorderen Kraftfahrzeugs an das hintere, mit einem Fahrer besetzte Kraftfahrzeug übertragen wird und dort dargestellt wird. Eine derartige umgekehrte Anordnung der Kraftfahrzeuge, wie sie so beschrieben wurde, kann insbesondere dann hilfreich sein, wenn rückwärts gefahren werden soll. Bei Rückwärtsfahrten kann ein Fahrer auch von dem abschleppenden Kraftfahrzeug in das abzuschleppende Kraftfahrzeug einsteigen und die Rückwärtsfahrt von dem abzuschleppenden Kraftfahrzeug aus steuern. Die Nutzung einer derartigen Anordnung der Kraftfahrzeuge im Gespann kann gegebenenfalls auf einen bestimmten privaten Bereich, beispielsweise einen privaten Parkplatz, beschränkt sein.
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Eine allgemeinere weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass zum Aufbau der Kommunikationsverbindung ein Sicherheitscode und/oder ein Pairingvorgang verwendet wird. Insbesondere kann es sich bei einem derartigen Sicherheitscode um einen Pairingcode handeln. Aus Sicherheitsgründen kann eine zusätzliche Absicherung erfolgen, die sicherstellt, dass auch ein zulässiger Abschleppvorgang erfolgt, so dass Missbrauch beziehungsweise Diebstahl vermieden werden kann. Insbesondere können dabei bereits bekannte Pairing-Konzepte, wie sie beispielsweise vom Bluetooth-Standard bekannt sind, auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass Aktionen in allen Kraftfahrzeugen des Gespanns erforderlich sind, zumindest aber Sicherheitscodes zumindest eines Kraftfahrzeugs auch außerhalb desselben bekannt sein sollten.
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An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf ein einziges, abzuschleppendes Kraftfahrzeug beschränkt ist, sondern durchaus auch ein Gespann aus mehr als zwei Kraftfahrzeugen grundsätzlich denkbar ist. Auch hierbei gilt selbstverständlich fort, dass besonders zweckmäßig Sensordaten der einzelnen Kraftfahrzeuge zu einer Gesamtumfeldüberwachung zusammengeführt werden können. Insbesondere ist auch hier nur ein einziger Fahrer im abschleppenden Kraftfahrzeug erforderlich. Dennoch ist es möglich, den Fahrer über das gesamte Umfeld des Gespanns zu informieren beziehungsweise zu warnen. Nähert sich beispielsweise ein überholender Verkehrsteilnehmer von hinten, so kann das letzte Kraftfahrzeug im Gespann dem Fahrer im ersten Kraftfahrzeug des Gespanns die entsprechenden Sensordaten übergeben, was bei Zutreffen eines entsprechenden, die Sensordaten auswertenden Aktionskriterium in einem Warnsignal und/oder einer Informationsausgabe im abschleppenden Kraftfahrzeug resultieren kann. Ferner werden durch die die jeweiligen Zwischenbereiche abdeckenden Radarsensoren Radardaten ermittelt, die es ermöglichen, das gesamte Gespann auf eine kooperative Fahrweise zu optimieren, so dass beispielsweise Abstände abgestimmt werden können und bei noch funktionsfähigen abzuschleppenden Kraftfahrzeugen auch Fahranweisungen entsprechend ermittelt werden können. Das abschleppende Kraftfahrzeug kann dann als eine Art „Masterfahrzeug“ verstanden werden, das die Steuerung des gesamten Gespanns übernimmt.
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Schließlich sei noch angemerkt, dass als weitere Umfeldsensoren neben den Radarsensoren übliche Modalitäten verwendet werden können, insbesondere Kameras und/oder Lidarsensoren und/oder Ultraschallsensoren.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens auf das Vorfeld und den Rückraum des Kraftfahrzeugs gerichtete Radarsensoren, eine Kommunikationseinrichtung und eine Steuereinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Rolle des abschleppenden und/oder des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung also dazu ausgebildet, bei Vorliegen eines Abschleppvorgangs, was durch ein entsprechendes manuell oder automatisch erzeugtes Abschleppvorgangssignal angezeigt werden kann, die auf den Zwischenbereich der Kraftfahrzeuge gerichteten Radarsensoren in den Abschleppmodus zu schalten. Gegebenenfalls kann auch wenigstens teilweise die Auswertung der Radardaten in dem Kraftfahrzeug erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in der Rolle eines abzuschleppenden Kraftfahrzeugs das gesamte Kraftfahrzeug in einen speziellen Betriebsmodus zum Abschleppen geschaltet werden kann, wie dies bereits dargelegt wurde. Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können und mehrere erfindungsgemäße Kraftfahrzeuge ein Gespann bilden können, das das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines ersten Gespanns aus zwei Kraftfahrzeugen,
- 2 eine Prinzipskizze eines zweiten Gespanns aus zwei Kraftfahrzeugen, und
- 3 eine Prinzipskizze eines dritten Gespanns aus vier Kraftfahrzeugen.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines aus einem abschleppenden Kraftfahrzeug 1 und einem abzuschleppenden Kraftfahrzeug 2 bestehenden Gespanns 3, welches sich auf einer Straße 4 in Richtung des Pfeils 5 bewegt. Jedes der Kraftfahrzeuge 1, 2 weist dabei eine Mehrzahl von Radarsensoren 6a, 6b auf, wobei vorliegend beispielhaft jeweils zwei Radarsensoren 6a auf das Vorfeld des jeweiligen Kraftfahrzeugs 1, 2 gerichtet sind, zwei weitere Radarsensoren 6b auf den Rückraum des jeweiligen Kraftfahrzeugs 1, 2. Die Radarsensoren weisen dabei jeweils einen Halbleiterchip, hier CMOS-Chip, auf, der neben einem Radartransceiver auch eine digitale Signalverarbeitungskomponente und eine Steuereinheit des jeweiligen Radarsensors 6a, 6b realisiert. Die Halbleiterchips sind jeweils als Package mit einer Antennenanordnung des jeweiligen Radarsensors 6a, 6b realisiert. Jeweilige Erfassungsbereiche der Radarsensoren 6a, 6b sind in 1 ebenso angedeutet.
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Die Anzahl und Anordnung der Radarsensoren 6a, 6b ist rein beispielhaft zu verstehen; insbesondere ist es zweckmäßig, weitere Radarsensoren zur Überwachung der seitlichen Bereiche der Kraftfahrzeuge 1, 2 vorzusehen, beispielsweise insgesamt acht Radarsensoren, von denen jeweils drei in Stoßfängern verdeckt verbaut das Vorfeld und den Rückraum überwachen und zwei, beispielsweise in Türen des Kraftfahrzeugs verdeckt verbaut, die seitlichen Bereiche.
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Die Kraftfahrzeuge 1, 2 weisen ferner hier nur angedeutete weitere Umfeldsensoren 7 auf, beispielsweise umfassend Kameras, Lidar-Sensoren und Ultraschallsensoren.
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Um den Abschleppvorgang zu ermöglichen, sind vorliegend die Kraftfahrzeuge 1, 2 über eine Abschleppstange 8 beziehungsweise ein Abschleppseil verbunden und somit mechanisch bewegungsgekoppelt. Ersichtlich erfassen in diesem Zustand die vorderen Radarsensoren 6a des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs 2 und die hinteren Radarsensoren 6b des abschleppenden Kraftfahrzeugs 1 jeweils den Zwischenraum zwischen den Kraftfahrzeugen 1, 2 sowie das jeweils andere Kraftfahrzeug 1, 2.
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Zur Durchführung des Abschleppvorgangs werden zunächst beide Kraftfahrzeuge 1, 2 jeweils in einen speziellen Betriebsmodus zur Durchführung des Abschleppvorgangs versetzt, insbesondere aufgrund einer manuellen, entsprechenden Eingabe, wobei dem Kraftfahrzeug 1 die Rolle des abschleppenden Kraftfahrzeugs zugeordnet wird, dem Kraftfahrzeug 2 die Rolle des abzuschleppenden Kraftfahrzeugs. Für beide Kraftfahrzeuge 1, 2 bedeutet der spezielle Betriebsmodus, dass Radarsensoren 6a, 6b, die den Zwischenbereich und somit das jeweils andere Kraftfahrzeug 2, 1 erfassen, in einen speziellen Abschleppmodus umgeschaltet werden. Vorliegend betrifft das die aus den hinteren Radarsensoren 6b des Kraftfahrzeugs 1 und aus den vorderen Radarsensoren 6a des Kraftfahrzeugs 2 gebildete Untergruppe. In dem Abschleppmodus werden zum einen die Betriebsparameter der Untergruppe der Radarsensoren zur verbesserten Erfassung des Zwischenbereichs und des jeweils anderen Kraftfahrzeugs 1, 2 angepasst, vorliegend durch Einstellung einer maximal möglichen Frequenzbandbreite von 4 GHz, was eine erhöhte Abstandsauflösung und eine erhöhte Winkelauflösung zur Folge hat, und durch Reduzierung der Reichweite gegenüber einem Normalbetriebsmodus, um gezielt den Zwischenbereich und das jeweils andere Kraftfahrzeug 1, 2 zu vermessen. Ferner wird ein reduzierter Abschaltschwellwert bei blockierter Sicht verwendet.
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Zum anderen werden die Radarsensoren 6a, 6b der Untergruppe im Abschleppmodus alternierend zur Aufnahme von Radardaten durch Vermessung in den jeweiligen Erfassungsbereichen und zum Übermitteln von Kommunikationsdaten durch Radar-zu-Radar-Kommunikation betrieben, das bedeutet, über die Radarsensoren 6a, 6b der Untergruppe wird eine Kommunikationsverbindung 9 hergestellt, über die insbesondere die im Messbetrieb der Radarsensoren 6a, 6b aufgenommenen Radardaten zur gemeinsamen Auswertung von einem Kraftfahrzeug 1, 2 zum anderen Kraftfahrzeug 2, 1 übertragen werden können. Die Radardaten der Radarsensoren 6a, 6b der Untergruppe werden zur Überwachung des Abschleppvorgangs nämlich während des Abschleppvorgangs ausgewertet, insbesondere, um eine bestimmte Bewegungskopplung hochgenau beibehalten zu können und für die Sicherheit während des Abschleppvorgangs bezüglich der Kraftfahrzeuge 1, 2 relativ zueinander zu sorgen. Hierfür werden die Radardaten durch wenigstens ein Aktionskriterium ausgewertet, wobei bei erfülltem Aktionskriterium wenigstens eine zugeordnete Aktion durchgeführt wird. Aktionen können die Information eines Fahrers des abschleppenden Kraftfahrzeugs 1, die Führung des abschleppenden, automatisch geführten oder führbaren Kraftfahrzeugs und die Kollisionsvermeidung und/oder Kollisionsfolgenminderung zwischen den Kraftfahrzeugen 1, 2 bei einem sicherheitsbezogenen Aktionskriterium umfassen. Dabei sei noch angemerkt, dass das abzuschleppende Kraftfahrzeug 2 keinen Fahrer benötigt, mithin fahrerlos betrieben werden kann.
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Über die Kommunikationsverbindung werden jedoch nicht nur die Radardaten zumindest eines Teils der Radarsensoren 6a, 6b der Untergruppe übertragen, insbesondere in das abschleppende Kraftfahrzeug 1 zur Auswertung, sondern mit besonderem Vorteil auch Sensordaten nicht der Untergruppe zugehöriger Radarsensoren 6a, 6b und der weiteren Umfeldsensoren 7. Diese Sensordaten werden genutzt, um ein gemeinsames Umfeldmodell des Gespanns zu bilden. Insbesondere werden dabei die von auf den Rückraum gerichteten Radarsensoren 6b des hinteren Kraftfahrzeugs 2 vermessenen Sensordaten als Rückraumdaten des Gespanns verwendet, die von den auf das Vorfeld gerichteten Radarsensoren 6a des vorderen Kraftfahrzeugs 1 vermessenen Sensordaten als Vorfelddaten des Gespanns 3. Beispielsweise können so das Gespann 3 überholende weitere Kraftfahrzeuge detektiert und der im Kraftfahrzeug 1 befindliche Fahrer informiert werden. Ein entsprechender Nutzen ergibt sich auch bei einer vollständig automatischen Führung des abschleppenden Kraftfahrzeugs 1. Auf diese Weise ist es also möglich, durch Fusion der das Umfeld der Kraftfahrzeuge 1, 2 beschreibenden Sensordaten das Gespann 3 als ein einziges, langes Kraftfahrzeug zu betrachten, wobei Informationen über das gesamte Umfeld des Gespanns 3 vorliegen.
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Entsprechende Berechnungen und Steuermaßnahmen, umfassend beispielsweise das Aktivieren des Abschleppmodus und die Auswertungen von Daten, können durch entsprechende Steuereinrichtungen 10 der jeweiligen Kraftfahrzeuge 1, 2 vorgenommen werden, welche durch ein oder mehrere Steuergeräte gebildet werden können.
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Es sei noch angemerkt, dass zur Herstellung der Kommunikationsverbindung 9 ein Pairing erfolgen kann und/oder ein Sicherheitscode verwendet werden kann, um einem Missbrauch vorzubeugen. Hierbei können unterstützend auch weitere Kommunikationseinrichtungen herangezogen werden, beispielsweise Kommunikationseinrichtungen der Kraftfahrzeug-zu-Kraftfahrzeug-Kommunikation und dergleichen.
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2 zeigt ein weiteres Gespann 3' aus zwei Kraftfahrzeugen 1, 2, wobei gleiche Komponenten des Gespanns bezeichnende Bezugszeichen der Einfachheit halber unverändert bleiben. Der Unterschied des Gespanns 3' zum Gespann 3 ist, dass keine mechanische Kopplung wie über die Abschleppstange 8 vorgesehen ist, sondern die Kraftfahrzeuge 1, 2 lediglich elektronisch über die Kommunikationsverbindung 9 bewegungsgekoppelt sind, wobei diese elektronische Kopplung durch den Doppelpfeil 11 symbolisiert wird. Das abschleppende Kraftfahrzeug 2 ist hierbei fahrtüchtig und erhält über die Kommunikationsverbindung 9 Fahranweisungen von dem abschleppenden Kraftfahrzeug 1, um die Bewegungskopplung herbeizuführen. Diese Fahranweisungen werden in Abhängigkeit der Radardaten der Untergruppe von Radarsensoren 6a, 6b derart ermittelt, dass die Bewegungskopplung zwischen den Kraftfahrzeugen 1, 2 trotz Abwesenheit einer mechanischen Verbindung erhalten wird. Selbstverständlich können hierbei auch weitere Eingangsdaten verwendet werden, insbesondere die Sensordaten, wie sie bereits diskutiert wurden.
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Hierdurch ergeben sich weitere, im Gespann 3' genutzte Möglichkeiten. So wird der Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen 1, 2 des Gespanns 3' in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Gespanns 3' gewählt und es kann in einer kritischen Situation, also insbesondere bei Erfüllung eines die Radardaten und die Sensordaten auswertenden, einen möglichen Unfall bei fortbestehender Bewegungskopplung anzeigenden Kritikalitätskriteriums, die aufgrund des Abschleppvorgangs bestehende Bewegungskopplung der Kraftfahrzeuge 1, 2 zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung aufgehoben werden.
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Nicht dargestellt in 2 ist ferner die sich ergebende Möglichkeit, erst das abzuschleppende, Fahranweisungen erhaltende Kraftfahrzeug derart angeordnet ist, dass es bei Vorwärtsfahrt des Gespanns dem abschleppenden Kraftfahrzeug voranfährt.
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3 zeigt schließlich die Anwendbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens auf mehr als zwei Kraftfahrzeuge 12, 13, 14 und 15, die jeweils, wie wiederum durch Doppelpfeile 11 angedeutet ist, elektronisch gekoppelt sind. Für jeden Zwischenbereich zwischen zwei Kraftfahrzeugen 12, 13; 13, 14; 14, 15 existieren nun entsprechende Untergruppen von Radarsensoren 6a, 6b, die hier die relativen Bewegungen überwachen. Nur das abschleppende Kraftfahrzeug 12 muss hierbei bemannt sein, die abzuschleppenden Kraftfahrzeuge 13, 14 und 15 können unbemannt bleiben. Aufgrund des Übermittelns von Sensordaten wird der Fahrer im Kraftfahrzeug 12 dennoch über hinter dem Kraftfahrzeug 15 auftretende Umstände informiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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