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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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Aus der
WO 2006/067007 A1 ist ein System zur Bereitstellung von Wetter- und Umweltdaten bekannt. Dabei werden von einer Zentrale Warnsignale oder allgemeine Informationssignale Verkehrsteilnehmern zur Verfügung gestellt.
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Die
DE 10 2014 221 675 A1 offenbart ein Verfahren zum Plausibilisieren einer Falschfahrt eines Kraftfahrzeugs. Zur Plausibilisierung können Umfelddaten herangezogen werden, welche beispielsweise in einer Cloud vorgehalten werden können. Als Reaktion auf eine bestätigte Falschfahrt kann beispielsweise eine Lenkung des Fahrzeugs angepasst werden.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer aktiven Abgasanlage in einem Kraftfahrzeug ist in der
DE 10 2014 222 897 A1 beschrieben. Dabei kann die Ansteuerung der Abgasanlage auf Basis von Umweltdaten, beispielsweise durch Wetterinformationen aus einer aktiven Netzwerkverbindung, angepasst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorgestellt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs abhängig von Daten, welches das Fahrzeug von einem insbesondere drahtlosen Netzwerk empfängt. Hierzu wird zunächst eine Route ermittelt, auf welcher das Fahrzeug fahren soll bzw. fahren wird. Das kann einer geplanten oder prädizierten Route entsprechen. Die Ermittlung erfolgt vorzugsweise durch einen Bordcomputer bzw. ein Steuergerät des Fahrzeugs.
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Abhängig von dieser wahrscheinlichen Route wird nun ermittelt, welche Netzwerkressource bzw. Netzwerkverbindung von dem Fahrzeug entlang dieser Route erwünscht wird. Diese gewünschte Netzwerkressource entspricht mindestens einer benötigten Netzwerkressource, kann aber auch darüber hinausgehen. Die gewünschte Netzwerkressource wird durch Parameter definiert und vorzugsweise automatisch durch einen Bordcomputer bzw. ein Steuergerät des Fahrzeugs ermittelt. Diese Parameter umfassen dabei Zeit- und Ortsinformationen über die auf der geplanten oder prädizierten Route gewünschte Netzwerkressource, insbesondere spezifizieren sie, wann und wo die Netzwerkressource benötigt wird.
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Über eine Verbindung mit einer Netzwerkinfrastruktur kann dieser die Anfrage übermittelt und von dieser eine Zusage mit Parametern empfangen werden, die ebenfalls Zeit- und Ortsinformationen über die nun zugesagte Netzwerkressource enthalten. Dabei können die gewünschte und die zugesagte Netzwerkressource übereinstimmen. Je nach Verfügbarkeit von und Bedingungen für die Zuweisung von Netzwerkressourcen kann die Zusage aber auch von der Anfrage abweichen. Dabei können zwischen der Anfrage und der Zusage weitere Kommunikationsschritte liegen, mit welchen zwischen der Netzwerkinfrastruktur und dem Fahrzeug die zugeteilte bzw. zugesagte Verbindung ausgehandelt wird.
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Entlang der geplanten oder prädizierten Route empfängt das Fahrzeug nun über die zugesagte Netzwerkressource routenspezifische Informationen, insbesondere im Zuge eines Informationsaustauschs mit dem Netzwerk, und wird abhängig von diesen gesteuert. Die Steuerung des Fahrzeugs kann beispielsweise eine Ansteuerung eines Aktors eines Lenksystems, eines Bremssystems oder eines Antriebssystems oder eine Anpassung einer Route, insbesondere eines autonom gesteuerten Fahrzeugs, oder eine Anpassung eines Fahrerassistenzsystems, insbesondere eines Spurhalteassistenten, eines Abstandshalteassistenten, eines Kollisionswarners, eines Spurwechselassistenten oder eines Geschwindigkeitsbegrenzers umfassen.
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Die routenspezifischen Informationen können dabei beispielsweise mindestens eines von Umweltdaten, insbesondere Wetterdaten, Umfeldobjektdaten, Korrekturdaten für eine Positionsbestimmung, Verkehrsdaten, insbesondere Verkehrsflussdaten oder Gefahrenstellen, und Straßenzustandsdaten umfassen.
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Die gewünschte bzw. zugesagte Netzwerkressource kann zudem beispielsweise definiert sein durch eine Bandbreite, eine Verbindungsqualität, eine Datenübertragungsrate, ein Datenvolumen und/oder eine maximale Latenzzeit.
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Hierdurch erfolgt eine zuverlässige und effiziente Zuteilung von für eine Ansteuerung benötigten Netzwerkressourcen an Fahrzeuge bereits im Vorfeld einer Fahrt entlang einer bestimmten Route. Die Zuverlässigkeit ist insbesondere für sicherheitsrelevante Funktionen unerlässlich, kann aber auch für die Planung von Funktionen eine wichtige Rolle spielen. Ebenso kann hierdurch in einem Szenario mit vielen Fahrzeugen als Netzwerkteilnehmern eine besonders effiziente Zuteilung von Netzwerkressourcen erfolgen, so dass für das Gesamtsystem der Fahrzeuge eine optimale Kommunikation erfolgt unter Berücksichtigung der Auslastung des Netzwerks.
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Die Fahrzeuge können z.B. die verfügbare Bandbreite einer Mobilfunk- bzw. Internetverbindung optimal nutzen, um dadurch so viel wie möglich Kraftstoffkosten zu sparen, und dabei gleichzeitig die Verfügbarkeit und Sicherheit von hochautomatisierten Fahrassistenzfunktionen, die auf Daten einer Mobilfunkverbindung zurückgreifen müssen, garantieren.
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Die verfügbare Bandbreite wird innerhalb eines Gebiets optimal auf die darin befindlichen Fahrzeuge aufgeteilt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können Steuerfunktionen abhängig von der zugesagten Netzwerkressource geplant werden. Beispielsweise kann für Zeiträume und / oder Streckenabschnitte, für welche die zugesagte Netzwerkressource geringer ist als die gewünschte Netzwerkressource, in der Planung der Steuerung mindestens eine nicht sicherheitsrelevante Funktion, welche Netzwerkressourcen benötigt, nicht vorgesehen werden. Die Steuerung der Funktionen kann somit effizient im Vorfeld erfolgen und muss nicht kurzfristig je nach Netzverfügbarkeit angepasst werden.
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In einer für die Gesamtheit vieler Fahrzeuge besonders effizienten Ausgestaltung kann ein Fahrzeug freiwerdende bzw. nicht mehr benötigte oder gewünschte Anteile einer bereits zugesagten Netzwerkressource wieder an das Netzwerk zurückgeben oder indirekt über das Netzwerk oder direkt anderen Fahrzeugen zuteilen. Hierdurch können trotz verbindlicher Zuweisung und zuverlässiger Planung von Netzwerkressourcen diese optimal genutzt werden bzw. die ungenutzten Netzwerkressourcen können minimiert werden.
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Informationen über die Anfrage und / oder Zuteilungen von Netzwerkressourcen können in einer bevorzugten Ausgestaltung der beschriebenen Verfahren in einem Distributed Ledger, insbesondere einer Blockchain, gespeichert werden. Hierdurch wird die Datenspeicherung besonders abgesichert und die Zuweisung der Netzwerkressourcen nachvollziehbar und verbindlich. In besonders bevorzugten Varianten dieser Ausgestaltung kann eine Kompensation für zugeteilte Netzwerkressourcen über das Distributed Ledger, insbesondere über eine Kryptowährung erfolgen.
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In einer weiteren Ausgestaltung können für routenspezifische Informationen, welche für eine sicherheitsrelevante Steuerfunktion eingesetzt werden sollen, nur Netzwerkressourcen angefragt und zugeteilt werden, welche ein bestimmtes Ausfallrisiko nicht überschreiten. Hierdurch wird eine möglichst unterbrechungsfreie und damit besonders zuverlässige Nutzung solcher sicherheitsrelevanten Funktionen bereitgestellt.
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Zeichnung
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug in Verbindung mit einem Netzwerk.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Fahrzeuge können abhängig von Informationen, welche sie von einer Netzwerkinfrastruktur erhalten, gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Fahrzeug anhand von Umweltdaten, Verkehrsflussdaten oder Straßenzustandsdaten, die per Mobilfunkverbindung zur Verfügung gestellt werden, seinen Energieverbrauch optimieren.
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In 1 ist eine Netzwerkinfrastruktur 1 gezeigt, welche einen Netzwerkverwalter 101 und Netzwerkzugangsknoten 102, 103, 104, 105, 106, 107 umfasst. Der Netzwerkverwalter 101 kann dabei ein zentraler Server mit Rechenkapazität sein, welcher Netzwerkressourcen des Netzwerks bzw. der einzelnen Netzwerkzugangsknoten auf Netzwerkteilnehmer verteilt.
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Das Fahrzeug 2 verfügt über eine Funkschnittstelle, mit welcher es eine Verbindung 12 zum Netzwerk bzw. zum Netzwerkzugangsknoten 102 aufbauen kann. Mit dieser Verbindung fragt das Fahrzeug 2 eine Netzwerkressource beim Netzwerk bzw. beim Netzwerkverwalter 101 an. Die Anfrage ist dabei abhängig von einer geplanten oder prädizierten Route 4 des Fahrzeugs 2. Die Route 4 kann dabei z.B. von einem Navigationsgerät des Fahrzeugs 2 bzw. einem mit dem Fahrzeug 2 verbundenen Navigationsgerät geplant sein. Es kann sich auch um eine von einem Bordcomputer geplante Route 4 eines autonomen Fahrzeugs 2 handeln. Auch kann ein Rechner des Fahrzeugs 2 aufgrund erfasster Informationen (aktuelle Zeit, aktueller Ort, Verkehr) und gegebenenfalls gespeicherter Routenverläufe eine wahrscheinliche Route 4 prädizieren. Eine Recheneinheit des Fahrzeugs 2 kann nun vorteilhafterweise ermitteln, welche Netzwerkressourcen auf der geplanten oder prädizierten Route 4 wann und wo benötigt werden. Neben der Route 4 können die benötigten Netzwerkressourcen auch von den Netzwerkerfordernissen derjenigen Funktionen des Fahrzeugs 2 abhängig sein, welche Informationen aus dem Netzwerk benötigen oder zumindest solche Informationen als Eingangswerte verarbeiten können.
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Die Netzwerkinfrastruktur 1 bzw. der Netzwerkverwalter 101 weisen dem Fahrzeug 2 über die Verbindung 12 abhängig von der Anfrage Netzwerkressourcen zu. Die Anfrage enthält Parameter mit Zeitinformationen und Ortsinformationen, um den gewünschten Netzwerkzugang entlang der Route 4 für einen bestimmten Zeitraum und bestimmten Streckenabschnitte zu definieren. Entsprechend enthält die Zusage der Netzwerkressourcen Parameter mit Zeitinformationen und Ortsinformationen, um den zugesagten Netzwerkzugang zu definieren.
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Das Fahrzeug 2 ist zu einem späteren Zeitpunkt auf seiner Route 4 als Fahrzeug 20 gezeigt. Das Fahrzeug 20 kann mit dem Netzwerk, bzw. dem Netzwerkverbindungsknoten 107, eine Verbindung 120 aufbauen und über diese Informationen empfangen. Der entsprechende Netzwerkzugang für diesen Zeitraum und diesen Streckenabschnitt ist dabei der zugesagte Netzwerkzugang, d.h. erfolgt über die zuvor zugesagten Netzwerkressourcen. Zu den empfangenen Informationen gehören routenspezifische Informationen, d.h. Informationen, welche den aktuellen Streckenabschnitt oder kommende Streckenabschnitte betreffen. Solche routenspezifischen Informationen können beispielsweise Umweltdaten, insbesondere Wetterdaten, Umfeldobjektdaten, Korrekturdaten für eine Positionsbestimmung, Verkehrsdaten, insbesondere Verkehrsflussdaten oder Gefahrenstellen, und Straßenzustandsdaten umfassen.
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Abhängig von diesen Informationen wird das Fahrzeug angesteuert. Dabei kann die Steuerung des Fahrzeugs beispielsweise eine Ansteuerung eines Aktors eines Lenksystems oder eines Bremssystems umfassen. Z.B. können Parameter der Bremsenansteuerung abhängig von einer Wetterinformation (z.B. Starkregen oder Glatteis) angepasst werden. Auch kann die Steuerung die Ansteuerung eines Aktors eines Antriebssystems umfassen. Beispielsweise kann abhängig von Informationen über eine Verkehrsflussdichte ein Wechsel zwischen dem Betrieb eines Elektromotors und dem Betrieb eines Verbrennungsmotors erfolgen, um unter Berücksichtigung des Batteriestandes einen möglichst spritfahrenden Fahrzyklus zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit ist die Anpassung der weiteren Route durch ein autonomes Fahrzeug durch eine Anpassung der entsprechenden Lenk- und Antriebssteuerung, z.B. aufgrund von Informationen über einen schlechten Fahrbahnzustand auf der weiteren, geplanten oder prädizierten Route. Die Steuerung kann auch die Ansteuerung eines Aktors eines Fahrerassistenzsystems beinhalten, z.B. kann ein Abstandshalteassistent an kritische Wetterbedingungen oder ein Geschwindigkeitsbegrenzer an sich verändernde Verkehrsflussdichte angepasst werden. Auch kann eine Steuerung des Fahrzeugs die Anpassung eines Betriebsmodus eines Sensors eines Umfelderfassungssystems umfassen. Zum Beispiel können Kamera, Lidar, Radar und Ultraschallsensoren bei nasser gegenüber trockener Fahrbahn nach einem abweichenden Verfahren angesteuert und die Messwerte nach einem abweichenden Verfahren interpretiert werden. Der entsprechende Zustand der Fahrbahn wird über die routenspezifischen Informationen ermittelt.
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In 1 ist eine schematisch ein Distributed Ledger 12 angedeutet. In dieses können vorteilhafterweise Informationen über die Anfrage und insbesondere über die Zusage gespeichert werden. Das Distributed Ledger 12 kann beispielsweise als Blockchain-System realisiert sein. Über ein solches Distributed Ledger 12 sind sogenannte Smart Contracts möglich, d.h. die Anfrage und vor allem die Zusage der Netzwerkressource können verbindlich gemacht und sicher abgespeichert werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung unterstützt die Speicherung von Informationen über Anfragen und Zusagen von Netzwerkressourcen die Verteilung dieser auf verschiedene Fahrzeuge als Netzwerkteilnehmer.
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Beispielsweise können sich Fahrzeuge mit Hilfe von Smart Contracts des Distributed Ledger voraussichtlich benötigte Bandbreite bzw. Datenvolumen der Funkzellen auf der geplanten oder wahrscheinlichen Route verbindlich reservieren, bevor sie die Bandbreite in Anspruch nehmen. Das Distributed Ledger kann zudem eine Blockchain z.B. einer Kryptowährung wie Ethereum oder ein Tangle von IOTA sein. Die Kryptowährung kann dann auch für die Kompensation der Zurverfügungstellung der Netzwerkressource verwendet werden.
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In der Praxis können Telekommunikationsanbieter beispielsweise für jedes Gebiet eine gewisse Anzahl unterschiedlicher Pakete mit unterschiedlichen Eigenschaften zu unterschiedlichen Preisen auf einer über das Distributed Ledger realisierten Börse anbieten. Der Preis kann beispielsweise bestimmt werden durch die maximale Latenzzeit einzelner Datenpakete, die maximale Bandbreite, das maximale Datenvolumen, das Gebiet für die Bereitstellung, den Zeitpunkt oder Zeitraum für die Bereitstellung, die Dauer der Bereitstellung, eine aktuelle Netzwerkbelastung und / oder eine aktuelle Wetterlage. Hierzu kann der Telekommunikationsanbieter auch eine Prognose der verfügbaren Bandbreite unter den vorgenannten Bedingungen auf Basis von Erfahrungswerten treffen.
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Ebenso kann in den Smart Contracts eine Vertragsstrafe, insbesondere durch Strafzahlungen, hinterlegt sein. Die Höhe der Strafzahlung richtet sich dann beispielsweise danach, ob das Paket nicht oder nur eingeschränkt zur Verfügung gestellt werden kann.
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Der Telekommunikationsanbieter verkauft die verfügbare Bandbreite beispielsweise in kleinen Paketen auf der Börse (d.h. über die in dem Distributed Ledger gespeicherten Informationen). Dabei werden die verfügbaren Pakete z.B. an die meistbietenden Fahrzeuge verkauft. Beispielsweise in Abhängigkeit von der Energieersparnis oder dem Wert der Fahrassistenzfunktionen, die mit Hilfe der übertragenen Daten möglich sind, berechnet das Fahrzeug automatisch ein Maximalgebot, das es bereit ist, zu bezahlen.
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Steigt der Kurs für das Datenpaket im Laufe der Zeit über das Maximalgebot, dann kann das Fahrzeug das Paket auf der Börse auch wiederverkaufen. Gleiches gilt falls das Paket z.B. wegen einer Routenänderung doch nicht in Anspruch genommen wird. Technisch kann es hierzu eine Freigabe von näher spezifizierten Netzwerkressourcen als Information in dem Distributed Ledger ablegen, worauf eine Anfrage des Netzwerkverwalters oder eines anderen Fahrzeugs nach diesen Ressourcen erfolgen kann, wiederum durch Speicherung in dem Distributed Ledger.
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Die im Netzwerk verfügbare Bandbreite kann aufgrund von Wettereinflüssen und beweglichen Objekten eingeschränkt sein, so dass der Telekommunikationsanbieter in die Lage geraten kann, dass er Pakete nicht liefern kann, d.h. dass er beispielsweise die versprochene Bandbreite nicht zur Verfügung stellen kann. Wenn der Telekommunikationsanbieter plausibilisiert, dass er Datenpakete nicht liefern können wird, kann er versuchen, bereits verkaufte Reservierungen zurückzukaufen. Das ist immer dann sinnvoll, wenn der Preis niedriger ist als eine mögliche Strafzahlung für den Fall, dass die Bereitstellung nicht erfolgen kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Anfrage an einen Netzwerkzugang bzw. Netzwerkressource auch funktionsspezifisch erfolgen. D.h. eine Funktion eines Fahrzeugs kann sich eine Netzwerkressource zusichern, z.B. eine bestimmte Bandbreite. Hierbei kann dann bereits unterschieden werden, ob es sich um eine sicherheitsrelevante Steuerfunktion handelt, für welche die Netzwerkressource benötigt wird oder eingesetzt werden soll, oder um eine Komfortfunktion oder beispielsweise um eine Funktion zum Energiesparen.
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Spritsparfunktionen können beispielsweise gezielt Netzwerkzugangspakete ersteigern, bei denen ein höheres Ausfallrisiko besteht, d.h. die mit einem höheren Ausfallrisiko gekennzeichnet sind. Diese können gegebenenfalls günstiger sein und für deren Ausfall können keine oder keine nennenswerte Strafzahlungen fällig werden. Netzwerkzugangspakete, die für den sicheren Betrieb des Fahrzeugs notwendig sind bzw. die für entsprechend sicherheitsrelevante Funktionen vorgesehen sind oder benötigt werden, sollten besonders geringe Ausfallrisiken aufweisen. Beispielweise können sie mit extrem hohen Strafzahlungen verbunden sein. Es kann vorgesehen sein, dass Fahrzeuge nur dann Pakete reservieren dürfen, die für den sicheren Betrieb des Fahrzeugs notwendig sind, wenn die Pakete eine bestimmte Ausfallswahrscheinlichkeit unterschreiten.
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Der technische Vorteil einer solchen Aushandlung über ein Distributed Ledger ist, dass eine effiziente und automatische Verteilung von Netzwerkressourcen zwischen Netzwerkverwaltung und Fahrzeugen als Netzwerkteilnehmern erfolgen kann, auch direkt zwischen solchen Fahrzeugen. Zudem wird ein zuverlässiges und nachvollziehbares System der Bereitstellung geschaffen, was besonders für sicherheitsrelevante Funktionen bedeutend sein kann. Für diese können somit auch Ausfallwahrscheinlichkeiten ermittelt und möglichst reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/067007 A1 [0002]
- DE 102014221675 A1 [0003]
- DE 102014222897 A1 [0004]
