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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Parkführung in einer Garage mit einem angetriebenen Torverschluss und insbesondere auf ein automatisches Eingreifen, wenn eine Kollision zwischen einem Fahrzeug und einem angetriebenen Garagentor vorhergesagt wird.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein typischer automatischer Garagentoröffner weist einen einzelnen optischen Sensor an der Basis des Tors auf, um ein Hindernis im Weg des Tors während des Schliel ens zu detektieren. Die Positionierung des Sensors ist ausreichend, um eine Person, ein Haustier oder andere Objekte im Weg des Garagentors zu detektieren, die/das sich auf oder in der Nähe der Bodenoberfläche befinden. Ein derartiger Sensor ist weniger zuverlässig, um ein hervorstehendes Fahrzeug zu detektieren, das auf eine derartige Weise geparkt wurde, dass sich die Hinterreifen aul erhalb des Detektionsbereichs des optischen Sensors befinden, sich jedoch die hintere Stol stange oder eine Heckklappe des Fahrzeugs noch im Weg des Garagentors befindet. Der Versuch, das Tor in einem derartigen Szenario zu schliel en, kann dazu führen, dass das Garagentor am Fahrzeug vorbeischrammt und die Karosserie und den Lack des Fahrzeugs beschädigt, selbst wenn der Toröffner das Schliel en letztendlich rückgängig macht, sobald ein Widerstand des Hindernisses detektiert wird.
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Es sind auch Parkassistenzsysteme bekannt, die anhand eines vorgegebenen Abstandes von dem Vorderteil des Fahrzeugs zu einer Vorderwand oder einem anderen Orientierungspunkt in der Garage detektieren, wann das Fahrzeug ausreichend weit in die Garage hineingefahren ist. Diese Systeme erfordern normalerweise eine manuelle Kalibrierung und sind möglicherweise schwierig zu installieren. Sie unterliegen auch Fehlermodi, bei denen Hindernisse in der Garage falsche Positive oder falsche Negative verursachen können. Aul erdem können sie nur die Fahrzeugposition detektieren und den Fahrer über den Freiraum informieren. Sie können keine weiteren Mal nahmen ergreifen, wenn keine ordnungsgemäl e Parkposition erreicht wird und das Garagentor anschliel end geschlossen wird.
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Jüngste Entwicklungen haben dazu geführt, dass die Fahrzeugaul enabmessungen zunehmen und der Drehweg, der von einer geöffneten Heckklappe zurückgelegt wird, zunimmt. Somit wird der Abstand zwischen dem Weg des Garagentors und dem Zwischenraum, der von einer offenen Heckklappe eingenommen wird, zunehmend begrenzt. Daher wäre es wünschenswert, die Führung während des Parkens in einer Garage zu verbessern, um eine Störung zwischen einem beliebigen Teil eines Fahrzeugs (einschliel lich einer offenen Heckklappe) und einem automatischen Garagentor zu vermeiden und um Kollisionen automatisch zu verhindern, falls ein Fahrzeug in einer Position geparkt ist, die einer Möglichkeit eines Aufpralls durch das Garagentor ausgesetzt ist.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Stral enfahrzeug einen entfernten Sensor, der dazu konfiguriert ist, einen Bereich aul erhalb des Fahrzeugs abzutasten, um einen Garagentorweg relativ zu dem Fahrzeug zu detektieren. Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) ist dazu konfiguriert, einem Benutzer Nachrichten bereitzustellen. Eine Steuerung weist 1) einen Parkmodus, der den Garagentorweg mit einem Fahrzeugprofil vergleicht, und 2) einen Geparkt-Modus auf, der einen Schliel status des Garagentors überwacht. Eine entfernte Garagentorsteuerung ist dazu konfiguriert, Betätigungsbefehle an einen vorbestimmten Garagentoröffner zu übertragen. Während des Parkmodus leitet die Steuerung Navigationsnachrichten über die HMI ein, um den Benutzer beim Bewegen des Fahrzeugs zu einem Ort zu unterstützen, an dem das Profil und der Garagentorweg einander nicht stören. Während des Parkmodus leitet die Steuerung einen Betätigungsbefehl ein, wenn der Schliel zustand anzeigt, dass sich ein Garagentor, das sich entlang des Garagentorwegs schliel t, einer Position nähert, die das Fahrzeugprofil stört.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Rückansicht, die ein Fahrzeug mit einer geöffneten Heckklappe zeigt.
- Die 2 und 3 sind Seitenansichten, die ein Fahrzeugprofil mit einer Heckklappe in einem geschlossenen bzw. einem geöffneten Zustand zeigen.
- 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Fahrzeugkonfiguration zum Ausführen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5 ist eine Draufsicht, die eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zeigt, die eine Führungsnachricht anzeigt.
- 6 ist eine Draufsicht, die eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zeigt, die eine Warnnachricht anzeigt.
- 7 ist eine Draufsicht, die eine weitere Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zeigt, die eine Warnnachricht anzeigt.
- 8 ist ein Zustandsdiagramm, das einen bevorzugten Prozess der Erfindung zeigt.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres bevorzugtes Verfahren der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Erfindung verwendet Fahrzeugkameras und/oder andere Fernsensoren, um den Fahrer zu führen und den Fahrer über detektierte Garagentorfreigaben während eines Parkmanövers in eine Garage zu informieren. Ein Garagentor-Schliel ereignis wird automatisch durch Bild- und Audiosignalverarbeitung erkannt, und das Schliel en des Tors kann bei Bedarf mithilfe einer integrierten Universal-Garagentor-Öffnungsfernbedienung automatisch rückgängig gemacht werden, um Schäden am Fahrzeug zu vermeiden.
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Viele Fahrzeuge sind im Rahmen der Einhaltung der Bundesverordnung FMVSS 111 mit Rückfahrkameras ausgestattet. Eine derartige Rückfahrkamera kann verwendet werden, um Bilder zur Verwendung als Eingabe für Bildverarbeitungsalgorithmen zu erlangen, um Elemente einer Garage zu detektieren, einschliel lich Wände, eines Garagentors, einer Garagentoröffnung und eines Wegs, den das Garagentor zwischen seiner geöffneten und geschlossenen Position zurücklegt. Viele Fahrzeuge sind auch mit einem integrierten universellen Garagentoröffnungssystem ausgestattet (z. B. HomeLink von Gentex Corporation), mit dem das Schliel en eines Garagentors vor Kontakt mit einem Fahrzeug in dem Weg des Tors automatisch rückgängig gemacht werden kann (vorausgesetzt, der Sender des Öffnungssystems wurde zuvor für den Betrieb des betreffenden Garagentors programmiert). Darüber hinaus kann das Bildverarbeitungssystem zusammen mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) dem Fahrer eine Führung bereitstellen, wenn das Fahrzeug in der Garage relativ zu dem Garagentorweg positioniert wird, um einen ausreichenden Abstand nach vorne und/oder hinten zu erreichen, um das Öffnen der Fahrzeugheckklappe zu ermöglichen. Wie hierin verwendet, beinhaltet Heckklappe beliebige angetriebene oder manuelle Verschlüsse eines Stral enfahrzeugs, wie z. B. ein Hatchback, eine Heckklappe, eine Schiebetür oder andere Vorrichtungen, die sich beim Öffnen wiederholt von dem Fahrzeug nach aul en erstrecken.
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Um die Genauigkeit zu verbessern und mehr Verwendungsszenarien zu erschaffen, können zusätzliche entfernte Sensoren wie nach vorne gerichtete Kameras, Seitenspiegelkameras, Truck-Ladeflächenkameras, Radarsensoren, Ultraschallsensoren und andere verwendet werden (d. h. Sensorfusion). HMI-Benachrichtigungen, um den Fahrer zu warnen, dass das Fahrzeug den Weg des Garagentors noch nicht geräumt hat, oder um den Fahrer zu einer annehmbaren Position zu führen, können unter Verwendung einer fahrzeuginternen Anzeige (z. B. einer Instrumententafelanzeige oder einer Navigationssystemanzeige) erzeugt werden. Eine Warnmeldung kann ausgelöst werden, wenn der Fahrer einen Gangwahlhebel in die Parkposition schaltet, wobei die Warnmeldung in einen akustischen Warnton oder einen Warnhinweis umgewandelt wird, sobald der Fahrer den Zündschlüssel in die Aus-Position dreht (oder die Taste „Zum Starten drücken“ drückt, um das Fahrzeug auszuschalten). Wenn das Fahrzeug-Infotainmentsystem mit der Mobilvorrichtung des Fahrers gekoppelt ist (z. B. einem Smartphone oder einem tragbaren Gerät wie einer Smartwatch), kann eine Warnung in die Warteschlange gestellt und an die Mobilvorrichtung gesendet werden, falls sich das Fahrzeug ausschaltet, ohne dass der Fahrer zuerst das Fahrzeug an einen Ort bewegt hat, der einen freien Weg bereitstellt. Die zusätzliche Warnung kann 30 Sekunden lang oder bis zur manuellen Entfernen durch den Fahrer andauern.
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Während des Parkens oder sobald das Fahrzeug ohne freien Weg geparkt ist, überwacht die Erfindung das Auslösen des Garagentorschliel mechanismus, um vorbeugende Mal nahmen zu ergreifen. Der Beginn eines Schliel ens des Garagentors wird leicht detektiert, wenn der Fahrer den Universalsender im Fahrzeug verwendet, um einen Befehl zu senden. Ein Schliel befehl kann jedoch häufig mit anderen Fernbedienungsvorrichtungen, wie etwa einer an der Wand montierten Tastatur oder einem Druckknopf, ausgelöst werden. In einem Fahrzeug ist häufig ein Mikrofon in der Kabine verfügbar, das zur Spracherkennung, zum Freisprechen oder zur aktiven Geräuschunterdrückung verwendet werden kann. Bei der Verarbeitung von Audiosignalen mit externen Tönen, die vom Mikrofon aufgenommen werden, ist es möglich zu erkennen, wann ein „Schließereignis“ des Garagentors begonnen hat. Die typischerweise laute Betätigung eines Garagentoröffners in der Öffnungs- oder Schliel phase des Vorgangs liefert eine gute „Signatur“, die leicht erkennbar wäre. Die Genauigkeit kann durch adaptives Lernen nach mehreren Ereignissen, die an denselben Ort gebunden sind (z. B. durch GPS-Ortung), verbessert werden. Das Schliel en des Tors kann auch anhand von Kamerabildern detektiert sein. Ferner können optische und akustische Abtastung kombiniert werden, um die Zuverlässigkeit beim Detektieren eines Schliel vorgangs zu erhöhen.
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Ein Steuersystem der Erfindung kann die Garage, in welcher es geparkt ist, unter Verwendung einer Kombination von Kamera(s) und anderen Sensoren kartieren, um die Geometrie der Garage zu verstehen. Unter Verwendung vorbestimmter Daten, die ein Fahrzeugprofil darstellen, das die Begrenzungsabmessungen des Fahrzeugs (mit und ohne geöffnete Heckklappe) definiert, lokalisiert die Steuerung ein Fahrzeugprofil in der Garage. Wenn das Fahrzeug mit dem integrierten Öffnungssender ausgestattet ist und Warnungen, die auf einen unübersichtlichen Fahrweg hinweisen, ignoriert wurden, bevor der Fahrer das Fahrzeug verlässt, wird bei Detektieren eines Schliel ereignisses ein Befehl zum Rückgängigmachen des Schliel ens des Garagentors gesendet. Wenn eine Störung zwischen der Fahrzeugposition und dem Torweg nur bei geöffneter Heckklappe vorliegt, kann das Rückgängigmachen davon abhängen, ob die Heckklappe nicht geschlossen ist. Um die Systemressourcen effizient zu nutzen, können die Parkführung und die Überwachung möglicher Kollisionen mit dem Garagentor nur an einem bestimmten geografischen Ort (z. B. dem Haus des Fahrers) aktiviert sein.
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Ein genaues Detektieren, wann das Fahrzeug den Weg des Garagentors vollständig freigemacht hat, ist für einen wirksamen Betrieb der Erfindung nötig. Bilder von einer einzelnen Rückfahrkamera sind unter vielen Umständen ausreichend. Zusätzliche Kameras oder andere Fernsensoren können ebenfalls wünschenswert sein. Eine Steuerung mit geeigneter Software/Firmware würde auf Daten zugreifen, die Fahrzeugabmessungen, Kameraposition, Perspektive, Bildsichtfeld (FOV) relativ zum Fahrzeug und andere Details betreffen, um eine Situation zu analysieren. Wenn das Fahrzeug in eine Garage einfährt, können visuelle Verfahren zur simultanen Positionsbestimmung und Kartenerstellung (simultaneous localization and mapping - SLAM) und/oder verschiedene Objektdetektionsprozeduren verwendet werden, um Schlüsselmerkmale der Garage zu identifizieren, die den Abstand des Fahrzeugs relativ zu verschiedenen Merkmalen der Garage angeben. Derartige visuelle Merkmale können den Garagenboden und die Einfahrtabgrenzung auf Grundlage von Farben oder anderen visuellen Hinweisen (z. B. Steigung, Vertiefung oder Unterbrechung in dem Stral enbelag) beinhalten. In einigen Fällen, in denen die Abgrenzung nicht von der endgültigen Parkposition des Fahrzeugs aus sichtbar ist, sondern davor beim Einfahren in die Garage sichtbar ist, kann eine Koppelnavigation einer Fahrentfernung von der letzten sichtbaren Position aufgezeichnet werden, um die Fahrzeugposition relativ zu der Abgrenzung zu bestimmen. Dies ist besonders nützlich in Fällen, in denen eine nach vorne gerichtete Kamera verwendet wird. Im einfachsten und häufigsten Fall kann eine Garagentor-Begrenzungslinie am Boden detektiert werden. Dies liefert ferner das Wissen über ein beliebiges Abweichen des Winkels des Fahrzeugs von der Ausrichtung mit einer Garagentorschiene. Insbesondere kann bei Kenntnis des Kamera-FOV und der Kameraperspektive der Winkel der Abgrenzung relativ zu einer Fahrzeuglängsachse ermittelt werden. Danach ist es eine einfache geometrische Berechnung, die minimale horizontale Entfernung von der Abgrenzung zum Fahrzeug bei gegebener Kamerahöhe zu bestimmen. In Fällen, in denen die Abgrenzung unklar ist, kann die Leistung verbessert werden, wenn der Benutzer eine visuell sichtbare Farbe oder ein farbiges Klebeband entlang einer Torkante anbringt.
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Ein alternatives Verfahren, das verwendet werden kann, wenn die Garagentorbegrenzungslinie auf dem Boden schlecht sichtbar ist, verwendet feste Objekte innerhalb der Garage, um den Garagentorweg zu bestimmen, wie z. B. die Garagentorschiene. Die Schiene ist oft reflektiv aufgrund ihrer metallischen Zusammensetzung und hebt sich typischerweise von ihrer Umgebung ab. Für den Fall, dass sie sich aufgrund ihres Aussehens in ihre Umgebung einfügen, können sie auch in einer bestimmten kontrastreichen Farbe oder mit einem optischen Muster (z. B. gestreift) angestrichen oder mit einem Infrarot-Reflexstreifen versehen sein. Da die Kamerahardware für ein bestimmtes Fahrzeug festgelegt ist und der Montageort ebenfalls festgelegt ist, kann ein entsprechender Algorithmus auf Grundlage des FOV der Kamera und der Erkennung der Garagentorschienen in den Kamerabildern entwickelt werden, wodurch sich eine Bestimmung mit hoher Sicherheit der Fahrzeugentfernung von der Garagentorschliel position und ob das Fahrzeug den Weg des Tors vollständig freigegeben hat ergibt. Der Freiraum zum Öffnen einer Heckklappe kann auch detektiert werden, indem eine Expansionszone in das Fahrzeugprofil aufgenommen ist, um die Geometrie der offenen Position der Heckklappe einzunehmen. Damit eine nach hinten gerichtete Kamera diese Fähigkeiten unterstützt, sollte ein horizontales FOV der Kamera für ein Fahrzeug, das sich in der Mitte einer Garage für 2 Autos befindet, wenn es an einem Standort mit einem Mindestfreiraum geparkt ist, über einem bestimmten Schwellenwert (z. B. mindestens 178°) liegen. Der Freiraumschwellenwert würde auch Fälle berücksichtigen, in denen die Heckklappe offen gelassen wurde und sich nun im Weg des Garagentors befindet. Diese Art der Detektion kann auch dazu beitragen, den Benutzer dazu zu führen, weit genug nach vorne zu fahren, um ausreichenden Abstand bereitzustellen, falls er plant, die Heckklappe zu öffnen. Eine entsprechende HMI-Benachrichtigung kann vorzugsweise auf Fälle beschränkt sein, in denen aufgrund des Kontexts ein hohes Mal an Relevanz für den Benutzer besteht. Beispielsweise sollte eine Benachrichtigung normalerweise nur dann ausgelöst werden, wenn bestimmt werden kann, dass der Benutzer zuhause in seine Garage fährt. Es kann auch erforderlich sein, dass das Ereignis nach einer Reise auftritt, die mit einem Öffnungsereignis der Heckklappe begonnen hat (z. B. in einem Lebensmittelgeschäft oder einem anderen Geschäft), um die Wahrscheinlichkeit anzuzeigen, dass der Benutzer die Heckklappe öffnen möchte. Relevante Orte könnten im Laufe der Zeit erlernt werden, um das Vertrauen einer Vorhersage zu gewichten, dass die Heckklappe bei Ankunft beim Benutzer zu Hause wieder geöffnet werden würde. Eine derartige Benachrichtigung könnte auch auf der mobilen oder tragbaren Vorrichtung eines Benutzers angezeigt werden, wenn ein Öffnungsereignis der Heckklappe nach dem Abschalten des Fahrzeugs eintritt.
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Es kann auch wünschenswert sein, eine nach vorne gerichtete Kamera in Kombination mit visuellem SLAM und Kenntnis des Fahrzeugwegs beim Einfahren in die Garage zu verwenden. Dies würde das Abbilden der physikalischen Abmessungen der Garage während des Einfahrens und das Bestimmen der gegenwärtigen Fahrzeugposition ermöglichen. Die Position des Garagentorverschlusses kann beim Einfahren anhand der Aul enwand der Garagenstruktur geschätzt werden. Es kann im Allgemeinen auch andere visuelle Hinweise geben, um die bestimmte Entfernung zu bestimmen, die das Garagentor relativ zur Aul enwand der Öffnung schliel t.
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Eine gewisse Kompensation des Gierens würde berücksichtigt, um eine Fehlausrichtung zu korrigieren, wenn das Fahrzeug aul erhalb der Achse einfahren würde. Diese Situation würde auf Grundlage der Perspektive deutlich, die von der nach hinten gerichteten Kamera (oder anderen Sensoren) aufgenommen wird, wenn das Fahrzeug in die Garage einfährt. Wenn im Fahrzeug zusätzliche Kameras vorhanden sind, kann auf Grundlage der Kameraperspektive ein Korrekturfaktor ermittelt sein. Ein Fahrzeug, das mit Ultraschallsensoren an der hinteren Stol stange ausgestattet ist, würde die Genauigkeit verbessern, um das Einparken aul erhalb der Achse noch weiter zu kompensieren.
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Wenn das Vorhandensein einer Anhängerkupplung durch die Rückfahrkamera detektiert ist, kann eine Annäherung an die Länge der Anhängerkupplung wünschenswert sein, um eine angemessene Entfernung vom Weg des Tors zu bestimmen. In einigen Fällen können Fahrräder, Laderäume oder andere Gegenstände an der Anhängerkupplung des Fahrzeugs angebracht sein, wodurch ein Teil des Bildes blockiert ist. Diese Objekte können durch Bildanalyse erkannt sein, beispielsweise durch ein neuronales Netzwerk, das zum Detektieren von Fahrrädern, Ladeträgern oder anderen relevanten Objekten trainiert ist. Die Bildanalyse zur Unterscheidung zwischen verdeckten und nicht verdeckten Pixeln kann einen pixelweisen Segmentierungsprozess beinhalten, der auf einem neuronalen Faltungsnetzwerk (convolutional neural network - CNN) beruht. Nicht verdeckte Pixel können dann zum Detektieren des Garagentors oder anderer Merkmale verwendet werden. Bei der Ermittlung der Entfernung für eine Parkposition kann das Fahrzeugprofil entsprechend einer geschätzten Gröl e der Objekte weiter erweitert werden. Alternativ kann der Benutzer die hinzugefügte Entfernung zur späteren Verwendung manuell eingeben.
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Wie bereits erwähnt, kann die Sensorfusion verwendet werden, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Erfindung zu erhöhen und zu verbessern. Beispielsweise kann es ein Benutzer vorziehen, rückwärts in die Garage einzufahren. In einem derartigen Fall kann eine nach vorne gerichtete Kamera der primäre entfernte Sensor sein, oder ein visueller SLAM kann stattdessen mit der nach hinten gerichteten Kamera verwendet werden.
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In Fällen, in denen eine Sensorfusion dies zulässt, könnte eine Führung für den Benutzer bereitgestellt sein, um das Fahrzeug in seiner Garage optimal zu zentrieren und einen gleichen Abstand sowohl vor als auch hinter dem Fahrzeug bereitzustellen. Dies kann hilfreich sein, wenn der Benutzer bei geschlossenem Garagentor sowohl vor als auch hinter dem Fahrzeug vorbeigehen möchte.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 ein Fahrzeug 10 mit einer Heckklappe 11. Ein angetriebenes Betätigungselement 12 beinhaltet einen Elektromotor und einen beweglichen Stützarm. Eine Fahrersteuertaste (nicht gezeigt) und/oder ein drahtloser Schlüsselanhänger (nicht gezeigt) können verwendet werden, um das Betätigungselement 12 dazu zu betätigen, die Heckklappe 11 nacheinander zu öffnen oder zu schliel en. Eine nach hinten gerichtete Kamera (z. B. Rückfahrkamera) 13 ist an der Heckklappe 11 montiert. Wenn die Heckklappe 11 geschlossen ist, stellt die Kamera 13 ein Sichtfeld bereit, das zum Überwachen des Fortschritts des Fahrzeugs 10 in eine Garage sowie zum Detektieren von Garagentorstrukturen (z. B. eine Garagentorschiene und/oder bewegliche Torplatten) nützlich ist, um eine Torposition und/oder einen Öffnungs-/Schliel weg des Garagentors zu identifizieren. Eine Kamera und/oder andere entfernte Sensoren können auch in eine Beleuchtungsanordnung 14 integriert oder in anderen Bereichen um das Fahrzeug 10 herum platziert sein.
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Wenn die Heckklappe wie in 1 gezeigt geöffnet ist, ist die Möglichkeit eines Aufpralls auf ein Garagentor (ob das Garagentor bereits geschlossen ist oder gerade geschlossen wird) aufgrund des zusätzlichen Raums, den das Fahrzeug einnimmt, erhöht. Wie in 2 gezeigt, weist ein Fahrzeug 15 ein Fahrzeugprofil 16 auf, das die Abmessungen des Fahrzeugs 15 einschliel lich einer Fahrzeughöhe H einschliel t. Der Einfachheit halber kann das Fahrzeugprofil 16 in einer elektronischen Steuerung als ein geometrischer Begrenzungsrahmen oder ein Polyeder als eine Annäherung der gekrümmten Flächen entlang der Oberseite, der Seiten, der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugs 15 dargestellt sein. Das Fahrzeug 15 weist eine Heckklappe 17 auf, die die äul ere Umhüllung des Fahrzeugs 15 erweitert, wie in 3 gezeigt. Somit kann dem Fahrzeugprofil 16 eine Expansionszone 18 hinzugefügt werden, um alle inkrementellen Positionen der Heckklappe 17 von geschlossen bis vollständig geöffnet einzuschliel en.
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Wenn das Fahrzeug 15 in einer Garage geparkt ist, wird die Wechselwirkung mit einem Weg P eines automatischen (d. h. kraftbetriebenen) Garagentors zu einem möglichen Problem. Eine Abgrenzungslinie 19 auf einem Garagenboden gibt einen Einfahrpunkt in die Garage oder ein anderes Merkmal an, das mit der Gestaltung oder den Strukturelementen in einer Garage zusammenhängt, wie etwa eine Schienenspur oder ein anderes Element, das es ermöglicht, die entsprechende Trajektorie des Wegs P relativ zu der Position des Fahrzeugprofils abzuleiten. Wie in 3 gezeigt, ist das Fahrzeug 15 nicht ausreichend über die Begrenzungslinie 19 hinaus bewegt, um einen Störzustand zwischen dem Weg P des Tors und dem Fahrzeugprofil 16 mit seiner Expansionszone 18 zu vermeiden. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung wird ein Fahrer auf eine mögliche Störung zwischen der Heckklappe und dem Garagentor aufmerksam gemacht und erhält eine Führung zum Vorwärtsfahren innerhalb der Garage in eine endgültige Parkposition, und es können automatische Mal nahmen ergriffen werden, um eine Torbewegung rückgängig zu machen, falls dem geöffneten Garagentor befohlen sein worden sollte, sich mit der Heckklappe 17 in der störenden Position zu schliel en, nachdem das Fahrzeug geparkt wurde.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 20 gemäl der vorliegenden Erfindung, wobei eine Steuerung 21 verschiedene Verarbeitungsfunktionen ausführt. Die Kamera(s) 22, die typischerweise eine nach hinten gerichtete Rückfahrkamera beinhalten, sind mit der Steuerung 21 verbunden, um Bilder oder andere entfernte Erfassungsdaten zu liefern, indem ein Bereich aul erhalb des Fahrzeugs abgetastet wird, um den Garagentorweg relativ zum Fahrzeug zu detektieren. Zusätzlich zu optischen Kameras können die Fernsensoren auch Ultraschallsensoren 23, Radarsensoren oder Lasersensoren (nicht gezeigt) beinhalten.
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Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 24 ist mit der Steuerung 21 verbunden, um einem Benutzer (z. B. dem Fahrer) Nachrichten bereitzustellen. Die HMI 24 kann ein Fahrzeuginstrumententafel-Nachrichtenzentrum oder mobile Vorrichtungen wie etwa ein Smartphone oder eine intelligente Armbanduhr beinhalten, um mit dem Benutzer innerhalb und aul erhalb des Fahrzeugs zu kommunizieren. Die Steuerung 21 ist mit einem Navigationssystem 25 verbunden, das Daten zu geografischen Fahrzeugkoordinaten und -bewegungen sammeln kann und auch verwendet werden kann, um dem Benutzer Anweisungen bereitzustellen. Die Fernbedienung eines kraftbetätigten Garagentors wird durch den Garagentorsender 26 und die Antenne 27 bereitgestellt, die an dem Fahrzeug montiert sind. Der Sender 26 ist mit der Steuerung 21 verbunden, um die Steuerung 21 dazu zu veranlassen, Umkehrbefehle zum automatischen Steuern des Garagentors auszugeben und Benachrichtigungen von dem Sender 26 zu erlangen, wenn der Benutzer einen Garagentorschliel befehl aus dem Fahrzeug heraus einleitet (z. B. durch Drücken eines Steuerschalters auf dem Sender 26).
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Die Steuerung 21 ist mit einem Heckklappensystem gekoppelt, das einen Elektromotor 30 und einen Heckklappensensor 31 beinhaltet. Der Heckklappensensor 31 ist mit der Steuerung 21 verbunden, um die Überwachung des offenen oder geschlossenen Zustands der Heckklappe zu vereinfachen. Die Verbindung zwischen dem Elektromotor 30 und der Steuerung 21 kann verwendet werden, um die Steuerung 21 dazu zu veranlassen, zu detektieren, wann ein Öffnungsvorgang für die Heckklappe manuell eingeleitet wurde, woraufhin auf einen möglichen Störungszustand zwischen der Heckklappe und dem aktuellen Zustand des Garagentors geprüft werden kann. Wenn eine mögliche Kollision angegeben wird, kann dem Benutzer eine Warnmeldung angezeigt werden und/oder es kann eine automatische Mal nahme ergriffen werden, um das Garagentor zu öffnen (oder das Schliel en davon rückgängig zu machen). Alternativ oder zusätzlich könnte das Öffnen der Heckklappe automatisch rückgängig gemacht werden, indem die Verbindung zwischen der Steuerung 21 und dem Elektromotor 30 verwendet wird, um einen Schliel befehl an die Heckklappe auszugeben.
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Die Steuerung 21 beinhaltet einen Speicher 32 zum Speichern von geometrischen Modellen für das Fahrzeugprofil sowie von Modellen oder anderen Daten, die Garagentorwegen und Garagenmerkmalen entsprechen, die zum Feststellen des relativen Orts des Garagentorpfads nützlich sind. Die gespeicherten Daten können kundenspezifische Daten beinhalten, die für den bestimmten Benutzer spezifisch sind (d. h. Daten, die die bestimmte Garagengestaltung und die Torinstallation charakterisieren), oder können generische Daten beinhalten, die dazu angepasst sind, zum Beispiel den typischsten Garagentorgestaltungen zu entsprechen.
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Um zu bestimmen, wann ein Fahrer einen Parkvorgang abgeschlossen hat, kann die Steuerung 21 ferner dazu verbunden sein, einen Zündzustand von einem Zündschalter 33, eine Gangposition von einem Gangschalthebel 34 und eine Fahrertürposition von einem Fahrertürsensor 35 zu empfangen. Eine bevorzugte Ausführungsform arbeitet in einem „Parkmodus“, um den Fahrer zu einem „freien“ Ort zu führen, an dem es keine Störung zwischen dem Garagentor und dem Fahrzeug gibt. Der Parkmodus reicht bis der Fahrer aus dem Fahrzeug aussteigt, mit dem Fahrzeug in Park und dem ausgeschalteten Motor, woraufhin es in einem „Geparkt-Modus“ arbeitet. Der Geparkt-Modus ist dazu ausgelegt, auf mögliche Garagentorvorgänge zu reagieren, die zu einer Störungsbedingung zwischen dem Fahrzeugprofil und dem Garagentor führen kann.
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Die Steuerung 21 ist ferner mit einem Mikrofon 36 verbunden (das Teil eines Spracherkennungssystems oder eines Freisprech-Telefonsystems des Fahrzeugs sein kann). In der vorliegenden Erfindung kann das Mikrofon 36 dazu verwendet sein, um zu detektieren, dass ein Garagentorbetätigungselement angefangen hat, das Garagentor zu schliel en. Vorzugsweise ist die Verwendung von Geräusch, das durch das Schliel en des Garagentors emittiert wird, eines von mehreren gleichzeitigen Verfahren zum Detektieren eines Schliel ereignisses, sodass eine automatische Übersteuerung des Schliel ens eines Garagentors zuverlässig erfolgen kann. Mikrofon(e) 36 in der Kabine können verwendet werden, um während des Parkens des Fahrzeugs in der Garage durchgehend Audiodaten abzutasten, und Signale von den Mikrofonen 36 werden verarbeitet, um zu erkennen, wann das charakteristische Geräusch des Garagentoröffners in Betrieb ist. Sobald das Geräusch des Garagentoröffners erkannt wird, kann es wünschenswert sein, die Fahrtrichtung des Tors zu detektieren (oder zu bestätigen). Somit werden Bilder der rückwärts gerichteten Kamera analysiert. Wenn die Bilder zeigen, dass das Tor die Sicht blockiert, wird davon ausgegangen, dass sich das Tor derzeit in der geschlossenen Position befindet und gerade geöffnet wird. Wenn der optische Erkennungsprozess erkennt, dass die Sicht nicht blockiert ist, wird davon ausgegangen, dass das Tor derzeit geöffnet ist und gerade geschlossen wird (d. h. ein „Schließereignis“ ist detektiert). Sobald das „Schließereignis“ detektiert ist, während sich das Fahrzeug oder die Heckklappe in einer störenden Position befinden, wird über das integrierte Universal-Garagentor-Fernbedienungssystem ein Befehl zum Rückgängigmachen des Schließens des Toröffners zurück in die Position „offen“ übertragen. Gleichzeitig wird eine HMI-Benachrichtigung an eine mobile oder tragbare Vorrichtung oder an eine Fahrzeuganzeige gesendet, um den Benutzer auf die von dem Fahrzeug ergriffenen Mal nahmen aufmerksam zu machen und ihn daran zu erinnern, das Fahrzeug in eine Position mit freiem Weg zu bewegen und zu versuchen, das Garagentor wieder zu schliel en.
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5 stellt eine Führungsnachricht dar, die einem Fahrer im Parkmodus unter Verwendung eines zentralen Anzeigebildschirms 40 auf einer Instrumententafel 41 angezeigt wird. Mithilfe verschiedener entfernter Sensoren zur Überwachung der relativen Positionen des Fahrzeugs, des Garagentorwegs und anderer Strukturen in der Garage kann der Status verschiedener Abstände um das Fahrzeug herum interaktiv angezeigt sein, um dem Fahrer zu ermöglichen, ein vorgesehenes Parkergebnis zu erzielen.
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6 zeigt eine Warnnachricht 42 (d. h. eine Warnungsnachricht), die auf einer Kombiinstrumentanzeige 43 angezeigt ist. Die Warnnachricht 42 wird erzeugt, wenn der Fahrer Aktionen ausführt, die anzeigen, dass er sich darauf vorbereiten könnte, das Fahrzeug auszuschalten und das Fahrzeug zu verlassen, ohne einen Parkort erreicht zu haben, der eine Störung zwischen einem Garagentor und einer offenen Heckklappe vermeidet. Zum Beispiel kann das Schalten eines Getriebegangschalthebels in eine Parkposition dazu führen, dass die Warnnachricht 42 ausgelöst wird. 7 zeigt eine andere Warnnachricht 44, die auf einer intelligenten Armbanduhr 45 angezeigt ist. Die Nachricht 44 informiert einen Benutzer darüber, dass ein Versuch, das Garagentor zu schliel en, rückgängig gemacht wurde, um eine Kollision zwischen dem Garagentor und dem Fahrzeug zu vermeiden.
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8 zeigt ein Zustandsdiagramm gemäl einer Ausführungsform zum Betreiben eines Steuersystems der vorliegenden Erfindung. In Zustand 50 wird eine Überwachung verschiedener Fahrzeugparameter durchgeführt, um einen Betriebskontext für jeden Moment zu identifizieren, in dem das Fahrzeug gefahren wird. Insbesondere erfasst der Zustand 50 eine Zeit, zu der das Fahrzeug in der Garage eines Benutzers geparkt wird (z. B. beruhend auf GPS-Koordinaten und Bilderkennung, wobei Kamerabilder mit gespeicherten Bildern von Strukturen der Garage des Benutzers verglichen werden). Wenn der Zustand 50 feststellt, dass das Fahrzeug in die vorbestimmte Garage einfährt, wird zu dem Zustand 51 übergegangen und das Steuersystem beginnt, in einem Parkmodus zu arbeiten. In Zustand 51 werden Kamerabilder und/oder andere Fernerkennungsdaten verwendet, um die Tor-/Torwegposition relativ zu dem Fahrzeug zu verfolgen und das erkannte Garagentor und/oder den erkannten Weg mit einem Fahrzeugprofil zu vergleichen. Während des aktiven Parkmodus werden dem Fahrer in einem Zustand 52 Anweisungen und Anzeigen zur Fahrerunterstützung bereitgestellt. Der Zustand 52 kann den Fahrer informieren, wenn er eine Position erreicht hat, in der der Garagentorbetrieb das Fahrzeugprofil nicht stört. Es können getrennte Angaben in Bezug darauf gemacht werden, ob der Freiraum für das Fahrzeugprofil bei geschlossener Heckklappe erreicht wird oder ob der Freiraum den Fall beinhaltet, in dem die Heckklappe geöffnet ist. Beispielsweise weil ein Fahrer möglicherweise bereits, dass die Heckklappe nicht geöffnet werden muss, und ist daher bereit, in einer Position zu parken, in der nur dann Freiraum zur Verfügung steht, wenn die Heckklappe geschlossen bleibt.
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Wenn das Fahrzeug geparkt wird (z. B. der Fahrer das Fahrzeug verlässt und das Fahrzeug abgestellt wurde), wird ein Übergang zum Zustand 53 durchgeführt und ein Geparkt-Modus beginnt. Im Zustand 53 wird der Freiraum zwischen dem Fahrzeugprofil und dem Garagentorweg beurteilt. Wenn unter allen Umständen eine Freigabe verfügbar ist, erfolgt der Übergang zu Zustand 54, in dem der Prozess endet und keine weiteren Mal nahmen ergriffen werden müssen. Wenn eine Möglichkeit einer Störung zwischen dem Fahrzeugprofil und dem Garagentorweg besteht, wird in den Zustand 55 übergegangen, in dem das Steuersystem die Garagentoraktivität überwacht. Solange das Garagentor offen bleibt, überwacht der Prozess in Zustand 55 weiterhin nach Aktivität. Wenn ein Schliel ereignis erkannt wird, geht die Steuerung in den Zustand 56 über, der die Art der vorhandenen Störbedingung überprüft.
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Wenn im Zustand 56 die Störbedingung für das Fahrzeugprofil sogar bei geschlossener Heckklappe vorliegt, wird in den Zustand 57 übergegangen, der einen Betätigungsbefehl an die entfernte Steuerung des Garagentors auslöst, der das Torbetätigungselement umkehrt, sodass sich das Garagentor nicht länger einer störenden Position mit dem Fahrzeugprofil nähert. Wenn der Störungszustand nur mit der Expansionszone des Fahrzeugprofils zum Einschliel en einer geöffneten Heckklappe vorliegt, überwacht der Zustand 56 nach einem Schliel zustand der Heckklappe. Wenn die Heckklappe geschlossen ist, tritt keine Kollision auf und es kann in den Zustand 55 zurückgekehrt werden. Wenn die Heckklappe nicht geschlossen ist (d. h. sich öffnet oder bereits vollständig geöffnet ist), wird in den Zustand 57 übergegangen, der einen Betätigungsbefehl an die entfernte Steuerung des Garagentors auslöst, der das Torbetätigungselement umkehrt. Nach dem Umkehren des Torbetätigungselements kehrt die Steuerung in den Zustand 55 zurück.
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Wenn im Zustand 55 des Geparkt-Modus das Garagentor bereits vollständig geschlossen ist, wird die Heckklappe im Zustand 58 überwacht. Der Schliel zustand der Heckklappe ist beim Eintritt in den Zustand 55 geschlossen. Wenn ein Benutzer einen angetriebenen Öffner der Heckklappe manuell betätigt, während nicht genügend Freiraum vorhanden ist, damit sie sich öffnen kann, ohne das geschlossene Garagentor zu berühren, wird in den Zustand 59 übergegangen, in dem der Benutzer eine Warnnachricht erhält, um ihn darüber zu informieren, dass beim Öffnen eine Kollision eintreten würde. Zusätzlich zu der Warnung kann der Zustand 59 ebenfalls automatische Mal nahmen ergreifen, um eine Kollision zu mildern oder zu vermeiden, indem das angetriebene Betätigungselement der Heckklappe umgekehrt wird, um die Heckklappe in einer geschlossenen Position zu halten, oder indem ein Betätigungsbefehl an die entfernte Steuerung des Garagentors eingeleitet wird, die das Torbetätigungselement zum Öffnen des Garagentors aktiviert, wenn an der geöffneten Position des Garagentors genügend Freiraum vorhanden ist. Falls sich das Garagentor öffnet, wird wieder in den Zustand 55 übergegangen.
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Ein anderes bevorzugtes Verfahren der Erfindung ist durch das Ablaufdiagramm in 9 gezeigt. In Schritt 60 überwacht das Verfahren die Fahrzeugbedingungen, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug in die Garage eines Benutzers einfährt. Während das Fahrzeug in die Garage einfährt, beginnt ein Parkmodus mit einer Überprüfung in Schritt 61, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in eine Position bewegt hat, die das Fahrzeugprofil aus dem Garagentorweg entfernt. Wenn eine vollständig freistehende Position erreicht ist, ist keine weitere Überwachung erforderlich und das Verfahren endet in Schritt 62. Andernfalls stellt das Verfahren dem Fahrer in Schritt 63 Führungsbenachrichtigungen über eine HMI bereit, bis das Fahrzeug zu einer Position fährt, an der keine Störung zwischen dem Garagentorweg und dem Fahrzeugprofil auftritt. Zum Beispiel können grafische Symbole, die die Fahrzeugposition gegenüber einer gewünschten Position darstellen, nacheinander auf einem Anzeigebildschirm angezeigt werden, oder es können Textnachrichten eingesetzt werden. In Schritt 64 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeuggetriebe in die Parkposition geschaltet hat. Wenn nicht, prüft der Parkmodus in Schritt 61 weiter nach einer freistehenden Position.
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Beim Schalten in die Parkposition in Schritt 64 wechselt das Verfahren in einen Geparkt-Modus. In Schritt 65 wird eine Warnbenachrichtigung, die den Fahrer darüber informiert, dass eine freistehende Position nicht erreicht wurde, erhöht. Mit anderen Worten, die Dringlichkeit der Nachrichtenübermittlung wird erhöht, indem Audio-Hinweise hinzugefügt, eine Textnachricht oder Grafiken auf einem Anzeigebildschirm vergröl ert werden oder blinken und/oder zusätzliche Nachrichten unter Verwendung einer unterschiedlichen HMI-Vorrichtung erzeugt werden. Da das Fahrzeug noch nicht ausgeschaltet wurde, kann es für den Fahrer noch relativ einfach sein, das Getriebe wieder einzurücken und das Fahrzeug weiter zu einem Parkplatz zu bewegen, der eine nicht störende Position erzielt. In Schritt 66 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeug ausgeschaltet hat (z. B. durch Umschalten des Zündzustands auf Aus). Wenn das Fahrzeug nicht ausgeschaltet wurde, wird eine Verzögerung durch Durchlaufen eines Verzögerungsschritts 67 umgesetzt. Die Verzögerung führt dazu, dass die Warnbenachrichtigung für einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 5 Minuten) fortgesetzt wird. Wenn der Fahrer das Fahrzeug ausgeschaltet hat, wird in Schritt 68 eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Fahrertür angelehnt ist (d. h. geöffnet wurde). Wenn nicht, wird eine fünfminütige Schleifenverzögerung unter Verwendung eines Verzögerungsschritts 69 umgesetzt. Sobald sich die Fahrertür geöffnet hat (wodurch angezeigt wird, dass der Fahrer das Fahrzeug verlässt), wird in Schritt 70 eine endgültige Warnnachricht unter Verwendung einer höchsten Dringlichkeit erzeugt, um dem Fahrer zu verdeutlichen, dass eine störende Position zwischen dem Fahrzeugprofil und dem Garagentorweg besteht. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt das Fahrzeug neu gestartet wird und/oder das Getriebe zurück in den Gang geschaltet wird, um die Parkposition zu verbessern, kehrt das Verfahren zu Schritt 61 (nicht gezeigt) zurück.
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Sobald der Fahrer das Fahrzeug verlassen hat und die letzte eskalierte Warnbenachrichtigung in Schritt 70 bereitgestellt wurde, überwacht der Geparkt-Modus in Schritt 71 nach einem Garagentorschliel ereignis (z. B. unter Verwendung der Audiodetektion und/oder Bildverarbeitung, wie vorstehend diskutiert). Um eine übermäl ige Leistungsaufnahme der Fahrzeugbatterie zu vermeiden, kann der Betrieb des Geparkt-Modus auf eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Abschalten des Fahrzeugs begrenzt sein. Wenn daher in Schritt 71 kein Schliel ereignis detektiert wurde, wird über Schritt 72 eine Schleifenverzögerung ausgeführt (z. B. für 10 Minuten). Wenn ein Schliel ereignis bis zum Ende des Verzögerungszeitraum nicht detektiert ist, kann die Erfindung den Betrieb einstellen. Wenn in Schritt 71 ein Schliel ereignis erkannt ist, wird in Schritt 73 ein entfernter Betätigungsbefehl an ein Garagentorbetätigungselement gesendet, um den Schliel vorgang des Garagentors umzukehren (vorausgesetzt, das Fahrzeug verfügt über einen eingebauten Garagentorsender). Nach dem Umkehren des Garagentorbetätigungselements wird in Schritt 74 eine Garagentorumkehrbenachrichtigung an den Benutzer gesendet, und das Verfahren endet in Schritt 62.
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Gemäl einer Ausführungsform umfasst der entfernte Sensor eine nach hinten gerichtete Kamera, die ein Sichtfeld aul erhalb des Fahrzeugs von mindestens 160° aufweist.
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Gemäl einer Ausführungsform umfasst der entfernte Sensor ferner mindestens eine zur Seite gerichtete Kamera oder eine nach vorne gerichtete Kamera.
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Gemäl einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Anzeigens einer Warnnachricht an einen Benutzer, um anzukündigen, dass das Betätigungselement umgekehrt wurde.
