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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berücksichtigen von Verkehrsteilnehmern, insbesondere von Fußgängern und Fahrradfahrern, durch ein Steuergerät bei einem Queren von Wasserflächen durch ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Es sind bereits verschiedene Verfahren zum automatisierten Betreiben von Fahrzeugen bekannt. Insbesondere wird bei derartigen Verfahren die Längs- und Querführungsregelung der Fahrzeuge derart gesteuert, dass der Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen geschwindigkeitsoptimiert eingestellt ist. Die Regelung des Sicherheitsabstands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug kann abhängig von definierten Komfortbedingungen, von Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen und von Lichtsignalen erfolgen.
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Bei diesen Verfahren ist eine Komfortregelung des Fahrzeugs üblicherweise auf regulär am Verkehr teilnehmende statische und dynamische Objekte ausgelegt. Der Fokus liegt hierbei auf einer Trajektorienplanung innerhalb der Fahrspur des Fahrzeugs. Derartige Verfahren führen ihre geplante Trajektorie auch bei verschmutzten Straßen und bei Pfützen auf den Straßen fort. Am Fahrbahnrad und auf Fußwegen vorhandene Verkehrsteilnehmer können hierbei unzureichend berücksichtigt werden, sodass ein am Verkehrsteilnehmer vorbeifahrendes Fahrzeug im automatisierten Fahrmodus den Verkehrsteilnehmer nassspritzen oder verschmutzen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren vorzuschlagen, durch welches automatisiert betriebene Fahrzeuge bei einem Befahren von Pfützen oder nassen Straßen auf andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger und Fahrradfahrer, Rücksicht nehmen können.
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Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Berücksichtigen von Verkehrsteilnehmern, insbesondere von Fußgängern und Fahrradfahrern, durch ein Steuergerät bei einem Queren von Wasserflächen durch ein Fahrzeug bereitgestellt. Hierzu werden in einem Schritt des Verfahrens Messdaten von mindestens einem Umfeldsensor empfangen. Anhand der empfangenen Messdaten werden Verkehrsflächen und mindestens ein Verkehrsteilnehmer ermittelt.
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In einem weiteren Schritt wird der mindestens eine ermittelte Verkehrsteilnehmer zu mindestens einer ermittelten Verkehrsfläche zugeordnet.
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Anschließend wird eine vorausliegende Wasserfläche auf einer Fahrspur des Fahrzeugs detektiert. Es wird eine Relevanz der Wasserfläche auf das Fahrzeug und/oder auf den mindestens einen Verkehrsteilnehmer durch das Steuergerät bestimmt bzw. ermittelt.
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Abhängig von der ermittelten Relevanz der Wasserfläche auf das Fahrzeug und/oder auf den mindestens einen Verkehrsteilnehmer wird eine veränderte Trajektorie berechnet. Nach dem Anpassen der Trajektorie werden durch das Steuergerät Steuerbefehle zum Ausführen der Trajektorie durch das Fahrzeug erzeugt.
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Durch das Verfahren kann eine in Fahrtrichtung vorausliegende Verkehrssituation durch Auswerten von Messdaten der Umfeldsensoren durch das Steuergerät im Hinblick auf das allgemein gültige Rücksichtsnamegebot analysiert und klassifiziert werden. Insbesondere kann eine Anpassung des Fahrverhaltens des automatisiert betreibbaren Fahrzeugs durch das Steuergerät veranlasst werden, um schwächere Verkehrsteilnehmer durch aufspritzendes Wasser nicht zu beeinträchtigen, welches bei einem Befahren von Wasserflächen entstehen kann.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist das Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann vorzugsweise ein fahrzeuginternes Steuergerät sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät als eine fahrzeugexterne Servereinheit oder Cloud ausgestaltet sein. Das Steuergerät kann auch als Bestandteil oder Modul einer Fahrzeugsteuerung für automatisiertes Fahren ausgeführt sein.
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Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch ein Steuergerät diesen veranlassen, das Verfahren auszuführen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Das Fahrzeug kann vorzugsweise gemäß der BASt Definition assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein. Hierfür kann das Fahrzeug eine Fahrzeugsteuerung aufweisen, welche auf die Umfeldsensorik und die Aktuatoren zum Lenken, Beschleunigen und Abbremsen des Fahrzeugs zugreifen kann. Insbesondere kann das Fahrzeug als ein Shuttle, ein Personenkraftwagen, ein Robotaxi, ein Nutzfahrzeug, Lastkraftwagen, landwirtschaftliches Fahrzeug und dergleichen ausgestaltet sein.
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Der mindestens eine Verkehrsteilnehmer kann beispielsweise ein Fußgänger, ein Fahrradfahrer, Rollerfahrer, Motorradfahrer, Rollstuhlfahrer, und dergleichen sein. Insbesondere kann der Verkehrsteilnehmer einen geringeren Schutz vor Witterung aufweisen als das Fahrzeug bzw. ein Passagier des Fahrzeugs. Durch das Verfahren können derartige Verkehrsteilnehmer nach Möglichkeit davor geschützt, von einem vorbeifahrenden Fahrzeug verschmutzt und/oder durch aufspritzendes Wasser beeinträchtigt zu werden.
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Insbesondere können durch das Verfahren eine Steigerung der Kundenwertigkeit, eine Steigerung der gesellschaftlichen Akzeptanz automatisierter Fahrzeuge sowie eine Vermeidung von unangenehmen Situationen für die Passagiere automatisierter Fahrzeuge realisiert werden.
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Nach einem Ausführungsbeispiel werden durch Auswerten der empfangenen Messdaten Fußgänger, Fahrradfahrer, Rollstuhlfahrer, Motorradfahrer, Fahrspuren und/oder Fußgängerwege ermittelt. Die Verkehrsteilnehmer können beispielsweise durch Klassifikation der ermittelten Messdaten identifiziert werden. Dies kann durch maschinelles Lernen bzw. sogenanntes deep learning im Steuergerät oder in einer externen Servereinheit umgesetzt werden.
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Zum Ermitteln der Messdaten, welche anschließend durch das Steuergerät ausgewertet werden, kann der mindestens eine Umfeldsensor des Fahrzeugs verwendet werden. Der mindestens eine Umfeldsensor kann beispielsweise ein LIDAR-Sensor, Radarsensor, Kamerasensor, Ultraschallsensor und dergleichen sein.
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Bei der Auswertung der Messdaten kann darüber hinaus eine Erfassung der Fahrspuren und der Fußgängerwege bzw. Fahrradwege durchgeführt werden. Informationen zu Fahrspuren können alternativ oder zusätzlich durch aus Karteninformationen bezogen werden.
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Die ermittelten Informationen zu den Verkehrsteilnehmern und den Fahrspuren sowie Fußgängerwegen können anschließend miteinander assoziiert werden. Zusätzlich kann eine Koordinatentransformation in ein Koordinatensystem des Fahrzeugs bzw. des Steuergeräts durchgeführt werden. Somit kann das Steuergerät abschätzen, welche Verkehrsteilnehmer an welchen Positionen an einer vorausliegenden Verkehrssituation des Fahrzeugs teilnehmen werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die vorausliegende Wasserfläche anhand von Reflektanzwerten, Kontrastwerten, Farbunterschieden und/oder einer Form detektiert. Hierzu können vorzugsweise Messdaten von mindestens einem Kamerasensor und/oder eines LIDAR-Sensors durch das Steuergerät ausgewertet werden. Insbesondere können Wasserflächen durch gegenüber einem regulären Fahrbahnbelag verändertes Reflektionsvermögen bzw. Reflektanz erkannt und als Wasserflächen klassifiziert werden. Des Weiteren können Messdaten von Kamerasensoren durch das Steuergerät analysiert und beispielsweise durch Vergleich von Kontrastwerten und Farbunterschieden in den Messdaten zum Identifizieren von Wasserflächen verwendet werden.
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Darüber hinaus können neben der Identifizierung von Wasserflächen weitere Informationen bei der Auswertung der Messdaten gesammelt werden. Hierzu können beispielsweise Relationen zu Verkehrsteilnehmern, Abstand zu Fahrspuren und zu einem Bordstein, ausgebildete Spurrillen und dergleichen ermittelt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel werden eine Wassermenge und/oder eine Wassertiefe der detektierten Wasserfläche bestimmt und für die Ermittlung der Relevanz der Wasserfläche auf das Fahrzeug und/oder den Verkehrsteilnehmer verwendet.
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Parallel zu der Ermittlung der Wasserfläche, welche eine Auswirkung auf eine in Fahrtrichtung vorausliegende Verkehrssituation hat, kann auch eine Form der Wasserfläche aus den Messdaten entnommen werden. Über die Form der Wasserfläche kann beispielsweise hergeleitet werden, ob diese eine Spurrille, eine Unebenheit, ein Schlagloch und dergleichen ausfüllt. Anhand dieser Informationen kann eine Tiefe der Wasserfläche und damit auch eine Wassermenge der Wasserfläche abgeschätzt werden.
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Die Tiefe der Wasserfläche kann darüber hinaus beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Backend-Datensystems bzw. einer Servereinheit ermittelt werden. Hierzu können Messdaten von an trockenen Tagen durchgeführten Höhenmessungen des Straßenprofils durch das Steuergerät über eine Kommunikationsverbindung von der Servereinheit empfangen und mit dem Profil der jeweiligen Wasserfläche verglichen werden. Aus einer Differenz der Profile kann die Tiefe der Wasserfläche ermittelt werden.
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Des Weiteren kann über Erfahrungswerte erkannter Wasserflächen eine Wahrscheinlichkeit bezüglich der zu erwartenden Wassermenge und Tiefe der Wasserfläche ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zum Bestimmen der Relevanz der Wasserfläche auf das Fahrzeug ein Schnittpunkt aus der Wasserfläche und einer geplanten Radabrollfläche geprüft. Hierdurch kann das Steuergerät feststellen, ob die ermittelte Wasserfläche durch das Fahrzeug befahren wird und somit Einfluss auf das Fahrzeug und/oder den Verkehrsteilnehmer hat. Hierzu kann die Kontur der vorausliegend erkannten Wasserfläche mit der Fahrbahn assoziiert werden, welche durch das Fahrzeug befahren wird. Mittels der geplanten Trajektorie des Fahrzeugs wird die überfahrene Fläche und insbesondere ein genauer Verlauf der Radabrollfläche, ermittelt. Bei einem Schnittpunkt der Wasserfläche mit der Radabrollfläche ist die Relevanz für das Fahrzeug gegeben.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird zum Bestimmen der Relevanz der Wasserfläche auf den Verkehrsteilnehmer eine Distanz zwischen dem Verkehrsteilnehmer und der Wasserfläche zu einem Zeitpunkt des Überquerens der Wasserfläche durch das Fahrzeug berechnet. Auf Basis der erkannten Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise Fußgänger, kann ermittelt werden, ob sich die Verkehrsteilnehmer in der Nähe der erkannten, für das Fahrzeug relevanten Wasserfläche befinden. Hierzu ein Abstand zwischen dem Verkehrsteilnehmer und der Wasserfläche berechnet werden. Anschließend erfolgt eine Prädiktion des Verkehrsteilnehmers und damit der Distanz des Verkehrsteilnehmers zur Wasserfläche zum Zeitpunkt des Durchfahrens der Wasserfläche durch das Fahrzeug. Mit einer zu erwartenden Distanz des Verkehrsteilnehmers zur Wasserfläche während des Durchfahrens der selbigen durch das Fahrzeug kann die Relevanz der vorausliegenden Wasserfläche auf den Verkehrsteilnehmer ermittelt. Hierzu kann die Relevanz gegeben sein, wenn die Distanz bzw. der Abstand zwischen der Wasserfläche und dem Verkehrsteilnehmer einen definierten Schwellwert, wie beispielsweise 5 Meter, unterschreitet. Alternativ kann ein Abstand zwischen dem Schnittpunkt der Wasserfläche und der Radabrollfläche des Fahrzeugs zum Verkehrsteilnehmer für die Ermittlung der Relevanz der Wasserfläche auf den Verkehrsteilnehmer herangezogen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden eine Aufspritzhöhe und eine Aufspritzweite von Wasser bei einem Befahren der Wasserfläche durch das Fahrzeug berechnet und voraussichtliche Auswirkungen des aufgespritzten Wassers auf den Verkehrsteilnehmer zum Bestimmen der Relevanz der Wasserfläche auf den Verkehrsteilnehmer verwendet. Aus der bereits ermittelten oder abgeschätzten Werten oder Wahrscheinlichkeiten zu der Wassermenge und Tiefe der Wasserfläche sowie der bekannten kinetischen Energie der Reifen des Fahrzeugs und dem Schnittpunkt der Radabrollfläche mit der Wasserfläche kann die Aufspritzhöhe und die Aufspritzweite des Wassers der Wasserfläche ermittelt werden. Die Aufspritzhöhe und die Aufspritzweite können durch Algorithmen, Formeln und/oder Vergleichstabellen ermittelt werden. Ergeben sich aus diesen Werten Schnittpunkte mit der zu erwartenden Position des Verkehrsteilnehmers, kann die Verkehrssituation bzw. die Wasserfläche als relevant für den Verkehrsteilnehmer eingestuft werden. Hierdurch kann eine präzise Einschätzung der Verkehrssituation für die detektierten Verkehrsteilnehmer durchgeführt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Trajektorie durch Anpassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einer Route zum Reduzieren der Relevanz der Wasserfläche auf den Verkehrsteilnehmer verändert. Wird eine Relevanz der Wasserfläche für den mindestens einen Verkehrsteilnehmer festgestellt, so können hierdurch Maßnahmen ergriffen werden, welche die Auswirkungen des aufgespritzten Wassers auf den Verkehrsteilnehmer reduzieren oder verhindern.
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Bevorzugterweise kann eine veränderte Trajektorie ermittelt werden, die innerhalb der Fahrspur des Fahrzeugs liegt und dazu führt, dass die aufgeworfene Wassermenge den Verkehrsteilnehmer nicht mehr trifft.
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Darüber hinaus kann die veränderte Trajektorie des Fahrzeugs ein Ausweichmanöver und/oder ein Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweisen. Hierzu kann eine folgende Priorisierung vorgenommen werden:
- - Als ersten Schritt kann ein Ausweichmanöver durch das Fahrzeug im Rahmen der Fahrspur erfolgen. Kann durch das Ausweichen innerhalb der Fahrspur des Fahrzeugs die Wasserfläche umfahren werden, wird dieses Verhalten bevorzugt als Anpassung der Trajektorie verwendet, da die Fahrtzeit und der Fahrkomfort der Insassen nicht beeinträchtigt werden.
- - Eine weitere bzw. zusätzliche Möglichkeit der Anpassung der Trajektorie ist die Reduktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zur Absenkung der kinetischen Energie. Die Geschwindigkeit wird vorzugsweise auf ein derartiges Maß reduziert, dass die verdrängte Wassermenge den Verkehrsteilnehmer nicht mehr erreicht.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Verkehrssituation zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Berücksichtigen von Verkehrsteilnehmern und
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.
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In der 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Verkehrssituation zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Berücksichtigen von Verkehrsteilnehmern 1 dargestellt. Der Verkehrsteilnehmer 1 ist als ein Fußgänger ausgestaltet und befindet sich in Fahrtrichtung F vor einem Fahrzeug 2. Der Verkehrsteilnehmer 1 läuft auf einem Fußgängerweg 4.
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Das Fahrzeug 2 ist als ein hochautomatisiert betriebenes Fahrzeug ausgeführt und fährt auf einer Fahrspur 6 in Richtung des Verkehrsteilnehmers 1.
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Das Fahrzeug 2 weist mindestens einen Umfeldsensor 8 auf. Hierbei kann der Umfeldsensor 8 als ein LIDAR-Sensor, Radarsensor, Kamerasensor und dergleichen ausgestaltet sein. Ein fahrzeugseitiges Steuergerät 10 ist mit dem Umfeldsensor 8 datenleitend verbunden. Hierdurch kann das Steuergerät 10 Messdaten des Umfeldsensors 8 empfangen und verarbeiten.
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Das Steuergerät 10 weist ein maschinenlesbares Speichermedium 12 auf, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist. Das Computerprogramm kann zum Ausführen des Verfahrens durch das Steuergerät 10 ausgeführt werden.
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Das Steuergerät 10 kann Steuerbefehle erzeugen, welche von einer Fahrzeugsteuerung 14 des Fahrzeugs 2 empfangen und verwertet werden. Die Fahrzeugsteuerung 14 kann zum Betreiben des Fahrzeugs 2 in einem automatisierten Fahrtmodus eingesetzt werden. Hierzu kann die Fahrzeugsteuerung 14 ebenfalls auf Messdaten des Umfeldsensors 8 zugreifen.
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In der vor dem Fahrzeug 2 vorausliegenden Verkehrssituation ist eine Wasserfläche 16 auf der Fahrspur 6 angeordnet. Aufgrund eines Gegenverkehrs 18 kann das Fahrzeug 2 zum Ausweichen der Wasserfläche 16 nicht auf eine Gegenfahrbahn 20 fahren.
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Es ist schematisch eine Radabrollfläche 22 des Fahrzeugs 2 dargestellt, welche an einem Schnittpunkt X auf die Wasserfläche 16 treffen kann. Für eine Bestimmung einer Relevanz der Wasserfläche 16 auf den Verkehrsteilnehmer 1 ist eine Distanz D zwischen dem Verkehrsteilnehmer 1 und der Wasserfläche 16 veranschaul icht.
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Die 2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm des Verfahrens 24 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 24 kann das allgemeine Rücksichtsnamegebot durch automatisiert fahrende Fahrzeuge berücksichtigen, insbesondere auf Verkehrsflächen mit großen und eventuell tiefen Wasserflächen 16, die während des Durchfahrens aufgeworfen werden passierende Verkehrsteilnehmer 1 treffen könnten.
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In einem Schritt 25 werden Messdaten des Umfeldsensors 8 durch das Steuergerät 10 empfangen. Es erfolgt eine Einordnung einer vorausliegenden Verkehrssituation nach Merkmalen des allgemeinen Rücksichtsnamegebotes.
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Es werden umliegende Verkehrsteilnehmer 1 sowie Verkehrsflächen 4, 6, 20 durch Auswerten 26 von Messdaten der Umfeldsensorik 8 detektiert.
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In einem weiteren Schritt 27 wird eine Erkennung vorausliegender Wasserflächen 16 auf der Fahrspur 6 des Fahrzeugs 2 durchgeführt.
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Anschließend erfolgt die Ermittlung einer Relevanz 28 der ermittelten Wasserfläche 16 auf das Fahrzeug 2 und/oder auf den Verkehrsteilnehmer 1. Insbesondere kann geprüft werden, ob die Wasserfläche 16 bei einem Befahren der geplanten Trajektorie des Fahrzeugs 2 überquert und ob der Verkehrsteilnehmer 1 während des Überquerens der Wasserfläche 16 durch aufspritzendes Wasser beeinträchtigt wird.
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Wird während der Auswertung der Messdaten durch das Steuergerät 10 festgestellt, dass der Verkehrsteilnehmer 1 durch die Wasserfläche beeinträchtigt wird, so erfolgt eine Anpassung 29 der Trajektorie des Fahrzeugs 2. Hierzu können durch das Steuergerät 10 Steuerbefehle generiert werden 30, welche an die Fahrzeugsteuerung 14 übermittelt werden. Die Fahrzeugsteuerung 14 kann anschließend das Fahrzeug 2 entsprechend der angepassten Trajektorie steuern 30.
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Im in 1 dargestellten Beispiel kann das Fahrzeug 2 wegen dem Gegenverkehr 18 und der Ausdehnung der Wasserfläche 16 kein Ausweichmanöver ausführen. Somit weist kann die angepasste Trajektorie eine Reduzierung der Geschwindigkeit aufweisen, sodass im Schnittpunkt X zwischen der Radabrollfläche 22 des Fahrzeugs 2 und der Wasserfläche 16 möglichst wenig kinetische Energie an das Wasser übertragen wird.
