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HINTERGRUND
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens und insbesondere auf ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens zur Analyse der Eigenschaften eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer Reaktion jedes Systems durch Kopplung eines Fahrzeugsystemmodells und eines fahrzeugdynamischen Modells.
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Beschreibung des verwandten Sachstandes
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In der Fahrzeugentwicklungsphase wurde für jedes System eine Dokumentvorlage zur Aufzeichnung der Spezifikation und des verhaltensrelevanten Messwerts eines Systems verwendet, um das Verhalten eines Fahrzeugs zu untersuchen, das derzeit entwickelt wird. In der Dokumentvorlage ist nur ein verhaltensrelevanter Messwert angegeben, so dass es nicht möglich ist das sich entwickelnde Fahrzeugverhalten für jedes Fahrzeugsystem und die Verhaltenscharakteristika eines Fahrzeugs auf der Grundlage des Verhaltens auszuwerten.
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Zum Beispiel wird nur das Bremsmoment mit Hilfe einer Berechnung abgeleitet, die von einer Anwendung zur Bereitstellung einer Dokumentvorlage abhängig ist, wenn die Bremsleistung eines Fahrzeugs ausgewertet wird. Um das Bremsverhalten eines tatsächlichen Fahrzeugs auszuwerten, müssen jedoch verschiedene Faktoren wie der Zeitpunkt der Erzeugung des Drehmoments oder der Energieverbrauch untersucht werden, um dann ein aktives Verhalten des Fahrzeugs vorherzusagen. Mit anderen Worten: Konventionell wird bei der Auswertung der Bremsleistung unter Verwendung einer Dokumentvorlage nur das Bremsmoment als Auswertungsfaktor für die Bremsleistung erkannt, so dass es zwar möglich ist, die Verzögerung eines Fahrzeugs vorherzusagen, es ist aber nicht möglich, ein Verhalten zu bestimmen, das auftritt, während das Fahrzeug tatsächlich bremst, z.B. ein Links-/Rechtszug in einem tatsächlichen Fahrzeug.
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Dementsprechend wird konventionell ein Fahrzeug mit einer entworfenen Bremse tatsächlich hergestellt, und dann wird das Fahrzeugverhalten ausgewertet, indem das Verhalten des Fahrzeugs mit einer Versuchsfehlermethode durch direkte Testfahrten erkannt wird. Eine solche konventionelle Methode zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens erfordert die Herstellung eines tatsächlichen Fahrzeugs und verursacht aufgrund der hohen Arbeitsmobilisierung einen übermäßigen Zeit- und Kostenaufwand. Insbesondere in letzter Zeit, da die Anzahl der verschiedenen in einem Fahrzeug verwendeten Controller angestiegen ist, werden mehr Zeit und Kosten verschwendet, wenn für jeden Controller ein Test durch ein tatsächliches Fahrzeug durchgeführt wird.
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Die Inhalte, die als verwandter Sachstand beschrieben werden, wurden nur zur Verfügung gestellt, um das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, und sie sollten nicht als dem verwandten Sachstand entsprechend betrachtet werden, der einem Durchschnittsfachmann in dem technischen Gebiet geläufig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Daher stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens für die Analyse des Verhaltens eines Fahrzeugs auf der Grundlage der Reaktion jedes Systems durch Kopplung eines Fahrzeugsystemmodells und eines fahrzeugdynamischen Modells bereit.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung können die oben genannten und andere Aufgaben durch die Bereitstellung eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens erreicht werden, einschließlich eines Funktionssystemmodells, das so konfiguriert ist, dass es den Betrieb eines Funktionssystems eines Fahrzeugs modelliert, dessen Betrieb auf der Grundlage eines Steuersignals bestimmt wird, das von einem Controller innerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, und eines dynamischen Modells, das so konfiguriert ist, dass es ein Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des Betriebs des Funktionssystemmodells modelliert.
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Das System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens kann ferner ein Controllermodell enthalten, das so konfiguriert ist, dass es einen Controller modelliert, der so konfiguriert ist, dass er ein Steuersignal zum Betrieb des Funktionssystems auf der Grundlage eines Erfassungswertes ausgibt, der von einem im Fahrzeug angebrachten Sensor ausgegeben wird, wobei das vom Controllermodell ausgegebene Steuersignal als Eingang des Funktionssystemmodells bereitgestellt werden kann. Das System kann ferner ein Sensormodell enthalten, das so konfiguriert ist, dass es einen in dem Fahrzeug angebrachten Sensor modelliert und einen Erfassungswert ausgibt, der durch Erfassen von Informationen bezüglich einer Fahrumgebung des Fahrzeugs und eines Fahrzustands des Fahrzeugs erhalten wird. Der vom Sensormodell ausgegebene Erfassungswert kann als Eingang des Controllermodells bereitgestellt werden. Das System kann auch ein Fahrumgebungsmodell enthalten, das so konfiguriert ist, dass es verschiedene Szenarien für eine Fahrumgebung des Fahrzeugs modelliert und zur Verfügung stellt. Das durch das Fahrumgebungsmodell bereitgestellte Szenario kann als Eingabe des Sensormodells bereitgestellt werden.
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Das dynamische Modell kann ein dynamisches Lastbewegungsmodell, das so konfiguriert ist, dass es die dynamischen Lastbewegungscharakteristiken des Fahrzeugs modelliert, das gemäß Informationen bestimmt wird, die mindestens das Gewicht, den Achsabstands, das Achsgewicht und/oder den Gewichtsmittelpunkts des Fahrzeugs sowie betriebsrelevante Informationen eines Fahrzeugsystems umfassen, Eingaben aus dem Funktionssystemmodell, ein Reifenschlupfmodell, das so konfiguriert ist, dass es die Rutsch- bzw. Schlupfcharakteristiken eines Reifens auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristiken des Fahrzeugs modelliert, und ein Aufhängungsmodell, das so konfiguriert ist, dass es die Charakteristiken einer Feder oder eines Dämpfers auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristiken und der Hartpunktcharakteristiken (Bump-Toe- bzw. Huckel-Zehe-Charakteristiken) einer Aufhängung modelliert, umfassen.
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Das Controllermodell kann auf der Grundlage der Steuerlogik eines Controllers konfiguriert werden, der auf ein tatsächliches Fahrzeug angewendet wird, oder es kann in einer neuronalen Netzwerkschaltung konfiguriert werden, die durch maschinelles Lernen auf der Grundlage eines Eingangs- und Ausgangssignals eines tatsächlichen Fahrzeugs trainiert wird. Das Sensormodell kann ein Erkennungssensormodell, das so konfiguriert ist, dass es Informationen ausgibt, die durch Erfassen der Fahrumgebung des Fahrzeugs zu erfassen sind, und ein Sensormodell für das Fahrzeugverhalten, das so konfiguriert ist, dass es Informationen in Bezug auf das Verhalten des Fahrzeugs erfasst und ausgibt, enthalten. Das Sensormodell kann die auf das Verhalten des Fahrzeugs bezogenen Informationen empfangen und so konfiguriert werden, dass es einen aus den auf das Verhalten des Fahrzeugs bezogenen Informationen ermittelten Erfassungswert an das Controllermodell liefert.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens zum Kopieren eines Verhaltens eines tatsächlichen Fahrzeugs ein Fahrumgebungsmodell, das so konfiguriert ist, dass es verschiedene Szenarien für eine Fahrumgebung eines Fahrzeugs modelliert und bereitstellt, sowie ein Sensormodell, das so konfiguriert ist, dass es einen im tatsächlichen Fahrzeug enthaltenen Sensor modelliert und einen Erfassungswert ausgibt, der durch Erfassen von Informationen erhalten wird, die sich auf die Fahrumgebung des Fahrzeugs beziehen und vom Fahrumgebungsmodell bereitgestellt werden, ein Controllermodell, das konfiguriert ist, um einen Controller zu modellieren, der in dem tatsächlichen Fahrzeug enthalten ist, und um ein Steuersignal zum Betreiben eines Funktionssystems, das in dem Fahrzeug enthalten ist, basierend auf dem Erfassungswert, der durch das Sensormodell bereitgestellt wird, auszugeben, ein Funktionssystemmodell, das konfiguriert ist, um das Funktionssystem, das in dem tatsächlichen Fahrzeug enthalten ist, zu modellieren und Informationen bezüglich einer Ausgabe des Funktionssystems des Fahrzeugs bereitzustellen, wobei ein Betrieb desselben basierend auf dem Steuersignal, das von dem Steuergerätemodell ausgegeben wird, bestimmt wird, und ein dynamisches Modell, das konfiguriert ist, um Fahrzeugverhaltensinformationen basierend auf der Ausgabe, die von dem Funktionssystemmodell bereitgestellt wird, abzuleiten, umfassen.
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Das Sensormodell kann so konfiguriert werden, dass es von dem dynamischen Modell abgeleitete Informationen über das Fahrzeugverhalten empfängt, und es kann so konfiguriert werden, dass es dem Controllermodell einen Erfassungswert liefert, der durch die Erfassung von Informationen über die Fahreigenschaften des Fahrzeugs auf der Grundlage der Informationen über das Fahrzeugverhalten erhalten wird. Das dynamische Modell kann ein dynamisches Lastbewegungsmodell umfassen, das so konfiguriert ist, dass es die dynamischen Lastbewegungscharakteristiken des Fahrzeugs modelliert, das gemäß Informationen bestimmt wird, die zumindest das Gewichts, den Achsabstands, das Achsgewichts und/oder den Gewichtsmittelpunkts des Fahrzeugs und betriebsrelevante Informationen eines Fahrzeugsystems, Eingaben von dem Funktionssystemmodell, ein Reifenschlupfmodell, das so konfiguriert ist, dass es die Schlupfcharakteristiken eines Fahrzeugreifens auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristiken des Fahrzeugs modelliert, und ein Aufhängungsmodell, das so konfiguriert ist, dass es die Charakteristiken einer Feder oder eines Dämpfers auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristiken des Fahrzeugs und der Hartpunktcharakteristiken (Bump-Toe bzw. Huckel-Zehe-Charakteristiken) einer Aufhängung modelliert, umfassen.
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Das Controllermodell kann entsprechend der Steuerlogik eines Controllers konfiguriert werden, der auf ein tatsächliches Fahrzeug angewendet wird, oder es kann in einer neuronalen Netzwerkschaltung konfiguriert werden, die durch maschinelles Lernen auf der Grundlage eines Eingangs- und Ausgangssignals eines tatsächlichen Fahrzeugs trainiert wird. Das Sensormodell kann ein Erkennungssensormodell, das so konfiguriert ist, dass es Informationen ausgibt, die durch Erfassen der Fahrumgebung des Fahrzeugs zu erfassen sind, und ein Sensormodell für das Fahrzeugverhalten, das so konfiguriert ist, dass es Informationen in Bezug auf das Verhalten des Fahrzeugs erfasst und ausgibt, enthalten.
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Figurenliste
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Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wird, klarer verstanden:
- 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Funktionssystemmodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
- 3 ist ein Diagramm, das ein dynamisches Modell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
- 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Controllermodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
- 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Sensormodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
- 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Fahrumgebungsmodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird davon ausgegangen, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeuggebunden“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im allgemeinen einschließt, wie Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennung, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden).
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Obwohl die beispielhafte Ausführungsform als Verwendung einer Vielzahl von Einheiten zur Durchführung des beispielhaften Prozesses beschrieben wird, wird davon ausgegangen, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder mehreren Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass sich der Begriff Controller/Steuereinheit auf eine Hardware-Einheit bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist so konfiguriert, dass er die Module speichert, und der Prozessor ist speziell so konfiguriert, dass er die genannten Module ausführt, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, die nachstehend beschrieben werden.
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Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung als nicht flüchtiger computerlesbarer Datenträger auf einem computerlesbaren Medium verkörpert sein, der ausführbare Programmbefehle enthält, die von einem Prozessor, einem Controller/einer Steuereinheit oder ähnlichem ausgeführt werden. Beispiele für computerlesbare Medien sind unter anderem ROM, RAM, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Chipkarten und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium verteilt gespeichert und ausgeführt wird, z.B. durch einen Telematik-Server oder ein Steuergerätenetz (Controller Area Network; CAN).
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Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als Einschränkung der Offenbarung gedacht. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „einer“, „eine“, „eines“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Es wird ferner davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. In der hier verwendeten Form schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Punkte ein.
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Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, wie hier verwendet, wird der Begriff „ungefähr“ als innerhalb eines in dem technischen Gebiet üblichen Toleranzbereichs verstanden, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. Der Begriff „ungefähr“ kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt, werden alle hier angegebenen Zahlenwerte durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert.
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Nachstehend wird ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Ein System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein System zum Kopieren eines Verhaltens sein, das in einem tatsächlichen Fahrzeug auftritt, indem ein tatsächliches Fahrzeug in einer Vielzahl von Modellen modelliert und ein Signal zwischen den Modellen übertragen wird.
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1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es sei darauf hingewiesen, dass die nachstehend beschriebenen Modelle von einem Controller ausgeführt werden können, der speziell zur Ausführung der Prozesse programmiert wurde. Unter Bezugnahme auf 1 kann das System ein Funktionssystemmodell 40, das so konfiguriert ist, dass es den Betrieb eines Funktionssystems eines Fahrzeugs modelliert, dessen Betrieb auf der Grundlage eines von einem Controller in dem Fahrzeug ausgegebenen Steuersignals bestimmt wird, sowie ein dynamisches Modell 50, das so konfiguriert ist, dass es ein Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage des Betriebs des Funktionssystemmodells 40 modelliert, enthalten.
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Darüber hinaus kann das System weiterhin ein Controllermodell 30 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es ein Steuersignal für den Betrieb des Funktionssystems auf der Grundlage eines von einem in dem Fahrzeug enthaltenen Sensor ausgegebenen Erfassungswertes ausgibt. Das vom Controllermodell 30 ausgegebene Steuersignal kann als Eingang für das Funktionssystemmodell 40 zur Verfügung gestellt werden.
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Das System kann ferner ein Sensormodell 20 umfassen, das so konfiguriert ist, dass es einen Sensor modelliert, der so konfiguriert ist, dass er einen Erfassungswert ausgibt, der durch die Erfassung von Informationen in Bezug auf die Fahrumgebung des Fahrzeugs erhalten wird. Der vom Sensormodell 20 ausgegebene Erfassungswert kann als Eingang des Controllermodells 30 bereitgestellt werden.
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Zusätzlich kann das System ein Fahrumgebungsmodell 10 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es verschiedene Szenarien für eine Fahrumgebung eines Fahrzeugs modelliert und bereitstellt, und das vom Fahrumgebungsmodell 10 bereitgestellte Szenario kann als Eingang des Sensormodells 20 bereitgestellt werden. Das Funktionssystemmodell 40 kann konfiguriert sein, um ein System zu modellieren, das verschiedene in einem Fahrzeug bereitgestellte Funktionen verkörpert, und kann verschiedene Modelle enthalten, die konfiguriert sind, um z.B. ein Bremssystem, ein Lenksystem oder ein Fahrsystem zu modellieren. Das Funktionssystemmodell 40 kann für jede Funktion, die als Reaktion auf den Empfang eines Steuersignals von einem bestimmten Controller in dem Fahrzeug ausgeführt wird, einen Ausgang eines Systems bereitstellen.
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2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Funktionssystemmodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert, und veranschaulicht ausführlicher ein Beispiel für ein Bremssystemmodell eines Fahrzeugs.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Bremssystemmodell 40 als Beispiel für das Funktionssystemmodell 40 verschiedene Untermodelle 41 bis 45 enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie die Bremssteuerung auf der Grundlage eines Signaleingangs von einem Controller (z.B. einem Antiblockiersystem (ABS)-Controller) zum Abbremsen des Fahrzeugs betreiben. Das vom ABS-Controller ausgegebene Steuersignal kann ein Signal zur Bestimmung eines Bremsdrucks jedes Rades sein, und ein Untermodell, das sich auf verschiedene Komponenten im Fahrzeug bezieht, die auf der Grundlage des Controllersignals betätigt werden, kann ein Motorsystemmodell 41 zur Durchführung einer für die Motordrossel relevanten Betätigung auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rades, ein Luftmanagementsystemmodell 42 zum Durchführen einer Hilfsbrems- und luftbehälterrelevanten Operation auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads, ein Bremsventilmodell 43 zum Einstellen eines Bremsdrucks auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads, und ein Vorderrad-Fundamentmodell 44 und ein Hinterrad-Fundamentmodell 45, die sich auf eine Operation des Vorderrad-Fundaments und des Hinterrad-Fundaments auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads beziehen, enthalten.
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Das dynamische Modell 50 kann so konfiguriert werden, dass es ein Verhalten eines tatsächlichen Fahrzeugs auf der Grundlage einer Ausgabe eines Systems für jede Fahrzeugfunktion modelliert, die von dem Funktionssystemmodell 40 ausgegeben wird. Es kann ein Modell für die Ausgabe eines Verhaltens eines tatsächlichen Fahrzeugs sein, wenn das Fahrzeug bremst (z.B. verzögert) oder abbiegt, indem es die dynamische Last, die Reifeneigenschaften, die Harte-Punkt-Charakteristik der Aufhängung, die Feder/Dämpfer-Charakteristik, die Radausrichtungscharakteristik und Ähnliches des Fahrzeugs anwendet. Das dynamische Modell 50 kann Animationen durchführen, um eine Fahrfigur eines tatsächlichen Fahrzeugs visuell zu beschreiben.
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3 ist ein Diagramm, das ein dynamisches Modell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Unter Bezugnahme auf die 3 kann das dynamische Modell 50 ein dynamisches Lastbewegungsmodell 51 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es die dynamischen Lastbewegungseigenschaften eines Fahrzeugs modelliert, die auf der Grundlage von Informationen wie Gewicht, Achsabstand, Achsgewicht und Schwerpunkt des Fahrzeugs und betriebsrelevanten Informationen eines Fahrzeugsystems, die vom Funktionssystemmodell 40 eingegeben werden, bestimmt werden, ein Reifenschlupfmodell 52, das so konfiguriert ist, dass es die Schlupfcharakteristik eines Fahrzeugreifens auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristik des Fahrzeugs modelliert, und ein Aufhängungsmodell 53, das so konfiguriert ist, dass es die Charakteristik einer Feder oder eines Dämpfers auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristik des Fahrzeugs und der Hartpunktcharakteristik (Bump-Toe- oder Huckel-Zehe-Charakteristik) einer Aufhängung modelliert, enthalten. Das dynamische Modell 50 kann ein Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage der dynamischen Lastbewegungscharakteristik, die durch ein dynamisches Lastbewegungsmodell 51 des Fahrzeugs bestimmt wird, der darauf basierenden Schlupfcharakteristik, die durch das Reifenschlupfmodell 52 bestimmt wird, und der Aufhängungscharakteristik, die durch das Aufhängungsmodell 53 bestimmt wird, modellieren.
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Eine Rückkopplungssteuerung kann aktiviert werden, indem die von dem dynamischen Modell 50 abgeleiteten Eigenschaften des Fahrzeugverhaltens dem Sensormodell 20 zur Verfügung gestellt werden und ein auf dem Fahrzeugverhalten basierender Erfassungswert vom Sensormodell 20 ausgegeben wird. Das Controllermodell 30 kann verschiedene Controller modellieren, die in dem Fahrzeug angebracht sind, und kann verschiedene Controller modellieren, die in einem tatsächlichen Fahrzeug angebracht sind, z.B. einen ABS-Controller (Antiblockiersystem), einen SCC-Controller (Fahrtregelungssystem oder Smart Cruise Control), einen LKAS-Controller (Spurhalteassistenzsystem oder Lane Keeping Assist System), einen Motorcontroller oder einen Getriebecontroller, um ein von einem tatsächlichen Controller ausgegebenes Steuersignal auszugeben.
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Das Controllermodell 30 kann gemäß der von einem Hersteller des Controllers gelieferten Steuerlogik konfiguriert werden. Wenn der Hersteller des Controllers die Steuerlogik nicht offenlegt, kann das Controllermodell 30 auch durch maschinelles Lernen unter Verwendung einer neuronalen Netzwerkschaltung auf der Grundlage eines Ein- und Ausgangs des Controllers hergestellt werden.
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4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Controllermodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens anhand einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht und illustriert insbesondere ein Beispiel für ein ABS-Controllermodell.
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Wie in 4 als Beispiel für das Controllermodell des Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt, kann das ABS-Controllermodell 30 verschiedene Raddrehzahlinformationen von Raddrehzahlsensoren erhalten, die jeweils in den Rädern des Fahrzeugs angebracht sind, und kann modelliert werden, um ein Steuersignal zur Bestimmung eines Bremsdrucks einer in jedem Rad des Fahrzeugs angebrachten Bremse auf der Grundlage der empfangenen Raddrehzahlinformationen auszugeben.
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Darüber hinaus legen ABS-Hersteller keine detaillierte ABS-Regelungslogik als ihr Know-how offen, so dass das ABS-Controllermodell 30 als neuronale Netzwerkschaltung ausgeführt werden kann, die so modelliert ist, dass sie ein ähnliches Steuer- bzw. Regelsignal an einen tatsächlichen ABS-Controller unter Verwendung maschinellen Lernens ausgibt. Das Sensormodell 20 kann so konfiguriert werden, dass es verschiedene Sensoren modelliert, die in einem Fahrzeug angebracht sind, um Informationen über die Fahrumgebung und den Fahrzustand des Fahrzeugs zu erfassen, und es kann auch Informationen liefern, die entsprechend einer Eingabe von dem Controllermodell 30 benötigt werden.
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5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Sensormodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie in 5 dargestellt, kann das Sensormodell 20 ein Erkennungssensormodell 21 zur Ausgabe von Informationen, die durch die Erfassung der Fahrumgebung eines Fahrzeugs zu erfassen sind, und ein Sensormodell 22 für das Fahrzeugverhalten zur Erfassung und Ausgabe von Informationen, die sich auf das Verhalten eines Fahrzeugs beziehen, enthalten.
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Das Erkennungssensormodell 21 kann ein Modell wie eine Kamera (z.B. ein Bildgebungsgerät), ein Lidar, ein Radar, ein Infrarotsensor oder ähnliches sein und kann eine Straßenkrümmung, einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, eine Relativgeschwindigkeit oder ähnliches ausgeben. Das Fahrzeugverhaltenssensormodell 22 kann einen Erfassungswert von Informationen bezüglich des Fahrzeugverhaltens ausgeben, wie z.B. einen Gier-Sensor, Beschleunigungssensor, Quergeschwindigkeitssensor oder Querbeschleunigungssensor.
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Das Sensormodell 20 kann modelliert werden, um Informationen zu erfassen, die für die Fahrzeugsteuerung auf der Grundlage eines Fahrumgebungsszenarios erforderlich sind, das durch das Fahrumgebungsmodell 10 bereitgestellt wird, und kann auch modelliert werden, um Informationen zu erfassen, die für die Fahrzeugsteuerung auf der Grundlage eines Modellierungsergebnisses erforderlich sind, das sich auf ein Fahrzeugverhalten bezieht, das aus dem oben genannten dynamischen Modell 50 ausgegeben wird. Das Fahrumgebungsmodell 10 kann ein Modell zum Speichern eines Szenarios verschiedener Fahrumgebungen eines Fahrzeugs zur Untersuchung des Fahrzeugverhaltens sein.
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6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Fahrumgebungsmodell eines Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert. Unter Bezugnahme auf 6 kann ein Fahrzeug-Fahrumgebungsszenario, das im Fahrumgebungsmodell 10 modelliert wurde, im Großen und Ganzen ein Straßensituationsszenario 11, ein Fahrsituationsszenario 12 und ein Wetter- und Klimaszenario 13 umfassen.
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Das Straßensituationsszenario 11 kann ein Szenario eines Typs einer Straße speichern, auf dem ein Fahrzeug gefahren wird, und kann ein Szenario eines Straßentyps oder einer Steigung/Gefälle der Straße oder eines Abbiegezustands (z. B. eine Kurve entlang der Straße) speichern, wie z. B. eine Kreuzung, eine Steigung, ein Zebrastreifen oder eine Abbiegeperiode. Das Fahrsituationsszenario 12 kann ein Szenario einer Fahrsituation des Fahrzeugs speichern und kann ein Szenario von Informationen über andere Fahrzeuge, die vor, hinter, rechts und links vor dem fahrenden Fahrzeug positioniert sind, Informationen über eine Umgehungsstraße, Informationen über Baustellen oder ähnliches speichern. Das Wetter- und Klimaszenario 13 kann das Wetter oder Klima oder einen Tag- und Nachtzustand speichern, wenn ein Fahrzeug gefahren wird, und kann ein Szenario von Nachtfahrten, Fahren auf verschneiter oder nasser Straße oder ähnliches speichern.
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Ein Betriebsmechanismus des Systems zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie sie oben konfiguriert ist, wird nachstehend beschrieben.
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Zunächst kann das Fahrumgebungsmodell 10 ein Szenario-Modell zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens auswählen. Insbesondere kann das Fahrumgebungsmodell 10 ein Szenarien-Modell konfigurieren, das für einen Auswertungszweck geeignet ist, wie z.B. die Anzahl der Fahrspuren einer Straße, die Anzahl der Fahrzeuge, die auf der Straße gefahren werden, einen Gefrierzustand der Straße, einen Straßentyp (z.B. eine asphaltierte Straße, eine unbefestigte Straße oder ähnliches), ob ein Fahrzeug schnell einschert oder vor einem anderen Fahrzeug fährt oder eine Straßenkrümmung.
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Darüber hinaus kann das Sensormodell 20 Informationen liefern, die von einem Sensor eines tatsächlichen Fahrzeugs als ein Signal erfasst werden, das dem Controllermodell 30 unter Verwendung von Informationen, die durch das Fahrumgebungsmodell 10 bestimmt werden, zur Verfügung gestellt wird. Das Sensormodell 20 kann fahrzeugexterne Informationen durch das Erkennungssensormodell 21 ausgeben und Informationen über das Fahrverhalten des Fahrzeugs durch das Sensormodell 22 ausgeben. Die externen Fahrzeuginformationen können z.B. Fahrspurinformationen (z.B. ob eine Fahrspur eine durchgezogene oder gepunktete Linie oder ein Fahrspurabstand ist) oder Krümmungsinformationen, wie sie von einem Sensor, z.B. einer Kamera, erfasst werden, und eine Relativgeschwindigkeit oder einen Fahrzeugabstand enthalten, die von einem Sensor, z.B. einem Lidar, erfasst werden. Das Modell 22 des Fahrzeugverhaltenssensors kann einer von einem Gier-Sensor erfassten Gier-Rate, einer von einem Radgeschwindigkeitssensor erfassten Radgeschwindigkeit jedes Rades und einem von einem Lenkwinkelsensor erfassten Lenkwinkel entsprechen.
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Das Sensormodell 20 kann Informationen über das Fahrzeugverhalten empfangen, die von dem dynamischen Modell 50 ausgegeben werden, und kann einen Erfassungswert von Informationen über das Fahrzeugverhalten ausgeben, die daraus ermittelt werden sollen. Beispielsweise kann das Sensormodell 20 ein Bremspedalsignal, das von dem Bremspedalsensormodell in dem Sensormodell 20 erfasst wird, und einen Erfassungswert einer Radgeschwindigkeit jedes Rades, die von dem Radgeschwindigkeitssensormodell zu einem Zeitpunkt erfasst wird, zu dem das Bremspedalsignal erzeugt wird (z. B. wenn das Bremspedal betätigt wird), ausgeben.
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Zusätzlich kann das Controllermodell 30 ein Signal empfangen, das einem von dem Sensormodell 20 ausgegebenen Detektionswert entspricht, und kann ein Steuersignal erzeugen und ausgeben, das von einem Controller ausgegeben wird, der so konfiguriert ist, dass er verschiedene Systeme innerhalb eines Fahrzeugs unter Verwendung der Detektionswerte betreibt. Das Controllermodell 30 kann konfiguriert werden, indem es im Wesentlichen dieselbe Steuerlogik wie ein auf ein tatsächliches Fahrzeug angewandter Controller verkörpert, oder es kann konfiguriert werden, um ein ähnliches Steuersignal an einen Controller eines tatsächlichen Fahrzeugs unter Verwendung einer durch maschinelles Lernen trainierten neuronalen Netzwerkschaltung auszugeben, und es kann ein Steuersignal zum Betrieb jedes Systems eines Fahrzeugs unter Verwendung eines vom Sensormodell 20 gelieferten Signals als Parameter erzeugen. Beispielsweise kann das ABS-Controllermodell im Controllermodell 30 einen Erfassungswert einer Radgeschwindigkeit jedes Rades von dem Sensor-Modell 20 empfangen und ein Bremsdruck-Steuersignal für jedes Rad ausgeben, das dem Erfassungswert entspricht.
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Das Funktionssystemmodell 40 kann dann ein vom Controllermodell 30 ausgegebenes Steuersignal empfangen und einen Ausgang für den Betrieb verschiedener Systeme des Fahrzeugs bereitstellen, der entsprechend dem Steuersignal bestimmt wird. Wenn beispielsweise ein Bremsdruck-Steuersignal für jedes Rad vom Controllermodell 30 empfangen wird, kann ein Bremssystemmodell in dem Funktionssystemmodell 40 einen Ergebniswert jeder Operation bzw. jedes Betriebs von dem Motorsystemmodell 41, um eine für die Motordrosselklappe relevante Operation auf der Grundlage des Bremsdrucks jedes Rads durchzuführen, dem Luftmanagementsystemmodell 42 zum Durchführen einer Zusatzbrems- und luftbehälterrelevanten Operation auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads, dem Bremsventilmodell 43 zum Einstellen eines Bremsdrucks auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads, und dem Vorderrad-Fundamentmodell 44 und dem Hinterrad-Fundamentmodell 45, die sich auf eine Operation des Vorderrad-Fundaments und des Hinterrad-Fundaments auf der Grundlage eines Bremsdrucks jedes Rads beziehen, ausgeben.
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Darüber hinaus kann das dynamische Modell 50 eine Ausgabe des Funktionssystemmodells 40 erhalten und darauf aufbauend Fahrzeugverhaltenscharakteristika bestimmen. Das dynamische Modell 50 kann ein dynamisches Modell zur Beschreibung des Verhaltens eines tatsächlichen Fahrzeugs sein, es kann auf der Grundlage eines Modells der Fahrwerkseigenschaften, wie z.B. Aufhängungs-Hartpunkt-Charakteristik, Feder-/Dämpfer-Charakteristik oder Radausrichtungs-Charakteristik, konfiguriert werden und kann eine Bewegung des Gewichtsmittelpunkts eines Fahrzeugs und ein Verhalten zu den vorderen, hinteren, linken und rechten Seiten des Fahrzeugs ausgeben.
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Das dynamische Modell 50 kann das ermittelte Fahrzeugverhalten visuell animieren und darstellen, und Informationen bezüglich des Fahrzeugverhaltens können an das Sensormodell 20 zurückübertragen werden, damit das Sensormodell 20 einen Erfassungswert ausgeben kann, der durch Erfassung der Fahrzeugverhaltenscharakteristika erhalten wird.
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Das voranstehend erwähnte System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann durch ein Computersystem verkörpert werden, das ein Speichermedium wie einen Prozessor oder einen Speicher enthält. Die Modelle und eine Verbindungsbeziehung davon, die in Bezug auf die in der Spezifikation offengelegten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben sind, können direkt durch Hardware- und Softwaremodule, die durch einen Prozessor implementiert sind, oder durch eine Kombination aus beiden verkörpert sein. Das Softwaremodul kann auf einem Speichermedium wie RAM, einem Flash-Speicher, ROM, EPROM, EEPROM, Register, einer Festplatte, einer Wechselplatte oder CD-ROM installiert werden. Ein beispielhaftes Speichermedium kann mit einem Prozessor gekoppelt sein, und der Prozessor kann Informationen vom Speichermedium lesen und Informationen auf das Speichermedium schreiben. Als weitere Methode kann das Speichermedium in den Prozessor integriert werden. Der Prozessor und das Speichermedium können in einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) installiert sein. Die ASIC kann auch in einem Benutzerterminal installiert sein. Als weitere Methode können der Prozessor und das Speichermedium als separate Komponente im Benutzerterminal installiert werden.
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Wie oben beschrieben, kann das System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene Verhaltensweisen eines Fahrzeugs analysieren und die Verhaltensweise durch die Analyse im Vergleich zu einer konventionellen Technik zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens in Abhängigkeit von einer Dokumentvorlage verbessern, indem es im Wesentlichen die gleichen Merkmale eines tatsächlichen Fahrzeugs durch die Modellierung eines Fahrzeugverhaltens aus einer Fahrzeugfahrumgebung verkörpert d.h. umsetzt.
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Insbesondere kann ein dynamisches Modell ein tatsächliches Verhalten anhand von Ausgabewerten eines Fahrzeugsystems beschreiben, die von einem Systemmodell des Fahrzeugs ausgegeben werden, so dass es möglich ist, das Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Reaktion jedes Systems detailliert zu beschreiben und zu analysieren. Es kann möglich sein, eine Reaktion jedes Systems in Abhängigkeit von verschiedenen Steuersituationen durch ein Controllermodell zu untersuchen, das einem Controller des Fahrzeugs entspricht, und es kann auch möglich sein, ein Verhalten eines tatsächlichen Fahrzeugs auf der Grundlage einer Reaktion eines Systems auf ein vom Controller ausgegebenes Steuersignal vorherzusagen und zu analysieren. Ein Szenario für verschiedene Straßen- und Verkehrssituationen kann durch ein Fahrumgebungsmodell bereitgestellt werden, und so kann es möglich sein, den Betrieb eines Fahrzeugs in Bezug auf verschiedene Situationen zu untersuchen, ohne einen tatsächlichen Fahrversuch durchzuführen.
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Das System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens kann verschiedene Verhaltensweisen eines Fahrzeugs analysieren und die Verhaltensweise durch die Analyse im Vergleich zu einer konventionellen Technik zur einfachen Auswertung des Fahrzeugverhaltens in Abhängigkeit von einer Dokumentvorlage verbessern, indem es im Wesentlichen die gleichen Merkmale eines tatsächlichen Fahrzeugs durch die Modellierung eines Fahrzeugverhaltens aus einer Fahrzeugfahrumgebung verkörpert. Insbesondere kann nach dem System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens ein dynamisches Modell ein tatsächliches Verhalten unter Verwendung von Ausgangswerten eines Fahrzeugsystems beschreiben, die von einem Systemmodell des Fahrzeugs ausgegeben werden, und somit kann es möglich sein, das Verhalten des Fahrzeugs auf der Grundlage einer Reaktion jedes Systems detailliert zu beschreiben und zu analysieren.
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Nach dem System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens kann es möglich sein, eine Reaktion jedes Systems in Abhängigkeit von verschiedenen Steuersituationen durch ein Controllermodell zu untersuchen, das einem Controller des Fahrzeugs entspricht, und es kann auch möglich sein, ein Verhalten eines tatsächlichen Fahrzeugs auf der Grundlage einer Reaktion eines Systems auf ein vom Controller ausgegebenes Steuersignal vorherzusagen und zu analysieren.
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Darüber hinaus kann nach dem System zum Auswerten des Fahrzeugverhaltens über ein Fahrumgebungsmodell ein Szenario für verschiedene Straßen- und Verkehrssituationen bereitgestellt werden, so dass es möglich ist, den Betrieb eines Fahrzeugs in Bezug auf verschiedene Situationen zu untersuchen, ohne einen eigentlichen Fahr-Test durchzuführen. Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet werden erkennen, dass die mit der vorliegenden Offenbarung erzielbaren Effekte nicht auf das oben besonders Beschriebene beschränkt sind und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung aus der detaillierten Beschreibung klarer verstanden werden.
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Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden sind, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass die vorliegende Offenbarung in verschiedenen anderen Ausführungsformen umgesetzt werden kann, ohne deren technische Ideen oder Merkmale zu verändern.
