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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur physischen Aktivierung zumindest eines Fahrzeugnutzers sowie ein Sensoriksystem und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
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Stand der Technik
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In modernen Fahrzeugen können Druck- und/oder Näherungssensoren verwendet werden, um Fahrzeugfunktionen zu steuern. So können beispielsweise Anzeigesysteme wie Touch-Screens, die zugleich eine Eingabeschnittstelle enthalten, verwendet werden, um ein Multimediasystem des Fahrzeugs zu steuern.
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Aus der
WO 2015/023668 A1 ist ein drucksensitives Interface zur Funktionssteuerung bekannt, mit dem Berührungen ortsaufgelöst erkannt werden und das als Eingabeschnittstelle zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen genutzt werden kann. Dazu werden Berührungssensoren in textile Oberflächen im Innenraum des Fahrzeugs, insbesondere in Reichweite des Fahrers, beispielsweise Armlehnen, verbaut, um die Steuerung von Fahrzeugfunktionen ohne physische Knöpfe oder Schalter zu ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur physischen Aktivierung zumindest eines Fahrzeugnutzers sowie ein Sensoriksystem und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung macht sich zunutze, dass durch ortsaufgelöste Belastungsdetektion eine Haltungsänderung und/oder Bewegung eines Fahrzeugnutzers erkannt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann zur Verbesserung der Ergonomie und des Wohlbefindens von Fahrzeugnutzern genutzt werden, da sie, basierend auf einer mittels zumindest eines flächigen Sensors erfassten Belastung eines Fahrzeugsitzes durch einen Fahrzeugnutzer, den Fahrzeugnutzer zu einer Veränderung seiner Sitzposition anleitet, beispielsweise in Form von Gymnastikübungen, die Veränderung der Sitzposition erfasst und abhängig von der erfassten Veränderung der Sitzposition eine Maßnahme durchführt. Beispielsweise kann die Maßnahme darin bestehen, bei erfolgreicher Durchführung einer Gymnastikübung eine Belohnung des Fahrzeugnutzers in Form einer visuellen, akustischen oder haptischen Rückmeldung zu bewirken, und/oder eine weitere Veränderung der Sitzposition vorzuschlagen und/oder ein Steuern einer Fahrzeugfunktion umfassen.
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Insbesondere umfasst das Anleiten zur Veränderung der Sitzposition ein Vorgeben einer Zielsitzposition, die durch den Fahrzeugnutzer eingenommen werden soll. Dies ist eine besonders leicht zu verstehende Möglichkeit einer physischen Aktivierung und daher besonders erfolgversprechend.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen wird dabei die Rückmeldung abhängig von einem Maß an Übereinstimmung zwischen der Sitzposition nach der Veränderung der Sitzposition und der Zielsitzposition bzw. zwischen der Veränderung der Sitzposition und einer erwarteten Veränderung der Sitzposition ausgegeben. Dadurch kann flexibel auf den Erfolg der Veränderung der Sitzposition reagiert werden und der Fahrzeugnutzer gezielter angeleitet werden.
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Insbesondere umfasst dabei die Rückmeldung ein erneutes Vorgeben der bereits vorgegebenen Zielsitzposition, wenn das Maß an Übereinstimmung einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, und/oder ein Vorgeben einer neuen Sitzposition, wenn das Maß an Übereinstimmung einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, und/oder ein Darstellen des Maßes an Übereinstimmung. Dies ist eine besonders intuitiv verständliche Maßnahme.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren ferner ein Speichern der vorgegebenen Zielsitzposition und des zugehörigen Maßes an Übereinstimmung sowie ein Nutzen der gespeicherten Zielsitzpositionen und des zugehörigen Maßes an Übereinstimmung bei einem späteren Vorgeben einer Zielsitzposition. Dadurch können beispielsweise Muskelpartien des Fahrzeugnutzers, die bisher nicht ausreichend mobilisiert worden sind, gezielt angesprochen werden und/oder ein Frustrationserlebnis des Nutzers vermieden werden.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung kann die Veränderung der Sitzposition eine Eingabe an einer Mensch/Maschinen-Schnittstelle (HMI) bewirken, beispielsweise zur Steuerung eines Spiels, so dass die Anleitung zur Veränderung der Sitzposition beispielsweise als Aufgabe innerhalb des Spiels erfolgen kann. Insbesondere in derartigen Ausgestaltungen ergibt sich vorteilhafterweise insgesamt eine dynamische Veränderung der Sitzposition über einen längeren Zeitraum, beispielsweise über mehrere Minuten bis hin zu mehreren Stunden. Dadurch kann Müdigkeit und gesundheitlichen Beeinträchtigungen vorgebeugt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner, neben der soeben beschriebenen physischen Aktivierung des zumindest einen Fahrzeugnutzers, auch ein Sensoriksystem, das zur Durchführung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Das erfindungsgemäße Sensoriksystem umfasst zumindest einen flächigen Sensor auf einer Sitzfläche des Fahrzeugs, der dazu eingerichtet ist, eine Berührung des Sitzes durch einen Fahrzeugnutzer ortsaufgelöst zu erfassen, und ein Sensorsignal auf Basis der erfassten Berührung auszugeben; und einer Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des Sensorsignals ein Verfahren gemäß den obigen und/oder nachfolgenden Ausführungen auszuführen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Sensoriksystems unterscheiden sich je nach beabsichtigtem Einsatz. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein derartiges Sensoriksystem einen fest in einem Fahrzeugsitz verbauten Sensor umfasst. Dies ist insbesondere für eine Integration in Neuwagen während der Erstausstattung vorteilhaft, da der Sensor so besonders geschützt und daher langlebig und wartungsarm bereitgestellt werden kann. In anderen Ausgestaltungen kann auch ein Sensor in Form einer, insbesondere nachträglich installierbaren, herausnehmbaren Sitzmatte vorgesehen sein, um eine Nachrüstung der beschriebenen Funktionalität in Bestandsfahrzeugen zu ermöglichen. Auch ist somit ein Austausch des Sensors, beispielsweise zu Reparaturzwecken, besonders kostengünstig möglich, da nicht der gesamte Fahrzeugsitz ausgetauscht werden muss.
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In vorteilhaften Weiterbildungen kann das Sensoriksystem auch die Belastung anderer Flächen, als nur die der Sitzfläche erfassen, beispielsweise eine Belastung von Rückenlehne, Kopfstütze, Beinstütze und/oder Armlehne(n). Dadurch kann die Sitzposition präziser ausgewertet werden.
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Vorteilhafterweise werden ferner Mittel bereitgestellt, die zur Ausgabe haptisch wahrnehmbarer Stimuli eingerichtet sind, z.B. in Form von Vibrationselementen und/oder anderen Aktuatorelementen. Beispielsweise können dazu in dem Sensoriksystem ein oder mehrere Aktuatorelemente vorgesehen sein, die beispielsweise Vibrationen an einer oder mehreren Stellen des Fahrzeugsitzes verursachen können. Beispiele für mögliche Aktuatorelemente sind Rotationsmaschinen mit exzentrisch auf einer angetriebenen Welle angebrachter Schwungmasse und pneumatisch, hydraulisch, elektromagnetisch und/oder piezoelektrisch angetriebene Aktuatoren, die beispielsweise einen Teil des Fahrzeugsitzes in seiner Form verändern können, z.B. durch Bilden einer Ausstülpung. Diese Aktuatorelemente können sowohl zum Anleiten zur Veränderung der Sitzposition als auch zum Durchführen einer Maßnahme, wie sie oben näher beschrieben ist, eingesetzt werden, und ermöglichen eine Interaktion und/oder ein haptisches Feedback.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines schematischen Flussdiagramms.
- 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung in Form eines Flussdiagramms.
- 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Fahrzeugsitzes mit einem Sensoriksystem unter Verwendung dessen vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens durchgeführt werden können.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in Form eines Flussdiagramms dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
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Das Verfahren 100 kann sich beispielsweise eines Sensoriksystems 301 mit zumindest einem flächigen Sensor 302 bedienen, wie es in 3 dargestellt ist. Sensoren 302 des Sensoriksystems 301, wie es in 3 anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt ist, sind in Sitzfläche 310, Armlehnen 320, Kopfstütze 330, Rückenlehne 340 und Beinstütze 350 eines Fahrzeugsitzes 300 angeordnet.
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Das Verfahren 100 beginnt mit einem Schritt 110, in dem unter Verwendung eines flächigen Sensors 302, der auf einer Sitzfläche 310, einer Armlehne 320, einer Beinstütze 350, in einer Kopfstütze 330 und/oder einer Rückenlehne 340 eines Fahrzeugsitzes 300 angeordnet ist, eine Belastung des Sitzes 300 durch einen Fahrzeugnutzer erfasst wird. Der Sensor 302 kann dabei beispielsweise in Form eines berührungs- oder näherungssensitiven Textils bereitgestellt sein. Dazu infrage kommende Technologien umfassen beispielsweise Textilien, deren elektrischer Widerstand sich mit einem Druck, der im Wesentlichen in einer Normalrichtung auf das Textil ausgeübt wird, ändert, oder kapazitive Technologien, bei denen eine elektrische Kapazität des Textils gemessen wird. Die Kapazität ändert sich dabei typischerweise, wenn sich ein Objekt, beispielsweise ein Mensch, dem Textil nähert. Auch eine Sensoranordnung, bei der eine Vielzahl von punktuell messenden Sensoren über zumindest einen Teil der erfassten Fläche 310, 320, 330, 340, 350 des Sitzes 300 verteilt angeordnet ist, kann insgesamt als flächiger Sensor 302 im Sinne der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Entsprechende Änderungen in dem jeweiligen Sensorsignal können jeweils zur ortsaufgelösten Erfassung der Belastung der entsprechenden Fläche 310, 320, 330, 340, 350 ausgewertet werden.
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Insbesondere kann eine Belastungsverteilung aufgezeichnet und über einen vorbestimmten Zeitraum gespeichert werden. Dies erleichtert die nachfolgend erläuterten Verfahrensschritte des Verfahrens 100.
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In einem Schritt 120 wird der Fahrzeugnutzer zu einer Veränderung seiner Sitzposition angeleitet. Dazu kann ihm beispielsweise auf einer Anzeigeeinheit, z.B. auf einem zentralen Bildschirm des Fahrzeugs ein Bewegungsablauf angezeigt werden, dem der Fahrzeugnutzer folgen soll. Beispielsweise können dazu konkrete Zielsitzpositionen, die der betreffende Fahrzeugnutzer einnehmen soll, angezeigt werden, oder es kann eine Folge von unterschiedlichen Zielsitzpositionen, die in einer gewissen Reihenfolge eingenommen werden sollen, angezeigt werden, beispielsweise in der Form, dass nacheinander Standbilder eines animierten Films angezeigt werden, der die Durchführung einer Gymnastikübung, beispielsweise ein Kreisen des Oberkörpers, ein Pendeln der Schultern oder dergleichen, zeigt. Auch die Implementierung einer solchen Anleitung zur Veränderung der Sitzposition in Form eines Computerspiels kann vorteilhaft vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Ball auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden, dessen Bewegung durch Gewichtsverlagerungen auf der Sitzfläche 310 oder anderen von dem Sensor 302 überwachten Teilen des Sitzes 300 gesteuert werden können. Durch Vorgabe eines Parcours, durch den der Ball gelenkt werden soll, wird der Fahrzeugnutzer indirekt zu einer gezielten Veränderung seiner Sitzposition angeleitet. Selbstverständlich sind auch andere Formen von Spielen oder Anleitungen denkbar, wie z.B. Vibrationen im Sitz an den Stellen des Körpers des Fahrzeugnutzers, die lange nicht mehr bewegt wurden, um so zu einer Positionsänderung zu animieren, und in Ausgestaltungen des Verfahrens 100 vorgesehen. Beispielsweise kann die Anleitung zur Veränderung der Sitzposition auch akustisch, beispielsweise in Form von sprachlichen Handlungsanweisungen, oder als musikalische Einspielung, auf die vorbestimmte Tanzfiguren durchgeführt werden sollen, oder haptisch, beispielsweise durch Vibrationen des Sitzes 300 oder eines Teils des Sitzes 300 oder anderer Komponenten des Fahrzeugs, erfolgen.
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Eine Antwort des Fahrzeugnutzers in Form einer tatsächlichen Veränderung der Sitzposition wird in einem Schritt 130 erfasst. Dazu wird insbesondere derselbe Sensor 302 verwendet, wie er oben in Bezug auf den Schritt 110 erläutert wurde. Zur Erfassung der Veränderung der Sitzposition kann auch vorgesehen sein, die aktuelle Sitzposition gemäß einer aktuellen Auswertung der Sensorsignale mit der gespeicherten Sitzposition aus dem Schritt 110 zu vergleichen. Zudem kann der Schritt 130 umfassen, zu überprüfen, ob die Veränderung der Sitzposition der Anleitung in Schritt 120 entspricht. Dazu kann beispielsweise ein Maß an Übereinstimmung zwischen einer aktuellen Sitzposition des Fahrzeugnutzers und einer Zielsitzposition, die aufgrund der Anleitung eingenommen werden sollte, ermittelt werden. Vorzugsweise basiert die Auswertung jedoch nur auf der Veränderung selbst, d.h. wenn eine erwartete Veränderung eine Gewichtsverlagerung von einer Seite auf eine andere Seite bedeutet, wird nur überprüft, ob sich die tatsächliche Veränderung ebenso darstellt.
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In einem Schritt 140 des Verfahrens 100 wird dann, abhängig von der Veränderung der Sitzposition, wie sie in Schritt 130 erfasst wurde, eine Maßnahme durchgeführt. Beispielsweise kann in dem Schritt 140 eine Belohnung des Fahrzeugnutzers in Form einer visuellen Anzeige erfolgen, wenn die Veränderung der Sitzposition gemäß der Anleitung aus Schritt 120 erfolgt ist, also das Maß an Übereinstimmung einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, überschreitet das Maß an Übereinstimmung den Schwellwert also nicht bzw. unterschreitet das Maß an Übereinstimmung einen vorgebbaren Schwellwert, so kann beispielsweise als Maßnahme eine Korrektur der Sitzposition vorgeschlagen werden. Insbesondere in Fällen, in denen die Anleitung im Rahmen eines Spiels erfolgt, kann die Maßnahme auch eine Veränderung der Anzeige umfassen, beispielsweise die Bewegung eines angezeigten Balls gemäß der erfolgten Veränderung der Sitzposition, insbesondere einer Gewichtsverlagerung. Somit kann die Sitzfläche als Eingabeschnittstelle in Form einer Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Steuerung einer Fahrzeugfunktion, wie beispielsweise der beschriebenen Anzeige, dienen.
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In bestimmten Ausgestaltungen des Verfahrens 100 kann auch vorgesehen sein, dass andere Fahrzeugfunktionen gemäß der Anleitung zur Veränderung der Sitzposition gesteuert werden können. Beispielsweise wäre denkbar, eine Verstellung des Fahrzeugsitzes 300 gemäß einer Veränderung der Sitzposition vorzunehmen, so dass die Befolgung der Anleitung zur Veränderung der Sitzposition eine Veränderung der Einstellung des Fahrzeugsitzes 300 (bspw. Anstellwinkel der Rückenlehne 340, Höhe der Sitzfläche 310, Verschiebung des Sitzes 300 relativ zum Fahrzeug, ...) bewirken kann.
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In 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Das Verfahren 200 zeichnet sich durch eine Verminderung der Verfahrensschritte im Vergleich mit dem zuvor beschriebenen Verfahren 100 aus. Dem Schritt 110 des Verfahrens 100 entspricht in dem Verfahren 200 im Wesentlichen ein Schritt 210. In diesem Schritt 210 werden Sensordaten eines flächigen Sensors 302, der ebenso ausgestaltet sein kann, wie in Bezug auf 1 beschrieben, ausgewertet, um eine aktuelle Belastung des Fahrzeugsitzes 300 durch einen Fahrzeugnutzer bzw. eine aktuelle Sitzposition des Fahrzeugnutzers auf dem Fahrzeugsitz 300 zu erfassen.
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Dem Schritt 120 des Verfahrens 100 wiederum entspricht im Wesentlichen ein Schritt 220 des Verfahrens 200. In diesem Schritt 220 wird der Fahrzeugnutzer zu einer Veränderung seiner Sitzposition angeleitet.
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Das Verfahren 200 kehrt im Anschluss daran direkt zu dem Schritt 210 zurück und erfasst die aktuelle Sitzposition des Fahrzeugnutzers.
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In anderen Worten handelt es sich bei dem Verfahren 200 um ein zyklisch bzw. kontinuierlich wiederholtes Verfahren, bei dem auf jede erfasste Sitzposition eine Anleitung zur Veränderung der Sitzposition erfolgt. Die oben beschriebene Steuerung eines Balls durch einen Parcours wäre ein Beispiel für eine derartige sich wiederholende Ausgestaltung des Verfahrens 200.
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Es ist anzumerken, dass die konkrete Reihenfolge der Verfahrensschritte, wie sie hier beschrieben wurde, nicht zwingend eingehalten werden muss. Vielmehr können manche der Schritte auch parallel zueinander durchgeführt werden, oder in anderer, beispielsweise umgekehrter, Reihenfolge durchgeführt werden.
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Auch die konkrete Ausgestaltung der Sensoren 302 ist für das erfindungsgemä-ße Verfahren nicht entscheidend, solange sie zur ortsaufgelösten Erfassung der Belastung des Fahrzeugsitzes 300 in der Lage sind. Unter einer ortsaufgelösten Erfassung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Erfassung an zumindest drei voneinander beabstandet liegenden Punkten auf der jeweils erfassten Fläche 310, 320, 330, 340, 350 zu verstehen. Insbesondere liegen diese zumindest drei Punkte nicht alle auf einer Linie. Dadurch ist eine zweidimensionale Verteilung der Belastung auswertbar.
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Es sei betont, dass es zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreicht, nur Veränderungen der Sitzpositionen auf dem Fahrzeugsitz in Relation zu einer zuvor ermittelten Sitzposition zu erfassen bzw. auszuwerten, so dass eine absolute Sitzposition nicht erfasst werden muss. Dies erleichtert die Auswertung erheblich, da beispielsweise eine von der Norm abweichende Anatomie, Kleidungsstücke, Tascheninhalt und dergleichen zwar einen Einfluss auf das absolut erfasste Sensorsignal haben können, für die Durchführung des Verfahrens jedoch im Wesentlichen irrelevant sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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