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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Minimieren einer Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2015 211 279 A1 offenbart ein Verfahren zum Plausibilisieren von GNSS Positionssignalen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2017 221 691 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eigenlokalisierung eines Fahrzeugs.
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Wirkketten für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs sollten eine möglichst geringe Latenzzeit aufweisen. Dies ist insbesondere abhängig davon, wie schnell das Kraftfahrzeug fährt. Je schneller in der Regel ein Kraftfahrzeug fährt, desto geringer sollte üblicherweise die Latenzzeit gehalten werden. Auf einem Parkplatz wird üblicherweise eine geringe Geschwindigkeit, beispielsweise kleiner 10 km/h vorausgesetzt, so dass es in der Regel kein Problem ist, ein Kraftfahrzeug auch bei einem plötzlich auftretenden Hindernis rechtzeitig anzuhalten trotz der auftretenden Latenzzeiten der Wirkkette.
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Bei einem zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs mit regulärer Reisegeschwindigkeit, also durchaus 100 km/h und mehr, sollte eine Regelung derart schnell erfolgen, dass Kollisionen vermieden werden können, sobald eine Umfelderfassung ein Objekt im Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs erkennt. Dafür ist es vorteilhaft, eine Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion so gering wie möglich zu halten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Konzept zum effizienten Minimieren einer Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Minimieren einer Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen von ersten Datensignalen, welche erste Daten einer ersten Komponente der Wirkkette repräsentieren, mittels einer zweiten Komponente der Wirkkette,
- Auswählen eines Funktionsblocks aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken basierend auf den ersten Daten mittels der zweiten Komponente,
- Ausführen des ausgewählten Funktionsblocks mittels der zweiten Komponente.
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Nach einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung, insbesondere eine Komponente für eine Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.
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Nach einem dritten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, beispielsweise durch die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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Nach einem vierten Aspekt wird ein maschinenlesbares Speicherelement bereitgestellt, auf dem das Computerprogramm nach dem dritten Aspekt gespeichert ist.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass die obige Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken ein Funktionsblock ausgewählt wird, der mittels der zweiten Komponente ausgeführt wird. Dieses Auswählen wird basierend auf den ersten Daten durchgeführt.
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Es werden also verschiedene vorbestimmte Funktionsblöcke einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs vorgehalten, aus denen nur noch ein gewünschter Funktionsblock ausgewählt werden muss. D. h. also, dass zur Laufzeit nicht erst ein Funktionsblock generiert werden muss, um diesen ausführen. Denn dieser wurde zum Beispiel bereits im Vorfeld, insbesondere während einer Entwicklung und/oder während einer Implementierung der Wirkkette, generiert bzw. erzeugt. Ferner werden solche vorbestimmten Funktionsblöcke nach einer Ausführungsform über eine drahtlose Kommunikationsschnittelle („Over-the-Air-Schnittstelle“) während der Laufzeit empfangen. Das Auswählen zur Laufzeit eines auszuführenden Funktionsblocks aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken ist in vorteilhafterweise schneller durchzuführen als ein Generieren eines neuen Funktionsblocks zur Laufzeit, also während einer aktuellen Situation, in welcher sich das Kraftfahrzeug befindet.
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Somit kann in vorteilhafter Weise eine Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs effizient minimiert werden.
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Dadurch kann in vorteilhafter Weise die teilautomatisierte Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs effizient umgesetzt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Computer einen Controller oder ist ein Controller. Ein Controller ist nach einer Ausführungsform ein MikroController (µC) oder ein Mikroprozessor (µP).
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In einer Ausführungsform ist die Wirkkette in einer Infrastruktur implementiert. Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die Wirkkette effizient implementiert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wirkkette im Kraftfahrzeug implementiert ist. Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die Wirkkette effizient implementiert werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Wirkkette teilweise in einer Infrastruktur implementiert und ist teilweise im Kraftfahrzeug implementiert. Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die Wirkkette effizient implementiert werden kann.
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Nach einer Ausführungsform ist eine Komponente im Sinne der Beschreibung eine kraftfahrzeugeigene Komponente oder ist eine infrastruktureigene Komponente. D. h. also, dass eine Komponente Teil des Kraftfahrzeugs sein kann oder Teil der Infrastruktur. D.h. also insbesondere, dass die Komponente von dem Kraftfahrzeug umfasst sein kann oder von der Infrastruktur.
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Eine Komponente im Sinne der Beschreibung ist gemäß einer Ausführungsform ein Element ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Komponenten: Umfeldsensor, Hauptsteuergerät, Steuergerät, Aktorsteuergerät, Prozessor, Kommunikationsschnittstelle, Aktorsensor, Speichermedium, Übertragungsmedium, Datenverarbeiter.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Daten einen Identifikator zum Identifizieren eines vorbestimmten Funktionsblocks umfassen, wobei der vorbestimmte Funktionsblock basierend auf dem Identifikator ausgewählt wird.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass der vorbestimmte Funktionsblock effizient ausgewählt werden kann.
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Z. B. ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Funktionsblöcke jeweils eine Kennung umfassen, wobei insbesondere derjenige Funktionsblock ausgewählt wird, dessen Kennung dem Identifikator entspricht bzw. dem Identifikator zugeordnet ist. Z. B. ist der Identifikator eine Zahl und z. B. ist die Kennung eine Zahl, sodass derjenige Funktionsblock ausgewählt wird, dessen Kennungszahl gleich der Zahl des Identifikators ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass den vorbestimmten Funktionsblöcken jeweils ein kryptographischer Schlüssel zugeordnet ist, wobei der Identifikator einen Freigabeschlüssel umfasst, wobei der vorbestimmte Funktionsblock basierend auf dem Freigabeschlüssel ausgewählt wird.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass der vorbestimmte Funktionsblock effizient ausgewählt werden kann.
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Es kann in einer Ausführungsform zwischen zwei Stufen unterschieden werden: Signieren, Authentifizieren, Sicherstellen der Integrität einerseits (Stufe 1) und Verschlüsseln andererseits (Stufe 2).
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Zu Stufe 1: In einer Ausführungsform sind die vorbestimmten Funktionsblöcke jeweils mittels eines privaten Schlüssels eines ersten Schlüsselpaares signiert. Der kryptographische Schlüssel umfasst zum Beispiel einen öffentlichen Schlüssel. Somit wird nach einer Ausführungsform derjenige vorbestimmte Funktionsblock ausgewählt, dessen privater Schlüssel mit dem öffentlichen Schlüssel des kryptographischen Schlüssels ein Schlüsselpaar bildet.
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Zu Stufe 2: In einer Ausführungsform sind die vorbestimmten Funktionsblöcke mittels eines öffentlichen Schlüssels eines zweiten Schlüsselpaares verschlüsselt. Der Freigabeschlüssel umfasst zum Beispiel einen privaten Schlüssel. Somit wird nach einer Ausführungsform derjenige vorbestimmte Funktionsblock ausgewählt, welcher sich mittels des privaten Schlüssels des Freigabeschlüssels entschlüsseln lässt. Der Schritt des Entschlüsselns ist beispielsweise vom Verfahren nach dem ersten Aspekt umfasst.
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Das erste und das zweite Schlüsselpaar gemäß den vorstehenden Ausführungsformen sind also Schlüsselpaare eines asymmetrischen Verschlüsselungsverfahrens.
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Zu Stufe 2: In einer Ausführungsform sind die vorbestimmten Funktionsblöcke jeweils mittels eines Schlüssels eines symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens verschlüsselt. Der Freigabeschlüssel umfasst zum Beispiel einen Schlüssel des symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens. Somit wird nach einer Ausführungsform derjenige vorbestimmte Funktionsblock ausgewählt, welcher sich mittels des Schlüssels des Freigabeschlüssels entschlüsseln lässt. Der Schritt des Entschlüsselns ist beispielsweise vom Verfahren nach dem ersten Aspekt umfasst.
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Aufgrund von Performancegründen kann die Verwendung von symmetrischen Schlüsseln (Schlüssel eines symmetrischen Verschlüsselungsverfahrens) vorteilhaft sein.
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In einer Ausführungsform ist eine beliebige Kombination von Stufe 1 und 2 vorgesehen.
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Durch die Verschlüsselung bzw. Signierung kann in vorteilhafter Weise eine Kompromittierung von sicherheitsrelevanten Funktionen, wie zum Beispiel Bremsen, erschwert bzw. vermieden werden. Dabei gilt es wie immer zu beachten, eine notwendige Latenzzeit nicht zu übersteigen, sprich die Performance darf nicht zu stark negativ beeinflusst werden.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass basierend auf dem Ausführen des ausgewählten Funktionsblocks zweite Daten mittels der zweiten Komponente ermittelt werden, wobei mittels der zweiten Komponente zweite Datensignale, welche die zweiten Daten repräsentieren, an eine dritte Komponente der Wirkkette ausgegeben werden.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die Wirkkette effizient durchlaufen werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ermitteln der zweiten Daten ein Auswählen aus einer Vielzahl von vorbestimmten zweiten Daten umfasst.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die zweiten Daten effizient ermittelt werden können. Auch hier ist ein Auswählen aus einer Vielzahl von vorbestimmten zweiten Daten in vorteilhafterweise schneller durchzuführen als ein Neugenerieren der zweiten Daten. Dadurch kann in vorteilhafterweise weiter eine Latenzzeit der Wirkkette effizient minimiert werden.
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D. h. also insbesondere, dass analog zu den vorbestimmten Funktionsblöcken auch die zweiten Daten bereits feststehen bzw. vorgehalten werden. Diese müssen also nicht mehr zur Laufzeit, also in der konkret vorliegenden Situation, neu generiert werden. Stattdessen reicht es, aus vorgehaltenen zweiten Daten auszuwählen. Die zweiten Daten ist also zum Beispiel während der Entwicklung und/oder Implementierung der Wirkkette erzeugt worden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweiten Daten einen weiteren Indikator zum Identifizieren eines vorbestimmten weiteren Funktionsblocks umfassen, welcher mittels der dritten Komponente ausgeführt werden soll.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass eine Latenzzeit der Wirkkette weiter effizient minimiert werden kann, insofern analog zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform betreffend den Identifikator zum Identifizieren eines vorbestimmten Funktionsblocks auch der dritten Komponente effizient vorgegeben werden kann, welchen vorbestimmten weiteren Funktionsblock die dritte Komponente ausführen soll. Die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem Identifikator zum Identifizieren eines vorbestimmten Funktionsblocks gelten analog für Ausführungsformen umfassend einen weiteren Identifikator zum Identifizieren eines vorbestimmten weiteren Funktionsblocks. D. h. also insbesondere, dass die dritte Komponente basierend auf dem weiteren Indikator aus einer Vielzahl von vorbestimmten weiteren Funktionsblöcken einen vorbestimmten weiteren Funktionsblock auswählen kann bzw. auswählt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass den vorbestimmten weiteren Funktionsblöcken ein weiterer kryptographischer Schlüssel zugeordnet ist, wobei der Identifikator einen dem weiteren kryptographischen Schlüssel zugeordneten weiteren Freigabeschlüssel umfasst.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die dritte Komponente den vorbestimmten weiteren Funktionsblock effizient auswählen kann. Die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem kryptographischen Schlüssel gelten analog für Ausführungsformen umfassend den weiteren kryptographischen Schlüssel.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels der zweiten Komponente Weltbildsignale empfangen werden, welche ein kraftfahrzeugbezogenes Weltbild repräsentieren, wobei mittels der zweiten Komponente Referenzweltbildsignale empfangen werden, welche ein Referenzweltbild repräsentieren, wobei der ausgewählte Funktionsblock einen Vergleich des Weltbilds mit dem Referenzweltbild vorgibt, um eine Veränderung zu erkennen, sodass mittels der zweiten Komponente das Weltbild mit dem Referenzweltbild verglichen wird, um eine Veränderung zu erkennen, wobei die zweiten Daten basierend darauf, ob eine Veränderung erkannt wurde oder nicht, ermittelt werden.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass die zweiten Daten effizient ermittelt werden können.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist also vorgesehen, dass ein Deltaabgleich zwischen dem kraftfahrzeugbezogenen Weltbild und dem Referenzweltbild durchgeführt wird, also ein Vergleich zwischen dem kraftfahrzeugbezogenen Weltbild und dem Referenzweltbild. Dieser Deltaabgleich wird durchgeführt, um eine Veränderung bzw. einen Unterschied zu erkennen. Abhängig davon, ob eine Veränderung erkannt wurde oder nicht, werden die zweiten Daten ermittelt.
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Z. B. ist vorgesehen, dass die zweiten Daten eine Information umfassen, welche angibt, dass eine Veränderung erkannt wurde. Z. B. umfasst die Information die erkannte Veränderung. Z. B. ist vorgesehen, dass die zweiten Datensignale basierend darauf, ob eine Veränderung erkannt wurde oder nicht, an die dritte Komponente der Wirkkette ausgegeben werden. Z. B. werden keine zweiten Datensignale ausgegeben, wenn keine Veränderung erkannt wurde. Es wird also insbesondere unterlassen, die zweiten Datensignale auszusenden, wenn keine Veränderung erkannt wurde. Sofern eine Veränderung erkannt wurde, ist z. B. vorgesehen, die zweiten Datensignale zu erzeugen und auszugeben.
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Dadurch kann in vorteilhafterweise eine zu übertragendes Datenvolumen effizient reduziert werden, insofern bei einer Übertragung von Daten diese nur eine Veränderung beschreiben und nicht mehr das gesamte Weltbild.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Weltbild eine Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder einen Zustand des Kraftfahrzeugs beschreibt.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass eine Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Zustand des Kraftfahrzeugs effizient auf Veränderungen untersucht werden können.
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Ein Zustand des Kraftfahrzeugs wird z. B. durch ein oder mehrere der folgenden Daten beschrieben: Diagnosedaten des Kraftfahrzeugs, Sensordaten des Kraftfahrzeugs, Umfelddaten eines Umfeldsensors, Daten eines Steuergeräts des Kraftfahrzeugs, Daten einer Prozessorsensorik des Kraftfahrzeugs, Objektdaten, welche ein im Umfeld des Kraftfahrzeugs erkanntes Objekt beschreiben, Klassifizierungsdaten, welche eine Klassifizierung des erkannten Objekts beschreiben, Trackingdaten, welche ein Tracking, also ein Verfolgen, des erkannten Objekts beschreiben, Relativbewegungsdaten, welche eine Relativbewegung des Kraftfahrzeugs zu dem erkannten Objekt beschreiben, Eigenbewegungsdaten, welche eine Eigenbewegung, insbesondere Längsbewegung und/oder Querbewegung, des Kraftfahrzeugs relativ zur Umwelt bzw. Fixpunkten beschreiben, Planungsdaten, welche eine strategische und/oder taktische und/oder operative Trajektorienplanung beschreiben, Umsetzungsdaten, welche eine Umsetzung der geplanten Trajektorie beschreiben, Kontrolldaten, welche eine Kontrolle bzw. Steuerung der umgesetzten Trajektorie beschreiben, Kartenpositionsdaten, welche eine Position des Kraftfahrzeugs in der digitalen Karte beschreiben, Kartenbewegungsdaten, welche eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in der digitalen Karte beschreiben.
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Das Referenzweltbild umfasst nach einer Ausführungsform eine digitale Karte eines Umfelds des Kraftfahrzeugs und/oder ein digitales Referenzumfeldmodell eines Umfelds des Kraftfahrzeugs.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die vorbestimmten Funktionsblöcke jeweils zumindest einen Steuerbefehl zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs umfassen, wobei das Ausführen des ausgewählten Funktionsblocks ein Ausgeben von Steuerbefehlssignalen umfasst, welche den zumindest einen Steuerbefehl des ausgewählten Funktionsblocks repräsentieren, um die Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf dem zumindest einen Steuerbefehl zumindest teilautomatisiert zu steuern.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass das Kraftfahrzeug effizient zumindest teilautomatisiert geführt werden kann.
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Der zumindest eine Steuerbefehl ist zum Beispiel derart, dass bei einem Steuern der Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs dieses verzögert und weiter entlang einer ursprünglichen Soll-Trajektorie fährt. Das bedeutet, dass die Querregelung des Kraftfahrzeugs konstant bleibt, wohingegen die Längsregelung des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug verzögert, also bremst.
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Die Formulierung „zumindest teilautomatisiertes Führen“ umfasst einen oder mehrere der folgenden Fälle: assistiertes Führen, teilautomatisiertes Führen, hochautomatisiertes Führen, vollautomatisiertes Führen.
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Assistiertes Führen bedeutet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Kraftfahrzeugs ausführt. Die jeweils andere Fahraufgabe (also ein Steuern der Längs- oder der Querführung des Kraftfahrzeugs) wird automatisch durchgeführt. Das heißt also, dass bei einem assistierten Führen des Kraftfahrzeugs entweder die Quer- oder die Längsführung automatisch gesteuert wird. Üblicherweise obliegt hierbei die volle Verantwortung beim menschlichen Fahrer.
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Teilautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) und/oder für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss aber das automatische Steuern der Längs- und Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Kraftfahrzeugführung bereit sein.
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Hochautomatisiertes Führen bedeutet, dass für einen gewissen Zeitraum in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Bei Bedarf wird automatisch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zur Übernahme des Steuerns der Längs- und Querführung ausgegeben, insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve ausgegeben. Der Fahrer muss also potenziell in der Lage sein, das Steuern der Längs- und Querführung zu übernehmen. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. Bei einem hochautomatisierten Führen ist es nicht möglich, in jeder Ausgangssituation automatisch einen risikominimalen Zustand herbeizuführen.
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Vollautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Vor einem Beenden des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung erfolgt automatisch eine Aufforderung an den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe (Steuern der Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs), insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve. Sofern der Fahrer nicht die Fahraufgabe übernimmt, wird automatisch in einen risikominimalen Zustand zurückgeführt. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. In allen Situationen ist es möglich, automatisch in einen risikominimalen Systemzustand zurückzuführen. Ein menschlicher Fahrer ist nicht zwangsläufig notwendig.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren nach dem ersten Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren ist.
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Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt mittels der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt ausgeführt oder durchgeführt wird.
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Vorrichtungsmerkmale ergeben sich insbesondere aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt. D. h. also insbesondere, dass sich technische Funktionalitäten der Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt analog aus entsprechenden technischen Funktionalitäten des Verfahrens nach dem ersten Aspekt und umgekehrt ergeben.
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Die Abkürzung ,„bzw.“ steht für „beziehungsweise“. Der Begriff „beziehungsweise“ umfasst insbesondere den Begriff „respektive“ der Begriffe „respektive“ umfasst insbesondere die Formulierung „und/oder“.
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Eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion ist gemäß einer Ausführungsform ein Element ausgewählt aus der folgenden Gruppe von zumindest teilautomatisierten Fahrfunktionen: Stauassistenzfunktion, Parkassistenzfunktion, Spurhalteassistenzfunktion, Überholassistenzfunktion, Längsführungsfunktion, Querführungsfunktion, Längs- und Querführungsfunktion.
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Dadurch wird z. B. der technische Vorteil bewirkt, dass besonders geeignete zumindest teilautomatisierte Fahrfunktionen gewählt werden können.
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Ein Umfeldsensor im Sinne der Beschreibung ist gemäß einer Ausführungsform einer der folgenden Umfeldsensoren: Radarsensor, Lidarsensor, Ultraschallsensor, Videosensor, Magnetfeldsensor, kapazitativer Sensor, Temperatursensor, Feuchtigkeitssensor, Luftfeuchtigkeitssensor, Audiosensor und Infrarotsensor.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt ein zumindest teilautomatisiertes Steuern der Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf dem zumindest einem Steuerbefehl.
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Die Formulierung „zumindest ein“ umfasst die Formulierung „ein oder mehrere“.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens,
- 2 eine Vorrichtung,
- 3 ein maschinenlesbares Speichermedium,
- 4 ein erstes Blockdiagramm und
- 5 ein zweites Blockdiagramm.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Minimieren einer Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
- Empfangen 101 von ersten Datensignalen, welche erste Daten einer ersten Komponente der Wirkkette repräsentieren, mittels einer zweiten Komponente der Wirkkette,
- Auswählen 103 eines Funktionsblocks aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken basierend auf den ersten Daten mittels der zweiten Komponente,
- Ausführen 105 des ausgewählten Funktionsblocks mittels der zweiten Komponente.
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2 zeigt eine Vorrichtung 201, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen. Die Vorrichtung 201 ist zum Beispiel eine Komponente für eine Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs.
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3 zeigt ein maschinenlesbares Speichermedium 301, auf dem ein Computerprogramm 303 gespeichert ist. Das Computerprogramm 303 umfasst Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms 303 durch einen Computer, beispielsweise durch die Vorrichtung 201, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
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4 zeigt ein erstes Blockdiagramm 401, welches das hier beschriebene Konzept beispielhaft erläutern soll.
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Das Blockdiagramm 401 zeigt eine Zeitachse 403. Auf der Zeitachse 403 sind eine erster Zeitpunkt 405, ein zweiter Zeitpunkt 407, ein dritter Zeitpunkt 409, ein vierter Zeitpunkt 411, ein fünfter Zeitpunkt 413 und ein sechster Zeitpunkt 415 markiert.
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Das Blockdiagramm 401 zeigt schematisch eine Wirkkette 417 für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs. Die Wirkkette 417 umfasst eine erste Komponente 419, eine zweite Komponente 421, eine dritte Komponente 423, eine vierte Komponente 425 und eine fünfte Komponente 427 und eine sechste Komponente 429.
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Das gemäß dem Blockdiagramm 401 beispielhaft beschriebene Konzept soll am Beispiel einer Ansteuerung einer Lenkung 431 des Kraftfahrzeugs beschrieben werden.
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Zum ersten Zeitpunkt 405 bewegt sich ein Objekt 433, zum Beispiel ein Verkehrsteilnehmer, zum Beispiel ein Fußgänger, ein Fahrradfahrer oder ein weiteres Kraftfahrzeug, in einen Fahrschlauch des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst einen ersten Umfeldsensor 435, einen zweiten Umfeldsensor 437 und einen dritten Umfeldsensor 439, welche jeweils zum zweiten Zeitpunkt 407 das Objekt 433 erfassen. Im Einzelnen erfassen die drei Umfeldsensoren 435, 437, 439 jeweils ein den Fahrschlauch umfassendes Umfeld des Kraftfahrzeugs, um der jeweiligen Erfassung entsprechende Umfeldsensordaten bereitzustellen. Diese Umfeldsensordaten werden mittels der ersten Komponente 419 fusioniert, um ein digitales Umfeldmodell der Umgebung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Dieses digitale Umfeldmodell wird mit einem Referenzweltbild verglichen, um eine Abweichung bzw. Veränderung zu erkennen. Die erste Komponente 419 führt also einen Deltaabgleich durch.
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Das Referenzweltbild umfasst zum Beispiel ein digitales Referenzumfeldmodell und/oder eine digitale Karte eines Umfelds des Kraftfahrzeugs. Da das Objekt 433 nicht Teil des Referenzweltbilds ist, so wird mittels der ersten Komponente 419 eine Abweichung bzw. eine Veränderung erkannt. Entsprechend überträgt dann die erste Komponente 419 erste Daten an die zweite Komponente 421, wobei die ersten Daten einen ersten Freigabeschlüssel 441 für eine Abweichung in der Objekterfassung umfassen. Der erste Freigabeschlüssel 441 gibt also an, dass eine Abweichung gegenüber einer Referenz, vorliegend dem Referenzweltbild, stattgefunden hat.
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D. h. also, dass die erste Komponente 419 nicht das ermittelte digitale Umfeldmodell an die zweite Komponente 421 sendet, sondern lediglich den ersten Freigabeschlüssel 441, welcher angibt, dass eine Veränderung gegenüber dem Bekannten stattgefunden hat. Dadurch müssen also in vorteilhafterweise weniger Daten an die zweite Komponente 421 übermittelt werden.
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Der übermittelte erste Freigabeschlüssel 441 passt zu einem bestimmten Funktionsblock aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken (nicht gezeigt), so dass die zweite Komponente 421 basierend auf dem übertragenen ersten Freigabeschlüssel 441 den dazu passenden Funktionsblock auswählen kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Latenzzeit in der Wirkkette 417 effizient minimiert werden.
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Die zweite Komponente 421 führt anschließend den ausgewählten bestimmten Funktionsblock aus. Dieser Funktionsblock kann z. B. vorgeben, die detektierte Abweichung in der Objekterfassung zu überprüfen. Basierend auf der Überprüfung ermittelt die zweite Komponente 421 einen Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum, welcher einen Raum vorgibt, innerhalb welchem sich das Kraftfahrzeug bewegen darf. Die zweite Komponente 421 überträgt nun aber nicht den ermittelten Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum an die dritte Komponente 423. Vielmehr überträgt sie dritte Daten umfassend einen zweiten Freigabeschlüssel 443 für den ermittelten Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum.
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Die dritte Komponente 423 empfängt den zweiten Freigabeschlüssel 443 und wählt einen dazu passenden vorbestimmten weiteren Funktionsblock aus einer Vielzahl von vorbestimmten weiteren Funktionsblöcken (nicht gezeigt) aus. Der ausgewählte vorbestimmte weitere Funktionsblock gibt vor, dass die dritte Komponente 423 ein Soll-Kraftfahrzeugverhalten basierend auf dem ermittelten Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum ermitteln soll, um eine Kollision mit dem Objekt 433 zu vermeiden. Es ist also vorgesehen, dass die vorbestimmten weiteren Funktionsblöcke jeweils vorgeben, dass ein Soll-Kraftfahrzeugverhalten basierend auf verschiedenen Soll-Kraftfahrzeugbewegungsräumen ermittelt werden soll. In der zweiten Komponente 423 ist hinterlegt, welcher weitere Funktionsblock mittels der dritten Komponente 423 abhängig von dem mittels der zweiten Komponente 421 ermittelten Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum ausgeführt werden soll. Entsprechend wird dann zum dritten Zeitpunkt 409 der zum entsprechenden Funktionsblock passende zweite Freigabeschlüssel 443 an die dritte Komponente 423 gesendet.
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Die dritte Komponente 423 ermittelt anschließend ein Soll-Kraftfahrzeugverhalten basierend auf dem Soll-Kraftfahrzeugbewegungsraum, um eine Kollision mit dem Objekt 433 zu vermeiden.
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Die dritte Komponente 423 überträgt zum vierten Zeitpunkt 411 einen dritten Freigabeschlüssel 445 für das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten an die vierte Komponente 425, welche basierend darauf einen vorbestimmten anderen Funktionsblock aus einer Vielzahl von vorbestimmten anderen Funktionsblöcken (nicht gezeigt) auswählt, um den ausgewählten Funktionsblock auszuführen. Der ausgewählte Funktionsblock gibt das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten vor. vor. Es ist also vorgesehen, dass die vorbestimmten anderen Funktionsblöcke jeweils verschiedene Soll-Kraftfahrzeugverhalten vorgeben. In der dritten Komponente 423 ist dieses Wissen hinterlegt, sodass die dritte Komponente 423 den zum ermittelten Soll-Kraftfahrzeugverhalten passenden Freigabeschlüssel überträgt. Somit reicht die Übertragung eines Freigabeschlüssels, damit die vierte Komponente 425 Kenntnis über das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten erlangt. Es wird somit nicht das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten als Ganzes übertragen, wodurch in vorteilhafter Weise ein zu übertragendes Datenvolumen und eine Latenzzeit effizient reduziert werden können.
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Die vierte Komponente 425 ermittelt basierend auf dem mittels des anderen Funktionsblocks vorgegebenen Soll-Kraftfahrzeugverhalten denjenigen oder diejenigen Aktoren, welche das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten umsetzen sollen. Die vierte Komponente 425 überträgt zum fünften Zeitpunkt 413 einen vierten Freigabeschlüssel 447 für die Auswahl des oder der jeweiligen Aktuatoren, welche das ermittelte Soll-Kraftfahrzeugverhalten umsetzen sollen, an die fünfte Komponente 427, die basierend auf dem übertragenen Freigabeschlüssel den dazu passenden Funktionsblock aus einer Vielzahl von Funktionsblöcken ihrerseits auswählt analog zu den bereits vorstehenden Ausführungen.
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Diese Funktionsblöcke geben jeweils eine unterschiedliche Auswahl an Aktuatoren des Kraftfahrzeugs vor. Dieses Wissen ist in der vierten Komponente 425 hinterlegt, sodass die vierte Komponente 425 den zur ermittelten Auswahl an Aktuatoren passenden Freigabeschlüssel überträgt. Somit reicht die Übertragung eines Freigabeschlüssels, damit die fünfte Komponente 427 Kenntnis über die ermittelte Auswahl an Aktuatoren erlangt. Es wird somit nicht die ermittelte Auswahl als Ganzes übertragen, wodurch in vorteilhafter Weise ein zu übertragendes Datenvolumen und eine Latenzzeit effizient reduziert werden können. Vorliegend werden zum Beispiel Lenkaktuatoren ausgewählt. Die fünfte Komponente 427 führt den ausgewählten Funktionsblock aus, was ein Ermitteln umfasst, welches Steuerprogramm in einem Lenkaktuator der Lenkung 431 ausgeführt werden soll. Entsprechend überträgt dann die fünfte Komponente 427 zum sechsten Zeitpunkt 415 einen fünften Freigabeschlüssel 449 an die sechste Komponente 429. Basierend auf dem fünften Freigabeschlüssel 449 wählt die sechste Komponente 429 das dazu passende Steuerprogramm aus einem Programmkatalog 451 aus. Es wird somit nicht das Steuerprogramm an sich übertragen, sondern ein zum Steuerprogramm passender Freigabeschlüssel.
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Das hier beschriebene Konzept kann in einer Ausführungsform für eine redundante Ansteuerung der Lenkung verwendet werden. Diese redundante Ansteuerung ist symbolisch durch einen Block mit dem Bezugszeichen 453 gekennzeichnet sowie durch zwei Pfeile 455 und 457. So kann z. B. die Wirkkette 417 für die redundante Ansteuerung 435 der Lenkung 431 verwendet werden.
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5 zeigt ein zweites Blockdiagramm 501, welches beispielhaft das hier beschriebene Konzept zum Minimieren einer Latenzzeit einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion eines Kraftfahrzeugs erläutert.
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Gemäß dem Blockdiagramm 501 fährt ein Kraftfahrzeug 503 auf einer Straße 505. Auf die Straße 505 bewegt sich ein Fußgänger 507, welcher von einem ersten Umfeldsensor 509 und von einem zweiten Umfeldsensor 511 des Kraftfahrzeugs 503 erfasst wird. Die beiden Umfeldsensoren 509, 511 stellen der jeweiligen Erfassung des Umfelds entsprechende Umfeldsensordaten einer ersten Komponente 513 einer Wirkkette für eine zumindest teilautomatisierte Fahrfunktion des Kraftfahrzeugs 503 zur Verfügung. Die erste Komponente 513 führt z. B. eine Sensordatenfusion der Umfeldsensordaten durch, um ein digitales Umfeld- bzw. Umgebungsmodell des Kraftfahrzeugs 503 zu ermitteln. Dieses digitale Umfeldmodell wird mit Kartendaten einer digitalen Karte verglichen, so dass die digitale Karte eine Referenz vorgibt. Unterschiede zwischen der Umfelderfassung und der digitalen Karte bedeuten also Objekte innerhalb des Umfelds des Kraftfahrzeugs 503, die nicht in der digitalen Karte verzeichnet sind. Solche Objekte können z. B. Kollisionsobjekte sein, sodass eine entsprechende Reaktion des Kraftfahrzeugs 503 notwendig und sinnvoll ist.
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Die erste Komponente 513 führt also einen Deltaabgleich zwischen dem ermittelten digitalen Umfeldmodell und der digitalen Karte durch, um eine Veränderung bzw. einen Unterschied zu erkennen. Sofern eine solche Veränderung erkannt wurde, meldet dies die erste Komponente 513 an eine zweite Komponente 515, welche z. B: ein Hauptsteuergerät des Kraftfahrzeugs 503 ist. Die erste Komponente 513 sendet also erste Daten umfassend die Information, dass eine Veränderung detektiert bzw. erkannt wurde, an die zweite Komponente 515 analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Die zweite Komponente 515 kann analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechende Reaktionen einleiten bzw. steuern basierend auf einer Auswahl eines vorbestimmten Funktionsblocks aus einer Vielzahl von vorbestimmten Funktionsblöcken und basierend auf einem Ausführen des ausgewählten Funktionsblocks. Z. B. steuert das Hauptsteuergerät 515 einen Antriebsmotor 517 des Kraftfahrzeugs 503.
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Die zweite Komponente 515 erhält weiterhin eine jeweilige Rückmeldung vom Lenkrad 519 und von Pedalen 521 des Kraftfahrzeugs 513 unter Verwendung von weiteren Sensoren, welche nicht im Detail dargestellt sind.
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Auch diese Rückmeldung kann z. B. verwendet werden, um eine Reaktion auf die Objektdetektion zu steuern.
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Z. B. ist vorgesehen, dass eine Querregelung konstant bleibt, wohingegen die Längsregelung eine Geschwindigkeit im angemessenen Maße reduziert, um z. B. vor dem Fußgänger 507 rechtzeitig zu bremsen. Dieser Vorgang kann z. B: in einem Funktionsblock 523 hinterlegt sein, den die zweite Komponente 515 basierend auf der Information der ersten Komponente 513 aus einer Vielzahl von weiteren vorbestimmten Funktionsblöcken (nicht gezeigt) auswählt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211279 A1 [0002]
- DE 102017221691 A1 [0003]
