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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum positionsabhängigen Ermitteln von Folgeabständen, ein Steuergerät, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Eine Trajektorie ist eine Abfolge von mit Zeitstempeln versehenen Punkten, die in einem bestimmten Koordinatensystem aufgezeichnet wurden. Dabei beschreibt die Trajektorie zum Beispiel die befahrene Route eines Fahrzeugs, die mit sequenziellen geografischen Koordinaten unter Verwendung eines Navigationssatellitensystem (GNSS) aufgezeichnet wurde. Eine topologische Karte der Verkehrsinfrastruktur besteht aus zusammenhängenden Routen, wie beispielsweise Fahrspuren. Eine topologische Karte der Verkehrsinfrastruktur ermöglicht eine grundlegende Unterstützung des autonomen Fahrens und von automatisierten Assistenzsystemen. Eine derartige topologische Karte kann auch mit Informationen aus Trajektoriendaten angereichert werden, um ihren Nutzen zu steigern.
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In der
DE 10 2015 215 605 A1 ist Verfahren zum Steuern wenigstens einer Verkehrssteueranlage eines Straßennetzes bekannt, wobei Daten eines Fahrzeuges empfangen werden, die Daten eine Ortsposition des Fahrzeuges beinhalten, und wobei die Daten zur Steuerung der Verkehrssteueranlage des Straßennetzes berücksichtigt werden.
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Die
DE 10 2016 113 903 A1 offenbart einen Computer, der programmiert wird, um von einem ersten Fahrzeug ein oder mehrere zweite Fahrzeuge innerhalb eines spezifizierten Abstands vom ersten Fahrzeug zu identifizieren. Darüber hinaus werden Daten über Operationen von jedem der zweiten Fahrzeuge, einschließlich Fahrstreckendaten empfangen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren vorzuschlagen, welches einen Funktionsumfang von topologischen Karten vergrößert und den Fahrkomfort im Straßenverkehr erhöht.
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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 Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum positionsabhängigen Ermitteln von Folgeabständen bereitgestellt. Die ermittelten Folgeabstände können vorzugsweise in eine topologische Karte für automatisiertes oder teilautomatisiertes Fahren implementiert werden. Das Verfahren ist beispielsweise durch ein Steuergerät ausführbar.
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In einem Schritt werden Messdaten von mindestens einer Trajektorie mit einer Vielzahl von Messpunkten empfangen. Die Trajektorien liegen entlang mindestens einer Route vor bzw. sind zumindest teilweise deckungsgleich mit Routen von topologischen Karten. Vorzugsweise kann eine Vielzahl von bereits befahrenen Trajektorien crowd-basiert empfangen werden. Insbesondere können die Trajektorien von automatisierten oder teilautomatisierten Fahrzeugen ermittelt und bereitgestellt werden.
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Die entsprechenden Messdaten bzw. Trajektoriendaten weisen Positionsdaten und Abstandsdaten zu vorausfahrenden Fahrzeugen auf. Die Messdaten können darüber hinaus weitere Daten und Informationen enthalten.
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Zumindest eine topologische Karte einer Verkehrsinfrastruktur liegt vorzugsweise in digitaler Form bereits vor. Die gesammelten Trajektorien mit den Messdaten werden aufgezeichnet und mit den entsprechenden Routen für die Anreicherung der Karte kombiniert, sodass die Messdaten entlang der Routen der topologischen Karte angeordnet sind bzw. mit entsprechenden Koordinaten oder Positionsdaten versehen sind.
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In einem weiteren Schritt wird eine Gruppe aus Prüfpunkten entlang der mindestens einen Route in vordefinierten Abständen zueinander verteilt. Dabei kann der Abstand der Prüfpunkte zueinander konstant oder variabel ausgestaltet sein, um unterschiedliche Verkehrssituationen mit angepasster Auflösung zu berücksichtigen.
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An jedem Prüfpunkt wird eine Schnittlinie erzeugt, die quer zu einem Verlauf der Route ausgerichtet ist. Dabei werden aus der Vielzahl von Messdaten mit den Schnittlinien korrespondierende Punktpaare ermittelt. In einem weiteren Schritt wird anhand der Abstandsdaten an den mindestens einer Schnittlinie korrespondierenden Punktpaaren mindesten ein Folgeabstand zugewiesen. Somit kann eine Vielzahl von Schnittlinien oder Prüfpunkten mit definierten Abständen zueinander entlang der Route vorliegen und Folgeabstände aufweisen.
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Durch das Verfahren kann eine topologische Karte einer Verkehrsinfrastruktur mit Informationen über Folgedistanzen aus einer Vielzahl von Trajektorien angereichert werden. Eine Folgedistanz gibt den Abstand eines ego-Verkehrsteilnehmers, wie beispielsweise eines Fahrzeugs, zum vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer an. Sie kann durch bordeigene Sensoren wie z.B. eine Kamera, LIDAR-Sensor oder Radarsensor erfasst und in zusammen mit Positionsdaten einer Trajektorie aufgezeichnet werden. Diese crowd-source basierte Abstandsinformation spiegelt empirisch einen Komfortabstand zwischen Verkehrsteilnehmern auf einer Route in einem bestimmten Verkehrsszenario wider. Beispielsweise ist der Folgeabstand zwischen Fahrzeugen auf einer Autobahn typischerweise größer als zwischen Verkehrsteilnehmern im Stadtverkehr. So kann diese Information der Folgeabstände dazu bereitgestellt werden, in entsprechenden Verkehrsszenarien proaktiv einen gewissen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten und den Komfort durch Vermeidung einer abrupten Bremsung zu erhöhen.
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Eine Gruppe von Trajektorien, die von einer Vielzahl von Verkehrsteilnehmern auf einer Route gesammelt wurde, kann dazu eingesetzt werden, den Folgeabstand entlang der Route zu extrahieren und ein Folgeabstandsprofil entlang der Route zu erstellen.
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Durch die Erstellung der Prüfpunkte und der Schnittlinien können die an beliebigen Positionen ermittelten Messpunkte auf ein vordefiniertes Koordinatensystem normiert bzw. den vordefinierten Prüfpunkten zugeordnet werden. Die neu zugeordneten Daten können somit auf eine digitale Karte optimiert und die Implementierung der Folgeabstände in die digitale Karte vereinfacht werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann beispielsweise ein fahrzeugseitiges Steuergerät, ein fahrzeugexternes Steuergerät oder eine fahrzeugexterne Servereinheit, wie beispielsweise ein Cloud-System, sein.
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Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
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Bei einem Ausführungsbeispiel werden die mit einer Schnittlinie korrespondierenden Punktpaare als beidseitig der Schnittlinie angeordnete und der Schnittlinie benachbarte Messpunkte der Trajektorie ermittelt. Hierdurch können zwei Messpunkte einer Trajektorie einer Schnittlinie dem entsprechenden Prüfpunkt zugeordnet bzw. zugewiesen werden, wenn die Schnittlinie zwischen den beiden Messpunkten liegt. Durch diese Maßnahme werden ausschließlich die neben der Schnittlinie angeordneten Messpunkte dieser zugewiesen. Weiter von der Schnittlinie angeordneten Messpunkte werden nicht oder einer nachfolgenden Schnittlinie zugewiesen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden die mit mindestens einer Schnittlinie korrespondierenden Punktpaare ermittelt, wenn eine Verbindungslinie zwischen zwei Messpunkten oder eine Regression der Trajektoriendaten die entsprechende Schnittlinie schneidet. Somit erfolgt die Zuweisung der Messpunkte einer Schnittlinie, wenn die Trajektorie die Schnittlinie schneidet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird mindestens einer Schnittlinie eine Vielzahl von Folgeabständen basierend auf einer Vielzahl von Trajektorien zugewiesen. Dabei kann für jede Trajektorie jeweils ein Folgeabstand einer Schnittlinie zugeordnet werden, sofern die Trajektorie die Schnittlinie überschreitet. Basierend auf einer Vielzahl von ermittelten Trajektorien, die entlang der Route aufgezeichnet wurden, können mehrere Folgeabstände der Schnittlinie oder dem Prüfpunkt zugeordnet werden. Mit einer steigenden Anzahl von Folgeabständen erhöht sich die Genauigkeit der zugewiesenen Folgeabstände, beispielsweise durch Mittelwertbildung der Folgeabstände.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden für jede Schnittlinie eine Standardabweichung, ein Mittelwert, eine Varianz, ein Streuungsmaß, eine 25%-perzentile und/oder eine 75%-perzentile anhand der Vielzahl der Folgeabstände berechnet. Hierdurch können die crowd-source-basiert ermittelten und den Schnittlinien zugeordneten Folgeabstände auf einen Mittelwert beschränkt und mit einer definierten Streuung um den Mittelwert versehen werden. Dies ermöglicht eine technisch einfache Verwendung der Folgeabstände im Rahmen eines fahrzeugseitigen Warnsystems.
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Insbesondere kann fahrzeugseitig ein Abstand zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer gemessen werden. Unterschreitet der gemessene Abstand den gemittelten Folgeabstand mit der addierten Streuung oder Standardabweichung, so kann eine erste Warnung ausgegeben werden. Bei einem Unterschreiten des Mittelwerts des Folgeabstands an der entsprechenden Position des Fahrzeugs können Maßnahmen durch das Fahrzeug, wie beispielsweise eine automatische Drosselung der Geschwindigkeit, ergriffen bzw. durch das Steuergerät eingeleitet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird basierend auf den den Schnittlinien zugewiesenen Folgeabständen entlang mindestens einer Route ein Folgeabstands-Profil erstellt. Dabei kann das Folgeabstands-Profil eine Vielzahl von Prüfpunkten mit zugewiesenen Folgeabständen aufweisen. Je nach Ausgestaltung können die Folgeabstände entlang der Route durch Verbindungslinien oder durch Funktionen nachgebildet werden, um an jeder Position entlang der Route einen Folgeabstand bereitstellen zu können.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden eine Fahrzeugposition von mindestens einem Fahrzeug und ein Abstand zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer empfangen oder ermittelt. Der Abstand wird mit in Abhängigkeit von der Fahrzeugposition mit mindestens einem Wert eines Folgeabstands aus dem Folgeabstands-Profil verglichen. Bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts des Folgeabstands wird eine Warnung erzeugt oder mindestens eine Maßnahme zum Anpassen des Abstands zum vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer veranlasst. Hierdurch wird eine technisch einfache und effiziente Nutzung des Folgeabstands-Profils durch Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fahrzeuge, ermöglicht. Insbesondere kann von einer Fahrzeugsensorik der Folgeabstand überwacht und der Fahrer benachrichtigt werden, wenn der Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu gering ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Grenzwert des Folgeabstands als ein Mittelwert mit einer addierten Standardabweichung festgelegt. Somit kann der Grenzwert für Warnmeldungen technisch einfach ermittelt und bei Bedarf aktualisiert werden.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung zum gemäß einer Ausführungsform,
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform,
- 3 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Route mit beispielhaften Trajektorien und erstellten Schnittlinien, und
- 4 ein beispielhaftes Folgeabstands-Profil für den in 3 gezeigten Abschnitt der Route.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeuganordnung 1 zum gemäß einer Ausführungsform. Dabei dient die Fahrzeuganordnung 1 der Veranschaulichung eines in 2 näher beschriebenen Verfahrens 2 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die Fahrzeuganordnung 1 weist beispielhaft ein Ego-Fahrzeug 4 auf, welches hinter einem weiteren Verkehrsteilnehmer 6 fährt. Zwischen dem Ego-Fahrzeug 4 und dem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 6 besteht ein Abstand 5 bzw. Folgeabstand F. Der Folgeabstand F zum vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 6 kann durch fahrzeugseitige Sensoren 8 des Ego-Fahrzeugs 4 gemessen werden.
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Als fahrzeugseitige Sensoren 8 können beispielsweise LIDAR-Sensoren, Radarsensoren, Kamerasensoren, Ultraschallsensoren und dergleichen verwendet werden. Das Ego-Fahrzeug 4 kann hierbei gemäß der BASt Norm assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
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Die Fahrzeuganordnung 1 zeigt einen Abschnitt einer Route 10, die in Form einer in 3 dargestellten Straße mit zwei Fahrspuren gleicher Fahrtrichtung ausgestaltet ist.
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Die ebenfalls in der 3 gezeigte Trajektorie 12 des Ego-Fahrzeugs 4 wird durch ein fahrzeugseitiges Steuergerät 14 aufgezeichnet. Dies kann unter Zuhilfenahme von nicht dargestellten GNSS-Sensoren erfolgen. Darüber hinaus kann das Steuergerät 14 ermittelte Messdaten der fahrzeugseitigen Sensoren 8 empfangen und verarbeiten.
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Für eine externe Verarbeitung der Messdaten und zum crowd-source-basierten Sammeln von Messdaten kann das fahrzeugseitige Steuergerät 14 eine drahtlose Kommunikationsverbindung 16, beispielsweise in Form einer Mobilfunkverbindung oder WLAN-Verbindung, zu einer fahrzeugexternen Servereinheit 18 herstellen und die Messdaten mit Positionsdaten des Ego-Fahrzeugs 4 in verarbeiteter oder unverarbeiteter Form an die fahrzeugexterne Servereinheit 18 übermitteln.
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Die fahrzeugexterne Servereinheit 18 kann die empfangenen Messdaten und Informationen verarbeiten und beispielsweise zum Anpassen von digitalen Karten nutzen.
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Das Ego-Fahrzeug 4 und der Verkehrsteilnehmer 6 dienen lediglich der Veranschaulichung. Insbesondere kann die Fahrzeuganordnung 1 eine Vielzahl von Fahrzeugen 4 oder Verkehrsteilnehmern 6 aufweisen, die Messdaten an die fahrzeugexterne Servereinheit 18 parallel oder zeitlich versetzt übermitteln können.
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In der 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens 2 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren 2 dient zum positionsabhängigen Ermitteln von Folgeabständen F, insbesondere durch ein Steuergerät, welches als ein fahrzeugseitiges Steuergerät 14 oder als eine fahrzeugexterne Servereinheit 18 ausgestaltet sein kann.
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In einem Schritt 20 werden Messdaten von mindestens einer Trajektorie 12 mit einer Vielzahl von Messpunkten M empfangen. Die Messpunkte M weisen Positionsdaten und Abstandsdaten zu vorausfahrenden Verkehrsteilnehmern 6 entlang mindestens einer Route 10 auf. Die Messdaten werden entsprechend den ermittelten Positionen des Fahrzeugs 4 mit einer digitalen, topologischen Karte der Verkehrsinfrastruktur abgeglichen. Dabei können die Messdaten örtlich angepasst die digitale Karte überlappen oder in Form einer Ebene der digitalen Karte abgebildet sein. Dies ist schematisch in der 3 gezeigt.
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Ein weiterer Schritt 22 des Verfahrens 2 beinhaltet das Verteilen einer Gruppe aus Prüfpunkten P entlang der Route 10 in vordefinierten Abständen A. Insbesondere kann eine Reihe von Stichprobenpunkten bzw. Prüfpunkten P entlang der Route 10 in einem bestimmten räumlichen Intervall A erzeugt werden. Das Intervall wird durch einen vorgegebenen Abstandsparameter bestimmt.
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Je nach Ausgestaltung kann der Abstandsparameter entlang der Route 10 konstant sein oder variiert werden.
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In einem weiteren Schritt 24 wird an jedem Prüfpunkt P eine Schnittlinie S erzeugt, die quer zu einem Verlauf der Route 10 ausgerichtet ist. Hierdurch können unterschiedliche Fahrspuren der Route 10 und auch von der Route 10 abweichende Trajektorien 12 die Schnittlinien S kreuzen und den entsprechenden Prüfpunkten P zugewiesen werden, durch die die Schnittlinien S kreuzen. Anschließend werden in einem weiteren Schritt 26 aus der Vielzahl von Messpunkten M mit den Schnittlinien S korrespondierende Punktpaare M1, M2 aus einer Vielzahl von Messpunkten M ermittelt.
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Für jede Schnittlinie S werden durch das Verfahren 2 die Messpunkte M der Trajektorie 12 mit Verbindungslinien V, die die Messpunkte M1, M2 beidseitig der Schnittlinien S verbinden, der entsprechenden, die Verbindungslinie V schneidenden Schnittlinie S, zugeordnet. Diese Messpunkte M1, M2 werden als die Trajektorienschnittpunkte des entsprechenden Probepunkts bezeichnet. In der 3 ist diese Zuordnung der Messpunkte M1, M2 zu Schnittlinien S schematisch illustriert.
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Anhand der Abstandsdaten an den der mindestens einen Schnittlinie korrespondierenden Punktpaaren M1, M2 wird mindesten ein Folgeabstand F zugewiesen.
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In einem weiteren Schritt 28 kann an jedem Prüfpunkt P der Folgeabstand F jeder Trajektorie 12, die sich mit der entsprechenden Schnittlinie S schneidet, aus dem Punktpaar M1, M2, das zu einem solchen Schnittpunkt S beiträgt, zugewiesen werden. Dies kann beispielsweise durch lineare Interpolation der Folgeabstände F der beiden Punktpaaren M1, M2 umgesetzt werden.
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Schließlich kann eine Reihe von statistischen Werten über den Folgeabstand F, z. B. der Mittelwert, die Varianz, der Median, der Minimal- und der Maximalwert des Folgeabstands und die Spanne der Folgeabstandswerte, mit den Folgeabstandswerten F aller Trajektorien 12, die sich mit der Schnittlinie S schneiden, berechnet 30 werden.
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Basierend auf dem in 3 dargestellten Szenario zeigt die 4 ein Folgeabstands-Profil mit den Mittelwerten des Folgeabstands F an jedem Prüfpunkt P entlang der Route 10. Die jeweiligen Mittelwerte des Folgeabstands F sind durch lineare Interpolation miteinander verbunden, sodass nicht nur diskrete Werte des Folgeabstands F an den Prüfpunkten P sondern auch geschätzte Werte des Folgeabstands F zwischen den Prüfpunkten P bereitgestellt werden können.
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Das Ergebnis spiegelt die Veränderung des Folgeabstands F entlang der Route 10 mit einer vorgegebenen räumlichen Auflösung wider. Hierdurch kann eine technisch einfache Anreicherung von Routen 10 mit Folgeabstands-Profilen unter Verwendung von crowd-source-basierten Trajektorien ermöglicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215605 A1 [0003]
- DE 102016113903 A1 [0004]
