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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Notrufeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer
Sensorik zum Erfassen von auf das Fahrzeug bzw. auf die Insassen
einwirkenden Beschleunigungen, mit einer Auswerteeinheit und mit
einer Sendeeinheit zum automatischen Absetzen eines Notrufs.
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In
der deutschen Offenlegungsschrift 199 17 207 wird eine Notrufeinrichtung
für ein
Kraftfahrzeug beschrieben, die im Falle eines Unfalls automatisch eine
Notrufmeldung an eine Rettungsleitstelle aussendet. Das Kraftfahrzeug
ist mit einer Sensorik zum Erfassen von Translationsbeschleunigungen,
Drehwinkelbeschleunigungen, Formveränderungen der Fahrzeugkarosserie,
Bremsvorgängen
und/oder Lenkbewegungen ausgestattet. Kritische Fahrsituationen
und insbesondere Unfälle
können
durch Auswerten der Sensordaten automatisch erkannt werden, so dass
dann auch automatisch eine Notrufmeldung abgesetzt werden kann.
Mit der Notrufmeldung wird die geografische Position des verunglückten Fahrzeugs
an die Rettungsleitstelle übermittelt.
Die Notrufmeldung soll entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift
199 17 207 außerdem
Informationen für
die Einleitung von geeigneten Hilfsmaßnahmen umfassen. Als Beispiele
für derartige
Zusatzinformationen werden hier das Fahrzeugkennzeichen, der Fahrzeugtyp,
die Zahl der Fahrzeuginsassen, eventuell akute Krankheiten von Fahrzeuginsassen, der
Unfallhergang bzw. die Unfallschwere und das Ausmaß der Verletzungen
der Fahrzeuginsassen genannt.
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Offen
bleibt, wie die Art und das Ausmaß der Verletzungen der einzelnen
Fahrzeuginsassen ermittelt werden können.
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Vorteile der
Erfindung
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit zur automatischen
und relativ zuverlässigen
Abschätzung
von Art und Ausmaß der
Verletzungen der Fahrzeuginsassen vorgeschlagen, so dass sehr schnell
geeignete Hilfsmaßnahmen
ergriffen werden können.
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Erfindungsgemäß wird der
Abschätzung
von Art und Ausmaß der
Verletzungen ein Modell für
jeden einzelnen Fahrzeuginsassen zugrunde gelegt. Anhand des Modells
wird berechnet, wie sich die auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigungen
auf den jeweiligen Insassen bzw. einen entsprechenden Dummy auswirken,
d.h. welche Bewegungen der jeweilige Insasse ausführt und
durch was diese Bewegungen ggf. begrenzt werden. Dabei werden sowohl Wechselwirkungen
mit im Wesentlichen starren Fahrzeugteilen, wie z.B. Karosserie,
Kopfstützen
und Lenkrad, berücksichtigt,
als auch Wechselwirkungen mit im Fahrzeug vorhandenen Rückhaltemitteln,
wie Airbags, Gurtsystemen und Gurtstraffern. Das Ausmaß der Verletzungen
kann dann einfach für
jeden einzelnen Insassen mit Hilfe der aus der Gesetzgebung bekannten
Verfahren zur Berechnung der Verletzungsschwere AIS und MAIS abgeschätzt werden. Die
Genauigkeit dieser Abschätzung,
d.h. wie detailliert die an den einzelnen Körperteilen auftretenden Verletzungen
ermittelt werden können,
hängt davon ab,
wie gut das Modell die Konstitution des jeweiligen Insassen, wie
z.B. die Größe, das
Gewicht, die Proportionen, die körperliche
Verfassung, etc., wiedergibt.
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Bei
einem Unfall setzt die erfindungsgemäße Notrufeinrichtung automatisch
einen Notruf ab, der eine möglichst
detaillierte Beschreibung bzw. Abschätzung der Verletzungen der
einzelnen Fahrzeuginsassen umfasst. Anhand dieser Informationen kann
die Rettungsleitstelle gezielte Hilfsmaßnahmen einleiten. So kann
bei Kenntnis der Anzahl der Fahrzeuginsassen bzw. der Anzahl der
voraussichtlich Verletzten abgeschätzt werden, wie viele Rettungsfahrzeuge
benötigt
werden. Aufgrund der Informationen über Art und Schwere der Verletzungen
ist es möglich,
unverzüglich
einen auf das jeweilige Verletzungsbild spezialisierten Notarzt
zu entsenden. Scheint eine Operation dringend erforderlich, so kann
schon unmittelbar nach Empfang des Notrufs mit entsprechenden Vorbereitungen
begon nen werden, bis hin zur Suche nach einem geeigneten Ärzteteam
und Spenderorgan.
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Grundsätzlich kann
es sich bei dem Modell, das der Abschätzung von Art und Ausmaß der Verletzungen
der Fahrzeuginsassen zugrundegelegt wird, um ein Standardmodell
handeln, das den Körper
eines Insassen beispielsweise in Form von fünf bzw. acht gekoppelten Masseelementen
für Kopf,
Rumpf, Oberschenkel, Unterschenkel und Füße darstellt. Im Rahmen eines
Standardmodells werden Durchschnittswerte für die Größen und Gewichte der einzelnen
Masseelemente angenommen.
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Die
Abschätzung
von Art und Ausmaß der Verletzungen
kann jedoch wesentlich verbessert werden, wenn für jeden Fahrzeuginsassen ein
individualisiertes Modell verwendet wird, das in zumindest einigen
Merkmalen an die Konstitution des Fahrzeuginsassen angepasst ist.
In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine
Innenraumsensierung vorgesehen ist, die geeignete Informationen über die
Fahrzeuginsassen liefert.
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Umfasst
eine derartige Innenraumsensierung Mittel zum Erfassen der Sitzbelegung,
so kann der Rettungsleitstelle im Falle eines Unfalls automatisch
mitgeteilt werden, welche Fahrzeugsitze belegt sind bzw. wie viele
Insassen sich in dem Unfallfahrzeug befinden. Für Fahrzeugsitze, die sicher
unbelegt sind, kann auf eine Abschätzung von Art und Ausmaß der Verletzungen
verzichtet werden.
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Zum
Erfassen der Sitzbelegung können
beispielsweise Sensormatten, sogenannte Occupant-Classification
Matten, eingesetzt werden, die in den einzelnen Fahrzeugsitzen verbaut
sind und die Druckverteilung im Sitz erfassen. Mit diesen Sensormatten
kann nicht nur festgestellt werden, ob ein Fahrzeugsitz belegt ist.
Die Sensormatten ermöglichen
auch eine Abschätzung
des Gewichts des jeweiligen Insassen und ermöglichen Rückschlüsse auf die aktuelle Sitzhaltung.
Zur Gewichtsmessung können
auch andere Sensoriken verwendet werden, wie z.B. absolut messende
Sensoren. All diese Informationen können zur Modifizierung des
Insassenmodells herangezogen werden. Durch Auswertung der Druckverteilung
im Fahrzeugsitz kann außerdem
erkannt werden, ob hier ein Kindersitz montiert ist. Die Innenraumsensierung
kann aber auch Mittel zur automatischen Kindersitzerkennung umfassen,
die auf Transpondertechnik basieren. In diesem Fall muss der Kindersitz
mit einem Transponder ausgestattet sein, der ein Erkennungssignal
zurücksendet,
wenn eine zur Überprüfung vorgesehene
Antenne ein Signal aussendet. Durch Auswertung des Erkennungssignals,
kann zum einen ermittelt werden, ob sich ein Kindersitz auf einem
bestimmten Fahrzeugsitz befindet und zum anderen um welche Art von
Kindersitz es sich handelt, d.h. einen Kindersitz für ein Kleinkind oder
für ein
schon größeres Kind.
Dementsprechend kann dann das Modell für die Abschätzung von Art und Ausmaß der Verletzungen
modifiziert werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung umfasst die
Innenraumsensierung eine Stereovideokamera. Durch Auswertung der
Videodaten lassen sich zuverlässige
Aussagen über
die Art der Sitzbelegung und auch den Unfallhergang machen, da hier
alle Fahrzeuginsassen mit einem Sensor erfasst werden können und
ihre Trajektorien sowie ihre Wechselwirkungen mit den Rückhaltemitteln sogar
während
des Unfalls verfolgt werden können. Durch
Analyse der erfassten Insassen können
hier wichtige Eingangsgrößen für das Insassenmodell, wie
z.B. die Proportionen der verschiedenen Körperteile, ermittelt werden.
Außerdem
können
Art und Ausmaß der
Verletzungen durch Auswertung der Videobilder näher bestimmt werden.
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Wie
bereits erwähnt,
ist die Abschätzung
von Art und Ausmaß der
Verletzungen um so besser, je mehr Informationen über die
Konstitution des jeweiligen Insassen zur Verfügung stehen. Deshalb ist es von
besonderem Vorteil, wenn das Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Einlesen
von personenbezogenen Daten mindestens eines Benutzers, beispielsweise
zur Identifikation des Fahrers, ausgestattet ist. In diesem Fall
können
auch personenbezogenen Daten, wie Informationen über die Größe, das Alter, die Blutgruppe oder
Erkrankungen, des Benutzers, bei der Abschätzung von Art und Ausmaß der Verletzungen
berücksichtigt
werden und ggf. an die Rettungsleitstelle übertragen werden.
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Wesentlich
für eine
möglichst
realistische und detaillierte Abschätzung von Art und Ausmaß der Verletzungen
ist nicht nur die Güte
des Insassenmodells sondern auch, wie genau der Unfallhergang erfasst
werden kann. Ist das Kraftfahrzeug mit Rückhaltemitteln ausgestattet,
so erweist es sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft, wenn
die Informationen über
die Art der eingesetzten Rückhaltemittel und/oder
den Auslösezeitpunkt
bei der Abschätzung von
Art und Ausmaß der
Verletzungen der Insassen berücksichtigt
werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Notrufeinrichtung ist nicht
nur dazu in der Lage, einen automatischen Notruf mit Informationen über Art
und Ausmaß der
Verletzungen der Fahrzeuginsassen abzusetzen, sondern kann einen Ersthelfer
am Unfallort auch durch Informationen über sinnvolle Sofortmaßnahmen
unterstützen.
Diese Informationen werden ausgehend von der zuvor ermittelten Art
und dem Ausmaß der
Verletzungen der Insassen aus einer Datenbank ausgelesen und über ein
optisches und/oder akustisches Ausgabesystem zur Verfügung gestellt.
Dabei kann es sich um eine im Steuergerät des Kraftfahrzeugs abgespeicherte
Datenbank handeln oder aber auch um eine externe Datenbank, wobei
dann Mittel zur bidirektionalen Kommunikation mit dieser externen
Datenbank vorgesehen sein müssen.
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Vorteilhafter
Weise kann die erfindungsgemäße Notrufeinrichtung
auch eine Kommunikation mit der Rettungsleitstelle aufbauen, die
dem Ersthelfer dann beratend zur Seite stehen kann. In diesem Zusammenhang
erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug über ein
Kamerasystem beispielsweise zur Innenraumsensierung verfügt, das
nach dem Unfall einfach abmontiert werden kann, so dass der Ersthelfer
der Rettungsleitstelle detaillierte Bilder von den Verletzten zusenden
kann. Die Rettungsleitstelle kann den Ersthelfer dann noch gezielter
unterstützen.
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Zeichnungen
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Wie
bereits voranstehend ausführlich
erörtert,
gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch
1 nachgeordne ten Patentansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.
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1 zeigt das Blockschaltbild
einer erfindungsgemäßen Notrufeinrichtung,
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2 zeigt das Modell eines
Insassen vor einem Unfall und
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3 zeigt das in 2 dargestellte Modell eines
Insassen während
eines Unfalls.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in 1 in Form eines Blockschaltbildes dargestellte
Notrufeinrichtung für
ein Kraftfahrzeug umfasst eine Sensorik 1 zum Erfassen
von Beschleunigungen, die auf das Fahrzeug bzw. auf die Insassen
einwirken. Dabei kann es sich beispielsweise auch um die Sensorik
des Airbag-Steuergeräts
handeln. Die Beschleunigungssignale werden von einer Auswerteeinheit 2 ausgewertet,
um Gefahrensituationen und insbesondere auch das Eintreten eines
Unfalls zu erkennen. In diesem Falle wird eine Sendeeinheit 3 aktiviert,
die dann automatisch einen Notruf absetzt, der beispielsweise Angaben über die
Position des Unfallfahrzeugs enthält.
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Bei
Eintritt eines Unfalls werden die Beschleunigungssignale, die von
der Sensorik 1 erfasst worden sind, außerdem zum Abschätzen von
Art und Ausmaß der
Verletzungen der Fahrzeuginsassen genutzt, um diese Informationen
zusammen mit dem Notruf, also ebenfalls automatisch, an eine Rettungsleitstelle
zu übertragen.
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Zur
Abschätzung
von Art und Ausmaß der Verletzungen
wird erfindungsgemäß berechnet,
wie sich die Beschleunigungen, die von der Sensorik 1 während des
Unfalls erfasst worden sind, auf ein Modell für den jeweiligen Fahrzeuginsassen
auswirken. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Modelle 4, 5 und 6 vorgesehen,
ein Modell 4 für
den Fahrer, ein Modell 5 für den Beifahrer und ein Modell 6 für weitere
Insassen.
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In
den 2 und 3 sind fünf gekoppelte Masseelemente 21 bis 25 als
Standardmodell 20 für
den Beifahrer dargestellt. Das Masseelement 21 repräsentiert
den Kopf des Beifahrers, daran schließt sich das Masseelement 22 für den Rumpf
an. Mit den drei weiteren Masseelementen 23 bis 25,
die entsprechend angeordnet sind, soll das Verhalten der Oberschenkel,
der Unterschenkel und der Füße des Beifahrers
simuliert werden. 2 zeigt
die Situation vor einem Unfall. Der Beifahrer nimmt eine entspannte Sitzhaltung
auf dem Beifahrersitz 26 ein. Der Rumpf – Masseelement 22 – und die
Oberschenkel – Masseelement 23 – schließen einen
Winkel von ca. 90° ein,
während
die Oberschenkel – Masseelement 23 – und die
Unterschenkel – Masseelement 24 – einen deutlich
größeren Winkel
einschließen.
Vor dem Beifahrer befindet sich das Armaturenbrett 27. 3 zeigt, wie sich der Beifahrer
bzw. sein Modell 20 bei einem Frontalaufprall verhält. Die
gesamte Person wird nach vorne in Richtung Armaturenbrett 27 verschoben.
Dabei vollführt
der Rumpf – Masseelement 22 – eine Kippbewegung
gegen das Armaturenbrett 27, so dass sich der Winkel zwischen
Rumpf – Masseelement 22 – und Oberschenkeln – Masseelement 23 verkleinert
genauso wie der Winkel zwischen Oberschenkeln – Masseelement 23 – und Unterschenkeln – Masseelement 24.
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Mit
Hilfe eines derartigen Modells und der erfassten Beschleunigungssignale
lassen sich die Bewegungen und insbesondere auch die Verzögerungen
der einzelnen Körperteile
während
eines Unfalls relativ genau bestimmen. Das Ausmaß einer Verletzung, die Verletzungsschwere,
kann mit Hilfe eines aus der Gesetzgebung bekannten Berechnungsverfahrens
ermittelt werden. Danach ergibt sich beispielsweise die Schwere
der Kopfverletzung eines durchschnittlichen Mannes, der ca. 1,80
m groß ist und
75 kg wiegt, als HIC (Head Injury Criteria)
wobei t
2 – t
1 ein Zeitintervall von ca. 15 ms bis 30
ms ist und a die auf die betroffene Person einwirkende Beschleunigung
ist. Durch Kombination dieses HIC-Wertes mit personenbezogenen Informationen, wie
z.B. der tatsächlichen
Größe und des
tatsächlichen
Gewichts der betroffenen Person, kann für diese Person eine individuelle
Wahrscheinlichkeit ermittelt werden, mit der eine Kopfverletzung
der ermittelten Schwere eintritt. Dazu stehen der Auswerteeinheit
2 medizinische
Daten zur Verfügung,
die angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit bestimmte Verletzungen
bei einer bestimmten Verzögerung
eines Körperteils
mit einem bestimmten Gewicht auftreten. Für die Berechnung der Verletzungsschwere
im Brust- oder Abdomenbereich können
auch andere Formeln verwendet werden.
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Im
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
das Kraftfahrzeug mit einer Innenraumsensierung 7 ausgestattet,
mit der neben anderen Betriebsparametern auch Informationen über die
Sitzbelegung und die Fahrzeuginsassen gewonnen werden können. Eine
Komponente der Innenraumsensierung 7 bilden Sensormatten,
die in den einzelnen Fahrzeugsitzen verbaut sind und mit denen sich
die Druckverteilung in dem jeweiligen Sitz erfassen lässt. Damit kann
nicht nur festgestellt werden, ob ein Sitz belegt ist. Die Druckverteilung
im Sitz lässt
auch Rückschlüsse auf
das Gewicht eines Insassen zu und liefert Informationen über dessen
Sitzposition zu Beginn eines Crashs. Die Innenraumsensierung 7 kann noch
weitere Sensoriken umfassen, wie z.B. absolut messende Gewichtssensoren
und eine Kamera.
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Die
von der Innenraumsensierung 7 erfassten Informationen werden
zum einen zur Anpassung des Modells 4, 5 oder 6 an
den jeweiligen Insassen genutzt und werden zum anderen der Sendeeinheit 3 zur
Verfügung
gestellt, so dass im Falle eines Unfalls ein Notruf abgesetzt wird,
der automatisch Informationen über
die Anzahl der Fahrzeuginsassen beinhaltet und ggf. sogar Informationen
darüber,
welche Fahrzeugsitze belegt sind.
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Da
immer davon ausgegangen werden kann, dass der Fahrersitz belegt
ist, wird standardmäßig eine
Abschätzung
von Art und Ausmaß der
Verletzungen des Fahrers durchgeführt. Bei Fahrzeugsitzen, die
sicher unbelegt sind, wird auf eine derartige Abschätzung verzichtet.
Kann bei einem Fahrzeugsitz nicht eindeutig er mittelt werden, ob
er belegt ist oder nicht, werden zwar Art und Ausmaß der Verletzungen
eines potentiellen Insassen ermittelt. Diese Informationen werden
dann aber unter Hinweis auf die Belegungsunsicherheit an die Rettungsleitstelle übertragen.
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Im
Folgenden werden zwei Beispiele für einen Notruf gegeben, der
Informationen über
die Sitzbelegung umfasst.
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Beispiel 1:
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- 2 Verletzte
- Fahrer Verletzungsschwere MAIS 3
- Kopf HIC 500, leichte Brustverletzungen
- Beifahrer Verletzungsschwere MAIS 4
- Kopf HIC 800, Kontakt mit Armaturenbrett, starke Brustverletzungen,
sehr wahrscheinlich Quetschung der Leber
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Beispiel 2:
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- 2 bis 4 Verletzte
- Fahrer leichte Verletzungen
- Beifahrer mittlere Verletzungen
- Rücksitz
links leichte Verletzungen, unklar ob Person vorhanden
- Rücksitz
rechts keine Verletzungen, unklar ob Person vorhanden
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Die
Innenraumsensierung 7 im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
umfasst auch eine automatische Kindersitzerkennung, die auf Transpondertechnik
basiert. Dazu sind die einzelnen Fahrzeugsitze mit Empfangsantennen
ausgestattet, die beispielsweise zusammen mit den Sensormatten verbaut
sein können.
Außerdem
ist eine Antenne vorgesehen, die ein Prüfsignal aussendet. Ist ein
Kindersitz mit einem Transponder vorhanden, der das Prüfsignal
empfangen hat, so sendet dieser Transponder ein Erkennungssignal
zurück,
das von der Empfangsantenne des Fahrzeugsitzes aufgefangen wird,
auf dem der Kindersitz installiert ist. Das Erkennungssignal kann
neben der Information, dass ein Kindersitz vorhanden ist, auch Informationen über die
Art des Kindersitzes umfassen, also beispielsweise ob es sich um
einen Kindersitz für
ein Kleinkind oder ein älteres Kind
handelt. Daraus kann auf das Alter bzw. Größe und Gewicht des transportierten
Kindes geschlossen werden. Wenn Informationen über die Masse des transportierten
Kindes vor liegen, so können
diese ebenfalls für
die Insassenmodellierung und damit für die Abschätzung von Art und Ausmaß von etwaigen Verletzungen
herangezogen werden. Außerdem kann
das Ergebnis einer solchen automatischen Kindersitzerkennung im
Falle eines Unfalls zusammen mit dem Notruf an die Rettungsleitstelle übermittelt werden.
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Im
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
das Kraftfahrzeug außerdem
mit einem System zur Insassenidentifikation 8 ausgestattet,
mit dessen Hilfe sich beispielsweise der Fahrer gegenüber dem Kraftfahrzeug
identifiziert, um seine Zugriffsberechtigung nachzuweisen. Das System
zur Insassenidentifikation 8 greift auf eine Datenbank 9 zu,
die neben Identifikationsmerkmalen der zugriffsberechtigten Personen
auch weitere personenbezogene Informationen, wie das Alter, die
Blutgruppe oder etwaige Erkrankungen, umfasst. Auch diese personenbezogenen
Informationen werden zur Verfeinerung des entsprechenden Modells 4, 5 oder 6 bzw.
zur Abschätzung
der Verletzungsschwere genutzt.
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Außerdem kann
die Abschätzung
von Art und Ausmaß der
Insassenverletzungen durch Kenntnisse über die eingesetzten Rückhaltemittel,
wie Gurtstraffer und Airbags, und den Zeitpunkt ihrer Aktivierung
verbessert werden. Diese Informationen werden hier vom Airbagsteuergerät 10 geliefert.
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Ein
CAN-Bus 11 stellt Informationen über weitere Randbedingungen
zur Verfügung,
die sich auf das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen auswirken,
wie z.B. Informationen über
die Positionen und Stellungen der einzelnen Fahrzeugsitze oder Informationen
darüber,
ob das Handschuhfach zu Beginn eines Crashs geöffnet war.
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Die
von der Auswerteeinheit 2 ermittelten Informationen über Art
und Ausmaß der
Insassenverletzungen werden in einem nachgeschalteten Logikmodul 12 ausgewertet,
um einen Ersthelfer durch detaillierte Informationen und ggf. auch
Handlungsanweisungen zu unterstützen.
Dazu werden dem Logikmodul 12 auch personenbezogene Informationen aus
der Datenbank 9 zur Verfügung gestellt. Über eine
Sprachausgabe 13 und ggf. auch eine Bildausgabe können dem
Ersthelfer die Verletzungen der einzelnen Insassen genau beschrieben
werden und auch Ratschläge
zur ersten Hilfe gegeben werden. Dazu greift das Logikmodul 12 auf
eine hier nicht dargestellte Datenbank zu, in der geeignete Behandlungsschritte
für unterschiedliche
Verletzungen abgespeichert sind. Eine derartige Datenbank kann im Steuergerät des Fahrzeugs
abgespeichert sein.
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Außerdem kann
im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
eine Kommunikation mit einer externen Datenbank oder der Rettungsleitstelle
aufgebaut werden, so dass diese dem Ersthelfer beratend zur Seite
stehen kann. Dazu umfasst die Notrufeinrichtung eine abnehmbare
Stereovideokamera 14, mit der alle Insassen im Kraftfahrzeug
erfasst werden. Diese Stereovideokamera 14 kann nach einem
Unfall abmontiert werden, um der Rettungsleitstelle detaillierte
Bilder von den Verletzten zu übermitteln.
Es kann jedoch auch jede andere Art von Kamerasystem eingesetzt
werden.