WO2010003714A1 - Ausweichfunktion zur vermeidung von kollisionen - Google Patents

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evasive maneuver
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Roland Galbas
Jascha Freess
Heribert Uhl
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Robert Bosch Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • B62D15/0265Automatic obstacle avoidance by steering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/02Active or adaptive cruise control system; Distance control
    • B60T2201/022Collision avoidance systems

Definitions

  • the invention relates to a method for assisting the driver of a motor vehicle in an evasive maneuver according to the preamble of patent claim 1, and to a corresponding device according to the preamble of patent claim 7.
  • Today's vehicles are often equipped with additional functions to assist the driver in preventing a collision with an obstacle. These include, for example, automatic brake assistants (BAS, ACC) which automatically brake the vehicle in a critical situation or increase the brake pressure exerted by the driver.
  • BAS automatic brake assistants
  • ACC automatic brake assistants
  • DST Dynamic Steering Torque
  • This additional steering torque is intended to guide the driver through the corner on an optimal course.
  • Research is being carried out on functions that monitor the space in front of the vehicle and perform an autonomous evasive maneuver when an obstacle has been detected. However, the implementation of autonomous evasive maneuvers is for reasons of safety as well as for the sake of
  • Disclosure of the invention It is therefore the object of the present invention to provide a method and a device for assisting the driver in an evasive maneuver that takes into account the driver's request.
  • An essential aspect of the invention is to provide a driver assistance function that calculates one or more trajectories along which the vehicle could evade the obstacle and further monitors whether the driver initiates an evasive maneuver.
  • a steering actuator such as a steering actuator
  • EPS electric power steering
  • the steering actuator may in principle be an actuator of the front axle steering and / or a possibly existing rear axle steering.
  • a steering torque is applied to the steering, which can be detected haptically by the driver.
  • the steering angle can be adjusted at the wheels.
  • the steering intervention is inventively sized so that he
  • the assistance function is basically only triggered when the driver initiates the evasive maneuver himself. So no autonomous evasion maneuver is performed.
  • the assistance function supports the driver, but he remains responsible and leads the actual driver
  • the assistance function according to the invention thus has the significant advantage that the driver's request for the evasive maneuver remains determinative.
  • the assistance function according to the invention is preferably activated when an obstacle has been detected and the probability of an imminent evasive maneuver is high.
  • a high probability can be assumed, for example, if the time until a possible collision of the vehicle with the obstacle is less than a predetermined threshold value.
  • the assistance function preferably calculates an alternative trajectory. As soon as the driver initiates the evasive maneuver has the assistance function as described above in the steering and guides the driver along the trajectory.
  • the steering intervention performed by the assistance function is preferably dimensioned such that it guides the driver along the calculated trajectory, but can be overridden by the driver at any time.
  • an automatic braking intervention can also take place in order to stabilize the vehicle during the avoidance maneuver or to guide it along the calculated trajectory.
  • the assistance function according to the invention is preferably active only within a predetermined speed range. For example, it may be provided to activate the function only at vehicle speeds of more than 50 to 60 km / h.
  • the activation threshold can be situation-dependent and, if necessary, determined by the assistance function.
  • the assistance function according to the invention preferably also takes into account the current vehicle speed and / or the friction conditions of the road.
  • the behavior of the driver in particular with regard to an override request, can be observed by the function, and the engagement of the steering actuator can be adapted accordingly.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an evasive maneuver
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of the essential method steps which are carried out by an assistance function
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a system for assisting the driver during an evasive maneuver.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an evasive maneuver in which a vehicle 1 approaches an obstacle 2. As soon as the driver enters
  • an assistance function 13 (see Figure 3) is active, which leads the driver on a previously calculated trajectory 3 by the evasive maneuver.
  • the assistance function intervenes in the steering of the vehicle and exerts a moment that can be felt haptically by the driver on the steering wheel and indicates to the driver how he should carry out the avoidance maneuver.
  • the steering wheel forces exerted by the assistance system are so small that they can be overridden by the driver at any time. The driver can therefore perform the evasive maneuver self-determined.
  • the steering angle at the wheels of the vehicle could be adjusted.
  • FIG. 2 shows the essential method steps that are performed by an assistance system during such an evasive maneuver.
  • step 5 first the surroundings of the vehicle are monitored with regard to possible obstacles 2.
  • the vehicle comprises a corresponding environmental sensor system, such as radar sensors 10 (see FIG. 3), optical sensors or other sensors whose signals are evaluated in block 11.
  • other data such as data sent by another vehicle 2, GPS data or map information can be taken into account to improve the environment detection.
  • a predetermined threshold e.g. B. 2s
  • a Driver assistance function activated step 6
  • the process branches back to the start.
  • the assistance function 13 After activating the assistance function 13, the latter calculates in step 7 a trajectory 3 which, taking into account the current driving situation, appears suitable for avoiding the obstacle 2.
  • the assistance function 13 takes into account in particular the vehicle speed, friction conditions, distance to the obstacle, possible
  • step 8 it is checked whether the driver initiates an evasive maneuver. Once this has been detected (case yes), the assistance function controls in step 9 the steering actuator 14, z. B. an electric motor of an electrically operated steering (EPS), and generates z.
  • EPS electrically operated steering
  • a steering torque that is haptically recognizable by the driver on the steering wheel and the driver suggests how he should perform the evasive maneuver.
  • even a brake intervention can be performed, which stabilizes the vehicle and supports the evasive maneuver. The driver is thus guided along the previously calculated trajectory 3 by the evasive maneuver.
  • block 10 denotes an environment sensor for detecting possible obstacles 2.
  • the sensor signals are processed and evaluated by an algorithm 11.
  • the results of the object detection are then processed by an algorithm 12, which evaluates the driving situation as a whole and, in particular, determines data as to how far the obstacle 2 is removed and, if appropriate, with what speed it moves.
  • the results of the unit 12 are processed by an assistance function 13, which detects a driver-initiated evasive maneuver by means of a steering angle sensor 16 and an inertial sensor 17 and the steering actuator 14 and possibly a vehicle brake controls to guide the driver along the previously calculated trajectory 3.

Abstract

Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichmanöver. Hierzu wird die Umgebung des Fahrzeugs im Hinblick auf die Existenz von Hindernissen überwacht und, wenn ein Hindernis (2) erkannt wurde, eine Assistenzfunktion (13) aktiviert, die wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer der Fahrer dem Hindernis (2) ausweichen könnte. Sobald der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet, bewirkt die Assistenzfunktion (13) Eingriffe in die Lenkung (14) des Fahrzeugs (1), die vom Fahrer am Lenkrad erfasst werden können und den Fahrer entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) durch das Ausweichmanöver führen.

Description

Beschreibung
Titel
Ausweichfunktion zur Vermeidung von Kollisionen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs bei einem Ausweichmanöver gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Heutige Fahrzeuge werden oftmals mit Zusatzfunktionen ausgestattet, die den Fahrer unterstützen sollen, eine Kollision mit einem Hindernis zu verhindern. Hierzu gehören beispielsweise automatische Bremsassistenten (BAS, ACC), die das Fahrzeug in einer kritischen Situation automatisch bremsen oder den vom Fahrer ausgeübten Bremsdruck verstärken. Daneben existieren weitere Assistenzfunktionen, wie z.B. DST (Dynamic Steering Torque), die den Fahrer bei Kurvenfahrten unterstützen, indem sie in die Lenkung eingreifen und ein Lenkmoment ausüben, das vom Fahrer haptisch erfasst werden kann. Dieses zusätzliche Lenkmoment soll den Fahrer auf einem optimalen Kurs durch die Kurve führen. Geforscht wird an Funktionen, die den Raum vor dem Fahrzeug überwachen und ein autonomes Ausweichmanöver durchführen, wenn ein Hindernis erkannt wurde. Das Durchführen von autonomen Ausweichmanövern ist jedoch sowohl aus Gründen der Sicherheit als auch aus Gründen der
Produkthaftung bedenklich, da der Eingriff ohne jegliche Berücksichtigung des Fahrerwunsches erfolgt.
Offenbarung der Erfindung Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers bei einem Ausweichmanöver zu schaffen, das den Fahrerwunsch berücksichtigt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 genannten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Fahrassistenzfunktion vorzusehen, die eine oder mehrere Trajektorien berechnet, entlang derer das Fahrzeug dem Hindernis ausweichen könnte, und die ferner überwacht, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet. Sobald erkannt wurde, dass der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat, wird - sofern der Fahrer der zuvor berechneten Trajektorie nicht ohnehin folgt - ein Lenkaktuator, wie z.B. eine elektrische Servolenkung (EPS) angesteuert. Der Lenkaktuator kann prinzipiell ein Aktuator der Vorderachslenkung und/oder einer ggf. vorhandenen Hinterachslenkung sein. Im Falle eines Eingriffs an der Vorderachslenkung wird beispielsweise ein Lenkmoment auf die Lenkung aufgebracht, das vom Fahrer haptisch erfasst werden kann. Wahlweise kann auch der Lenkwinkel an den Rädern verstellt werden. Der Lenkeingriff ist erfindungsgemäß so bemessen, dass er das
Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie am Hindernis vorbei führt. Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird grundsätzlich nur dann ausgelöst, wenn der Fahrer das Ausweichmanöver selbst einleitet. Es wird also kein autonomes Ausweichmanöver durchgeführt. Die Assistenzfunktion unterstützt den Fahrer, dieser bleibt aber selbst in der Verantwortung und führt die eigentliche
Lenkbewegung aus. Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion hat somit den wesentlichen Vorteil, dass der Fahrerwunsch für das Ausweichmanöver bestimmend bleibt.
Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird vorzugsweise aktiviert, wenn ein Hindernis erkannt worden ist und die Wahrscheinlichkeit für ein kurz bevorstehendes Ausweichmanöver hoch ist. Eine hohe Wahrscheinlichkeit kann beispielsweise angenommen werden, wenn die Zeitdauer bis zu einer möglichen Kollision des Fahrzeugs mit dem Hindernis kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Sobald die Assistenzfunktion aktiv ist, berechnet sie vorzugsweise eine Ausweich-Trajektorie. Sobald der Fahrer das Ausweichmanöver eingeleitet hat, greift die Assistenzfunktion wie vorstehend beschrieben in die Lenkung ein und führt den Fahrer entlang der Trajektorie.
Der von der Assistenzfunktion ausgeführte Lenkeingriff ist vorzugsweise derart bemessen, dass er den Fahrer zwar entlang der berechneten Trajektorie führt, aber vom Fahrer jederzeit übersteuert werden kann.
Bei der Berechung der Trajektorie und/oder der Bestimmung der Stärke des Lenkeingriffs kann auch das Lenkmoment oder die Lenkwinkelgeschwindigkeit berücksichtigt werden, das bzw. die der Fahrer beim Einleiten des Ausweichmanövers gewählt hat.
Zusätzlich zum Lenkeingriff kann auch ein automatischer Bremseingriff erfolgen, um das Fahrzeug während des Ausweichmanövers zu stabilisieren oder entlang der berechneten Trajektorie zu führen.
Die erfindungsgemäße Assistenzfunktion wird vorzugsweise nur innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs aktiv. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Funktion erst bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von über 50 bis 60 km/h zu aktivieren. Die Aktivierungsschwelle kann dabei situationsabhängig sein und ggf. von der Assistenzfunktion bestimmt werden.
Bei der Berechnung der Trajektorie werden vorzugsweise die aktuelle Fahrsituation und insbesondere auch die grundsätzliche Möglichkeit zur Durchführung eines Ausweichmanövers beachtet (Gegenverkehr,
Raumverhältnisse). Darüber hinaus berücksichtigt die erfindungsgemäße Assistenzfunktion vorzugsweise auch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Friktionsverhältnisse der Straße.
Darüber hinaus kann während des Ausweichmanövers das Verhalten des Fahrers insbesondere hinsichtlich eines Übersteuerungswunsches von der Funktion beobachtet, und der Eingriff des Lenkaktuators entsprechend angepasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers;
Fig. 2 eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Verfahrensschritte, die von einer Assistenzfunktion ausgeführt werden; und
Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Unterstützen des Fahrers während eines Ausweichmanövers.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausweichmanövers, bei dem sich ein Fahrzeug 1 einem Hindernis 2 annähert. Sobald der Fahrer ein
Ausweichmanöver einleitet, wird eine Assistenzfunktion 13 (siehe Figur 3) aktiv, die den Fahrer auf einer zuvor berechneten Trajektorie 3 durch das Ausweichmanöver führt. Hierzu greift die Assistenzfunktion in die Lenkung des Fahrzeugs ein und übt ein Moment aus, das vom Fahrer am Lenkrad haptisch spürbar ist und dem Fahrer andeutet, wie er das Ausweichmanöver durchführen sollte. Die vom Assistenzsystem ausgeübten Lenkradkräfte sind dabei so gering, dass sie vom Fahrer jederzeit übersteuert werden können. Der Fahrer kann das Ausweichmanöver daher selbstbestimmt durchführen. Alternativ zur Ausübung eines Lenkmoments könnte beispielsweise auch der Lenkwinkel an den Rädern des Fahrzeugs verstellt werden.
Fig. 2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte, die von einem Assistenzsystem während eines solchen Ausweichmanövers durchgeführt werden. Dabei wird in Schritt 5 zunächst die Umgebung des Fahrzeugs in Hinblick auf mögliche Hindernisse 2 überwacht. Das Fahrzeug umfasst zu diesem Zweck eine entsprechende Umfeldsensorik, wie z.B. Radarsensoren 10 (siehe Fig. 3), optische Sensoren oder andere Sensoren, deren Signale in Block 11 ausgewertet werden. Gegebenenfalls können auch weitere Daten, wie z.B. von einem anderen Fahrzeug 2 gesendete Daten, GPS-Daten oder Karten Informationen berücksichtigt werden, um die Umfelderfassung zu verbessern. Wenn ein Hindernis 2 erkannt wurde und die Zeit bis zu einer möglicherweise bevorstehenden Kollision kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, z. B. 2s, wird eine Fahrerassistenzfunktion aktiviert (Schritt 6), die den Fahrer beim Durchführen des Ausweichmanövers unterstützt. Falls eine der Bedingungen der Abfrage von Schritt 5 nicht erfüllt ist (Fall N in Schritt 5), verzweigt das Verfahren zurück zum Start.
Nach dem Aktivieren der Assistenzfunktion 13 berechnet diese in Schritt 7 eine Trajektorie 3, die unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation geeignet erscheint, das Hindernis 2 zu umfahren. Bei der Berechnung der Trajektorie 3 berücksichtigt die Assistenzfunktion 13 insbesondere die Fahrzeug- geschwindigkeit, Friktionsverhältnisse, Entfernung zum Hindernis, möglichen
Gegenverkehr, zu erwartende Querbeschleunigungen und ggf. weitere Parameter.
In Schritt 8 wird überprüft, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet. Sobald dies erkannt wurde (Fall Ja) steuert die Assistenzfunktion in Schritt 9 den Lenkaktuator 14, z. B. einen Elektromotor einer elektrisch betriebenen Lenkung (EPS), an und erzeugt z. B. ein Lenkmoment, das vom Fahrer am Lenkrad haptisch erkennbar ist und dem Fahrer andeutet, wie er das Ausweichmanöver durchführen sollte. Zusätzlich kann auch noch ein Bremseneingriff ausgeführt werden, der das Fahrzeug stabilisiert und das Ausweichmanöver unterstützt. Der Fahrer wird somit entlang der zuvor berechneten Trajektorie 3 durch das Ausweichmanöver geführt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Unterstützen des Fahrers bei einem Ausweichmanöver. Dabei bezeichnet Block 10 eine Umfeldsensorik zur Erfassung möglicher Hindernisse 2. Die Sensorsignale werden von einem Algorithmus 11 verarbeitet und ausgewertet. Die Ergebnisse der Objekterfassung werden dann von einem Algorithmus 12 verarbeitet, der die Fahrsituation insgesamt bewertet und insbesondere Daten ermittelt, wie weit das Hindernis 2 entfernt ist und gegebenenfalls mit welcher Geschwindigkeit es sich bewegt. Die Ergebnisse der Einheit 12 werden von einer Assistenzfunktion 13 verarbeitet, die mit Hilfe eines Lenkwinkelsensors 16 und eines Inertialsensors 17 ein vom Fahrer eingeleitetes Ausweichmanöver erkennt und den Lenkaktuator 14 und gegebenenfalls eine Fahrzeugbremse ansteuert, um den Fahrer entlang der zuvor berechneten Trajektorie 3 zu führen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1 ) bei einem Ausweichmanöver, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Umgebung des Fahrzeugs (1 ) im Hinblick auf Hindernisse überwacht, - eine Assistenzfunktion (13) wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer das Fahrzeug (1 ) dem Hindernis (2) ausweichen könnte,
- ermittelt wird, ob der Fahrer ein Ausweichmanöver einleitet, und
- sobald der Fahrer ein Ausweichmanöver eingeleitet hat, die Assistenzfunktion (13) einen Lenkaktuator (14) ansteuert, um das Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) durch das
Ausweichmanöver zu führen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13) aktiviert wird, wenn die Umfeldsensorik (10) ein Hindernis (2) erkennt und die Wahrscheinlichkeit, dass hder Fahrer ein Ausweichmanöver einleiten wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit bis zum Zusammenstoß des Fahrzeugs (1 ) mit dem Hindernis (2) berechnet und die den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13) aktiviert wird, wenn die Zeit kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Lenkeingriff an der Vorderachslenkung der
Eingriff des Lenkaktuators (14) so bemessen ist, dass er vom Fahrer übersteuert werden kann.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhalten des Fahrers während des Ausweichmanövers insbesondere hinsichtlich eines Übersteuerungswunsches von der Funktion beobachtet wird und der Eingriff des Lenkaktuators entsprechend angepasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Lenkaktuatoren verwendet werden, die entweder - ein Zusatzmoment zum Lenkmoment des Fahrers addieren,
- einen Zusatzlenkwinkel zum Lenkwinkel des Fahrers addieren,
- eine Lenkung der Hinterachse durchführen
- oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Eingriffe durchführen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Funktion (13) zusätzlich eine Bremse (15) ansteuert, um das Fahrzeug (1 ) während des Ausweichmanövers zu stabilisieren oder entlang der Trajektorie (3) zu führen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fahrer unterstützende Funktion (13) nur innerhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereichs aktiv wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erkennung der Einleitung des Ausweichmanövers das Lenkmoment des Fahrers berücksichtigt wird.
10. Vorrichtung zum Unterstützen des Fahrers eines Kraftfahrzeugs (1 ) bei einem Ausweichmanöver, gekennzeichnet durch
- eine Sensorik (10) zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs (1 ) im Hinblick auf Hindernisse,
- eine den Fahrer unterstützende Assistenzfunktion (13), die wenigstens eine Trajektorie (3) berechnet, entlang derer das Fahrzeug (1 ) dem Hindernis (2) ausweichen könnte, die ermittelt, ob der Fahrer ein
Ausweichmanöver einleitet und die, sobald der Fahrer das Ausweichmanöver eingeleitet hat, einen Lenkaktuator (14) ansteuert, um das Fahrzeug entlang der zuvor berechneten Trajektorie (3) zu führen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der
Berechung der Trajektorie (3) die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die Friktionsverhältnisse der Straße berücksichtigt werden.
2. Vorrichtung, enthaltend Mittel, die zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren ausgestaltet sind.
PCT/EP2009/055703 2008-07-08 2009-05-12 Ausweichfunktion zur vermeidung von kollisionen WO2010003714A1 (de)

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