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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft die Assistenztechnik für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft
die Erfindung ein Assistenzsystem für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug
mit einem solchen Assistenzsystem, ein Verfahren zur identifizierungsabhängigen Kommunikation
zwischen Fahrzeugen, ein Programmelement und ein computerlesbares
Medium.
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Technologischer Hintergrund
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Bei
einer Funkkommunikation zwischen einzelnen Fahrzeugen, die in Form
eines allgemeinen Rundrufes (Broadcast) stattfindet, werden alle
in Reichweite befindlichen Fahrzeuge gleichzeitig angesprochen.
In anderen Worten können
alle Fahrzeuge mit allen anderen Fahrzeugen kommunizieren.
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Soll
die Kommunikation nur zwischen bestimmten Fahrzeugen stattfinden,
ist es möglich,
jeweils eines der bestimmten Fahrzeuge individuell anzuwählen. In
diesem Fall besteht die Kommunikation dann zwischen genau zwei Fahrzeugen.
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Soll
die Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation aber zwischen einer Vielzahl
von Fahrzeugen stattfinden, wobei Fahrzeugen nicht angehören, muss
eine andere Lösung
gefunden werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Fahrzeug-zu-Fahrzeug
Kommunikation bereitzustellen.
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Es
sind ein Assistenzsystem für
ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen Assistenzsystem, ein
Verfahren zur identifizierungsabhängigen Kommunikation zwischen
Fahrzeugen, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium
gemäß den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen
gleichermaßen
das Assistenzsystem, das Fahrzeug, das Verfahren, das Programmelement und
das computerlesbare Medium. In anderen Worten lassen sich die im
Folgenden im Hinblick auf das Assistenzsystem genannten Merkmale
auch in dem Verfahren, dem Fahrzeug, dem Programmelement oder dem
computerlesbaren Medium implementieren, und umgekehrt.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist ein Assistenzsystem für ein erstes Fahrzeug angegeben,
wobei das Assistenzsystem eine Kommunikationseinrichtung sowie eine
Beschränkungseinrichtung
aufweist. Die Kommunikationseinrichtung dient der Kommunikation
mit ausgewählten Sende-
und Empfangseinrichtungen. Hierbei kann es sich um dem ersten Fahrzeug
benachbarten Fahrzeugen und/oder mobilen Sende- und Empfangseinrichtungen,
wie z. B. einem Mobiltelefon, handeln.
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Die
Beschränkungseinrichtung
ist zur Beschränkung
der Kommunikation auf die ausgewählten
Sende- und Empfangseinriechungen ausgeführt. Die Beschränkungseinrichtung
oder zumindest ein wesentlicher Teil von ihr ist in einer Fahrzeugkomponente
des Assistenzsystems integriert, wobei die Fahrzeugkomponente einen
Sicherungsmechanismus aufweist, der die Fahrzeugkomponente gegen einen
unberechtigten Ausbau und Einbau in das Assistenzsystem schützt.
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In
anderen Worten ist es möglich,
dass die Kommunikationssignale als Rundruf (Broadcast) gesendet
werden und somit prinzipiell von allen in Reichweite positionierten
Fahrzeugen empfangen werden können.
Allerdings ist in jedem Fahrzeug eine Beschränkungseinrichtung vorgesehen,
welche dafür
sorgt, dass nur die Fahrzeuge an der Kommunikation teilnehmen können, die
auch ausgewählt wurden.
Diese Auswahl kann beispielsweise durch den Benutzer erfolgen, oder
aber auch durch den Hersteller. Insbesondere kann die Auswahl von
einer Zentrale während
dem Betrieb des Assistenzsystems extern eingestellt werden, beispielsweise
unter Verwendung einer Funkübertragungsstrecke.
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Einerseits
ist es möglich,
dass das von einem Fahrzeug oder einem mobilen Gerät ausgesendete
Signal von der Beschränkungseinrichtung
modifiziert ist, dass es nur von den ausgewählten Fahrzeugen gelesen werden
kann. Hierfür
kann beispielsweise ein entsprechender Entschlüsselungsalgorithmus verwendet
werden, der die zu sendenden Daten derart verschlüsselt, dass
nur ausgewählte
Empfänger
sie entschlüsseln
können.
Andererseits ist es aber auch möglich,
dass die Daten zwar prinzipiell von jedem Empfänger lesbar sind, die Beschränkungseinrichtung
aber erkennt, ob die empfangenen Daten für den Empfänger bestimmt sind. Nur falls
die Beschränkungseinrichtung
erkennt, dass die Daten auch tatsächlich für diesen Empfänger bestimmt sind,
gibt sie die Daten zur weiteren Bearbeitung oder zur Wiedergabe
frei.
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Bei
der Beschränkungseinrichtung
kann es sich beispielsweise um eine kryptografische Software handeln.
Auch kann es sich bei der Beschränkungseinrichtung lediglich
um eine Datenbank mit den einzelnen Schlüsseln der Sender und Empfänger handeln,
die beispielsweise nach unterschiedlichen Gruppierungen sortiert
sind. Natürlich
kann die Beschränkungseinrichtung
auch eine entsprechende Hardware aufweisen, welche zur Durchführung der Ver-
bzw. Entschlüsselung
ausgeführt
ist.
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Alternativ
oder zusätzlich
zu einer Verschlüsselung
der Daten kann auch eine Authentifizierung der Daten erfolgen, so
dass der Empfänger
feststellen kann, ob er der „gewünschte" Empfänger ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei den ausgewählten Sende- und Empfangseinrichtungen
um Assistenzsysteme, die in dem ersten Fahrzeug (201) benachbarten
Fahrzeugen (202) angeordnet sind.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weisen die ausgewählten
Sende- und Empfangseinrichtungen ein mobiles Kommunikationsgerät auf, das
zur Unterstützung
des Assistenzsystems (100) ausgeführt ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist die Beschränkungseinrichtung eine
Verschlüsselungseinrichtung
auf, die zum Verschlüsseln
von auszusendenden Daten und zum Entschlüsseln von empfangenen Daten
ausgeführt
ist, wobei die zur Verschlüsselung
und Entschlüsselung notwendigen
Schlüssel
in der Beschränkungseinrichtung
hinterlegt sind.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind die Beschränkungseinrichtung bzw.
die zur Verschlüsselung
und Entschlüsselung notwendigen
Schlüssel
in einem ESP-Steuergerät oder
in einer Fahrerassistenzeinheit integriert. Auch können die
Schlüssel
oder andere, zur Bearbeitung der zu sendenden oder empfangenen Daten
notwendige Software- oder Hardwarekomponenten in anderen Einheiten
integriert sein, wie z. B. in einem Airbagsteuergerät, einer
Lenkungselektronik, einem Chassis-Zentralsteuergerät zur Übernahme
von Fahrdynamikaufgaben, einem Motorsteuergerät, einem Getriebesteuergerät, einem
Feder- und/oder Dämpfersteuergerät, einem
(Zentral-)Gateway, einem Fahrberechtigungssteuergerät, einem
Steuergerät
eines Umfeldsensors oder direkt in einem Umfeldsensor, etc.
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Auf
diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug nicht
ohne weiteres mit einer entsprechenden Beschränkungseinrichtung nachgerüstet werden
kann. Auf diese Weise kann die Gefahr eines Missbrauchs reduziert
werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Fahrzeugkomponente, in welche die Beschränkungseinrichtung
integriert ist, als gesondertes, eigenständiges Modul ausgeführt.
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Beispielsweise
kann dieses Modul fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden, z. B. verschweißt werden,
beispielsweise an einem Ort, der nur sehr schwer zugänglich ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist das Assistenzsystem eine Eingabeeinrichtung auf, über welche
eine Auswahl der Fahrzeuge, die an der Kommunikation teilnehmen sollen,
möglich
ist.
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Auf
diese Weise kann der Benutzer (Fahrer) selber bestimmen, welche
Fahrzeuge an der Kommunikation teilnehmen sollen. Beispielsweise
ist es möglich,
dass der Fahrer bestimmte Benutzergruppen erstellt, zwischen denen
er dann wählen
kann. Jede Benutzergruppe erhält
dann einen eigenen Schlüssel
bzw. ein eigenes Schlüsselpaar,
um die Nachrichten entsprechend zu verschlüsseln bzw. zu entschlüsseln.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei den ausgewählten Fahrzeugen um Fahrzeuge
eines bestimmten Herstellers, um Fahrzeuge einer bestimmten Klasse oder
um Fahrzeuge eines bestimmten Modells.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung handelt es sich bei den ausgewählten Fahrzeugen um Einsatzfahrzeuge,
Rettungsfahrzeuge, oder um Fahrzeuge des öffentlichen Personennahverkehrs
(ÖPNV).
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Die
entsprechenden Gruppen der teilnehmenden Fahrzeuge können bei
der Herstellung des Assistenzsystems bereits vom Hersteller definiert werden.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist es nicht möglich,
dass diese Gruppen nachträglich
von einem Benutzer geändert
werden. Auf diese Weise wird die Gefahr eines Missbrauchs weiter
reduziert.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Kommunikationseinheit zur Kommunikation mittels
Bluetooth, ZigBee, WLAN, WiMax, DSRC oder zellulärem Funk (GPRS, UMTS, LTE,
...) ausgeführt.
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Es
ist auch die Verwendung anderer Übertragungsprotokolle
möglich.
Die genannten Protokolle bieten den Vorteil der bereits erfolgten
Standardisierung.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem oben beschriebenen Assistenzsystem
angegeben.
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Bei
dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug,
wie Auto, Bus oder Lastkraftwagen, oder aber auch um ein Schienenfahrzeug,
ein Schiff, ein Luftfahrzeug, wie Helikopter oder Flugzeug, oder
um ein Motorrad.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Verfahren zur identifizierungsabhängigen Kommunikation
zwischen Fahrzeugen oder zwischen einem Fahrzeug und einem mobilen Gerät angegeben,
bei dem Daten von einem sendenden Fahrzeug oder Gerät empfangen
werden und dann festgestellt wird, ob es sich bei dem sendenden Fahrzeug
(oder mobilen Gerät)
um ein Fahrzeug (oder mobiles Gerät) handelt, das zu einer ausgewählten Gruppe
an Fahrzeugen (bzw. mobilen Geräten)
gehört.
Für die
Feststellung wird auf eine Fahrzeugkomponente eines Assistenzsystems
des empfangenden Fahrzeugs zugegriffen, wobei die Fahrzeugkomponente
einen Sicherungsmechanismus aufweist, der die Fahrzeugkomponente
gegen einen unberechtigten Ausbau und Einbau in das Assistenzsystem
schützt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Verfahren zur identifizierungsabhängigen Kommunikation
zwischen Komponenten eines Fahrzeugs angegeben, bei dem Daten von
einer sendenden Komponente im Fahrzeug von einer anderen Komponente
im Fahrzeug empfangen werden und dann festgestellt wird, ob es sich
bei der sendenden Komponente um eine Komponente handelt, die zur
Gruppe der sendeberechtigten Komponenten gehört. Damit kann festgestellt
werden, ob eine Komponente nachträglich (u. U. unbefugterweise)
ausgetauscht wurde. Dazu ist es notwendig, dass jede betroffene
Komponente eine eigene Beschränkungseinheit
aufweist. Eine Liste von hierzu geeigneten möglichen Komponenten umfasst
die bereits erwähnten
Steuergeräte.
Beispielsweise wird für
die Feststellung auf eine Fahrzeugkomponente eines Assistenzsystems
des empfangenden Fahrzeugs zugegriffen, wobei die Fahrzeugkomponente
einen Sicherungsmechanismus aufweist, der die Fahrzeugkomponente
gegen einen unberechtigten Ausbau und Einbau in das Assistenzsystem
schützt.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung erfolgt die Feststellung, ob es sich bei dem sendenden
Fahrzeug um ein Fahrzeug handelt, das zu einer ausgewählten Gruppe
an Fahrzeugen gehört,
auf Basis eines kryptografischen Verfahrens, wobei die für das kryptografische
Verfahren notwendigen Schlüssel
in der Fahrzeugkomponente hinterlegt sind.
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In
anderen Worten sind wesentliche Programmelemente in einem geschützten Bereich
integriert bzw. installiert, der nicht ohne weiteres ausgetauscht
bzw. nachgerüstet
werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einem
Prozessor ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte
durchzuführen.
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Dabei
kann das Programmelement z. B. Teil einer Software sein, die auf
einem Prozessor des Assistenzsystems gespeichert ist. Der Prozessor
kann dabei ebenso Gegenstand der Erfindung sein. Weiterhin umfasst
dieses Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein Programmelement, welches schon von Anfang an die
Erfindung verwendet, sowie auch ein Programmelement, welches durch
eine Aktualisierung (Update) ein bestehendes Programm zur Verwendung
der Erfindung veranlasst.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist ein computerlesbares Medium angegeben, auf dem ein
Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor
ausgeführt
wird, den Prozessor anleitet, die oben angegebenen Verfahrensschritte
auszuführen.
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Im
Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
ein Assistenzsystem gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
mehrere Fahrzeuge gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
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Die
Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
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In
der folgenden Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder ähnlichen
Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung von Komponenten eines Assistenzsystems 100,
welches beispielsweise in einem Fahrzeug installiert ist. Das Assistenzsystem 100 weist
eine Steuereinheit 140, eine Kommunikationseinheit 122 mit
einer Antenne 123 sowie eine Beschränkungseinrichtung 121 auf.
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Die
zu sendenden Daten, welche von der Steuereinheit 140, die
beispielsweise in Form einer CPU ausgeführt ist, an die Kommunikationseinheit 122 übertragen
werden, werden über
die Beschränkungseinrichtung 121 vor
dem Versenden derart bearbeitet, dass sie nur von bestimmten Empfängern gelesen
werden können.
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Entsprechend
dient die Beschränkungseinrichtung 121 auch
dafür,
eingegangene Nachrichten entgegenzunehmen und festzustellen, ob
sie für
das jeweilige Fahrzeug bestimmt sind.
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Auf
diese Weise kann eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation ermöglicht werden,
die auf bestimmte Gruppen beschränkt
ist (z. B. auf Fahrzeuge eines Herstellers, Fahrzeuge einer bestimmten
Klasse, ein bestimmtes Fahrzeugmodell, ...). Die Kommunikation wird
hierfür
durch kryptografische Verfahren verschlüsselt. Der notwendige Schlüssel wird
in Fahrzeugkomponenten hinterlegt, die nicht ohne weiteres ausgetauscht
werden können.
Hierbei handelt es sich z. B. um Fahrdynamiksysteme, wie ESP, EDS,
ASR oder ABS, die nicht ohne weiteres nachträglich eingebaut werden können und
die auch nicht ohne weiteres separat erhältlich sind (also nicht ohne
weiteres im „Aftermarket" erhältlich sind).
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Mit
diesem Schlüssel
ist es auch möglich, besondere
Eigenschaften auf besondere Fahrzeuge zu beschränken, wie z. B. Einsatzfahrzeuge
(Rettungswagen, ...), Fahrzeuge des öffentlichen Personennahverkehrs,
...
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Die
Beschränkungseinheit 121 kann
auch direkt zwischen Kommunikationseinheit 122 und Steuereinheit 140 angebracht
werden. Der Schlüssel
ist dann jedoch immer noch in einer anderen Fahrzeugkomponente hinterlegt.
Diese Variante ist der Übersichtlichkeit
halber nicht eingezeichnet.
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Mit
der Steuereinheit 140 ist eine Eingabeeinheit 126 verbunden.
Durch die Eingabeeinheit 126 können verschiedene Einstellungen
des Assistenzsystems und ggf. auf einer damit zusammenhängenden
Navigationseinheit 120 vorgenommen werden.
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Weiterhin
ist eine optische Ausgabeeinheit in Form eines Monitors 128 vorgesehen,
auf der beispielsweise Zielführungsinformationen
oder auch Informationen bezüglich
der Gruppe an teilnehmenden Fahrzeugen ausgegeben werden können. Darüber hinaus
können
die Zielführungsinformationen
auch über
die akustische Ausgabeeinheit 127 ausgegeben werden. Die
Ausgabe über
die akustische Ausgabeeinheit 127 hat den Vorteil, dass
der Fahrer weniger vom aktuellen Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.
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In
einem Speicherelement 124, das mit der Steuereinheit 140 verbunden
ist oder an die Steuereinheit 140 integriert ist, sind
die digitalen Kartendaten (z. B. als Navigationskartendaten) in
Form von Datensätzen
abgelegt. Beispielsweise sind in dem Speicherelement 124 auch
zusätzliche
Informationen über
Verkehrsbeschränkungen,
Infrastruktureinrichtungen und dergleichen abgelegt und den Datensätzen zugeordnet.
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Weiterhin
ist eine Fahrerassistenzeinheit 125 vorgesehen, welche
mit den digitalen Kartendaten oder anderen Informationen versorgt
wird.
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Zur
Bestimmung der aktuellen Fahrzeugposition weist das Assistenzsystem 100 eine
Navigationseinheit 120 mit einem Satellitennavigationsempfänger 106 auf,
der zum Empfang von Positionierungssignalen von beispielsweise Galileo-Satelliten oder GPS-Satelliten
ausgelegt ist. Natürlich kann
der Satellitennavigationsempfänger 106 auch
für andere Satellitennavigationssysteme
ausgeführt
sein.
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Der
Satellitennavigationsempfänger 106 ist mit
der Steuereinheit 140 verbunden. Auch ist die Navigationseinheit 120 mit
der Steuereinheit 140 verbunden. Weiterhin besteht eine
direkte Verbindung zwischen der Navigationseinheit 120 und
dem Satellitennavigationsempfänger 106.
Somit können
die GPS-Signale
direkt an die CPU 140 übermittelt
werden.
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Da
die Positionierungssignale beispielsweise im innerstädtischen
Bereich nicht immer empfangbar sind, weist die Sensorik 119 des
Assistenzsystems 100 zur Durchführung einer Koppelnavigation zudem
einen Richtungssensor 107, einen Wegstreckensensor 108,
einen Lenkradwinkelsensor 109, einen Federwegsensor 102,
eine ESP-Sensorik 103 und ggf. einen optischen Detektor 104 auf.
Auch kann ein Strahlsensor 105 (Radar- oder Lidarsensor) vorgesehen
sein. Weiterhin weist die Sensorik 119 einen Geschwindigkeitsmesser 101 auf.
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Die
Signale des GPS-Empfängers 106 und der übrigen Sensoren
werden in der Steuereinheit 140 bearbeitet. Die aus diesen
Signalen ermittelte Fahrzeugposition wird über Map Matching mit den Straßenkarten
abgeglichen. Die so gewonnene Zielführungsinformation wird über den
Monitor 128 schließlich
ausgegeben.
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2 zeigt
mehrere Fahrzeuge 201, 202, 203, die
jeweils mit einem Assistenzsystem 100 ausgestattet sind.
Weiterhin ist ein mobiles Gerät 205 (Mobiltelefon,
PDA, etc.) vorgesehen, das in dem Fahrzeug 201 mitgeführt wird.
Die drei Fahrzeuge und das mobile Gerät 205 können über eine
kabellose Kommunikationsverbindung 204 miteinander kommunizieren.
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Die
Teilnahme an der Kommunikation ist nur für solche Fahrzeuge möglich, die
ein Assistenzsystem 100 besitzen. Weiterhin ist die Kommunikation nur
für solche
mobile Geräte 205 möglich, die
eine geeignete Authentifizierung besitzen, also zu einer ausgewählten Gruppe
gehören.
Aber auch falls ein Fahrzeug ein solches Assistenzsystem 100 besitzt, kann
es aus einer bestimmten Kommunikation ausgeschlossen sein, wenn
es nämlich
nicht zu einer bestimmten, ausgewählten Gruppe an Fahrzeugen
gehört.
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Auf
diese Weise wird eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation und/oder
Fahrzeug-zu-Mobilgerät
Kommunikation ermöglicht,
die auf bestimmte Gruppen beschränkt
ist und lediglich bestimmten Gruppen zugänglich ist.
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In
anderen Worten können
somit standardisierte Kommunikationstechniken für einen bestimmten Nutzerkreis
eingegrenzt werden.
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Die
für die
Kommunikation notwendigen Schlüssel
werden bereits bei Herstellung des Assistenzsystems in der entsprechenden
Fahrzeugkomponente hinterlegt.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In Schritt 301 verschlüsselt ein Assistenzsystem eines
ersten Fahrzeugs eine auszusendende Nachricht mit Hilfe eines Schlüssels, der
in einem ESP-Steuergerät
hinterlegt ist. In Schritt 302 wird die Nachricht in Form
eines Rundrufs ausgesendet und von mehreren Fahrzeugen empfangen.
In Schritt 303 wird die Nachricht von einem Assistenzsystem
eines benachbarten Fahrzeugs unter Zuhilfenahme eines in einem ESP-Steuergerät hinterlegten
Schlüssels entschlüsselt. In
Schritt 304 wird dann die empfangene und entschlüsselte Nachricht
weitergegeben, beispielsweise an die Steuereinheit 140.
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Ergänzend sei
darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente
oder Schritte ausschließt
und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner
sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf
eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden
können.
Bezugszeichen in den Ansprüchen
sind nicht als Einschränkungen
anzusehen.