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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Wenn ein Mensch sieht, dass ein Objekt, z.B. eine Fliege, auf seine Augen zufliegt, dann schließt er die Augen unterbewusst, um diese für ihn so wichtigen Umfeldsensoren zu schützen. Falls ein ungeschütztes Auge dann von einem Objekt getroffen wird, kann unmittelbar danach eine verschlechterte Fortbewegung des Menschen beobachtet werden, da er vorläufig das räumliche Sehen einbüßt und plötzlich deutlich weniger Informationen aus seinem Umfeld zur Verfügung hat. Besonders gravierend ist dies, wenn plötzlich beide Augen (beispielsweise von Staub in der Luft) getroffen wurden, da der Mensch wahrscheinlich gänzlich stehen bleiben wird.
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Umfeldsensoreeinrichtungen von Fahrzeugen können durch diverse Umfeldeinflüsse wie Schmutz, Vereisung oder Nebel temporär außer Kraft gesetzt werden oder durch Fehlereinträge im Bordcomputer abgeschaltet sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Schutz einer Einrichtung für ein Fahrzeug bei Kollision, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Vorteilhafterweise kann durch das hier vorgestellte Verfahren ein Aufprall bei einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Unfallobjekt so optimiert werden, dass eine Beschädigung der Einrichtung, beispielsweise einer Umfeldsensoreinrichtung am Fahrzeug im Idealfall verhindert oder zumindest so optimiert wird, dass eine gefahrenfreie Weiterfahrt des Fahrzeugs möglich ist. Dazu kann eine relative Position des Fahrzeugs an eine Position, Abmessung, Ausrichtung und Geschwindigkeit eines Unfallobjektes, mit dem das Fahrzeug voraussichtlich kollidieren wird, angepasst werden. Dieser Ansatz eignet sich sowohl für automatisiertes als auch für teilautomatisiertes und assistiertes Fahren.
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Ein Verfahren zum Schutz eines Fahrzeugs bei einer Kollision des Fahrzeugs mit einem Unfallobjekt umfasst die folgenden Schritte:
- Einlesen zumindest eines Umfeldsignals über eine Schnittstelle zu einer Umfeldsensoreinrichtung, wobei das Umfeldsignal eine Information über das Unfallobjekt umfasst;
- Bestimmen eines voraussichtlichen Kollisionspunktes zwischen dem Unfallobjekt und dem Fahrzeug unter Verwendung des Umfeldsignals;
- Auswählen eines bevorzugten Kollisionspunktes aus einer Menge vorbestimmter Kollisionspunkt unter Verwendung des voraussichtlichen Kollisionspunktes; und
- Bereitstellen eines Ausrichtungssignals zum Ändern einer Ausrichtung des Fahrzeugs an eine Schnittstelle zu einer Ausrichtungseinrichtung des Fahrzeugs, wobei durch das Ändern der Ausrichtung des Fahrzeugs eine Verschiebung des voraussichtlichen Kollisionspunktes zu dem bevorzugten Kollisionspunktes bewirkbar ist.
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Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein autonom-fahrendes Fahrzeug zur Personenbeförderung handeln. Bei dem Unfallobjekt kann es sich, neben einem anderen Verkehrsteilnehmer wie ein Fahrzeug oder ein Fußgänger, auch um ein vergleichsweise leichtes Objekt wie einen Stein, einen Ast, eine Eisplatte oder ein Tier handeln. Die Kollision mit einem Unfallobjekt kann während der Fahrt des Fahrzeugs auf einer Straße erfolgen. Bei der Kollision kann das Unfallobjekt auf eine wichtige Einrichtung, beispielsweise eine Umfeldsensoreinrichtung oder Kommunikationseinrichtung des Fahrzeugs aufprallen und somit eine Weiterfahrt des Fahrzeugs einschränken. Die Umfeldsensoreinrichtung kann geeignet sein, um fremde Objekte im näheren und weiteren Umfeld des Fahrzeugs zu erkennen. Die Einrichtung kann ein oder mehrere Elemente, beispielsweise einen oder mehrere Umfeldsensoren oder Antennen umfassen. Ein Umfeldsensor, beispielsweise eine Kamera oder ein Radarsensor, ist ausgebildet, um ein Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Durch eine geeignete Auswertung des zumindest einen Umfeldsignals kann das Unfallobjekt beispielsweise mit seinen Abmessungen, seiner Bewegungsrichtung sowie seiner Geschwindigkeit ermittelt werden. Vorteilhafterweise können das Unfallobjekt charakterisierende Merkmale gemäß einer Ausführungsform ausschließlich unter Verwendung von Einrichtungen des Fahrzeugs ermittelt werden. Das zumindest eine Umfeldsignal wird gemäß einer Ausführungsform auch verwendet, um die bevorstehende Kollision mit dem Unfallobjekt als eine unvermeidbare Kollision zu bestimmen. Die Menge vorbestimmter Kollisionspunkte kann beispielsweise in einer Datenbank hinterlegt sein oder bei Erkennen der voraussichtlichen Kollision bestimmt worden sein. Dabei kann ein vorbestimmter Kollisionspunkt ein solcher Punkt am Fahrzeug sein, an dem die Kollision voraussichtlich keinen oder einen möglichst geringen Schaden an der Einrichtung bewirkt. Die Ausrichtungseinrichtung kann ausgebildet sein, um die Ausrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise durch einen Eingriff in die Lenkung oder ein Bremssystem des Fahrzeugs, zu ändern.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt des Auswählens eines Kollisionspunkts aus einer Menge vorbestimmter Kollisionspunkte am Fahrzeug, an welchen kein Element, beispielsweise kein Sensor oder keine Antenne der Einrichtung angeordnet ist. Dadurch kann eine direkte Beschädigung eines Elements der Einrichtung vermieden werden.
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Beispielsweise wird ein Kollisionspunkt ausgewählt, an dem zwar bei der Kollision des Fahrzeugs mit dem Unfallobjekt eine Verformung eines Strukturelements zu erwarten ist, jedoch kein Element der Einrichtung beeinträchtigt wird. Hierzu kann die Position des Fahrzeugs so geändert werden, dass eine Verformung der Stellen, an denen beispielsweise die Umfeldsensoren eingerichtet sind, vermieden wird. Dadurch kann auf eine Neu-Kalibrierung verzichtet werden bzw. eine Online-Kalibrierung kann die minimale Verformung leicht korrigieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Auswählens ein Kollisionspunkt aus der Menge vorbestimmter Kollisionspunkt als der bevorzugten Kollisionspunkt ausgewählt werden, an dem ein zumindest zeitweise funktionsuntüchtiges Element der Umfeldsensoreinrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann eine temporäre Blindheit durch Verschmutzung hervorgerufen sein. Auf diese Weise können gegebenenfalls andere funktionsfähige Elemente geschützt werden.
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Im Schritt des Auswählens kann ein Kollisionspunkt aus der Menge vorbestimmter Kollisionspunkt als der bevorzugten Kollisionspunkt ausgewählt werden, an dem ein Element der Einrichtung angeordnet ist, der eine Funktion aufweist, der ein geringer Wichtigkeitswertzugeordnet ist, als einer Funktion eines an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt angeordneten Elements. Auf diese Weise kann ein als weniger wichtig eingeschätztes Element für den Erhalt eines als wichtiger eingeschätzten Elements geopfert werden. Beispielsweise kann einem zum Lösen einer Fahraufgabe unbedingt erforderlichem Element ein größerer Wichtigkeitswert als einem für die Fahraufgabe optionalen Element zugewiesen werden. Die Wichtigkeitswerte unterschiedlicher Elemente können beispielsweise vorbestimmt sein und aus einer Datenbank ausgelesen werden.
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Ferner können im Schritt des Auswählens Nutzenwerte der an den vorbestimmten Kollisionspunkten angeordneter Elementen gegeneinander verglichen werden. Es kann dann derjenige Kollisionspunkt als der bevorzugte Kollisionspunkt ausgewählt werden, dessen Element der geringste Nutzenwert zugeordnet ist. Auf diese Weise kann aktuell entschieden werden, welches Element gegebenenfalls geopfert werden kann. Die Nutzenwerte können beispielsweise aus einer Datenbank ausgelesen werden. Die Nutzwerte können fortlaufend aktualisiert werden, beispielsweise ansprechend auf eine Änderung der Umgebungsbedingungen, die den Nutzen einzelner Sensoren beeinflussen können. So ist beispielsweise der Nutzen einer Kamera im Dunkeln geringer als im Hellen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Auswählens ein bevorzugter Kollisionspunkt dann ausgewählt werden, wenn an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt ein Element angeordnet ist, dessen Funktion für einen sicheren Halt des Fahrzeugs nach der Kollision erforderlich ist. Hierbei werden vor allem die Elemente geschützt, die für einen Safe-Stop, also für einen sicheren Halt des Fahrzeugs an einem bestimmten Punkt, wie zum Beispiel einer Haltebucht oder Autowerkstatt, nötig sind. Dies kann beispielsweise rückwärtige Sensoren betreffen, die beim Spurwechsel benötigt werden. Die Safe-Stop-Funktion besitzt dadurch auch nach dem Unfall eine sichere Umfelderkennung. Beispielsweise werden dafür Sensoren, die für ein Überholmanöver nötig sind, abgetreten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung nicht in einem autonom-fahrenden Fahrzeug verbaut, sondern Teil eines Assistenzsystems. Dabei kann entweder eine nur geringe Korrektur der Trajektorie des Fahrzeugs erfolgen, oder beispielsweise wird dem Fahrer durch einen geeigneten Lenkimpuls und/oder einem optischen/ akustischen/ haptischen Signal eine Richtung zur Vermeidung der Sensorbeschädigung empfohlen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schutz einer Umfeldsensoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Entscheidungsdiagramm eines Verfahrens zum Schutz einer Umfeldsensoreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt ein Fahrzeug 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Szenario, bei dem das Fahrzeug 100 kurz vor einer Kollision mit einem Unfallobjekt 102 steht. Das Fahrzeug 100 und das Unfallobjekt 102 bewegen sich relativ zueinander gesehen aufeinander zu. Wenn sich das Fahrzeug 100 unverändert weiterbewegt, wird das Unfallobjekt 102, wie durch eine Trajektorie 104 angedeutet an einem Kollisionspunkt 105 mit dem Fahrzeug 100 kollidieren.
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Das Fahrzeug 100 weist ein Steuergerät 106, eine Einrichtung in Form einer Umfeldsensoreinrichtung 109 sowie eine Ausrichtungseinrichtung 111, z.B. eine Lenkeinrichtung, auf. Die Umfeldsensoreinrichtung 109 und das Steuergerät 106 sind über eine Schnittstelle zum Übertragen zumindest eines Sensorsignals 119 von der Umfeldsensoreinrichtung 109 zu dem Steuergerät 106 des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Das Steuergerät 106 ist ausgebildet, um über eine Schnittstelle ein Ausrichtungssignal 121, z.B. ein Lenksignal, an die Ausrichtungseinrichtung 111 bereitzustellen. Die Lenkeinrichtung 111 ist zum Lenken des Fahrzeugs 100 vorgesehen. Die Lenkeinrichtung 111 ist ausgebildet, um eine durch das Lenksignal 121 übertragene Lenkinformation zum Anpassen der relativen Position des Fahrzeugs 100 zum Unfallobjekt 102 zu verwenden.
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Die Umfeldsensoreinrichtung 109 umfasst eine Mehrzahl von Sensoren, von den beispielhaft ein Sensor 110 dargestellt ist. Der Sensor 110 ist beispielsweise eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor oder ein Ultraschallsensor. Die Umfeldsensoreinrichtung 109 ist ausgebildet, um ein Umfeld Fahrzeugs 100 zu erfassen. Gemäß dem gezeigten Szenario befindet sich das Unfallobjekt 102 in einem Erfassungsbereich der Umfeldsensoreinrichtung 109, sodass das eine Sensorsignal 119 eine Information über das Unfallobjekt 102 umfasst.
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Auch wenn der Ansatz in dieser und den folgenden Figuren anhand einer Einrichtung in Form einer Umfeldsensoreinrichtung 109 beschrieben ist, kann es sich bei der Einrichtung beispielsweise in entsprechender Weise auch um eine Kommunikationseinrichtung handeln. Es können somit Elemente einer Umfeldsensoreinrichtung 109, also beispielsweise Sensoren, als auch Elemente einer Kommunikationseinrichtung, beispielsweise Antennen, durch den hier beschriebenen Ansatz geschützt werden.
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Eine entsprechende Antenne kann zur Kommunikation, beispielsweise für Navigationsinformationen, aber auch für Notrufsysteme (eCall) eingesetzt werden. Insbesondere eine Antenne eines Notrufsystems kann auf diese Weise vorteilhaft geschützt werden.
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Das Steuergerät 106 ist ausgebildet, um das zumindest eine Sensorsignal 119 auszuwerten, um Informationen über das Unfallobjekt 102 zu erhalten. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 106 ausgebildet, um zumindest eine Größe und den Verlauf der Trajektorie 104 der Relativbewegung zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Unfallobjekt 102 zu ermitteln. Ferner ist das Steuergerät 106 ausgebildet, um unter Verwendung der Trajektorie 104 den voraussichtlichen Kollisionspunkt 105 zu ermitteln, an dem das Unfallobjekt 102 voraussichtlich mit dem Fahrzeug 100 kollidieren wird.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel würde eine Kollision an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt 105 mit ziemlicher Sicherheit zu einer Zerstörung des Sensors 110 führen. Um dies zu vermeiden ist das Steuergerät 106 ausgebildet, um einen bevorzugten Kollisionspunkt 122 zu bestimmen, durch den der Sensor 110 geschützt werden kann. Beispielsweise steht dazu eine Menge vorbestimmter geeigneter Kollisionspunkte zur Verfügung und das Steuergerät 106 ist ausgebildet, um den bevorzugten Kollisionspunkt 122 aus der Menge vorbestimmter Kollisionspunkte auszuwählen. Damit das Fahrzeug 100 und das Unfallobjekt 102 an dem bevorzugten Kollisionspunkt 122 kollidieren, ist eine Änderung der Ausrichtung des Fahrzeugs 100 erforderlich. Dazu ist das Steuergerät ausgebildet, um das Ausrichtungssignal 121 zum Ändern der Ausrichtung oder Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 zu bestimmen und an die Ausrichtungseinrichtung 111 bereitzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Steuergerät 106 zum Einlesen des Umfeldsignals 119 eine Einleseeinrichtung, beispielsweise eine Eingangsschnittstelle zu einer Datenleitung, zum Bestimmen des voraussichtlichen Kollisionspunktes 105 eine Bestimmungseinrichtung, zum Auswählen des bevorzugten Kollisionspunktes 122 eine Auswahleinrichtung, und zum Bereitstellen des Ausrichtungssignals 121 eine Bereitstellungseinrichtung, beispielsweise eine Ausgangsschnittstelle zu einer Datenleitung auf.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Fahrzeug 100 um ein automatisiert fahrendes Fahrzeug. Auch ein automatisiertes Fahrzeug 100 kann in Unfälle verwickelt sein. Wird die Umfeldsensoreinrichtung 109 bei einer Kollision des Fahrzeugs 100 mit dem Objekt 102 beschädigt, kann dieser Umstand im Zweifelsfall auch die Weiterfahrt des Fahrzeugs 100 verhindern.
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Um bestmöglich autonom fahren zu können, ist das automatisierte Fahrzeug 100 mit einer mehrere Sensoren 110 und Kameras umfassenden Umfeldsensoreinrichtung 109 ausgestattet, mit denen dem Fahrer beim Fahren assistiert wird. Da immer mehr automatisierte Fahrzeuge 100 ohne Fahrerunterstützung auf der Straße fahren, soll sich der Fahrer daher gänzlich auf die Umfeldsensoreinrichtungen 109 verlassen können. Generell hat ein Umfeldsensor 110 immer die Aufgabe, ein Hindernis in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 100 zu orten und zu erkennen. Idealerweise liefern Umfeldsenoren 110 Informationen über das fremde Objekt 102, wie dessen Abstand und Winkel zum Fahrzeug 100 sowie die Abmessungen und Geschwindigkeit des Objekts 102, an das Informationszentrum des Fahrzeugs 100. Durch das Verknüpfen von beispielsweise über das Sensorsignal 119 gesendeten Informationen, die zuvor von den Sensoren 110 und Kameras des Fahrzeugs 100 abgerufen wurden, im Steuergerät 106, das auch als Bordcomputer bezeichnet wird, kann das automatisiertes Fahrzeug 100 nun verschiedene Handlungswege bestimmen. Ein Algorithmus kann dann die zu berücksichtigenden Objekte 102 mit jedem möglichen Handlungsweg in Beziehung setzen, das gewählte Ergebnis an die Schnittstelle des Steuergeräts 106 übermitteln und vom Steuergerät 106 oder einer anderen Einrichtung, beispielsweise der Ausrichtungseinrichtung 111 des Fahrzeugs 100 ausführen lassen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 106 ausgebildet, um zunächst anhand des Umfeldsignals 119 zu erkennen, ob eine Kollision mit dem Objekt 102 vermeidbar ist oder nicht. Wird die Kollision als unvermeidbar angesehen, so ist das Steuergerät 106 ausgebildet, um gegebenenfalls einen bevorzugten Kollisionspunkt 122 zu ermitteln. Dies erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel insbesondere dann, wenn an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt 105 ein als besonders wichtig eingestufter Sensor 110 angeordnet ist. Bei einem solchen Sensor 110 handelt es sich beispielsweise um einen Sensor, der zum automatisiert ausgeführten Anhalten des Fahrzeugs 100 nach erfolgter Kollision erforderlich ist.
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Gemäß unterschiedlicher Ausführungsbeispiele ist an dem ausgewählten bevorzugten Kollisionspunkt 122 kein Sensor 110 der Umfeldsensoreinrichtung 109 angeordnet oder es handelt es sich um einen Punkt an der Karosserie des Fahrzeugs 100, an dem bei der Kollision eine Verformung eines Strukturelements des Fahrzeugs 100 zu erwarten ist, durch die kein Sensor 110 oder zumindest kein als wichtig eingestufter Sensor 110 der Umfeldsensoreinrichtung 109 beeinträchtigt wird. Sofern die Umfeldsensoreinrichtung 109 einen momentan funktionsuntüchtigen Sensor 110 umfasst wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der der bevorzugte Kollisionspunkt 122 so ausgewählt, dass der funktionsuntüchtige Sensor 110 bei der Kollision in Mitleidenschaft gezogen wird. Dadurch kann beispielsweise ein als wichtig eingestufter Sensor 110 der Umfeldsensoreinrichtung 109 geschützt werden. Wenn nicht vermieden werden kann, dass zumindest ein Sensor 110 der Umfeldsensoreinrichtung 109 bei der Kollision zerstört wird, so ist das Steuergerät 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den bevorzugten Kollisionspunkt 122 so auszuwählen, das ein solcher Sensor 110 durch die Kollision in Mitleidenschaft gezogen wird, dessen Funktion als weniger wichtiger eingeschätzt wird, als die Funktion des an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt 105 angeordneten Sensors 110. Beispielsweise können die Wichtigkeiten der Sensoren repräsentierende Wichtigkeitswerte der Umfeldsensoreinrichtung 109 in einer Datenbank gespeichert sein, auf die das Steuergerät 106 bei der Auswahl des bevorzugten Kollisionspunkts 122 zugreifen kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Wichtigkeit der Sensoren dynamisch ausgewählt werden, beispielsweise anhand von Umfeldsensordaten, Auf diese Weise ist das Steuergerät 106 beispielsweise ausgebildet, um die Nutzen von an unterschiedlichen vorbestimmten Kollisionspunkten angeordneter Sensoren gegeneinander abzuwiegen, und dann einen solchen Kollisionspunkt als den bevorzugten Kollisionspunkt 122 auszuwählen, an dem ein Sensor mit einem geringen oder dem geringsten Nutzen angeordnet ist. Dabei können den Sensoren den jeweiligen Nutzen entsprechende Nutzenwerte zugeordnet werden.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines sogenannten Alignment zum Sensorschutz näher beschrieben. Beim Hoch- oder Vollautomatisierten Fahren, erfolgt ein Steuern des Fahrzeugs 100 so, dass bei der Kollision der relevante Sensor 110 verschont wird und damit eine Weiterfahrt möglich ist.
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Aktuelle Fahrzeuge 100 haben durch Fahrerassistenzsysteme immer mehr Umfeldsensoren 110 oder Elemente zur Kommunikation an Bord, z.B. Kamera, Radar, Lidar, Nightvision, Wärmebildkamera, Navigationsinformationen oder Ultraschall, mit denen dem Fahrer beim Fahren assistiert wird.
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Zu Umfeldsensoren 110 können auch Navigationseinrichtungen und im erweiterten Sinne auch Kommunikationseinrichtungen für car-2-x, beispielsweise zur Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug (car-2-car) oder von Fahrzeug zu Infrastruktur (car-2-infrastructure) gezählt werden. Ein eCall-System erfasst die aktuelle Position und kann damit auch als Umfelderfassungssystem angesehen werden.
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Automatisierte Fahrzeuge 100 fahren ohne Fahrerunterstützung auf der Straße und müssen sich auf die Umfeldsensoren 110 verlassen. Der hier beschriebene Ansatz basiert auf einer Anpassung der Crash-Trajektorie 104, so dass die Umfeldwahrnehmung aufrechterhalten wird.
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Das Fahrzeug 100 nimmt mit den Umfeldsensoren 110 der Umfeldsensoreinrichtung 109 die Umgebung wahr. Durch die Umfeldsensoreinrichtung 109 kann das Fahrzeug 100 drohende Kollisionen erkennen. Wenn die Gefahr sehr unerwartet auftaucht, dann kann das Fahrzeug 100 beispielsweise den Unfall nicht mehr verhindern. Ein Unfall bedeutet in diesem Fall nicht zwingend ein schwerer Unfall mit Personenschaden oder hohem Sachschaden. Unter einem Unfall kann auch ein geringer Schaden verstanden werden, der beispielsweise durch einen Steinschlag oder ein leichtes Objekt 102, beispielsweise einen Ast, eine Dachlatte oder ein Tier, verursacht wird. Die sensible Umfeldsensorik 110, beispielsweise deren Optik, Elektronik oder Einbauposition, kann auch durch eben diese geringen Schäden so stark beschädigt werden, dass sie nicht mehr einsatzfähig ist und die Sensorik 108 für die Weiterfahrt nicht mehr genutzt werden kann.
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Die Umfeldsensoreinrichtung 109 nimmt daher die unvermeidbare Kollision mit einem Objekt 102 wahr und passt im Zusammenspiel mit dem Steuergerät 106 die Position des Fahrzeugs 100 relativ zum Objekt 102 so an, dass keine Sensoren 110 getroffen werden.
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Falls bei der Kollision bereits keine Sensoren 110 involviert sind, dann wird die Position des Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel so geändert, dass eine Verformung der Stellen, an denen die Umfeldsensoren 110 montiert sind, vermieden wird. Dadurch kann auf eine Neu-Kalibrierung verzichtet werden bzw. eine Online-Kalibrierung kann die minimale Verformung leicht korrigieren.
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Wenn bei der Kollision mehrere Umfeldsensoren 110 getroffen werden und durch Umpositionierung des Fahrzeugs 100 nicht alle Umfeldsensoren 110 geschützt werden können, dann können hier unterschiedliche Optimierungen getroffen werden:
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird an Stelle eines funktionierenden Sensors 110 ein aktuell blinder oder temporär ausgefallener Sensor getroffen. Die aktuelle Umfelderkennung bleibt für eine Weiterfahrt erhalten. Eine möglicherweise bessere Umfelderkennung durch den blinden Sensor, z.B. eine Kamera, zu einem späteren Zeitpunkt wird zu Gunsten der aktuellen Erkennbarkeit eingetauscht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein wichtiger Sensor oder Sensorteil zu Gunsten eines unwichtigen Anteils „geopfert“. Beispielsweise wird bei einer Stereo-Kamera in der Regel ein Bild („Mono-Bild“) genutzt, um Mono-Bildverarbeitungs-Algorithmen laufen zu lassen, z.B. Spurerkennung oder Fahrzeug-Klassifikation. Das andere Bild („Stereo-Bild“) wird genutzt, um im Abgleich mit dem „Mono-Bild“ eine Tiefenschätzung zu ermitteln. Wird nun durch beispielsweise ein Steinschlag oder eine Eisplatte der Blickbereich des Mono-Bildes gefährdet, dann kann die Position des Fahrzeugs 100 entweder so geändert werden, dass kein Sensor 110 gefährdet wird, oder - wenn nicht anders möglich - besser das Stereo-Bild geopfert wird als das Mono-Bild.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt an Stelle einer Opferung eines Sensorteils ein Abwiegen verschiedener Sensoren gegeneinander. Beispielsweise kann angenommen werden, dass ein Lidar-Sensor 110 in der Regel wichtiger ist als ein Radar-Sensor, da der Radar-Sensor nicht-metallische Gegenstände nur schlecht erkennen kann. In einer Ausführungsform wird bei der Auswahl oder Gewichtung der Sensoren 110 die Umfeldbedingung berücksichtigt. Bei tiefstehender Sonne kann beispielsweise die Kamera geopfert werden, da diese durch die tiefstehende Sonne je nach Fahrtrichtung blind ist oder blind werden kann. Bei Nacht kann beispielsweise die Kamera geopfert werden, da diese als passiver Sensor mit visuellem Licht arbeitet und bei Nacht, insbesondere bei Abblendlicht, Schwierigkeiten hat. Bei Schnee oder starkem Nebel kann der Lidar-Sensor an Stelle des Radar-Sensors 110 geopfert werden.
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Allgemein ausgedrückt wird der Sensor wird bevorzugt geopfert, der den geringsten Nutzen allgemein oder den geringsten Nutzen in der aktuellen Umfeldsituation hat.
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Ferner gibt es Fälle, in denen mehrere Sensoren geopfert werden müssen. In einer Ausführungsform werden alle Sensoren mit geringem Nutzen geopfert, z.B. alle Radar-Sensoren. Durch die Fokussierung auf die wichtigsten Sensoren ist es möglich, dass in der aktuellen Situation die beste Erkennung erhalten bleibt. In einer anderen Ausführungsform werden die Sensoren so geopfert, dass möglichst viele unterschiedliche Sensoren übrigbleiben, um eine hohe Chance von unterschiedlichen Detektionen, beispielsweise bedingt durch unterschiedliche Messprinzipien, zu haben.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden besonders die Sensoren geschützt, die für einen „Safe-Stop“ nötig sind. Dies kann beispielsweise rückwärtige Sensoren betreffen, die beim Spurwechsel benötigt werden. Die Safe-Stop-Funktion besitzt dadurch auch nach dem Unfall eine sichere Umfelderkennung. Beispielsweise wurden dafür Sensoren, die für ein Überholmanöver nötig sind, geopfert.
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Mit dem gleichen Verfahren zum Schutz von Umfeldsensoren können auch Kommunikationseinrichtungen des Fahrzeugs, insbesondere für Notrufsysteme, geschützt werden. Das Fahrzeug wird dann so gelenkt, dass die Antenne bzw. das Steuergerät der Kommunikationseinrichtung bei der Kollision intakt bleibt. Dadurch kann unmittelbar nach der Kollision ein beispielsweise ein automatisierter Notruf abgesetzt werden, der auch eCall genannt werden kann, wodurch eine schnelle Hilfe ermöglicht wird.
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Die Prinzipien, die für den Schutz eines Umfeldsensors angewandt werden, können daher auch für Kommunikationseinrichtungen genutzt werden. Neben Notrufsystemen können auch Navigationssysteme und allgemeiner car-2-car bzw. car-2-x-Systeme verstanden werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Wichtigkeit von Umfeldsensor und Kommunikationseinrichtung, insbesondere der Notrufeinrichtung, abhängig von einer vorhergesagten Unfallschwere für das Fahrzeug und/oder Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen und/oder Unfallgegner gewählt. Wenn das Verletzungsrisiko hoch ist, dann wird bevorzugt die Kommunikationseinrichtung geschützt, um einen Notruf absetzen zu können. Bei einem geringen Verletzungsrisiko wird bevorzugt die Umfeldsensorik geschützt, um beispielsweise ein Weiterfahren zu ermöglichen.
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Bei der Auswertung der Gefahr für den Sensor 110 wird vorteilhafterweise neben der lateralen Position vor dem Fahrzeug 100 auch die Höhe ausgewertet. Ein niederes Objekt 102 wird einen hoch gelegenen Sensor kaum treffen. Neben der Höhe wird auch die Verbindung mit dem Boden berücksichtigt. Eine von einem LKW fallende Eisplatte 102 oder ein von einer Brücke fallender Stein 102 kann beispielsweise eine hinter der Windschutzscheibe platzierte Kamera leicht treffen. Eine aufragende im Boden verankerte Stange 102 wird den oberen Bereich der Windschutzscheibe kaum treffen, eine nicht verankerte Stange 102 kann jedoch nach oben gehoben werden und den Sensor 110 treffen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ferner das Material des Objektes 102 abgeschätzt. Größere Objekte 102 aus festen schweren Materialien stellen für einen Sensor 110 eine besondere Gefahr dar, da diese eine große Kraft auf den Sensor 110 ausüben können.
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Treffer durch leichte Objekte 102 kann der Sensor 110 gegebenenfalls verkraften. Insbesondere bei inhomogenen Objekten 102, beispielsweise ein dicker Ast auf der einen Seite mit einem Laubanteil auf der anderen Seite kann so getroffen werden, dass der belaubte Teil mit den dünnen schwachen Ästchen getroffen wird, um den Sensor vor dem Aufprall auf den dicken Astteil zu schützen. Dies ist beispielsweise zu bevorzugen, wenn eine Kollision mit Ast und Laubteil nicht gänzlich vermieden werden kann. Die Gefahr für den Sensor kann beispielsweise am dicken Astteil als höher eingestuft werden als auf der Seite mit einem Laubanteil.
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Somit kann eine Berücksichtigung der Gefahr für ein Element, beispielsweise einem Sensor oder einer Antenne, oder mehrere oder alle Elemente der zu schützenden Einrichtung realisiert werden. Beispielsweise wird dazu der bevorzugte Kollisionspunkt so gelegt, dass die Gefahr für die Elemente minimiert wird.
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In einer Ausführungsform wird einer Gefahr für ein Element, beispielsweise einem Sensor oder einer Antenne, ein Wahrscheinlichkeitswert zugeordnet. Unter dem Wahrscheinlichkeitswert kann beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung oder schwerer Beeinflussung des Elements verstanden werden. Der bevorzugte Kollisionspunkt kann beispielsweise so gewählt werden, dass die Wahrscheinlichkeit minimal ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird jedem Element ein Elementewert beigemessen, der auch abhängig vom Umfeld sein kann. So kann beispielsweise eine Kamera bei tiefstehender Sonne ohne Wolken einen geringeren Elementewert haben als bei hohem Sonnenstand mit Bewölkung. Durch Kombination von Gefahr und Elementewert, beispielsweise Multiplikation von Wahrscheinlichkeitswert mit Elementewert zu einem Risikowert kann der bevorzugte Kollisionspunkt so gewählt werden, dass Elemente mit hohem Elementewert nach Möglichkeit geschützt werden.
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Je nach vorhandenen Ressourcen kann die Komplexität der Auswertung der Gefahr für den Sensor 110 unterschiedlich ausgewertet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der beschriebene Ansatz nach einer Optimierung der Unfallschwere für einen Umfeldsensor mit verschiedenen möglichen Trajektorien ausgeführt, um die Weiterfahrt zu ermöglichen. Dazu kann die oben beschriebene Gefahr für ein Element mit einer Optimierung der Unfallschwere einhergehen. Auf diese Weise kann die Gefahr für Elemente einen direkten Einfluss auf die Unfalltrajektorie nehmen. Es kann die Gefahr für ein Element somit in ein Verhalten, beispielsweise einer Fahrtrichtungsanpassung, bzw. in einen Soll-Kollisionspunkt umrechnen.
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Beispielsweise kann sogar bei einer unvermeidbaren Kollision mit einem Fußgänger 102, der über einen weiten Bereich des Fahrzeugs 100 den gleichen Schutz erhält, das Fahrzeug 100 so ausgerichtet werden, dass auch die Sensorik 110 gut geschützt ist. Nach dem Unfall kann der Fahrer, beispielsweise unter Schock, den Fußgänger 102, der beispielsweise kaum verletzt ist, in das Auto bringen. Durch das Vorhandensein der Sensorik 110 kann das Auto 100 den Fußgänger 102 und den Fahrer zur Untersuchung ins Krankenhaus fahren, ohne dass der schockierte Fahrer eingreifen müsste, und gegebenenfalls bei einem vollautomatisierten Fahrzeug durch fehlendes Lenkrad oder Pedalerie auch nicht mehr eingreifen könnte.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung nicht in einem Piloten eingebaut, sondern in einem Assistenzsystem. Dabei kann entweder eine nur geringe Korrektur der Trajektorie 104 des Fahrzeugs 100 erfolgen oder es wird beispielsweise dem Fahrer durch einen geeigneten Lenkimpuls und/oder ein optisches oder ein akustisches oder ein haptisches Signal eine Richtung zur Vermeidung der Sensorbeschädigung empfohlen. Ein entsprechender Lenkimpuls kann beispielsweis durch Lenken auch durch ein Bremsen hervorgerufen werden. Wenn ein Fahrzeug einseitig abgebremst wird, dann kann darüber auch ein Einfluss auf die Ausrichtung, vergleichbar mit einem Lenken mit einem Lenkrad, genommen werden, wie es beispielsweise beim ESP durchgeführt wird.
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Der beschriebenen Ansatz ermöglicht es beispielsweise, dass ein sicheres Anhalten nach einem Unfall von der erhöhten Anzahl an noch verfügbarer Sensorik profitiert und der Fahrer dann möglichst weit bis zu einem sicheren Ort, z.B. einer Haltebucht, gefahren werden kann und beispielsweise weiterhin Spurwechsel möglich sind.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Schutz einer Umfeldsensoreinrichtung bei einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Unfallobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 1 gezeigte Fahrzeug handeln und das Fahrzeug kann in Einrichtungen des in 1 gezeigten Steuergeräts ausgeführt werden.
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In einem Schritt 201 wird zunächst zumindest ein von einer Umfeldsensoreinrichtung bereitgestelltes Umfeldsignal eingelesen. Das Umfeldsignal wird in einem Schritt 203 verwendet, um einen voraussichtlichen Kollisionspunkt zwischen dem Unfallobjekt 102 und dem Fahrzeug 100 zu bestimmen. In einem Schritt 205 wird der voraussichtliche Kollisionspunkt verwendet, um aus einer Menge vorbestimmter Kollisionspunkte einen bevorzugten Kollisionspunkt auszuwählen, an dem eine Kollision im Hinblick auf den Schutz der Umfeldsensoreinrichtung sinnvoller erscheint als eine Kollision an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt. In einem Schritt 207 wird ein Ausrichtungssignal bereitgestellt, das geeignet ist, um eine Ausrichtung des Fahrzeugs so zu ändern, dass die Kollision mit dem Unfallobjekt voraussichtlich an dem bevorzugten Kollisionspunktes anstatt an dem voraussichtlichen Kollisionspunkt erfolgt.
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3 zeigt ein Entscheidungsdiagram eines Verfahrens zum Schutz einer Umfeldsensoreinrichtung bei einer Kollision eines Fahrzeugs mit einem Unfallobjekt gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um das in 1 gezeigte Fahrzeug handeln. Dabei wird ein möglicher Ablauf zum Sensorschutz allgemein und nachrangig zum Erhalt der Safe-Stop-Fähigkeit, also des sicheren Anhaltens, dargestellt.
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Das Verfahren beginnt mit der Feststellung 300, dass die Kollision unvermeidbar ist. Anschließend wird in einer Abfrage 301 überprüft, ob dabei die Kollision mit Sensoren vermeidbar ist. Wenn dies der Fall ist so wird eine Funktion 303 ausgeführt, deren Ziel es ist, die Kollision mit einem Sensor zu vermeiden. Wenn die Kollision mit Sensoren nicht vermeidbar ist, wird in einer Abfrage 306 überprüft, ob eine Wahl zwischen mehreren Sensoren besteht. Wenn dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren mit einem Schritt 305 damit beendet, das die Sensoren soweit wie möglich geschützt wurden. Wenn eine Wahl zwischen mehreren Sensoren besteht, wird eine Funktion 308 ausgeführt, durch die auf Erhalt der Umfeldwahrnehmung für Safe-Stop optimiert wird.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.