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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Bestimmung
von im Fahrzeugumfeld befindlichen Fahrzeugen.
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Vorrichtungen
und Verfahren zur Fahrdynamikregelung in einem Kraftfahrzeug sind
bekannt. Beispielsweise ist dem Vortrag:
International Congress
and Exposition, 27.2.-2,3.1995, Detroit, Michigan, SAE-Paper 950759,
1995 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Fahrdynamikregelung
in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Die Fahrdynamikregelung ist
ein System, um das Kraftfahrzeug stabil und in der Spur zu halten.
Dies wird durch gezieltes Bremsen einzelner Räder des Kraftfahrzeuges erreicht.
Dazu werden mittels Sensoren der Fahrerwunsch, also das Sollverhalten
des Kraftfahrzeuges, und das Fahrzeugverhalten, also das Ist-Verhalten
des Kraftfahrzeuges, ermittelt. In einer Verarbeitungseinheit/Steuereinheit wird
der Unterschied zwischen dem Soll-Verhalten und dem Ist-Verhalten
als Regelabweichung ermittelt und die einzelnen Aktoren, beispielsweise
die Radbremsen, mit dem Ziel der Minimierung der Regelabwei chung
gesteuert. Als Sensoren werden insbesondere Giergeschwindigkeitssensoren,
Querbeschleunigungssensoren, Lenkradwinkelsensoren, Vordrucksensoren
und Drehzahlsensoren verwendet. Hinweise auf die Verwendung wenigstens
eines Bildsensorsystems bestehend aus wenigstens zwei Bildsensoren,
die im wesentlichen dieselbe Szene aufnehmen, fehlen hier.
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Es
ist bekannt, dass zur Unterstützung
des Fahrers eines Kraftfahrzeugs und zur Ansteuerung von Sicherungsmitteln
Umfeldsensoren eingesetzt werden, mit denen insbesondere der Abstand
zu Objekten, wie beispielsweise anderen Fahrzeugen bzw. Hindernissen
bestimmt werden kann. Die Sensoren sind dabei in der Regel als Radar-,
Infrarot- oder Ultraschallsensoren ausgeführt. Des Weiteren ist bekannt,
dass eine Kombination von Abstandssensoren und Kamerasensoren zu
einer höheren
Leistungsfähigkeit
bei der Objektpositionierung und Klassifizierung führen, und
damit zusätzliche
Funktionen wie die Fußgängererkennung
ermöglichen.
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Aus „Handbook
of Computer Vision and Applications Volume 1–3'' ist
bekannt, dass 3D-Sensoren, wie Stereokameras Bild- und Positionsinformationen über Objekte
ermitteln, und so weitergehende Sicherheitsfunktionen ermöglicht werden.
Des Weiteren kann der zitierten Bandreihe entnommen werden, dass
aus einem Mono-Kamerabild durch Algorithmen, wie Sequenzanalyse,
ein Point of Interest (POI) als relevanter Bereich in einer Szene
des Bildbereiches bestimmt oder die Analyse des optischen Flusses
Abstände
zu anderen Verkehrsteilnehmern indirekt ermittelt werden können.
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Im
Weiteren wird eine Vorrichtung für
eine Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation und/oder für die Kommunikation
von zwei Fahrzeugen über
eine Zentrale Infrastruktur als Telematikeinheit bezeichnet.
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DE 10 2004 022 289 offenbart
ein Verfahren zur Fahrdynamikregelung in einem Kraftfahrzeug. Hierbei
erfasst ein Sensor einen Messwert und es wird in Abhängigkeit
von dem einen Messwert ein Aktor zur Fahrdynamikregelung angesteuert.
Zur Fahrdynamikregelung wird mittels eines Bildsensorsystems Bildinformationen
von der Kraftfahrzeugumgebung erzeugt, wobei zwei Bildsensoren vorgesehen sind,
die dieselbe Szene aufnehmen. Somit wird zur Unterstützung des
Fahrers eines Kraftfahrzeugs ein Kamerasystem eingesetzt werden,
um Komfortfunktionen oder Querregelfunktionen am Kraftfahrzeug durchzuführen, die
kein sicheres Abstandssignal zu Objekten erfordern.
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Die
DE 69 033 962 T2 offenbart
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung mit Satellitennavigationseinrichtungen.
Diese besitzen ausreichende Genauigkeit, um mit Fahrzeug zu Fahrzeug
Kommunikation oder der Kommunikation von zwei Fahrzeugen über eine
Zentrale Infrastruktur eine Relativpositionierung und Relativbewegung
von Fahrzeugen in der Genauigkeit zu berechnen, mit der Fahrerassistenzsysteme
betrieben können.
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Im
Weiteren wird eine Vorrichtung für
eine Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation und/oder für die Kommunikation
von zwei Fahrzeugen über
eine Zentrale Infrastruktur als Telematikeinheit bezeichnet.
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Hauptproblem
hier ist aber, dass die Informationen, auf den die jeweiligen Anwendung
aufbauend ihre regelungstechnischen Maßnahmen am Fahrzeug durchführen, nicht
im ausreichenden Maße zuverlässig sind,
da nicht sichergestellt werden kann, ob zwischen dem von der Telematikeinheit
erfassten und dem eigenen Fahrzeug nicht weitere Fahrzeuge oder
Objekte sich befinden. Des Weiteren ist die Genauigkeit der Satellitennavigation
nicht ausreichend, um Fahrzeuge, die aus der Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation
mit ihrer ungefähren
Position bekannt sind, in einem Kamerabild zuzuordnen, um die Daten
miteinander zu fusionieren.
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Die
Informationen einer Mono-Kamera ohne Abstandssensor reichen in vielen
Fällen
für Komfort oder
Sicherheitsfunktionen nicht aus, da der Abstand zu anderen Fahrzeugen
nicht zuverlässig
genug bestimmt werden kann.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug und
ein Verfahren bereitzustellen, die eine zuverlässige Bestimmung von im Fahrzeugumfeld
befindlichen Fahrzeugen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Die
Grundidee der Erfindung liegt darin, dass durch ein Kamerasystem
ermitteltes und erkanntes Fahrzeug, das dahingehend identifiziert
wird, ob das gemeldete Fahrzeug das nächste Objekt ist, oder ob zwischen
gemeldetem Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug sich noch weitere Fahrzeuge
befinden, um sicherzustellen, dass zwischen dem eigenen Fahrzeug
und einem zweitem Fahrzeug ein freier Fahrschlauch existiert, damit
im Falle von Einscheren eines seitlich einfahrenden Fahrzeug, dies
zu erkennen und eine Regelung abzubrechen.
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Nach
der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass ein sendendes Fahrzeug
so ausgeführt
ist, dass die Telematikeinheit neben Positionsinformationen und
anderen Zusatzinformationen über
die Fahrzeugbewegung oder den Fahrzeugzustand übermittelt, sondern das auch
(Fahrzeug)Registrierungsinformation wie z.B. das Fahrzeugkennzeichen
mit übertragen
wird. Gleichzeitig wird im Fahrzeug der eingangs genannten Art das
Kamerabild darauf hin ausgewertet, ob das vorausfahrende Fahrzeug
vollständig
sichtbar ist und ob es mit dem Registrierungskennzeichen der von
der Telematikeinheit erfassten Fahrzeugs entspricht.
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In
diesem Fall ist davon auszugehen, dass sich keine Objekte zwischen
dem eigenen Fahrzeug und dem von der Telematikeinheit erfassten
Fahrzeug befinden. Ist dies der Fall, erfolgt z.B. eine ACC Regelungen
und/oder Notbremsfunktionen und/oder Spurwechselwarnung und/oder
andere Funktionen, die üblicherweise
durch Abstandssensorik durchgeführt
werden, allein auf Basis von der Telematikeinheit empfangenen und
gesendeten Kommunikationsdaten, die durch die Kamera plausibilisiert
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist es vorgesehen, das erfindungsgemäße Verfahren
durch einen zusätzlichen
Objekterkennungsalgorithmus zu erweitern, der das Einscheren bereits
vor Verdeckung des Zielfahrzeugs erkennt und die Funktionalität der Fahrerassistenzsysteme abschaltet.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, die Absolutpositionierung
der Telematikeinheit durch die Querpositionsierung der Kamera zu
verbessern. In diesem Fall erfolgt eine so genannte Fusion der Informationen
der Kamera und der Fahrzeug zu Fahrzeugkommunikation.
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Basierend
auf den oben genannten Ausführungsform,
die Kamera mit der Fahrzeug zu Fahrzeug Kommunikation zu kombinieren,
läßt sich
gegenüber
sendenden Fahrzeugen die Regelungsverfahren für ein ACC-Systems vorteilhaft
erweitern. Es können
so genannte „höherwertige" Verfahren, wie z.B.
die bekannte ACC Stopp&Go
in einfacher Form realisieren. Basierend auf dieser Erkennung werden bei
drohenden Unfallsituationen alle mit APIA (Active Passive Integration
Approach) bezeichneten Funktionalitäten zur Ansteuerung von passiven
und aktiven Sicherheitsmaßnahmen
einschließlich
einer Spurwechselassistenz angesprochen. Unter APIA ist die Vernetzung
aktiver und passiver Sicherheitssysteme sowie der Integration von
Umfeldsensorik zu verstehen, um möglichst unfall- und verletzungsvermeidende
Fahrzeuge herzustellen. Die Unfallwahrscheinlichkeit wird beispielsweise
in einem Gefahrenrechner für
die aktuelle Verkehrssituation ermittelt und es werden gestufte
Maßnahmen
zum Schutz der Insassen und anderer Verkehrsteilnehmer eingeleitet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
es vorgesehen, Satellitennavigationsinformationen durch Zuordnung
der Relativgeschwindigkeiten, der relativen Beschleunigung oder
anderer Daten die Leistungsfähigkeit
von Assistenzsystemen zu verbessern, die bereits über Abstandsinformationen
verminderter Güte
verfügen.
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Weitere
Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen,
die nachfolgend anhand der 1 und 2 beschrieben werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird in den Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen
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1 Eine
Fahrzeugerkennung mittels einer zur Umfelderfassung ausgeführten Kamera
und einer eine für
den Empfang und für
das Senden der Registrierungsinformation ausgeführte Telematikeinheit
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2 Erfindungsgemäßen Ablauf
zur Generierung einer Abstands- und Relativgeschwindigkeitsinformation
für Fahrerassistenzsysteme
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1 zeigt
dabei eine schematische Darstellung Fahrzeugerkennung mittels eines
Umfeldererfassungssystem das als eine Kamera ausgeführt ist
und für
das Senden und Empfangen von Registrierungsinformationen eine Telematikeinheit
aufweißt. Das
erste Fahrzeug (1) sendet die eigene aktuelle Position,
die Registrierungsinformation und weitere Informationen wie z.B.
Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremssignal oder ähnliches aus.
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Wie
in den Anmeldungen
DE 10
2006 029 096.8 und
DE
10 2006 023 339.5 der Patentanmelderin angegeben können ein
in dieser Erfindung genutzten Informationen mittels der in den beiden
Anmeldungen beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. Der Inhalt dieser
beiden genannten Anmeldungen ist Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
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Das
empfangende Fahrzeug (2) empfängt diese Daten. Gleichzeitig
ermittelt bzw. sucht das Fahrzeug im unmittelbaren Bereich mittels
der Kamera (3) nach Fahrzeugen und falls ein Fahrzeug erkannt
wurde, wird das Kennzeichen (4) ermittelt und gelesen.
Es wird weiterhin geprüft,
ob die Rückfront des
Fahrzeugs vollständig
sichtbar ist.
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Bei
der Suche nach weiteren im Umfeld befindlichen Fahrzeugen Fahrzeugen
wird bei vorteilhaft eine Videoüberwachungsmethode,
die wie z.B. die Schrifterkennung (OCR) nutzt, um Kennzeichen von
Fahrzeugen zu erkennen, eingesetzt. Hierdurch kann ein Fahrzeug
bei einer Fahrgeschwindigkeit von bis zu 160 km/h erfasst werden.
Erfindungsgemäß werden
entweder bestehende Mono-Videoüberwachungskameras,
Kameras in Radargeräten
oder speziell dafür
entwickelte Kamera-Kompaktgeräte verwendet,
die in verschieden Frequenzspektren eingesetzt werden. Es ist erfindungsgemäß angedacht, das
Kamerasysteme mit automatischen Geschwindigkeits- und Abstandsmessungen
für die
Abstandsregelung für
Fahrerassistenzsystem interagiert. Der Verfahrensschritt „Fahrzeug
suchen" (5)
ist so ausgelegt, das nach Farbe, Form und grafischem Aufbau unterschiedlicher
Arten von Fahrzeugkennzeichen gesucht und erkannt werden können. Bei
der Suche unter eingeschränkten
Lichtverhältnissen
wird vorzugsweise infrarotes Licht eingesetzt, um unabhängig von
der Tageszeit und somit von den Lichtverhältnissen eine visuelle Erfassung
der Umgebung durchzuführen.
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Zuerst
wird bei der Ermittlung der im Umfeld befindlichen Fahrzeuge der
relevante Bildbereich (POI) festgelegt. Als relevanter Bildbereich
wird beispielsweise die Registrierungsinformation in Form des Fahrzeugkennzeichens
selektiert und segmentiert, dieser Bereich wird visuell erfasst,
optisch normalisiert, qualitativ verbessert und anschließend einer
Schrift zeichenerkennung durchgeführt,
um den alphanumerischen Text zu erhalten.
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Dies
wird in Echtzeit pro erkannte Fahrspur durchgeführt. Diese Informationen können automatisiert übertragen
und/oder zur späteren
Weiterverarbeitung gespeichert werden. Des weiteren ist es erfindungsgemäß angedacht,
dass sowohl die durch die Kamera erfassten einzelnen Bilder und/oder
Sequenzen als auch der erkannte Text auf einem im Fahrzeug fest
eingebauten oder mobilen Datenträger gespeichert
werden. Die Speicherung erfolgt mittels einer Datenübertragung über einen
im Fahrzeug befindlichen Datenbus, wie z.B. dem CAN Bus, und/oder
mittels mobiler Datenübertragung,
wie z.B. Bluetooth.
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2 zeigt
dann die Verarbeitungsschritte des Systems im Empfangsfahrzeug.
Im Schritt (5) wird zunächst
nach Fahrzeugen im Erfassungsbereich der Kamera gesucht. Werden
Fahrzeuge erkannt, wird in Schritt (6) deren Kennzeichen
gelesen und mit dem durch die Telematikeinheit erfassten Fahrzeuge
mittels eines Ähnlichkeitsmaßes verglichen.
Passt ein Kennzeichen zu einem Fahrzeug, wird in Schritt (7) überprüft, ob weitere
Objekte vor dem Fahrzeug sichtbar sind.
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Ist
keine eindeutige Erkennung möglich, wenn
beispielsweise andere Fahrzeuge oder an den betreffeden Fahrzeugen
angebrachten Anhängerkupplungen,
Abschleppstangen oder ähnliche
Objekte, die die Sicht auf ein oder zwei Zeichen der Kennzeichen
verdecken, wird erfindungsgemäß keine
Information, die über
die Kamera ermittelt wird, zur Plausibilisierung herangezogen.
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Falls
eine eindeutige Erkennung möglich
ist, werden die in Schritt (8) und (9) erfassten
Daten als Sensordaten (10) den Fahrerassistenzsystemen
zur Verfügung
gestellt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
können
keine geringfügigen
Fehler akzeptiert werden. Wird ein Umfelderfassungssystem verwendet
so kann die Fehl- oder Nichterkennung eines einzelnen Zeichens nicht
toleriert werden. Es ist sicherzustellen, da eine korrekte Erkennung
des gesamten Kennzeichens erfolgt, da dies die Voraussetzung für ein Funktionieren
der Gesamtsystemarchitektur ist.
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Es
können
weitergehenden Verfahrenschritte auf die selektierten und segmentierten
Bildbereiche angewendet werden, um den Text auf den Kennzeichen
zu erkennen. Der selektierte Bildbereich wird zuerst auf einen einheitlichen
Kontrast und Helligkeit gebracht (Normalisierung) und danach für die OCR segmentiert.
Danach erfolgen eine Lokalisierung des Kennzeichens sowie eine Erkennung
der Position des Nummernschildes im Bildbereich. Anschließend wird
die Orientierung der einzelnen Elemente der Fahrzeugkennzeichen
bestimmt, wie. z.B. die Größe, die
Unterschiede in der räumlichen
Lage und der Größe des vollständigen Fahrzeugkennzeichens.
Bei der Zeichensegmentierung werden die einzelnen Elemente des Fahrzeugkennzeichens
ermittelt und identifiziert. Somit wird eine alphanumerischen Zeichenerkennung
durchgeführt.
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Die
Qualität
jeder einzelnen Stufe beeinflusst die Genauigkeit des Gesamtsystems.
Hierzu können insbesondere
Filter benutzt werden, um optische Störungen zu kompensieren.
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Viele
Länder
benutzen retroreflektive Kennzeichen. Diese reflektieren das Licht
in die Richtung der Quelle zurück,
wodurch sich ein besserer Kontrast ergibt. Auch werden oft nicht-reflektierende
Zeichen eingesetzt, was auch unter schlechten Lichtbedingungen den
Kontrast erhöht.
Infrarot-Kameras eignen
sich ebenfalls gut für
den Einsatz in solchen Systemen, in Verbindung mit einem Infrarot-Strahler und
einem Normallicht-Filter vor der Kamera.
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Unscharfe
Bilder erschweren die Zeichenerkennung. Es können vorteilhaft daher Kameras
mit einer sehr kurzen Belichtungszeit eingesetzt werden, um die
Bewegungsunschärfe
zu minimieren. Vorzugsweise beträgt
die Belichtungszeit 1/1000 Sekunde. Wird die Kamera sehr niedrig
montiert oder bewegt sich der Verkehr langsamer, kann diese Zeit auch
länger
ausgelegt ewrden.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
ermöglicht die
Einbettung von RFID-Tags in z.B. das Fahrzeugkennzeichen die Erkennung
der Registrierungsinformationen. Die Kennzeichen sind so gestaltet
dass ein Entfernen nicht zerstörungsfrei
möglich
ist. Diese RFID-Tags sind mit Batterien ausgestattet, so dass sie
ihre Kennung, die auch das eigentlichen Kennzeichen des Fahrzeugs
umfasst, nach der Aktivierung für
mindestens 10 Jahre kontinuierlich selbst funken. Im Gegensatz zu
passiven RFID-Systemen mit Reichweiten von nur wenigen Metern ist
die Kennung dadurch bis in eine Entfernung von rund 100 Metern mit
entsprechenden mobilen angebrachten Sensoren lesbar. Die Funkkennung
ist verschlüsselt
und auslesbar und eindeutig identifizierbar.
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Bei
dieser Ausführungsform
werden somit anstelle der visuellen Erfassung, die Signale der RFID-Tags
ausgewertet. Die zugehörigen
Lesegeräte,
die in der Telematikeinheit integriert sind ermöglichen bis zu 200 Kennungen
gleichzeitig auslesen können,
auch von Fahrzeugen, die sich mit hohen Geschwindigkeiten vorbeibewegen.
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In
einer dritten Ausführungsform
wird das Registrierungskennzeichen codiert über die Leuchtmittel am Heck
des Fahrzeuges ausgegeben. Hierbei können die Leuchtmittel durch
ihre Blinkfrequenz und ihre Helligkeit die codierte Registrierungsinformation wiedergeben.
Vorteilhaft sind hierbei LED-Leuchten, wobei auch herkömmliche
Leuchtmittel eingesetzt werden können.
Das Kamerasystem erkennt die codierten (Licht)Signale und plausibiliert
diese dann gegenüber
der über
die Telematikeinheit empfangenen Registrierungsinformation.
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In
einer vierten Ausführungsform
werden die drei beschrieben Arten in der Art miteinander kombiniert,
dass mittels des Kamerasystems die visuelle erkennbare Registrierungsinformation,
die von RFID-Tag ausgesendete Registrierungsinformation und die
(Licht)Signale am Heck des vorausfahrenden Fahrzeuges mittels der
Telematikeinheit und des Kamerasystems ausgewertet. Bei Übereinstimmung
aller drei Informationen liegt eine eindeutige Identifikation vor.
Bei Vorliegen einer Differenz kann über die Telematikeinheit eine
Benachrichtigung an den Fahrer ausgegeben werden, das keine Indentifikation möglich ist.
Ein möglich
Grund ist z.B. das gestohlene Kennzeichen an einem Fahrzeug angebracht
sind und hier zwei verschiede Registrierungskennzeichen vorliegen. Über die
Telematikeinheit kann eine Benachrichtigung an relevante Sicherheitsbehörden erfolgen.