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Die
Erfindung betrifft eine Auswerteeinheit für ein Fahrerassistenzsystem
für ein
Fahrzeug, sowie ein Fahrerassistenzsystem, ein Verfahren zum Betreiben
eines Fahrerassistenzsystems und ein Computerprogrammprodukt.
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Unter
dem Begriff der Fahrerassistenzsysteme (englisch: ADAS, Advanced
Driver Assistance Systems) werden Funktionen zusammengefasst, welche
der Unterstützung
des Fahrers eines Kraftfahrzeuges dienen. Ziel der Fahrerassistenzsysteme ist
häufig
die Steigerung der Sicherheit durch die Vermeidung von Gefahrensituationen
vor deren Entstehung und durch die Unterstützung des Fahrers zur Unfallvermeidung
in kritischen Situationen. Weitere Ziele sind die Steigerung des
Komforts durch Stressreduktion und Entlastung des Fahrers in Standardsituationen,
die Erleichterung der Orientierung durch situationsabhängig aufbereitete
und fahrergerecht vermittelte Umfeld-Informationen, sowie die Erhöhung des
Fahrspaßes.
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Beispiele
für Fahrerassistenzfunktionen
sind die Antriebsschlupfregelung bzw. Traktionskontrolle wie ABS
(Antiblockiersystem), ASR (Antriebs-Schlupf-Regelung), ESP (Elektronisches
Stabilitätsprogramm),
EDS (Elektronische Differentialsperre), sowie adaptives Kurvenlicht,
Auf- und Abblendassistent für
das Fahrlicht, Nachtsichtsysteme (englisch: night vision), Tempomat,
Einparkhilfe, Bremsassistent, ACC (Adaptive Cruise Control) bzw. Abstandsregeltempomat,
Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent,
Spurhalteunterstützung,
Spurwechselassistent, ISA (Intelligent Speed Adaption), ANB (Automatische
Notbremsung), Kurvenassistent, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung,
Verkehrszeichenerkennung, Platooning.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Auswerteeinheit
für ein
Fahrerassistenzsystem, sowie ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem,
Computerprogrammprodukt und Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems aufzuzeigen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Auswerteeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs
1, sowie durch ein Fahrerassistenzsystem, ein Computerprogrammprodukt
und ein Verfahren mit Merkmalen von nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Auswerteeinheit
für ein
Fahrerassistenzsystem für
ein Fahrzeug umfasst einen Eingang zum Empfangen von Informationen von
Sensoren, einen Bestandteil zum Feststellen unter Verwendung der
Informationen, dass eine Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt
bevorsteht, sowie einen Bestandteil zum Bestimmen einer vor der Kollision
durchzuführenden
Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs. Ferner ist ein Ausgang vorgesehen zum Ausgeben eines
Ausgangssignals betreffend die durchzuführende Geschwindigkeitsänderung.
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Bei
der Feststellung, ob eine Kollision bevorsteht, kann die Auswerteeinheit
von einem oder mehreren Sensoren gewonnene Daten verarbeiten oder berücksichtigen.
Werden Daten von mehreren Sensoren verwendet, so können diese
Daten von der Auswerteeinheit getrennt voneinander oder gemeinsam
ausgewertet werden. Vorzugsweise werden die von den Sensoren gelieferten
Informationen zumindest teilweise auch für die Bestimmung der durchzuführenden
Geschwindigkeitsänderung
eingesetzt. Hierbei ist es möglich,
dass die Auswerteeinheit manche der von ihr empfangenen Informationen
für die Feststellung
der bevorstehenden Kollision einsetzt, und andere für die Bestimmung
der durchzuführenden
Geschwindigkeitsänderung.
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Die
von der Auswerteeinheit bestimmte Geschwindigkeitsänderung
kann eine Änderung
von Betrag und/oder Richtung des ak tuellen Geschwindigkeitsvektors
des Fahrzeugs beinhalten. Durch das Ausgangssignal werden Fahrzeugbestandteile,
welche die Geschwindigkeitsänderung
herbeiführen können, angewiesen,
die Geschwindigkeit entsprechend dem Ausgangssignal zu adaptieren.
Vorzugsweise bestimmt die Auswerteeinheit zusätzlich zur Geschwindigkeitsänderung
eine Zeit, innerhalb welcher diese Änderung zu erfolgen hat. Das
Ausgangssignal kann in diesem Fall auch diese Zeit angeben.
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Stehen
verschiedene Aktoren zur Verfügung, welche
jeweils eine bestimmte Art der Geschwindigkeitsänderung bewirken können, ist
es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit zusätzlich zur durchzuführenden
Geschwindigkeitsänderung
auch bestimmt, welcher oder welche Aktoren zur Herbeiführung der Geschwindigkeitsänderung
zuständig
sind. In diesem Fall kann das Ausgangssignal lediglich an diejenigen
Aktoren ergehen, welche von der Auswerteeinheit ausgewählt wurden.
Soll z. B. eine Drehung des Fahrzeugs erfolgen, kann hierfür das ESP-System und/oder
die Lenkung des Fahrzeugs eingesetzt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung betreffen die Informationen oder ist
den Informationen entnehmbar: die Position des Objektes und/oder
die Größe des Objektes
und/oder die Art des Objektes und/oder der Abstand zwischen dem
Objekt und dem Fahrzeug und/oder die Geschwindigkeit des Objektes. Die
von den Sensoren gelieferten Informationen können die genannten Angaben
direkt enthalten; alternativ hierzu ist es möglich, dass die Auswerteeinheit diese
Angaben durch Auswertung der von den Sensoren empfangenen Informationen
ermittelt. Relevant für
die Feststellung, dass eine Kollision bevorsteht, können insbesondere
die Position des Objektes, die Geschwindigkeit des Objektes, sowie
der Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug sein. Relevant
für die
Bestimmung der durchzuführenden Geschwindigkeitsänderung
können
insbesondere die Größe, Art
und Position des Objektes sein.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung verfügt
die Auswerteeinheit über
einen Eingang zum Empfangen von Informationen betreffend eine aktuelle
Sitzbelegung des Fahrzeugs, wobei der Bestandteil zum Bestimmen
der Geschwindigkeitsänderung
derart ausgestaltet ist, dass bei der Bestimmung der Geschwindigkeitsänderung
die aktuelle Sitzbelegung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Die Informationen
betreffend die aktuelle Sitzbelegung zeigen hierbei an, welche Sitze
des Fahrzeugs belegt oder unbelegt sind; ferner können sie
detailliertere Angaben über
eine Person enthalten, die einen Sitz belegt, z. B. deren Größe oder
Gewicht. Durch solche detailliertere Angaben kann die Geschwindigkeitsänderung
z. B. davon abhängig
gemacht werden, ob sich auf dem Beifahrersitz ein Kind oder ein
Erwachsener befindet.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist der Bestandteil zum Bestimmen der
Geschwindigkeitsänderung
derart ausgestaltet, dass die durchzuführende Geschwindigkeitsänderung
in einer bestimmten Positionierung des Fahrzeugs relativ zu dem
Objekt zum Zeitpunkt der Kollision und/oder in einer bestimmten
Fahrtrichtung des Fahrzeugs zum Zeitpunkt der Kollision resultiert.
Die Auswerteeinheit bestimmt die Geschwindigkeitsänderung
demgemäß derart,
dass eine bestimmte Positionierung und/oder Fahrtrichtung zum Zeitpunkt
der Kollision vorhanden ist. Die Positionierung des Fahrzeugs relativ
zu dem Objekt entscheidet darüber,
an welcher Stelle oder Stellen des Fahrzeugs der Aufprall erfolgt;
die Fahrtrichtung entscheidet darüber, in welche Richtung die Insassen
bei dem Aufprall geschleudert werden. Letzteres ist z. B. für die Effizienz
von Airbags interessant. Es ist möglich, dass die bestimmte Positionierung
und/oder Fahrtrichtung von der Sitzbelegung des Fahrzeugs und/oder
von der Art des Objektes abhängt.
In diesem Fall berücksichtigt
die Auswerteeinheit die Sitzbelegung und/oder Art des Objektes bei
der Bestimmung der durchzuführenden
Geschwindigkeitsänderung.
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Einer
Weiterbildung der Erfindung gemäß ist der
Bestandteil zum Bestimmen der Geschwindigkeitsänderung derart ausgestaltet,
dass bei der Bestimmung der Geschwindigkeitsänderung ein Fahrzeugmodell
berücksichtigt
wird, welches Informationen ü ber
Gefahren für
Insassen im Falle einer Kollision zur Verfügung stellt. Das Fahrzeugmodell
kann fahrzeugtypspezifisch sein; es kann z. B. in einem Speicher
abgelegt sein, welcher Bestandteil der Auswerteeinheit ist oder
auf welchen die Auswerteeinheit zugreifen kann. Die genannte Weiterbildung
ist insbesondere für
den Aspekt der Erfindung anwendbar, bei welchem der Bestandteil
zum Bestimmen der Geschwindigkeitsänderung derart ausgestaltet
ist, dass bei der Bestimmung der Geschwindigkeitsänderung eine
Minimierung der Verletzungsgefahr für Insassen bei der Kollision
angestrebt wird. In diesem Fall dient die Durchführung der Geschwindigkeitsänderung
dazu, den Insassen den größtmöglichen
Schutz bei der Kollision zu bieten.
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Die
durchzuführende
Geschwindigkeitsänderung
kann eine Reduzierung oder Erhöhung
des Betrages der Geschwindigkeit, und/oder eine Drehung des Fahrzeugs
umfassen.
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Ein
Fahrerassistenzsystem gemäß der Erfindung
kann Sensoren zum Erfassen von Informationen umfassen, sowie eine
Auswerteeinheit der beschriebenen Art, und Aktoren zum Herbeiführen der Geschwindigkeitsänderung
entsprechend dem Ausgangssignal der Auswerteeinheit. Die Aktoren
können
z. B. Bestandteile eines ESP-Systems umfassen, und/oder Bestandteile
einer Antriebssteuerung und/oder Bestandteile der Lenkung des Fahrzeugs. Andere
Aktoren können
zusätzlich
oder alternativ zum Einsatz kommen.
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Gemäß dem Verfahren
zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems für ein Fahrzeug wird festgestellt,
dass eine Kollision des Fahrzeugs bevorsteht, woraufhin eine vor
der Kollision durchzuführende
Geschwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs bestimmt wird.
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Das
Computerprogrammprodukt für
ein Fahrerassistenzsystem für
ein Fahrzeug umfasst Mittel zum Feststellen, dass eine Kollision
des Fahrzeugs mit einem Objekt bevorsteht, und Mittel zum Bestimmen
einer vor der Kollision durchzuführenden
Ge schwindigkeitsänderung
des Fahrzeugs. Unter einem Computerprogrammprodukt kann im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung neben dem eigentlichen Computerprogramm
(mit seinem über das
normale physikalische Zusammenspiel zwischen Programm und Recheneinheit
hinausgehenden technischen Effekt) insbesondere ein Aufzeichnungsträger für das Computerprogramm,
eine Dateisammlung, eine konfigurierte Recheneinheit, aber auch beispielsweise
eine Speichervorrichtung oder ein Server, auf der bzw. dem zum Computerprogramm gehörende Dateien
gespeichert sind, verstanden werden.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
und das erfindungsgemäße Verfahren eignen
sich insbesondere für
die erfindungsgemäße Auswerteeinheit
und das Fahrerassistenzsystem, wobei dies auch auf die Ausgestaltungen
und Weiterbildungen zutreffen kann. Hierzu können sie weitere geeignete
Mittel bzw. Schritte umfassen.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1:
einen Ausschnitt aus einem Fahrerassistenzsystem,
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2:
eine erste Situation, in welcher das Fahrerassistenzsystem der 1 zum
Einsatz kommen kann,
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3:
eine zweite Situation, in welcher das Fahrerassistenzsystem der 1 zum
Einsatz kommen kann.
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Unfälle im Straßenverkehr
entstehen oftmals aufgrund einer Reihe von schwer vorhersehbaren Verkettungen.
In der Zeitspanne unmittelbar vor der eigentlichen Kollision eines
Fahrzeugs mit einem Objekt ist das Geschehen in der Regel von dem
Fahrzeuglenker nicht mehr bewusst beeinflussbar, z. B. wegen Schock,
Panik, oder falscher Einschätzung von
Randbedingungen wie Geschwindigkeitsvektor, Reibwerte, Position
und Reaktion von anderen Unfallbeteiligten oder der Situation am
Unfall ort. Aus diesem Grund sind die genaue Art und die Auswirkungen
einer Kollision in der Regel zufälliger
Natur.
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1 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug.
Es ist hierbei einer oder mehrere Sensoren S vorgesehen, welche Informationen
I an die Auswerteeinheit A liefern. Die Auswerteeinheit A stellt
fest, ob eine wahrscheinliche Kollision des Fahrzeugs mit einem
Objekt bevorsteht. Bei einem Objekt kann es sich hierbei um einen
beweglichen oder unbeweglichen Gegenstand wie z. B. einen Baum,
ein stehendes Fahrzeug oder ein Gebäude handeln, oder um einen
bewegten Gegenstand wie z. B. ein anderes Fahrzeug, oder auch um ein
belebtes Objekt wie eine Person oder ein großes Tier.
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Für die Feststellung,
dass höchstwahrscheinlich
eine Kollision bevorsteht, können
an sich bekannte Verfahren eingesetzt werden. Derartige Verfahren
sind z. B. aus dem Bereich der Sicherheitsgurtbetätigung bekannt;
hierbei wird der Sicherheitsgurt gespannt, nachdem das Bevorstehen
eines Aufpralls erkannt wurde und noch bevor die Kollision erfolgt.
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Als
Sensoren S können
eigens im Zusammenhang mit der Erfindung zur Verfügung gestellte Sensoren
zum Einsatz kommen; alternativ können Sensoren
verwendet werden, welche auch im Rahmen von anderen Fahrerassistenzfunktionen
genutzt werden. Es eignen sich insbesondere die folgenden Sensoren
S:
- • Abstandssensor,
z. B. Radar: Hiermit kann der Abstand, die Geschwindigkeit und die
Position eines Objektes erkannt werden.
- • Infrarotsensor,
Kamera: Hiermit kann die Art und die Ausmaße von Objekten erkannt werden.
- • Funkbasierte
Sensoren, wie z. B. Empfänger
einer Car-to-Car-Kommunikationseinrichtung,
oder Nahfeldsensoren wie beispielsweise Kapalink. Hierüber können detaillierte
Informationen über andere
Fahrzeuge erlangt werden.
- • Sensoren
von Positionsbestimmungssystemen wie z. B. GPS oder Galileo. Hierüber kann
z. B. die Position des Fahr zeugs mit der Position von feststehenden
Kollisionsobjekten wie Gebäuden verglichen
werden.
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Von
der Auswerteeinheit A werden die näheren Umstände der wahrscheinlichen Kollision
ermittelt, insbesondere können
die folgenden Größen verwendet
werden:
- • der
Ort der Kollision,
- • die
Position des Objektes,
- • die
Geschwindigkeit des Objektes,
- • der
Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt,
- • die
Art und Abmaße
des Objektes
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Des
weiteren ist der Auswerteeinheit A der aktuelle Geschwindigkeitsvektor
des Fahrzeugs bekannt, sowie welche Sitze des Fahrzeugs von Insassen
besetzt sind. Letzteres kann über
an sich bekannte Verfahren zur Sitzbelegungserkennung ermittelt
werden. Es kann als einer der Sensoren S ein Sitzbelegungssensor
zum Einsatz kommen. Der aktuelle Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs
liegt vorzugsweise in digitaler Form am Fahrzeugbus, z. B. einem
CAN Bus, vor. Eine Ermittlung des aktuellen Geschwindigkeitsvektors
ist z. B. über
Reifensensoren möglich,
insbesondere Reifendrucksensoren und Beschleunigungssensoren; auch
von der Servolenkung des Fahrzeugs zur Verfügung gestellte Informationen
können
genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit
der Ermittlung des aktuellen Geschwindigkeitsvektors erfolgt über eine
Positionsbestimmung des Fahrzeugs, insbesondere über das Satellitennavigationssystem
Galileo.
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Der
Auswerteeinheit A liegt ein Crash-Modell MOD vor, welches Informationen
darüber
enthält,
an welchen Teilen des Fahrzeugs und mit welcher Aufprallrichtung
eine Kollision für
die Insassen weniger gefährlich
ist. Das Crash-Modell MOD kann z. B. über Crash-Tests oder Crash-Simulationen
gewonnen werden; es ist für
das jeweilige Fahrzeug spezifisch.
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Unter
Verwendung der erläuterten
Informationen ermittelt die Auswerteeinheit A, wie das Fahrzeug
beschleunigt werden muss, um bei der Kollision die Verletzungsgefahr
für Insassen
möglichst
zu reduzieren. Unter einer Beschleunigung wird hierbei eine beliebige
auf eine Zeiteinheit bezogene Änderung
des aktuellen Geschwindigkeitsvektors verstanden. Möglich ist
somit eine Erhöhung
oder Reduktion des Betrages der Geschwindigkeit bei gleich bleibender
Richtung, eine Änderung
der Richtung des Geschwindigkeitsvektors bei gleich bleibendem Betrag, und
eine Änderung
von sowohl Betrag als auch Richtung des Geschwindigkeitsvektors.
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Durch
die Beschleunigung wird erreicht, dass das Fahrzeug zum Zeitpunkt
der Kollision auf eine bestimmte Art in Bezug auf das kollidierende Objekt
positioniert ist. Durch die Positionierung des Fahrzeugs in Bezug
auf das Objekt wird der Teil bzw. derjenige Oberflächenbestandteil
des Fahrzeugs bestimmt, an welchem der Einschlag erfolgt. Hierbei wird
versucht, die Knautschzonen des Fahrzeugs möglichst effizient einzusetzen.
Weiterhin wird durch die Beschleunigung wird erreicht, dass eine
bestimmte Aufprallrichtung eingestellt wird. Diese sollte derart
sein, dass Insassen frontal in vorhandene Airbags fallen, und nicht
an diesen vorbei.
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Nachdem
von der Auswerteeinheit A die Entscheidung getroffen wurde, auf
welche Weise das Fahrzeug vor der Kollision zu beschleunigen ist,
gibt sie einen Befehl REQ an für
die jeweilige Beschleunigung zuständige Einheiten AK aus. Bei
den Einheiten AK kann es sich z. B. um das ESP-System handeln, welches
eine Abbremsung oder Beschleunigung von einzelnen Rädern bewirken
kann, oder um die Fahrzeuglenkung, welche die Richtung der Fahrzeugbewegung
beeinflussen kann, oder um die Antriebssteuerung, welche ein Gas-Geben
oder Abbremsen bewirken kann.
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Vorteilhafterweise
berücksichtigt
die Auswerteeinheit A bei der Ermittlung der durchzuführenden Geschwindigkeitsänderung,
ob durch diese eine größere Gefahr
für die
Insassen herbeigeführt
wird. Wenn z. B. aufgrund der von dem Navigationssystem zur Verfügung gestellten
Informationen bekannt ist, dass sich auf der rechten Seite des Fahrzeugs
ein Abgrund befindet, sollte eine Beschleunigung nicht derart erfolgen,
dass das Fahrzeug in die Nähe
des Abgrundes gerät.
Weiterhin kann bestimmt werden, ob durch die Geschwindigkeitsänderung
eine Kollision mit einem anderen Objekt wahrscheinlich wird.
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2 zeigt
beispielhaft eine erste Precrash-Situation. Das Fahrzeug F1 schlittert
gemäß dem Geschwindigkeitsvektor
v1 in Richtung eines Baumes. Das Fahrerassistenzsystem erkennt die
Situation und richtet das Fahrzeug F1 mit Hilfe von ESP, Servolenkung
und Antriebssteuerung so aus, dass der Einschlag nicht dort erfolgt,
wo Insassen getroffen werden. Entsprechend dem Pfeil in 2 wird das
Fahrzeug F1 aufgrund des Befehls REQ der Auswerteeinheit A so gedreht,
dass der Aufprall nicht an der Seite erfolgt, sondern im Bereich
des rechten Scheinwerfers.
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3 zeigt
beispielhaft eine zweite Precrash-Situation. Das Fahrzeug F1 bewegt
sich gemäß dem Geschwindigkeitsvektor
v1 quer zu einem anderen Fahrzeug F2. Anhand der Geschwindigkeitsvektoren
v1 des Fahrzeugs und v2 des anderen Fahrzeugs F2 erkennt die Auswerteeinheit
A, dass eine Kollision unausweichlich ist. Aufgrund des Befehls REQ
der Auswerteeinheit A wird das Fahrzeug F1 kurz in seiner bisherigen
Bewegungsrichtung beschleunigt, so dass der Zusammenstoß nicht
im Passagierbereich des Fahrzeugs F1, sondern im Gepäckabteil
erfolgt.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind,
ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.