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Die
Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung
und für
ein Kraftfahrzeug, wobei die Überwachungsvorrichtung
eine Sensorvorrichtung zur Detektion von Hindernissen vor und/oder
hinter dem Kraftfahrzeug aufweist. Die Erfindung betrifft ein zudem
ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit Sensorvorrichtung
zur Detektion von Hindernissen vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug.
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Derartige Überwachungsvorrichtungen
für Kraftfahrzeuge
werden z. B. als Fahrassistenzsysteme wie etwa Einparkhilfen eingesetzt.
Ein derartiges Fahrassistenzsystem ist z.B. aus der
DE 42 28 794 A1 bekannt.
So offenbart die
DE
42 28 794 A1 eine Einrichtung mit wenigstens einem die
Verkehrssituation im Bereich des toten Winkels eines Fahrzeugs registrierenden
Element, das mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist, in der
die Verkehrssituation auf das Vorhandensein von Objekten ausgewertet wird.
Die Einrichtung weist außerdem
eine Signaleinrichtung auf, die einem Fahrzeuglenker auf im Bereich
des toten Winkels vorhandene Objekte aufmerksam macht. Das registrierende
Element sowie die Auswerteeinrichtung der Einrichtung werden beim
Betrieb des Fahrzeugs ständig
betrieben, jedoch wird die Signaleinrichtung nur aktiviert, wenn zugleich
ein Objekt im Bereich des toten Winkels erkannt wird und der Fahrzeuglenker
den Fahrtrichtungsanzeiger des Fahrzeugs betätigt. Als die Verkehrssituation
im Bereich des toten Winkels registrierendes Element können eine
oder mehrere Video-Kameras, temperaturempfindliche Sensoren oder
Ultraschalldetektoren verwendet werden.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Überwachungsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug zu verbessern.
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Vorgenannte
Aufgabe wird durch eine Überwachungsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug gelöst, wobei
die Überwachungsvorrichtung
eine Sensorvorrichtung zur Detektion von Hindernissen vor und/oder hinter
dem Kraftfahrzeug und eine Auswertevorrichtung zur Überprüfung der
Präsenz
eines Hindernisses innerhalb einer einen vorbestimmten Abstand von
dem Kraftfahrzeug entfernten Überwachungsfläche in Abhängigkeit
eines Ausgangswertes der Sensorvorrichtung aufweist. Eine Sensorvorrichtung
im Sinne der Erfindung kann eine oder mehrere Kameras, ein oder
mehrere Radargeräte
und/oder einen oder mehrere Laserscanner aufweisen. Geeignete Radargeräte sind
z.B. aus dem Artikel „Automotive 24GHz
Short Range Radar (SRR) Sensors with Smart Antennas" von M. Schneider
et al., Proceedings des German Radar Symposium DRS 2002, Seiten
175 bis 179 und aus der Dissertation „Radarsysteme zur automatischen
Abstandsregelung in Automobilen" von
R. Mende, Technische Universität
Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, 1999 bekannt.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Überwachungsvorrichtung
eine Warnvorrichtung zur Ausgabe eines, insbesondere optischen, akustischen
und/oder haptischen, Warnsignals bei erkannter Präsenz eines
Hindernisses innerhalb der Überwachungsfläche auf.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorvorrichtung
elektronisch und/oder mechanisch schwenkbar ausgebildet.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mittels
der Sensorvorrichtung ein Abstand zu einem Hindernis, ein Winkel
zwischen einer Bezugsachse und dem Hindernis und/oder eine Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis bestimmbar.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der vorbestimmte
Abstand in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges festlegbar.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Position
der Überwachungsfläche (in
Querrichtung) in Abhängigkeit
der Gierrate des Kraftfahrzeuges und/oder des Lenkwinkels des Kraftfahrzeuges
festlegbar. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung
ist die Position der Überwachungsfläche (in
Querrichtung) in Abhängigkeit
der Position des Kraftfahrzeuges und eines Fahrbahnverlaufes festlegbar.
Anstelle der Gierrate des Kraftfahrzeuges kann auch dessen Gierwinkel
verwendet werden.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Überwachungsvorrichtung
eine Eingabevorrichtung zur Eingabe der Abmessung einer Dachlast
und/oder zur Eingabe der Abmessung eines Anhängers auf.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Überwachungsfläche im wesentlichen
rechteckig. Sie weist zudem vorteilhafterweise einen Rand auf, der
von einer Projektion der Silhouette des Kraftfahrzeuges auf die Überwachungsfläche zumindest
einen vorgegebenen Sicherheitsabstand aufweist. Der Sicherheitsabstand
beträgt
in weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung 0,1 m bis
1 m.
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Vorgenannte
Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges
mit einer Sensorvorrichtung zur Detektion von Hindernissen vor und/oder
hinter dem Kraftfahrzeug gelöst, wobei
die Präsenz
eines Hindernisses innerhalb einer einen vorbestimmten Abstand von
dem Kraftfahrzeug entfernten Überwachungsfläche in Abhängigkeit
eines Ausgangswertes der Sensorvorrichtung überprüft wird.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei
erkannter Präsenz
eines Hindernisses innerhalb der Überwachungsfläche eine,
insbesondere optische, akustische und/oder haptische, Warnung eines
Bedieners des Kraftfahrzeuges.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Sensorvorrichtung
geschwenkt.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der Abstand
zu einem Hindernis, ein Winkel zwischen einer Bezugsachse und dem
Hindernis und/oder eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Kraftfahrzeug
und dem Hindernis bestimmt.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der vorbestimmte
Abstand in Abhängigkeit
der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges festgelegt.
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In
weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Position
der Überwachungsfläche in Abhängigkeit
der Gierrate des Kraftfahrzeuges und/oder in Abhängigkeit des Lenkwinkels des
Kraftfahrzeuges festgelegt.
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Kraftfahrzeug
im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr
benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung
sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor
beschränkt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen.
Dabei zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
für eine Überwachungsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug,
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2 eine Überwachungsfläche vor
einem Kraftfahrzeug,
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3 eine
Speicherfunktion,
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4 eine
Anzeige einer Überwachungsfläche,
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5 eine
weitere Anzeige einer Überwachungsfläche,
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6 eine
weitere Anzeige einer Überwachungsfläche und
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7 ein
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, wobei die Präsenz eines
Hindernisses innerhalb einer einen vorbestimmten Abstand von dem
Kraftfahrzeug entfernten Überwachungsfläche überprüft wird.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für eine Überwachungsvorrichtung 1 für ein in 2 dargestelltes
Kraftfahrzeug 20. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 21 in 2 einen
Dachgepäckträger und
Bezugszeichen 22 eine Fahrspur auf einer Fahrbahn. In 1 sind
Einrichtungen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Überwachungsvorrichtung 1 gehören, mit
durchgezogenen Linien dargestellt. Einrichtungen, die im vorliegenden
Ausführungsbeispiel nicht
zur Überwachungsvorrichtung 1 sondern
zu anderen auf dem Kraftfahrzeug 20 implementierten Einrichtungen
gehören,
sind dagegen mit gestrichelten Linien dargestellt.
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Die Überwachungsfläche A ist
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
im wesentlichen rechteckig, wobei b die Breite und h die Höhe dieses Rechecks
bezeichnet. Die Überwachungsfläche A weist
zudem vorteilhafterweise einen Rand 23 auf, der von einer
Projektion der Silhouette des Kraftfahrzeuges 20 auf die Überwachungsfläche A zumindest einen
vorgegebenen Sicherheitsabstand aufweist. Der Sicherheitsabstand
beträgt
in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung 0,1 m bis 1 m.
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Die Überwachungsvorrichtung 1 weist
eine Sensorvorrichtung 3 zur Detektion von Hindernissen vor
dem Kraftfahrzeug 20 und eine Auswertevorrichtung 2 zur Überprüfung der
Präsenz
eines Hindernisses innerhalb einer einen vorbestimmten Abstand d von
dem Kraftfahrzeug entfernten Überwachungsfläche A in
Abhängigkeit
zumindest eines Ausgangswertes v, R und/oder α der Sensorvorrichtung 3 auf. Zusätzlich oder
alternativ zur Sensorvorrichtung 3 kann eine Sensorvorrichtung
zur Detektion von Hindernissen hinter dem Kraftfahrzeug 20 vorgesehen sein.
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Mittels
der Sensorvorrichtung 3 ist ein Abstand R zu einem Hindernis,
ein Winkel α zwischen einer
Bezugsachse und dem Hindernis und/oder eine Geschwindigkeitsdifferenz
v zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Hindernis bestimmbar. Diese
Werte können
die Ausgangswerte der Sensorvorrichtung sein. Ausgangswerte der
Sensorvorrichtung können aber
auch Signale sein, aus denen sich einer oder mehrere dieser Werte
berechnen lassen. Die Sensorvorrichtung kann eine oder mehrere Kameras,
ein oder mehrere Radargeräte
und/oder einen oder mehrere Laserscanner aufweisen. Geeignete Radargeräte sind
z.B. aus dem Artikel „Automotive
24GHz Short Range Radar (SRR) Sensors with Smart Antennas" von M. Schneider
et al., Proceedings des German Radar Symposium DRS 2002, Seiten
175 bis 179 und aus der Dissertation „Radarsysteme zur automatischen
Abstandsregelung in Automobilen" von
R. Mende, Technische Universität
Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, 1999 bekannt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Auswertevorrichtung 2 einen
Schwenkwinkel β zum
Schwenken der Sensorvorrichtung 3 ausgibt.
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Die
Auswertevorrichtung 2 weist optional eine Schnittstelle
auf, mittels derer die aktuelle Geschwindigkeit vF des Kraftfahrzeuges 20,
der Lenkwinkel δL
des Kraftfahrzeuges 20 und/oder die Gierrate Ψ des Kraftfahrzeuges 1 eingelesen
werden können.
Diese Werte kann die Auswertevorrichtung 2 z.B. von einer
Fahrstabilitätsregelung 8 erhalten.
Einzelheiten zu dem Lenkwinkel δL
des Kraftfahrzeuges 20, der Gierrate Ψ des Kraftfahrzeuges 1 sowie
zu einer Fahrstabilitätsregelung 8 können z.B.
dem Buch Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 23. Auflage, Vieweg,
1999, ISBN 3-528-03876-4,
insbesondere Seite 355, entnommen werden.
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Die
Auswertevorrichtung 2 weist optional eine Schnittstelle
auf, mittels derer die Überwachungsvorrichtung 2 die
aktuelle Position POS Kraftfahrzeuges 20 z.B. von einem
Navigationssystem 6 erhalten kann. Die Auswertevorrichtung 2 weist
zudem optional eine Schnittstelle auf, mittels derer die Überwachungsvorrichtung 2 Informationen
ATLAS über
den Streckenverlauf z.B. von einem Streckenatlas 7, der
auch Teil des Navigationssystems 6 sein kann, erhalten
kann.
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Die Überwachungsvorrichtung 1 weist
eine Eingabevorrichtung 5 zur Eingabe der Abmessung einer
Dachlast, wie z.B. eines Dachgepäckträgers 21 oder
eines Fahrradgepäckträgers in
die Auswertevorrichtung 2 und/oder zur Eingabe der Abmessung eines
Anhängers
in die Auswertevorrichtung 2 auf.
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In
Abhängigkeit
des Abstandes R zu einem Hindernis und des Winkels α zwischen
einer Bezugsachse und dem Hindernis sowie optional überprüft die Auswertevorrichtung 2,
ob ein Hindernis innerhalb der Überwachungsfläche A vorhanden
ist. Dazu wird zunächst
die Abmessung der Überwachungsfläche A und/oder
deren Lage bzw. Position in Abhängigkeit
der Geschwindigkeitsdifferenz v zwischen dem Kraftfahrzeug 20 und
dem Hindernis, der aktuellen Geschwindigkeit vF des Kraftfahrzeuges 20,
des Lenkwinkels δL
des Kraftfahrzeuges 20, der Gierrate Ψ des Kraftfahrzeuges 20,
der aktuellen Position POS Kraftfahrzeuges 20, der Informationen
ATLAS über
den Streckenverlauf und/oder der Abmessung einer Dachlast und/oder
eines Anhängers
bestimmt.
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Wird
von der Auswertevorrichtung 2 ein Hindernis innerhalb der Überwachungsfläche A ermittelt, gibt
die Überwachungsvorrichtung 1 mittels
einer Anzeigevorrichtung 4 ein optisches Warnsignal WOPT aus.
Es kann zudem vorgesehen werden, dass mittels eines Lautsprechers 9 des
Kraftfahrzeuges 20 ein akustisches Warnsignal WAK ausgegeben
wird. Es kann weiterhin vorgesehen werden, dass ein haptisches Warnsignal
ausgegeben wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass als optisches Warnsignal mittels der
Anzeigevorrichtung 4 die Lage eines Hindernisses innerhalb
der Überwachungsfläche A angeigt
wird, wie dies beispielhaft in 4, 5 und 6 dargestellt
ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass nicht nur die Lage des Hindernisses innerhalb
der Überwachungsfläche A zum
aktuellen Zeitpunkt angeigt wird, sondern auch die Lage des Hindernisses
innerhalb der Überwachungsfläche A zu
früheren
Zeitpunkten. Zur Implementierung dieser Option kann die Auswertevorrichtung 2 eine
in 3 dargestellte Speicherfunktion 30 aufweisen,
die datentechnisch zwischen einer eigentlichen Überprüfungsfunktion 31 und
der Anzeigevorrichtung 4 angeordnet ist. Verschiebt sich
die Lage der Überwachungsfläche A in
Querrichtung z.B. in Abhängigkeit der
aktuellen Geschwindigkeit vF des Kraftfahrzeuges 20, des
Lenkwinkels δL
des Kraftfahrzeuges 20 und/oder der Gierrate Ψ des Kraftfahrzeuges 20, können entsprechende
Daten in der Speicherfunktion 30 gelöscht werden.
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4 zeigt
eine dreidimensionale Anzeige 40 einer Überwachungsfläche A, wobei
Bezugszeichen 43 die Überwachungsfläche zu einem
aktuellen Zeitpunkt t0 bezeichnet. Bezugszeichen 41 bezeichnet
in beispielhafter Ausgestaltung eine Darstellung der Fahrspur 22,
und Bezugszeichen 42 bezeichnet in beispielhafter Ausgestaltung
eine Darstellung einer Fahrspur neben der Fahrspur 22.
Bezugszeichen 44 bezeichnet einen Bereich, in dem in der Überwachungsfläche zum
aktuellen Zeitpunkt t0 und zu früheren Zeitpunkten,
wie z.B. dem markierten Zeitpunkt talt ein
Hindernis, in diesem Fall eine Baumkrone, erkannt worden ist. Es
kann – wie
beispielhaft in 4 dargestellt – vorgesehen
sein, auch einen Bereich 45 darzustellen, in dem ein Hindernis
in einem bestimmten Bereich 46 neben der Überwachungsfläche erkannt
worden ist. Dabei kann z.B. eine Gesamtüberwachungsfläche überwacht
werden, innerhalb derer eine kritische Überwachungsfläche, die der Überwachungsfläche A entspricht,
und vorgenannter Bereich 46 neben der Überwachungsfläche liegt.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für eine zweidimensionale
Anzeige 50 einer Überwachungsfläche der
gleichen Verkehrssituation wie in Bezug auf Anzeige 40 in 4 zum
Zeitpunkt talt. 6 zeigt
das Ausführungsbeispiel
für die
zweidimensionale Anzeige 50 gemäß 5 zum Zeitpunkt
t0. Die Anzeige 50 stellt in beispielhafter
Ausgestaltung nur die Überwachungsfläche A dar.
Dabei bezeichnet die Fläche 51 in 5 einen
Bereich, in dem ein Hindernis in der Überwachungsfläche A zum
Zeitpunkt talt erkannt worden ist. Die Fläche 52 in 6 bezeichnet
einen Bereich, in dem ein Hindernis in der Überwachungsfläche A zum
Zeitpunkt t0 und früheren Zeitpunkten wie dem Zeitpunkt
talt erkannt worden ist.
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7 zeigt
ein auf der Auswertevorrichtung
2 implementierbares Verfahren
zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, wobei die Präsenz eines Hindernisses innerhalb
der Überwachungsfläche A überprüft wird.
Das Verfahren beginnt mit einem Schritt
60, in dem die
aktuelle Geschwindigkeit vF des Kraftfahrzeuges
20, der
Lenkwinkel δL
des Kraftfahrzeuges
20, die Gierrate Ψ des Kraftfahrzeuges
20,
die aktuelle Position POS Kraftfahrzeuges
20 und Informationen
ATLAS über
den Streckenverlauf eingelesen werden. Zudem wird der Abstand d,
z.B. gemäß der Formel
berechnet, wobei a
0 eine Verzögerung gleich oder unterhalb
der maximal möglichen
Verzögerung,
t
c eine konstante Zeit im Sekundenbereich
und c eine Konstante ist.
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Dem
Schritt 60 folgt eine Abfrage 61, ob sich das
Kraftfahrzeug 20 in einer Kurve befindet oder die Richtung
der Bewegung des Kraftfahrzeuges 20 von der bisherigen
Richtung der Bewegung des Kraftfahrzeuges 20 abweicht.
Befindet sich das Kraftfahrzeug 20 in einer Kurve bzw.
weicht die Richtung der Bewegung des Kraftfahrzeuges 20 von
der bisherigen Richtung der Bewegung des Kraftfahrzeuges 20 ab, so
folgt der Abfrage 61 ein Schritt 62, andernfalls
folgt der Abfrage 61 eine Abfrage 63. Im Schritt 62 wird
die Lage der Überwachungsfläche A in
Querrichtung dem Straßenverlauf
bzw. der Bewegung des Kraftfahrzeuges 20 angepasst. Im
Falle, dass eine Anzeige, wie Anzeige 40 und 50,
auch Hindernisse innerhalb Überwachungsfläche A zu
früheren
Zeitpunkten anzeigt, werden nicht mehr relevante Hindernisinformationen
gelöscht.
Dem Schritt 62 folgt die Abfrage 63.
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Mittels
der Abfrage 63 wird abgefragt, ob es mit der aktuellen
Ausrichtung der Sensorvorrichtung 3 möglich ist, die Überwachungsfläche bezüglich der Präsenz eines
Hindernisses zu überprüfen. Ist
dies nicht möglich,
wird die Sensorvorrichtung 3 in einem Schritt 64 geschwenkt.
Andernfalls folgt der Abfrage 63 ein Schritt 65.
Dem Schritt 64 folgt ebenfalls der Schritt 65.
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Im
Schritt 65 werden Werte des Abstandes R zu einem Hindernis
und des Winkels α zwischen
einer Bezugsachse und dem Hindernis eingelesen und die Präsenz eines
Hindernisses innerhalb der Überwachungsfläche A überprüft. Wird
eine Präsenz
eines Hindernisses innerhalb der Überwachungsfläche A erkannt,
so erfolgt eine entsprechende optische und ggf. auch akustische
Warnung.
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Dem
Schritt 65 folgt eine Abfrage 66, ob die Position
der Überwachungsfläche A in
Querrichtung verändert
worden ist. Ist die Position der Überwachungsfläche A in
Querrichtung verändert
worden, so wird der in der Vergangenheit nicht untersuchte Bereich
zwischen dem Kraftfahrzeug 20 und der Überwachungsfläche A in
einem Schritt 67 auf mögliche Hindernisse überprüft. Dem
Schritt 67 folgt der Schritt 60. Ist die Position
der Überwachungsfläche A nicht in
Querrichtung verändert
worden, so folgt der Abfrage 66 der Schritt 60.
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Die
Elemente, Abstände,
Flächen
und Anzeigen in den Figuren sind unter Berücksichtigung von Einfachheit
und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So
sind z.B. die Größenordnungen
einiger Elemente, Abstände,
Flächen und
Anzeigen übertrieben
gegenüber
anderen Elementen, Abständen,
Flächen
und Anzeigen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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- 1
- Überwachungsvorrichtung
- 2
- Auswertevorrichtung
- 3
- Sensorvorrichtung
- 4
- Anzeigevorrichtung
- 5
- Eingabevorrichtung
- 6
- Navigationssystem
- 7
- Streckenatlas
- 8
- Fahrstabilitätsregelung
- 9
- Lautsprecher
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Dachgepäckträger
- 22
- Fahrspur
- 23
- Rand
- 30
- Speicherfunktion
- 31
- Überprüfungsfunktion
- 40,
50
- Anzeige
- 41,
42
- Darstellung
einer Fahrspur
- 43
- Überwachungsfläche zu einem aktuellen
Zeitpunkt
- 44,
51, 52
- Bereich,
in dem in der Überwachungsfläche ein
Hindernis erkannt
-
- worden
ist
- 45
- Bereich,
in dem in einem bestimmtem Bereich neben der
-
- Überwachungsfläche ein
Hindernis erkannt worden ist
- 46
- bestimmter
Bereich neben der Überwachungsfläche
- 60,
62, 64, 65, 67
- Schritt
- 61,
63, 66
- Abfrage
- A
- Überwachungsfläche
- ATLAS
- Informationen über Streckenverlauf
- b
- Breite
der Überwachungsfläche
- d
- Abstand
der Überwachungsfläche zu einem
Kraftfahrzeug
- h
- Höhe der Überwachungsfläche
- POS
- aktuelle
Position eines Kraftfahrzeuges
- R
- Abstand
zu einem Hindernis
- talt
- früherer Zeitpunkt
- t0
- aktueller
Zeitpunkt
- v
- Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen einem Kraftfahrzeug und
-
- einem
Hindernis
- vF
- Geschwindigkeit
eines Kraftfahrzeuges
- WAK
- akustisches
Warnsignal
- WOPT
- optisches
Warnsignal
- α
- Winkel
zwischen einer Bezugsachse und einem Hindernis
- β
- Schwenkwinkel
- δL
- Lenkwinkel
- Ψ
- Gierrate