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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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In der
DE 10 2013 002 650 A1 wird ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Bestimmung einer Entfernungsinformation beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein Betriebszustand des Fahrzeugs erfasst und ein moduliertes Signal in Abhängigkeit von dem Betriebszustand erzeugt. Eine Beleuchtungseinrichtung des Fahrzeugs wird in Abhängigkeit von dem modulierten Signal angesteuert, um eine Szene in einer Umgebung des Fahrzeugs auszuleuchten. Licht, welches von der Beleuchtungseinrichtung abgegeben wurde und von einem Objekt in der Szene reflektiert wurde, wird empfangen und in Abhängigkeit von dem empfangenen Licht wird ein Empfangssignal erzeugt. Die Entfernungsinformation, beispielsweise eine Entfernung zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug, wird in Abhängigkeit von dem modulierten Signal und dem Empfangssignal bestimmt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zur robusten Erkennung von bevorstehenden Unfällen zu schaffen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann ferner darin gesehen werden, ein entsprechendes Computerprogramm bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darüber hinaus darin gesehen werden, eine entsprechende Vorrichtung zum Auslösen eines Rückhaltemittels bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit den folgenden Schritten:
- • Empfangen eines eine mögliche Kollision mit einem Kollisionsobjekt repräsentierenden Kollisionssignals;
- • Ansteuern wenigstens eines Scheinwerfers des Fahrzeugs - zur Aussendung von Strahlung - basierend auf dem Kollisionssignal;
- • Empfangen eines Reflexionssignals, welches Informationen über Reflexionen der ausgesendeten Strahlung des Scheinwerfers umfasst und/oder auf diesen Informationen basiert;
- • Betreiben des Fahrzeugs basierend auf dem empfangenen Reflexionssignal.
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Unter der Ansteuerung wenigstens eines Scheinwerfers wird insbesondere eine Aktivierung eines Scheinwerfers verstanden. Allerdings kann je nach Scheinwerfertyp auch eine Veränderung der Ansteuerung, im Vergleich zur vor dem Empfang des Kollisionssignals erfolgten Ansteuerung, erfolgen. Bei einem LED Scheinwerfer können beispielsweise unterschiedlich viele LEDs gleichzeitig angesteuert werden, oder es kann die Intensität der Ansteuerung verändert werden. Auch bei anderen Scheinwerfertypen kann eine Intensitätsänderung durchgeführt werden. Es ist auch denkbar, dass unterschiedliche Ansteuerungsmodi eines Scheinwerfers ausgewählt werden. Es kann auch ein anderer vorhandener Scheinwerfer, als ein bereits aktiver Scheinwerfer, aktiviert werden. Beispielsweise kann von Standlicht und/oder Abblendlicht auf Fernlicht geschaltet werden, oder es werden beliebige Kombinationen von Abblendlicht, Standlicht und Fernlicht aktiviert. Es können auch an unterschiedlichen Seiten oder auf unterschiedlichen Höhen angebrachte Scheinwerfer aktiviert werden.
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In diesem Verfahren erfolgt eine Ansteuerung des Scheinwerfers insbesondere dann, wenn sich aus dem Kollisionssignal ergibt, dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht. Unter unmittelbar kann hierbei eine Zeitspanne von wenigen Millisekunden bis hin zu mehreren Sekunden verstanden werden. Je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eines möglichen Kollisionsobjekts ist, beispielsweise eines weiteren Fahrzeugs, desto größer können die Zeitfenster werden, da früher vorausgesagt werden kann, dass eine Kollision unvermeidlich ist. Dass eine Kollision unmittelbar bevorsteht kann beispielsweise bedeuten, dass die Kollision mit einer einen vorgegebenen Schwellwert überschreitenden Wahrscheinlichkeit eintreten wird. Hierfür können gängige Algorithmen aus der passiven Sicherheit eingesetzt werden, die beispielweise für eine vorzeitige Auslösung reversibler Gurtstraffer und/oder irreversibler Rückhaltemittel verwendet werden.
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Das Kollisionssignal kann hierbei bereits die Information enthalten, ob eine Kollision bevorsteht oder alternativ noch nicht ausgewertet Daten enthalten, anhand welcher ermittelt werden kann, ob eine Kollision bevorsteht. Die Ermittlung, ob eine Kollision bevorsteht, würde im zweiten Fall, nach dem Empfangen des Kollisionssignals erfolgen.
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Das Reflexionssignal kann beispielsweise Sensordaten oder Sensordaten repräsentierende Daten eines lichtempfindlichen Sensors umfassen. Als Sensoren bieten sich hierfür beispielsweise Fotodioden oder Bildsensoren an. Bevorzugt wird als Sensor eine Kamera mit einem Bildsensor eingesetzt, um die Reflexionen zu erfassen. Das Reflexionssignal muss jedoch keine Sensordaten umfassen. Es kann auch bereits ausgewertete Informationen über erfasste Reflexionen enthalten und beispielweise lediglich die Information liefern, dass tatsächlich eine Kollision bevorsteht. Diese Information kann beispielsweise in einem separaten Steuergerät ermittelt werden, welches beispielsweise Sensordaten von Sensoren empfängt, die die Reflexion des Schweinwerfers erfassen.
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Das Reflexionssignal kann Informationen über Reflexionen an beliebigen Objekten oder Strukturen der ausgesendeten Strahlung des Scheinwerfers umfassen. Insbesondere kann es jedoch Informationen über Reflexionen an einem möglichen Kollisionsobjekt umfassen.
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PreCrash-Funktionen, wie beispielsweise die Ansteuerung eines Gurtstraffers und/oder Airbags und/oder aktiven Sitzes und/oder aktiven Crashelements, nutzen Umfeldsensorik, um bereits vor einen Zusammenstoß Rückhaltemittel anzusteuern, sodass die Insassen bestmöglich geschützt werden. Damit eine solche Auslösung veranlasst werden kann, ist eine äußerst zuverlässige Einschätzung der Situation nötig. Es darf unter keinen Umständen zu einer ungerechtfertigten Funktionsauslösung kommen. Bei PreCrash-Funktionen, die bereits vor physikalischem Kontakt mit dem Unfallgegner nichtreversible Rückhaltemittel vorbereiten und auslösen, ist es elementar sehr geringe Falschauslöseraten zu erzielen. Um mit heutigen Sensorsystemen hohen Nutzen und zugleich sehr geringe Falschauslöseraten zu erreichen, sind redundante Entscheidungspfade nötig, die auf robusten Merkmalen basieren. Heutzutage versucht man dies durch redundante Sensorsysteme wie Radar, Lidar, Mono- und Stereovideo zu erreichen. Diese Systeme sind teuer und nur in Verbindung mit robusten Algorithmen zur Sensordatenauswertung hilfreich.
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Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, kurz vor Auslösung einer sicherheitskritischen Funktion wie einer PreCrash- oder Notbremsfunktion, neben bekannten Ansätzen der Bildverarbeitung weitere besonders signifikante Merkmale zu erfassen, die ohne eine Ausführung dieses Verfahren ggf. nicht zugänglich sind. Damit ist es möglich einen redundanten Pfad zur Bestätigung einer bevorstehenden Kollision aufzubauen. Durch mehrere redundante Entscheidungspfade auf nur einem Sensor lässt sich mittels dieses Verfahrens die Robustheit deutlich steigern, bei gleichbleibenden Kosten für die Hardware. Durch die mittels dieses Verfahrens bereitstellbaren robusten Algorithmen und zusätzlichen Merkmale für eine Sensordatenauswertung, können folglich Kosten und Falschauslösungen reduziert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt des Betreibens ein Signal zum Eingriff in eine Fahrdynamik des Fahrzeugs und/oder zur Ansteuerung eines Rückhaltemittels basierend auf dem empfangenen Reflexionssignal erzeugt.
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Erfolgt ein entsprechendes Betreiben des Fahrzeugs, kann das Verfahren auch als Verfahren zur Erzeugen eines Signals zum Eingriff in eine Fahrdynamik eines Fahrzeugs und/oder zur Ansteuerung eines Rückhaltemittels eines Fahrzeugs bezeichnet werden. Durch die Erzeugung eines Signals zum Eingriff in die Fahrdynamik des Fahrzeugs, kann Beeinflussung der Längs- oder Querführung des Fahrzeugs erfolgen. Beispielsweise kann das Fahrzeug basierend auf dem Signal abgebremst werden oder es kann ein Ausweichmanöver durch einen Eingriff in die Querdynamik durchgeführt werden. Folglich lässt sich durch diese Ausführungsform der Erfindung die Sicherheit von Fahrzeuginsassen und weiteren Verkehrsteilnehmern, insbesondere von Insassen eines möglichen Kollisionsobjektes, erhöhen.
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Wird ein Signal zur Ansteuerung eines Rückhaltemittels, beispielsweise eines Gurtstraffers und/oder Airbags, erzeugt, kann hierdurch eine entsprechende Ansteuerung dieses Rückhaltemittels erfolgen. Hierdurch erhöht sich ebenfalls die Sicherheit von Fahrzeuginsassen. Das Rückhaltemittel kann hierbei auch die Lage wenigstens eines Insassen des Fahrzeugs beeinflussen, beispielweise indem der Insasse aufgrund eines angespannten Gurtes näher an seinen Sitz bewegt wird. Auch eine aktive Ansteuerung eines Fahrzeugsitzes kann basierend auf dem Reflexionssignal erfolgen, beispielweise um den Fahrer in eine für die folgende Kollision optimierte Position zu bewegen. Unter optimiert wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Position derart gewählt wird, dass eine Verletzungswahrscheinlichkeit minimiert wird. Optimierte Positionen in verschiedenen Unfallszenarien können beispielweise in Fahrzeug-/ Insassensimulationen ermittelt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Scheinwerfer als LED-Scheinwerfer ausgebildet.
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Da LED-Scheinwerfer normalerweise aus mehreren LEDs bestehen, lassen sich diese Schweinwerfer in der Regeln sehr unterschiedlich Ansteuern. Durch eine Veränderung der Anzahl der angesteuerten LED und/oder der Intensität der Ansteuerung lassen sich unterschiedliche Belichtungen der Umgebung erzeugen. Bei LED-Scheinwerfern ist auch ein Betreiben mit einer kurzzeitig, im Vergleich zu einem Normalbetrieb höheren Intensität möglich. Diese Eigenschaft lässt sich ebenfalls vorteilhaft zur besseren Ausleuchtung und folglich besseren Interpretation einer vorliegenden Fahrsituation einsetzen. Insbesondere lässt sich damit der Kontrast in funktionsrelevanten Bildbereichen erhöhen, um beispielsweise den Innenraum oder den Fahrzeugunterboden besser auszuleuchten. Außerdem lässt sich anhand der Reflexionseigenschaften eines Fahrzeugs eine Plausibilisierung der Objektklasse durchführen. Damit ist es möglich ein echtes Fahrzeug von einem Aufdruck auf einem Plakat zu unterscheiden. Ein Beleuchtungsmodell welches beschreibt, wie sich das Erscheinungsbild eines Fahrzeugs in Abhängigkeit verschiedener Beleuchtungsintensitäten verändert, kann hierbei als weitere Plausibilisierung dienen. Bei einem dreidimensionalen Objekt kommt es beispielsweise zu Effekten wie dem Schattenwurf, die es ermöglichen ein dreidimensionales Objekt von einem zweidimensionalen Objekt zu unterscheiden. Außerdem wirkt sich eine Erhöhung der Beleuchtungsintensität in Abhängigkeit zur Entfernung zum Objekt auf die Messwerte des Sensors aus. Anhand des Differenzbildes zweier Beleuchtungsintensitäten lässt sich somit ein Tiefenbild berechnen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Ansteuerung des Schweinwerfers pulsweitenmoduliert.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass anhand einer Synchronisation des Scheinwerfers mit einem Sensor, welcher Reflexionen des Scheinwerfers sensiert, die Beleuchtungssituation für jeden Zeitschritt des Sensors individuell eingestellt werden kann. Damit lässt sich in kurzer Zeit ein breites Spektrum an verschiedenen Beleuchtungssituationen erfassen. Außerdem lässt sich durch Vergleichen der vom Scheinwerfer ausgesendeten und vom Sensor empfangenen Modulation sicherstellen, dass der beobachtete Reflexpunkt wirklich durch den Scheinwerfer hervorgerufen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens basiert das Reflexionssignal auf von einer Kamera erfassten Daten und das Verfahren weist einen zusätzlichen Schritt auf, in welchem die Kamera abhängig von dem Kollisionssignal und/oder dem Ansteuern des Schweinwerfers in einen Burst-Modus versetzt wird. Bei dem Versetzen der Kamera in den Burst-Modus wird insbesondere die Abtastfrequenz erhöht. Zudem oder optional kann zudem ein Bildbereich der Kamera verkleinert werden.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass eine zeitlich sensiblere Abtastung mittels der Kamera möglich ist. Hierdurch können insbesondere zeitliche Veränderungen der Beleuchtung, welche beispielsweise durch eine modulierte Ansteuerung eines Scheinwerfers entstehen, erfasst und ausgewertet werden.
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Basierend auf einer derartigen Auswertung ist es beispielweise möglich, eine Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrzeug und möglichem Kollisionsobjekt zu ermitteln.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens basiert das Reflexionssignal auf von einer Kamera erfassten Daten und das Verfahren weist einen zusätzlichen Schritt auf, in welchem eine Position des Kollisionsobjektes in Abhängigkeit wenigstens zwei zeitlich versetzt empfangener Bilder der Kamera ermittelt wird.
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Die Position des möglichen Kollisionsobjektes kann hierbei einer relativen Position zum Fahrzeug entsprechen, welche beispielsweise in Form eines Abstands darstellbar ist. Es kann ggf. auch anhand einer Koordinatentransformation eine absolute Position ermittelt werden, wenn die Position des Fahrzeugs bekannt ist. Da nicht zwangsweise eine Kollision mit dem Objekt stattfinden muss, wird dieses in der vorliegenden Erfindung als mögliches Kollisionsobjekt bezeichnet. Zur Ermittlung der Position, insbesondere eines Abstands des möglichen Kollisionsobjekts, können beispielsweise Reflexpunkte auf dem Kollisionsobjekt ausgewertet werden. In Kombination mit einem geeigneten Modell des Kollisionsobjektes, beispielsweise eines weiteren Fahrzeugs, und der Position und Ausrichtung der Scheinwerfer am Fahrzeug lassen sich mithilfe von Triangulation Rückschlüsse auf den Abstand zwischen Fahrzeug und Kollisionsobjekt schließen. Durch eine kombinierte Auswertung des Reflexpunktes von linkem und rechtem Scheinwerfer lässt sich die Genauigkeit der Abstandsschätzung erhöhen.
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Die ermittelte Information über eine Position des Objektes kann in vorteilhafter Weise dazu eingesetzt werden, das Fahrzeug optimal zu betreiben. Unter einem optimalen Betreiben kann beispielweise eine optimierte Quer- und/oder Längsführung verstanden werden, die zum Ziel hat, einen Unfall zu vermeiden oder, falls dieser nicht mehr vermeidbar ist, die Intensität des Unfalls zu minimieren. Des Weiteren kann unter einem optimierten Betreiben verstanden werden, dass Sicherheitsmittel und/oder Sicherheitssysteme wie Airbags, Gurtstraffer oder aktive Crashelemente vorbereitet oder bereits ausgelöst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens basiert das Reflexionssignal auf von einer Kamera erfassten Daten und das Verfahren umfasst den zusätzlichen Schritt des Anpassens einer Belichtungszeit der Kamera basierend auf dem Kollisionssignal und/oder dem Ansteuern des Scheinwerfers.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass die Kamera automatisch und sehr schnell auf die vorherrschenden bzw. zu erwartenden Lichtverhältnisse angepasst wird und folglich eine über und/oder Unterbelichtung vermieden werden kann. Hierdurch lässt sich eine schnellere Bewertung der vorliegenden Fahrsituation erreichen, da entsprechende Bilder der Kamera schneller und zuverlässiger ausgewertet werden können.
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Die Anpassung der Belichtungszeit kann hierbei mit der Ansteuerung des Scheinwerfers synchronisiert werden, um ggf. auch für aufeinanderfolgende Bilder unterschiedliche Belichtungszeiten in Abhängigkeit der Intensität der Scheinwerferstrahlung einzustellen. Beispielsweise kann für jedes n-te Bild, welches zu einem Zeitpunkt erfasst wird, in welchem der Scheinwerfer mit hoher Intensität ausstrahlt, eine kurze Belichtungszeit gewählt werden und für die Bilder zwischen jedem n-ten Bild eine längere Belichtungszeit. Es können auch jeweils mehrere Bilder hintereinander lange und anschließend mehrere Bilder kurz belichtet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Schweinwerfer derart angesteuert, dass er eine im Vergleich zu einem Normalbetrieb des Scheinwerfers höhere Lichtstärke aufweist.
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Ist der Scheinwerfer beispielsweise als LED-Scheinwerfer ausgelegt, können gleichzeitig eine höhere Anzahl an LEDs eingeschaltet werden oder es wird eine höhere Spannung zur Ansteuerung des Scheinwerfers freigegeben. In vergleichbarer Weise lassen sich auch weitere Scheinwerfertypen derart ansteuern, dass sie eine höhe Lichtstärke als in einem Normalbetrieb liefern können.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass die vorliegende Szene besser ausgeleuchtet werden kann, wodurch ggf. weitere Details von einem die Reflektierte Strahlung erfassenden Sensor erfasst werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung basiert das Reflexionssignal auf von einer Kamera erfassten Daten und bei dem Kollisionsobjekt handelt es sich um ein weiteres Fahrzeug. Das Verfahren umfasst den zusätzlichen Schritt des Ermittelns einer Struktur des Fahrzeuginnenraums des Weiteren Fahrzeugs anhand von mit der Kamera erfassten Daten. Das Betreiben des Fahrzeugs erfolgt hierbei basierend auf dieser Ermittlung.
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Da sich das Fahrzeug bei einer tatsächlich bevorstehenden Kollision voraussichtlich schon sehr nahe an dem Kollisionsobjekt befindet, enthalten aufgezeichnete Kameradaten ggf. sehr detaillierte Informationen, wie beispielsweise die Struktur des Fahrzeuginnenraums. Diese Informationen können dazu verwendet werden, ggf. kleine Veränderungen der Fahrzeugdynamik zu bewirken, sodass eine Kollision an einer möglichst optimalen Position erfolgt. Zusätzlich oder alternativ zur Struktur des Fahrzeuginnenraums kann auch festgestellt werden, ob sich Insassen im Fahrzeug befinden und wo diese positioniert sind. Mittels dieser Information kann beispielsweise versucht werden, die Kollision dahingegen zu entschärfen, dass zumindest auf eine Seite ausgewichen wird, auf welcher sich keine Person befindet. Kleine Ansteuerungen können durchaus noch möglich sein, auch wenn eine Kollision unausweichlich ist.
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Werden mittels der Kamera Informationen über die Insassen, ggf. deren Anzahl, Größe und/oder Alter, erfasst, lassen sich diese Informationen auch dazu verwenden, um gezielt Hilfe zu rufen. Beispielsweise können diese Informationen beim Auslösen eines e-Calls an eine Leitstelle bereitgestellt werden, sodass mittels dieser Information optimierte Maßnahmen ergriffen werden können.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Ansteuerung eines Scheinwerfers eines Fahrzeugs beansprucht, welche die folgenden Schritte umfasst:
- • Empfangen eines Kollisionssignals;
- • Ansteuern eines Schweinwerfers basierend auf dem Kollisionssignal, wobei die Ansteuerung dann erfolgt, wenn sich basierend auf dem Kollisionssignal ergibt oder anhand des Kollisionssignals ermittelt wird, dass eine Kollision mit einem Kollisionsobjekt unmittelbar bevorsteht und die Ansteuerung des Scheinwerfers derart erfolgt, dass das Kollisionsobjekt zumindest in Teilen von dem Scheinwerfer angestrahlt wird.
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Diese Ausführungsform der Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Fahrzeuginsasse noch einmal aktiv auf eine bevorstehende Kollision hingewiesen wird, indem das mögliche Kollisionsobjekt aktiv von einem Scheinwerfer angestrahlt wird. Hierdurch können sich die Fahrzeuginsassen auf die bevorstehende Kollision vorbereiten. Je nach verbleibender Zeit kann möglicherweise keine aktive Positionsveränderung mehr durchgeführt werden, jedoch kann möglicherweise eine Anspannung/Aktivierung ausgewählter Muskelgruppen erfolgen, wodurch ggf. Verletzungsschweren verringert werden können. Gleiches gilt für die Insassen des Kollisionsobjektes, die ebenfalls anhand der Strahlung auf einen Unfall vorbereitet werden.
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Dieses Verfahren kann darüber hinaus als Basis für das oben beschriebene Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung eines Scheinwerfers können mit Hilfe von Lichtsensitiver Sensorik Reflexionen an einem möglichen Kollisionsobjekt erfasst werden. Anhand einer Auswertung dieser Sensordaten lässt sich anschließend überprüfen, ob tatsächlich eine Kollision bevorsteht oder ein Fehlalarm bzw. eine Fehlinterpretation der Fahrsituation vorlag. Die Ansteuerung des Scheinwerfers und die anschließende Auswertung dienen folglich als Redundanzsystem.
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Falls tatsächlich eine Kollision bevorsteht, können die durch die aktive Bestrahlung des Kollisionsobjektes zusätzlich ermittelbaren Informationen dazu beitragen, einen optimierten Eingriff in die Fahrdynamik zu ermöglichen und/oder eine optimierte Strategie zur Auslösung von Rückhaltemitteln zu ermitteln und auszuführen.
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Die bereits oben beim Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bezüglich des Kollisionssignals und der Ansteuerung des Scheinwerferst getätigten Ausführungen können auch auf dieses Verfahren übertragen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung manifestiert sich in einem Steuergerät, insbesondere in einem Regler für eine elektrische Maschine, die durch das auf dem Steuergerät, insbesondere auf einem Speichermedium des Steuergeräts, bereitgestellte Computerprogramm und/oder durch eine entsprechende integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungen durchzuführen. Hierdurch ergeben sich Synergien, da das Steuergerät, insbesondere der Regler, nicht nur zur Regelung der elektrischen Maschine dient, sondern auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
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Zudem wird ein Computerprogramm beansprucht, welche Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.
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Darüber hinaus wird ein maschinenlesbares Speichermedium beansprucht, auf dem ein entsprechendes Computerprogramm gespeichert ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm.
- 2 zeigt ein von einem Scheinwerfer angestrahltes Fahrzeug.
- 3 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
- 4 zeigt ein weiteres schematisches Verfahrensdiagramm.
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Ausführungsbeispiele
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In 1 ist schematisch ein Verfahrensdiagramm für ein Verfahren zur Ansteuerung eines Schweinwerfers eines Fahrzeugs dargestellt. Das Fahrzeug umfasst hierbei Umfeldsensorik zur Erfassung eines Bereichs vor dem Fahrzeug. In diesem Ausführungsbeispiel sind im Fahrzeug ein Radarsensor und eine Kamera verbaut. Auf einem Steuergerät des Fahrzeugs läuft das in 1 skizzierte Verfahren ab, welchen in Schritt 101 startet.
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In Schritt 102 wird vom Steuergerät ein Kollisionssignal empfangen. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Kollisionssignal um ein Signal, welches eine Information darüber enthält, ob eine Kollision bevorsteht. Dieses Signal wird in diesem Ausführungsbeispiel anhand einer Auswertung von Sensordaten des Radars und der Kamera ermittelt. Hierfür kommt ein separates Steuergerät zum Einsatz
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In Schritt 103 erfolgt eine Ansteuerung eines Scheinwerfers des Fahrzeugs basierend auf dem Kollisionssignal. Die Ansteuerung erfolgt nur dann, wenn sich aus dem Kollisionssignal ergibt, dass eine Kollision mit einem Kollisionsobjekt bevorsteht. In diesem Ausführungsbeispiel werden bei einer bevorstehenden Kollision die vorderen Scheinwerfer des Fahrzeugs gleichzeitig angesteuert, sodass eine möglichst optimale und intensitätsstarke Ausleuchtung der Umgebung erzielt werden kann. Dass die vorderen Scheinwerfer aktiviert werden hat zudem den Vorteil, dass das detektierte Kollisionsobjekt von den Scheinwerfern angestrahlt wird.
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Das Verfahren endet in Schritt 104.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden im Schritt 102 als Kollisionsdaten Sensordaten des Radarsensors und der Kamera vom Steuergerät empfangen. Die Ansteuerung des Scheinwerfers erfolgt anschließend basierend auf einer Auswertung der Kollisionsdaten, in welcher ermittelt wird, ob eine Kollision bevorsteht. Ergibt die Ermittlung, dass eine Kollision bevorsteht, erfolgt anschließend die Ansteuerung wenigstens eins Scheinwerfers.
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Das in den oben angeführten Beispielen beschriebene Verfahren kann zudem dazu verwendet werden, spezifische Merkmale des Kollisionsobjektes besser detektierbar zu machen bzw. weitere Informationen über die vorliegende Verkehrssituation zu erhalten.
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In 2 ist beispielhaft ein von einem Scheinwerfer eine Fahrzeug bestrahltes Kollisionsobjekt, in diesem Fall ein Kollisionsfahrzeug 201, dargestellt. Durch die aktive Bestrahlung des Kollisionsfahrzeugs treten einige Merkmale deutlicher hervor und können ggf. besser mittels einer im Fahrzeug verbauten Frontkamera erfasst werden. Sowohl das Nummernschild 203 des Kollisionsfahrzeugs 201, sowie die reflektierenden Rücklichter 205 als auch das OEM-Logo 204 stechen aufgrund der Bestrahlung des Scheinwerfers hervor. Des Weiteren können Scheinwerferreflexionen 202 am Lack des Kollisionsfahrzeugs 201 detektiert werden. All diese zusätzlichen Informationen können dafür verwendet werden, das Fahrzeug optimiert zu betreiben, beispielsweise um gezielt in die Fahrdynamik einzugreifen oder Sicherheitsmittel zu aktivieren und/oder vorzuspannen.
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Im nächsten Ausführungsbeispiel werden hierfür mittels einer aktiven Ansteuerung eines Scheinwerfers Reflexionen auf einem möglichen Unfallgegner / Kollisionsobjekt durch eine aktive Ansteuerung des Scheinwerfers hervorgerufen. Diese Merkmale werden mittels Sensorik, in diesem Fall einer Kamera, erfasst und für einen redundanten Entscheidungspfad genutzt. Reflexionen u.a. am KFZ-Kennzeichen, OEM-Logo und den Reflektoren stellen dabei besonders charakteristische Merkmale dar und tragen zu einer hohen Klassifikationsgüte bei.
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In 3 ist ein Verfahrensdiagramm skizziert, welches in diesem weiteren Ausführungsbeispiel auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs ausgeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel werden die in 2 dargestellten zusätzlichen Informationen zum Betreiben des Fahrzeugs verwendet. Das Fahrzeug umfasst eine Kamera zur Detektion eines Fahrzeugumfeldes. Das Verfahren startet in Schritt 301.
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In Schritt 302 wird vom Steuergerät ein Kollisionssignal empfangen, welches eine mögliche Kollision mit einem Kollisionsobjekt repräsentiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Kollisionssignal anhand von Sensordaten der Kamera ermittelt und enthält die Information, dass eine Kollision bevorsteht.
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In Schritt 303 erfolgt eine Ansteuerung eines Frontscheinwerfers des Fahrzeugs, basierend auf dem Kollisionssignal. Die Ansteuerung erfolgt hierbei dann, wenn das Kollisionssignal die Information enthält, dass eine Kollision bevorsteht. Das Fahrzeug weist in diesem Ausführungsbeispiel LED-Scheinwerfer auf, deren Ansteuerung bei einer bevorstehenden Kollision verändert wird. Hierbei werden die Eigenschaften moderner LED-Scheinwerfer genutzt, welche für kurze Zeiten sehr hohe Lichtstärken liefern können, die ein Vielfaches von der Lichtstärke entsprich, welche die Schweinwerfer im Dauerbetrieb liefern kann. Dieser Effekt wird genutzt, um das Kollisionsobjekt vor einer potentiellen Kollision noch besser auszuleuchten und mehr signifikante Reflexionen zu erzielen. Die Veränderung erfolgt zudem derart, dass gleichzeitig alle LEDs des Scheinwerfers angesteuert werden.
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In Schritt 304 wird vom Steuergerät ein Reflexionssignal empfangen welches Informationen über Reflexionen der ausgesendeten Strahlung des Scheinwerfers umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel enthält das Reflexionssignal Informationen darüber, wie weit das Kollisionsfahrzeug 201 entfernt ist und dass tatsächlich eine Kollision bevorsteht. Diese Informationen wurden anhand von der Kamera erfassten Sensordaten ermittelt.
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Basierend auf diesen Informationen erfolgt in Schritt 305 ein angepasstes Betreiben des Fahrzeugs. Da die zweite Information ebenfalls bestätigt, dass eine Kollision bevorsteht, wird von dem Steuergerät ein Signal erzeugt, welches einen Eingriff in die Längsdynamik des Fahrzeugs bewirkt und dieses abbremst. Zudem werden, ggf. zeitversetzt, Signale erzeugt, welche eine Auslösung eines Gurtstraffers und das Zünden eines Airbags im Fahrzeug bewirken.
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Das Verfahren endet in Schritt 306.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel findet eine Auswertung der von der Kamera erfassten Reflexionsdaten in Schritt 304 auf dem gleichen Steuergerät statt. In diesem Ausführungsbeispiel bilden folglich die Kameradaten das Reflexionssignal. Das Betreiben des Fahrzeugs erfolgt anschließend basierend auf der Auswertung des Reflexionssignals.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält das oben skizzierte Verfahren einen weiteren Schritt, in welchem die Belichtungszeit der Kamera basierend auf der Ansteuerung des Schweinwerfers verändert wird. Die Veränderung erfolgt hierbei derart, dass bei aktiviertem bzw. mit erhöhter Intensität angesteuertem bzw. betriebenen Scheinwerfer die Belichtungszeit reduziert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt das Betreiben des Fahrzeugs in Schritt 305 basierend auf den in Schritt 304 ermittelten Informationen und dem empfangenen Kollisionssignal. Die weitere Auswertung der Reflexionen dient wiederum als redundanter Pfad, der die Zuverlässigkeit der Prädiktion einer Kollision erhöht.
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In 4 ist der Verfahrensablauf eines weiteren Ausführungsbeispiels skizziert. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Scheinwerfer eines Fahrzeugs pulsweitenmoduliert angesteuert. Zudem wird die Betriebsart einer im Fahrzeug verbauten Kamera verändert, sodass diese in einem „Burst-Mode“ betrieben wird. Hierdurch kann die Frequenz, mit welcher Bilder von der Kamera erfassbar sind, erhöht werden. Das Verfahren startet in Schritt 401.
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In Schritt 402 werden von der Kamera erfasste Umfelddaten empfangen.
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In Schritt 403 wird basierend auf den Umfelddaten ermittelt, ob eine Kollision bevorsteht. Generell kann hierbei nicht mit 100%iger Sicherheit ermittelt werden, ob und wann ggf. eine Kollision bevorsteht, da sowohl die erfassten Umfelddaten als auch eine auf diesen basierende Auswertung fehlerhaft sein kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb ein Wahrscheinlichkeitswert für eine bevorstehende Kollision ermittelt, der zwischen 0 und 1 liegen kann. Hierbei repräsentiert ein Wert von 0 eine sehr kleine Wahrscheinlichkeit und der Wert 1 eine sehr große Wahrscheinlichkeit für eine Kollision.
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Wird in Schritt 403 ermittelt, dass eine Kollision mit einer zuvor definierten Wahrscheinlichkeit eintritt, welche in Form des Wahrscheinlichkeitswerts angegeben wird, welcher wiederum zur Erreichung der definierten Wahrscheinlichkeit einen festgelegten Wert überschreiten muss, erfolgt in Schritt 404 eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung eines im Fahrzeug verbauten LED-Scheinwerfers. Gleichzeitig wird die Kamera in einen Burst-Modus versetzt. Hierfür schaltet die Kamera vorübergehend alle vorhandenen Zusatzfunktionen (Komfortfunktionen) ab, sodass Bildfolgen von verkleinerten Bildausschnitten in sehr kurzen Zeitabständen aufgenommen werden können. Üblicherweise wird der Bildsensor mit ~30 Hz abgetastet. Im Burst-Mode wird dies auf 60-1000 Hz erhöht.
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In Schritt 405 erfolgt die Aufnahme mehrerer Bilder hintereinander. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Burst (eine Reihe) aufeinanderfolgender Bilder oder Bildausschnitte kurzer Belichtungszeit (1-10 ms) aufgenommen. Der Scheinwerfer wird in Abhängigkeit des Anwendungsfalls angesteuert. Die Frequenz des Scheinwerfers übertrifft in diesem Ausführungsbeispiel die Frequenz des Bildsensors mindestens um den Faktor 10, damit eine feingranulare Regulierung der Beleuchtungsintensität pro Bild möglich ist. Dabei wird die Beleuchtungsintensität in diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Belichtungszeit konstant gehalten. In bestimmten Situationen dieses Ausführungsbeispiels und weiterer Ausführungsbeispiele kann die Beleuchtungsintensität während einer Belichtungszeit variiert werden (quadratische Erhöhung der Intensität), um Aufnahmen mit besonders großen Dynamikumfang (High Dynamic Range Image) zu erzielen.
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In Schritt 406 werden die aufgezeichneten Bilddaten ausgewertet, wobei speziell die Reflexionen des Scheinwerfers zur Detektion neuer und/oder spezifischer Merkmale des Kollisionsobjektes ausgewertet werden. Anhand der Auswertung wird das Kollisionsobjekt / der Crashgegner klassifiziert (Pkw, Motorrad, Lkw, Fußgänger, Radfahrer) und es erfolgt eine Schätzung und Prädiktion der Dynamik des Kollisionsobjektes (Geschwindigkeit, Abstand, Masse, Abmessungen, Aufprallwinkel und Offset). Durch die unterschiedlichen Intensitäten des PWM-gesteuerten Scheinwerfers und der Auswertung der zeitlichen nacheinander aufgezeichneten Bilder können Rückschlüsse auf die Dynamik des Kollisionsobjektes gezogen werden. Dabei wird unter anderem die Position von Reflexpunkten 202 auf dem Gegnerfahrzeug 201 ausgewertet. In Kombination mit einem geeigneten Modell über das Gegnerfahrzeug 201 und der Position und Ausrichtung der Scheinwerfer am Fahrzeug lassen sich mithilfe von Triangulation Rückschlüsse auf den Abstand von Fahrzeug zu Kollisionsfahrzeug 201 schließen.
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In Schritt 407 werden die in Schritt 406 ermittelten Informationen mit den in Schritt 403 ermittelten Informationen abgeglichen, um basierend auf beiden Auswertungen final zu entscheiden, ob eine Kollision bevorsteht.
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Basierend auf dieser Entscheidung erfolgt in Schritt 408 eine Auslösung einer PreCrash-Funktion bzw. eines Rückhaltemittels, wenn entschieden wird, dass eine Kollision bevorsteht. Wird entschieden, dass keine Kollision bevorsteht, erfolgt eine Unterdrückung einer Entsprechenden Auslösung (falls diese Aufgrund der Auswertung in Schritt 403 bereits vorbereitet wurde), bzw. keine Auslösung.
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Das Verfahren endet in Schritt 409.
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Durch den kurzen zeitlichen Rahmen und dem daraus resultierenden geringen Abstand zwischen dem Fahrzeug, in dem eine PreCrash-Funktion arbeitet, und dem Kollisionsfahrzeug 201, belegt das Kollisionsfahrzeug 201 einen großen Teil des Bildes der Videokamera. Dadurch sind viele Details erkennbar, die zuvor aufgrund einer geringeren Auslösung nicht abgebildet wurden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird deshalb zusätzliche die charakteristische Form und Struktur des Fahrzeuginnenraums 206 des Kollisionsfahrzeugs 201 als weiteres wichtiges Merkmal genutzt. Diese Informationen wird beim anschließenden Betreiben des Fahrzeugs genutzt, um dieses beispielweise derart in seiner Dynamik zu beeinflussen, dass die Kollision an einer ausgewählt Stelle am Kollisionsfahrzeug 201 erfolgt. Auf diese Weise kann beispielweise basierend auf einer Sitzbelegung eine optimierte Kollisionsposition ermittelt werden, bei welcher die Wahrscheinlichkeit für Verletzungen minimiert wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zudem Informationen zu sich im Kollisionsfahrzeug 201 befindlichen Fahrzeuginsassen ermittelt und es wird deren Verletzungsschwere bei einem Unfall geschätzt. Diese Informationen werden anschließend an eine Leitstelle weiterleitet, sodass Einsatzkräfte wichtige Informationen übern den Unfall erhalten und entsprechende Maßnahmen ergreifen können. Ist im Fahrzeug eine e-Call Funktion vorhanden, können diese Informationen dieser Funktion bereitgestellt werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden bei Verdacht auf eine bevorstehende Kollision wenige Hundert Millisekunden vor der Kollision LED-Scheinwerfer des Fahrzeugs angesteuert. Dabei wird entsprechend der Lichtverhältnisse und des Szenarios entweder das Abblendlicht oder das Fernlicht verwendet. In gleicher zeitlicher Abstimmung dazu nimmt eine nach vorne gerichtete Videokamera Bilder von einem beleuchteten Gegnerfahrzeug auf. Die Belichtungszeit der Kamera wird dabei derart eingestellt, dass die Reflektionen die das Scheinwerferlicht am Gegnerfahrzeug hervorruft, gut zu erkennen sind. Anschließend werden gängige Verfahren der Bildverarbeitung genutzt, um die Fahrsituation anhand der Reflexionen im Bildmaterial zu plausibilisieren. Durch die Reflexion (beispielsweise an KFZ-Kennzeichen, Lack, Reflektoren des Fahrzeugs, OEM-Logo, etc.) ergibt sich ein Satz neuer hochzuverlässiger Features für die Bildverarbeitung. Diese Features werden zur Klassifikation des Objekts, zur Bestimmung von Dynamikschätzungen und zur Verifizierung einer bevorstehenden Kollision herangezogen. Durch diese Features ergibt sich ein redundanter Absicherungspfad, mittels welchem sich die Falschauslöseraten einer PreCrash-Funktion reduzieren lassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013002650 A1 [0002]