CN117715813A - 用于定向地停放挂车的方法 - Google Patents

Abstract

提出一种用于定向地停放挂车的方法，该方法具有以下步骤：确定挂车的周围环境的地面的形貌；确定挂车的车轴的至少两个车轮的触地点之间的距离；确定在挂车的周围环境的地面上的至少一对目标位置，用于基于挂车的车轴的所述至少两个车轮的触地点之间的距离以及挂车的周围环境的地面的形貌沿横向方向定向地停放挂车；以及提供所述至少一对目标位置，用于定向地停放挂车。

Description

用于定向地停放挂车的方法

背景技术

牵引车辆的挂车并且尤其是休旅挂车应当为了停放而水平地定向，尤其关于横轴水平地定向，以便能够达到所追求的舒适度。根据现有技术，这可以通过在搭设挂车之后补偿地基的措施来实现。

发明内容

本发明的任务是辅助寻找在周围环境的地面形貌中对于挂车的至少一个车轴的车轮而言尽可能水平的地基，挂车并且在此尤其是休旅挂车应当停放在该周围环境中。

本发明公开了根据独立权利要求特征的一种用于定向地停放挂车的方法和一种用于定向地停放挂车的系统。有利的构型是从属权利要求以及以下说明书的主题。

在本发明的整个说明书中，将方法步骤的次序呈现成使得能够容易地理解该方法。然而，本领域技术人员将认识到，所述方法步骤中的多个方法步骤也可以以不同的顺序被遍历并且导致相同的结果。在这个意义上，这些方法步骤的顺序可以相应地改变并且因此也是被公开的。

根据一个方面，提出一种用于定向地停放挂车的方法，其具有以下步骤。在一个步骤中，确定挂车的周围环境的地面的形貌。在另一个步骤中，确定挂车的车轴的至少两个车轮的触地点(Aufstandspunkt)之间的距离；在另一个步骤中，确定在挂车的周围环境的地面上的至少一对目标位置，以便基于挂车的车轴的所述至少两个车轮的触地点之间的距离以及挂车的周围环境的地面的形貌沿横向方向定向地停放所述挂车。在另一个步骤中，提供所述至少一对目标位置，用于定向地停放挂车。

换言之，所提出的用于定向地停放的方法能够实现利用一对目标位置来寻找和显示至少一个停放位、并且尤其是利用该对目标位置来寻找和显示到该停放位的轨迹)，用于水平地停放挂车。尤其地，挂车的车轴可以是休旅挂车的后车轴。

挂车的周围环境的地面的形貌、即尤其是高度地图能够利用该方法借助例如立体摄像头的光学图像或者借助大量光学图像相应于运动恢复结构方法(英语：structure-by-motion method)来确定。替代地或附加地，形貌能够利用挂车的周围环境的地面的雷达记录或激光雷达记录来确定。

在使用移动设备、例如智能手机来确定地面的形貌时，同样应确定该移动设备在该形貌中的位置和姿态。为此目的，智能手机的摄像头系统和加速度传感器以及旋转速率传感器可以用于确定自身运动。

光学摄像头的传感器原理决定了，例如挂车的周围环境的稳固的地基由于覆盖了较高的草而不能从侧向视角可靠地被成像来确定地面的形貌。然后，尤其可以利用移动设备从地面的俯视图生成垂直的光学记录，并且可以利用这些光学记录辨识出最深的点，并且可以创建经外插的地基地图。这样的具有光学摄像头的移动设备可以是例如智能手机。为了创建地形地图的地面的形貌，该方法的应用者可以借助这样的垂直记录手动地扫描挂车的想要的调度路径和/或希望的停放区域。然后，移动设备可以借助显示装置来显示具有合适的触地点的区域和/或到这些触地点的轨迹的区域。因此，该方法最终生成具有尽可能水平的触地点的轨迹和/或区域，所述轨迹和/或区域可以利用显示装置来显示。例如，通过图案识别或图像识别，该设备，例如移动设备可以识别出高的草并且可以将具有高的草的区域排除而不作为触地点或者说目标位置。

为了生成周围环境的光学图像，摄像头系统或者说成像传感器可以与挂车的牵引车辆机械耦合和/或与挂车机械耦合，和/或，对挂车的相应周围环境成像的、位置固定的摄像头系统、即基础设施摄像头系统可以生成光学图像，用于确定地面的形貌。替代地或附加地，摄像头系统可以集成在移动设备中，以便使用其来确定和/或生成挂车的周围环境的地面的形貌或者说高度地图。相应于该方法，借助摄像头系统以及用于图像处理和对象识别和分类的算法，可以生成或者说确定地面的三维形貌，即尤其是不平坦地基的形貌。这种三维形貌可以在显示装置上二维地、例如以周围环境的俯视图来表示和/或三维地表示。这样的表示可以与数据融合，所述数据给出挂车的地点和定向或者说姿态和/或摄像头系统的地点和姿态。这些数据可以与形貌一起存储和/或表示在二维或三维地图中。

基于挂车的周围环境的地面的形貌，利用车轴的车轮的触地点的距离可以辨识出用于挂车的目标位置，其方式是，在周围环境的形貌中搜寻在触地点之间的距离中具有尽可能小的高度差的两个部位。

在辨识出目标位置之前，对于用于所述定向地停放的方法，在地面的形貌地图中，也可以在较大的区域中以挂车外部轮廓预给定挂车的希望的位置和姿态。这可以例如借助地面的形貌地图的俯视图借助移动设备、例如智能手机和/或固定安装的设备的触摸显示装置例如利用牵引车辆或挂车中的显示装置通过手动输入来预给定。

利用例如在窗玻璃后方以已知的位置和姿态与牵引车辆机械耦合的摄像头系统，并且利用已知的与构造相关的运动学器件和动力学器件、例如利用惯性测量单元(IMU)(该惯性测量单元利用多个惯性传感器、例如加速度传感器和旋转速率传感器的空间组合来感测当前的动态)，以及利用挂车的车轮的已知的位置，也能够对于沿着轨迹的行驶确定、尤其提前确定挂车的纵向倾斜度和横向倾斜度。挂车的车轮的当前位置也可以通过使用牵引车辆的后置摄像头的图像来确定或者说推导，其方式是，从例如仅能看到其部分的挂车的形状和位置中推断出车轮位置。

从由牵引车辆和挂车构成的拖挂车组的已知运动学中基于该拖挂车组的当前地点和姿态可以预测和显示挂车的车轮的轨迹和触地点，所述轨迹和触地点导致具有尽可能相同的形貌高度的触地点。例如，在借助显示装置实现的图形表示中可以标记出轨迹的一些部分，在这些部分中挂车将具有在很大程度上水平定向的车轴。在多个并排的轨迹的情况下，也可以标记出一些区域，在这些区域中挂车将具有在很大程度上水平定向的车轴。

如果该拖挂车组和/或该挂车具有用于自动驾驶和/或调度的ADA系统(高级驾驶员辅助，英语：advanced driver assistant)，则例如在确定目标区域、例如电线杆(Versorgungspylone)的周围和/或目标区域中的触地点之后，可以进行该拖挂车组或者该挂车的自动驾驶和泊车，这尽可能水平或者说平坦地停放该挂车。

如果挂车具有自己的驱动器、例如动力机(Mover)，则挂车可以自动化地遵循利用该用于定向地停放的方法先前确定的轨迹，和/或，给使用者提供和/或以图形方式显示到该对目标位置的相应轨迹。

有利地，利用该用于定向地停放挂车的方法能够以简单且有效的方式实现挂车的快速定向地停放，而无需另外的定向工作量。因此，基于光学摄像头的图像能够辅助挂车的尽可能水平的停放。

尤其地，该方法可以借助智能手机来实现。除了目标区域之外，该方法的应用者还能够利用智能手机来检测牵引车辆和/或挂车，以便将其定位。然后在调度期间，智能手机的摄像头应在其视野内看到牵引车辆或者说挂车，或者，智能手机被固定在牵引车辆上或者牵引车辆中和/或挂车上的一个部位上。

对于挂车沿纵向方向的定向，该方法可以相应地围绕用于挂车的具有已知的或预给定的高度的支撑轮的触地点或者围绕挂车联接器超过地面的高度或者围绕多轴挂车进行扩展。

可选地或附加地，该方法可以通过在牵引车辆和/或挂车和/或基础设施上的、其数据或者说成像被融合的另外的摄像头来改进，因为尤其在存在冗余的视野范围的情况下也能实现对以下场景的其他视角：该场景可以借助图像融合有助于改善图像和准确性或者说提高的探测速率。

借助相关场景的大量光学成像，相应于虚拟摄像头，可以为该方法的使用者产生与摄像头的位置和姿态和/或显示装置定向不同的其他视角，其方式是，将图像数据和地图数据变换、尤其是旋转和/或移位和/或缩放，或者说，将所述图像数据和地图数据变换到其他坐标系中。为此目的，例如，该方法的使用者可以通过触摸显示装置在表示场景和/或地面的形貌的地图中“运动”。

根据一个方面提出，借助挂车的周围环境的地面的至少两个光学图像和/或挂车的周围环境的地面的雷达记录和/或挂车的周围环境的地面的激光雷达记录来确定挂车的周围环境的地面的形貌。利用这些不同的成像系统，该方法可以适配于不同的情况。尤其地，地面的形貌可以借助第一摄像头系统和/或第二摄像头系统来确定，该第一摄像头系统与牵引车辆机械耦合，该第二摄像头系统与挂车机械耦合。

根据一个方面提出，挂车的周围环境的地面的所述至少两个光学图像基于挂车的周围环境的地面的立体图像和/或基于挂车的周围环境的地面的至少两个图像，其中，所述至少两个图像从不同视角反映挂车的周围环境的地面，以便确定挂车的周围环境的地面的形貌。挂车的周围环境的地面的这样的立体图像可以借助立体摄像头来生成。

根据一个方面提出，所述方法确定至少一个用于定向地停放挂车的轨迹，该轨迹将挂车的所述至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接。有利地，不同的应用可以使用这些轨迹，以便例如显示与这样的轨迹的偏差和/或将挂车自动化地引导至所述一对目标位置。

因为在单轴的脱耦的挂车中多种轨迹是可能的，所以先前的目标区域定义和/或预给定的最大坡度和/或最大侧向倾斜度是该方法的有利选项。借助移动设备可以实现这样的输入以及对具有地面的形貌、具有实际轨迹和期望轨迹和/或尽可能水平的触地点(或者说尽可能水平的触地区域)的目标位置的地图的显示。

替代最大坡度预给定值地，对于挂车的负载计算也可以通过预测轨迹来确定和/或可选地被显示和/或与调度的不同可能性(或者手动地和/或利用电动轴和/或动力机和/或牵引车辆地)进行比较，以便例如避免卡住、向回滚动或倾翻。尤其在手动调度的情况下，显示具有最小坡度或者力需求的轨迹是有帮助的。因此可以避免该拖挂车组、但尤其是该挂车的不允许的或者说也许能预给定的最大坡度和/或最大侧向倾斜度。

如果该挂车在拖挂车组中被调度至停放位，则除了尽可能水平的触地点之外，也可以仅显示由牵引车辆的转向角预测出的轨迹。如果该方法的应用者没有找到尽可能水平的触地点，则该应用者可以改变牵引车辆的转向角，直到在希望的区域中借助显示装置显示预测轨迹上的至少两个平行的触地点。

根据一个方面提出，确定所述至少一个轨迹，其方式是，在地面的形貌中确定以地面不平度的最小值和/或经优化的坡度走向将挂车的所述至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接的轨迹。有利地，该方法的应用者可以利用这样经优化的轨迹以最小的工作量将挂车引导至希望的目标位置。

根据一个方面提出，基于挂车的车轮的至少两个图像，借助三角测量法来确定挂车的车轴的至少两个车轮的触地点之间的距离，其中，所述至少两个图像以对所述至少两个车轮的不同视角生成。由此，即使并非所有关于所述至少两个车轮的触地点之间的距离的挂车数据都是已知的，该方法也可以容易地适配于不同的挂车和情况。

根据一个方面提出，所述至少一对目标位置和/或轨迹借助图形显示装置来提供。

根据一个方面提出，目标位置可以由该方法的使用者借助图形显示装置来选择。

根据一个方面提出，基于至少两个周围环境图像来确定挂车沿着所述至少一个轨迹的三维周围环境，并且，基于挂车的三维延伸尺度来确定所述至少一个轨迹，用于停放挂车。由此，也可以考虑到，拖挂车组和/或挂车不会以其外尺寸与在预测轨迹附近和目标位置中的对象或障碍物发生碰撞。在挂车的周围环境中的轨迹上或附近的这样的障碍物、例如基础设施和/或电线杆和/或井盖和/或石头和/或路缘等可以借助对象识别和分类被识别出并且被输入到具有地面的形貌的地图中并且被显示。

根据一个方面提出，将所述至少一个轨迹传输给挂车的控制器，其中，控制器设置为用于基于挂车的测距系统(Odometiresystem)的数据沿着轨迹引导和/或操纵挂车。

如果将具有地面的形貌的地图传输到挂车的相应系统中，则即使在脱耦之后也可以基于拖挂车组的、借助摄像头所确定的最后位置和姿态在例如借助挂车中的测距装置确定挂车在该地图中的运动和位置，也就是说，挂车的位置和姿态和触地点以及因此横向倾斜度也是已知的并且可以根据所规划的轨迹来预测。

提出一种用于定向地停放挂车的系统，该系统包含至少一个成像系统以及用于数据处理的设备，该用于数据处理的设备与至少一个成像系统在信号方面耦合。具有计算单元和/或系统级芯片(System-On-Chip)的用于数据处理的设备设置为用于确定挂车的周围环境的地面的形貌并且基于挂车的车轴的所述至少两个车轮的触地点之间的所提供的距离并且基于挂车的周围环境的地面的形貌确定在挂车的周围环境的地面上的至少一对目标位置，用于沿横向方向定向地停放挂车。在此，用于数据处理的设备具有用于提供所述至少一对目标位置的输出端，用于定向地停放所述挂车。

根据一个方面提出，用于定向地停放的系统的成像系统与挂车机械耦合和/或机械耦合到挂车的牵引车辆上；和/或，是具有移动数据处理装置和移动数据传输装置的便携式成像系统；并且，成像系统是光学系统和/或雷达系统和/或激光雷达系统；并且，成像系统设置为用于给该用于数据处理的设备提供用于确定挂车的周围环境的地面的形貌的数据。

根据一个方面提出，用于定向地停放的系统的用于数据处理的设备的输出端与图形显示装置耦合，以便以图形方式提供所述至少一对目标位置。

根据一个方面提出，用于定向地停放的系统的用于数据处理的设备设置为用于确定用于定向地停放挂车的至少一个轨迹，其中，该轨迹将挂车的所述至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接。

根据一个方面提出，用于定向地停放的系统具有电驱动器，该电驱动器设置为用于与挂车机械耦合，以便沿着所述至少一个轨迹将挂车操纵到所述至少一对目标位置。

附图说明

参考图1且在下文中更详尽地阐释本发明的实施例。附图示出：

图1描绘带有用于一个车轴的两个车轮的轨迹的周围环境的不平坦地面的形貌。

具体实施方式

图1示意性地描绘周围环境的不平坦地面的形貌的等高线100以及用于一个车轴的两个车轮的轨迹112、114。在此，不同的虚线表示等高线100的不同高度范围。点划线表征具有基准水平的零位高度范围(einen neutralen )；实线表征低出10cm至20cm的地势；粗体间断线表示高出10cm的地势；并且，具有两个细长间断部的线表示高出10cm至20cm之间的地势。形貌的等高线100利用来自立体摄像头的视频序列的大量光学图像生成并且借助图像深度测量或者说相应于立体摄像头的视差原理的距离测量生成。在此，立体摄像头机械耦合到牵引车辆上，并且牵引车辆的自身运动利用已知的方法、例如加速度传感器和/或方位传感器已被补偿。在图1中，可以清楚地看到形貌中的沟槽，沿着该沟槽规划出两条轨迹线112、114。延伸到图像中后区域中的这两条平行的轨迹线112、114表示在当前转向角下的预测的轮迹，即，牵引车辆的车轮将遵循轨迹线112、114的所示出的高度轮廓(增强现实；英文：augmented reality)。在轨迹120、130的轨迹路段x上的高度h的相应高度走向单独地作为曲线图被绘制在图1中。

Claims (13)

1.一种用于定向地停放挂车的方法，所述方法具有：

确定所述挂车的周围环境的地面(100)的形貌；

确定所述挂车的车轴的至少两个车轮的触地点之间的距离；

确定在所述挂车的周围环境的所述地面上的至少一对目标位置，用于基于所述挂车的车轴的至少两个车轮的所述触地点之间的距离以及所述挂车的周围环境的地面(100)的所述形貌沿横向方向定向地停放所述挂车；以及

提供所述至少一对目标位置，用于定向地停放所述挂车。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助所述挂车的周围环境的地面的至少两个光学图像和/或所述挂车的周围环境的地面的雷达记录和/或所述挂车的周围环境的地面的激光雷达记录来确定所述挂车的周围环境的地面(100)的形貌。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述挂车的周围环境的地面的所述至少两个光学图像基于所述挂车的周围环境的地面的立体图像和/或基于所述挂车的周围环境的地面的至少两个图像，其中，所述至少两个图像从不同视角反映所述挂车的周围环境的地面，以便确定所述挂车的周围环境的地面的形貌。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法确定用于定向地停放所述挂车的至少一个轨迹(112、114)，所述至少一个轨迹将所述挂车的至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述至少一个轨迹，其方式是，在所述地面(100)的形貌中确定一个轨迹，所述轨迹以地面不平度的最小值和/或经优化的坡度走向将所述挂车的所述至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所述挂车的车轮的至少两个图像，借助三角测量法确定所述挂车的车轴的至少两个车轮的触地点之间的距离，其中，所述至少两个图像以对所述至少两个车轮的不同视角生成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助图形显示装置来提供根据权利要求4或5的所述至少一对目标位置和/或所述轨迹。

8.根据权利要求4或5所述的方法，其中，基于至少两个周围环境图像来确定所述挂车的沿着所述至少一个轨迹的三维周围环境，并且，基于所述挂车的三维延伸尺度来确定所述至少一个轨迹(112、114)，用于停放所述挂车。

9.根据权利要求4或5所述的方法，其中，将所述至少一个轨迹(112、114)传输给所述挂车的控制器，其中，所述控制器设置为用于基于所述挂车的测距系统的数据沿着所述轨迹(112、114)引导和/或操作所述挂车。

10.一种用于定向地停放挂车的系统，所述系统具有：

至少一个成像系统；

用于数据处理的设备，所述用于数据处理的设备与至少一个成像系统在信号方面耦合；并且，具有计算单元和/或系统级芯片的所述用于数据处理的设备设置为用于：

确定所述挂车的周围环境的地面(100)的形貌；以及，

基于所提供的、所述挂车的车轴的至少两个车轮的触地点之间的距离并且基于所述挂车的周围环境的地面的形貌确定在所述挂车的周围环境的地面上的至少一对目标位置，用于沿横向方向定向地停放所述挂车；并且

其中，所述用于数据处理的设备包括用于提供所述至少一对目标位置的输出端，用于定向地停放所述挂车。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述成像系统与所述挂车机械耦合和/或机械耦合到所述挂车的牵引车辆上；和/或，所述成像系统是具有移动数据处理装置和移动数据传输装置的便携式成像系统；并且，所述成像系统是光学系统和/或雷达系统和/或激光雷达系统；并且，所述成像系统设置为用于给所述用于数据处理的设备提供用于确定所述挂车的周围环境的地面(100)的形貌的数据。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其中，所述用于数据处理的设备设置为用于确定用于定向地停放所述挂车的至少一个轨迹，其中，所述轨迹(112、114)将所述挂车的至少两个车轮的当前位置与所述至少一对目标位置连接。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的系统，所述系统具有电驱动器，所述电驱动器设置为与所述挂车机械耦合，以便沿着所述至少一个轨迹将所述挂车操纵到所述至少一对目标位置。