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Die
Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für Kraftfahrzeuge und bezieht
sich insbesondere auf eine halbautomatische Einparkhilfe für Mehrspurfahrzeuge.
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Einparkhilfen
unterstützen
einen Fahrzeugführer
beim Einparken seines Kraftfahrzeugs. Während in vergangenen Zeiten
im Wesentlichen passive Einparkhilfen in Form von Orientierungsobjekten
am Kraftfahrzeug oder auf dem Parkplatz vorherrschten, haben in
den letzten Jahren vor allem aktive Einparkhilfen Vorrang gewonnen.
In der Regel sind hierbei in den hinteren, bisweilen zusätzlich auch
in den vorderen, Stoßfängern des
Kraftfahrzeugs Ultraschallsensoren eingebaut, die mittels Laufzeitbestimmung
der von ihnen ausgesandten und an Hindernissen reflektierten Ultraschallwellen
den Abstand zu diesen Hindernissen messen. Unterschreitet der gemessene Abstand
einen vorgegebenen Wert, so wird im Allgemeinen ein Warnsignal ausgegeben,
dessen Wiederholfrequenz sich mit weiter verringerndem Abstand zunehmend
erhöht.
Diese so genannten aktiven Systeme mindern die Gefahr des Zusammenstoßes mit Gegenständen oder
Personen, die sich in der Nähe des
Kraftfahrzeugs befinden. Eine Unterstützung beim Einfahren in die
Parklücke
oder Parkbucht selbst erhält
der Fahrzeugführer
bei diesen Systemen jedoch nicht.
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Hierfür wurden
Fahrerassistenzsysteme entwickelt, die die Größe einer potentiellen Parklücke vermessen
und die Lenkung des Fahrzeugs beim Einparken übernehmen. Entsprechende Einparkassistenten
arbeiten meist halbautomatisch. Sie werden bei Bedarf vom Fahrzeugführer aktiviert
und messen, wenn das Fahrzeug langsam an der Parklücke vorbeifährt, mittels
Ultraschallsensoren den darin verfügbaren Platz aus. Nachdem der
Fahrzeugführer das
Fahrzeug angehalten hat, berechnet eine Steuereinrichtung des Einparkassistenten
(unter der Voraussetzung dass die Parklücke groß genug ist) den idealen Ein parkweg
von dieser Startposition aus. Schließlich legt der Fahrzeugführer den
Rückwärtsgang
ein und beschränkt
sich, während
ein von der Steuereinrichtung kontrollierter Lenkaktor die Lenkung
des Fahrzeugs übernimmt,
auf Gasgeben, Kuppeln und Bremsen, bis die optimale Parkposition
erreicht ist.
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Die
Berechnung einer Vorgabe für
den Einparkweg durch das Fahrerassistenzsystem erfolgt dabei als
Sollpfad vor Beginn des eigentlichen Einparkvorgangs. Der Sollpfad
wird üblicherweise
aus einer gemessen Fahrzeuganfangsposition, d. h. der Startposition,
und gegebenenfalls einer gemessenen Fahrzeuganfangsorientierung
relativ zur Parklücke sowie
den zuvor erfassten Abmessungen der Parklücke bestimmt. Als Sollpfad
wird in der Regel der Weg des Zentrums der Hinterachse gewählt. Unter
Fahrzeugorientierung wird die Ausrichtung einer Fahrzeugachse, vornehmlich
der Fahrzeuglängsachse verstanden.
Mit dem Sollpfad werden auch die den einzelnen Wegstrecken des Sollpfads
zugeordneten Lenkwinkeleinstellungen im Voraus berechnet.
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Der
Lenkaktor wird dann im Verlauf des Einparkvorgangs entsprechend
den für
den jeweiligen Fortschritt des Fahrzeugs auf dem Sollpfads berechneten
Lenkwinkeleinstellungen gesteuert.
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In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass abweichend vom
deutschen Sprachgebrauch in dieser Schrift der Begriff 'steuern' gleichbedeutend
mit dem Begriff 'regeln' verwendet wird,
sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist. Dies betrifft
auch alle grammatikalischen Abwandlungen beider Begriffe. In dieser
Schrift kann daher der Begriff 'Steuerung' ebenso eine Rückführung einer
Regelgröße bzw.
deren Messwerts umfassen, wie sich der Begriff 'Regelung' auf eine einfache Steuerkette beziehen
kann.
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Bei
den oben beschriebenen Einparkassistenten wird während des Einparkvorgangs keine
Veränderung
des Sollpfades vorgenommen. Bei ungenau erfassten Abmessungen der
Parklücke
oder plötzlichen
Veränderungen
der Fahrzeugumgebung, wie z. B. einem seine Position veränderndem
Fahrzeug, findet daher auch keine Anpassung der Einparkwegvorgabe
statt.
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Ferner
ist bei diesen Systemen die Einparkgeschwindigkeit auf eine Höchstgeschwindigkeit
begrenzt, bei der der Lenkaktor die erforderliche Pfadkrümmung gerade
noch wie vorgegeben einstellen kann. Da zum Berechnungszeitpunkt
des Sollpfads die Fahrgeschwindigkeit beim Einparken nicht bekannt
ist, wird im Allgemeinen eine niedrige Geschwindigkeit zugrunde
gelegt, die auch bei engen Parklücken,
die einen starken Lenkeinschlag erfordern, gute Resultate erbringt.
Fährt der
Fahrzeugführer
jedoch mit einer höheren
Geschwindigkeit, dann kann der Lenkaktor die erforderlichen Lenkeinschläge nicht
mehr korrekt einstellen, wodurch sich das Fahrzeug vom Sollpfad
entfernt und nicht tief genug in die Parklücke einfährt.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem
anzugeben, das eine Anpassung des Einparkwegs an die Geschwindigkeit
des einparkenden Fahrzeugs und an Veränderungen in dessen Umgebung
ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der
Erfindung gelöst.
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Die
Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern der Lenkung eines Fahrzeugs
während
eines Einparkvorgangs mit Schritten zum Vermessen des zum Einparken
des Fahrzeugs gewählten
Parkplatzes, zum Erstellen eines Orientierungsfeldes, das eine Anzahl
von Lagepunkten innerhalb des gewählten Parkplatzes und im Umfeld
des gewählten
Parkplatzes bestimmt und jedem Lagepunkt jeweils eine Soll-Orientierungen
zuordnet, zum Bestimmen der Position und Ausrichtung des einzuparkenden
Fahrzeugs relativ zu den Lagepunkten des Orientierungsfeldes und
zum Steuern des Lenkeinschlags des Fahrzeugs so, dass die Ausrichtung
des Fahrzeugs an einem Lagepunkt im Wesentlichen die in dem Orientierungsfeld
diesem Lagepunkt zugeordnete Soll-Orientierung einnimmt.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser
Beschreibung und den Ansprüchen
zur Aufzählung
von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und "mit", sowie deren grammatikalische Abwandlungen,
generell als nichtabschließende
Aufzählung
von Merkmalen, wie z. B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen,
Größen und
dergleichen aufzufassen ist, die in keiner Weise das Vorhandensein
anderer oder zusätzlicher
Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließt.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zum Steuern der Lenkung
eines Fahrzeugs während
eines Einparkvorgangs. Die Vorrichtung weist eine Sensoreinrichtung
auf, die zum Vermessen eines Parkplatzes und zum Erkennen eines
Hindernisses ausgebildet ist, ferner eine Fahrzeuglage-Bestimmungseinrichtung,
die zumindest zur Bestimmung der Fahrzeugposition und der Fahrzeugausrichtung
ausgebildet ist, eine Gangwahl-Erkennungseinrichtung, die zur Ausgabe
eines den aktuell eingelegten Gang des Fahrzeugs repräsentierenden
Signals ausgebildet ist, eine Bedienschnittstelle für die Eingabe
von Anweisungen des Fahrzeugführers
und/oder für
die Ausgabe von Informationen an den Fahrzeugführer, eine elektromechanische
Steuereinrichtung zur Steuerung des Lenkeinschlags des Fahrzeugs
und eine Parkweg-Leiteinrichtung zur Berechnung der von der elektromechanischen
Steuereinrichtung zur Führung
des Fahrzeugs entlang eines Einparkwegs einzustellenden Lenkeinschläge. Die
Parkweg-Leiteinrichtung weist eine Parkplatz-Bestimmungseinrichtung auf, die im Zusammenwirken
mit der Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Geometrie des zum Einparken
des Fahrzeugs gewählten
Parkplatzes und von Hindernissen im Umfeld des Fahrzeugs ausgebildet
ist, ferner eine Orientierungsfeld-Erstellungseinrichtung, die zum
Erstellen eines Orientierungsfeldes ausgebildet ist, das eine Anzahl
von Lagepunkten innerhalb des gewählten Parkplatzes und im Umfeld
des gewählten
Parkplatzes bestimmt und jedem Lagepunkt jeweils eine Soll-Orientierungen
zuordnet, eine Ausrichtungsab weichungseinrichtung, die zur Bestimmung
der Abweichung der aktuellen Fahrzeugausrichtung an einem Lagepunkt
von der für
diesen Lagepunkt von dem Orientierungsfeld vorgegebenen Soll-Orientierung ausgebildet
ist, und eine Lenkeinschlagsvorgabe-Einrichtung, die zur Berechnung einer
Lenkeinschlagsvorgabe für
die elektromechanische Steuereinrichtung auf der Grundlage der Ausrichtungsabweichung
des Fahrzeugs von der Soll-Orientierung und
zum Weiterleiten der Lenkeinschlagsvorgabe an die elektromechanische
Steuereinrichtung ausgebildet ist.
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Weiterhin
umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Steuern der
Lenkung eines Fahrzeugs während
eines Einparkvorgangs, wobei das Computerprogrammprodukt eine Reihe
physikalisch unterscheidbarer Zustände aufweist, die durch eine
Datenverarbeitungseinrichtung lesbar und ausführbar sind und die eine Abfolge
von Instruktionen darstellen, die auf der Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt ein
oben genanntes Verfahren durchführen
und eine Vorrichtung gemäß der oben
beschriebenen ausbilden.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine flexible Steuerung eines Fahrzeugs beim Einparkvorgang ohne
auf einen Sollpfad für
den Einparkweg festgelegt zu sein, indem an jeder möglichen
Position des einparkenden Fahrzeugs eine Richtung angegebenen wird,
die das Fahrzeug einschlagen muss, um sich dem Zielpunkt des Einparkvorgangs
zu nähern.
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Die
Erfindung wird in ihren abhängigen
Ansprüchen
weitergebildet.
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Um
einen definierten Endpunkt eines Einparkvorgangs zu erhalten, bildet
einer der Lagepunkte aus der Anzahl von Lagepunkten zweckmäßig den Zielpunkt
eines Einparkwegs des Fahrzeugs. Vorteilhaft entspricht die einem
Lagepunkt zugeordnete Soll-Orientierung
der Ausrichtung der Tangente an einen durch den Lagepunkt führenden
Einparkweg, womit eine einfache Wegführung erreicht wird. Indem alle über die
Soll-Orientierungen der Lagepunkte definierten Einparkwege denselben
Zielpunkt aufweisen, wird das Fahrzeug vorteilhaft unabhängig vom eingeschlagenen
Einparkweg stets an denselben Zielpunkt geführt. Damit wird eine definierte
Parkstellung unabhängig
vom Einparkweg erreicht.
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Um
auf einfache Weise die Lage des Fahrzeugs relativ zum Parkplatz
zu behandeln, wird das Orientierungsfeld bevorzugt aus einem ersten
Orientierungsteilfeld und einem zweiten Orientierungsteilfeld aufgebaut,
wobei das erste Orientierungsteilfeld die dem Parkplatz zugeordneten
Soll-Orientierungen und das zweite Orientierungsteilfeld die einem
Eckpunkt des Parkplatzes zugeordneten Soll-Orientierungen umfasst.
Vorteilhaft wird das zweite Orientierungsteilfeld hierbei so mit
dem ersten Orientierungsteilfeld verbunden, dass die Lage des gemeinsamen Lagepunkts
der Einparkwegabschnitte des zweiten Orientierungsteilfelds mit
der Lage eines Lagepunkts des ersten Orientierungsteilfelds übereinstimmt,
dessen Entfernung von dem Eckpunkt des Parkplatzes ausreichend groß ist, damit
das an diesem Lagepunkt befindliche Fahrzeug bei der an diesem Lagepunkt
vorgegebenen Soll-Orientierung den Eckpunkt des Parkplatzes nicht
berührt.
Um abrupte Lenkänderungen
zu vermeiden wird das zweite Orientierungsteilfeld beim Verbinden
mit dem ersten Orientierungsteilfeld so gedreht, dass die Soll-Orientierung des
gemeinsamen Lagepunkts des zweiten Orientierungsteilfeldes mit der
Soll-Orientierung des Lagepunkts des ersten Orientierungsteilfeldes übereinstimmt,
mit dessen Lage der gemeinsame Lagepunkt in Übereinstimmung gebracht wird.
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Vorzugsweise
erfolgt das Steuern des Lenkeinschlags des an einem Lagepunkt des
Orientierungsfeldes befindlichen Fahrzeugs auf der Grundlage der
Abweichung zwischen der an diesem Lagepunkt von dem Fahrzeug eingenommenen
Ist-Orientierung und der für
diesen Lagepunkt vorgegebenen Soll-Orientierung.
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Um
flexibel auf Veränderungen
der Einparksituation eingehen zu können, wird das Fahrzeug, sobald
erkannt wird, dass bei Befolgen der Soll-Orientierungen des Orientierungsfeldes
eine Kollisionsgefahr mit einem Hindernis besteht, zweckmäßig solange
entlang einer um das Hindernis führenden
Ausrichtung geleitet, bis die Kollisionsgefahr nicht mehr besteht.
Bedarfsweise wird der für
die um das Hindernis führende
Ausrichtung erforderliche Lenkwinkel aus dem mit den Sensoren bestimmten
Abstand nach einer Regelvorgabe so berechnet, dass das Fahrzeug
einen Mindestabstand zum Hindernis einhält.
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Vorteilhaft
erfolgt die um das Hindernis führende
Ausrichtung durch ein Neuerstellen des Orientierungsfeldes mittels
einer Verschiebung des gemeinsamen Lagepunkts des zweiten Orientierungsteilfeldes
an einen weiteren Lagepunkt des ersten Orientierungsteilfeldes,
dessen Abstand zu dem Hindernis und dessen Soll-Orientierung geeignet
ist, damit das an diesem weiteren Lagepunkt befindliche Fahrzeug
bei der an diesem Lagepunkt vorgegebenen Soll-Orientierung das Hindernis
nicht berührt.
Alternativ oder ergänzend
kann die um das Hindernis führende
Ausrichtung parallel zur seitlichen Begrenzung des Parkplatzes orientiert
sein, bis eine Wegstrecke zurückgelegt
wurde, ab der ein kollisionsfreies Einscheren in den Parkplatz möglich ist.
Verkürzt sich
der Parkplatz im rückwärtigen Bereich,
so wird bevorzugt der Zielpunkt der dem Orientierungsfeld zugrunde
liegenden Einparkwege verschoben.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den Ansprüchen
sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
je für
sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung
einiger Ausführungsbeispiele
der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen,
von denen
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1 einen
Einparkvorgang veranschaulicht,
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2 eine
schematische Darstellung der Sensorerfassungsbereiche eines Einparkassistenten zeigt,
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3 ein
Blockschaltbild des Einparkassistenten zeigt,
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4 ein
Beispiel einer Pfadschar für
ein Basisfeld zeigt,
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5 den
einer Parklücke
zugeordneten Parkplatz mit Angabe des Basiskoordinatensystems und
des Eckpunkts des Parkplatzes zeigt,
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6 die
Soll-Orientierungen des Basisfelds am Ort der ihnen zugeordneten
Lagepunkte veranschaulicht,
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7 ein
Beispiel einer Pfadschar für
ein Übergabefeld
zeigt,
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8 ein
Beispiel für
das Zusammenfügen von
Basis- und Übergabefeld
5 veranschaulicht,
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9 die
in dem nach dem Beispiel von 7 gebildeten
Orientierungsfeld definierten Soll-Orientierungen als Richtungsvektoren
an den zugehörigen
Lagepunkten veranschaulicht,
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10 in
einem Flussdiagramm die wesentlichen vom Einparkassistenten ausgeführten Verfahrensschritte
zur Unterstützung
des Fahrzeugführers beim
Einparkvorgang zeigt,
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11 ein Beispiel eines zweistufigen Einparkvorgangs
mithilfe des Einparkassistenten zeigt,
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12 die vom Einparkassistenten bei unterschiedlichen
Fahrzeuggeschwindigkeiten verfolgten unterschiedlichen Einparkwege
zeigt,
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13 die Reaktion des Einparkassistenten auf
eine Verschiebung des Eckpunkts des Parkplatzes veranschaulicht
und
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14 die Reaktion des Einparkassistenten auf
eine Verengung des Ausschwenkbereichs veranschaulicht.
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Die 1 zeigt
einen typischen Einparkvorgang 10 beim Längsparken
innerhalb von Ortschaften. Auf der Fahrbahn 1 befinden
sich nahe der Fahrbahnbegrenzung 9 mehrere längsparkende
Fahrzeuge 3, 4 und 5. Die zwischen den
Fahrzeugen 3 und 4 bestehende Lücke ist
groß genug,
damit ein weiteres Fahrzeug darin parken kann, wodurch eine so genannte
Parklücke
gegeben ist. Da zum Einparken nicht nur Parklücken, sondern auch andere Möglichkeiten,
wie z. B. Parkbuchten oder auch umbaute, teilweise umbaute oder
nur gekennzeichnete Stellplätze
benutzt werden können,
werden die verschiedenen Abstellmöglichkeiten für Fahrzeuge
im Folgenden unter dem allgemeinen Begriff 'Parkplatz' zusammengefasst, wobei dieser Begriff
in dieser Schrift auf eine Abstellmöglichkeit für ein einzelnes Fahrzeug begrenzt
ist.
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Beim
in der 1 veranschaulichten Rückwärtsparken fährt das Fahrzeug 2 entlang
dem als gestrichelte Linie 6 gezeigten Pfad an dem Fahrzeug 3 vorbei,
das die Parklücke
nach hinten begrenzt, bis zur Höhe
des den Parkplatz nach vorne begrenzenden Fahrzeugs 4.
Zum Einparken legt der Fahrzeugführer
des Fahrzeugs 2 den Rückwärtsgang
ein und lenkt das Fahrzeug 2 entlang des durch die gestrichelt
gezeichneten Linienabschnitte 7 und 8 dargestellten
Einparkwegs in seine Parkstellung.
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Zur
Teilautomatisierung des Einparkvorgangs aktiviert der Fahrzeugführer den
Einparkassistenten 20 (siehe 3), beispielsweise
an der durch das gepunktet dargestellte Fahrzeug 2 gezeigten
Position. Die Aktivierung wird über
eine Bedien- bzw. Benutzerschnittstelle 22 vorgenommen. Üblicherweise
erfolgt die Aktivierung vor Erreichen der Parklücke; sie ist jedoch auch später noch
unter der Bedingung möglich,
dass der Einparkassistent 20 über die Sensoreinrichtung 24 den
in der Lücke
verfügbaren Parkplatz
mit ausreichender Genauigkeit vermessen kann. Die Vermessung des
Parkplatzes erfolgt während
das Fahrzeug 2 die Parklücke passiert. Zum Einleiten
des Parkvorgangs hält
der Fahrzeugführer sein
Fahrzeug 2 in etwa in Höhe
des den Parkplatz nach vorne begrenzenden Fahrzeugs 4 an.
Der Einparkassistent 20 erstellt nun ein Orientierungsfeld, worin
in dem vermessenen Parkplatz und zumindest in dem vom Fahrzeug zum
Einscheren in die Lücke beanspruchten
Bereich eine Anzahl von Lagepunkten festgelegt sind und worin jedem
dieser Lagepunkte eine Soll-Orientierung in Form einer Winkelvorgabe
zugeordnet ist.
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Mit
Einlegen des Rückwärtsgangs
durch den Fahrzeugführer
wird der mit der aktuellen Position des Fahrzeugs 2 übereinstimmende
Lagepunkt des Orientierungsfeldes ermittelt und die aktuelle Ausrichtung
des Fahrzeugs 2 wird mit der diesem Lagepunkt zugeordneten
Soll-Orientierung verglichen. Weicht die Ausrichtung des Fahrzeugs 2 von
der Soll-Orientierung ab, so steuert der Einparkassistent 20 den
Lenkeinschlag entsprechend der Abweichung nach. Dieses Nachstellen
des Lenkeinschlags erfolgt an allen von Fahrzeug 2 während des
rückwärtigen Einparkens
passierten Lagepunkten (gestrichelt dargestelltes Fahrzeug 2),
bis das Fahrzeug (unter Berücksichtigung
eines gewissen Sicherheitsabstands zum rückwärtigen Fahrzeug) das rückwärtige Ende des
Parkplatzes oder bereits seine endgültige Parkposition (strichpunktiert
dargestelltes Fahrzeug 2) erreicht hat. Vom hinteren Rand
des Parkplatzes kann das Fahrzeug 2 dann entweder ohne
Unterstützung des
Einparkassistenten oder mit Unterstützung des Assistenten zu seiner
endgültigen
Parkposition gefahren werden. Wird der Einparkassistent verwendet, so
kann ein weiteres Orientierungsfelds für die Parklücke in Vorwärtsrichtung erstellt werden.
In einigen Fällen
wird das Fahrzeug jedoch nur gerade gestellt, so dass das ursprüngliche
Orientierungsfeld und Verwendung eines neuen Endpunkts dieser zweiten
Stufe des Einparkvorgangs gewählt
werden kann.
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Im
Allgemeinen steuert der Einparkassistent 20 während des
Einparkvorgangs nur die Lenkung. Das Einlegen der Gänge, Gas geben,
Kuppeln und Bremsen obliegt dem Fahrzeugführer. Es handelt sich bei dem
Einparkassistenten daher um ein halbautomatisches System. Entsprechend
des mit der Sensoreinrichtung 24 erfassten Abstands zu
den anderen Fahrzeugen bzw. zu anderen Gegenständen und Personen kann der
Einparkassistent dem Fahrzeugführer
jedoch ein Signal zum Bremsen geben. Entsprechend einer vorteilhaften
Weiterentwicklung kann die Bremsung des Fahrzeugs vom Einparkassistenten
jedoch zumindest dann automatisch vorgenommen werden, wenn von dem
Fahrzeug 2 ein bestimmter Abstand zu einem Gegenstand oder
einer Person unterschritten wird.
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Um
ein kollisionsfreies Einparken zu ermöglichen, misst die Sensoreinrichtung 24 die
Abstände zu
Gegenständen
und Personen im Umfeld des Fahrzeugs 2. Zweckmäßig ist
die Sensoreinrichtung 24 daher mit mehreren Sensoren ausgestattet,
die, wie in der 2 veranschaulicht, einen Bereich
rund um das Fahrzeug 2 erfassen. Bei Verwendung von Ultraschallsensoren
sind die Sensoren vorteilhaft in den Stoßfängern eingebaut. Zur lückenlosen
Erfassung der seitlichen Bereiche des Fahrzeugs können weitere
Ultraschallsensoren auch im Bereich der Türschweller angeordnet sein.
Es lassen sich dann Erfassungsbereiche 11, 12, 13 und 14 ähnlich den
in 2 dargestellten realisieren. Statt Ultraschall
oder anderen laufzeitbasierenden Systemen wie Radar oder Lidar bietet
sich auch die Verwendung von Kameras in Verbindung mit einer Bildauswertung
zur Bestimmung der Abstände
und zur Vermessung der Parklücke
an. Sensorsysteme zur Abstandsmessung-warnung im Heck- und Frontbereich
von Fahrzeugen gehören
gegenwärtig
zur Standardausstattung von Neufahrzeugen. Daher können diese
existierenden Systeme 24a in die Sensoreinrichtung 24 integriert
und um ein Sensorsystem 24b für die Abstandsmessung bzw.
-warnung in den beiden Seitenbereichen des Fahrzeugs erweitert werden.
Basierend auf den Messungen liefert die Sensoreinrichtung 24 die
jeweils aktuellen Werte der Abstände
Av zu Hindernissen im Frontbereich des Fahrzeugs,
Ah zu Hindernissen im Heckbereich des Fahrzeugs,
Ar zu Hindernissen rechts vom Fahrzeug und
Al zu Hindernissen links vom Fahrzeug.
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Der
Einparkassistent 20 umfasst ferner eine Fahrzeuglage-Bestimmungseinrichtung 25,
die zum Erfassen der aktuellen Position (x, y) und der aktuellen
Ausrichtung θ des
Fahrzeugs 2 relativ zum Parkplatz ausgebildet ist. Die
Fahrzeuglage-Bestimmungseinrichtung 25 kann
darüber
hinaus auch zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit v ausgebildet
sein. Vorzugsweise umfasst die Fahrzeuglage-Bestimmungseinrichtung 25 eine
Odometrieeinrichtung, die eine Bestimmung von Fahrzeugposition, -ausrichtung
und -geschwindigkeit aus der Messung der Bewegung von zumindest
einem Rad des Fahrzeug ableitet, wobei vorzugsweise der Durchmesser von
wenigstens einem der Hinterräder
herangezogen wird.
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Da
der eigentliche Einparkvorgang beim Rückwärtsparken mit dem Einlegen
des Rückwärtsgangs
eingeleitet wird, weist der Einparkassistent 20 weiterhin
eine Gangwahl-Erkennungseinrichtung 23 auf, die zumindest
zum Detektieren eines eingelegten Rückwärtsgangs ausgebildet ist. Die
Information über
den aktuell eingelegten Gang wird in Form eines elektrischen Signals
an die Parkweg-Leiteinrichtung 21 weitergeleitet.
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Eine
Bedienschnittstelle 22 dient sowohl der Aktivierung des
Einparkassistenten als auch zur Ausgabe von Hinweisen oder Anweisungen
an den Fahrzeugführer.
Im einfachsten Fall umfasst die Bedienschnittstelle 22 eine
optische Signallampe oder eine LED um die Aktivierung des Einparkassistenten
anzuzeigen. Graphische oder textliche Ausgaben können jedoch auch mittels eines
bordeigenen Bildschirms angezeigt werden. Für eine schnelle Kommunikation
empfiehlt sich eine audiogestützte
oder audiovisuelle Ausgabe.
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Die
eigentliche Steuerung des Lenkeinschlags erfolgt über die
elektromechanische Lenksteuerung 26. Diese umfasst eine
elektronische Steuerung und einen damit gesteuerten Lenkaktor, der
den Einschlagwinkel der Vorderräder
einstellt. Die Steuerung des Lenkaktors erfolgt auf der Grundlage
von Lenkeinschlagsignalen, die von der Parkweg-Leiteinrichtung 21 ent sprechend
einem der nachfolgend beschriebenen Verfahren erzeugt werden.
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Nach
dem Aktivieren des Einparkassistenten 20 führt die
Parkweg-Leiteinrichtung 21 zunächst eine Vermessung der Parklücke mithilfe
der Sensoreinrichtung 24 durch. Aus den Messdaten werden
die Abmessungen des darin verfügbaren
Parkplatzes ermittelt und in einer Speichereinrichtung des Einparkassistenten 20 oder
in einer diesem zugänglichen Speichereinrichtung
gespeichert. Um den Berechnungsaufwand gering zu halten, wird der
Parkplatz durch eine rechteckförmige
Geometrie angenähert, die
sich innerhalb der verfügbaren
Parklücke
befindet. Zur vereinfachten Darstellung wird nachfolgend nicht zwischen
dem realen Parkplatz und seiner virtuellen Darstellung in Form von
Daten über
dessen Geometrie unterschieden. Neben der Vermessung der Parklücke selbst
ermöglicht
die sensorgestützte Vermessungseinrichtung
auch die Bestimmung der Position des Fahrzeugs 2 relativ
zum Parkplatz. Die Lenkunterstützung
beim Einparken beginnt an der Position, bei der der Fahrzeugführer die
Fahrtrichtung wechselt bzw. den Rückwärtsgang einlegt; diese Position
wird im Folgenden als Startposition bezeichnet.
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Nach
Abschluss der Parkplatzvermessung erstellt die Parkweg-Leiteinrichtung 21 ein
Feld von Lagepunkten das sowohl die Parklücke als auch einen Bereich
neben der Parklücke
abdeckt, der die Startposition des Fahrzeugs 2 mit der
Parklücke
verbindet. Jedem der Lagepunkte ist eine Soll-Orientierung zugeordnet,
die die Richtung eines Pfades an dieser Stelle wiedergibt, auf dem
das Fahrzeug von diesem Lagepunkt aus am besten zu einem in der Parklücke gelegenen
Zielpunkt einfahren würde.
Lagepunkte und zugeordnete Soll-Orientierungen bilden somit ein
Orientierungsfeld, in dem sowohl der Startpunkt des Fahrzeugs 2 als
auch der Zielpunkt des Einparkvorgangs aufgenommen sind, und das dem
Fahrzeug 2 an jeder von dem Feld abgedeckten Position die
günstigste
Richtung zum Zielpunkt weist.
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Nach
Verlassen der Startposition in Richtung des Parkplatzes werden die
jeweils aktuelle Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 2 regelmäßig erfasst.
Die Bestimmung erfolgt vorzugsweise im Rahmen eines (kartesischen)
Koordinatensystems 31, dessen Ursprung mit dem Zielpunkt
des Einparkvorgangs identisch ist und das eine in etwa parallel
mit einer der Kanten des Parkplatzes verlaufende Koordinatenachse
aufweist (siehe z. B. 5). Andere Koordinatensysteme
mit anders gelegenen Ursprüngen
können
selbstverständlich
ebenfalls verwendet werden. Sie bieten sich insbesondere dann an,
wenn sich die Berechnung des Orientierungsfeldes dadurch einfacher,
d. h. mit geringerem Rechenaufwand durchführen lässt.
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Nach
jeder Erfassung einer Fahrzeugposition und -ausrichtung vergleicht
die Parkweg-Leiteinrichtung 21 die erfasste Fahrzeugausrichtung
mit der Soll-Orientierung, die dem Lagepunkt im Orientierungsfeld
zugeordnet ist, der der erfassten Fahrzeugposition entspricht. Stimmt
die gegenwärtige
Fahrzeugausrichtung nicht mit der zugehörigen Soll-Orientierung überein,
so erzeugt die Parkweg-Leiteinrichtung 21 ein die Abweichung
berücksichtigendes Lenksteuersignal,
das an die elektromechanische Lenksteuerung 26 zur Lenkkorrektur
weitergeleitet wird. Das Lenksteuersignal kann auf ein bloßes Lenkkorrektursignal
beschränkt
sein, es kann aber auch den jeweils von der Lenkung des Fahrzeugs 2 einzunehmenden
aktuellen Lenkeinschlag repräsentieren.
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Statt
einen Sollpfad für
den Einparkweg vorzugeben, gibt das Orientierungsfeld für jeden
Punkt in einem Flächenbereich,
der den Start- und Zielpunkt des Einparkvorgangs überdeckt,
eine Richtung an, die das Fahrzeug zum Zielpunkt geleitet. Um eine Abschätzung der
in dem Parkplatz zu erreichenden Zielposition zu ermöglichen,
kann nach dem Erstellen des Orientierungsfeldes ein Vorschlag für einen Einparkweg
berechnet werden, anhand dessen sich zu Beginn des Einparkvorgangs
die zu erwartende Qualität
des Einparkmanövers
beurteilen lässt. Weicht
das Fahrzeug 2 während
des Einparkens jedoch aufgrund zu hoher Geschwindigkeit oder plötzlich auftretender
oder sich verlagernder Hindernisse von diesem Einparkwegvorschlag
ab, so muss es nicht wie bei den oben beschriebenen bekannten Systemen
auf diesen vorgeschlagenen Weg zurückgelenkt oder dieser neu berechnet
werden, sondern es folgt den Orientierungsvorgaben, die sich aus
dem Orientierungsfeld für
seine jeweiligen Positionen ergeben. Anders ausgedrückt führt ein
Abweichen vom zunächst
verfolgten Einparkweg auf einen neuen Einparkweg. Eine Neuberechnung
des neuen Einparkwegs ist nicht erforderlich.
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Zur
besseren Handhabung verschiedener Parklückendimensionen und sich verändernder
Hindernisse wird das Orientierungsfeld aus zwei einzelnen Teilfeldern
zusammengesetzt. Das erste dieser beiden Orientierungsteilfelder
ist mit dem Zielpunkt des Einparkvorgangs innerhalb des Parkplatzes
verknüpft.
Es dient der Zielpunktführung
des Fahrzeugs 2 innerhalb des Parkplatzes; aufgrund seiner
Fixierung an die Parklücke
wird es als Ursprungs- oder Basisfeld bezeichnet. Die in dem Basisfeld
enthaltenen Soll-Orientierungen geben jeweils die Richtung an, die
das Fahrzeug auf seinem Weg zum Zielpunkt an den jeweiligen Positionen
einschlagen soll. Das zweite der Orientierungsteilfelder ist mit
einem Übergabepunkt
verknüpft,
an dem das Fahrzeug 2 aus dem zweiten Orientierungsteilfeld
in das erste Orientierungsteilfeld überführt wird. Die Lage des Übergabepunkts
ergibt sich aus den Abmessungen der Parklücke bzw. des darin verfügbaren Parkplatzes und
dem bzw. den darin verfügbaren
Zielpunkten. Die Lage des Übergangspunktes
ist durch die Anforderung einer kollisionsfreien Überführung des
Fahrzeugs 2 von der Startposition in den Parkplatz definiert.
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Das
Fahrzeug wird an den Übergabepunkt mit
der Ausrichtung herangeführt,
die der Soll-Orientierung desjenigen Lagepunkts entspricht, der
in dem Basisfeld dem Übergabepunkt
entspricht. Damit kann das Ursprungsfeld das Fahrzeug 2 mittels
seiner Orientierungsvorgaben kollisionsfrei zu dem bzw. zu den Zielpunkten
leiten. Dazu wird das zweite Orientierungsteilfeld beim Zusammensetzen
der beiden Orientierungsteilfel der so gedreht, dass die Soll-Orientierung
des darin definierten Übergabepunkts
mit der Soll-Orientierung des im Basisfeld als Übergabepunkt festgelegten Lagepunkts übereinstimmt.
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Die
Wahl des Übergabepunkts
im Basisfeld richtet sich im Wesentlichen nach der Lage des Eckpunkts
des Parkplatzes, den das Fahrzeug 2 beim Einscheren in
den Parkplatz passieren muss, der Lage des Startpunkts des Einparkvorgangs
und den Abmessungen von Fahrzeug 2 sowie dessen Fahrgestells.
Als Bezugspunkt für
die Bestimmung der Fahrzeugposition wird vorzugsweise das Zentrum der
Hinterachse gewählt.
Andere Bezugspunkte sind möglich
und lassen sich durch einfache Koordinatentransformation ineinander überführen. Von
Interesse für
die Festlegung des Übergabepunkts
sind insbesondere die Länge
und Breite des Fahrzeugs 2, dessen Achsabstand, die Breite
der Hinterachse und der Überhang
der Fahrzeugkarosserie über
die Hinterachse.
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Um
auf Veränderungen
des Einparkwegs flexibel reagieren zu können, werden im Basisfeld bevorzugt
mehrere Übergabepunkte
in Form eines Übergabefeldes
definiert, die jeweils ein kollisionsfreies Einscheren ermöglichen.
Ein Abweichen vom ursprünglich
vorgesehenen Übergabepunkt,
z. B. aufgrund einer Veränderung
der Parklückenabmessungen,
erfordert damit lediglich eine Verschiebung der beiden Orientierungsteilfelder
relativ zueinander. Die Verschiebung kann durch eine Verschiebung
des Basisfeldes, des zweiten Orientierungsteilfeldes oder durch
Verschiebung beider bewirkt werden.
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Das
Ursprungs- oder Basisfeld wird aus einer Schar von Pfaden aufgebaut,
deren gemeinsamer Ursprung dem Zielpunkt im Parkplatz entspricht und
die von der seitlichen Begrenzung des Parkplatzes weg aus diesem
herausführen.
Das Erstellen der einzelnen Pfade berücksichtigt Vorgaben bezüglich der
Pfadrichtungen am Zielpunkt und die maximal zulässige Pfadkrümmung. Die
Pfade der Schar werden jeweils so erstellt, dass jeder Pfad die
unter diesen Vorgaben minimale Pfadlänge auf weist. In der 4 ist
eine entsprechend erstellte Basisfeld-Pfadschar 30 dargestellt.
Die auf den einzelnen Pfaden gelegenen Kreise geben die Lage möglicher Übergangspunkte
an, auf die weiter unten noch im Einzelnen eingegangen wird. In 5 ist
der der Pfadschar von 4 zugrunde gelegte Parkplatz 15 mit
dem darin am Basisfeld-Ursprung 32 platzierten Basisfeld-Koordinatensystem 31 und
dem Eckpunkt 33 des Parkplatzes dargestellt, um den das
Fahrzeug 2 in den Parkplatz 15 einschert.
-
Zum
Erstellen des Basisfelds werden auf jedem der Pfade einzelne Lagepunkte
ausgewählt. Hierzu
wird vorzugsweise ein den Basisfeldbereich abdeckendes Gitter erstellt.
Die Pfade selbst werden mit ausreichend hoher Auflösung berechnet,
so dass zu jedem gewählten
Gitterpunkt ein Pfadpunkt vorhanden ist. Die Gitterpunkte können äquidistant,
d. h. mit konstanten Abständen
zwischen benachbarten Gitterpunkten, angeordnet sein. Um die Anzahl
der Lagepunkte zu beschränken
können
die Gitterpunkte auch mit variierenden Abständen festgelegt werden. Vorzugsweise
nimmt der Abstand zwischen zwei benachbarten Gitterpunkten mit dem
Abstand der Gitterpunkte vom Ursprung der Pfadschar zu. Beispielsweise
können
die Abstände
der Gitterpunkte mit dem Quadrat ihres Abstands vom Zielpunkt erhöht werden.
Somit werden der Gitterabstand und damit auch der Interpolationsfehler
umso geringer, je kürzer
der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Zielpunkt ist.
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Jedem
Lagepunkt wird der Winkel der Tangente an den Pfad in diesem Lagepunkt
zugeordnet. Dieser Tangentenwinkel gibt die Richtung des Pfads an
dem Lagepunkt an. Somit wird im Basisfeld jeder Pfad durch einen
Vektor (X,Y,Z) repräsentiert,
der die Koordinaten der Lagepunkte (x
i,
y
i) und die Pfadrichtungen (θ
i) an den einzelnen Lagepunkten i des Pfads
enthält:
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Hierin
bedeutet si den Abstand des jeweiligen Lagepunkts
entlang des Pfads vom Zielpunkt der Pfade. Das Basisfeld selbst
wird in Form einer Zuordnungstabelle erstellt, die die Vektordaten
der einzelnen Pfade des Basisfelds enthält. 6 zeigt
in einer graphischen Veranschaulichung ein Beispiel von im Basisfeld
definierten Soll-Orientierungen als Richtungsvektoren θi(si) am Ort der
ihnen jeweils zugeordneten Lagepunkte (xi(si), yi(si)).
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In ähnlicher
Weise wird ein Feld der Übergabepunkte
erstellt, wobei zu jedem Eckpunkt (CP
x,y,i)
33 des
Parkplatzes
15 ein Eckpunkt mit den Koordinaten (X
vp,i, Y
vp,i) definiert
ist:
-
Auch
dieses Feld wird in einer Zuordnungs- bzw. Nachschlagetabelle gespeichert.
Die Zuordnungstabelle für
die X-Koordinaten
der Übergabepunkte
Xvp (CPx, CPy) ist nahezu unabhängig von CPy.
Um Speicherplatz zu sparen, wird diese Zuordnungstabelle durch eine
affine Funktion unter Verwendung der Methode der kleinsten Fehlerquadrate angenähert. Diese
Funktion kann in Form zweier Koeffizienten a und b abgespeichert
werden. Die X-Koordinaten der Übergabepunkte
ergeben sich daraus zu: Xvp(CPx, CPy) ≅ Xvp(CPx) ≅ a·CPx + b
-
Ein
Beispiel eines Feldes von Übergabepunkten
ist in der 4 graphisch umgesetzt, worin die
im Feld bestimmten Über gabepunkte
den Pfaden des Basisfeldes in Form von Kreisen überlagert sind.
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Das
zweite Orientierungsteilfeld, im Folgenden auch als Übergabefeld
bezeichnet, wird wie das Basisfeld aus einer Schar von Pfaden mit
einem gemeinsamen Ursprung aufgebaut. Anders als im Basisfeld weisen
jedoch alle Pfade im gemeinsamen Ursprung dieselbe Richtung θo = 0 auf. Sie krümmen sich vom Ursprung aus
nach rechts, so dass, wie der 7 zu entnehmen,
das Feld ausschließlich
unterhalb der x-Achse definiert ist. Wie schon beim Basisfeld kann
die Rastereinteilung ungleichmäßig sein,
d. h. die Abstände
der Lagepunkte auf den Pfaden können
mit zunehmendem Pfadabstand und damit mit zunehmendem Abstand vom
Ursprung (z. B. quadratisch) zunehmen. Befindet sich das Fahrzeug
beim Einparken nicht genau auf einem der Lagepunkte, so diese wie
die einzunehmende Soll-Orientierung
aus den umgebenden Lagepunkten und den ihnen zugeordneten Soll-Orientierungen
interpoliert werden.
-
Das
Orientierungsfeld wird aus den beiden Orientierungsteilfeldern,
nämlich
dem Basisfeld und dem Übergabefeld
zusammengesetzt. Hierzu wird der zum dem aktuellen Eckpunkt 33 des
Parkplatzes gehörende Übergabepunkt
bestimmt und mit dem gemeinsamen Ursprung des Übergabefelds verbunden. Anschließend wird
das Übergabefeld
so um den ausgewählten Übergabepunkt
gedreht, dass die Steigung der Pfade des Übergabefeldes der Soll-Orientierung
des Übergabepunkts
im Basisfeld entspricht. Somit ist, wie der Darstellung der entsprechend
verknüpften
Pfadschar 30 des Basisfeldes mit der Pfadschar 34 am Übergabepunkt 35 in 8 entnommen werden
kann, ein stetiger Übergang
des Fahrzeugs von einem Pfad des Übergangsfeldes in einen Pfad des
Basis- bzw. Ursprungsfeldes ohne plötzliche Richtungsänderung
möglich. 9 zeigt
die Soli-Orientierungen des wie in 8 aus dem
Basis- und dem Übergabefeld
zusammengefügten
Orientierungsfeldes als Richtungsvektoren am Ort der zugehörigen Lagepunkte.
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In 10 sind
in einem Flussdiagramm die wesentlichen vom Einparkassistenten ausgeführten Verfahrensschritte
zur Unterstützung
des Fahrzeugführers
beim Einparkvorgang dargestellt. Der Einparkvorgang beginnt in Schritt
S0, z. B. mit dem Einlegen des Rückwärtsgangs.
Zuvor wurde bereits nach Mitteilung der Parkabsicht durch den Fahrzeugführer die
Parklücke
mittels der Sensoreinrichtung 24 vermessen, das Basis-
und das Übergabefeld
erstellt, und der Übergabepunkt
bestimmt. Nach dem Beginn des Einparkvorgangs in Schritt S0 werden
in Schritt S1 zunächst
die Fahrzeugposition und Fahrzeugausrichtung, beispielsweise mit
einer odometrischen Einrichtung, gemessen. Wird im nachfolgenden
Schritt S2 festgestellt, dass der Einparkvorgang bereits beendet
ist, so wird über
die Bedienschnittstelle in Schritt S3 ein Haltesignal an den Fahrzeugführer ausgegeben.
-
Ist
der Parkvorgang jedoch noch nicht beendet, so wird in Schritt S4
geprüft,
ob sich das Fahrzeug 2 im Basisfeld oder im Übergabefeld
befindet. Geben die Daten der Fahrzeugpositionsbestimmung eine Lage
im Basisfeld an, so wird die der aktuellen Position zugeordnete
Soll-Orientierung in Schritt S5 aus der Zuordnungstabelle für das Basisfeld
ausgelesen. Befindet sich das Fahrzeug 2 jedoch im Übergabefeld,
so wird die der aktuellen Position zugeordnete Soll-Orientierung
stattdessen in Schritt S7 aus der Zuordnungstabelle für das Übergabefeld
ausgelesen.
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Je
nachdem in welchem Orientierungsteilfeld sich das Fahrzeug 2 befindet,
wird entweder in Schritt S6 oder in Schritt S8 geprüft, ob sich über die
Sensoreinrichtung 24 ein Hindernis im eingeschlagenen Einparkpfad
feststellen lässt.
Ist dies der Fall, dann wird in Schritt S9 anhand der Sensordaten
eine neue 'Notfall'-Ausrichtung, d.
h. eine das Hindernis umgehende Ersatzausrichtung berechnet. Andernfalls,
wie auch nach Berechnung der Ersatzausrichtung, wird in Schritt
S10 der erforderliche Lenkeinschlag anhand der Abweichung der Fahrzeugausrichtung
von der Soll-Orientierung bzw. der 'Notfall'-Ausrichtung berechnet. Der berechnete
Lenkeinschlag wird in Schritt S11 an die Lenksteuerung 26 ausgegeben. Anschließend fährt das
Verfahren mit der Messung von Fahrzeugposition und -ausrichtung
in Schritt S1 fort.
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Das
beschriebene Verfahren, das von dem Einparkassistenten 20 und
darin im Wesentlichen von der vorzugsweise programmtechnisch eingerichteten
Parkweg-Leiteinrichtung 21 ausgeführt wird, ermöglicht eine
große
Flexibilität
in der 'Wahl' des Einparkwegs.
Mittels der Überwachung
der Fahrzeugumgebung durch die Sensoreinrichtung 24 kann
die Befahrbarkeit des zunächst
verfolgten Einparkwegs ständig überprüft werden.
Würde dies
zu einer Kollision führen,
so wird zunächst
ein Ausweichkurs bestimmt und anschließend wird das Fahrzeug anhand der
Soll-Orientierungsfelder einen neuen Einparkweg entlang zum Zielpunkt
geführt.
Die Umgehung kann dabei durch ein Neuzusammenfügen des ersten und zweiten
Orientierungsteilfeldes mit einem neuen Übergabepunkt erfolgen, wobei
das Fahrzeug einem Pfad des Übergabefeldes
folgt, dessen Richtung am Ort des Fahrzeugs der 'Notfall'-Ausrichtung entspricht.
-
Gerade
bei engen, d. h. kleinen Parklücken, kann
das Fahrzeug 2 im Allgemeinen nicht in einem Zug in eine korrekte
Parkstellung gebracht werden. Daher wird der Parkvorgang meist in
mehreren, möglichst
wenigen Stufen durchgeführt.
In der ersten Stufe fährt
das Fahrzeug soweit wie möglich
in den Parkplatz ein, der in der Lücke verfügbar ist. Im Zweiten und eventuell
weiteren nachfolgenden Schritten rangiert es innerhalb des Parkplatzes
bis seine Längsachse
in etwa parallel zur seitlichen Begrenzung des Parkplatzes steht.
Dies sei anhand der folgenden Figuren veranschaulicht.
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Die
Parkwegleiteinrichtung (21) und weitere Komponenten des
des Einparkassistenten 20 sind bevorzugt als datenverarbeitende
Einrichtung ausgebildet, auf der ein zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens
geeigneter Programmkode ausgeführt wird.
Die Ausführung
des Programmkodes führt
dabei zur Einrichtung der beschriebenen Komponenten der Parkwegleiteinrichtung
(21) und zur Vervollständigung
der anderen Einrich tungen des Einparkassistenten 20. Der
Programmkode kann selbstständig
in Form eines Computerprogrammprodukts verfügbar sein. Insbesondere kann
das Computerprogrammprodukt die Form eines Datenträgers oder
einer Speichereinrichtung annehmen, die den Programmcode in Form
verschiedener unterscheidbarer Zustände enthalten, die von einer
datenverarbeitenden Einrichtung gelesen und als Programmanweisungen
ausgeführt
werden können.
Als Computerprogrammprodukt werden darüber hinaus alle Medien angesehen, die
bestimmte Zustände
enthalten oder übertragen können, beispielsweise
Internetverbindungen zu Knoten, über
die der Programmcode von einer Datenverarbeitungsanlage eingelesen
werden kann.
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11 zeigt einen üblichen zweistufigen Einparkvorgang
in eine Parklücke.
In der Abbildung a) sind der Eckpunkt 33 der Parklücke und
der Übergabepunkt 35 zwischen Übergabefeld
und Basisfeld markiert. In beiden Abbildungen sind die Zwischenstationen
des Einparkvorgangs unterlegt. In der ersten, in 11a dargestellten, Stufe fährt das Fahrzeug 2 von
der Startposition 36 zum Zielpunkt 37. Im zweiten,
in 11b gezeigten, Schritt folgt das Fahrzeug 2 den
Soll-Orientierungen eines anderen Pfads, der seine Längsachse
in etwa parallel zur seitlichen Begrenzung des Parkplatzes führt und
das Fahrzeug 2 am Endpunkt 37' gerade stellt.
-
In
den Darstellungen der 12 ist ein Vergleich
des Einparkwegs bei zwei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten
vorgestellt. In 12a parkt das Fahrzeug mit einer
Geschwindigkeit von 1,5 Metern pro Sekunde ein. Es nähert sich
während seiner
Annäherung
an den Zielpunkt 36 in etwa asymptotisch an die Geradestellung
in dem Parkplatz, d. h. an die Soll-Orientierung θ = 0, an.
Im zweiten, in der 12b dargestellten Fall, beträgt die Fahrzeuggeschwindigkeit
2,5 Meter pro Sekunde. Hier folgt das Fahrzeug einem anderen Einparkweg, der
es zunächst über die
durch θ =
0 gekennzeichnete Geradestellung hinaus und anschließend wieder
in etwa in diese zurückführt. Der
Einparkweg beschreibt "schwingt" sozusagen über die
Geradestellung hinaus, wobei der Abstand zur seitlichen Begrenzung der
Parklücke,
beispielsweise zum Bordstein, mitberücksichtigt wird.
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Der
oben beschriebene Einparkassistent 20 ermöglicht jedoch
nicht nur die Handhabung enger Parklücken und unterschiedlicher
Fahrzeuggeschwindigkeiten, sondern kann auch auf Veränderungen
in der Umgebung des einparkenden Fahrzeugs 2 reagieren.
In den Abbildungen der 13 ist die Reaktion
des Einparkassistenten 20 auf eine Verschiebung des Eckpunkts 33 der
Parklücke
veranschaulicht. Dies tritt zum Beispiel dann auf, wenn das die
Parklücke
nach vorne begrenzende Fahrzeug während des Einparkvorgangs von
Fahrzeug 2 plötzlich
etwas zurückstößt. 13a zeigt zum Vergleich den Einparkvorgang, wie
er sich bei unveränderlicher Parklückenabmessung
ergeben würde. 13b zeigt den an die Verschiebung des Eckpunkts 33 an die
neue Position 33a angepassten Einparkweg 38. Diese
Verschiebung des Eckpunkts 33 wird mittels der Sensoreinrichtung 24,
vornehmlich mit den nach hinten und rechts des Fahrzeugs 2 ausgerichteten Sensoren
erkannt. Der neu platzierte Eckpunkt wird von der Parkweg-Leiteinrichtung 21 als
Hindernis erkannt, das kollisionsfrei umfahren werden muss. Entsprechend
wird aus dem Feld der Übergabepunkte ein
neuer Übergabepunkt 35' bestimmt und
das Übergabefeld
an diesem neuen Übergabepunkt
mit dem Basisfeld verknüpft.
Im Endeffekt führt
dies zu einer Begradigung des Einparkwegs 38, bis ein Einscheren
in die Parklücke
um den neuen Eckpunkt möglich
ist. Dann folgt das Fahrzeug 2 den Soll-Orientierungen
des Basisfeldes zum Zielpunkt 37.
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Rückt das
die Parklücke
nach hinten begrenzende Fahrzeug in die Parklücke vor, so werden der Zielpunkt
des Basisfeldes und damit das Basisfeld selbst nach vorne verschoben.
Da sich der Parkplatz hierdurch im Endeffekt nur verkürzt, entspricht dieser
Fall im Wesentlichen dem oben beschriebenen Fall einer Versetzung
des Eckpunkts 33.
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In
der 14 ist die Reaktion des Einparkassistenten 20 auf
eine Veränderung
des Ausschwenkraums dargestellt. 14a zeigt
den Einparkvorgang, wie er bei genügend großem Ausschwenkraum stattfinden
würde.
Stellt der Einparkassistent 20 jedoch mithilfe der Sensoreinrichtung
eine plötzlich
Begrenzung des Ausschwenkraums fest, beispielsweise weil ein Lieferfahrzeug
neben dem einparkenden Fahrzeug in zweiter Reihe parkt, so kann das
Fahrzeug 2 den ursprünglich
vorgegebenen Soll-Orientierungen nicht mehr folgen, wenn eine Kollision
vermieden werden soll. Daher bewegt es sich nach Erkennen des Hindernisses,
wie in 14b vorgestellt, auf einer wie
oben beschriebenen 'Notfall'-Ausrichtung quer
zu den Pfaden der Pfadschar des vor Beginn des Parkvorgangs erstellten
Orientierungsfeldes und nimmt die Vorgaben des Orientierungsfeldes
erst dann wieder auf, wenn die darin vorgegebenen Soll-Orientierungen
ein kollisionsfreies Aus- bzw. Einschwenken gestatten. Diese 'Notfall'-Ausrichtung kann
z. B. durch eine Neuerstellung der Anbindung des Übergabefeldes
an das Basisfeld erfolgen.
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Der
oben beschriebene Einparkassistent gibt statt einem Sollpfad für den Einparkweg
ein Feld von lokal definierten Soll-Orientierungen vor, die jeweils die
Richtung eines zum Zielpunkt führenden
Pfades an der jeweiligen Stelle angeben. Ein Abweichen von diesem
Pfad, beispielsweise aufgrund einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit
oder wegen der Notwendigkeit des Umfahrens eines Hindernisses, führt stets zu
einem alternativen Pfad, entlang dessen das Fahrzeug anhand der
vorgegebenen Soll-Orientierungen wieder zum Zielpunkt gelangt. Die
Steuerung des Lenkeinschlags beschränkt sich auf eine Korrektur der
Fahrzeugausrichtung gemäß der für den jeweiligen
Lagepunkt definierten Soll-Orientierung und gewährleistet so eine sichere Hinführung des
Fahrzeugs zum Zielpunkt. Mit der Erfindung entfällt nicht nur eine komplexe
Rückführung des
Fahrzeugs auf einen während
des Einparkvorgangs verlassenen Sollweg, sondern es kann auch flexibel
auf Veränderungen
in der Parksituation, wie z. B. einer Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit,
einer Veränderung
der Größe der Parklücke, einer
Begrenzung des Ausschwenkraums oder dergleichen mehr reagiert werden.
-
- 1
- Fahrbahn
- 2
- einparkendes
Fahrzeug
- 3
- parkendes
Fahrzeug
- 4
- parkendes
Fahrzeug
- 5
- parkendes
Fahrzeug
- 6
- Anfahrtsweg
- 7
- Einparkweg
erster Abschnitt
- 8
- Einparkweg
zweiter Abschnitt
- 9
- Fahrbahnbegrenzung
- 10
- Einparkvorgang
- 11
- hinterer
Sensorerfassungsbereich
- 12
- vorderer
Sensorerfassungsbereich
- 13
- rechter
Sensorerfassungsbereich
- 14
- linker
Sensorerfassungsbereich
- 15
- Parkplatz
- 20
- Einparkassistent
- 21
- Parkweg-Leiteinrichtung
- 22
- Bedienschnittstelle
- 23
- Gangwahl-Erkennungseinrichtung
- 24
- Sensoreinrichtung
- 24a
- Sensoruntereinrichtung
vorne/hinten
- 24b
- Sensoruntereinrichtung
rechts/links
- 25
- Fahrtzustands-Bestimmungseinrichtung/Odometrieein-richtung
- 26
- elektromechanische
Lenksteuerung
- 30
- Basisfeld-Pfadschar
- 31
- Basisfeld-Koordinatensystem
- 32
- Basisfeld-Ursprung
- 33
- Eckpunkt
des Parkplatzes
- 33a
- verschobener
Eckpunkt des Parkplatzes
- 34
- Übergabefeld-Pfadschar
- 35
- Übergabepunkt
- 35'
- neuer Übergabepunkt
- 36
- Startposition
- 37
- Zielpunkt
- 39'
- Zielpunkt
2. Stufe
- 38
- Einparkweg
- S1–S11
- Verfahrensschritte
