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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerunterstützung
beim Rangieren eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, welches mehrere
gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist.
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Zur
Vermeidung von Unfällen beim Führen eines Fahrzeuges
ist es notwendig, dass ein Fahrer das Umfeld des Fahrzeuges möglichst
optimal einsehen kann. Die Erfassung des Umfeldes des Fahrzeuges
erfolgt hierbei im Wesentlichen durch eine Sichtprüfung
des Fahrers. Insbesondere beim Rangieren eines Fahrzeuges, beispielsweise
eines Nutzfahrzeuges stellt sich aufgrund der Sitzposition des Fahrers
das Problem, dass ein großer Teil des einzusehenden Fahrzeugrückraums
durch den Fahrzeugkörper selbst, insbesondere Kofferaufbauten
oder Container verdeckt ist. Als eine Lösung des Problems sind
unterschiedlichste Spiegel- und Linsenkonstruktionen zur Anbringung
am Fahrzeug bekannt. Alternativ dazu werden Kameraeinrichtungen
eingebaut, wodurch der Rückraum des Fahrzeuges erfasst
wird und die so gewonnenen Bilddaten dem Fahrzeugführer
gut einsehbar auf einem Bildschirm im Armaturenbereich angezeigt
werden.
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Aus
der
DE 102005051804
A1 ist eine Rangierhilfe für Fahrer von Fahrzeugen
und Fahrzeuggespannen, welche gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente
aufweisen, bekannt. Hierbei wird durch eine Kamera die momentane
rückwärtige Umgebung des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns
erfasst. Darüber hinaus erfolgt eine Erfassung eines momentanen
Lenkwinkels wenigstens einer lenkbaren Achse des Fahrzeuges sowie
eine momentane Erfassung eines Knickwinkels wenigstens der gegeneinander
knickbaren Fahrzeugelemente. Die erfassten Werte sowie die in einer
Speichereinheit hinterlegten Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns
werden einem Prozessormodul zugeführt. Anhand der erfassten
Werte sowie der Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns
wird im Prozessormodul ein künftiger Fahrverlauf, umfassend
eine Fahr- und/oder Schleppspur, prognostiziert und den durch die
Kamera erfassten Bildern überlagert dem Fahrer als Rangierhilfe
auf dem Bildschirm angezeigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als
Rangierhilfe für einen Fahrer eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns,
welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist, anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit
den in den Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren prognostiziert einen
künftigen Fahrverlauf, umfassend eine Fahr- und/oder Schleppspur,
welcher angibt, an welcher Position das Fahrzeug oder Fahrzeuggespann, welches
gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist, eine geradlinige
Stellung im zukünftigen Fahrverlauf, insbesondere in einem Rückwärtsfahrverlauf
erreichen wird. Dabei sieht das Verfahren vor, dass eine rückwärtige
momentane Umgebung, ein momentaner Lenkwinkel wenigstens einer lenkbaren Achse
sowie ein momentaner Knickwinkel wenigstens der gegeneinander knickbaren
Fahrzeugelemente des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns erfasst werden,
anhand der der mögliche zukünftige Rückwärtsfahrverlauf
im Umfang einer Fahrspur und/oder einer Schleppspur ermittelt wird.
Hierdurch kann einem Fahrer frühzeitig angezeigt werden,
welcher Fahrverlauf das Fahrzeug oder Fahrzeuggespann beim Rückwärtsfahren
in die endgültige Position bringt. Somit wird der Fahrer
frühzeitig auf eine mögliche Fehleinstellung hingewiesen,
so dass der Fahrer beispielsweise durch rechtzeitiges Ändern des
aktuellen Lenkwinkels den ermittelten Rückwärtsfahrverlauf
derart korrigieren kann, dass ein Vorwärtsfahren vermieden
wird. Zur Ermittlung eines zukünftigen Vorwärtsfahrverlaufs
wird demgegenüber die frontseitige Umgebung erfasst.
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Zur
Sicherstellung eines weitgehend in Echtzeit prognostizierten Fahrverlaufs
und zur Berücksichtigung von starken Variationen innerhalb
kurzer Rangierstrecken werden die Werte der Umgebung, des Lenkwinkels
und des Knickwinkels fortlaufend aktuell erfasst und einem Prozessormodul
zugeführt und dort zu dem künftigen Fahrverlauf
verarbeitet, der anschließend beispielsweise optisch ausgegebenen
werden kann. Insbesondere wird anhand der erfassten Daten mittels
des Prozessormoduls der zukünftige Fahrverlauf prognostiziert
und perspektivisch richtig, symbolisch den durch eine Kamera aufgenommenen
Bilddaten der Umgebung überlagert. In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung werden dabei in der Umgebung erfasste Objekte, beispielsweise
Pflanzen oder Bauten, nach ihrer Überfahrbarkeit klassifiziert. Überfahrbar
sind beispielsweise Abwasserkanalabdeckungen oder niedrige Bordsteinkanten,
während ein Überfahren beispielsweise von Pflanzen
oder Mauern vermieden werden sollte.
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Darüber
hinaus werden die durch das Prozessormodul aktuell erfassten Werte
der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels und die ermittelte
Fahr- und/oder Schleppspur einer Anzeigeeinheit zugeführt
und dem Fahrer auf einem von diesem während der Fahrt einsehbaren
Bildschirm symbolisch in den erfassten Umgebungsbilddaten überlagert
ausgegeben. In einer weiteren möglichen Ausführungsform
können Distanzlinien dem angezeigten Fahrverlauf und/oder
der angezeigten Umgebung überlagert angezeigt werden, welche
den Fahrer bei Einschätzungen von Entfernungen während
des Rückwärtsrangierens unterstützt.
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Je
nach Einsatz des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, insbesondere
bei Nutzung anderer Aufbauten oder Anhänger, sind zweckmäßigerweise verschiedene
Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns in Abhängigkeit
von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen knickbaren Fahrzeugelemente
gespeichert. In einer möglichen Ausführungsform
des Verfahrens werden dann in Abhängigkeit von der Anzahl
und/oder vom Typ der momentan verwendeten Fahrzeugelemente deren
zugehörige Abmessungen bei der Ermittlung des prognostizierten Fahrverlaufs
automatisch oder manuell aus dem Speicher ausgelesen. Dadurch ist
es möglich, dass beim Ermitteln des prognostizierten Fahrverlaufs
für ein Rückwärtsrangieren des Fahrzeuges
oder Fahrzeuggespanns die diesem zugehörigen Abmessungen
oder Veränderungen dieser, z. B. neuer Anhänger,
andere Aufbauten, berücksichtigt werden. Solche Änderungen
lassen sich ohne großen technischen Aufwand beim Verfahren übernehmen,
indem beispielsweise die entsprechenden neuen Abmaße in
den Speicher einer mobilen und/oder statischen Verarbeitungseinheit
eingegeben werden.
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Bei
einer entsprechenden Ausführung kann dies insbesondere
auch drahtlos erfolgen. Im Falle sich häufiger wiederholender
(gleicher) Änderungen (z. B. Fahrt mit aufgeladenen bzw.
abgeladenen Container) können auch mehrere unterschiedliche
Fahrzeugkonturen oder -abmaße im Speicher des Prozessormoduls
enthalten sein und abgerufen werden.
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Zusätzlich
wird der prognostizierte Fahrverlauf, welcher eine vom momentanen
Lenk- und Knickwinkel abhängige Fahr- und/oder Schleppspur umfasst,
in einem die rückwärtige Umgebung wiedergebenden
Bild überlagert angezeigt. Mit Hilfe dieser überlagerten
Darstellung ist es möglich, Entfernungen in Bezug auf den
Fahrverlauf und die rückwärtige Umgebung optimal
einschätzen zu können.
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In
einer weiteren Ausführungsform wird der prognostizierte
Fahrverlauf an jeweilige Änderungen der rückwärtigen
Umgebung, des momentanen Lenkwinkels und/oder des momentanen Knickwinkels,
die fortlaufend durch eine entsprechende Vorrichtung erfasst werden,
angepasst. Dabei werden insbesondere in der Umgebung erfasste Objekte
entsprechend der klassifizierten Überfahrbarkeit ermittelt,
ausgegeben und angezeigt. Dadurch werden dem Fahrer immer ein in
Abhängigkeit von aktuellen Änderungen der Fahrparameter
aktualisierter prognostizierter Fahrverlauf und kritische Positionen
im Fahrverlauf auf einem Bildschirm angezeigt.
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Die
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ausgebildet,
dass ermittelt werden kann, an welcher Position das Fahrzeug oder
Fahrzeuggespann, welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente
aufweist, eine geradlinige Stellung im künftigen Fahrverlauf,
z. B. in einem Rückwärtsfahrverlauf, erreicht.
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Dabei
umfasst die Vorrichtung eine Messeinheit zur Erfassung der rückwärtigen
Umgebung, eine Messeinheit zur Erfassung des Lenkwinkels wenigstens
einer lenkbaren Achse, eine Messeinheit zur Erfassung des Knickwinkels
wenigstens der gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente, ein Prozessormodul
und eine Anzeigeeinheit. Dem Prozessormodul werden die aktuell erfassten
Werte der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels zur Verarbeitung
und Ermittelung des künftigen Fahrverlaufs, insbesondere
eines Rückwärtsfahrverlaufs zugeführt,
der auf der Anzeigeeinheit darstellbar ist.
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Die
Messeinheiten zur Ermittlung des Lenk- oder Knickwinkels sind bevorzugt
als Positionssensoren, insbesondere Winkelsensoren in Form von magnetoresistiven
Winkelsensoren oder Hallsensoren ausgebildet.
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Das
Prozessormodul weist mindestens eine Verarbeitungseinheit sowie
eine Speichereinheit auf. Vorzugsweise dient die Verarbeitungseinheit
der Verarbeitung der erfassten Werte der Umgebung, des Lenkwinkels
und des Knickwinkels. Dabei werden in der Speichereinheit die Abmessungen
verschiedener Fahrzeuge oder Fahrzeuggespanne in Abhängigkeit von
Anzahl und/oder Typ der jeweiligen Fahrzeugelemente gespeichert
und sind je nach Einsatz eines der Fahrzeuge oder Fahrzeuggespanne
abrufbar. Mittels der Verarbeitungseinheit werden die momentane rückwärtige
Umgebung, der momentane Lenkwinkel, der momentane Knickwinkel sowie
die den aktuell verwendeten Fahrzeug oder Fahrzeuggespann zugrunde
liegenden Abmessungen bei der Ermittlung des prognostizierten Fahrverlaufs
berücksichtigt.
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Für
eine möglichst umfassende Ermittlung der rückwärtigen
Umgebung ist eine Messeinheit vorgesehen, welche beispielsweise
als eine Kamera, insbesondere eine omnidirektionale Kamera oder
ein Radar/Lidar ausgebildet ist. Mittels der Kamera können
Bilder in alle Richtungen aufgenommen werden. Somit kann ein Einsatz
einer weiteren Messeinheit, beispielsweise einer weiteren Kamera,
vermieden werden. Darüber hinaus kann durch Rundumaufnahme
der Umgebung sowohl ein Vorwärts- als auch ein Rückwärtsfahrverlauf
ermittelt werden. Dabei wird mittels der Kamera auch jener Bereich
der Umgebung erfasst, welcher für den Fahrer beispielsweise aufgrund
eines eigenen Fahrzeugkörpers, z. B. eines aufgeladenen
Containers oder eines Kofferaufbaus, nicht einsehbar ist.
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Zur
Anzeige des Fahrverlaufs, insbesondere überlagert in Bilddaten
der erfassten Umgebung eignen sich insbesondere im Bereich des Armaturenbretts
angeordnete Anzeigeeinheiten, z. B. ein Bildschirm oder ein so genannter
Head-up Display, bei welchem die darzustellenden Bilddaten auf im
Fahrzeug vorhandene Flächen, insbesondere die Windschutzscheibe
projiziert werden. Darüber hinaus kann die Bildanzeige
in einen oder in den Bereich eines Rückspiegels des Fahrzeuges
oder Fahrgespanns integriert werden. Dies bietet den Vorteil, dass
die Bildanzeige an Orten erfolgt, welche regelmäßig
durch den Fahrzeugführer bei der Fahrt oder beim Rangieren
ohnehin eingesehen werden müssen; eine Kombination von
Rückspiegel und Kamerabildanzeige führt somit
zu einer ergonomischen Verbesserung der Rangierunterstützung.
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Ausführungsbeispiele
werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns,
und
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2 eine
schematische Darstellung eines prognostizierten Rückwärtsfahrverlaufs
eines Fahrzeuges.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns 1 mit
gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2 und 3 (im
Weiteren kurz Fahrzeug 1 genannt).
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Dabei
ist das Fahrzeugelement 2 mit dem Fahrzeugelement 3 beispielsweise
durch eine flexible Verbindung 4, z. B. ein Gelenk oder
eine Anhängervorrichtung, verbunden. Das Fahrzeugelement 2 ist
beispielsweise eine Zugmaschine und das Fahrzeugelement 3 ein
Anhänger.
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Im
dem Fahrzeugelement 2, welche eine Zugmaschine eines Fahrzeuggespanns
ist, ist an einer geeigneten Position eine für den Fahrer
einsehbare Bildschirmanzeige 5 angeordnet.
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Eine
Messeinheit, welche insbesondere als ein Positionssensor, beispielsweise
ein Winkelsensor in Form eines Hall- oder magnetoresistiven Winkelsensors,
ausgebildet ist, misst fortlaufend einen Lenkwinkel 8 an
wenigstens einer lenkbaren Achse 9. Dieser Lenkwinkel 8 resultiert
aus einer durch den Fahrer ausgeführten Lenkbewegung. Weiterführend überträgt
sich die Lenkbewegung im Fahrverlauf über die Verbindung 4 vom
Fahrzeugelement 2 auf das Fahrzeugelement 3. Diese
Veränderung des Winkels zwischen den gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 wird
als Knickwinkel 9 von einer weiteren Messeinheit fortlaufend
erfasst. Diese Messeinheit ist als ein Positionssensor, insbesondere
ein Winkelsensor in Form eines Hall- oder magnetoresistiven Winkelsensors
ausgebildet. Als Messeinheit kann im Zusammenhang mit dieser Erfindung
alternativ oder zusätzlich auch wenigstens eine Kamera
eingesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist es dabei, falls es
sich bei der wenigstens einen Kamera um eine omnidirektionale Kamera
handelt, womit Umgebungsbereiche von bis zu 360° erfassbar
sind.
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Am
vorderen und/oder hinteren Ende des Fahrzeugelementes 3 ist
darüber hinaus eine weitere nicht näher dargestellte
Messeinheit insbesondere eine Kamera 6 angeordnet, welche
beispielsweise die rückwärtige Umgebung 7 des
Fahrzeuges 1 fortlaufend erfasst. Für eine optimale
Erfassung der rückwärtigen Umgebung 7 kann
die Kamera 6, insbesondere als eine omnidirektionale Kamera 6 ausgebildet
sein. Mittels dieser Kamera 6 können Bilder in alle
Richtungen aufgenommen werden. Alternativ kann anstelle einer Kamera 6 auch
ein Radar oder Lidar oder eine andere geeignete Bildaufnahmeeinheit verwendet
werden.
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Der
aus der Lenkbewegung resultierende Lenkwinkel 8 an der
lenkbaren Achse 9 des Fahrzeuges 1, der Knickwinkel 10 zwischen
den gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 sowie
die erfassten Bilder der rückwärtigen Umgebung 7 werden einem
nicht dargestellten Prozessormodul zugeführt.
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Das
Prozessormodul weist mindestens eine Verarbeitungs- sowie eine Speichereinheit
auf. In der Verarbeitungseinheit wird aus allen zugeführten
Werten ein künftiger Fahrverlauf 11, insbesondere
ein Rückwärtsfahrverlauf prognostiziert. Dieser
prognostizierte Fahrverlauf 11 gibt an, an welcher Position,
im Bezug auf die beispielsweise rückwärtige Umgebung 7,
das Fahrzeug 1 mit gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 eine
geradlinige Stellung 12 erreicht.
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Darüber
hinaus sind in der Speichereinheit jeweilige Abmessungen des Fahrzeuges 1 in
Abhängigkeit von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen gegeneinander
knickbaren Fahrzeugelemente 2, 3 gespeichert.
Entsprechend des Einsatzes des Fahrzeuges 1 sind die Abmessungen
automatisch oder manuell abrufbar.
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2 zeigt
schematisch eine Darstellung eines beispielhaft prognostizierten
Rückwärtsfahrverlaufs 11 eines Fahrzeuges 1 mit
gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3.
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Die
Messeinheit, insbesondere Kamera 6, welche am hinteren
Ende des Fahrzeugelementes 3 angeordnet ist, erfasst fortlaufend
die rückwärtige Umgebung 7 des Fahrzeuges 1.
Darüber hinaus werden der momentane Lenkwinkel 8 und
der momentane Knickwinkel 10 mittels weiterer Messeinheiten fortlaufend
erfasst. In der Speichereinheit sind die Abmessungen des Fahrzeuges
oder Fahrzeuggespanns 1 in Abhängigkeit von Anzahl
und/oder Typ der jeweiligen gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente 2, 3 gespeichert
und abrufbar. Anhand dieser erfassten und abrufbaren Werte wird
in der Verarbeitungseinheit des Prozessormoduls der künftige Rückwärtsfahrverlauf 11 in
Form einer Fahr- und Schleppspur berechnet, welcher angibt, an welcher Position
das Fahrzeug 1 eine geradlinige Stellung 12 erreicht.
Der Rückwärtsfahrverlauf 11 ist in Form
von Umrisslinien des Fahrzeugs 1 in verschiedenen Positionen
entlang des prognostizierten Verlaufs dargestellt.
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Je
nach Art und Ausführung des Verfahrens kann die Anzeige
des Rückwärtsfahrverlaufs 11 gestuft,
d. h. wie dargestellt mit verschiedenen Positionen des Fahrzeugs 1,
oder fortlaufend als eine durchgehende Fahrkurve mit Fahr- und/oder
Schleppspur ausgegeben werden. Neben einer derartigen unterschiedlichen
Liniengestaltung kann auch eine unterschiedliche Farbgestaltung
verwendet werden, die beispielsweise auf mögliche Kollisionen
im prognostizierten Rückwärtsfahrverlauf 11 hinweist.
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Auch
können in der ausgegebenen Anzeige des prognostizierten
Fahrverlaufs 11 Umgebungsbilddaten überlagert
werden, so dass in der rückwärtigen Umgebung 7 vorhandene
Objekte, wie beispielsweise niedrige Bordsteinkanten, Parkbegrenzer,
oder ähnliches, dargestellt sind. Auf diese Weise wird
der Fahrer vor Objekten gewarnt ohne aber durch unnötige
Detailinformationen abgelenkt zu sein. Dabei können die
erfassten Objekte zusätzlich in überfahrbare und
nicht überfahrbare Objekte klassifiziert werden. Wird eines
der identifizierten Objekte als überfahrbar klassifiziert,
so kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
dieses Objekt durch entsprechende Bildverarbeitung aus den Bilddaten
entfernt werden, um so die ausgegebene Darstellung mit dem prognostizierten
Fahrverlauf 11 von "irrelevanten" Objekten zu befreien.
Demgegenüber können nicht überfahrbare
Objekte, wie beispielsweise Bäume, Verkehrsschilder, die
auf Kollisionskurs liegen, farblich gekennzeichnet werden. Zusätzlich
kann der Fahrer akustisch gewarnt werden.
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Aufgrund
der innerhalb einer kurzen Rangierstrecke starken Variationen durch Änderungen von
Lenkwinkel 8 und/oder Knickwinkel 10 kann der prognostizierte
Fahrverlauf 11 fortlaufend an momentane Änderungen
der rückwärtigen Umgebung 7, des momentanen
Lenkwinkels 8 und des momentanen Knickwinkels 10 angepasst
und ausgegeben werden. Somit kann der Fahrer die aufgrund von Fahrmaßnahmen,
wie geänderter Lenkwinkel 8, erfolgten Korrekturen
im angezeigten Fahrverlauf 11 nachvollziehen und gegebenenfalls
weiterhin einen noch falschen zukünftigen Fahrverlauf 11 korrigieren.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung können im Rahmen der
Darstellung des Fahrverlaufs 11 in nicht näher
dargestellter Art und Weise ein oder mehrere Distanzlinien überlagert
angezeigt werden. Hierdurch wird der Fahrer bei der Abschätzung
von Entfernungen unterstützt. Der Abstand zwischen Distanzlinien
wird dabei in einer vorteilhaften Weise beispielsweise gewählt,
sodass die Distanzlinien im Verhältnis an das Fahrzeug
und das Fahrzeugumfeld angepasst sind. Im Zusammenhang mit der Erfindung hat
es sich dabei besonders bewährt, wenn die Distanzlinien
in einem entsprechenden Abstand von 1 Meter und 5 Metern hinter
dem Fahrzeug angezeigt werden. Hierdurch kann der Fahrer die Situation beim
Rangieren besonders intuitiv wahrnehmen.
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Dabei
können die Distanzlinien über den gesamten Spurverlauf
angezeigt oder aber auf eine bestimmte Entfernung beschränkt
angezeigt werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Beschränkung
und die Anzahl der dargestellten Distanzlinien geschwindigkeitsabhängig
zu wählen, insbesondere der Gestalt, dass bei geringeren
Geschwindigkeiten die Anzeige auf eine geringere Entfernung und
somit eine größere Auflösung beschränkt
wird.
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- 1
- Fahrzeug
oder Fahrzeuggespann
- 2
- Fahrzeugelement
- 3
- Fahrzeugelement
- 4
- Verbindung
- 5
- Bildschirm
- 6
- Kamera
- 7
- rückwärtige
Umgebung
- 8
- Lenkwinkel
- 9
- Lenkachse
- 10
- Knickwinkel
- 11
- prognostizierter
Fahrverlauf
- 12
- geradlinige
Stellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005051804
A1 [0003]