DE102009001511A1

DE102009001511A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einparkhilfe

Info

Publication number: DE102009001511A1
Application number: DE102009001511A
Authority: DE
Inventors: Torsten Dr. Wey; Dirk Gunia; Marcus Kalabis
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: DE102009001511B4; CN107089265A; CN101830226A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einparkhilfe in eine Parklücke oder dergleichen, wobei eine von einem Fahrzeugbezugspunkt (P) während des Einparkvorganges abzufahrende Trajektorie (10) von einer Ausgangsposition zu einer innerhalb der Parklücke (20) befindlichen Zielposition auf Basis von für die Parklücke (20) charakteristischen Daten festgelegt wird. Die Trajektorie (10) wird derart festgelegt, dass diese über den gesamten Bereich zwischen Ausgangsposition und Zielposition durch eine stetige Funktion beschreibbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einparkhilfe beim Einparken eines Fahrzeuges in eine Parklücke oder dergleichen.
Bei bekannten Einparkhilfen wird zur Unterstützung des Fahrers beim Einparken das Fahrzeug mehr oder weniger automatisch von seiner außerhalb der Parklücke befindlichen Ausgangsposition in die innerhalb der Parklücke befindliche Zielposition manövriert. Die während des Einparkvorganges vom Fahrzeug zu beschreibende Bahnkurve wird auch als ”Trajektorie” bezeichnet und auf Basis von für die Parklücke charakteristischen Daten (z. B. Parklückenlänge und Parklückentiefe), welche typischerweise über seitlich am Fahrzeug angebrachte Sensoren ermittelt werden, festgelegt.
Hierbei tritt das Problem auf, dass das ”Abfahren” der herkömmlicherweise aus Kreisbögen bzw. -segmenten und linearen Abschnitten bzw. Geraden zusammengesetzten Trajektorie, häufig erhebliche Anforderungen an das Lenksystem stellt, damit die Trajektorie vom Fahrzeug über den gesamten Bereich zwischen Ausgangs- und Zielposition eingehalten werden kann. Im Falle auftretender Abweichungen der durch das Fahrzeug tatsächlich beschriebenen Bahn von der zuvor festgelegten Trajektorie kann bei ungeregelten (”Open Loop”)-Systemen das weitere Problem auftreten, dass solche Abweichungen nicht mehr gezielt bzw. hinreichend kompensiert werden können.
Des Weiteren führen Schwierigkeiten bei der Einhaltung der festgelegten Trajektorie durch das Lenksystem zu einer Beeinträchtigung der Parkgenauigkeit, der während des Parkvorganges erreichbaren Höchstgeschwindigkeit sowie des Komforts für den Fahrer.
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einparkhilfe bereitzustellen, welche eine erhöhte Einparkgenauigkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung eines zügigen und komfortablen Einparkvorganges ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 9 gelöst.
Bei einem Verfahren zur Einparkhilfe beim Einparken eines Fahrzeuges in eine Parklücke oder dergleichen, bei dem eine von einem Fahrzeugbezugspunkt während des Einparkvorganges abzufahrende Trajektorie von einer Ausgangsposition zu einer innerhalb der Parklücke befindlichen Zielposition auf Basis von für die Parklücke charakteristischen Daten festgelegt wird, wird die Trajektorie derart festgelegt, dass diese über den gesamten Bereich zwischen Ausgangsposition und Zielposition durch eine stetige Funktion beschreibbar ist.
Dadurch, dass die erfindungsgemäß festgelegte Trajektorie über den gesamten Bereich zwischen Ausgangs- und Zielposition des Fahrzeugbezugspunktes durch eine stetige Funktion beschreibbar ist, werden sprunghafte Übergänge und mit solchen Übergängen einhergehende, problematische Anforderungen an das Lenksystem vermieden. Die festgelegte Trajektorie kann somit vom Fahrzeug mit geringerem Manövrieraufwand eingehalten werden, so dass die angestrebte Zielposition innerhalb der Parklücke rascher sowie unter Steigerung des Fahrkomforts für den Fahrer erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die stetige Funktion über den gesamten Bereich zwischen Ausgangsposition und Zielposition differenzierbar. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur sprunghafte Übergänge, sondern auch ”Knicke” in der Trajektorie vermieden werden, so dass ein besonders glatter, vom Lenksystem einfacher einzuhaltender Verlauf der Trajektorie bereitgestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die stetige Funktion wenigstens bereichsweise asymptotisch.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Trajektorie wenigstens bereichsweise durch die Funktion y = arctan(x) beschreibbar. Der ”arcustangens”-förmige Verlauf hat den Vorteil eines besonders moderaten bzw. wenig extremen Krümmungsverlaufes, so dass die entsprechende Trajektorie besonders geringe Anforderungen an das Lenksystem hinsichtlich Lenkgeschwindigkeit und -beschleunigung stellt. Neben einer Steigerung des Komforts für den Fahrer führt dies zu einer exakteren Einhaltung der Trajektorie und einem genaueren Erreichen der Zielposition und somit Steigerung der Einparkgenauigkeit.
Im Falle eines vergleichsweise großen (longitudinalen) Abstandes zwischen Fahrzeugbezugspunkt und Zielposition kann dem durch die Funktion y = arctan(x) beschreibbaren Bereich ein lineares bzw. geradliniges Teilstück vorangestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die stetige Funktion wenigstens zwei aufgrund wenigstens einer äußeren Randbedingung (z. B. eines zu einem Hindernis einzuhaltenden Sicherheitsabstandes) voneinander verschieden skalierte Abschnitte auf.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Skalierung der stetigen Funktion auf Basis wenigstens eines, vorzugsweise auf Basis sämtlicher, der folgenden Parameter: Parklückenlänge, Parklückentiefe, longitudinale Fahrzeugposition und laterale Fahrzeugposition.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Einparkhilfe, welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren mit den zuvor beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
Weitere Ausgestaltungen sind der Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Diagramm, in welchem eine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung festgelegte, von einem Fahrzeugbezugspunkt während des Einparkvorganges zu verfolgende (also vom Fahrzeug ”abzufahrende”) Trajektorie 10 von einer Ausgangsposition in eine innerhalb einer lediglich schematisch angedeuteten und an eine Fahrspur 30 angrenzenden Parklücke 20 befindliche Zielposition gezeigt ist.
Hierbei bezeichnet ”P” einen grundsätzlich beliebig wählbaren Fahrzeugbezugspunkt (z. B. den Schwerpunkt) des Fahrzeuges, wobei die Position dieses Fahrzeugbezugspunktes P in dem eingezeichneten, zweidimensionalen (X_T-Y_T)-Koordinatensystem durch die Koordinaten (X_C, Y_C) für die longitudinale bzw. laterale Fahrzeugposition definiert wird. Mit ”PSD” und ”PSL” werden die mittels geeigneter, typischerweise seitlich am Fahrzeug angebrachter Sensoren meß- bzw. abschätzbare Parklückentiefe bzw. Parklückenlänge der Parklücke 20 bezeichnet. Mit ”Z” wird der Zielpunkt bezeichnet, welcher vom Fahrzeugbezugspunkt P des Fahrzeuges bei Erreichen der angestrebten Zielposition innerhalb der Parklücke 20 am Ende des Einparkvorganges eingenommen werden soll.
Wie aus 1 erkennbar ist, weist die im Ausführungsbeispiel festgelegte Trajektorie 10 einen arcustangens-förmigen Verlauf auf. Infolgedessen besitzt die Trajektorie 10 einen besonders glatten bzw. wenig extremen Krümmungsverlauf, welcher vom Lenksystem des Fahrzeuges mit großer Genauigkeit und hohem Fahrkomfort für den Fahrer eingehalten werden kann. Vorzugsweise wird der während des Einparkvorganges abzufahrende Abschnitt so gewählt, dass der asymptotische Anteil (in den Abschnitten 10a und 10b der Trajektorie 10) möglichst klein ist.
Die Trajektorie 10 wird typischerweise in einer Tabelle hinterlegt bzw. gespeichert, gegebenenfalls zusammen mit den zur Skalierung benötigten Parametern wie Parklückenlänge, Parklückentiefe, longitudinale Fahrzeugposition und laterale Fahrzeugposition, und steht für die Einparkhilfe abrufbar zur Verfügung.
Die Erfindung ist nicht auf einen exakt arcustangens-förmigen Verlauf der Trajektorie 10 beschränkt. So können gemäß weiterer Ausführungsformen zum einen zusätzlich zu einem arcustangens-förmigen Abschnitt der Trajektorie 10 weitere, insbesondere geradlinige bzw. lineare Abschnitte vorhanden sein, um etwa einen größeren longitudinalen Abstand zwischen Ausgangs- und Zielposition des Fahrzeuges zu überbrücken.
Des Weiteren kann die arcustangens-Funktion bereichsweise, insbesondere auch in mehreren voneinander verschiedenen Bereichen (z. B. in den Bereichen 10a und 10b) unterschiedlich, skaliert sein, um externe Randbedingungen wie z. B. einen zu einem Hindernis einzuhaltenden Sicherheitsabstand zu berücksichtigen. Schließlich ist die Wahl anderer Verläufe bzw. mathematischer Funktionen für die Trajektorie, die über den gesamten Bereich zwischen Ausgangsposition und Zielposition stetig und vorzugsweise auch (zur Vermeidung von ”Knicken” in der Trajektorie) differenzierbar sind, zwar gegenüber dem arcustangens-förmigen Verlauf weniger bevorzugt, jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich.

Claims

Verfahren zur Einparkhilfe beim Einparken eines Fahrzeuges in eine Parklücke oder dergleichen, wobei eine von einem Fahrzeugbezugspunkt (P) während des Einparkvorganges abzufahrende Trajektorie (10) von einer Ausgangsposition zu einer innerhalb der Parklücke (20) befindlichen Zielposition auf Basis von für die Parklücke (20) charakteristischen Daten festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (10) derart festgelegt wird, dass diese über den gesamten Bereich zwischen Ausgangsposition und Zielposition durch eine stetige Funktion beschreibbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese stetige Funktion differenzierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese stetige Funktion asymptotisch ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (10) wenigstens bereichsweise durch die Funktion y = arctan(x) beschreibbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trajektorie (10) wenigstens einen durch eine lineare Funktion beschreibbaren Abschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Abschnitt unmittelbar an den durch die Funktion y = arctan(x) beschreibbaren Bereich angrenzt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese stetige Funktion auf Basis wenigstens eines, vorzugsweise auf Basis sämtlicher, der folgenden Parameter skaliert ist: Parklückenlänge, Parklückentiefe, longitudinale Fahrzeugposition, laterale Fahrzeugposition.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese stetige Funktion zwei aufgrund wenigstens einer äußeren Randbedingung voneinander verschieden skalierte Abschnitte aufweist.
Vorrichtung zur Einparkhilfe beim Einparken eines Fahrzeuges in eine Parklücke oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dahingehend ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.