DE102014223141B4

DE102014223141B4 - Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes

Info

Publication number: DE102014223141B4
Application number: DE102014223141.8A
Authority: DE
Inventors: Alexander Fietz; Christoph Bullmann; Dennis Loeben; Andreas Wege; Marco Jähnisch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: DE102014223141A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit einem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei das Verfahren umfasst:- Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und- Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst:- Bestimmen einer Richtung (22-26) einer Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der Bildinformation,- Bestimmen eines Schnittpunkts (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10), wenn sich der Anhänger (11) in einem abgewinkelten Zustand zu dem Fahrzeug (10) befindet, und- Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und der vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 2, 3 und 9 sowie eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes nach dem Oberbegriff der Ansprüche 10, 11, 12 und 13.
Bei Fahrzeugen, wie z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, werden Fahrerassistenzfunktionen zum Rangieren des Fahrzeugs mit einem Anhänger, insbesondere bei einer Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs, verwendet. Eine derartige Fahrerassistenzfunktion kann beispielsweise einen Fahrer des Fahrzeugs beim Rangieren eines Gespanns, bestehend aus dem Fahrzeug und dem daran angehängten Anhänger, unterstützen, indem beispielsweise Lenkhilfen gegeben werden. Derartige Fahrerassistenzfunktionen verwenden üblicherweise eine Bestimmung eines aktuellen Winkels zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger. Dieser Winkel, welcher auch als Anhängerwinkel oder Knickwinkel bezeichnet wird, kann beispielsweise mit speziellen Sensoren in einem Anhängerkupplungskopf des Fahrzeugs oder aus Bilddaten einer Rückfahrkamera des Fahrzeugs bestimmt werden.
In diesem Zusammenhang offenbart die DE 10 2011 120 814 A1 ein Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem damit gekoppelten Anhänger. Ein Bild, welches eine Deichselbewegung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger umfasst, wird mit Hilfe einer Bilderfassungsvorrichtung erfasst. Bei der Bilderfassungsvorrichtung kann es sich um eine Rückfahrkamera handeln, welche bereits in vielen Fahrzeugen standardisiert enthalten ist. Bei dem Verfahren wird das erfasste Bild durch eine Bildauswertungsvorrichtung ausgewertet. Farbinformationen, welche Grauwerte umfassen können, werden für eine Vielzahl von Feldern des Bildes bestimmt. Dadurch kann der Winkel, beispielsweise ein Startwinkel, aufgrund eines einzigen Kamerabildes bestimmt werden.
Die DE 10 2011 113 191 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Knickwinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger. Bei dem Verfahren wird ein Bild des Anhängers mittels einer Bilderfassungsvorrichtung erfasst. Das Auswerten des erfassten Bildes erfolgt durch eine Bilddatenanalyse der Bilddaten des erfassten Bildes, wodurch der Knickwinkel bestimmt wird. Die Bilddatenanalyse umfasst vorzugsweise eine sogenannte Bildkantenanalyse. Dabei werden Kantenfilter, beispielsweise ein Sobel-Operator, auf das erfasste Bild angewendet, wobei das erfasste Bild in unterschiedliche Sektoren unterteilt werden kann. Die Unterteilung kann in gleichmäßigen Rastern oder in ungleichmäßige Felder, welche an einen Fahrzeugkupplungspunkt angepasst sind, erfolgen.
Die DE 10 2011 101 990 B3 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines relativen Deichselwinkels in einem Gliederzug, welcher ein Zugteil und einen Anhänger umfasst. Eine Einrichtung erfasst zur Bilderfassung ein zweidimensionales Bild, in welchem zumindest ein Teil der Deichsel abgebildet wird. Zu einem ersten Zeitpunkt wird in einem ersten Bild ein erster Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang mindestens einer ersten Trajektorie bestimmt. Die erste Trajektorie bildet einen Kreisbogen um einen Drehpunkt der Deichsel ab. Zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt wird in einem weiteren Bild ein weiterer Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der ersten Trajektorie bestimmt. Ein Ähnlichkeitsmaß wird zwischen dem ersten Intensitäts- und/oder Farbverlauf entlang der mindestens ersten Trajektorie in dem ersten Bild und einer Anzahl verschobener weiterer Intensitäts- und/oder Farbverläufe bestimmt. Der Deichselwinkel wird in Abhängigkeit von dem Ähnlichkeitsmaß bestimmt.
Die gattungsbildende US 2013 / 0 226 390 A1 betrifft ein System zum Unterstützen eines Fahrers beim Ausrichten einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs mit einer Anhängerkupplung eines Anhängers. Das System weist ein Kamerasystem mit einem Gesichtsfeld hinter dem Fahrzeug auf. Eine Steuerung analysiert Bilddaten von dem Kamerasystem und erfasst ein erstes Ziel, welches an der Anhängerkupplung des Anhängers angebracht ist. Das erste Ziel weist eine bekannte Größe auf. Die Steuerung bestimmt den Ort der Anhängerkupplung des Anhängers relativ zu der Anhängerkupplung des Fahrzeugs basierend auf den Bilddaten und der bekannten Größe des ersten Ziels. Die Steuerung bestimmt dann einen Bewegungspfad von der derzeitigen Position des Fahrzeugs zu einer zweiten Position, wo die Anhängerkupplung des Fahrzeugs innerhalb einer vorbestimmten Entfernung zu der Anhängerkupplung des Anhängers positioniert ist.
Die GB 2 513 393 A betrifft ein Fahrzeuganhängerkupplungshilfssystem. Ein Fahrzeugführungsmodul ist ausgestaltet, das Fahrzeug derart zu positionieren, dass ein Anhängerkupplungswinkel, welcher als ein Winkelversatz zwischen einer Längsachse des Fahrzeugs und einer Längsachse des Anhängers definiert ist, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder im Wesentlichen 0° beträgt.
Für eine präzise Schätzung des Anhängerwinkels in den Bilddaten einer Rückfahrkamera ist es somit notwendig, die Position des Anhängerkupplungskopfes in Bezug auf das Fahrzeug zu kennen. Bei beispielsweise an das Fahrzeug ansteckbaren Kupplungssystemen, wie es beispielsweise auf dem US-Amerikanischen Markt üblich ist, kann die Position des Anhängerkupplungskopfes in Abhängigkeit von dem verwendeten System unterschiedlich sein. Somit liegt in diesem Fall keine präzise Information bezüglich der Position des Anhängerkupplungskopfes vor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die tatsächliche Position des Anhängerkupplungskopfes zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 3 und 9 und eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes mit den Merkmalen der Ansprüche 10, 11, 12 und 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes bereitgestellt. Der Anhängerkupplungskopf ist zum Koppeln eines Anhängers mit einem Fahrzeug geeignet. Bei dem Verfahren wird eine Bildinformation erfasst, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf gekoppelten Deichsel des Anhängers umfasst. Durch Auswerten der Bildinformation wird die Position des Anhängerkupplungskopfes bestimmt. Die Deichsel des Anhängers ist mit einer Kamera, welche beispielsweise im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, gut erfassbar und liefert eine Information, welche zur Positionsbestimmung des Anhängerkupplungskopfes verwendet werden kann. Dadurch ist es möglich, die Position des Anhängerkupplungskopfes auch von nicht fest verbauten Anhängerkupplungen zu bestimmen, beispielsweise von Anhängerkupplungen des US-Amerikanischen Marktes, welche in einer Halterung am Fahrzeug gesteckt werden und deren Abmaße dabei variieren können.
Die Position des Anhängerkupplungskopfes wird bestimmt, indem eine aktuelle Richtung einer Längsachse der Deichsel durch Auswerten der Bildinformation bestimmt wird und ein Schnittpunkt zwischen der Richtung der Längsachse der Deichsel und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung des Fahrzeugs bestimmt wird. Da auch bei Anhängerkupplungen, welche nicht fest verbaut sind und deren Abmaße variieren können, der Anhängerkupplungskopf im Allgemeinen mittig in Bezug auf eine Breite des Fahrzeugs angeordnet ist, liegt der Anhängerkupplungskopf im Allgemeinen auf der mittleren Längsrichtung des Fahrzeugs. Wenn sich der Anhänger nun in einem abgewinkelten Zustand zu dem Fahrzeug befindet, ist die Längsachse der Deichsel unterschiedlich zu der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet, verläuft jedoch aufgrund der Kopplung des Anhängers mit dem Fahrzeug durch den Anhängerkupplungskopf. Somit bezeichnet der Schnittpunkt zwischen der Richtung der Längsachse der Deichsel und der vorgegebenen mittleren Längsrichtung des Fahrzeugs die Position des Anhängerkupplungskopfes. Daher kann bereits durch Auswerten einer einzelnen Bildinformation die Position des Anhängerkupplungskopfes bestimmt werden.
Bei einem weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung werden zum Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes zunächst die Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes in einem Bildkoordinatensystem einer Bilderfassungsvorrichtung, mit welcher die Bildinformation erfasst wurde, bestimmt. Anschließend werden Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes in einem Fahrzeugkoordinatensystem auf der Grundlage der Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes in dem Bildkoordinatensystem und einer vorgegebenen Anordnungsinformation der Bilderfassungsvorrichtung an dem Fahrzeug bestimmt. Die Bilderfassungsvorrichtung, beispielsweise ein Kamerasystem, kann beispielsweise aufgrund eines darin verwendeten Linsensystems Verzerrungen aufweisen. Durch Berücksichtigen dieser Verzerrungen und weiterer intrinsischer Parameter der Bilderfassungsvorrichtung können Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes in Bezug auf die Bilderfassungsvorrichtung, also in einem Bildkoordinatensystem der Bilderfassungsvorrichtung, bestimmt werden. Unter Verwendung der Anordnungsinformation der Bilderfassungsvorrichtung, beispielsweise einer Position und Ausrichtung der Kamera an dem Fahrzeug, sowie weiterer extrinsischer Kameraparameter kann die Position des Anhängerkupplungskopfes dann von dem Bildkoordinatensystem in das Fahrzeugkoordinatensystem umgerechnet werden. Diese Information kann beispielsweise von einem Fahrerassistenzsystem verwendet werden, um einen Fahrer beim Rangieren eines Gespanns, bestehend aus dem Fahrzeug und dem Anhänger, zu unterstützen.
Bei einem weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung werden zwei Bildinformationen zu unterschiedlichen Zeiten erfasst. Eine erste Bildinformation wird erfasst, welche zumindest einen Teil der Deichsel in einer ersten Position zeigt. Eine zweite Bildinformation wird erfasst, welche zumindest einen Teil der Deichsel in einer zweiten Position zeigt. Die erste Position und die zweite Position sind unterschiedlich. Zum Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes werden die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation ausgewertet. Da ein Ende der Deichsel drehbar mit dem Anhängerkupplungskopf gekoppelt ist, kann die Position des Anhängerkupplungskopfes bestimmt werden, indem der Teil der Deichsel bestimmt wird, welcher sich bei einer Positionsänderung der Deichsel nicht ändert. Insbesondere kann dieser Punkt bestimmt werden, indem eine erste Richtung einer Längsachse der Deichsel durch Auswerten der ersten Bildinformation bestimmt wird, während sich die Deichsel in der ersten Position befindet, und eine zweite Richtung der Längsachse der Deichsel wird durch Auswerten der zweiten Bildinformation bestimmt, während sich die Deichsel in der zweiten Position befindet. Anschließend wird ein Schnittpunkt zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung bestimmt. Dieser Schnittpunkt bezeichnet die Position des Anhängerkupplungskopfes, da dies der Drehpunkt ist, um den sich die Deichsel bei einer Positionsänderung von der ersten Position in die zweite Position gedreht hat. Die Ausrichtung der Deichsel und somit die Bestimmung der Längsachse der Deichsel in der Bildinformation kann beispielsweise mit Hilfe einer Detektion von Kanten entlang der Deichsel bestimmt werden. Beispielsweise kann dazu ein Sobel-Operator oder ein Laplace-Operator verwendet werden. Eine geschätzte Gerade zwischen den Längskanten der Deichsel repräsentiert die mittlere Längsachse der Deichsel.
Dies kann für weitere Bildinformationen durchgeführt werden, um weitere Richtungen der Längsachse der Deichsel in weiteren Positionen der Deichsel zu bestimmen. Anders ausgedrückt kann bei einer weiteren Ausführungsform eine weitere Bildinformation erfasst werden, welche zumindest einen Teil der Deichsel in einer weiteren Position umfasst. Die erste Position, die zweite Position und die weitere Position sind unterschiedlich. Zum Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes wird eine weitere Richtung der Längsachse der Deichsel durch Auswerten der weiteren Bildinformationen bestimmt und ein weiterer Schnittpunkt zwischen der ersten Richtung und der weiteren Richtung und/oder zwischen der zweiten Richtung und der weiteren Richtung bestimmt. Die Position des Anhängerkupplungskopfes wird in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung und den weiteren Schnittpunkten bestimmt. Beispielsweise kann die Position des Anhängerkupplungskopfes durch eine Mittelung der Schnittpunkte bestimmt werden, d.h., aus allen Schnittpunkten kann ein geschätzter Schnittpunkt ermittelt werden. Insbesondere kann beispielsweise eine Schwerpunktbildung der Schnittpunkte in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung zur Bestimmung der Position des Anhängerkupplungskopfes durchgeführt werden.
Bei einer Ausführungsform wird noch ein weiterer Schnittpunkt zwischen der ersten Richtung oder der zweiten Richtung oder einer beliebigen weiteren Richtung und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung des Fahrzeugs bestimmt. Die Position des Anhängerkupplungskopfes wird dann in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung oder einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Schnittpunkte und diesem weiteren Schnittpunkt bestimmt. Da die mittlere Längsrichtung des Fahrzeugs, d.h., eine Längsachse des Fahrzeugs, welche sich im Wesentlichen in der Mitte der Breite des Fahrzeugs befindet, auch durch den Anhängerkupplungskopf verläuft, selbst wenn der Anhängerkupplungskopf nicht fest verbaut ist, sondern in einer Halterung am Fahrzeug gesteckt wird, kann diese Fahrzeuglängsrichtung in Verbindung mit Längsachsen der Deichsel im gekoppelten Zustand zur Bestimmung der Position des Anhängerkupplungskopfes verwendet werden. Somit können durch die Richtungen der Längsachse der Deichsel in verschiedenen Positionen und der mittleren Längsrichtung des Fahrzeugs viele Geraden ermittelt werden, welche im Wesentlichen durch die Position des Anhängerkupplungskopfes verlaufen. Ein gemeinsamer Schnittpunkt aller Geraden oder, falls sich die Geraden in mehreren Schnittpunkten treffen, ein aus allen Schnittpunkten geschätzter Schnittpunkt stellt die Position des Anhängerkupplungskopfes dar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens werden eine erste Position eines ersten Merkmals der Deichsel durch Auswerten der ersten Bildinformation und eine zweite Position des ersten Merkmals der Deichsel durch Auswerten der zweiten Bildinformation bestimmt. Ferner werden eine erste Position eines zweiten Merkmals der Deichsel durch Auswerten der ersten Bildinformation und eine zweite Position des zweiten Merkmals der Deichsel durch Auswerten der zweiten Bildinformation bestimmt. Die Position des Anhängerkupplungskopfes wird dann derart bestimmt, dass ein erster Winkel zwischen der ersten Position des ersten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes und der zweiten Position des ersten Merkmals gleich einem zweiten Winkel zwischen der ersten Position des zweiten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes und der zweiten Position des zweiten Merkmals ist. Das erste Merkmal und das zweite Merkmal der Deichsel können beliebige unterschiedliche optische Merkmale der Deichsel sein, welche möglichst eindeutig in den Bildinformationen zu erkennen sind. Beispiele für das erste und zweite Merkmal sind ein Griffelement der Deichsel, eine beliebige Kante der Deichsel, eine farbliche Markierung der Deichsel, Bohrungen an der Deichsel und dergleichen. Den Merkmalen müssen jedoch keine realen Objekte zugewiesen sein. Mittels einer geeigneten Bildverarbeitung können auch abstrakte Merkmale verwendet werden. Beispielsweise können Merkmale mittels einer sogenannten „feature extraction“ in einem Bild ermittelt werden und mittels einer sogenannten „feature description“ beschrieben werden. Ein bekanntes Beispiels dafür ist SIFT (Scale invariant feature transform). Dabei werden Keypoints mit einer difference of Gaussians Funktion ermittelt (extraction) und anschließend mit einem 128x1 Vektor beschrieben (description). Auf der Grundlage der Winkel zu den Merkmalen kann die Position des Anhängerkupplungskopfes durch eine Optimierung bestimmt werden. Bei der Optimierung wird eine Winkelabweichung zwischen dem ersten Winkel und dem zweiten Winkel verringert. Dabei wird die Position des Anhängerkupplungskopfes so variiert, dass die beiden Winkel möglichst gleich sind, d.h., die Winkelabweichung dazwischen möglichst gering ist. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich alle Merkmale der Deichsel bei einer Bewegung der Deichsel auf Kreisbahnen um den Anhängerkupplungskopf herum bewegen. Selbst bei einer verzerrten Darstellung der Bildinformation durch eine schräge Draufsicht auf die Deichsel bewegen sich die Merkmale der Deichsel auf Ellipsenbahnen. Merkmale der Deichsel, welche weiter von dem Anhängerkupplungskopf entfernt sind, bewegen sich auf größeren Kreis- oder Ellipsenbahnen und Merkmale, welche sich dichter an dem Anhängerkupplungskopf befinden, bewegen sich auf kleineren Kreis- oder Ellipsenbahnen. Bei einer korrekten Annahme des Anhängerkupplungskopfes ergeben sich jedoch identische Winkelbewegungen der Merkmale der Deichsel auf allen Kreise oder Ellipsen. Dieser Sachverhalt kann als Optimierungsproblem zur Schätzung der Position des Anhängerkupplungskopfes verwendet werden. Beispielsweise kann das Optimierungsproblem anhand eines Kalman-Filters gelöst werden.
Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, bei welcher ein Schnittpunkt von Längsachsen der Deichsel zur Bestimmung der Position des Anhängerkupplungskopfes verwendet wurde, kann auch bei dieser Ausführungsform zusätzlich ausgenutzt werden, dass sich der Anhängerkupplungskopf im Wesentlichen mittig in Fahrzeugquerrichtung befindet. Damit kann das oben beschriebene Optimierungsproblem schneller gelöst werden. Ferner können mehr als zwei Merkmale der Deichsel berücksichtigt werden, um die Position des Anhängerkupplungskopfes zu bestimmen.
Bei noch einem weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung werden mindestens drei Bilder erfasst und ausgewertet. Genauer gesagt wird eine erste Bildinformation erfasst, welche zumindest einen Teil einer Fläche des Anhängers, welche sich in einer bestimmten Ausrichtung zu der Deichsel erstreckt, in einer ersten Position umfasst. Insbesondere kann sich die Fläche des Anhängers beispielsweise senkrecht zu der Längsrichtung der Deichsel erstrecken. Die Fläche des Anhängers kann beispielsweise eine Frontfläche des Anhängers umfassen, welche im Wesentlichen starr mit der Deichsel gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform werden ferner eine zweite Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Fläche des Anhängers in einer zweiten Position umfasst, und eine dritte Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Fläche des Anhängers in einer dritten Position umfasst, erfasst. Zur Bestimmung der Position des Anhängerkupplungskopfes werden ein erster Winkel zwischen der Fläche des Anhängers in der ersten Position und der Fläche des Anhängers in der zweiten Position durch Auswerten der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation und ein zweiter Winkel zwischen der Fläche des Anhängers in der zweiten Position und der Fläche des Anhängers in der dritten Position durch Auswerten der zweiten Bildinformation und der dritten Bildinformation bestimmt. Die Position des Anhängerkupplungskopfes wird durch Auswerten des ersten Winkels und des zweiten Winkels bestimmt. Insbesondere die Anhängerfront kann in den Bildinformationen einfach bestimmt werden, sodass auf dieser Grundlage die Position des Anhängerkupplungskopfes einfach und zuverlässig bestimmt werden kann. Beispielsweise können Winkelhalbierende des ersten und zweiten Winkels bestimmt werden und ein Schnittpunkt dieser beiden Winkelhalbierenden bestimmt werden, da sich der Schnittpunkt an dem Drehpunkt befindet, um welchen sich die Fläche des Anhängers bewegt und somit die Position des Anhängerkupplungskopfes darstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes bereitgestellt. Der Anhängerkupplungskopf ist zum Koppeln eines Anhängers mit dem Fahrzeug geeignet. Die Vorrichtung umfasst eine Bilderfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf gekoppelten Deichsel des Anhängers umfasst, und eine Verarbeitungsvorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung ist in der Lage, die Position des Anhängerkupplungskopfes durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen. Die Vorrichtung ist somit zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen geeignet und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
Ferner kann ein Fahrzeug bereitgestellt werden welches die zuvor beschriebene Vorrichtung sowie ein Fahrerassistenzsystem umfasst. Das Fahrerassistenzsystem, beispielsweise eine Anhängerrangierhilfe, kann die mit der Vorrichtung bestimmten Position des Anhängerkupplungskopfes verwenden, um aus den Bildinformationen einen aktuellen Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen und dadurch eine Rangierhilfe, insbesondere beim Rückwärtsfahren eines Gespanns bestehend aus Fahrzeug und Anhänger, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben werden.

1 zeigt ein Gespann, bestehend aus einem Fahrzeug und einem damit gekoppelten Anhänger, wobei das Fahrzeug eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Prinzipdarstellung zum Bestimmen einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Bestimmen einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt die Ermittlung einer Verschiebung eines Merkmals einer Deichsel gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt die Verschiebung mehrerer Merkmale der Deichsel bei korrekt geschätzter Position des Anhängerkupplungskopfes.
8 und 9 zeigen die Verschiebung mehrerer Merkmale der Deichsel bei nicht korrekt geschätzter Position des Anhängerkupplungskopfes.
10 zeigt eine Prinzipdarstellung zum Bestimmen einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine weitere Prinzipdarstellung zum Bestimmen einer Position eines Anhängerkupplungskopfes gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt ein Gespann bestehend aus einem Zugfahrzeug 10, beispielsweise einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, und einem Anhänger 11. Der Anhänger 11 ist über eine Deichsel 12, welche fest mit dem Anhänger 11 verbunden ist, mit einer Anhängerkupplung 13, welche mit dem Fahrzeug 10 verbunden ist, gekoppelt. Um eine in verschiedene Richtungen dreh- und kippbare Verbindung zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 11 bereitzustellen, weist die Anhängerkupplung 13 einen Anhängerkupplungskopf 16 auf, welcher beispielsweise kugelförmig ist. Ein Eingriffsteil der Deichsel 12 umfasst den Anhängerkupplungskopf 16, sodass der Anhänger 11 sicher mit dem Fahrzeug 10 verbunden ist, jedoch gegenüber dem Fahrzeug 10 zumindest in einem bestimmten Bereich dreh- und kippbar ist.
Das Führen des in 1 gezeigten Gespanns stellt insbesondere beim Rangieren und Rückwärtsfahren erhöhte Anforderungen an den Fahrer des Zugfahrzeugs 10. Aus diesem Grund werden Fahrerassistenzsysteme angeboten, welche den Fahrer beim Rangieren des Gespanns unterstützen können, indem sie z.B. Lenkbewegungen vorgeben oder direkt in die Lenkung eingreifen. Dazu ist im Allgemeinen eine präzise Bestimmung eines Winkels zwischen der Längsachse des Fahrzeugs 10 und der Längsachse des Anhängers 11, ein sogenannter Anhängerwinkel oder Knickwinkel, erforderlich. Dieser Winkel kann beispielsweise aus Bilddaten einer Rückfahrkamera 14, welche im hinteren Bereich des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, bestimmt werden. Ferner benötigen derartige Fahrerassistenzsysteme im Allgemeinen eine Information bezüglich der genauen Position des Anhängerkupplungskopfes 16, da dieser den Scheitelpunkt des Anhängerwinkels darstellt.
Wenn die Anhängerkupplung 13 fester Bestandteil des Fahrzeugs 10 ist, kann die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 fest in das Fahrerassistenzsystem einprogrammiert werden. Alternativ zu fest integrierten Anhängerkupplungen sind jedoch auch steckbare Anhängerkupplungen verfügbar. Beispielsweise werden insbesondere auf dem US-amerikanischen Markt Anhängerkupplungen nicht fest verbaut, sondern können in eine Halterung am Fahrzeug 10 gesteckt werden. Die Abmaße der Anhängerkupplung 13 kann dabei variieren, sodass abhängig von der verwendeten Anhängerkupplung 13 die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 unterschiedlich sein kann. Für eine präzise Bestimmung des Anhängerwinkels aus beispielsweise Bilddaten ist es notwendig, die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 in den Bilddaten von beispielsweise der Rückfahrkamera 14 zu bestimmen. Dies kann beispielsweise mit einer Verarbeitungsvorrichtung 15, beispielsweise einer Mikroprozessorsteuerung, wie nachfolgend beschrieben durchgeführt werden. Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird eine erste Ausführungsform zur Bestimmung der Position des Anhängerkupplungskopfes 16 aus Bilddaten beschrieben, in Verbindung mit den 4-9 eine zweite Ausführungsform und in Verbindung mit den 10 und 11 eine dritte Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Ausrichtung der Anhängerdeichsel 12 in dem von der Bilderfassungsvorrichtung 14 erfassten Bild durch die Detektion von Kanten der Deichsel 12 bestimmt. Dabei kann beispielsweise ein Sobel-Operator oder ein Laplace-Operator verwendet werden. 2 zeigt die Deichsel 12 und zwei detektierte Kanten 21. Eine geschätzte mittlere Gerade 22 befindet sich im Wesentlichen mittig zwischen den detektierten Kanten 21. Derartige mittlere Geraden, welche die Längsachse der Deichsel 12 darstellen, können für mehrere unterschiedliche Positionen der Deichsel 12 bestimmt werden, wenn sich der Anhänger 11 in Bezug auf das Fahrzeug 10 bewegt und zu unterschiedlichen Zeiten entsprechende Bildinformationen erfasst werden. In 2 sind weitere Richtungen der Längsachse der Deichsel 12 als Geraden 23-26 eingezeichnet. Somit ergibt sich eine Schar sich schneidender Geraden 22-26. Daraus kann eine Position des Anhängerkupplungskopfes 16 bestimmt werden, indem beispielsweise eine Mittelung der Geradenschnittpunkte erfolgt. Beispielsweise kann eine Schwerpunktbildung in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung durchgeführt werden. Die so ermittelte Position des Anhängerkupplungskopfes 16 ist in 2 durch den Kreis 27 gekennzeichnet.
Ferner kann die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 quer zur Fahrtrichtung in Bezug auf das Fahrzeug 10 als bekannt vorausgesetzt werden, sodass die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 nur noch in Fahrtrichtung aus den Schnittpunkten der Geraden 22-26 zu bestimmen ist. Die Schwerpunktbildung erfolgt in diesem Fall nur in Fahrtrichtung, d.h., entlang der in 2 gezeigten Geraden 28, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung mittig in Bezug auf die Fahrzeugbreite erstreckt.
Nachdem, wie zuvor beschrieben, in den Bilddaten die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 in Bezug auf das Bildkoordinatensystem bestimmt wurde, kann die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 unter Verwendung von extrinsischen Kameraparametern, wie z.B. Position und Ausrichtung der Kamera 14, in Bezug auf ein Fahrzeugkoordinatensystem bestimmt werden.
3 zeigt Verfahrensschritte des zuvor beschriebenen Verfahrens als ein Flussdiagramm im Detail. Das Verfahren arbeitet mit mehreren Durchläufen zu mehreren Zeitschritten, wie es nachfolgend beschrieben wird. Das Verfahren beginnt im Schritt 30 und im Schritt 31 werden Bilddaten für einen Zeitschritt t geladen. Im Schritt 32 werden Kanten 21 der Deichsel 12 detektiert. Jede Kante 21 kann beispielsweise in der zweidimensionalen Darstellung als eine Gerade durch einen Punkt p und eine Richtung r repräsentiert werden. Im Schritt 33 wird eine Plausibilitätsprüfung der detektierten Kanten 21 durchgeführt. In den Bilddaten können zusätzlich zu den Kanten 21 der Deichsel 12 weitere Kanten detektiert werden, welche nicht der Deichsel 12 zugeordnet sind. Anhand von Ort und Ausrichtung kann plausibilisiert werden, welche Kanten mögliche Kanten der Deichsel sind. Nicht plausible Kanten werden verworfen. Im Schritt 34 wird eine Gerade g(t) für den Zeitschritt t durch die Mittelung der verbleibenden Kanten 21 bestimmt. Beispielsweise können Mittelwerte aller Kantenrichtungen und Schwerpunkte aller Kantenschnittpunkte für die Bestimmung der Geraden verwendet werden. Dabei ist beispielsweise eine Gewichtung der Kanten 21 in Abhängigkeit von deren Länge denkbar. Im Schritt 35 wird ein Schnittpunkt S(t) bestimmt, in dem die Gerade g(t) mit allen zuvor bestimmten Geraden geschnitten wird. Die zuvor bestimmten Geraden wurden in den vorhergehenden Zeitschritten bestimmt. Im Schritt 36 wird ein Schwerpunkt aller bisher ermittelten Schnittpunkte als möglicher Anhängerkupplungspunkt bestimmt. Im Schritt 37 wird entschieden, ob das Verfahren iterativ im Schritt 31 für den nächsten Zeitschritt fortgesetzt wird oder ob ein hinreichend genauer Anhängerkupplungspunkt K_final bestimmt wurde, welcher dann im Schritt 38 ausgegeben wird und das Ende 39 des Verfahrens darstellt. Im Schritt 37 kann beispielsweise als ein mögliches Abbruchkriterium des Verfahrens die Summe aller Winkelunterschiede zwischen den Geraden g(1)-g(t) bestimmt werden und jeweils mit einem Schwellenwert verglichen werden. Wenn die Summe aller Winkelunterschiede größer als der Schwellenwert ist, hatte der Anhänger 11 in den bisherigen Zeitschritten hinreichend unterschiedliche Ausrichtungen, sodass schleifende Schnitte zwischen den Geraden vermieden werden und der Anhängerkupplungspunkt K hinreichend genau geschätzt werden konnte. Alternativ oder zusätzlich kann der iterative Teil des Verfahrens beendet werden und das Verfahren somit im Schritt 38 fortgesetzt werden, wenn sich der mögliche Anhängerkupplungspunkt K über mehrere Zeitschritte hinweg nicht mehr wesentlich geändert hat.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Bewegung der Anhängerdeichsel 12 zwischen zwei Zeitpunkten auf Ellipsenbahnen 41-44 betrachtet. Die Ellipsenbahnen 41-44 ergeben sich durch eine schräge Perspektive aus einer kreisförmigen Bewegung der Deichsel 12 um den Anhängerkupplungskopf 16. 4 zeigt exemplarisch mehrere Ellipsenbahnen 41-44 um einen geschätzten Anhängerkupplungspunkt, welcher in 4 durch den Kreis 45 dargestellt wird. Die Ellipsen 41-44 werden in unterschiedlichen Entfernungen zum geschätzten Anhängerkupplungspunkt 45 aufgespannt. Die Abbildung der Ellipsen 41-44 in der Bildinformation hängt von der extrinsischen und intrinsischen Kalibrierung der Kamera 14 sowie der Anhängerkupplungskopfposition im Bildkoordinatensystem ab. Bei einer korrekten Abbildung der Ellipsen 41-44 erfolgt eine identische Winkelbewegung der Deichsel 12 auf allen Ellipsen 41-44, wenn sich die Deichsel 12 beispielsweise von der Ausrichtung der in 4 gezeigten Geraden 46 zu der Ausrichtung der in 4 gezeigten Geraden 47 bewegt.
Das Verfahren der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 im Detail in Form eines Flussdiagramms beschrieben werden. Das Verfahren ist wiederum iterativ und kann zu unterschiedlichen Zeitschritten ausgeführt werden, wobei zu jedem Zeitschritt Bilddaten erfasst werden, welche die Deichsel 12 in unterschiedlichen Positionen zeigen. Das Verfahren beginnt im Schritt 50 und im Schritt 51 werden Bilddaten des Zeitschritts t geladen. Im Schritt 52 wird die zuletzt geschätzte Position des Anhängerkupplungspunktes 16 verwendet und um diese Position Ellipsen 41-44 abhängig von der intrinsischen und extrinsischen Kalibrierung der Kamera 14 gelegt. Die intrinsische Kalibrierung der Kamera 14 kann beispielsweise einen Einfluss der Linsenoptik der Kamera 14 auf die Ellipsen 41-44 darstellen und die extrinsische Kalibrierung kann beispielsweise eine durch die Anordnung und Ausrichtung der Kamera 14 bedingte Beeinflussung der Ellipsen 41-44 definieren. Die Ellipsen 41-44 werden so angeordnet, dass sie einen Kreis im dreidimensionalen Raum um den gedachten Anhängerkupplungspunkt bilden. Im Schritt 53 werden entlang jeder definierten Ellipse 41-44 in gleichen Winkelabständen Punkte bestimmt, beispielsweise ein Punkt pro 0,1°, und ein entsprechender Farbwert oder Grauwert an diesen Punkten ausgelesen und in ein Array geschrieben. Somit ergibt sich z.B. für jede Ellipse 41-44 bei einem Gesamtwinkelbereich von 180° und 0,1° Winkelabstand ein Array mit 1800 Einträgen. Im Schritt 54 wird die Position der Deichsel 12 in den einzelnen Arrays bestimmt. Dazu können beispielsweise Merkmale der Deichsel 12, welche sich in charakteristischen Änderungen der Farb- oder Grauwerte niederschlagen, in dem jeweiligen Array bestimmt werden. 6 zeigt beispielsweise ein Grauwert- oder Farbwert-Array zum Zeitschritt t als Graph 61 und ein Grauwert- oder Farbwert-Array zum Zeitschritt t+1 als Graph 62. Ein charakteristisches Merkmal der Deichsel 12 ist in dem Graph 61 zum Zeitschritt t beim Winkel von -30° als charakteristischer Verlauf 63 dargestellt. In dem Grauwert- oder Farbwert-Array zum Zeitschritt t+1 befindet sich das charakteristische Merkmal bei einem Winkel von +30° und ist in dem Graph 62 mit dem Bezugszeichen 64 gekennzeichnet. Durch die Bewegung der Deichsel 12 hat sich das charakteristische Merkmal der Deichsel 12 auf beispielsweise einer der Ellipsenbahnen 41-44, beispielsweise auf der Ellipsenbahn 41, von der Position 65 bei -30° zu der Position 66 bei +30° bewegt. Dies wird für jede Ellipse 41-44, d.h., für jedes Array in den Schritten 54 und 55 durchgeführt. In Schritt 54 wird für jede Ellipse 41-44 die Position für den Zeitschritt t ermittelt und im Schritt 55 unter Verwendung der Position der Deichsel 12 im vorherigen Zeitschritt t-1 wird für jede Ellipse 41-44 eine entsprechende Verschiebung der Position der Deichsel 12 zwischen dem Zeitschritt t-1 und dem Zeitschritt t bestimmt. Im Schritt 56 wird die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 beispielsweise mithilfe eines Kalman-Filters anhand der beobachteten Verschiebungen des Schritts 55 bestimmt.
7-8 zeigen derartige Schätzungen der Position des Anhängerkupplungskopfes 16. In 7 wurde die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 richtig geschätzt, sodass die Verschiebungen von Merkmalen der Deichsel 12 entlang von sechs Ellipsenbahnen 71-76 einen im Wesentlichen gleichen Verschiebewinkel aufweisen, wie es in dem Diagramm 77 der 7 gezeigt ist. Die Verschiebewinkel sind somit alle gleich groß. In dem Beispiel der 8 wurde die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 zu weit links geschätzt, sodass die Verschiebewinkel nicht gleich groß sind. In der 9 wurde die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 zu weit oben geschätzt, sodass sich unterschiedliche Verschiebewinkel ergeben haben.
Im Schritt 57 wird anhand eines Endekriteriums entschieden, ob das Verfahren mit dem nächsten Zeitschritt im Schritt 51 fortgesetzt wird oder ob die Position des Anhängerkupplungskopfes 16 hinreichend genau ermittelt wurde und somit im Schritt 58 ausgegeben werden kann. Nach der Ausgabe der ermittelten Position des Anhängerkupplungskopfes 16 im Schritt 58 wird das Verfahren im Schritt 59 beendet. Als mögliche Endekriterien kann beispielsweise eine Metrik des Kalman-Filters verwendet werden, welche angibt, wie gut die Schätzung ist. Die entsprechende Metrik des Kalman-Filters wird auch als Innovation bezeichnet und das Endekriterium kann erfüllt sein, wenn diese Innovation einen bestimmten Wert erreicht hat. Alternativ kann als Endekriterium bestimmt werden, wie sehr sich die geschätzte Position des Anhängerkupplungskopfes 16 in den letzten Zeitschritten noch geändert hat. Wenn sich die geschätzte Position des Anhängerkupplungskopfes 16 über mehrere Zeitschritte nicht mehr wesentlich geändert hat, ist das Endekriterium erfüllt und die geschätzte Position des Anhängerkupplungskopfes 16 kann im Schritt 58 ausgegeben werden.
Eine dritte Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben werden. In der in 10 gezeigten Bildinformation wird nicht die Deichsel 12 selbst betrachtet, sondern eine Fläche 102 des Anhängers. Bei einer Bewegung des Anhängers 11 relativ zu dem Fahrzeug 10 um die Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16 bewegt sich die Fläche 102 auf einer Kreisbahn, da sie über die Verbindung der Deichsel 12 mit dem Anhängerkupplungskopf 16 gekoppelt ist. Als Fläche 102 des Anhängers 11 kann beispielsweise die Front des Anhängers 11 betrachtet werden, welche einen rechten Winkel gegenüber der Deichsellängsrichtung aufweist. Die betrachtete Fläche kann jedoch eine beliebige andere Fläche des Anhängers 11 sein, welche in einer festen Ausrichtung, insbesondere senkrecht, zu der Deichsel 12 ausgerichtet ist. Die Fläche 102 wird in drei unterschiedlichen Positionen des Anhängers 11 zu dem Fahrzeug 10 aus entsprechend erfassten Bildinformationen bestimmt. 11 zeigt beispielsweise die Frontfläche 102 des Anhängers 11 in einer Draufsicht in drei unterschiedlichen Positionen, und zwar in einer ersten Position 111, einer zweiten Position 112 und einer dritten Position 113. Die Strecken d zeigen die Längsrichtung der Deichsel 12 in den jeweiligen Positionen 111-113 zwischen der Frontfläche 102 und der Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16. Nun wird für jede Position 111-113 jeweils eine in der Frontfläche liegende Gerade bestimmt, d.h., für Position 111 wird eine Gerade a1 bestimmt, für Position 112 wird eine Gerade a2 bestimmt, und für Position 113 wird eine Gerade a3 bestimmt. Da die Frontfläche 102 des Anhängers 11 starr mit der Deichsel 12 verbunden ist und die Deichsel 12 drehbar um den Anhängerkupplungskopf 16 angebracht ist, kann angenommen werden, dass der Abstand d von der Frontfläche 102 des Anhängers 11 zu dem Anhängerkupplungskopf 16 in allen Bildern konstant ist. Ferner kann eine Gerade g1 als Winkelhalbierende durch einen Schnittpunkt S1 von a1 und a2 definiert werden, d.h., die beiden in 11 eingezeichneten Winkel w1 und w2 sind gleich groß. Die Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16 liegt auf der Gerade g1, genauer gesagt liegt die Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16 in Abhängigkeit von der Länge von d auf der Geraden g1. Die exakte Position lässt sich anhand eines dritten Bildes und der damit verbundenen Erzeugung einer Geraden g2 ermitteln, wobei die Gerade g2 als Winkelhalbierende durch einen Schnittpunkt S2 von a2 und a3 definiert ist. Die Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16 ergibt sich als Schnittpunkt von g1 und g2.
Die Geraden a1-a3 können mit denselben Verfahren bestimmt werden, welche für die Erkennung der Längsachse oder der Merkmale der Deichsel 12 zuvor beschrieben wurden. Die Bestimmung der Position 101 des Anhängerkupplungskopfes 16 kann durch die Berücksichtigung weiterer Bilder und dem damit verbundenen Schnitt weiterer Geraden verbessert werden.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
11: Anhänger
12: Deichsel
13: Anhängerkupplung
14: Bilderfassungsvorrichtung
15: Verarbeitungsvorrichtung
16: Anhängerkupplungskopf
21: Kante
22-26: Richtung der Längsachse der Deichsel
27: Position des Anhängerkupplungskopfes
28: mittlere Längsrichtung des Fahrzeugs
30-39: Schritt
41-44: Ellipse
45: Position des Anhängerkupplungskopfes
46, 47: Richtung der Längsachse der Deichsel
50-59: Schritt
61,62: Graph
63, 64: Merkmal der Deichsel
65, 66: Position der Deichsel
71-76: Ellipse
77: Diagramm
101: Position des Anhängerkupplungskopfes
102: Fläche des Anhängers
111: erste Position
112: zweite Position
113: dritte Position

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit einem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen einer Richtung (22-26) einer Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der Bildinformation, - Bestimmen eines Schnittpunkts (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10), wenn sich der Anhänger (11) in einem abgewinkelten Zustand zu dem Fahrzeug (10) befindet, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und der vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10).
Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit einem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen von Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in einem Bildkoordinatensystem einer Bilderfassungsvorrichtung (14), mit welcher die Bildinformation erfasst wurde, und - Bestimmen von Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in einem Fahrzeugkoordinatensystem in Abhängigkeit von den Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in dem Bildkoordinatensystem und einer vorgegebenen Anordnungsinformation der Bilderfassungsvorrichtung (14) an dem Fahrzeug (10).
Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit einem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Bildinformation umfasst: - Erfassen einer ersten Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) in einer ersten Position umfasst, und - Erfassen einer zweiten Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) in einer zweiten Position umfasst, wobei die erste Position und die zweite Position unterschiedlich sind, wobei das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen einer ersten Richtung (22) einer Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der ersten Bildinformation, - Bestimmen einer zweiten Richtung (23) der Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der zweiten Bildinformation, und - Bestimmen eines Schnittpunkts (27) zwischen der ersten Richtung (22) und der zweiten Richtung (23).
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Bildinformation umfasst: - Erfassen einer weiteren Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) in einer weiteren Position umfasst, wobei die erste Position, die zweite Position und die weitere Position unterschiedlich sind, wobei das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen einer weiteren Richtung (24) der Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der weiteren Bildinformation, - Bestimmen eines weiteren Schnittpunkts zwischen der ersten Richtung (22) und der weiteren Richtung (24) oder zwischen der zweiten Richtung (23) und der weiteren Richtung (24), und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt (27) zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung und dem weiteren Schnittpunkt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen eines weiteren Schnittpunkts zwischen der ersten Richtung (22) und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10) oder zwischen der zweiten Richtung (23) und der vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28), wenn sich der Anhänger (11) in einem abgewinkelten Zustand zu dem Fahrzeug (10) befindet, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt (27) zwischen der ersten Richtung (22) und der zweiten Richtung (23) und dem weiteren Schnittpunkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen einer ersten Position (65) eines ersten Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der ersten Bildinformation, - Bestimmen einer zweiten Position (66) des ersten Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der zweiten Bildinformation, - Bestimmen einer ersten Position eines zweiten Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der ersten Bildinformation, - Bestimmen einer zweiten Position des zweiten Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der zweiten Bildinformation, - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) derart, dass ein Winkel zwischen der ersten Position (65) des ersten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) und der zweiten Position (66) des ersten Merkmals gleich einem Winkel zwischen der ersten Position des zweiten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) und der zweiten Position des zweiten Merkmals ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) ferner umfasst: - Bestimmen einer ersten Position eines weiteren Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der ersten Bildinformation, - Bestimmen einer zweiten Position des weiteren Merkmals der Deichsel (12) durch Auswerten der zweiten Bildinformation, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch eine Optimierung derart, dass Winkelabweichungen zwischen dem Winkel zwischen der ersten Position (65) des ersten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) und der zweiten Position (66) des ersten Merkmals, dem Winkel zwischen der ersten Position des zweiten Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) und der zweiten Position des zweiten Merkmals und einem Winkel zwischen der ersten Position des weiteren Merkmals, der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) und der zweiten Position des weiteren Merkmals verringert werden.
Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit einem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Bildinformation umfasst: - Erfassen einer ersten Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) und zumindest einen Teil einer Fläche (102) des Anhängers (11), welche sich in einer bestimmten Ausrichtung zu der Deichsel (12) erstreckt, in einer ersten Position umfasst, - Erfassen einer zweiten Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Fläche (102) des Anhängers (11) in einer zweiten Position umfasst, und - Erfassen einer dritten Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Fläche (102) des Anhängers (11) in einer dritten Position umfasst, wobei das Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) umfasst: - Bestimmen eines ersten Winkels zwischen der Fläche (102) des Anhängers (11) in der ersten Position und der Fläche (102) des Anhängers (11) in der zweiten Position durch Auswerten der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation, - Bestimmen eines zweiten Winkels zwischen der Fläche (102) des Anhängers (11) in der zweiten Position und der Fläche (102) des Anhängers (11) in der dritten Position durch Auswerten der zweiten Bildinformation und der dritten Bildinformation, und - Bestimmen der Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten des ersten Winkels und des zweiten Winkels.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (10) zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit dem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine Bilderfassungsvorrichtung (14) zum Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - eine Verarbeitungsvorrichtung (15), welche ausgestaltet ist, die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (15) ferner ausgestaltet ist, eine Richtung (22-26) einer Längsachse der Deichsel (12) durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen, einen Schnittpunkt (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und einer vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10) zu bestimmen, wenn sich der Anhänger (11) in einem abgewinkelten Zustand zu dem Fahrzeug (10) befindet ,und die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) in Abhängigkeit von dem Schnittpunkt (27) zwischen der Richtung (22-26) der Längsachse der Deichsel (12) und der vorgegebenen mittleren Längsrichtung (28) des Fahrzeugs (10) zu bestimmen.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (10) zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit dem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine Bilderfassungsvorrichtung (14) zum Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - eine Verarbeitungsvorrichtung (15), welche ausgestaltet ist, die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (15) ferner ausgestaltet ist, - Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in einem Bildkoordinatensystem einer Bilderfassungsvorrichtung (14), mit welcher die Bildinformation erfasst wurde, zu bestimmen, und - Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in einem Fahrzeugkoordinatensystem in Abhängigkeit von den Koordinaten des Anhängerkupplungskopfes (16) in dem Bildkoordinatensystem und einer vorgegebenen Anordnungsinformation der Bilderfassungsvorrichtung (14) an dem Fahrzeug (10) zu bestimmen.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (10) zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit dem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine Bilderfassungsvorrichtung (14) zum Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - eine Verarbeitungsvorrichtung (15), welche ausgestaltet ist, die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (15) ferner ausgestaltet ist, - eine erste Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) in einer ersten Position umfasst, zu erfassen, - eine zweite Bildinformation, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) in einer zweiten Position umfasst, zu erfassen, wobei die erste Position und die zweite Position unterschiedlich sind, und - die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation zu bestimmen.
Vorrichtung für ein Fahrzeug (10) zur Bestimmung einer Position eines Anhängerkupplungskopfes (16), welcher zum Koppeln eines Anhängers (11) mit dem Fahrzeug (10) geeignet ist, wobei die Vorrichtung umfasst: - eine Bilderfassungsvorrichtung (14) zum Erfassen einer Bildinformation, welche zumindest einen Teil einer mit dem Anhängerkupplungskopf (16) gekoppelten Deichsel (12) des Anhängers (11) umfasst, und - eine Verarbeitungsvorrichtung (15), welche ausgestaltet ist, die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten der Bildinformation zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtung (15) ferner ausgestaltet ist, - eine erste Bildinformation zu erfassen, welche zumindest einen Teil der Deichsel (12) und zumindest einen Teil einer Fläche (102) des Anhängers (11), welche sich in einer bestimmten Ausrichtung zu der Deichsel (12) erstreckt, in einer ersten Position umfasst, - eine zweite Bildinformation zu erfassen, welche zumindest einen Teil der Fläche (102) des Anhängers (11) in einer zweiten Position umfasst, - eine dritte Bildinformation zu erfassen, welche zumindest einen Teil der Fläche (102) des Anhängers (11) in einer dritten Position umfasst, - einen ersten Winkel zwischen der Fläche (102) des Anhängers (11) in der ersten Position und der Fläche (102) des Anhängers (11) in der zweiten Position durch Auswerten der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation zu bestimmen, - einen zweiten Winkel zwischen der Fläche (102) des Anhängers der zweiten Position und der Fläche (102) des Anhängers (11) in der dritten Position durch Auswerten der zweiten Bildinformation und der dritten Bildinformation zu bestimmen, und - die Position des Anhängerkupplungskopfes (16) durch Auswerten des ersten Winkels und des zweiten Winkels zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9 ausgestaltet ist.