DE102015109537B4 - OBJECT AVOIDANCE FOR A TRAILER REVERSE ASSISTANCE SYSTEM - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Rückwärtsfahren eines Anhängers (12) mit einem Fahrzeug (14), umfassend:Generieren einer Mehrzahl von Rückfahrwegen des Anhängers (12); Anzeigen der Mehrzahl von Rückfahrwegen auf einem Display;Abtasten eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug (14) und dem Anhänger (12);Abtasten einer Nähe eines Objekts (19) in einem Umkreisfeld;Generieren einer verfügbaren Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger (12) basierend auf der Nähe des Objekts (19) und dem Kupplungswinkel;Hervorheben von Rückfahrwegen, die aus der verfügbaren Reihe ausgeschlossen wurden; undSteuern des Fahrzeugs (14) unter Verwendung eines gewünschten Rückfahrwegs (26) aus der verfügbaren Reihe dadurch gekennzeichnet, dassdas Verfahren ferner ein Generieren eines Vorwärtsmanövers für das Fahrzeug (14) umfasst, wenn keine Wege in der verfügbaren Reihe von Rückfahrwegen vorhanden sind, wobei das Vorwärtsmanöver die Position des Fahrzeugs (14) und des Anhängers (12) überwacht, um eine Benachrichtigung bereitzustellen, wenn wenigstens ein Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe vorhanden ist.A method for reversing a trailer (12) with a vehicle (14), comprising:generating a plurality of reversing paths of the trailer (12); Displaying the plurality of reversing paths on a display; sensing a hitch angle between a vehicle (14) and the trailer (12); sensing a proximity of an object (19) in a surrounding field; generating an available set of reversing paths for the trailer (12) based on the proximity of the object (19) and the coupling angle; highlighting return paths that have been excluded from the available range; andcontrolling the vehicle (14) using a desired return path (26) from the available set, characterized in that the method further comprises generating a forward maneuver for the vehicle (14) when no paths are present in the available set of return paths, wherein: Forward maneuvers monitor the position of the vehicle (14) and trailer (12) to provide notification when there is at least one reverse path in the available range.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Fahrerassistenz und aktive Sicherheitstechnologien in Fahrzeugen und insbesondere ein Anhänger-Rückfahrassistenzsystem, welches mit Objektvermeidungsmerkmalen zur Steuerung der Führung des Anhängers ausgelegt ist.The present disclosure relates generally to driver assistance and active safety technologies in vehicles, and more particularly to a trailer backup assist system designed with object avoidance features to control the guidance of the trailer.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs beim Ziehen eines Anhängers kann für viele Fahrer eine Herausforderung darstellen, insbesondere für Fahrer, die in unregelmäßigen Abständen mit einem Anhänger oder mit verschiedenen Arten von Anhängern fahren. Ein Grund für eine solche Schwierigkeit kann sein, dass das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs mit einem angebrachten Anhänger Lenkeingaben erfordert, welche den Lenkeingaben entgegengesetzt sind, wenn das Fahrzeug ohne einen am Fahrzeug angebrachten Anhänger rückwärts gefahren wird. Ein weiterer Grund kann sein, dass Objekte im Umkreis des Fahrzeugs und des Anhängers vorhanden sein können, die begrenzten Raum bereitstellen, um das Fahrzeug zu manipulieren oder den Anhänger anderweitig zu einer gewünschten Position oder entlang eines gewünschten Wegs zu lenken. Ein weiterer Grund für eine solche Schwierigkeit kann sein, dass geringfügige Fehler beim Lenken während des Rückwärtsfahrens eines Fahrzeugs mit einem angebrachten Anhänger verstärkt werden, was bewirken kann, dass der Anhänger schnell von einem gewünschten Weg abweicht. Ein noch weiterer Grund, warum sich das Rückwärtsfahren eines Anhängers als schwierig erweisen kann, ist die Notwendigkeit, das Fahrzeug in einer Weise zu steuern, welche das Potenzial für das Auftreten eines Ausbrechzustands begrenzt. Ein Ausbrechzustand kann auftreten, wenn die Lenkung des Fahrzeugs den Kupplungswinkel nicht steuern kann, so dass sich der Kupplungswinkel weiterhin erhöhen würde und das Fahrzeug vorwärts gezogen werden muss, um den Kupplungswinkel zu entlasten. Zusätzlich dazu, dass der Ausbrechzustand die ungünstige Situation schafft, in der das Fahrzeug vorwärts gezogen werden muss, kann er jedoch auch zu Kontakt zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger führen, wodurch der Anhänger und/oder das Fahrzeug beschädigt werden.Reversing a vehicle while towing a trailer can be challenging for many drivers, especially drivers who drive a trailer or multiple types of trailers at irregular intervals. One reason for such difficulty may be that reversing a vehicle with a trailer attached requires steering inputs that are opposite to the steering inputs when reversing the vehicle without a trailer attached to the vehicle. Another reason may be that there may be objects surrounding the vehicle and trailer that provide limited space to manipulate the vehicle or otherwise direct the trailer to a desired position or along a desired path. Another reason for such difficulty may be that minor errors in steering are magnified while reversing a vehicle with an attached trailer, which may cause the trailer to quickly deviate from a desired path. Yet another reason why backing a trailer can prove difficult is the need to control the vehicle in a manner that limits the potential for a runaway condition to occur. A runaway condition can occur when the vehicle's steering cannot control the hitch angle, so the hitch angle would continue to increase and the vehicle must be pulled forward to relieve the hitch angle. However, in addition to creating the adverse situation in which the vehicle must be pulled forward, the breakaway condition may also result in contact between the vehicle and the trailer, thereby causing damage to the trailer and/or the vehicle.

In der Druckschrift DE 10 2004 048 530 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kollisionsvermeidungssystems für Fahrzeuge sowie ein Kollisionsvermeidungssystem für Fahrzeuge beschrieben, mit Mitteln zur Erfassung eines vorhandenen Fahrraums und mit Mitteln zur Bestimmung eines benötigten Fahrraums, wobei Abstandswerte zwischen dem Fahrzeug und Hindernissen der Umgebung des Fahrzeugs berechnet werden. Dabei werden in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrstrategien verschiedene Trajektorien bestimmt. Weiteren Stand der Technik zum Hintergrund der Erfindung bilden die Druckschriften US 2014 / 0 160 276 A1 und DE 10 2012 205 416 A1 .In print DE 10 2004 048 530 A1 a method for operating a collision avoidance system for vehicles and a collision avoidance system for vehicles is described, with means for detecting an existing driving space and with means for determining a required driving space, distance values between the vehicle and obstacles surrounding the vehicle being calculated. Different trajectories are determined depending on different driving strategies. The publications form further prior art in the background of the invention US 2014 / 0 160 276 A1 and DE 10 2012 205 416 A1 .

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ein Anhänger-Rückfahrassistenzsystem umfasst eine Lenkeingabevorrichtung zum Eingeben eines gewünschten Rückfahrwegs eines Anhängers aus einer Mehrzahl von Wegen. Ein erster Sensor tastet einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und dem Anhänger ab. Ein zweiter Sensor tastet eine Nähe eines Objekts in einem Umkreisfeld ab. Eine Steuerung des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems begrenzt die Mehrzahl der Wege auf eine verfügbare Reihe basierend auf der Nähe des Objekts und dem Kupplungswinkel.A trailer backup assist system includes a steering input device for inputting a desired backup path of a trailer from a plurality of paths. A first sensor senses a coupling angle between a vehicle and the trailer. A second sensor scans the proximity of an object in a surrounding field. A trailer backup assist system control limits the majority of paths to an available range based on the proximity of the object and the hitch angle.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Rückwärtsfahren eines Anhängers mit einem Fahrzeug einen Schritt zum Abtasten eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und dem Anhänger bereit. Das Verfahren stellt auch einen Schritt zum Abtasten einer Nähe eines Objekts in einem Umkreisfeld bereit. Darüber hinaus bietet das Verfahren einen Schritt zum Generieren einer verfügbaren Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger basierend auf der Nähe des Objekts und des Kupplungswinkels bereit. Ferner stellt das Verfahren einen Schritt zum Eingeben eines gewünschten Rückfahrwegs aus der verfügbaren Reihe bereit.According to one aspect of the present invention, a method of reversing a trailer with a vehicle provides a step of sensing a hitch angle between a vehicle and the trailer. The method also provides a step for sensing a proximity of an object in a surrounding field. In addition, the method provides a step for generating an available set of reversing paths for the trailer based on the proximity of the object and the hitch angle. The method further provides a step for entering a desired return path from the available range.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anhänger-Rückfahrassistenzsystem eine Lenkeingabevorrichtung zum Eingeben eines gewünschten Rückfahrwegs eines Anhängers. Das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem umfasst auch einen ersten Sensor, welcher einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und dem Anhänger abtastet. Ferner umfasst das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem einen zweiten Sensor, welcher eine Nähe eines Objekts in einem Umkreisfeld von wenigstens einem des Fahrzeugs und des Anhängers abtastet. Eine Steuerung des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems generiert eine verfügbare Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger basierend auf der Nähe des Objekts und dem Kupplungswinkel. Die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen umfasst keine Rückfahrwege, welche einen Raum kreuzen, der vom Objekt eingenommen wird, oder welche einen Ausbrechzustand zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger bewirken.According to another aspect of the present invention, a trailer reversing assistance system includes a steering input device for inputting a desired reversing path of a trailer. The trailer reversing assistance system also includes a first sensor that senses a coupling angle between a vehicle and the trailer. Furthermore, the trailer reversing assistance system includes a second sensor, which detects the proximity of an object in a surrounding field of at least one of the Vehicle and trailer scanned. A trailer backup assist system controller generates an available range of backup paths for the trailer based on the proximity of the object and the hitch angle. The available range of reversing paths does not include reversing paths which cross a space occupied by the object or which cause a breakaway condition between the vehicle and the trailer.

Diese und weitere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten auf dem Gebiet beim Studieren der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verstanden und erkannt.These and other aspects, objects and features of the present invention will be understood and appreciated by those skilled in the art upon studying the following description, claims and accompanying drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Für die Zeichnungen gilt:

  • 1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs, welches an einem Anhänger mit einer Ausführungsform eines Kupplungswinkelsensors zum Betreiben eines Anhänger-Rückfahrassistenzsystems angebracht ist;
  • 2 ist ein Blockschaltbild, welches eine Ausführungsform des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems mit einer Lenkeingabevorrichtung und einer Krümmungssteuerung veranschaulicht;
  • 3 ist eine schematische Darstellung, welche die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einem überlagerten zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem veranschaulicht, das Variablen identifiziert, welche verwendet werden, um eine kinematische Beziehung des Fahrzeugs und des Anhängers für das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem zu bestimmen, gemäß einer Ausführungsform;
  • 4 ist ein schematisches Blockschaltbild, welches Teile einer Krümmungssteuerung gemäß einer weiteren Ausführungsform und andere Komponenten des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems gemäß einer derartigen Ausführungsform veranschaulicht;
  • 5 ist ein schematisches Blockschaltbild der Krümmungssteuerung aus 4, welches die Rückkopplungsarchitektur und den Signalfluss der Krümmungssteuerung gemäß einer derartigen Ausführungsform zeigt;
  • 6 ist eine schematische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen einem Kupplungswinkel und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zeigt, wie sie die Krümmung des Anhängers und einen Ausbrechwinkel betrifft;
  • 7 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform eines drehbaren Knopfs zur Auswahl einer gewünschten Krümmung eines Anhängers und eine entsprechende schematische Darstellung, welche ein Fahrzeug und einen Anhänger mit verschiedenen Anhänger-Krümmungswegen veranschaulicht, die mit gewünschten Krümmungen, die ausgewählt werden können, korrelieren;
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs und eines Anhängers, welche einen Objektnäherungssensor zum Abtasten eines Objekts in einem Umkreisfeld aufweisen, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, eines Anhängers und Objekten im Umkreisfeld, welche die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen reduzieren, gemäß einer Ausführungsform;
  • 9A ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, eines Anhängers und eines Objekts im Umkreisfeld, welche die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen reduzieren, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 9B ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, eines Anhängers und eines Objekts im Umkreisfeld, welche die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen reduzieren, gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
  • 10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Betreiben eines Anhänger-Rückfahrassistenzsystems mit Objektvermeidung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
The following applies to the drawings:
  • 1 is a top perspective view of a vehicle mounted to a trailer with an embodiment of a hitch angle sensor for operating a trailer backup assist system;
  • 2 is a block diagram illustrating an embodiment of the trailer backup assist system with a steering input device and a curvature control;
  • 3 is a schematic diagram illustrating the geometry of a vehicle and a trailer with an overlaid two-dimensional xy coordinate system identifying variables used to determine a kinematic relationship of the vehicle and the trailer for the trailer backup assist system, according to one embodiment ;
  • 4 is a schematic block diagram illustrating portions of a curvature control according to another embodiment and other components of the trailer backup assist system according to such embodiment;
  • 5 is a schematic block diagram of the curvature control 4 11 showing the feedback architecture and signal flow of curvature control according to such an embodiment;
  • 6 is a schematic diagram showing a relationship between a hitch angle and a steering angle of the vehicle as it relates to the curvature of the trailer and a breakaway angle;
  • 7 is a top view of an embodiment of a rotary knob for selecting a desired curvature of a trailer and a corresponding schematic diagram illustrating a vehicle and a trailer with various trailer curvature paths that correlate with desired curvatures that may be selected;
  • 8th is a schematic representation of a vehicle and a trailer having an object proximity sensor for scanning an object in a surrounding field, according to an exemplary embodiment;
  • 9 is a schematic representation of a vehicle, a trailer, and surrounding objects that reduce the available set of return paths, according to one embodiment;
  • 9A is a schematic representation of a vehicle, a trailer, and a surrounding object that reduce the available set of return paths, according to another embodiment;
  • 9B is a schematic representation of a vehicle, a trailer, and a surrounding object that reduce the available set of return paths, according to another embodiment; and
  • 10 is a flowchart illustrating a method for operating a trailer backup assist system with object avoidance according to an embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Zum Zwecke der Beschreibung hierin ist zu verstehen, dass das offenbarte Anhänger-Rückfahrassistenzsystem und die damit verbundenen Verfahren verschiedene alternative Ausführungsformen und Ausrichtungen annehmen können, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist. Es ist auch zu verstehen, dass die speziellen Vorrichtungen und Verfahren, welche in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden Beschreibung beschrieben sind, einfach beispielhafte Ausführungsformen der erfinderischen Konzepte sind, welche in den beigefügten Ansprüchen definiert sind. Obgleich verschiedene Aspekte des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems und der damit verbundenen Verfahren mit Bezug auf eine bestimmte beispielhafte Ausführungsform beschrieben sind, ist die offenbarte Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt, und zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen können implementiert werden, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen. Folglich sind spezielle Abmessungen und andere physische Eigenschaften, welche die hierin offenbarten Ausführungsformen betreffen, nicht als beschränkend zu betrachten, sofern in den Ansprüchen nicht ausdrücklich anderes angegeben ist.For purposes of description herein, it is to be understood that the disclosed trailer backup assist system and associated methods may adopt various alternative embodiments and orientations unless expressly stated to the contrary. It is also to be understood that the specific devices and methods illustrated in the accompanying drawings and described in the following description are simply exemplary embodiments of the inventive concepts defined in the appended claims. Although various aspects of the trailer backup assist system and associated methods are described with reference to a particular exemplary embodiment, the disclosed invention is not limited to such embodiments, and additional modifications, applications and embodiments may be implemented without departing from the disclosed invention. Accordingly, specific dimensions and other physical characteristics relating to the embodiments disclosed herein are not to be construed as limiting unless expressly stated otherwise in the claims.

Unter Bezugnahme auf 1-10 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein Anhänger-Rückfahrassistenzsystem zum Steuern eines Rückfahrwegs eines Anhängers 12, welcher an einem Fahrzeug 14 angebracht ist, indem einem Fahrer des Fahrzeugs 14 ermöglicht wird, einen gewünschten Rückfahrweg 26 des Anhängers 12 anzugeben. In einer Ausführungsform lenkt das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch, um den Anhänger 12 auf dem gewünschten Rückfahrweg 26 zu führen, wenn ein Fahrer die Fahr- und Bremspedale verwendet, um die Rückwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu steuern. Um die Position des Anhängers 12 relativ zum Fahrzeug 14 zu überwachen, kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 ein Sensorsystem 16 umfassen, welches einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 abtastet, das als ein erster Sensor oder ein Kupplungswinkelsensor 44 bezeichnet werden kann. Darüber hinaus kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 einen Objektnäherungssensor 17, welcher als ein zweiter Sensor oder ein Umkreissensor bezeichnet werden kann, zum Abtasten einer Nähe eines Objekts 19 in einem Umkreisfeld 21 des Fahrzeugs und/oder des Anhängers umfassen. Ferner kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 auch eine Lenkeingabevorrichtung 18 für einen Fahrer umfassen, wie beispielsweise eine Modusauswahlvorrichtung 20 oder einen drehbaren Knopf 30, um den gewünschten Rückfahrweg 26 des Anhängers 12 bereitzustellen. Eine Krümmungssteuerung 28 des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 kann basierend auf der Nähe des Objekts 19 und des Kupplungswinkels γ eine verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen für den Anhänger 12 generieren, welche von einer Mehrzahl möglicher Wege 25 reduziert ist, so dass die Lenkeingabevorrichtung 18 auf die Eingabe eines gewünschten Rückfahrwegs 26 aus der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen beschränkt sein kann. In einer Ausführungsform umfasst die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen nicht die Rückfahrwege, welche einen Raum kreuzen, der vom Objekt 19 eingenommen wird. Nach dem Empfangen des gewünschten Rückfahrwegs 26 kann ein Lenkbefehl basierend auf dem abgetasteten Kupplungswinkel γ und einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 generiert werden, um den Anhänger 12 auf dem gewünschten Rückfahrweg 26 zu führen. Es wird erwogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 auch eine zusätzliche oder alternative Lenkeingabevorrichtung 18 umfassen können, welche beim Rückwärtsfahren von Fahrzeug 14 und Anhänger 12 angetrieben werden kann, um den gewünschten Rückfahrweg des Anhängers 12 anzupassen.With reference to 1-10 Reference numeral 10 generally designates a trailer backup assist system for controlling a backup path of a trailer 12 attached to a vehicle 14 by allowing a driver of the vehicle 14 to specify a desired backup path 26 of the trailer 12. In one embodiment, the trailer backup assist system 10 automatically steers the vehicle 14 to guide the trailer 12 on the desired backup path 26 when a driver uses the accelerator and brake pedals to control the reverse travel speed of the vehicle 14. To monitor the position of the trailer 12 relative to the vehicle 14, the trailer backup assistance system 10 may include a sensor system 16 that senses a hitch angle γ between the trailer 12 and the vehicle 14, which may be referred to as a first sensor or a hitch angle sensor 44 . In addition, the trailer reversing assistance system 10 may include an object proximity sensor 17, which may be referred to as a second sensor or a perimeter sensor, for sensing a proximity of an object 19 in a perimeter field 21 of the vehicle and/or the trailer. Further, the trailer backup assist system 10 may also include a steering input device 18 for a driver, such as a mode selector 20 or a rotatable knob 30, to provide the desired backup path 26 of the trailer 12. A curvature control 28 of the trailer reversing assistance system 10 may generate an available series 23 of reversing paths for the trailer 12 based on the proximity of the object 19 and the hitch angle γ, which is reduced from a plurality of possible paths 25 so that the steering input device 18 responds to the input a desired return path 26 from the available row 23 of return paths can be limited. In one embodiment, the available series 23 of return paths does not include the return paths that cross a space occupied by the object 19. After receiving the desired return path 26, a steering command may be generated based on the sampled hitch angle γ and a kinematic relationship between the trailer 12 and the vehicle 14 to guide the trailer 12 on the desired return path 26. It is contemplated that additional embodiments of the trailer backup assist system 10 may also include an additional or alternative steering input device 18 that may be driven when the vehicle 14 and trailer 12 are reversing to adjust the desired backup path of the trailer 12.

Unter Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Ausführungsform ist das Fahrzeug 14 eine Pickup-Truck-Ausführungsform, welche mit einer Ausführungsform des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 zum Steuern des Rückfahrwegs des Anhängers 12 ausgestattet ist, der am Fahrzeug 14 angebracht ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 14 schwenkbar an einer Ausführungsform des Anhängers 12 angebracht, welcher einen Kastenrahmen 32 mit einem umschlossenen Ladebereich 34 und einer Zunge 36 aufweist, welche sich in Längsrichtung vom umschlossenen Ladebereich 34 nach vorne erstreckt. Der veranschaulichte Anhänger 12 weist auch einen Anhängerkupplungsverbinder in Form einer Koppleranordnung 38 auf, welche mit einem Fahrzeugkupplungsverbinder in Form einer Kupplungskugel 40 verbunden ist. Die Koppleranordnung 38 rastet auf der Kupplungskugel 40 ein, um eine Schwenkkugelgelenkverbindung 42 bereitzustellen, welche die Artikulation des Kupplungswinkels γ ermöglicht. Es sollte erkannt werden, dass weitere Ausführungsformen des Anhängers 12 mehr als eine Achse umfassen können; verschiedene Formen und Größen aufweisen können, welche für unterschiedliche Lasten und Gegenstände ausgelegt sind, wie beispielsweise Bootsanhänger oder Pritschenanhänger; und alternativ mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt sein können, um eine Schwenkverbindung bereitzustellen, wie beispielsweise durch Verbinden mit einem Sattelkupplungsverbinder.With reference to the in 1 In the embodiment shown, the vehicle 14 is a pickup truck embodiment equipped with an embodiment of the trailer backup assist system 10 for controlling the backup path of the trailer 12 attached to the vehicle 14. In particular, the vehicle 14 is pivotally attached to an embodiment of the trailer 12, which has a box frame 32 with an enclosed loading area 34 and a tongue 36 which extends longitudinally forward from the enclosed loading area 34. The illustrated trailer 12 also includes a trailer hitch connector in the form of a coupler assembly 38 which is connected to a vehicle hitch connector in the form of a hitch ball 40. The coupler assembly 38 engages the coupling ball 40 to provide a pivot ball joint connection 42 that allows articulation of the coupling angle γ. It should be appreciated that other embodiments of trailer 12 may include more than one axle; may have different shapes and sizes designed for different loads and objects, such as boat trailers or flatbed trailers; and alternatively may be coupled to the vehicle 14 to provide a pivotal connection, such as by connecting to a fifth wheel connector.

Weiter Bezug nehmend auf 1 umfasst das Sensorsystem 16 in der veranschaulichten Ausführungsform einen sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 zum Abtasten des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Der veranschaulichte Kupplungswinkelsensor 44 verwendet eine Kamera 46 (z. B. Videoabbildungskamera), welche in der Nähe eines oberen Bereichs der Fahrzeugheckklappe 48 an der Rückseite des Fahrzeugs 14 wie gezeigt angeordnet sein kann, so dass die Kamera 46 relativ zur Zunge 36 des Anhängers 12 erhöht sein kann. Die veranschaulichte Kamera 46 weist ein Abbildungsfeld der Ansicht 50 auf, welches angeordnet und ausgerichtet ist, um ein oder mehrere Bilder des Anhängers 12 zu erfassen, einschließlich einer Region mit einer oder mehreren gewünschten Zielplatzierungszonen für wenigstens ein Ziel 52, das gesichert werden soll. Obwohl erwogen wird, dass die Kamera 46 Bilder des Anhängers 12 ohne ein Ziel 52 erfassen kann, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen, umfasst das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 in der veranschaulichten Ausführungsform ein Ziel 52, welches auf dem Anhänger 12 angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Informationen nutzt, die über Bilderfassung und Verarbeitung des Ziels 52 erfasst werden. Beispielsweise kann die veranschaulichte Kamera 46 eine Videoabbildungskamera umfassen, welche wiederholt aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12 erfasst, die verarbeitet werden können, um das Ziel 52 und seine Anordnung am Anhänger 12 zu identifizieren, um die Bewegung des Ziels 52 und des Anhängers 12 relativ zum Fahrzeug 14 und entsprechenden Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Es sollte auch beachtet werden, dass die Kamera 46 eine oder mehrere Videoabbildungskameras umfassen und an anderen Stellen am Fahrzeug 14 angeordnet sein kann, um Bilder des Anhängers 12 und die gewünschte Zielplatzierungszone zu erfassen, beispielsweise an einer Fahrgastkabine 54 des Fahrzeugs 14, um Bilder eines Gooseneck-Anhängers zu erfassen. Ferner ist vorgesehen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Kupplungswinkelsensors 44 und des Sensorsystems 16 zum Bereitstellen des Kupplungswinkels γ ein(en) oder eine Kombination von einem Potentiometer, einem magnetbasierten Sensor, einem optischen Sensor, einem Näherungssensor, einem Drehsensor, einem kapazitiven Sensor, einem induktiven Sensor oder einem mechanisch basierten Sensor umfassen können, wie beispielsweise eine mechanische Sensorbaugruppe, welche auf der Schwenkkugelgelenkverbindung 42 montiert ist, ein Gierratensensor am Anhänger 12 und Fahrzeug 14, Energiewandler eines Rückfahrhilfesystems, ein Blind-Spot-System und/oder ein Querverkehrswarnsystem, und anderen denkbaren Sensoren oder Indikatoren des Kupplungswinkels γ, welche ergänzend zum oder anstelle des sichtbasierten Kupplungswinkelsensors 44 verwendet werden.Further referring to 1 In the illustrated embodiment, the sensor system 16 includes a vision-based hitch angle sensor 44 for sensing the hitch angle γ between the vehicle 14 and the trailer 12. The illustrated hitch angle sensor 44 uses a camera 46 (e.g., video imaging camera) located near an upper portion of the Vehicle tailgate 48 can be arranged at the rear of the vehicle 14 as shown, so that the camera 46 can be increased relative to the tongue 36 of the trailer 12. The illustrated camera 46 includes an image field of view 50 arranged and oriented to capture one or more images of the trailer 12, including a region having one or more desired target placement zones for at least one target 52 to be secured. Although it is contemplated that the camera 46 may capture images of the trailer 12 without a target 52 to determine the hitch angle γ, in the illustrated embodiment, the trailer backup assist system 10 includes a target 52 disposed on the trailer 12 to enable the trailer reversing assistance system 10 to use information captured via image capture and processing of the target 52. For example, the illustrated camera 46 may include a video imaging camera that repeatedly captures sequential images of the trailer 12 that may be processed to identify the target 52 and its location on the trailer 12, the movement of the target 52 and the trailer 12 relative to the vehicle 14 and the corresponding coupling angle γ. It should also be noted that the camera 46 may include one or more video imaging cameras and may be located elsewhere on the vehicle 14 to capture images of the trailer 12 and the desired target placement zone, for example, at a passenger cabin 54 of the vehicle 14 to capture images of a Gooseneck trailer. Furthermore, it is provided that additional embodiments of the coupling angle sensor 44 and the sensor system 16 for providing the coupling angle γ include one or a combination of a potentiometer, a magnet-based sensor, an optical sensor, a proximity sensor, a rotation sensor, a capacitive sensor, an inductive Sensor or a mechanically based sensor, such as a mechanical sensor assembly mounted on the pivot ball joint 42, a yaw rate sensor on the trailer 12 and vehicle 14, energy converters of a backup assist system, a blind spot system and/or a cross traffic warning system, and others conceivable sensors or indicators of the coupling angle γ, which are used in addition to or instead of the vision-based coupling angle sensor 44.

Unter Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 stellt der Kupplungswinkelsensor 44 den abgetasteten Kupplungswinkel γ dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 bereit. In ähnlicher Weise empfängt die veranschaulichte Ausführungsform des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 Informationen in Bezug auf den Fahrzeugzustand von weiteren Sensoren und Vorrichtungen. Diese Informationen umfassen Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung 56, welche ein globales Positionierungssystem (GPS) am Fahrzeug 14 oder eine gehandhabte Vorrichtung umfassen kann, um eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 basierend auf der Position der Positionierungsvorrichtung 56 in Bezug auf den Anhänger 12 und/oder das Fahrzeug 14 und basierend auf dem abgetasteten Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Die Positionierungsvorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ ein Koppelnavigationssystem zur Bestimmung der Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 in einem lokalisierten Koordinatensystem umfassen, welches wenigstens auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und dem Kupplungswinkel γ basiert. Andere Fahrzeuginformationen, welche vom Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 von einem Geschwindigkeitssensor 58 und eine Gierrate des Fahrzeugs 14 von einem Giersensor 60 umfassen. Es wird erwogen, dass der Kupplungswinkelsensor 44 und andere Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen in weiteren Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie beispielsweise Näherungssensorsignale oder aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12, welche eine Steuerung des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um einen Wert oder einen Indikator zu bestimmen, wie beispielsweise einen Kupplungswinkelwert oder einen Bereich von Kupplungswinkeln γ.With reference to the in 2 In the embodiment shown of the trailer reversing assistance system 10, the coupling angle sensor 44 provides the sampled coupling angle γ to the trailer reversing assistance system 10. Similarly, the illustrated embodiment of the trailer backup assist system 10 receives information related to vehicle condition from additional sensors and devices. This information includes positioning information from a positioning device 56, which may include a global positioning system (GPS) on the vehicle 14 or a managed device to determine a coordinate position of the vehicle 14 and the trailer 12 based on the position of the positioning device 56 with respect to the trailer 12 and / or the vehicle 14 and based on the sampled coupling angle γ. The positioning device 56 may additionally or alternatively include a dead reckoning system for determining the coordinate position of the vehicle 14 and the trailer 12 in a localized coordinate system based at least on the vehicle speed, the steering angle and the hitch angle γ. Other vehicle information received from the trailer backup assist system 10 may include a speed of the vehicle 14 from a speed sensor 58 and a yaw rate of the vehicle 14 from a yaw sensor 60. It is contemplated that, in further embodiments, the hitch angle sensor 44 and other vehicle sensors and devices may provide sensor signals or other information, such as proximity sensor signals or sequential images of the trailer 12, which a controller of the trailer backup assist system 10 may process with various routines to a value or to determine an indicator, such as a coupling angle value or a range of coupling angles γ.

Die Ausführungsform des in 2 gezeigten Anhänger-Rückfahrassistenzsystems umfasst auch den Objektnäherungssensor 17, welcher die Nähe eines Objekts 19 an die Krümmungssteuerung 28 des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 bereitstellt. Genauer gesagt stellt der Objektnäherungssensor 17 dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Näherungsinformationen des Objekts 19 bereit, welche Informationen umfassen können, die eine Position des Objekts 19 oder von Objekten relativ zum Fahrzeug und/oder Anhänger schätzen. Der Objektnäherungssensor 17 kann einen einzelnen Sensor, mehrere Sensoren und verschiedene Kombinationen von Sensoren und Sensorsystemen umfassen, um Informationen zu erfassen, zu generieren und auszugeben, welche die Nähe des Objekts 19 charakterisieren, das zum Fahrzeug und/oder Anhänger benachbart ist, wie hierin ausführlicher beschrieben ist. Dementsprechend kann der Objektnäherungssensor 17 Teile des Kupplungswinkelsensors 44, der Positionierungsvorrichtung 56 oder anderer zusätzlicher Sensoren und Vorrichtungen umfassen oder damit integriert sein. Das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 kann die Näherungsinformationen des Objekts 19 oder von Objekten als Eingabe an die Krümmungssteuerung verwenden, um eine Kollision mit dem Objekt 19 oder Objekten zu vermeiden, wie beispielsweise durch Begrenzen der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen, welche von der Lenkeingabevorrichtung wählbar sind, durch Korrigieren eines aktuellen Rückfahrwegs oder anderweitiges Verhindern, dass der Anhänger und das Fahrzeug mit dem Objekt 19 in Kontakt kommen, wie im Folgenden ausführlicher offenbart wird.The embodiment of the in 2 Trailer reversing assistance system shown also includes the object proximity sensor 17, which provides the proximity of an object 19 to the curvature control 28 of the trailer reversing assistance system 10. More specifically, the object proximity sensor 17 provides the trailer backup assistance system 10 with proximity information of the object 19, which may include information estimating a position of the object 19 or objects relative to the vehicle and/or trailer. The object proximity sensor 17 may include a single sensor, multiple sensors, and various combinations of sensors and sensor systems to capture, generate, and output information that characterizes the proximity of the object 19 adjacent to the vehicle and/or trailer, as described in more detail herein is described. Accordingly, the object proximity sensor 17 may include or be integrated with parts of the coupling angle sensor 44, the positioning device 56 or other additional sensors and devices. The trailer backup assist system 10 may use the proximity information of the object 19 or objects as input to the curvature control to avoid a collision with the object 19 or objects, such as by limiting the available range 23 of backup paths determined by the steering input Device can be selected by correcting a current reversing path or otherwise preventing the trailer and vehicle from coming into contact with the object 19, as will be disclosed in more detail below.

Wie ferner in 2 gezeigt, kommuniziert eine Ausführungsform des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 mit einem Servolenkungssystem 62 des Fahrzeugs 14, um gelenkte Räder 64 (1) des Fahrzeugs 14 zum Bewegen des Fahrzeugs 14 in einer solchen Weise zu betreiben, dass der Anhänger 12 in Übereinstimmung mit der gewünschten Krümmung des Anhängers 12 reagiert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenkungssystem 62 ein System zur elektrischen Servolenkung (Electric Power-Assisted Steering, EPAS), welches einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Drehen der gelenkten Räder 64 auf einen Lenkwinkel basierend auf einem Lenkbefehl umfasst, wobei der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 67 des Servolenkungssystem 62 abgetastet wird. Der Lenkbefehl kann vom Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 für eine autonome Lenkung während eines Rückfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. Lenkradwinkel) eines Lenkrads 68 (1) bereitgestellt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 jedoch mechanisch mit den gelenkten Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, so dass sich das Lenkrad 68 gemeinsam mit den gelenkten Rädern 64 bewegt, wodurch ein manueller Eingriff mit dem Lenkrad 68 während einer autonomem Lenkung verhindert wird. Genauer gesagt wird ein Drehmomentsensor 70 am Servolenkungssystem 62 bereitgestellt, welcher ein Drehmoment auf dem Lenkrad 68 abtastet, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads 68 erwartet wird und somit indikativ für einen manuellen Eingriff ist, wobei das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 den Fahrer warnen kann, den manuellen Eingriff mit dem Lenkrad 68 und/oder die autonome Lenkung zu beenden.As further in 2 shown, an embodiment of the trailer reversing assistance system 10 communicates with a power steering system 62 of the vehicle 14 to steer wheels 64 ( 1 ) of the vehicle 14 to move the vehicle 14 in such a manner that the trailer 12 responds in accordance with the desired curvature of the trailer 12. In the illustrated embodiment, the power steering system 62 is an electric power-assisted steering (EPAS) system that includes an electric steering motor 66 for turning the steered wheels 64 to a steering angle based on a steering command, the steering angle being determined by a steering angle sensor 67 of the power steering system 62 is scanned. The steering command may be provided by the trailer reversing assistance system 10 for autonomous steering during a reversing maneuver and may alternatively be provided manually via a rotational position (e.g. steering wheel angle) of a steering wheel 68 ( 1 ) to be provided. However, in the illustrated embodiment, the steering wheel 68 of the vehicle 14 is mechanically coupled to the steered wheels 64 of the vehicle 14 such that the steering wheel 68 moves in concert with the steered wheels 64, thereby preventing manual engagement with the steering wheel 68 during autonomous steering becomes. More specifically, a torque sensor 70 is provided on the power steering system 62, which senses a torque on the steering wheel 68 that is not expected by the autonomous control of the steering wheel 68 and is therefore indicative of manual intervention, wherein the trailer backup assistance system 10 can warn the driver to end the manual intervention with the steering wheel 68 and/or the autonomous steering.

Unter erneuter Bezugnahme auf die in 2 veranschaulichte Ausführungsform stellt das Servolenkungssystem 62 die Krümmungssteuerung 28 des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 mit Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14, einschließlich eines Lenkwinkels, bereit. Die Krümmungssteuerung 28 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 14 und Anhängers 12, um den Anhänger 12 entlang des gewünschten Rückfahrwegs 26 und/oder der gewünschten Krümmung zu führen. Es ist denkbar, dass das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 in weiteren Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenkungssystems 62 sein kann. Beispielsweise kann das Servolenkungssystem 62 einen Anhänger-Rückfahrassistenzalgorithmus zum Generieren von Fahrzeuglenkinformationen und Befehlen als Funktion von allen oder einem Teil der Informationen umfassen, welche von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenkungssystem 62, einem Bremssteuerungssystem 72, einem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen empfangen werden.Referring again to the in 2 In the illustrated embodiment, the power steering system 62 provides the curvature controller 28 of the trailer backup assist system 10 with information regarding a rotational position of the steered wheels 64 of the vehicle 14, including a steering angle. The curvature controller 28 in the illustrated embodiment processes the current steering angle in addition to other conditions of the vehicle 14 and trailer 12 to guide the trailer 12 along the desired return path 26 and/or curvature. It is conceivable that the trailer reversing assistance system 10 can be an integrated component of the power steering system 62 in further embodiments. For example, the power steering system 62 may include a trailer backup assist algorithm for generating vehicle steering information and commands as a function of all or a portion of the information received from the steering input device 18, the hitch angle sensor 44, the power steering system 62, a brake control system 72, a powertrain control system 74, and other vehicle sensors and devices are received.

Wie auch in 2 veranschaulicht, kann das Bremssteuerungssystem 72 auch mit der Krümmungssteuerung 28 kommunizieren, um dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie beispielsweise Radgeschwindigkeit, bereitzustellen und um Bremsbefehle von der Krümmungssteuerung 28 zu empfangen. Beispielsweise können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen von einzelnen Radgeschwindigkeiten bestimmt werden, wie vom Bremssteuerungssystem 72 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch von dem Antriebsstrangsteuerungssystem 74, dem Geschwindigkeitssensor 58 und der Positionierungsvorrichtung 56, neben anderen denkbaren Mitteln, bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können einzelne Radgeschwindigkeiten auch verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, welche dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 alternativ oder zusätzlich zum Giersensor 60 zur Verwendung bei der Bestimmung der Fahrzeuglenkbefehle bereitgestellt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Fahrzeugbremsinformationen an das Bremssteuerungssystem 72 bereitstellen, um zu ermöglichen, dass das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 das Bremsen des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 steuert. Beispielsweise kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 regeln, wodurch das Potenzial für inakzeptable Anhänger-Rückfahrzustände reduziert werden kann. Beispiele für inakzeptable Anhänger-Rückfahrzustände umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Übergeschwindigkeitszustand des Fahrzeugs 14, eine hohe Kupplungswinkelrate, dynamische Instabilität des Anhängerwinkels, einen berechneten theoretischen Ausbrechzustand des Anhängers (definiert durch einen maximalen Fahrzeuglenkwinkel, Deichsellänge, Radstand des Zugfahrzeugs und eine effektive Anhängerlänge) oder Ausbrechbegrenzung mit physischem Kontakt (definiert durch eine Winkelverlagerungsgrenze relativ zum Fahrzeug 14 und Anhänger 12) und dergleichen. Es wird hierin offenbart, dass das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 ein Warnsignal ausgeben kann, welches einer Benachrichtung über einen tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten inakzeptablen AnhängerRückfahrzustand entspricht.As in 2 As illustrated, the brake control system 72 may also communicate with the camber controller 28 to provide braking information, such as wheel speed, to the trailer backup assist system 10 and to receive braking commands from the camber controller 28. For example, vehicle speed information may be determined from individual wheel speeds as monitored by the brake control system 72. Vehicle speed may also be determined by the powertrain control system 74, the speed sensor 58, and the positioning device 56, among other conceivable means. In some embodiments, individual wheel speeds may also be used to determine a vehicle yaw rate, which may be provided to the trailer backup assist system 10 alternatively or in addition to the yaw sensor 60 for use in determining vehicle steering commands. In certain embodiments, the trailer backup assist system 10 may provide vehicle braking information to the brake control system 72 to enable the trailer backup assist system 10 to control braking of the vehicle 14 while the trailer 12 is reversing. For example, in some embodiments, the trailer backup assist system 10 may control the speed of the vehicle 14 while the trailer 12 is reversing, thereby reducing the potential for unacceptable trailer backup conditions. Examples of unacceptable trailer backup conditions include, but are not limited to, an overspeed condition of the vehicle 14, a high hitch angle rate, dynamic trailer angle instability, a calculated theoretical trailer breakaway condition (defined by a maximum vehicle steering angle, drawbar length, tow vehicle wheelbase, and effective Trailer length) or physical contact breakaway limit (defined by an angular displacement limit relative to the vehicle 14 and trailer 12), and the like. It is disclosed herein that the trailer backup assist system 10 emits a warning signal can output, which corresponds to a notification of an actual, impending and / or expected unacceptable trailer reversing condition.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 in der veranschaulichten Ausführungsform mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugwarnsystems 76, welche Fahrzeugbremslichter 78 und Fahrzeugwarnblinklichter zur Bereitstellung einer visuellen Warnung und eine Fahrzeughupe 79 und/oder Lautsprecher 81 zur Bereitstellung einer hörbaren Warnung umfassen können. Darüber hinaus kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI) 80 für das Fahrzeug 14 kommunizieren, einschließlich einer Fahrzeuganzeige 82, wie beispielsweise eine am Center-Stack montierte Navigations-/Unterhaltungsanzeige (1). Ferner kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer weiteren Ausführungsform der HMI 80 kommunizieren, wie beispielsweise mit einer oder mehreren handgehaltenen oder tragbaren Vorrichtungen, einschließlich eines oder mehreren Smartphones. Die tragbare Vorrichtung kann auch die Anzeige 82 zum Anzeigen eines oder mehrerer Bilder und anderer Informationen für einen Benutzer umfassen. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung ein oder mehrere Bilder des Anhängers 12 und die Zielposition innerhalb einer gewünschten Zielplatzierungszone auf der Anzeige anzeigen. Darüber hinaus kann die tragbare Vorrichtung Feedbackinformationen über die Fahrzeugzielverbindung, einschließlich visueller und hörbarer Warnungen, bereitstellen.With continued reference to 2 In the illustrated embodiment, the trailer backup assist system 10 may communicate with one or more devices, including a vehicle warning system 76, which may include vehicle brake lights 78 and vehicle hazard warning lights to provide a visual warning and a vehicle horn 79 and/or speakers 81 to provide an audible warning. Additionally, the trailer backup assist system 10 may communicate with a human machine interface (HMI) 80 for the vehicle 14, including a vehicle display 82, such as a center stack mounted navigation/entertainment display ( 1 ). Further, the trailer backup assist system 10 may communicate via wireless communication with another embodiment of the HMI 80, such as one or more handheld or portable devices, including one or more smartphones. The portable device may also include display 82 for displaying one or more images and other information to a user. For example, the portable device may display one or more images of the trailer 12 and the target position within a desired target placement zone on the display. Additionally, the wearable device may provide feedback information about the vehicle target connection, including visual and audible warnings.

Wie ferner in 2 veranschaulicht, umfasst das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 eine Lenkeingabevorrichtung 18, welche mit der Krümmungssteuerung 28 verbunden ist, um die Kommunikation von Informationen dazwischen zu ermöglichen. Es wird hierin offenbart, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 in einer drahtgebundenen oder drahtlosen Weise mit der Krümmungssteuerung 28 gekoppelt sein kann. Die Lenkeingabevorrichtung 18 stellt dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Informationen bereit, welche den gewünschten Rückfahrweg 26 des Anhängers 12 definieren, damit die Krümmungssteuerung 28 Lenkbefehle verarbeitet und generiert. Die Lenkbefehle des Anhängers können Informationen umfassen, welche sich auf eine befohlene Änderung des Fahrwegs beziehen, wie beispielsweise eine Änderung im Radius des Rückfahrwegs 26 (z. B. Krümmung), und Informationen, welche sich auf eine Anzeige beziehen, dass der Anhänger 12 entlang eines Wegs fahren soll, der durch eine Längsmittellinienachse des Anhängers 12 definiert ist (d. h. entlang eines im Wesentlichen geraden Fahrwegs). Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß der veranschaulichten Ausführungsform die Modusauswahlvorrichtung 20 zur Auswahl der Längsrichtung 22 des Anhängers 12, der Längsrichtung 24 des Fahrzeugs 14 oder der Krümmung basierend auf dem vorliegenden Kupplungswinkel γ oder Eingriff von einer anderen Lenkeingabevorrichtung 18, wie beispielsweise dem drehbaren Knopf 30, umfassen. Dementsprechend kann die Lenkeingabevorrichtung 18 in der veranschaulichten Ausführungsform auch eine Drehsteuerungseingabevorrichtung umfassen, um einem Fahrer des Fahrzeugs 14 zu ermöglichen, gewünschte Lenkaktionen des Anhängers zu befehlen oder anderweitig den gewünschten Rückfahrweg 26 auszuwählen. Beispielsweise kann die Drehsteuerungseingabevorrichtung ein drehbarer Knopf 30 sein, welcher um eine Drehachse drehbar ist, die sich durch eine obere Oberfläche oder Fläche des Knopfs erstreckt. In anderen Ausführungsformen kann der drehbare Knopf 30 um eine Drehachse drehbar sein, welche sich zu einer oberen Oberfläche oder Fläche des drehbaren Knopfs 30 im Wesentlichen parallel erstreckt. Ferner kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß weiteren Ausführungsformen alternative Vorrichtungen zum Bereitstellen eines gewünschten Rückfahrwegs 26 umfassen, wie beispielsweise einen Joystick, drückbare Tasten, Schiebeeingabegeräte, verschiedene Bedienelemente auf einer tragbaren Vorrichtung, verschiedene Benutzerschnittstellen auf einer Berührungsbildschirmanzeige, sichtbasierte Systeme zum Empfangen von Gesten, einen Bahnplaner oder ein anderes programmierbares Routensystem und andere denkbare Eingabevorrichtungen, wie sie im Allgemeinen von Durchschnittsfachleuten verstanden werden.As further in 2 As illustrated, the trailer backup assist system 10 includes a steering input device 18 coupled to the curvature controller 28 to enable communication of information therebetween. It is disclosed herein that the steering input device 18 may be coupled to the curvature controller 28 in a wired or wireless manner. The steering input device 18 provides the trailer reversing assistance system 10 with information that defines the desired reversing path 26 of the trailer 12 so that the curvature control 28 processes and generates steering commands. The trailer steering commands may include information related to a commanded change in travel path, such as a change in the radius of the return path 26 (e.g., curvature), and information related to an indication that the trailer 12 is along a path defined by a longitudinal centerline axis of the trailer 12 (ie, along a substantially straight path). As explained in more detail below, the steering input device 18 according to the illustrated embodiment may use the mode selector 20 to select the longitudinal direction 22 of the trailer 12, the longitudinal direction 24 of the vehicle 14, or the curvature based on the present hitch angle γ or engagement from another steering input device 18, such as for example the rotatable button 30. Accordingly, in the illustrated embodiment, the steering input device 18 may also include a rotational control input device to enable a driver of the vehicle 14 to command desired steering actions of the trailer or otherwise select the desired return path 26. For example, the rotary control input device may be a rotatable knob 30 rotatable about an axis of rotation extending through an upper surface of the knob. In other embodiments, the rotatable knob 30 may be rotatable about an axis of rotation that extends substantially parallel to an upper surface or surface of the rotatable knob 30. Further, according to further embodiments, the steering input device 18 may include alternative devices for providing a desired return path 26, such as a joystick, pressable buttons, sliding input devices, various controls on a portable device, various user interfaces on a touch screen display, vision-based systems for receiving gestures, a path planner or other programmable routing system and other conceivable input devices generally understood by those of ordinary skill in the art.

Weiter Bezug nehmend auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Krümmungssteuerung 28 mit einem Mikroprozessor 84 ausgelegt, um im Speicher 86 gespeicherte Logik und Routinen zu verarbeiten, welche Informationen von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenkungssystem 62, dem Bremssteuerungssystem 72, dem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen empfangen. Die Krümmungssteuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und Befehle als Funktion von allen oder einem Teil der Informationen generieren, welche von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenkungssystem 62, dem Bremssteuerungssystem 72, dem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen empfangen werden. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und Befehle dem Servolenkungssystem 62 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 14 zu beeinflussen, um einen befohlenen Fahrweg für den Anhänger 12 zu erreichen. Die Krümmungssteuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zur Verarbeitung einer oder mehrerer Routinen umfassen. Auch kann die Krümmungssteuerung 28 den Speicher 86 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen umfassen, einschließlich einer Routine für den Anhänger geradeaus, einer Routine für das Fahrzeug geradeaus und einer Routine für eine gesperrte Krümmung. Es sollte erkannt werden, dass die Krümmungssteuerung 28 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine gemeinsam genutzte Steuerung sein kann, welche mit anderen Steuerungsfunktionen integriert ist, wie beispielsweise mit dem Sensorsystem 16, dem Servolenkungssystem 62 und anderen denkbaren Onboard- oder Offboard-Fahrzeugsteuersystemen.Further referring to the in 2 In the embodiment shown, the curvature controller 28 is configured with a microprocessor 84 to process logic and routines stored in memory 86 that receive information from the steering input device 18, the clutch angle sensor 44, the power steering system 62, the brake control system 72, the powertrain control system 74, and other vehicle sensors and devices received. The curvature controller 28 may generate vehicle steering information and commands as a function of all or a portion of the information received from the steering input device 18, the clutch angle sensor 44, the power steering system 62, the brake control system 72, the powertrain control system 74, and other vehicle sensors and devices. Thereafter, the vehicle steering information and commands may be provided to the power steering system 62 to influence the steering of the vehicle 14 to achieve a commanded path for the trailer 12. The curvature controller 28 may use the microprocessor 84 and/or other analog and/or digital circuitry to process one or more routines include. Also, the curve controller 28 may include the memory 86 for storing one or more routines, including a trailer straight ahead routine, a vehicle straight ahead routine, and a locked curve routine. It should be appreciated that the curvature controller 28 may be a standalone dedicated controller or a shared controller integrated with other control functions, such as the sensor system 16, the power steering system 62, and other conceivable onboard or offboard vehicle control systems.

Unter Bezugnahme auf 3 wenden wir uns nun einer Erörterung über Fahrzeug- und Anhängerinformationen und Parameter zu, welche verwendet werden, um eine kinematische Beziehung zwischen einer Krümmung eines Fahrwegs des Anhängers 12 und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs, das den Anhänger 12 zieht, zu berechnen, wobei ein kinematisches Modell niedriger Ordnung für ein Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10, welches gemäß einigen Ausführungsformen ausgelegt ist, erwünscht sein kann. Um ein solches kinematisches Modell niedriger Ordnung zu erreichen, werden bestimmte Annahmen im Hinblick auf Parameter gemacht, die dem Fahrzeug/Anhänger-System zugeordnet sind. Beispiele solcher Annahmen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, dass der Anhänger 12 durch das Fahrzeug 14 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit rückwärts gefahren wird, dass die Räder des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 einen vernachlässigbaren (z. B. keinen) Schlupf aufweisen, dass die Reifen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 eine vernachlässigbare (z. B. keine) Verformung aufweisen, dass die Aktuatordynamik des Fahrzeugs 14 vernachlässigbar ist, dass das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 vernachlässigbare (z. B. keine) Roll- oder Nickbewegungen aufweisen, neben anderen denkbaren Faktoren mit dem Potenzial, dass sie einen Einfluss auf die Steuerung des Anhängers 12 mit dem Fahrzeug 14 aufweisen.With reference to 3 Let us now turn to a discussion of vehicle and trailer information and parameters used to calculate a kinematic relationship between a curvature of a path of the trailer 12 and the steering angle of the vehicle towing the trailer 12, a kinematic model Low order may be desirable for a trailer backup assist system 10 designed according to some embodiments. In order to achieve such a low order kinematic model, certain assumptions are made with respect to parameters associated with the vehicle/trailer system. Examples of such assumptions include, but are not limited to, that the trailer 12 is being backed by the vehicle 14 at a relatively low speed, that the wheels of the vehicle 14 and the trailer 12 have negligible (e.g., no) slip, that the tires of the vehicle 14 and the trailer 12 have negligible (e.g. no) deformation, that the actuator dynamics of the vehicle 14 are negligible, that the vehicle 14 and the trailer 12 have negligible (e.g. no) rolling or Pitching movements, among other conceivable factors with the potential to have an influence on the control of the trailer 12 with the vehicle 14.

Wie in 3 gezeigt, basiert die kinematische Beziehung für ein durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiertes System auf verschiedenen Parametern, die dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zugeordnet sind. Diese Parameter umfassen:

  • δ: Lenkwinkel an den gelenkten Vorderrädern des Fahrzeugs 14;
  • α: Gierwinkel des Fahrzeugs 14;
  • β : Gierwinkel des Anhängers 12;
  • γ: Kupplungswinkel (γ = β-α);
  • W: Radstand des Fahrzeugs 14;
  • L: Länge zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs 14;
  • D: Abstand zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers 12 oder effektiven Achse für einen mehrachsigen Anhänger 12 (Achsenlänge kann ein Äquivalent sein); und
  • r2: Krümmungsradius für den Anhänger 12.
As in 3 As shown, the kinematic relationship for a system defined by a vehicle 14 and a trailer 12 is based on various parameters associated with the vehicle 14 and the trailer 12. These parameters include:
  • δ: steering angle at the steered front wheels of the vehicle 14;
  • α: yaw angle of the vehicle 14;
  • β: yaw angle of the trailer 12;
  • γ: coupling angle (γ = β-α);
  • W: wheelbase of the vehicle 14;
  • L: length between the coupling point and the rear axle of the vehicle 14;
  • D: Distance between the coupling point and the axle of the trailer 12 or effective axle for a multi-axle trailer 12 (axle length may be an equivalent); and
  • r 2 : Radius of curvature for the trailer 12.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhängerwegkrümmungsradius r2 am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ kann mittels der unten bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Als solche kann die Anhängerwegkrümmung κ2, falls der Kupplungswinkel γ bereitgestellt wird, basierend auf der Regelung des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β̇̇ die Anhängergierrate ist und η̇ die Anhängergeschwindigkeit ist). κ 2 = 1 r 2 = β ˙ η ˙ = ( W + K V 2 g ) sin γ + L  cos γ + tan δ D ( ( W + K V 2 g ) cos γ L  sin γ tan δ )

Figure DE102015109537B4_0001
One embodiment of a kinematic relationship between the trailer path radius of curvature r 2 at the center of an axle of the trailer 12, the steering angle δ of the steered wheels 64 of the vehicle 14, and the hitch angle γ can be expressed using the equation provided below. As such, if the hitch angle γ is provided, the trailer path curvature κ 2 can be controlled based on the control of the steering angle δ (where β ̇ ̇ is the trailer yaw rate and η̇ is the trailer speed). κ 2 = 1 r 2 = β ˙ η ˙ = ( W + K v 2 G ) sin γ + L cos γ + tan δ D ( ( W + K v 2 G ) cos γ L sin γ tan δ )
Figure DE102015109537B4_0001

Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ als Funktion der Anhängerwegkrümmung k2 und des Kupplungswinkels γ bereitzustellen. δ = tan 1 ( ( W + K V 2 g ) [ κ 2 D cos γ sin γ ] D L κ 2 sin γ + L  cos γ ) = F ( γ , κ 2 , K )

Figure DE102015109537B4_0002
This relationship can be expressed to provide the steering angle δ as a function of the trailer path curvature k 2 and the hitch angle γ. δ = tan 1 ( ( W + K v 2 G ) [ κ 2 D cos γ sin γ ] D L κ 2 sin γ + L cos γ ) = F ( γ , κ 2 , K )
Figure DE102015109537B4_0002

Dementsprechend sind bestimmte Parameter der kinematischen Beziehung (z. B. D, W und L) für eine bestimmte Fahrzeug- und Anhängerkombination konstant und als bekannt angenommen V ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und g ist die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein von der Geschwindigkeit abhängiger Parameter, welcher, wenn er auf Null gesetzt wird, die Berechnung des Lenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig macht. Beispielsweise können für das Fahrzeug spezifische Parameter der kinematischen Beziehung in einem elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs 14 vordefiniert werden und für den Anhänger spezifische Parameter der kinematischen Beziehung können durch einen Fahrer des Fahrzeugs 14 eingegeben werden, vom abgetasteten Anhängerverhalten in Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig von Signalen bestimmt, welche vom Anhänger 12 bereitgestellt werden. Die Anhängerwegkrümmung κ2 wird aus der Fahrereingabe über die Lenkeingabevorrichtung bestimmt. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen des Lenkwinkels kann ein entsprechender Lenkbefehl zum Steuern des Servolenkungssystems 62 des Fahrzeugs 14 generiert werden.Accordingly, certain parameters of the kinematic relationship (e.g. D, W and L) are constant for a particular vehicle and trailer combination and are assumed to be known. V is the vehicle's longitudinal velocity and g is the acceleration due to gravity. K is a speed dependent parameter which, when set to zero, makes the steering angle calculation independent of vehicle speed. For example, vehicle-specific kinematic relationship parameters may be predefined in an electronic control system of the vehicle 14, and trailer-specific kinematic relationship parameters may be entered by a driver of the vehicle 14, determined from sensed trailer behavior in response to vehicle steering commands, or otherwise from signals determines which are provided by the trailer 12. The trailer path curvature κ 2 is determined from the driver input via the steering input device. By using the equation to provide the steering angle, an appropriate steering command for controlling the power steering system 62 of the vehicle 14 can be generated.

Eine noch weitere Ausführungsform der Krümmungssteuerung 28 des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 ist in 4 veranschaulicht, welche das allgemeine Architekturlayout zeigt, wobei ein Messmodul 88, ein Kupplungswinkelregler 90 und ein Krümmungsregler 92 Routinen sind, die im Speicher 86 der Krümmungssteuerung 28 gespeichert sind. Im veranschaulichten Layout stellt die Lenkeingabevorrichtung 18 dem Krümmungsregler 92 der Krümmungssteuerung 28 einen gewünschten Wert für die Krümmung κ2 bereit, welcher vom gewünschten Rückfahrweg 26 bestimmt werden kann, der in der Lenkeingabevorrichtung 18 eingegeben wird. Der Krümmungsregler 92 berechnet einen gewünschten Kupplungswinkel γ(d) basierend auf der aktuell gewünschten Krümmung κ2 zusammen mit dem Lenkwinkel δ, welcher von einem Messmodul 88 in dieser Ausführungsform der Krümmungssteuerung 28 bereitgestellt wird. Das Messmodul 88 kann eine Speichervorrichtung sein, welche getrennt von oder mit der Krümmungssteuerung 28 integriert ist, die Daten von Sensoren des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 speichert, wie beispielsweise dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 58, dem Lenkwinkelsensor, oder alternativ kann das Messmodul 88 anderweitig Daten direkt von den Sensoren übertragen, ohne als Speichervorrichtung zu fungieren. Sobald der gewünschte Kupplungswinkel γ(d) vom Krümmungsregler 92 berechnet ist, generiert der Kupplungswinkelregler 90 einen Lenkwinkelbefehl basierend auf dem berechneten gewünschten Kupplungswinkel γ(d) sowie einen gemessenen Kupplungswinkel γ(m) und eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14. Der Lenkwinkelbefehl wird dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 62 des Fahrzeugs 14 bereitgestellt, welcher dann zurück zum Messmodul 88 eingespeist wird, um die Auswirkungen anderer Fahrzeugeigenschaften, die von der Implementierung des Lenkwinkelbefehls oder anderer Änderungen am System beeinflusst werden, neu zu bewerten. Dementsprechend verarbeiten der Krümmungsregler 92 und der Kupplungswinkelregler 90 laufend Informationen vom Messmodul 88, um genaue Lenkwinkelbefehle bereitzustellen, die den Anhänger 12 auf der gewünschten Krümmung κ2 und dem gewünschten Rückfahrweg 26 ohne wesentliche Überschwingung oder kontinuierliche Oszillation des Fahrwegs um die gewünschte Krümmung κ2 positionieren.Yet another embodiment of the curvature control 28 of the trailer reversing assistance system 10 is shown in FIG 4 11, which shows the general architectural layout, wherein a measurement module 88, a coupling angle controller 90 and a curvature controller 92 are routines stored in the memory 86 of the curvature controller 28. In the illustrated layout, the steering input device 18 provides the curvature controller 92 of the curvature controller 28 with a desired value for the curvature κ 2 , which can be determined from the desired return path 26 entered into the steering input device 18. The curvature controller 92 calculates a desired coupling angle γ(d) based on the currently desired curvature κ 2 together with the steering angle δ, which is provided by a measurement module 88 in this embodiment of the curvature controller 28. The measurement module 88 may be a storage device separate from or integrated with the curvature controller 28 that stores data from sensors of the trailer backup assist system 10, such as the hitch angle sensor 44, the vehicle speed sensor 58, the steering angle sensor, or alternatively, the measurement module 88 may otherwise Transmit data directly from the sensors without acting as a storage device. Once the desired hitch angle γ(d) is calculated by the curvature controller 92, the hitch angle controller 90 generates a steering angle command based on the calculated desired hitch angle γ(d) as well as a measured hitch angle γ(m) and a current speed of the vehicle 14. The steering angle command is given to the Trailer backup assistance system 62 of the vehicle 14 is provided, which is then fed back to the measurement module 88 to reassess the effects of other vehicle characteristics that are affected by the implementation of the steering angle command or other changes to the system. Accordingly, the curvature controller 92 and the hitch angle controller 90 continuously process information from the measurement module 88 to provide accurate steering angle commands that position the trailer 12 at the desired curvature κ 2 and the desired return path 26 without significant overshoot or continuous oscillation of the travel path about the desired curvature κ 2 .

Wie auch in 5 gezeigt, ist die in 4 gezeigte Ausführungsform der Krümmungssteuerung 28 in einem Steuersystem-Blockschaltbild veranschaulicht. Insbesondere ist das Eintreten in das Steuersystem eine Eingabe κ2, welche die gewünschte Krümmung des gewünschten Rückfahrwegs 26 des Anhängers 12 repräsentiert, die dem Krümmungsregler 92 bereitgestellt wird. Der Krümmungsregler 92 kann als statische Zuordnung p(κ2,δ), welche in einer Ausführungsform die folgende Gleichung ist, ausgedrückt werden: p ( κ 2 , δ ) = tan 1 ( κ 2 D + L tan ( δ ) κ 2 D L tan ( δ ) W )

Figure DE102015109537B4_0003
wobei:

  • κ2 repräsentiert die gewünschte Krümmung des Anhängers 12 oder 1/r2, wie in 3 gezeigt;
  • δ repräsentiert den Lenkwinkel;
  • L repräsentiert den Abstand von der Hinterachse des Fahrzeugs 14 zum Kupplungsschwenkpunkt;
  • D repräsentiert den Abstand vom Kupplungsschwenkpunkt zur Achse des Anhängers 12; und
  • W repräsentiert den Abstand von der Hinterachse zur Vorderachse des Fahrzeugs 14.
As in 5 shown is the in 4 shown embodiment of the curvature control 28 illustrated in a control system block diagram. Specifically, entering the control system is an input κ 2 representing the desired curvature of the desired return path 26 of the trailer 12 provided to the curvature controller 92. The curvature controller 92 can be expressed as a static mapping p(κ 2 ,δ), which in one embodiment is the following equation: p ( κ 2 , δ ) = tan 1 ( κ 2 D + L tan ( δ ) κ 2 D L tan ( δ ) W )
Figure DE102015109537B4_0003
where:
  • κ 2 represents the desired curvature of the trailer 12 or 1/r 2 as in 3 shown;
  • δ represents the steering angle;
  • L represents the distance from the rear axle of the vehicle 14 to the coupling pivot point;
  • D represents the distance from the coupling pivot point to the axis of the trailer 12; and
  • W represents the distance from the rear axle to the front axle of the vehicle 14.

Unter weiterer Bezugnahme auf 5 wird der ausgegebene Kupplungswinkel p(κ2, δ) als Referenzsignal γref für den Rest des Steuersystems bereitgestellt, obwohl der Wert des Lenkwinkels δ, welcher vom Krümmungsregler 92 verwendet wird, Feedback von der nicht-linearen Funktion des Kupplungswinkelreglers 90 ist. Es wird gezeigt, dass der Kupplungswinkelregler 90 Feedbacklinearisierung wie folgt für die Definition eines Feedbackregelgesetzes verwendet: g ( u , y , v ) = δ = tan 1 ( W ν ( 1 + L D c o s ( γ ) ) ( u ν D sin ( γ ) ) )

Figure DE102015109537B4_0004
With further reference to 5 the output coupling angle p(κ 2 , δ) is provided as a reference signal γ ref to the rest of the control system, although the value of the steering angle δ used by the curvature controller 92 is feedback from the non-linear function of the coupling angle controller 90. It is shown that the clutch angle controller 90 uses feedback linearization to define a feedback control law as follows: G ( u , y , v ) = δ = tan 1 ( W ν ( 1 + L D c O s ( γ ) ) ( u ν D sin ( γ ) ) )
Figure DE102015109537B4_0004

Wie auch in 5 gezeigt, ist das Feedbackregelgesetz g(u, γ, v) mit einer Proportional-Integral (PI)-Steuerung implementiert, wobei der Integralanteil stationäre Verfolgungsfehler im Wesentlichen beseitigt. Genauer gesagt kann das in 5 veranschaulichte Steuersystem als die folgenden differential-algebraischen Gleichungen ausgedrückt werden: γ ˙ ( t ) = ν ( t ) D sin ( γ ( t ) ) + ( 1 + L D c o s ( γ ( t ) ) ) ν ( t ) W δ ¯

Figure DE102015109537B4_0005
tan ( δ ) = δ ¯ = W ν ( t ) ( 1 + L D cos ( γ ( t ) ) ) ( K P ( p ( κ 2 , δ ) γ ( t ) ) ν ( t ) D sin ( γ ( t ) ) )
Figure DE102015109537B4_0006
As in 5 shown, the feedback control law g(u, γ, v) is implemented with a proportional-integral (PI) control, where the integral component essentially eliminates stationary tracking errors. More precisely, this can be done in 5 The illustrated control system can be expressed as the following differential algebraic equations: γ ˙ ( t ) = ν ( t ) D sin ( γ ( t ) ) + ( 1 + L D c O s ( γ ( t ) ) ) ν ( t ) W δ ¯
Figure DE102015109537B4_0005
tan ( δ ) = δ ¯ = W ν ( t ) ( 1 + L D cos ( γ ( t ) ) ) ( K P ( p ( κ 2 , δ ) γ ( t ) ) ν ( t ) D sin ( γ ( t ) ) )
Figure DE102015109537B4_0006

Es wird erwogen, dass die PI-Steuerung Verstärkungsterme basierend auf der Anhängerlänge D aufweisen kann, da kürzere Anhänger in der Regel eine schnellere Dynamik aufweisen. Darüber hinaus kann der Kupplungswinkelregler 90 ausgelegt sein, um zu verhindern, dass der gewünschte Kupplungswinkel γ(d) einen Ausbrechwinkel γ(j) erreicht oder überschreitet, wie von der Steuerung berechnet oder anderweitig vom Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 bestimmt, wie hierin ausführlicher beschrieben.It is contemplated that the PI control may have gain terms based on the trailer length D since shorter trailers tend to have faster dynamics. Additionally, the hitch angle controller 90 may be configured to prevent the desired hitch angle γ(d) from reaching or exceeding a breakaway angle γ(j) as calculated by the controller or otherwise determined by the trailer backup assist system 10, as described in more detail herein.

Bezug nehmend nun auf 6 ist es in den veranschaulichten Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands wünschenswert, das Potenzial für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12, einen Ausbrechwinkel zu erreichen (d. h. das Fahrzeug/Anhänger-System erreicht einen Ausbrechzustand), zu begrenzen. Ein Ausbrechwinkel γ(j) bezieht sich auf einen Kupplungswinkel γ, welcher während des Rückwärtsfahrens nicht durch die maximale Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie beispielsweise wenn die gelenkten Vorderräder des Fahrzeugs 14 auf einen maximalen gelenkten Winkel δ mit einer maximalen Rate von Lenkwinkeländerung bewegt werden. Der Ausbrechwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels des gelenkten Rads des Fahrzeugs 14, des Radstands W des Fahrzeugs 14, des Abstands L zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 und der Länge D zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers 12 oder der effektiven Achse des Anhängers 12, wenn der Anhänger 12 mehrere Achsen aufweist. Wenn der Kupplungswinkel γ für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 den Ausbrechwinkel γ(j) erreicht oder überschreitet, kann das Fahrzeug 14 vorwärts gezogen werden, um den Kupplungswinkel γ zu reduzieren. Um das Potenzial zu begrenzen, dass ein Fahrzeug/Anhänger-System einen Ausbrechwinkel erreicht, wird es folglich bevorzugt, den Gierwinkel des Anhängers 12 zu steuern, während gleichzeitig der Kupplungswinkel γ des Fahrzeug/Anhänger-Systems relativ klein gehalten wird.Now referring to 6 In the illustrated embodiments of the disclosed subject matter, it is desirable to limit the potential for the vehicle 14 and trailer 12 to reach a breakaway angle (ie, the vehicle/trailer system reaches a breakaway condition). A breakaway angle γ(j) refers to a hitch angle γ that cannot be overcome by the maximum steering input for a vehicle during reversing, such as when the steered front wheels of the vehicle 14 are at a maximum steered angle δ with a maximum rate of steering angle change be moved. The breakaway angle γ(j) is a function of a maximum wheel angle of the steered wheel of the vehicle 14, the wheelbase W of the vehicle 14, the distance L between the coupling point and the rear axle of the vehicle 14 and the length D between the coupling point and the axle of the trailer 12 or the effective axle of the trailer 12 if the trailer 12 has several axles. When the hitch angle γ for the vehicle 14 and trailer 12 reaches or exceeds the breakaway angle γ(j), the vehicle 14 may be pulled forward to reduce the hitch angle γ. Accordingly, in order to limit the potential for a vehicle/trailer system to reach a breakaway angle, it is preferred to control the yaw angle of the trailer 12 while simultaneously keeping the hitch angle γ of the vehicle/trailer system relatively small.

Eine kinematische Modellrepräsentation des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 kann verwendet werden, um einen Ausbrechwinkel für die Fahrzeug/AnhängerKombination zu bestimmen. Dementsprechend erfordert eine Lenkwinkelbegrenzung für die gelenkten Vorderräder unter Bezugnahme auf 3 und 6, dass der Kupplungswinkel γ nicht den Ausbrechwinkel γ(j) überschreiten kann, welcher auch als kritischer Kupplungswinkel γ bezeichnet wird. Folglich ist der Ausbrechwinkel γ(j) unter der Einschränkung, dass der Kupplungswinkel γ den Ausbrechwinkel γ(j) nicht überschreiten kann, der Kupplungswinkel γ, welcher eine kreisförmige Bewegung für das Fahrzeug/Anhänger-System aufrechterhält, wenn die gelenkten Räder 64 bei einem maximalen Lenkwinkel δ(max) sind. Der Lenkwinkel für eine kreisförmige Bewegung mit dem Kupplungswinkel γ ist anhand der nachfolgenden Gleichung definiert. tan  δ max = w sin γ max D + L cos γ max

Figure DE102015109537B4_0007
A kinematic model representation of the vehicle 14 and trailer 12 may be used to determine a breakaway angle for the vehicle/trailer combination. Accordingly, a steering angle limitation for the steered front wheels requires reference to 3 and 6 that the coupling angle γ cannot exceed the breakout angle γ(j), which is also referred to as the critical coupling angle γ. Thus, with the restriction that the hitch angle γ cannot exceed the breakout angle γ(j), the breakaway angle γ(j) is the hitch angle γ that maintains circular motion for the vehicle/trailer system when the steered wheels 64 are at one maximum steering angle δ(max). The steering angle for a circular movement with the coupling angle γ is defined using the following equation. tan δ Max = w sin γ Max D + L cos γ Max
Figure DE102015109537B4_0007

Die Lösung der obigen Gleichung für den Kupplungswinkel γ ermöglicht das Bestimmen des Ausbrechwinkels γ(j). Diese Lösung, welche in der folgenden Gleichung gezeigt ist, kann beim Implementieren der Anhänger-Rückfahrassistenzfunktionalität gemäß dem offenbarten Gegenstand zur Überwachung des Kupplungswinkels γ relativ zum Ausbrechwinkel verwendet werden. cos  γ ¯ = b ± b 2 4 ac 2 a

Figure DE102015109537B4_0008
wobei: a = L 2 tan 2 δ ( max ) + W 2 ;
Figure DE102015109537B4_0009
b = 2  LD tan 2 δ ( max ) ;  und
Figure DE102015109537B4_0010
c = D 2 tan 2 δ ( max ) W 2 .
Figure DE102015109537B4_0011
Solving the above equation for the coupling angle γ allows the breakout angle γ(j) to be determined. This solution, shown in the following equation, may be used in implementing the trailer backup assist functionality according to the disclosed subject matter to monitor the hitch angle γ relative to the breakaway angle. cos γ ¯ = b ± b 2 4 ac 2 a
Figure DE102015109537B4_0008
where: a = L 2 tan 2 δ ( Max ) + W 2 ;
Figure DE102015109537B4_0009
b = 2 LD tan 2 δ ( Max ) ; and
Figure DE102015109537B4_0010
c = D 2 tan 2 δ ( Max ) W 2 .
Figure DE102015109537B4_0011

Um das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 zu aktivieren, interagiert der Fahrer mit dem Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10, und das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 lenkt automatisch, wenn der Fahrer das Fahrzeug 14 rückwärts fährt. Wie oben erläutert, kann der Fahrer den Anhängerrückfahrweg 26 mittels einer Lenkeingabevorrichtung 18 befehlen, und die Krümmungssteuerung 28 kann den Fahrzeuglenkwinkel bestimmen, um den gewünschten Rückfahrweg 26 zu erzielen, wobei der Fahrer das Gaspedal und die Bremse steuert, während das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 die Lenkung steuert.To activate the trailer backup assist system 10, the driver interacts with the trailer backup assist system 10, and the trailer backup assist system 10 automatically steers when the driver reverses the vehicle 14. As explained above, the driver may command the trailer backup path 26 using a steering input device 18, and the curvature controller 28 may determine the vehicle steering angle to achieve the desired backup path 26, with the driver controlling the accelerator and brake while the trailer backup assist system 10 Steering controls.

Unter Bezugnahme auf 7, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs 14 den Anhänger 12 rückwärts fährt, kann der Fahrer den drehbaren Knopf 30 drehen, um den gewünschten Rückfahrweg 26 für den Anhänger bereitzustellen oder ähnlich den gewünschten Rückfahrweg 26 zu übersteuern/ändern, welcher von der Modusauswahlvorrichtung 20 befohlen wird. Gemäß der in 7 gezeigten Ausführungsform ist die Lenkeingabevorrichtung 18 als ein drehbarer Knopf 30 ausgeführt, um dem Fahrer des Fahrzeugs 14 zu ermöglichen, durch Anzeigen einer gewünschten Krümmung einen gewünschten Rückfahrweg zu befehlen, wie beispielsweise einen der gewünschten Rückfahrwege 26a-26e. In der veranschaulichten Ausführungsform dreht sich der drehbare Knopf 30 um eine zentrale Achse zwischen einer Mittelposition 114 entsprechend einem im Wesentlichen geraden Rückfahrweg (z. B. gewünschter Rückfahrweg 26c), wie durch die Längsrichtung 22 des Anhängers 12 definiert, und verschiedenen gedrehten Positionen 116, 118, 120, 122 auf gegenüberliegenden Seiten der Mittelposition 114 und befiehlt eine gewünschte Krümmung κ2 entsprechend einem Radius des entsprechenden gewünschten Rückfahrwegs (z. B. gewünschte Rückfahrwege 26b, 26a, 26d bzw. 26e) für den Anhänger 12 an der befohlenen gedrehten Position.With reference to 7 When a driver of the vehicle 14 is reversing the trailer 12, the driver may rotate the rotary knob 30 to provide the desired backup path 26 for the trailer or similarly override/change the desired backup path 26 commanded by the mode selector 20. According to the in 7 In the embodiment shown, the steering input device 18 is configured as a rotatable knob 30 to enable the driver of the vehicle 14 to command a desired return path, such as one of the desired return paths 26a-26e, by displaying a desired curvature. In the illustrated embodiment, the rotatable knob 30 rotates about a central axis between a center position 114 corresponding to a substantially straight return path (e.g., desired return path 26c) as defined by the longitudinal direction 22 of the trailer 12 and various rotated positions 116, 118, 120, 122 on opposite sides of the center position 114 and commands a desired curvature κ 2 corresponding to a radius of the corresponding desired return path (e.g., desired return paths 26b, 26a, 26d, and 26e, respectively) for the trailer 12 at the commanded rotated position .

Bezug nehmend nun auf 8 ist das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 mit einer Ausführungsform des Objektnäherungssensors 17 zum Abtasten eines Objekts 19 in einem Umkreisfeld 21 ausgestattet gezeigt. Es ist gut bekannt, dass eine Vielzahl von Sensortechnologien und Systemen vorhanden sind, welche an Fahrzeugen verwendet werden, um die Anwesenheit von und/oder den Abstand zu benachbarten Objekten 19 zum Fahrzeug zu erkennen. Beispielsweise werden Ultraschallsensoren und/oder Kameras bei Active Park Assist verwendet, um Bordsteine, Wände und Fahrzeuge zu erkennen, und Radar wird verwendet, um Fahrer vor Objekten 19 in toten Winkeln des Fahrzeugs und um tote Winkel des Fahrzeugs herum zu warnen. Als solche sind Bildkameras, Ultraschallsensoren und Radar einige Beispiele eines Objektnäherungssensors 17, welcher für die Erfassung von Informationen ausgelegt ist, die die Nähe eines Objekts 19 charakterisieren. Ausführungsformen des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 können vorhandene Onboard-Sensoren am Fahrzeug, Zubehörsensoren, welche am Fahrzeug montiert sind, und Sensoren, welche permanent oder vorübergehend am Anhänger angebracht sind, neben anderen denkbaren Näherungssensoranordnungen, verwenden. Es wird verstanden, dass der Objektnäherungssensor 17 dabei einen oder mehrere Sensoren am Fahrzeug, einen oder mehrere Sensoren am Anhänger oder eine Kombination von Sensoren am Fahrzeug und am Anhänger umfassen kann.Now referring to 8th the trailer reversing assistance system 10 is shown equipped with an embodiment of the object proximity sensor 17 for scanning an object 19 in a surrounding field 21. It is well known that there are a variety of sensor technologies and systems used on vehicles to detect the presence of and/or the distance to adjacent objects 19 to the vehicle. For example, in Active Park Assist, ultrasonic sensors and/or cameras are used to detect curbs, walls, and vehicles, and radar is used to warn drivers of objects 19 in and around vehicle blind spots. As such, image cameras, ultrasonic sensors and radar are some examples of an object proximity sensor 17 designed to capture information that characterizes the proximity of an object 19. Embodiments of the trailer backup assist system 10 may utilize existing onboard sensors on the vehicle, accessory sensors mounted on the vehicle, and sensors permanently or temporarily attached to the trailer, among other conceivable proximity sensor arrangements. It is understood that the object proximity sensor 17 can include one or more sensors on the vehicle, one or more sensors on the trailer or a combination of sensors on the vehicle and on the trailer.

Wie in der in 8 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, umfasst der Hindernisnäherungssensor ein Sensorsystem, welches eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, die am Fahrzeug und am Anhänger montiert sind. Die veranschaulichte Ausführungsform stellt Sensoren an Seitenspiegeln, einem hinteren Teil des Fahrzeugs und einem hinteren Teil des Anhängers bereit, um ein Umkreisfeld 21 zu definieren. Dementsprechend umfasst das Umkreisfeld 21 in der veranschaulichten Ausführungsform eine Mehrheit des Bereichs, welcher das Fahrzeug und den Anhänger umgibt, wodurch die Nähe der Objekte 19 bestimmt werden kann, wenn sie in der Nähe von einem hinteren Teil des Fahrzeugs, lateralen Seiten des Fahrzeugs, einem vorderen Teil des Anhängers, lateralen Seiten des Anhängers und einem hinteren Teil des Anhängers sind. Beispiele für die am Fahrzeug oder am Anhänger montierten Sensoren umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, einen oder mehrere Ultraschallsensoren, eine oder mehrere Kameras und ein oder mehrere Radar-Transceiver. Wie bereits erwähnt, kann der Objektnäherungssensor 17 zusätzlich oder alternativ Teile des Kupplungswinkelsensors 44, der Positionierungsvorrichtung 56 oder anderer zusätzlicher Sensoren und Vorrichtungen am oder im Fahrzeug umfassen oder damit integriert sein, um Informationen zu erfassen, zu generieren und auszugeben, welche die Nähe des Objekts 19 charakterisieren, das zum Fahrzeug und/oder Anhänger benachbart ist.As in the in 8th As shown in the illustrated embodiment, the obstacle proximity sensor comprises a sensor system which has a plurality of sensors located on the vehicle and on the trailer are mounted. The illustrated embodiment provides sensors on side mirrors, a rear portion of the vehicle, and a rear portion of the trailer to define a perimeter field 21. Accordingly, in the illustrated embodiment, the perimeter field 21 includes a majority of the area surrounding the vehicle and the trailer, whereby the proximity of the objects 19 can be determined when they are near a rear part of the vehicle, lateral sides of the vehicle, a front part of the trailer, lateral sides of the trailer and a rear part of the trailer. Examples of the vehicle or trailer mounted sensors include, but are not limited to, one or more ultrasonic sensors, one or more cameras, and one or more radar transceivers. As already mentioned, the object proximity sensor 17 may additionally or alternatively comprise or be integrated with parts of the coupling angle sensor 44, the positioning device 56 or other additional sensors and devices on or in the vehicle in order to detect, generate and output information regarding the proximity of the object 19 characterize that is adjacent to the vehicle and / or trailer.

Weiter Bezug nehmend auf die in 8 veranschaulichte Ausführungsform kann die Nähe eines Objekts 19 im Umkreisfeld 21 basierend auf der Art des Sensors in der Nähe des Objekts 19 auf verschiedene Weise bestimmt werden. Falls beispielsweise eine Kamera eine der Vorrichtungen ist, welche vom Objektnäherungssensor 17 verwendet werden, der die Position des Objekts 19 relativ zum Fahrzeug und/oder Anhänger abtasten kann, kann die Steuerung 28 ausgelegt sein, um Bilder von der Kamera zu verarbeiten, um den Abstand vom Fahrzeug und/oder Anhänger zum Zweck der Verarbeitung einer Objekterkennungsroutine 130 und einer verfügbaren Wegroutine 132 zu bestimmen, wie hierin ausführlicher offenbart ist. Darüber hinaus, falls ein Ultraschallsensor eine der Vorrichtungen ist, welche vom Objektnäherungssensor 17 verwendet wird, der die Position des Objekts 19 relativ zum Fahrzeug und/oder Anhänger abtasten kann, kann die Steuerung 28 ausgelegt sein, um die Rückkopplungssignale vom Ultraschallsensor zu verarbeiten, um den Abstand vom Fahrzeug und/oder Anhänger zum Zweck der Verarbeitung der Objekterkennungsroutine 130 und der verfügbaren Wegroutine 132 zu bestimmen. Es wird erwogen, dass mehr als ein Sensor des Objektnäherungssensors 17 verwendet werden kann, um die Nähe eines Objekts 19 gleichzeitig abzutasten.Further referring to the in 8th In the illustrated embodiment, the proximity of an object 19 in the surrounding field 21 may be determined in various ways based on the type of sensor near the object 19. For example, if a camera is one of the devices used by the object proximity sensor 17 that can sense the position of the object 19 relative to the vehicle and/or trailer, the controller 28 may be configured to process images from the camera to determine the distance of the vehicle and/or trailer for purposes of processing an object detection routine 130 and an available path routine 132, as disclosed in more detail herein. Furthermore, if an ultrasonic sensor is one of the devices used by the object proximity sensor 17 that can sense the position of the object 19 relative to the vehicle and/or trailer, the controller 28 may be configured to process the feedback signals from the ultrasonic sensor to determine the distance from the vehicle and/or trailer for the purpose of processing the object detection routine 130 and the available path routine 132. It is contemplated that more than one sensor of the object proximity sensor 17 may be used to sense the proximity of an object 19 simultaneously.

Unter Bezugnahme auf die in 9 gezeigte Ausführungsform werden drei Objekte 19 im Umkreisfeld 21 des Fahrzeugs und des Anhängers abgetastet. Die Objekte 19 können einen Gefahrenbereich, eine Struktur, ein anderes Fahrzeug, ein natürliches Objekt oder andere Hindernisse umfassen, welche die Krümmungssteuerung basierend auf der Nähe dazu vermeiden wird. Die Objekte 19 können auch durch die Positionierungsvorrichtung 56 vordefiniert werden, wie beispielsweise Wassergefahren, welche von einer GPS-Vorrichtung identifiziert werden. Von der Mehrzahl möglicher Wege 25, welche der Anhänger kreuzen kann, wird eine verfügbare Reihe 23 gezeigt, die der Anhänger kreuzen kann, ohne dass das Fahrzeug oder der Anhänger eines der Objekte 19 kontaktiert. Anders ausgedrückt, wird die verfügbare Reihe 23 der Mehrzahl von Wegen generiert, indem Rückfahrwege mit jedem Teil des Fahrzeugs oder Anhängers entfernt werden, welche einen Raum kreuzen, der von den Objekten 19 eingenommen wird. Die Rückfahrwege, welche von der Mehrzahl möglicher Wege 25 entfernt werden, sind hervorgehoben, um die eingegrenzte Verfügbarkeit von Rückfahrwegen zu veranschaulichen, die von der Lenkeingabevorrichtung ausgewählt oder eingegeben werden können. Dementsprechend wird erwogen, dass die Veranschaulichung aus 9 als Bild auf der Anzeige generiert werden kann, um die Position des Fahrzeugs und des Anhängers relativ zum Objekt 19 zu zeigen, zusammen mit der verfügbaren Reihe 23 der Mehrzahl von Rückfahrwegen, die von der Lenkeingabevorrichtung ausgewählt werden können, um das Objekt 19 zu vermeiden.With reference to the in 9 In the embodiment shown, three objects 19 are scanned in the surrounding field 21 of the vehicle and the trailer. The objects 19 may include a hazard area, a structure, another vehicle, a natural object, or other obstacles that the curvature control will avoid based on proximity thereto. The objects 19 may also be predefined by the positioning device 56, such as water hazards identified by a GPS device. Of the plurality of possible paths 25 that the trailer can cross, one available row 23 is shown that the trailer can cross without the vehicle or trailer contacting any of the objects 19. In other words, the available series 23 of the plurality of paths is generated by removing return paths with each part of the vehicle or trailer that crosses a space occupied by the objects 19. The return paths that are removed from the plurality of possible paths 25 are highlighted to illustrate the limited availability of return paths that can be selected or entered by the steering input device. Accordingly, it is considered that the illustration 9 can be generated as an image on the display to show the position of the vehicle and trailer relative to the object 19, along with the available series 23 of the plurality of return paths that can be selected by the steering input device to avoid the object 19.

Weitere Ausführungsformen sind in 9A-9B gezeigt, welche Objekte 19 veranschaulichen, die alternativ mit den entsprechenden verfügbaren Reihen 23 von Rückfahrwegen angeordnet sind, die hinter dem Anhänger im in 9 gezeigten allgemeinen Format gezeigt sind. Wie in 9A gezeigt, ist ein einzelnes Objekt 19 benachbart zum Fahrzeug in der Nähe einer linken Fahrerseite des Fahrzeugs angeordnet. Dementsprechend kann der Objektnäherungssensor 17, wie beispielsweise ein Onboard-Fahrzeugnäherungssensor, der Krümmungssteuerung 28 die Nähe des Objekts 19 bereitstellen. Es wird erwogen, dass der Objektnäherungssensor 17 eine Kamera umfassen kann, welche mit einem Seitenspiegel gekoppelt ist, wie in der in 8 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt ist. In Anbetracht der Nähe des in 9A gezeigten Objekts 19 kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 die gelenkten Räder des Fahrzeugs vom Anpassen über einen Schwellenwertwinkel nach rechts hinaus beim Rückwärtsfahren einschränken, um die Kontaktierung des Objekts 19 zu vermeiden, so dass die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen des Anhängers ähnlich eingeschränkt ist.Further embodiments are in 9A-9B shown illustrating objects 19 alternatively arranged with the corresponding available rows 23 of return paths located behind the trailer in the in 9 shown in the general format shown. As in 9A shown, a single object 19 is located adjacent to the vehicle near a left driver's side of the vehicle. Accordingly, the object proximity sensor 17, such as an onboard vehicle proximity sensor, may provide the proximity of the object 19 to the curvature controller 28. It is contemplated that the object proximity sensor 17 may include a camera coupled to a side mirror, as shown in FIG 8th illustrated embodiment is shown. Given the proximity of the in 9A 19 shown, the trailer reversing assistance system 10 can restrict the steered wheels of the vehicle from adjusting beyond a threshold angle to the right when reversing to avoid contacting the object 19, so that the available range 23 of trailer reversing paths is similarly restricted.

Wie in 9B veranschaulicht, ist die Nähe des Objekts 19 angeordnet, so dass keine Rückfahrwege in der verfügbaren Reihe 23 vorhanden sind. Insbesondere ist das Objekt 19 hinter dem Anhänger in nahem Abstand zum hinteren Teil des Anhängers angeordnet, so dass ein Vorwärtsmanöver 134 erforderlich sein kann, um den Anhänger für das Fahrzeug neu zu positionieren, um den Anhänger auf einem Rückfahrweg zu führen, der den Bereich, den das Objekt 19 einnimmt, nicht kreuzt. Wenn eine solche Bestimmung gemacht wird, kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem eine Benachrichtigung an den Fahrer bereitstellen, wie beispielsweise über die Anzeige. Das Vorwärtsmanöver 134 kann gemäß einer Ausführungsform von der Krümmungssteuerung generiert werden, wobei der Kupplungswinkel und das Objekt 19 überwacht werden können, um zu bestimmen, wenn wenigstens ein Rückfahrweg für den Anhänger in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen bereitgestellt wird. Wie in gestrichelten Linien gezeigt ist, wird ein Vorwärtsmanöver 134 gemäß einer Ausführungsform ausgeführt, um das Fahrzeug und den Anhänger in eine Position vorwärts zu fahren, die wenigstens einen Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen bereitstellt. Es wird erwogen, dass das Vorwärtsmanöver 134 generiert werden kann, um dem Antriebsstrangsteuerungssystem zu befehlen, das automatische Getriebe des Fahrzeugs automatisch im Fahrmodus anzutreiben und Lenkbefehle an das Servolenkungssystem zu generieren, um das Fahrzeug und den Anhänger an einer Stelle zu positionieren, welche wenigstens einen Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen bereitstellt. Ferner ist es denkbar, dass der Objektnäherungssensor 17 weiterhin das Umkreisfeld 21 überwachen kann, einschließlich des Bereichs vor dem Fahrzeug und auf dem Vorwärtsfahrweg, um auf ähnliche Weise eine Kollision mit einem Objekt 19 zu vermeiden.As in 9B illustrated, the proximity of the object 19 is arranged so that there are no return paths in the available row 23. In particular, the object 19 is located behind the trailer at a close distance from the rear of the trailer, so that a forward maneuver 134 may be required to reposition the trailer for the vehicle to guide the trailer on a reverse path that covers the area which the object 19 occupies does not cross. If such a determination is made, the trailer backup assist system may provide a notification to the driver, such as via the display. The forward maneuver 134 may be generated by the curvature control according to one embodiment, wherein the hitch angle and the object 19 may be monitored to determine when at least one reverse path is provided for the trailer in the available range 23 of reverse paths. As shown in dashed lines, according to one embodiment, a forward maneuver 134 is performed to drive the vehicle and trailer forward to a position that provides at least one return path in the available range 23 of return paths. It is contemplated that the forward maneuver 134 may be generated to command the powertrain control system to automatically drive the vehicle's automatic transmission in drive mode and generate steering commands to the power steering system to position the vehicle and trailer at a location that is at least one Return path provides 23 return paths in the available row. Furthermore, it is conceivable that the object proximity sensor 17 can continue to monitor the surrounding field 21, including the area in front of the vehicle and in the forward path, in order to similarly avoid a collision with an object 19.

Bezug nehmend nun auf 10 wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Anhänger-Rückfahrassistenzfunktionalität mit Objektvermeidung gezeigt. In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Objekterkennungsroutine 130 einen ersten Teil des Verfahrens umfassen, und die verfügbare Wegroutine 132 kann einen anschließenden zweiten Teil des Verfahrens bereitstellen. Das Verfahren in der veranschaulichten Ausführungsform wird bei Schritt 136 eingeleitet, indem der Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger abgetastet wird, was während des Betriebs des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 kontinuierlich erfolgen kann. Darüber hinaus wird bei Schritt 138 das Umkreisfeld 21, wie durch den Objektnäherungssensor 17 definiert, auf ein Objekt 19 überwacht, das in das Umkreisfeld 21 eintritt. Während das Umkreisfeld überwacht wird, wird bei Schritt 140 eine Bestimmung vorgenommen, ob sich ein Objekt 19 im Umkreisfeld 21 befindet. In einer Ausführungsform wird das Objekt 19 als in das Umkreisfeld 21 eingetreten betrachtet, falls die Nähe größer als eine Schwellenwertnähe für das spezielle Fahrzeug und den angebrachten Anhänger ist. Als solche kann die Schwellenwertnähe ein festgelegter Abstand zwischen dem Objekt 19 und dem am nächsten liegenden des Fahrzeugs und des Anhängers sein, ein unterschiedlicher Abstand für verschiedene Bereiche des Fahrzeugs und des Anhängers sein oder kann ferner von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und anderen Betriebsparametern abhängig sein, welche die Wahrscheinlichkeit beeinflussen können, dass das Objekt 19 für das Rückfahrmanöver relevant ist. Sobald das Objekt 19 im Umkreisfeld 21 erkannt wird, bestimmt der Näherungssensor bei Schritt 142 die Nähe des Objekts 19 relativ zum Fahrzeug und zum Anhänger. Beispielsweise können der eine oder die mehreren Sensoren des Näherungssensors die Position des Objekts 19, die vom Objekt 19 eingenommene Masse und Fläche und die Geschwindigkeit des Objekts 19, neben anderen denkbaren Näherungsinformationen, bestimmen. Es wird erwogen, dass die Nähe des Objekts 19 gleichzeitig mit der Bestimmung, ob ein Objekt 19 im Umkreisfeld 21 vorhanden ist, bestimmt werden kann. Falls kein Objekt 19 im Umkreisfeld 21 vorhanden ist, ermöglicht das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem dem Fahrer die Eingabe eines gewünschten Rückfahrwegs für den Anhänger bei Schritt 144, wie oben für autonomes oder halbautonomes Rückwärtsfahren des Anhängers offenbart ist.Now referring to 10 A method for providing trailer reversing assistance functionality with object avoidance is shown. In the illustrated embodiment, the object detection routine 130 may comprise a first part of the method, and the available path routine 132 may provide a subsequent second part of the method. The method in the illustrated embodiment is initiated at step 136 by sensing the hitch angle between the vehicle and the trailer, which may occur continuously during operation of the trailer backup assist system 10. Furthermore, at step 138, the perimeter field 21, as defined by the object proximity sensor 17, is monitored for an object 19 entering the perimeter field 21. While the surrounding field is being monitored, a determination is made at step 140 as to whether an object 19 is located in the surrounding field 21. In one embodiment, the object 19 is considered to have entered the perimeter field 21 if the proximity is greater than a threshold proximity for the particular vehicle and attached trailer. As such, the threshold proximity may be a set distance between the object 19 and the closest one of the vehicle and trailer, a different distance for different areas of the vehicle and trailer, or may further be dependent on the speed of the vehicle and other operating parameters. which can influence the probability that the object 19 is relevant for the reversing maneuver. As soon as the object 19 is detected in the surrounding field 21, the proximity sensor determines the proximity of the object 19 relative to the vehicle and the trailer in step 142. For example, the one or more sensors of the proximity sensor can determine the position of the object 19, the mass and area occupied by the object 19 and the speed of the object 19, among other conceivable proximity information. It is contemplated that the proximity of the object 19 may be determined simultaneously with determining whether an object 19 is present in the surrounding field 21. If no object 19 is present in the perimeter field 21, the trailer reversing assistance system allows the driver to enter a desired reversing path for the trailer at step 144, as disclosed above for autonomous or semi-autonomous reversing of the trailer.

Unter weiterer Bezugnahme auf die Ausführungsform des in 10 veranschaulichten Verfahrens werden bei Schritt 146 die Nähe des Objekts 19 und der abgetastete Kupplungswinkel verwendet, um die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen für den Anhänger zu generieren. Hierzu kann die kinematische Beziehung zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 verwendet werden, welche auf verschiedenen Fahrzeug- und Anhängerparametern beruht, die abgetastet, vom Fahrer eingegeben oder anderweitig bestimmt werden können. Wie unter Bezugnahme auf 3-6 offenbart, umfassen die kinematischen Parameter zur Definition der kinematischen Beziehung eine Länge des Anhängers 12, einen Radstand des Fahrzeugs 14, einen Abstand von einer Kupplungsverbindung zu einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 und einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12, neben anderen Variablen und Parametern, wie zuvor beschrieben. Es wird erwogen, dass die Schritte zum Bestimmen der kinematischen Beziehung und Abtasten des Kupplungswinkels γ in weiteren Ausführungsformen des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 zu anderen Zeiten stattfinden können, bevor Lenkbefehle generiert werden. Es wird erwogen, dass die verfügbare Reihe 23 auch mit einem Bahnplaner oder anderem denkbaren Führungssystem generiert werden kann. Ein Beispiel für einen Bahnplaner ist weiter in der US-Patentanmeldung Nr. 14/257,384 , welche hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist, beschrieben.With further reference to the embodiment of in 10 In the method illustrated, at step 146 the proximity of the object 19 and the sampled hitch angle are used to generate the available range 23 of return paths for the trailer. For this purpose, the kinematic relationship between the vehicle 14 and the trailer 12 can be used, which is based on various vehicle and trailer parameters that can be sensed, entered by the driver or otherwise determined. Like referring to 3-6 disclosed, the kinematic parameters for defining the kinematic relationship include a length of the trailer 12, a wheelbase of the vehicle 14, a distance from a hitch connection to a rear axle of the vehicle 14, and a hitch angle γ between the vehicle 14 and the trailer 12, among other variables and parameters as described previously. It is contemplated that the steps of determining the kinematic relationship and sensing the hitch angle γ in further embodiments of the trailer backup assist system 10 may occur at other times before steering commands are generated. It is considered that the available row 23 can also be generated with a path planner or other conceivable guidance system. An example of a railway planner is further in the US Patent Application No. 14/257,384 , which is incorporated herein by reference in its entirety.

Dementsprechend kann, nachdem die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen durch die verfügbare Pfadroutine 132 des Anhänger-Rückfahrassistenzsystems 10 generiert wurde, das Verfahren bei Schritt 148 fortfahren, um zu überwachen und zu bestimmen, ob ein Override-Befehl aktiviert ist, um zu ermöglichen, dass ein gewünschter Rückfahrweg außerhalb der generierten verfügbaren Reihe 23 ausgewählt wird. In einer Ausführungsform ist es denkbar, dass der Fahrer den Override-Befehl aktivieren kann, wenn vom Fahrer bestimmt wird, dass das zu vermeidende Objekt 19 vom Fahrzeug und/oder Anhänger befahrbar ist. In dieser Ausführungsform kann eine Benachrichtigung bereitgestellt werden, wenn eine Eingabe mit der Lenkeingabevorrichtung versucht wird und der zugehörige Rückfahrweg nicht in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen enthalten ist, so dass die Benachrichtigung den Fahrer auffordern kann, ob ein Override-Befehl aktiviert werden sollte. Es wird erwogen, dass das Override auf verschiedene Weise aktiviert werden kann, wie beispielsweise indem der Override-Befehl durch Drehen des drehbaren Knopfs über die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen hinaus erfolgt, Drücken auf den drehbaren Knopf, um eine integrierte Taste zu betätigen, Anheben des drehbaren Knopfs gleichzeitig mit dem Drehen zum gewünschten Rückfahrweg, Auswählen einer Override-Option aus einem Menü, Drücken einer dedizierten Taste und andere denkbaren Möglichkeiten. Wenn das System erkennt, dass das Override aktiviert ist, kann dementsprechend der gewünschte Rückfahrweg bei Schritt 144 eingegeben werden, um Lenkbefehle ohne Berücksichtigung der Nähe des Objekts 19 zu generieren.Accordingly, after the available set 23 of back-up paths is generated by the available path routine 132 of the trailer back-up assist system 10, the method may proceed to step 148 to monitor and determine whether an override command is activated to enable that a desired return path outside the generated available row 23 is selected. In one embodiment, it is conceivable that the driver can activate the override command if the driver determines that the object 19 to be avoided is passable by the vehicle and/or trailer. In this embodiment, a notification may be provided when an input is attempted with the steering input device and the associated return path is not included in the available set 23 of return paths, so that the notification may prompt the driver as to whether an override command should be activated. It is contemplated that the override may be activated in various ways, such as giving the override command by rotating the rotary knob beyond the available range 23 of reverse travels, pressing the rotary knob to actuate an integrated button, lifting of the rotating knob simultaneously with rotating to the desired return path, selecting an override option from a menu, pressing a dedicated button, and other conceivable possibilities. Accordingly, if the system detects that the override is activated, the desired return path may be entered at step 144 to generate steering commands without regard to the proximity of the object 19.

Weiter Bezug nehmend auf 10, nachdem bestimmt wird, dass das Override nicht aktiviert ist, erfolgt bei Schritt 150 eine weitere Bestimmung, ob die generierte verfügbare Reihe 23 wenigstens einen potenziellen Rückfahrweg generieren konnte. Falls bestimmt wird, dass keine Rückfahrwege verfügbar sind, um das Objekt 19 zu vermeiden, kann dem Fahrer bei Schritt 152 eine solche Warnungsbenachrichtigung bereitgestellt werden, und ein Vorwärtsmanöver 134 kann generiert werden. Warnkommunikationen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, eine visuelle Warnung, eine hörbare Warnung und eine taktile Warnung. Eine visuelle Warnung kann eine Anzeigestrategie umfassen, welche eine intelligente Vorrichtung des Fahrers des Fahrzeugs (z. B. ein Mobiltelefon oder Tablet) und/oder eines oder mehrere Untersysteme im Fahrzeug (z. B. Lenkrad-/Lenkknopfbeleuchtung, Kameraanzeigebeleuchtung, Heads-up-Display, Spiegeltextbeleuchtung oder schematischer Bildschirm) verwendet. Diese visuellen Warnungen können Farbe, Intensität und Blinkfrequenzen umfassen, um dem Fahrer Feedback bereitzustellen, dass eine Kollisionsminderungsfunktion aktiv ist und/oder um zu helfen, den Fahrer beim Vermeiden der Kollision anzuweisen. Eine hörbare Warnung kann hörbare Töne oder Sprachbefehle umfassen, um den Fahrer anzuweisen, die Kollision zu vermeiden, oder den Fahrer zu informieren, dass eine automatisierte Kollisionsminderungsfunktion aktiv ist. Eine taktile Warnung kann ein Lenkraddrehmoment und/oder Vibration umfassen (d. h. haptisches Feedback), um dem Fahrer zu helfen, die Kollision zu vermeiden, oder den Fahrer zu informieren, dass eine automatisierte Kollisionsminderungsfunktion aktiv ist. Andere Untersysteme oder Vorrichtungen, wie beispielsweise Telefone, Tablets, vibrierende Sitze, können ebenfalls verwendet werden. Die Änderung von Frequenzen der Vibration kann verwendet werden, um dem Fahrer zusätzliche Informationen über die Wahrscheinlichkeit der Kollision zu vermitteln.Further referring to 10 After determining that the override is not activated, a further determination is made at step 150 as to whether the generated available row 23 was able to generate at least one potential return path. If it is determined that no reversing paths are available to avoid the object 19, such a warning notification may be provided to the driver at step 152 and a forward maneuver 134 may be generated. Warning communications include, but are not limited to, a visual warning, an audible warning and a tactile warning. A visual warning may include a display strategy that includes an intelligent device of the driver of the vehicle (e.g., a cell phone or tablet) and/or one or more subsystems in the vehicle (e.g., steering wheel/steering button lighting, camera display lighting, heads-up display, mirror text lighting or schematic screen). These visual alerts may include color, intensity, and flashing frequencies to provide feedback to the driver that a collision mitigation feature is active and/or to help instruct the driver to avoid the collision. An audible warning may include audible sounds or voice commands to instruct the driver to avoid the collision or to inform the driver that an automated collision mitigation feature is active. A tactile warning may include steering wheel torque and/or vibration (ie, haptic feedback) to help the driver avoid the collision or to inform the driver that an automated collision mitigation feature is active. Other subsystems or devices such as phones, tablets, vibrating seats may also be used. Changing frequencies of the vibration can be used to provide the driver with additional information about the likelihood of the collision.

Wie in 9B gezeigt, kann das Generieren des Vorwärtsmanövers 134 den Anhänger für das Fahrzeug an einer Stelle neu positionieren, an der ein Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 generiert wird, welcher den Bereich, der von einem Objekt 19 eingenommen wird, nicht kreuzt. Das Vorwärtsmanöver 134 gemäß einer Ausführungsform kann vom Anhänger-Rückfahrassistenzsystem generiert werden, um dem Antriebsstrangsteuerungssystem zu befehlen, das automatische Getriebe des Fahrzeugs automatisch im Fahrmodus anzutreiben, dann die Fahrzeugbeschleunigung zu betätigen, um das Fahrzeug und den Anhänger vorwärts zu bewegen, und dann Lenkbefehle für das Servolenkungssystem zu generieren, um das Fahrzeug und den Anhänger an einer Stelle zu positionieren, welche wenigstens einen Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen bereitstellt. Nach dem Erreichen einer solchen Position kann eine Ausführungsform des Vorwärtsmanövers 134 auch das Bremssteuerungssystem 72 antreiben, um das Fahrzeug und den Anhänger zu stoppen, dann das automatische Getriebe des Fahrzeugs im Rückwärtsmodus automatisch antreiben und dann das Rückfahrmanöver wieder aufnehmen. Es wird erwogen, dass das System kontinuierlich versuchen kann, die verfügbare Reihe 23 von Rückfahrwegen während des Vorwärtsmanövers 134 zu generieren. Ferner ist es denkbar, dass der Objektnäherungssensor 17 weiterhin das Umkreisfeld 21 überwachen kann, einschließlich des Bereichs vor dem Fahrzeug während des Vorwärtsmanövers 134, um auf ähnliche Weise eine Kollision mit einem Objekt 19 zu vermeiden.As in 9B As shown, generating the forward maneuver 134 may reposition the trailer for the vehicle to a location that generates a return path in the available row 23 that does not cross the area occupied by an object 19. The forward maneuver 134 according to one embodiment may be generated by the trailer backup assist system to command the powertrain control system to automatically drive the vehicle's automatic transmission in drive mode, then apply vehicle acceleration to move the vehicle and trailer forward, and then provide steering commands for generate the power steering system to position the vehicle and trailer at a location that provides at least one return path in the available series 23 of return paths. After reaching such a position, an embodiment of the forward maneuver 134 may also drive the brake control system 72 to stop the vehicle and trailer, then automatically drive the vehicle's automatic transmission in reverse mode, and then resume the reversing maneuver. It is contemplated that the system may continuously attempt to generate the available series 23 of return paths during the forward maneuver 134. Furthermore, it is conceivable that the object proximity sensor 17 can continue to monitor the surrounding field 21, including the area in front of the vehicle during the forward maneuver 134, in order to similarly avoid a collision with an object 19.

Unter erneuter Bezugnahme auf 10, nachdem bestimmt ist, dass wenigstens ein Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 vorhanden ist, kann die Lenkeingabevorrichtung bei Schritt 154 den gewünschten Rückfahrweg 26 aus der verfügbaren Reihe 23 eingeben. Unter Verwendung des eingegebenen gewünschten Rückfahrwegs 26 und des abgetasteten Kupplungswinkels können bei Schritt 156 Lenkbefehle für das Fahrzeug generiert werden, um den Anhänger auf dem gewünschten Rückfahrweg 26 zu führen. In einigen Ausführungsformen wird die kinematische Beziehung wieder verwendet, damit das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 Lenkbefehle für das Servolenkungssystem 62 gemäß dem gewünschten Rückfahrweg des Anhängers 12 generiert. Wie zuvor beschrieben, kann der gewünschte Rückfahrweg 26 einer gewünschten Krümmungseingabe gleichzusetzen sein, damit die Krümmungssteuerung 28 Lenkbefehle basierend auf dem abgetasteten Kupplungswinkel und anderen kinematischen Parametern generiert. Daher kann der gewünschte Rückfahrweg 26 innerhalb der verfügbaren Reihe 23 angepasst werden und wird im Wesentlichen von der Krümmungssteuerung gefolgt, welche entsprechende Anpassungen am Lenkwinkel des Fahrzeugs generiert.Referring again to 10 After determining that there is at least one return path in the available row 23, the steering input device may enter the desired return path 26 from the available row 23 at step 154. Using the entered desired return path 26 and the sampled coupling angle, steering commands for the Vehicle can be generated in order to guide the trailer on the desired return path 26. In some embodiments, the kinematic relationship is reused to have the trailer backup assist system 10 generate steering commands to the power steering system 62 according to the desired backup path of the trailer 12. As previously described, the desired return path 26 may be equivalent to a desired curvature input for the curvature controller 28 to generate steering commands based on the sensed hitch angle and other kinematic parameters. Therefore, the desired return path 26 can be adjusted within the available range 23 and is essentially followed by the curvature control, which generates corresponding adjustments to the steering angle of the vehicle.

In einer weiteren Ausführungsform kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 zunächst die Nähe eines Objekts 19 innerhalb des Umkreisfelds 21 bestimmen, um zu bestimmen, ob der aktuelle Rückfahrweg des Anhängers geändert werden muss, um ein Potenzial zu begrenzen, dass das Fahrzeug und/oder der Anhänger mit dem Objekt 19 kollidieren. Das Ändern oder anderweitige Korrigieren des Rückfahrwegs, um das Objekt 19 zu vermeiden, kann autonom erfolgen, indem das Fahrzeug verlangsamt oder gestoppt wird, um die Kollision zu vermeiden, oder das Fahrzeug anderweitig gelenkt wird, um den Anhänger auf einem Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe 23 von Rückfahrwegen zu positionieren. Als solche kann eine Operation zum Bestimmen einer geeigneten und angemessenen Aktion zur Korrektur des Wegs der Anhänger/Fahrzeug-Kombination (d. h. Wegkorrekturaktion) durchgeführt werden, um das Potenzial einer Kollision mit dem Objekt 19 abzuschwächen, und danach kann eine Operation durchgeführt werden, um die Wegkorrekturaktion zu implementieren. Die Wegkorrekturaktion kann durch vollständiges Führen des Fahrers durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface, HMI) und/oder automatisches Steuern des Fahrzeugs unter Einsatz einer Vielfalt der elektromechanischen Systeme des Fahrzeugs implementiert werden. Das Bestimmen der Wegkorrekturaktion kann anhand einer beliebigen Anzahl von Grundlagen erfolgen. Beispielsweise kann dem Objektvermeidungsmodus, welcher die höchste Wahrscheinlichkeit der Minderung einer Kollision und/oder den niedrigsten Einfluss auf den Betrieb des Fahrzeugs hat, der Vorrang eingeräumt werden. Beispiele für Objektvermeidungsstrategien zum Implementieren der Wegkorrekturaktion umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Geschwindigkeitssteuerstrategie, Lenksteuerstrategie und Anhängerkrümmungssteuerstrategie. Eine Geschwindigkeitssteuerstrategie kann eine Kombination von Gaspedaldeaktivierung oder Einschränkung umfassen, und automatisches Reibungs- oder Getriebebremsen kann verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren, um die Kollisionswahrscheinlichkeit zu reduzieren, wenn vorgeschriebene Kollisionsvermeidungskriterien (z. B. ein entsprechender Kollisionsvermeidungsschwellenwert), welche einem Vermeiden der Kollision mit dem Objekt 19 entsprechen, erfüllt wurden. Eine Lenksteuerstrategie kann Lenkraten, Lenkwinkellimits, relative Straßenradwinkel und Geschwindigkeiten und Übergangssteuereingaben umfassen, welche reduziert oder beschränkt werden, um vorgeschriebene Kollisionsvermeidungskriterien, die dem Vermeiden der Kollision mit dem Objekt 19 entsprechen, zu erfüllen. Eine Anhängerkrümmungssteuerstrategie kann umfassen, dass ein Anhängerkrümmungssteuerziel (d. h. ein befohlener Wert) im Anhänger-Rückfahrassistenzsystem reduziert wird, indem zum Beispiel automatisiertes Lenken oder HMI-Führung basierend auf Zuordnungen verwendet wird, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkrate und/oder Übergangslenkradwinkelverhalten verwenden, um das Potenzial für eine Kollision mit dem Objekt 19 zu reduzieren. Dementsprechend kann das Implementieren der Wegkorrekturaktion das Ausgeben eines Wegkorrekturaktionsbefehls umfassen, um das Einleiten einer oder mehrerer Objektvermeidungsstrategien zu bewirken. Parallel zum Durchführen der Operationen zum Empfangen der Anhänger-Rückfahrassistenzanforderungen, Bestimmen des gewünschten Rückfahrwegs 26 und der Krümmung des Anhängers 12 und Generieren der Fahrzeuglenkbefehle kann das Anhänger-Rückfahrassistenzsystem 10 eine Operation zum Überwachen durchführen, falls ein inakzeptabler Anhängerrückfahrzustand vorhanden ist. Beispiele einer solchen Überwachung umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, das Bewerten eines Kupplungswinkels γ, um zu bestimmen, ob ein Schwellenwert des Kupplungswinkels γ überschritten wird, das Bewerten einer Rückfahrgeschwindigkeit, um zu bestimmen, ob ein Rückfahrgeschwindigkeitsschwellenwert überschritten wird, das Bewerten eines Fahrzeuglenkwinkels, um zu bestimmen, ob ein Fahrzeuglenkwinkelschwellenwert überschritten wird, das Bewerten anderer Betriebsparameter (z. B. Fahrzeuglängsbeschleunigung, Gaspedalanforderungsrate und Kupplungswinkelrate), um zu bestimmen, ob ein entsprechender Schwellenwert überschritten wird, und dergleichen. Die Rückfahrgeschwindigkeit kann von den Radgeschwindigkeitsinformationen bestimmt werden, welche von einem oder mehreren Radgeschwindigkeitssensoren 58 des Fahrzeugs 14 erhalten werden. Falls bestimmt wird, dass ein inakzeptabler Anhängerrückfahrzustand vorhanden ist, kann eine Operation durchgeführt werden, um zu bewirken, dass der aktuelle Fahrweg des Anhängers 12 verhindert wird (z. B. Stoppen der Bewegung des Fahrzeugs 14), gefolgt von der Operation, welche zum Beenden des aktuellen Anhänger-Rückfahrassistenzfalls durchgeführt wird. Hierin wird offenbart, dass vor und/oder in Verbindung mit dem Bewirken, dass der aktuelle Anhängerweg verhindert wird, eine oder mehrere Aktionen (z. B. Operationen) zum Bereitstellen eines Feedbacks (z. B. einer Warnung) an den Fahrer, dass ein solcher inakzeptabler Kupplungswinkelzustand bevorsteht oder sich nähert, implementiert werden können. In einem Beispiel kann das Verfahren, falls ein solches Feedback dazu führt, dass der inakzeptable Kupplungswinkelzustand behoben wird, bevor ein kritischer Zustand erreicht wird, mit dem Bereitstellen der Anhänger-Rückfahrassistenzfunktionalität gemäß den Operationen fortfahren. Ansonsten kann das Verfahren mit der Operation zum Beenden des aktuellen Anhänger-Rückfahrassistenzfalls fortfahren. In Verbindung mit dem Durchführen der Operation zum Beenden des aktuellen Anhänger-Rückfahrassistenzfalls kann eine Operation zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs 14 durchgeführt werden, um einen Ausbrechzustand zu korrigieren oder zu begrenzen (z. B. Lenken des Fahrzeugs 14, Verlangsamen des Fahrzeugs 14, Begrenzen der Größe und/oder Rate der vom Fahrer angeforderten Anhängerkrümmungseingabe und/oder Rate des Lenkbefehls und/oder dergleichen, um auszuschließen, dass der Kupplungswinkel überschritten wird).In another embodiment, the trailer reversing assistance system 10 may first determine the proximity of an object 19 within the perimeter field 21 to determine whether the current reversing path of the trailer needs to be changed to limit a potential that the vehicle and/or the trailer collide with object 19. Changing or otherwise correcting the backing path to avoid the object 19 can be done autonomously by slowing or stopping the vehicle to avoid the collision or otherwise steering the vehicle to set the trailer on a backing path in the available range 23 of return routes to be positioned. As such, an operation to determine an appropriate and appropriate action to correct the path of the trailer/vehicle combination (ie, path correction action) may be performed to mitigate the potential of a collision with the object 19, and thereafter an operation may be performed to correct the path of the trailer/vehicle combination Implement path correction action. The path correction action may be implemented by fully guiding the driver through a human machine interface (HMI) and/or automatically controlling the vehicle using a variety of the vehicle's electromechanical systems. Determining the path correction action can be done based on any number of bases. For example, priority may be given to the object avoidance mode that has the highest probability of mitigating a collision and/or the lowest impact on the operation of the vehicle. Examples of object avoidance strategies for implementing the path correction action include, but are not limited to, speed control strategy, steering control strategy, and trailer curvature control strategy. A speed control strategy may include a combination of accelerator pedal deactivation or restriction, and automatic friction or transmission braking may be used to reduce the speed of the vehicle to reduce the likelihood of a collision when prescribed collision avoidance criteria (e.g., a corresponding collision avoidance threshold) which a Avoiding collision with the object 19 corresponds to have been met. A steering control strategy may include steering rates, steering angle limits, relative road wheel angles and speeds, and transient control inputs that are reduced or limited to meet prescribed collision avoidance criteria corresponding to avoiding collision with the object 19. A trailer curvature control strategy may include reducing a trailer curvature control target (ie, a commanded value) in the trailer backup assist system, for example, using automated steering or HMI guidance based on mappings that use vehicle speed, acceleration, steering rate, and/or transitional steering wheel angle behavior to reduce the potential for a collision with the object 19. Accordingly, implementing the path correction action may include issuing a path correction action command to cause one or more object avoidance strategies to be initiated. In parallel with performing the operations of receiving the trailer backup assist requests, determining the desired backup path 26 and the curvature of the trailer 12, and generating the vehicle steering commands, the trailer backup assist system 10 may perform an operation to monitor if an unacceptable trailer backup condition exists. Examples of such monitoring include, but are not limited to, evaluating a hitch angle γ to determine whether a threshold hitch angle γ is exceeded, assessing a reverse speed to determine whether a reverse speed threshold is exceeded, assessing a vehicle steering angle to determine whether a vehicle steering angle threshold is exceeded, evaluating other operating parameters (e.g., vehicle longitudinal acceleration, accelerator pedal request rate, and clutch angle rate) to determine whether a corresponding threshold is exceeded, and the like. The return speed may be determined from the wheel speed information obtained from one or more wheel speed sensors 58 of the vehicle 14. If it is determined that an unacceptable trailer backup condition exists, an operation may be performed to cause the current travel path of the trailer 12 to be prevented (e.g., stopping movement of the vehicle 14), followed by the operation resulting in Ending the current trailer reversing assistance case is carried out. It is disclosed herein that before and/or in connection with causing the current trailer path to be prevented, one or more actions (e.g., operations) are required to be ready providing feedback (e.g. a warning) to the driver that such an unacceptable clutch angle condition is impending or approaching can be implemented. In one example, if such feedback results in the unacceptable hitch angle condition being corrected before a critical condition is reached, the method may continue to provide the trailer backup assistance functionality in accordance with the operations. Otherwise, the method may continue with the operation to end the current trailer backup assist case. In conjunction with performing the operation to terminate the current trailer backup assist event, an operation to control movement of the vehicle 14 may be performed to correct or limit a runaway condition (e.g., steering the vehicle 14, slowing the vehicle 14, Limiting the magnitude and/or rate of driver requested trailer curvature input and/or rate of steering command and/or the like to prevent the hitch angle from being exceeded).

Es ist zu verstehen, dass Variationen und Modifikationen an den zuvor erwähnten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ferner ist zu verstehen, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihre Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes aussagen.It is to be understood that variations and modifications may be made to the aforementioned structures and methods without departing from the concepts of the present invention, and further, it is to be understood that such concepts are intended to be covered by the following claims insofar as these claims are characterized their language does not explicitly say otherwise.

Claims (9)

Verfahren zum Rückwärtsfahren eines Anhängers (12) mit einem Fahrzeug (14), umfassend: Generieren einer Mehrzahl von Rückfahrwegen des Anhängers (12); Anzeigen der Mehrzahl von Rückfahrwegen auf einem Display; Abtasten eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug (14) und dem Anhänger (12); Abtasten einer Nähe eines Objekts (19) in einem Umkreisfeld; Generieren einer verfügbaren Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger (12) basierend auf der Nähe des Objekts (19) und dem Kupplungswinkel; Hervorheben von Rückfahrwegen, die aus der verfügbaren Reihe ausgeschlossen wurden; und Steuern des Fahrzeugs (14) unter Verwendung eines gewünschten Rückfahrwegs (26) aus der verfügbaren Reihe dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner ein Generieren eines Vorwärtsmanövers für das Fahrzeug (14) umfasst, wenn keine Wege in der verfügbaren Reihe von Rückfahrwegen vorhanden sind, wobei das Vorwärtsmanöver die Position des Fahrzeugs (14) und des Anhängers (12) überwacht, um eine Benachrichtigung bereitzustellen, wenn wenigstens ein Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe vorhanden ist.Method for reversing a trailer (12) with a vehicle (14), comprising: generating a plurality of reversing paths of the trailer (12); displaying the plurality of return routes on a display; scanning a coupling angle between a vehicle (14) and the trailer (12); scanning a proximity of an object (19) in a surrounding field; generating an available set of back-up paths for the trailer (12) based on the proximity of the object (19) and the hitch angle; highlighting return paths that have been excluded from the available range; and controlling the vehicle (14) using a desired return path (26) from the available series, characterized in that the method further comprises generating a forward maneuver for the vehicle (14) if there are no paths in the available series of return paths, wherein the forward maneuver monitors the position of the vehicle (14) and the trailer (12) to provide notification when there is at least one reverse path in the available range. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Generieren einer Warnung, wenn die Nähe des Objekts (19) die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger (12) reduziert.Procedure according to Claim 1 , further comprising: generating a warning when the proximity of the object (19) reduces the available range of return paths for the trailer (12). Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, wobei die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen durch Entfernen von Wegen, welche einen Raum kreuzen, der vom Objekt (19) eingenommen wird, und Wegen, welche einen Ausbrechzustand zwischen dem Fahrzeug (14) und dem Anhänger (12) bewirken, generiert wird.Method according to any of the Claims 1 or 2 , wherein the available set of return paths is generated by removing paths that cross a space occupied by the object (19) and paths that cause a breakaway condition between the vehicle (14) and the trailer (12). Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1-3, ferner umfassend: Generieren von Bildern auf einer Anzeige (82), welche das Fahrzeug (14), den Anhänger (12) und das Objekt (19) zeigen.Method according to any of the Claims 1 - 3 , further comprising: generating images on a display (82) showing the vehicle (14), the trailer (12) and the object (19). Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Anzeige (82) Bilder umfasst, welche die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen und den gewünschten Rückfahrweg (26) repräsentieren.Procedure according to Claim 4 , wherein the display (82) includes images representing the available range of return paths and the desired return path (26). Anhänger-Rückfahrassistenzsystem (10), umfassend: eine Steuerung, welche eine verfügbare Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger (12) basierend auf der Nähe des Objekts (19) und dem Kupplungswinkel generiert, wobei die verfügbare Reihe keine Rückfahrwege umfasst, welche einen Raum kreuzen, der vom Objekt (19) eingenommen wird, oder welche einen Ausbrechzustand zwischen dem Fahrzeug (14) und dem Anhänger (12) bewirken; eine Lenkeingabevorrichtung (18) zum Eingeben eines gewünschten Rückfahrwegs eines Anhängers (12), wobei die Lenkeingabevorrichtung (18) einen Override-Befehl aktivieren kann, um zu ermöglichen, dass ein gewünschter Rückfahrweg (26) außerhalb der generierten verfügbaren Reihe ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ein Vorwärtsmanöver für das Fahrzeug (14) generiert, wenn keine Rückfahrwege in der verfügbaren Reihe vorhanden sind, wobei das Vorwärtsmanöver den Kupplungswinkel und das Objekt (19) überwacht, um eine Benachrichtigung bereitzustellen, wenn wenigstens ein Rückfahrweg in der verfügbaren Reihe vorhanden ist.Trailer reversing assistance system (10), comprising: a controller that generates an available series of reversing paths for the trailer (12) based on the proximity of the object (19) and the hitch angle, wherein the available series does not include reversing paths that cross a space which is occupied by the object (19), or which cause a breakaway condition between the vehicle (14) and the trailer (12); a steering input device (18) for entering a desired reversing path of a trailer (12), the steering input device (18) being able to activate an override command to enable a desired reversing path (26) to be selected outside of the generated available range, characterized , that the controller generates a forward maneuver for the vehicle (14) if there are no reversing paths in the available row, the forward maneuver monitoring the hitch angle and the object (19) to provide notification when there is at least one reversing path in the available row . Anhänger-Rückfahrassistenzsystem (10) nach Anspruch 6, wobei die Lenkeingabevorrichtung (18) einen Knopf (30) umfasst, welcher drehbar ist, um den gewünschten Rückfahrweg (26) zu definieren, so dass eine erste Position des Knopfs (30) eine andere Krümmung als eine gedrehte zweite Position aufweist, und wobei ein zweiter Sensor einen Ultraschallsensor umfasst.Trailer reversing assistance system (10). Claim 6 , wherein the steering input device (18) includes a knob (30) rotatable to define the desired return path (26) such that a first position of the knob (30) has a different curvature than a rotated second position, and wherein a second sensor comprises an ultrasonic sensor. Anhänger-Rückfahrassistenzsystem (10) nach einem beliebigen der Ansprüche 6 oder 7, ferner umfassend: eine Anzeige (82) zur Betrachtung durch einen Fahrer des Fahrzeugs (14), wobei die Steuerung Bilder auf der Anzeige (82) generiert, welche eine Position des Fahrzeugs (14) und des Anhängers (12) relativ zum Objekt (19) zeigen. Trailer reversing assistance system (10) according to any one of the claims 6 or 7, further comprising: a display (82) for viewing by a driver of the vehicle (14), the controller generating images on the display (82) showing a position of the vehicle (14) and the trailer (12) relative to the object (19). Anhänger-Rückfahrassistenzsystem (10) nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ein Bild auf der Anzeige (82) generiert, welches für die verfügbare Reihe von Rückfahrwegen für den Anhänger (12) indikativ ist.Trailer reversing assistance system (10). Claim 8 , wherein the control generates an image on the display (82) which is indicative of the available range of return paths for the trailer (12).
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