DE102015210816B4

DE102015210816B4 - Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten

Info

Publication number: DE102015210816B4
Application number: DE102015210816.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Mossau; Philipp Hüger; Matthias Burger
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2035-06-13
Also published as: DE102015210816A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Länge eines Anhängers (20), welcher mit einem Fahrzeug (10) zu einem Gespann koppelbar ist, gekennzeichnet durch:- Erfassen (32) einer Seitenansicht des Anhängers (20) mit einer Erfassungsvorrichtung (13) des Fahrzeugs (10), und- Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) umfasst:- Bestimmen einer Position mindestens eines Rades (23) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht,- Bestimmen, ausgehend von der Position des Rades (23), einer Position einer vorderen Kante (26) eines Aufbaus des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, und- Bestimmen, ausgehend von der Position des Rades (23), einer Position einer hinteren Kante (27) des Aufbaus des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Länge eines Anhängers, welcher mit einem Fahrzeug zu einem Gespann koppelbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Anhängerrangierassistenten für ein Fahrzeug, welcher in der Lage ist, die Länge eines Anhängers zu bestimmen und ein Rangieren des Anhängers unter Berücksichtigung der Länge des Anhängers zu unterstützen, beispielsweise beim Einparken des Gespanns bestehend aus Anhänger und damit gekoppeltem Fahrzeug.
An Fahrzeuge, wie z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, kann über eine sogenannte Anhängerkupplung ein Anhänger gekoppelt werden, sodass die Kombination aus Fahrzeug und Anhänger ein Gespann bildet. Das Fahren eines derartigen Gespanns stellt jedoch erhöhte Anforderungen an den Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere beim Rangieren und Rückwärtsfahren des Gespanns. Daher sind verschiedene Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche einen Fahrer beim Fahren eines Gespanns unterstützen können.
In diesem Zusammenhang offenbart beispielsweise die DE 10 122 562 C1 eine Anordnung zur Bestimmung eines Knickwinkels und eines Deichselwinkels zwischen einer Zugmaschine und einem gelenkten Anhänger. Die Anordnung umfasst zwei Ultraschalltransceiver, die an der Zugmaschine angebracht sind und jeweils mit einem bestimmten Richtungswinkel in Richtung des Anhängers Ultraschallsignale senden. Der Deichselwinkel kann ebenso wie der Knickwinkel mit Hilfe von Laufzeitmessungen von Ultraschallsignalen gemessen werden. Der Knickwinkel kann für eine Fahrdynamikregelung, Rangierhilfe, sowie Einkuppelhilfe verwendet werden.
Die DE 10 2012 207 647 A1 betrifft ein Fahrerassistenzsystem zum Rückwärtsfahren eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger. Das Fahrerassistenzsystem ist mit einer Sensoreinrichtung ausgestattet, deren Signale für die Bildung einer an den Fahrer des Kraftfahrzeugs gerichteten Handlungsempfehlung oder bei einer vom Fahrerassistenzsystem veranlassten Querführung und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs ausgewertet werden. Dabei werden auch Angaben zur Achsgeometrie des Anhängers, nämlich dessen Achszahl und Deichsellänge sowie die Spurweite und optional die Gesamtlänge oder die Gesamtbreite des Anhängers berücksichtigt. Die besagten Angaben zur Achsgeometrie oder zur Abmessung des Anhängers sind dem Fahrerassistenzsystem durch manuelle Eingabe explizit übermittelbar oder werden über eine elektrisch-elektronische Verbindung vom Anhänger an das Fahrerassistenzsystem übermittelt.
Die DE 10 2009 007 990 A1 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Anhängerdaten. Bei dem Verfahren werden im hinteren Bereich des Zugfahrzeugs vorhandene Abstandssensoren zur Ermittlung der Anhängerdaten genutzt, indem während der Fahrt die unterschiedlichen Abstände zwischen Zugfahrzeug und Anhänger außerhalb der Fahrzeugmitte bestimmt und weiterverarbeitet werden. Ein Winkel, mit dem der Anhänger dem Zugfahrzeug hinterher läuft, kann aus Messwerten der Abstandssensoren bestimmt werden. Mit Hilfe eines Lenkwinkelsignals können die Deichsellänge und der Abstand des Kugelkopfs der Anhängerkupplung zur Mitte der Hinterachse bestimmt werden. Unter der Annahme eines mittigen Aufbaus des Anhängers über der Achse des Anhängers kann auf die Gesamtlänge des Anhängers geschlossen werden.
Die DE 10 2011 108 440 A1 betrifft Verfahren zur Bestimmung einer Gesamtlänge eines Anhängers eines Fahrzeuggespanns. In einem ersten Schritt wird ein anhängerseitiger Achse-Kupplung-Abstand bestimmt. In einem zweiten Schritt wird während einer konstanten oder quasi-konstanten Kreisfahrt ein Bewegungsvektor einer Bewegung eines Hecks des Anhängers bestimmt. Der Bewegungsvektor wird beispielsweise kamerabasiert erfasst. Der Bewegungsvektor repräsentiert eine Richtung und eine Geschwindigkeit des Hecks des Anhängers relativ zu einer Fahrbahnoberfläche. In Abhängigkeit von der Richtung und der Geschwindigkeit wird ein anhängerseitiger Achse-Heck-Abstand bestimmt. Die Gesamtlänge wird als Summe des anhängerseitigen Achse-Kupplung-Abstands und des anhängerseitigen Achse-Heck-Abstands bestimmt.
Die DE 10 2014 105 643 A1 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Robustheit eines automatisierten Entladesystems. Das System verwendet Stereokameras, um die Position eines von einem Traktor gezogenen Getreideanhängers relativ zu einem Mähdrescher während des Entladevorgangs abzutasten. Dabei verwendet das System beispielsweise eine Stereo-Vision-Entfernungsmessung, um eine relative Position des Anhängers zum Mähdrescher, die Anhängerhöhe und die Anhängerlänge zu ermitteln.
Die EP 2 848 498 A1 betrifft einen Routenzug und ein zugehöriges Steuerverfahren. Der Routenzug besteht aus einem Schlepper und mindestens einem Anhänger. Beispielsweise der Schlepper weist einen optischen Sensor auf, mit welchem der gesamte verbleibende Routenzug bestimmbar ist, insbesondere dessen relative Position und Stellung gegenüber dem Schlepper. Aus den Daten des optischen Sensors können ferner Abmessungen der Anhänger bestimmt werden.
Die DE 10 2014 007 897 A1 betrifft ein Verfahren und ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Fahrers eines Nutzfahrzeugs. Das Nutzfahrzeug weist eine in FahrzeugLängsrichtung ausgerichtete Bilderfassungseinrichtung auf. Aus den mittels der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bildern werden mittels einer Bildverarbeitungsvorrichtung eine Abmessungs- oder Aufbau- und/oder Ladungs-Kenngrößen des Anhängers extrahiert. Die Abmessungskenngröße kann die Länge des Anhängers sein.
Die DE 10 2009 032 024 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines an einem Fahrzeug angehängten Anhängers relativ zum Fahrzeug, bei welchem Mittels an gegenüberliegenden Längsseiten des Fahrzeugs angeordneten Detektorvorrichtungen jeweils ein an gegenüberliegenden Seiten des Anhängers ausgebildeter Bereich erfasst wird. Zur Positionsbestimmung wird ein Verkippt-sein des Anhängers um seine Längsachse bestimmt.
Bei üblichen Anhängerrangierassistenten (ARA) wird die abzufahrende Bahn durch den Fahrer vorgegeben. Eine wünschenswerte Weiterentwicklung des Anhängerrangierassistenten wäre beispielsweise ein automatisches Einparken mit dem Anhänger, bei dem die Bahn analog eines Parklenkassistenten von dem Fahrzeug selbst bestimmt wird. Hierzu ist jedoch die Kenntnis über die Gesamtlänge des Gespanns und somit über die Länge des Anhängers erforderlich. Wie aus dem obigen Stand der Technik ersichtlich ist, ist die Bestimmung der Gesamtlänge des Anhängers jedoch nicht automatisch von dem Fahrzeug bestimmbar. Durch Analyse des Einlenkverhaltens des Anhängers kann nur die Länge vom Kugelkopf bis zur Achse des Anhängers automatisch bestimmt werden. Das hintere Ende des Anhängers ist aus dem Einlenkverhalten des Anhängers nicht bestimmbar und daher nicht bekannt. Selbst bei Fahrzeugen mit einer Videokamera am Heck des Fahrzeugs ist das Ende des Anhängers bei angekuppeltem Anhänger nicht zweifelsfrei erkennbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Länge eines Anhängers automatisch zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Länge eines Anhängers nach Anspruch 1, ein Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten nach Anspruch 11 und ein Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Länge eines Anhängers bereitgestellt. Der Anhänger ist mit einem Fahrzeug zu einem Gespann koppelbar. Bei dem Verfahren wird eine Seitenansicht des Anhängers mit einer Erfassungsvorrichtung des Fahrzeugs erfasst und die Länge des Anhängers in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht bestimmt. Die Seitenansicht des Anhängers betrifft eine Ansicht des Anhängers, in welcher zumindest eine vordere Kante des Anhängers und eine hintere Kante des Anhängers sichtbar sind, wobei sich die Begriffe vordere und hintere Kante des Anhängers auf die Fahrtrichtung des Anhängers beziehen. Die vordere Kante des Anhängers ist daher die Seite des Anhängers, welche dem Zugfahrzeug bei angekoppeltem Anhänger zugewandt ist, und die hintere Kante des Anhängers betrifft die Seite des Anhängers, welche sich quer zur Bewegungsrichtung des Anhängers befindet und im angekoppelten Zustand am weitesten von dem Zugfahrzeug entfernt befindet. Dementsprechend sind üblicherweise in der Seitenansicht des Anhängers einen Seitenwand und ein Rad des Anhängers in einer Seitenansicht sichtbar, d.h. das Rad des Anhängers ist in einer im Wesentlichen kreisförmigen Ansicht sichtbar. Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine ohnehin in dem Zugfahrzeug vorhandene Erfassungsvorrichtung von beispielsweise einer Einparkhilfe oder einem Parklenkassistenten umfassen. In der Seitenansicht des Anhängers sind üblicherweise die Vorderkante des Anhängers und die Hinterkante des Anhängers gut detektierbar, sodass die Länge des Anhängers zuverlässig bestimmt werden kann.
Bei einer Ausführungsform wird ein Abstand zwischen einem Kugelkopf einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs und einer Radachse des Anhängers während der Fahrt des Gespanns bestimmt. Eine Deichsel des Anhängers ist mit dem Kugelkopf der Anhängerkupplung des Zugfahrzeugs gekoppelt und der Abstand zwischen dem Kugelkopf und der Radachse des Anhängers kann beispielsweise, basierend auf einem Knickwinkel zwischen Fahrzeug und Anhänger, einem Lenkwinkel des Fahrzeugs sowie der Geometrie des Fahrzeugs, aus der Art und Weise, wie der Anhänger dem Zugfahrzeug hinterherläuft, bestimmt werden. Die Länge des Anhängers wird zusätzlich in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Kugelkopf und der Radachse des Anhängers bestimmt. Beispielsweise kann mit Abstandsensoren des Fahrzeugs ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und der vorderen Kante des Anhängers bestimmt werden. Unter Verwendung einer Positionsinformation des Kugelkopfes an dem Fahrzeug kann der Abstand zwischen Kugelkopf und vorderer Kante des Anhängers berechnet werden. Daraus kann wiederum die Entfernung zwischen Radachse des Anhängers und vorderer Kante des Aufbaus des Anhängers bestimmt werden und diese Information zur Skalierung der Seitenansicht des Anhängers benutzt werden, um die Gesamtlänge des Anhängers aus der erfassten Seitenansicht zu bestimmen. Dadurch kann auch bei nicht mittig angeordneter Radachse die Länge des Anhängers zuverlässig bestimmt werden.
Ferner wird bei dem Verfahren eine Position von mindestens einem Rad des Anhängers in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht bestimmt. Ausgehend von der Position des Rades wird eine Position einer vorderen Kante des Aufbaus des Anhängers in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht bestimmt. Ferner wird ausgehend von der Position des Rades eine Position einer hinteren Kante des Aufbaus des Anhängers in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht bestimmt. Sowohl das Rad als auch die vordere sowie die hintere Kante des Aufbaus des Anhängers sind in einer Seitenansicht des Anhängers zuverlässig identifizierbar. Daher kann die Seitenansicht zuverlässig und mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand analysiert werden und auf der Grundlage dieser Analyse die Länge des Anhängers bestimmt werden.
Beispielsweise kann ein Durchmesser des Rades des Anhängers bestimmt werden. Bei bekanntem Maßstab der Seitenansicht kann der Durchmesser des Rades beispielsweise direkt aus der Seitenansicht bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können Informationen des Rades verwendet werden, beispielsweise eine auf eine Flanke des Rades geprägte Größeninformation. Die Gesamtlänge des Anhängers kann dann in Bezug auf den Durchmesser des Rades aus der Seitenansicht berechnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ausgeben einer Anweisung an einen Fahrer des Fahrzeugs, das Fahrzeug in einer vorgegebenen Anordnung zu dem Anhänger auszurichten, bevor die Seitenansicht erfasst wird. Die Anweisung an den Fahrer, wie das Fahrzeug in Bezug auf den Anhänger anzuordnen ist, kann beispielsweise auf einem Bildschirm eines Multimediasystems des Fahrzeugs dargestellt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine geeignete Seitenansicht des Anhängers erfasst wird. Beispielsweise kann die Anweisung an den Fahrer umfassen, dass das Fahrzeug in einem Abstand von einigen Metern, beispielsweise in einem Abstand von 3-6m, so zu dem Anhänger anzuordnen ist, dass eine Längsrichtung des Fahrzeugs im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsrichtung des Anhängers ist. „Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Längsrichtung des Fahrzeugs beispielsweise in einem Winkelbereich von 70 bis 110 Grad zu der Längsrichtung des Fahrzeugs befindet. Dadurch kann eine Seitenansicht des Anhängers erfasst werden, welche zur Bestimmung der Länge des Anhängers geeignet ist. In Abhängigkeit davon, wo die Erfassungsvorrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist, beispielsweise an der Vorderseite des Fahrzeugs oder an der Rückseite des Fahrzeugs, kann die Anweisung ferner umfassen, ob die Vorderseite des Fahrzeugs oder die Rückseite des Fahrzeugs in Richtung des Anhängers anzuordnen ist. Wenn eine Erfassungsvorrichtung an der Vorderseite des Fahrzeugs verfügbar ist, welche zum Erfassen der Seitenansicht geeignet ist, kann diese vorzugsweise verwendet werden, da dann eine Anordnung des Fahrzeugs in der gewünschten Art und Weise zu dem Anhänger einfacher für den Fahrer zu realisieren ist.
Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine Kamera, beispielsweise eine Videokamera, und/oder einen Frontlaserscanner umfassen, welche an dem Fahrzeug zur Erfassung eines Abbilds eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs angebracht sind. Die Kamera kann beispielsweise an dem Fahrzeug vorgesehen sein, um einen Bereich hinter dem Fahrzeug zu erfassen und auf einem Bildschirm im Inneren des Fahrzeugs darzustellen, um einem Fahrer beim Einparken Informationen über den Bereich hinter dem Fahrzeug, wie z.B. einen Abstand zu Hindernissen hinter dem Fahrzeug, aufzuzeigen. Die Erfassungsvorrichtung kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise einen Laserscanner umfassen, welcher an dem Fahrzeug zur Erfassung einer räumlichen Struktur eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs angebracht ist. Der Laserscanner kann beispielsweise Bestandteil einer adaptiven Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs sein und daher einen Bereich vor dem Fahrzeug erfassen, um einen Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen bestimmen zu können. Wenn das Fahrzeug, wie zuvor beschrieben, im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Anhängers angeordnet ist, kann mit Hilfe des Laserscanners die Struktur des Anhängers erfasst werden, insbesondere eine Position der vorderen und hinteren Kante des Aufbaus des Anhängers sowie eine Position des Rades des Anhängers. Ferner kann der Laserscanner eine Entfernungsinformation zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger bereitstellen, sodass ein Maßstand der räumlichen Struktur bestimmt werden kann und somit die Länge des Anhänger sowie die Position des Rades an dem Anhänger aus den Informationen des Laserscanners bestimmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungsvorrichtung einen Radarscanner umfassen, welcher an dem Fahrzeug zur Erfassung einer räumlichen Struktur eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs angebracht ist. Der Radarscanner kann, ähnlich wie der Laserscanner, Bestandteil einer adaptiven Geschwindigkeitsregelungsanlage oder eines anderen Fahrerassistenzsystems sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten für ein Fahrzeug, bei dem eine Länge des Anhängers wie zuvor beschrieben bestimmt wird, und das Fahrzeug mit dem Anhänger gekoppelt wird. In Abhängigkeit von der bestimmten Länge des Anhängers wird eine automatische Längs- und/oder Querregelung des Fahrzeugs zum automatischen Einparken des Gespanns in eine Parklücke durchgeführt. Beispielsweise kann eine Länge einer Parklücke mit Hilfe entsprechender Sensoren des Fahrzeugs im Vorbeifahren ermittelt werden und auf der Grundlage der bestimmten Länge des Anhängers sowie Informationen über die Länge des Fahrzeugs bestimmt werden, ob das Gespann in die Parklücke passt und eine entsprechende Trajektorie berechnet werden, um das Gespann in die Parklücke einzuparken. Das Einparken kann beispielsweise von einem Parklenkassistenten automatisch durchgeführt werden. Dadurch kann ein verhältnismäßig komplizierter Rangiervorgang des Gespanns von dem Fahrzeug automatisch durchgeführt werden und der Fahrer von dieser Aufgabe entlastet werden.
Die Anmeldung beschreibt ferner einen Anhängerrangierassistenten für ein Fahrzeug. Das Fahrzeug ist mit einem Anhänger zu einem Gespann koppelbar. Der Anhängerrangierassistent umfasst eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs und eine Verarbeitungsvorrichtung. Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise eine Videokamera, einen Laserscanner oder einen Radarscanner umfassen, welche in der Lage sind, einen Umgebungsbereich vor dem Fahrzeug oder hinter dem Fahrzeug zu erfassen, in welchem sich der Anhänger zum Zeitpunkt der Erfassung befindet. Die Verarbeitungsvorrichtung ist in der Lage, eine Seitenansicht des Anhängers mit der Erfassungsvorrichtung zu erfassen und eine Länge des Anhängers in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht zu bestimmen. Der Anhängerrangierassistent ist daher zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen geeignet und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Videobild mit der bestimmten Länge des erkannten Anhängers auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs für einen Fahrer angezeigt. Mittels entsprechender Eingabemittel kann der Fahrer diese Ausmaße bestätigen. Falls die Ausmaße nicht exakt erkannt worden sind, kann dem Fahrer ermöglicht werden, eine manuelle Korrektur durchzuführen oder die Bestimmung neu zu starten.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Seitenansicht des Anhängers zusammen mit der Länge des Anhängers in einer Datenbank des Fahrzeugs dauerhaft gespeichert. Auf diese Art und Weise können mehrere unterschiedliche Anhänger zusammen mit ihren entsprechenden Längen gespeichert werden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann ein Benutzer des Fahrzeugs einen Anhänger, welchen er verwenden möchte, aus den in der Datenbank gespeicherten Anhängern auswählen. Dies kann beispielsweise über ein Bediensystem des Fahrzeugs erfolgen, auf welchem die Seitenansichten der gespeicherten Anhänger dargestellt werden und eine entsprechende Eingabe zur Auswahl des gewünschten Anhängers erfasst wird. Die zu dem ausgewählten Anhänger gespeicherte Länge wird aus der Datenbank abgerufen und beispielsweise einem Anhängerrangierassistenten zur Verfügung gestellt, um eine automatisches Rangieren des Gespanns zu ermöglichen.
Außerdem kann das Fahrzeug derart ausgestaltet sein, dass ein Anhängerwechsel selbständig erkannt wird und bei einem erkannten Anhängerwechsel der Fahrer aufgefordert wird, die Maße des neu angehängten Anhängers ermitteln zu lassen.
Die Anmeldung beschreibt zudem ein Fahrzeug mit dem zuvor beschriebenen Anhängerrangierassistenten. Der Anhängerrangierassistent erleichtert einem Fahrzeugführer das Rangieren eines Gespanns bestehend aus dem Fahrzeug und einem Anhänger, insbesondere beim Paralleleinparken des Gespanns.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben werden.

1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einem Anhänger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Anordnung eines Fahrzeugs und eines Anhängers bei einer Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt ein Fahrzeug 10, welches mit einem Anhänger 20 gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 20 erfolgt über eine Anhängerkupplung 11 des Fahrzeugs 10, an deren Ende ein Kugelkopf 12 angebracht ist. An einer Deichsel 21 des Anhängers 20 ist eine Kugelpfanne 22 als Gegenstück zu dem Kugelkopf 12 vorgesehen. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Erfassungsvorrichtung 13, mit welcher ein Umgebungsbereich des Fahrzeugs 10 erfasst werden kann. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Erfassungsvorrichtung 13 ausgestaltet, einen Bereich hinter dem Fahrzeug 10 zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung 13 kann beispielsweise eine Rückfahrkamera, einen Laserscanner oder einen Radarscanner umfassen. Die Erfassungsvorrichtung 13 ist mit einer Verarbeitungsvorrichtung 14 gekoppelt. Die Verarbeitungsvorrichtung 14 umfasst beispielsweise einen Controller oder eine Mikroprozessorsteuerung und ist in der Lage, die Länge des Anhängers 20 aus Informationen der Erfassungsvorrichtung 13 zu bestimmen. Die Verarbeitungsvorrichtung 14 kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems sein, welches eine Rangierhilfefunktion oder eine Einparkfunktion für das Steuern des Gespanns bestehend aus dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 20 bereitstellt. Der Anhänger 20 weist in dem Beispiel der 1 zwei Räder 23, 24 auf, welche auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, deren Verlauf durch die gestrichelte Linie 25 in der 1 gekennzeichnet ist. In 1 sind ferner die Maße d1 bis d3 eingetragen, welche für die nachfolgend beschriebene automatische Bestimmung der Länge des Anhängers 20 relevant sind. Das Maß d1 gibt den Abstand zwischen der Radachse 25 und dem Drehpunkt zwischen Kugelkopf 12 und Kugelpfanne 22 an. Das Maß d2 ist die Länge des Aufbaus des Anhängers 20, d.h. der Abstand von einer vorderen Kante 26 des Anhängers 20 bis zu einer hinteren Kante 27 des Anhängers 20. Das Maß d3 gibt die gesamte Länge des Anhängers 20 von dem Drehpunkt zwischen Kugelkopf 12 und Kugelpfanne 22 und der hinteren Kante 27 an.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtlänge d3 des Anhängers 20 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 im Detail beschrieben werden. 2 zeigt dabei Verfahrensschritte 31-38 eines Verfahrens 30, welches beispielsweise von der Verarbeitungsvorrichtung 14 in dem Fahrzeug 10 ausgeführt wird. Im Schritt 31 wird eine Anweisung zum Positionieren des Fahrzeugs 10 ausgegeben. Diese Anweisung kann beispielsweise auf einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einem Bildschirm, in dem Fahrzeug 10 beispielsweise als Piktogramm oder als Textnachricht an einen Fahrer ausgegeben werden. Die Anweisung umfasst beispielsweise eine Anweisung an den Fahrer des Fahrzeugs, das Fahrzeug 10 in einem vorgegebenen Abstand im Bereich von beispielsweise 3-6 m so zu dem Anhänger 20 anzuordnen, dass eine Längsrichtung des Fahrzeugs im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Anhängers ausgerichtet ist. Beispielsweise kann eine schematische Darstellung, wie sie in 3 gezeigt ist, auf einem Bildschirm in dem Fahrzeug 10 als Anweisung zum Positionieren des Fahrzeugs 10 ausgegeben werden. Wenn der Fahrer das Fahrzeug 10 gemäß der Anweisung zu dem Anhänger 20 ausgerichtet hat, kann der Fahrer eine entsprechende Bestätigung geben, welche von der Verarbeitungsvorrichtung 14 erfasst wird. Daraufhin steuert die Verarbeitungsvorrichtung 14 die Erfassungsvorrichtung 13 an, um einen Umgebungsbereich 40 hinter dem Fahrzeug 10 zu erfassen. In 3 ist dieser Umgebungsbereich 40 durch die Linien 41, 42 begrenzt. Durch die Anordnung des Fahrzeugs 10 gemäß der im Schritt 31 ausgegebenen Anweisung kann im Schritt 32 eine Seitenansicht des Anhängers 20 mit der Erfassungsvorrichtung 13 erfasst werden. Insbesondere die vordere Kante 26, die hintere Kante 27 sowie das Rad 23 können in einer Seitenansicht des Anhängers 20 zuverlässig mit Hilfe von beispielsweise einer elektronischen Bildverarbeitung erkannt werden. Umfasst die Erfassungsvorrichtung 13 beispielsweise einen Laserscanner oder einen Radarscanner, so steht zusätzlich eine Tiefeninformation zur Verfügung, sodass der Abstand d2 zwischen der vorderen Kante 26 und der hinteren Kante 27 direkt ermittelt werden kann. Ebenso kann beispielsweise ein Abstand zwischen der Radachse 25 und der vorderen Kante 26 direkt aus den Informationen des Laserscanners oder des Radarscanners ermittelt werden. In dem Fall, dass als Erfassungsvorrichtung 13 eine Videokamera oder eine sonstige Bilderfassungsvorrichtung verwendet wird, ist im Schritt 33 zusätzlich ein Maßstab der Seitenansicht zu bestimmen. Dazu kann beispielsweise eine Entfernungsmessung zwischen dem Fahrzeug 10 und einer Seitenwand 28 des Anhängers 20 mit beispielsweise Ultraschallentfernungssensoren des Fahrzeugs 10 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Maßstab anhand von beispielsweise einem Durchmesser des Rades 23 bestimmt werden, sofern dieser Durchmesser bekannt ist, beispielsweise durch Eingabe von einem Benutzer oder durch Auswerten einer Größenangabe auf einer Reifenflanke. Unter Berücksichtigung des so bestimmten Maßstabs der Seitenansicht kann die Länge d2 des Anhängers 20 sowie die Position der Radachse 25 in Bezug auf die vordere Kante 26 oder die hintere Kante 27 des Anhängers 20 aus den Bildinformationen bestimmt werden, sodass die Länge d2 des Anhängeraufbaus im Schritt 34 bestimmt werden kann.
Die Bestimmung der gesamten Länge d3 des Anhängers 20 einschließlich Deichsel 21 und Kugelpfanne 22 ist zwar prinzipiell auch mit Hilfe der Informationen aus der Erfassungsvorrichtung 13 möglich, kann jedoch eine hohe Unsicherheit aufweisen, da sich die Deichsel 21 und die Kugelpfanne 22 in der Seitenansicht in einer anderen Bildebene, also in einer anderen Entfernung zu dem Fahrzeug 10, befinden. Um die Gesamtlänge d3 des Anhängers 20 zuverlässig bestimmen zu können, wird daher im Schritt 35 das Fahrzeug 10 mit dem Anhänger 20 gekoppelt, beispielsweise indem eine weitere entsprechende Ausgabe an den Fahrer des Fahrzeugs 10 ausgegeben wird. Während einer nachfolgenden Fahrt des Fahrzeugs 10 in Verbindung mit dem Anhänger 20 wird bei Kurvenfahrten des Gespanns aus einem Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 20 sowie einem Lenkwinkel des Fahrzeugs 10 und Geometrieeigenschaften des Fahrzeugs 10 ein Abstand zwischen dem Kugelkopf 12 und der Achse 25 der Räder 23, 24 des Anhängers 20 bestimmt (Schritt 36). Falls der Anhänger eine Tandemachse aufweist, wird die virtuelle Achse zwischen den Rädern bestimmt. Die Position der Achse 25 relativ zu den Kanten 26, 27 kann im Schritt 37 beispielsweise aus Informationen der Erfassungsvorrichtung 13 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Position der Achse 25 auch aus dem ermittelten Maß d1 und einem Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 20 im angekuppelten Zustand (beispielsweise mit Hilfe von Sensoren einer Einparkhilfe) und unter Berücksichtigung der Länge der Anhängerkupplung 11 bestimmt werden. In Schritt 38 wird schließlich die Gesamtlänge d3 des Anhängers 20 aus der Länge d2 des Anhängeraufbaus und der Position der Radachse 25 bestimmt.
Die so bestimmte Gesamtlänge des Anhängers 20 kann beispielsweise von einem Parklenkassistenten verwendet werden, um ein Einparken des Gespanns zu unterstützen oder vollautomatisch durchzuführen.
Zusammenfassend wird bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung das Fahrzeug 10 so vor den Anhänger 20 gefahren, dass der Anhänger 20 im Erfassungsbereich 40 des Sensors 13 des Fahrzeugs 10 liegt. Vorzugsweise wird als Sensor 13 eine Rückfahrkamera verwendet, welche ohnehin für übliche Anhängerrangierassistenten benötigt wird und daher ohnehin im Heck des Fahrzeugs 10 verbaut ist. Im Videobild der Rückfahrkamera wird nun das Rad 23 des Anhängers 20 erkannt und von dort ausgehend nach rechts und links der Aufbau des Anhängers erkannt, insbesondere die vordere Kante 26 und die hintere Kante 27. Dies kann dem Fahrer in einem Videobild angezeigt werden und der Fahrer kann diese Ausmaße bestätigen. Falls die Ausmaße nicht exakt erkannt worden sind, kann dem Fahrer ermöglicht werden, eine manuelle Korrektur durchzuführen oder die Erkennung neu zu starten. Mit diesem Vorgang kann der Anhänger angelernt werden und in einer Datenbank des Fahrzeugs gespeichert werden. Der Fahrer kann den Anhänger 20 an das Fahrzeug 10 ankoppeln und eine Funktion zum Einparken des Fahrzeugs 10 mit Anhänger 20 verwenden. Alternativ oder zusätzlich können verschiedene angelernte Anhänger in dem Fahrzeug 10 gespeichert werden und der Fahrer kann, statt das Fahrzeug wie in 3 gezeigt zum Bestimmen der Länge des Anhängers 20 anzuordnen, einen Anhänger aus der Datenbank auswählen. Eine Auswahl eines Anhängers kann beispielsweise durch von dem Fahrer vergebenen Namen oder durch Abspeichern des aufgenommenen Bildes erfolgen. Das Fahrzeug kann ferner in der Lage sein, einen Anhängerwechsel selbständig zu erkennen und bei einem erkannten Anhängerwechsel den Fahrer dazu auffordern, die Maße des neu angehängten Anhängers ermitteln zu lassen oder aus der Datenbank auszuwählen. Alternativ zu der Verwendung der Rückfahrkamera können eine Frontkamera oder ein Laserscanner verwendet werden. In diesem Fall wird der Fahrer dazu aufgefordert, das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung so zu dem Anhänger 20 zu positionieren, dass sich der Anhänger 20 in dem Erfassungsbereich der Frontkamera oder des Laserscanners befindet.
Bezugszeichenliste

10: Fahrzeug
11: Anhängerkupplung
12: Kugelkopf
13: Erfassungsvorrichtung
14: Verarbeitungsvorrichtung
20: Anhänger
21: Deichsel
22: Kugelpfanne
23: Rad
24: Rad
25: Radachse
26: vordere Kante
27: hintere Kante
28: Seitenwand
30: Verfahren
31-38: Schritt
40: Erfassungsbereich
41, 42: Begrenzung

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Länge eines Anhängers (20), welcher mit einem Fahrzeug (10) zu einem Gespann koppelbar ist, gekennzeichnet durch: - Erfassen (32) einer Seitenansicht des Anhängers (20) mit einer Erfassungsvorrichtung (13) des Fahrzeugs (10), und - Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) umfasst: - Bestimmen einer Position mindestens eines Rades (23) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, - Bestimmen, ausgehend von der Position des Rades (23), einer Position einer vorderen Kante (26) eines Aufbaus des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, und - Bestimmen, ausgehend von der Position des Rades (23), einer Position einer hinteren Kante (27) des Aufbaus des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: - Bestimmen (36) eines Abstands (d1) zwischen einem Kugelkopf (12) einer Anhängerkupplung (11) des Fahrzeugs (10) und einer Radachse (25) des Anhängers (20) während einer Fahrt des Gespanns, wobei eine Deichsel (21) des Anhängers (20) mit dem Kugelkopf (12) gekoppelt ist, und - Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von dem Abstand (d1) zwischen dem Kugelkopf (12) der Anhängerkupplung (11) und der Radachse (25) des Anhängers (20).
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) umfasst: - Bestimmen eines Durchmessers des Rades (23) des Anhängers (20).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: - Ausgeben (31) einer Anweisung an einen Fahrer des Fahrzeugs (10), das Fahrzeug (10) in einer vorgegebenen Anordnung zu dem Anhänger (20) auszurichten, bevor die Seitenansicht erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben (31) der Anweisung an den Fahrer umfasst: - ein Ausgeben (31) einer Anweisung, das Fahrzeug (10) in einem Abstand von 3 bis 6 m so zu dem Anhänger (20) anzuordnen, dass eine Längsrichtung des Fahrzeugs (10) in einem Winkelbereich von 70 bis 110 Grad zu einer Längsrichtung des Anhängers (20) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (13) mindestens eine Erfassungsvorrichtung(13) aus einer Gruppe umfasst, welche besteht aus: - einer Kamera, welche an dem Fahrzeug (10) zur Erfassung eines Abbilds eines Umgebungsbereichs (40) des Fahrzeug (10) angebracht ist, - einem Laserscanner, welcher an dem Fahrzeug (10) zur Erfassung einer räumlichen Struktur eines Umgebungsbereichs des Fahrzeug (10) angebracht ist, und - einem Radarscanner, welcher an dem Fahrzeug (10) zur Erfassung einer räumlichen Struktur eines Umgebungsbereichs des Fahrzeugs (10) angebracht ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (13) an einer Vorderseite des Fahrzeugs (10) zur Erfassung eines Umgebungsbereichs vor dem Fahrzeug (10) und/oder an einer Rückseite des Fahrzeugs (10) zur Erfassung eines Umgebungsbereichs (40) hinter dem Fahrzeug (10) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - Anzeigen eines Videobilds mit der bestimmten Länge des Anhängers (20) auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs (10) für einen Fahrer, und - Erfassen einer Eingabe von dem Fahrer, mit welcher der Fahrer die bestimmte Länge bestätigt oder korrigiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - Speichern der Seitenansicht des Anhängers (20) zusammen mit der Länge (d3) des Anhängers (20) in einer Datenbank des Fahrzeugs (10).
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: - Erfassen einer Auswahl eines Anhänger (20) von einem Fahrer des Fahrzeugs (10) an einem Bediensystem des Fahrzeugs (10), wobei der Fahrer den Anhänger (20) aus der Datenbank des Fahrzeugs (10) anhand der Seitenansicht des Anhängers (20) auswählt, und - Abrufen der Länge des ausgewählten Anhängers (20) aus der Datenbank des Fahrzeugs (10).
Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten für ein Fahrzeug (10), umfassend die Schritte: - automatisches Bestimmen, dass ein Anhänger (20) mit dem Fahrzeug (10) gekoppelt wurde, und - automatisches Starten eines Verfahrens zum Bestimmen der Länge des Anhängers (20), welches umfasst: - Erfassen (32) einer Seitenansicht des Anhängers (20) mit einer Erfassungsvorrichtung (13) des Fahrzeugs (10), und - Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht.
Verfahren für einen Anhängerrangierassistenten für ein Fahrzeug (10), umfassend die Schritte: - Bestimmen einer Länge (d3) eines Anhängers (20), welcher mit einem Fahrzeug (10) zu einem Gespann koppelbar ist, durch Erfassen (32) einer Seitenansicht des Anhängers (20) mit einer Erfassungsvorrichtung (13) des Fahrzeugs (10), und Bestimmen (38) der Länge (d3) des Anhängers (20) in Abhängigkeit von der erfassten Seitenansicht, - Koppeln des Fahrzeugs (10) mit dem Anhänger (20), und - automatisches Einparken des Gespanns in eine Parklücke, wobei eine Längs- und/oder Querregelung des Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit von der bestimmten Länge (d3) des Anhängers (20) durchgeführt wird.