DE102016104898A1

DE102016104898A1 - Anhängerrückfahrassistenzsystem mit Wegpunktauswahl

Info

Publication number: DE102016104898A1
Application number: DE102016104898.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Hafner; John Shutko; Thomas Edward Pilutti; Roger Arnold Trombley
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2016-10-06

Abstract

Es wird ein Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst ein Display, das dazu konfiguriert ist, eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers und mehrere Wegpunkte, die jeweils eine mögliche Parkpositionierung für den Anhänger angeben, anzuzeigen. Das System kann des Weiteren eine Vorrichtung umfassen, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann, einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fahrerassistenz- und aktive Sicherheitstechnologien in Fahrzeugen und insbesondere auf ein Anhängerrückfahrassistenzsystem, das einen Trajektorienplaner aufweist, der mit einer Steuerung zum Führen eines Anhängers zu einer ausgewählten Wegpunktposition konfiguriert ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für viele Fahrer stellt das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs beim Schleppen eines Anhängers eine große Herausforderung dar. Dies trifft besonders bei Fahrern zu, die beim Zurücksetzen von Fahrzeugen mit befestigten Anhängern unerfahren sind, wozu jene zählen, die selten mit einem Anhänger fahren (z. B. einen Anhänger gemietet haben, einen eigenen Anhänger selten benutzen usw.). Ein Grund für eine solche Schwierigkeit besteht darin, dass das Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger Lenkeingaben, die zu einem üblichen Lenken beim Zurücksetzen des Fahrzeugs ohne einen befestigten Anhänger entgegengesetzt sind, erfordert und/oder Bremsen zur Stabilisierung der Fahrzeug-Anhänger-Kombination vor dem Eintreten eines Ausbrechzustands erfordert. Ein weiterer Grund für eine solche Schwierigkeit besteht darin, dass geringfügige Fehler beim Lenken während des Zurücksetzens eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger verstärkt werden, wodurch bewirkt wird, dass der Anhänger von einem gewünschten Weg abweicht.
Zur Unterstützung des Fahrers beim Lenken eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger muss ein Anhängerrückfahrassistenzsystem die Absicht des Fahrers kennen. Eine übliche Annahme bei bekannten Anhängerrückfahrassistenzsystemen ist, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger gerade zurücksetzen möchte, und das System nimmt entweder implizit oder explizit einen Null-Bogenverlauf für die Fahrzeug-Anhänger-Kombination an. Nun ist jedoch beim Zurücksetzen eines Anhängers in der Realität in den meisten Fällen ein gebogener Weg involviert und somit beschränkt die Annahme eines Wegs mit einem Bogen von null beträchtlich die Nützlichkeit des Systems.
Ein weiterer Grund dafür, dass sich das Zurücksetzen eines Anhängers als schwierig erweisen kann, besteht in der Notwendigkeit, das Fahrzeug so zu steuern, dass die Möglichkeit des Eintretens eines Ausbrechzustands begrenzt wird. Ein Anhänger ist in einen Ausbrechzustand geraten, wenn ein Kupplungswinkel beim ununterbrochenen Rückwärtsfahren eines Anhängers durch das Vornehmen einer maximalen Lenkeingabe für das Fahrzeug, wie z. B. durch Bewegen der lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs in einen maximalen Lenkwinkel bei einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate, nicht reduziert werden kann (d.h., weniger spitz gemacht werden kann). In dem Fall, dass der Ausbrechwinkel erreicht wird, muss das Fahrzeug vorwärts gefahren werden, um den Kupplungswinkel zur Beseitigung des Ausbrechzustands freizugeben und somit eine Steuerung des Kupplungswinkels über eine Manipulation der lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu gestatten. Der Ausbrechzustand ruft jedoch nicht nur eine unangenehme Situation hervor, in der das Fahrzeug vorwärts gefahren werden muss, darüber hinaus kann er auch zu Schäden am Fahrzeug und/oder Anhänger führen, wenn bestimmte Betriebsbedingungen des Fahrzeugs im Bezug auf seine Geschwindigkeit, sein Motordrehmoment, seine Beschleunigung und dergleichen nicht detektiert werden können und diesen nicht entgegengewirkt werden kann. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise im Rückwärtsgang mit einer Geschwindigkeit, die ausreichend hoch ist, fortbewegt und/oder einer ausreichend hohen Längsbeschleunigung ausgesetzt wird, wenn der Ausbrechzustand erreicht wird, kann die Relativbewegung des Fahrzeugs bezüglich des Anhängers zum Kontakt zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger führen, wodurch der Anhänger und/oder das Fahrzeug beschädigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst ein Display, das dazu konfiguriert ist, eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers und mehrere Wegpunkte, die jeweils eine mögliche Parkpositionierung für den Anhänger angeben, anzuzeigen. Das System kann des Weiteren eine Vorrichtung umfassen, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann, einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst ein Display, das eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers und mehrere jeweils in der Nähe des Anhängers positionierte Wegpunkte zur Angabe einer möglichen Parkpositionierung für den Anhänger zeigt. Das System kann des Weiteren eine Vorrichtung umfassen, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann, einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug bereitgestellt. Das System umfasst ein Display, das eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers und mehrere Wegpunkte zur Angabe einer möglichen Parkpositionierung für den Anhänger zeigt. Das System kann des Weiteren eine Vorrichtung umfassen, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann, einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen. Das System umfasst ferner eine Steuerung zur Erzeugung eines auf dem Display gezeigten Zurücksetzwegs basierend auf dem ausgewählten Wegpunkt und der festgelegten Ausrichtung des Anhängers.
Diese und andere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von dem Fachmann durch Bezugnahme auf die folgende/n Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen besser verständlich und zur Kenntnis genommen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines an einem Anhänger befestigten Fahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Kupplungswinkelsensors zum Betreiben eines Anhängerrückfahrassistenzsystems von oben;
2 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems mit einer Lenkeingabevorrichtung, einer Bogensteuerung und einem Anhängerbremssystem darstellt;
3 eine schematische Darstellung, die die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einem überlagerten zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem, das Variablen identifiziert, die zur Bestimmung einer kinematischen Beziehung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger für das Anhängerrückfahrassistenzsystem gemäß einer Ausführungsform verwendet werden, darstellt;
4 eine schematische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Kupplungswinkel und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zeigt, wie sie zum Bogen des Anhängers und einem Ausbrechwinkel in Beziehung steht;
5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb eines Anhängerrückfahrassistenzsystems unter Verwendung einer Betriebsroutine zum Lenken eines Fahrzeugs, das einen Anhänger rücksetzt, bei normalisierter Steuerung des gewünschten Bogens gemäß einer Ausführungsform darstellt;
6 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems mit einem Trajektorienplaner, der einer Bogensteuerung einen gewünschten Bogen bereitstellt, darstellt;
7 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Anhängers gemäß einer Ausführungsform darstellt;
8 ein auf einem Display eines Fahrzeugs angezeigtes Annäherungsparkmerkmal;
9 das Display, das eine Luftansicht eines Fahrzeugs und eines Anhängers zeigt;
10 mehrere auswählbare Wegpunkte, die auf dem Display gezeigt werden;
11 ein Berührungsereignis, das zur Auswahl eines der Wegpunkte durchgeführt wird;
12 die Zuordnung eines Wegpunkts als die anfängliche Schaltposition gemäß einer Ausführungsform;
13 übliche Anhängerausrichtungen für einen ausgewählten Wegpunkt;
14 zur Erzeugung eines Zurücksetzwegs verwendete Zurücksetzparameter;
15 das Display, das das Fahrzeug in einer Vorwärtsrichtung geführt zeigt;
16 einen auf dem Display angezeigten Zurücksetzweg; und
17 Modifikationen des Bogens des Zurücksetzwegs unter Verwendung eines drehbaren Knopfs.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung versteht sich, dass das offenbarte Anhängerrückfahrassistenzsystem und die zugehörigen Verfahren verschiedene alternative Ausführungsformen und Ausrichtungen annehmen können, sofern nicht ausdrücklich Gegenteiliges angegeben wird. Weiterhin versteht sich, dass es sich bei den spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt werden und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach um Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Konzepte handelt, die in den angehängten Ansprüchen definiert sind. Obwohl verschiedene Aspekte des Anhängerrückfahrassistenzsystems und der zugehörigen Verfahren mit Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben werden, ist die offenbarte Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt, und zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen können implementiert werden, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physische Merkmale, die sich auf die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
Mit Bezug auf die 1–9 bezeichnet die Bezugszahl 10 allgemein ein Anhängerrückfahrassistenzsystem zum Steuern eines Zurücksetzwegs eines Anhängers 12, der an einem Fahrzeug 14 befestigt ist, indem einem Fahrer des Fahrzeugs 14 gestattet wird, einen gewünschten Bogen des Zurücksetzwegs des Anhängers 12 anzugeben. Bei einer Ausführungsform lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch dahingehend, den Anhänger 12 auf dem gewünschten Bogen oder dem gewünschten Zurücksetzweg zu führen, während der Fahrer das Fahrpedal und das Bremspedal zum Steuern der Rückwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 verwendet. Zur Überwachung der Position des Anhängers 12 bezüglich des Fahrzeugs 14 kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Sensorsystem 16 umfassen, das einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 erfasst oder anderweitig bestimmt. Bei einer Ausführungsform kann das Sensorsystem 16 ein am Anhänger 12 befestigtes Sensormodul 20 umfassen, das die Dynamik des Anhängers 12, wie z. B. die Gierrate, überwacht und mit einer Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kommuniziert, um den momentanen Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Entsprechend ist eine Ausführungsform eines Sensormoduls 20 dazu ausgeführt, am Anhänger 12 befestigt zu werden und eine Anhängergierrate ω₂ zu erzeugen. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 gemäß einer solchen Ausführungsform kann des Weiteren ein Fahrzeugsensorsystem 17 umfassen, das eine Fahrzeuggierrate ω₁ und eine Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ erzeugt. Die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann dadurch basierend auf der Anhängergierrate ω₂, der Fahrzeuggierrate ω₁ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ im Hinblick auf eine kinematische Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 einen Kupplungswinkel γ schätzen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Sensorsystem 16 zusätzlich oder alternativ dazu einen Kupplungswinkelsensor 44, wie z. B. ein sichtbasiertes System, das zur Überwachung eines Ziels 52 an dem Anhänger 12 eine Kamera 46 an dem Fahrzeug 14 einsetzt, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen und bei einigen Ausführungsformen ferner die Zuverlässigkeit des insgesamt geschätzten Kupplungswinkels γ zu erhöhen, umfassen.
Bezüglich des allgemeinen Betriebs des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann eine Lenkeingabevorrichtung 18, wie z. B. ein drehbarer Knopf 30, vorgesehen sein, so dass ein Fahrer den gewünschten Bogen des Anhängers 12 bereitstellen kann. So ist die Lenkeingabevorrichtung 18 zwischen mehreren Auswahlmöglichkeiten, wie z. B. aufeinanderfolgenden Drehpositionen eines Knopfs 30, die jeweils eine schrittweise Änderung des gewünschten Bogens des Anhängers 12 bereitstellen, betreibbar. Bei Eingabe des gewünschten Bogens kann die Steuerung 28 einen Lenkbefehl für das Fahrzeug 14 zum Führen des Anhängers 12 auf dem gewünschten Bogen basierend auf dem geschätzten Kupplungswinkel γ und einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 erzeugen. Somit ist die Genauigkeit der Kupplungswinkelschätzung für den Betrieb des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 ausschlaggebend. Es versteht sich jedoch, dass solch ein System zur unmittelbaren Schätzung des Kupplungswinkels in Zusammenhang mit zusätzlichen oder alternativen Fahrzeugmerkmalen, wie z. B. eine Anhängerschlingerüberwachung, verwendet werden kann.
Mit Bezug auf die in 1 gezeigte Ausführungsform handelt es sich bei dem Fahrzeug 14 um eine Pick-Up-Ausführungsform, die mit einer Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 zum Steuern des Zurücksetzwegs des Anhängers 12, der am Fahrzeug 14 befestigt ist, ausgestattet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 14 an einer Ausführungsform des Anhängers 12, der einen Kastenrahmen 32 mit einem geschlossenen Ladebereich 34, eine einzige Achse mit einer rechten Radanordnung und einer linken Radanordnung und eine Zunge 36, die sich in Längsrichtung vom geschlossenen Ladebereich 34 nach vorne erstreckt, aufweist, schwenkbar befestigt. Der dargestellte Anhänger 12 weist auch einen Anhängerkupplungsverbinder in Form einer Kopplungsanordnung 38, die mit einem Fahrzeugkupplungsverbinder in Form einer Kupplungskugel 40 verbunden ist, auf. Die Kopplungsanordnung 38 rastet zur Bereitstellung einer Kugelgelenkschwenkverbindung 42, bei der die Anlenkung des Kupplungswinkels γ berücksichtigt wird, auf der Kupplungskugel 40 ein. Es versteht sich, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers 12 alternativ dazu mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt werden können, um eine Schwenkverbindung bereitzustellen, wie zum Beispiel durch Verbinden mit einer Sattelkupplung. Es wird auch in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers mehr als eine Achse umfassen können und verschiedene, für unterschiedliche Lasten und Gegenstände ausgelegte Formen und Größen aufweisen können, wie zum Beispiel ein Bootsanhänger oder ein Tiefladeanhänger.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 umfasst das Sensorsystem 16 in dem Ausführungsbeispiel sowohl ein Sensormodul 20 als auch einen sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 zum Schätzen des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Der dargestellte Kupplungswinkelsensor 44 setzt eine Kamera 46 (z. B. eine Video-Imaging-Kamera), die in der Nähe eines oberen Bereichs der Fahrzeugheckklappe 48 am Heck des Fahrzeugs 14 wie gezeigt positioniert sein kann, so dass sich die Kamera 46 bezüglich der Zunge 36 des Anhängers 12 erhöht befinden kann, ein. Die dargestellte Kamera 46 weist ein Abbildungssichtfeld 50 auf, das zur Erfassung eines oder mehrerer Bilder des Anhängers 12, einschließlich eines Bereichs, der eine oder mehrere gewünschte Zielplatzierungszonen für mindestens ein zu sicherndes Ziel 52 umfasst, positioniert und ausgerichtet ist. Obwohl in Betracht gezogen wird, dass die Kamera 46 zur Bestimmung des Kupplungswinkels γ Bilder des Anhängers 12 ohne ein Ziel 52 erfassen kann, umfasst das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei der dargestellten Ausführungsform ein Ziel 52, das auf dem Anhänger 12 platziert ist, so dass gestattet wird, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 über Bilderfassung und -verarbeitung des Ziels 52 erlangte Informationen verwendet. Beispielsweise kann die dargestellte Kamera 46 eine Video-Imaging-Kamera umfassen, die wiederholt aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12 erfasst, die zur Identifizierung des Ziels 52 und seiner Positionierung am Anhänger 12 verarbeitet werden können, um eine Bewegung des Ziels 52 und des Anhängers 12 bezüglich des Fahrzeugs 14 und den entsprechenden Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Es ist auch zu beachten, dass die Kamera 46 eine oder mehrere Video-Imaging-Kameras umfassen kann und an anderen Stellen am Fahrzeug 14 positioniert sein kann, um Bilder des Anhängers 12 und der gewünschten Zielplatzierungszone zu erhalten, wie z. B. an einem Fahrgastraum 54 des Fahrzeugs 14 zur Erfassung von Bildern eines Schwanenhals-Anhängers. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Kupplungswinkelsensors 44 und des Sensorsystems 16 zum Bereitstellen des Kupplungswinkels γ eines/einen der Folgenden oder eine Kombination daraus umfassen kann: ein Potentiometer, einen magnetbasierten Sensor, einen optischen Sensor, einen Näherungssensor, einen Drehsensor, einen kapazitiven Sensor, einen induktiven Sensor oder einen mechanisch basierten Sensor, wie z. B. eine an der Kugelgelenkschwenkverbindung 42 angebrachte mechanische Sensoranordnung, Energiewandler eines Rückfahrassistenzsystems, eines Totwinkelsystems und/oder eines Querverkehrwarnsystems und andere vorstellbare Sensoren oder Anzeigevorrichtungen des Kupplungswinkels γ in Ergänzung zu dem sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 oder statt dessen.
Die Ausführungsform des in 1 dargestellten Sensormoduls 20 umfasst ein Sensorcluster 21 in einem Gehäuse, das an der Zunge 36 des Anhängers 12 in der Nähe des geschlossenen Ladebereichs 34 angebracht ist und einen linken und einen rechten Raddrehzahlsensor 23 an lateral gegenüberliegenden Rädern des Anhängers 12 umfasst. Es ist vorstellbar, dass die Raddrehzahlsensoren 23 bidirektionale Raddrehzahlsensoren zum Überwachen sowohl der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit als auch der Rückwärtsfahrgeschwindigkeit sein können. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass das Sensorcluster 21 bei zusätzlichen Ausführungsformen an alternativen Abschnitten des Anhängers 12 angebracht sein kann.
Das Sensormodul 20 erzeugt mehrere Signale, die verschiedene Dynamikeigenschaften des Anhängers 12 anzeigen. Die Signale können ein Gierratensignal, ein Lateralbeschleunigungssignal und Raddrehzahlsignale, die durch einen Gierratensensor 25, einen Beschleunigungsmesser 27 bzw. die Raddrehzahlsensoren 23 erzeugt werden, umfassen. Entsprechend sind der Gierratensensor 25 und der Beschleunigungsmesser 27 bei der dargestellten Ausführungsform in dem Sensorcluster 21 mit Gehäuse enthalten, obgleich andere Konfigurationen vorstellbar sind. Es ist vorstellbar, dass es sich bei dem Beschleunigungsmesser 27 bei einigen Ausführungsformen um zwei oder mehr separate Sensoren handeln kann, die in einem Versatzwinkel angeordnet sein können, wie z. B. zwei bei plus und minus fünfundvierzig Grad von der Längsrichtung des Anhängers oder parallel zur Längs- und Lateralrichtung des Anhängers angeordnete Sensoren, um ein robusteres Beschleunigungssignal zu erzeugen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass diese Sensorsignale kompensiert und gefiltert werden könnten, um Verzögerungen oder Abweichungen zu beseitigen und Geräusche auszugleichen. Des Weiteren kann die Steuerung 28 außerhalb des Sensorsystems 16 empfangene verarbeitete Signale, darunter Standardsignale von dem Bremssteuersystem 72 und dem Servolenkungssystem 62, wie z. B. Fahrzeuggierrate ω₁, Fahrzeuggeschwindigkeit v₁, und Lenkwinkel δ, zur Schätzung des Anhängerkupplungswinkels γ, der Anhängergeschwindigkeit und zugehöriger Anhängerparameter verwenden. Wie im Folgenden detaillierter beschrieben wird, kann die Steuerung 28 den Kupplungswinkel γ basierend auf der Anhängergierrate ω₂, der Fahrzeuggierrate ω₁ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ im Hinblick auf eine kinematische Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 schätzen. Die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann des Weiteren die geschätzten Anhängervariablen und Anhängerparameter zur Steuerung des Lenksystems 62, des Bremssteuerungssystems 72 und des Antriebsstrangsteuerungssystems 74 beispielsweise dahingehend, die Fahrzeug-Anhänger-Kombination zurückzusetzen oder einen Anhängerschlingerzustand zu lindern, verwenden.
Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des in 2 gezeigten Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 fahrzeug- und anhängerstatusbezogene Informationen von zusätzlichen Sensoren und Vorrichtungen empfangen. Die zusätzlichen Sensoren und Vorrichtungen können anstatt des Kupplungswinkelsensors 44 oder des Sensormoduls 20 verwendet werden, wenn ein oder mehrere zur Bestimmung des Kupplungswinkels γ verwendete Sensoren (z. B. der Kupplungswinkelsensor 44) ausfällt bzw. ausfallen. Diese anhängerstatusbezogenen Informationen umfassen Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung 56, die ein Global Positioning System (GPS) am Fahrzeug 14 oder eine handgeführte Vorrichtung umfassen kann, um eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 basierend auf der Position der Positionierungsvorrichtung 56 bezüglich des Anhängers 12 und/oder des Fahrzeugs 14 und basierend auf dem geschätzten Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Die Positionierungsvorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Koppelnavigationssystem zur Bestimmung der Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 in einem lokalisierten Koordinatensystem basierend auf mindestens Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel und Kupplungswinkel γ umfassen. Andere Fahrzeuginformationen, die vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 von einem Geschwindigkeitssensor 58 und eine Gierrate des Fahrzeugs 14 von einem Fahrzeuggierratensensor 60 umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass bei zusätzlichen Ausführungsformen der Kupplungswinkelsensor 44 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen, wie z. B. Näherungssensorsignale oder aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12, die die Steuerung des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 zur Bestimmung einer Angabe des Kupplungswinkels γ, wie z. B. einen Bereich von Kupplungswinkeln, mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, bereitstellen können.
Wie ferner in 2 gezeigt wird, steht eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit einem Servolenkungssystem 62 des Fahrzeugs 14 in Verbindung, um die lenkbaren Räder 64 (1) des Fahrzeugs 14 dahingehend zu betreiben, das Fahrzeug 14 so zu bewegen, dass der Anhänger 12 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Bogen des Anhängers 12 reagiert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenkungssystem 62 ein elektrisches Servolenkungssystem (Electric Power-Assisted Steering, EPAS), das einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Wenden der lenkbaren Räder 64 in einen Lenkwinkel basierend auf einem Lenkbefehl umfasst, wobei der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 67 des Servolenkungssystems 62 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 für das autonome Lenken während eines Rückwärtsfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehstellung (z. B. den Lenkradwinkel) eines Lenkrads 68 (1) bereitgestellt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 allerdings mechanisch mit den lenkbaren Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, so dass sich das Lenkrad 68 über ein inneres Drehmoment gemeinsam mit den lenkbaren Rädern 64 bewegt, wodurch ein manueller Eingriff über das Lenkrad 68 während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 70 an dem Servolenkungssystem 62 vorgesehen, der Drehmoment (z. B. greifendes und/oder durchdrehendes) am Lenkrad 68 erfasst, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads 68 zu erwarten ist und somit einen manuellen Eingriff durch den Fahrer anzeigt. Bei einigen Ausführungsformen kann das an das Lenkrad 68 angelegte äußere Drehmoment als Signal an die Steuerung 28, dass der Fahrer die manuelle Steuerung übernommen hat, und für das Fahrzeug 14, Lenkmanöver und/oder Benachrichtigungen abzubrechen, dienen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die in 2 dargestellte Ausführungsform führt das Servolenkungssystem 62 der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der lenkbaren Räder 64 des Fahrzeugs 14, darunter ein Lenkwinkel, zu. Die Steuerung 28 verarbeitet bei dem Ausführungsbeispiel den momentanen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 betreffenden Bedingungen dahingehend, den Anhänger 12 entlang dem gewünschten Bogen zu führen. Es ist vorstellbar, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenkungssystems 62 sein kann. Beispielsweise kann das Servolenkungssystem 62 einen Anhängerrückfahrassistenzalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenkungssystem 62, einem Fahrzeugbremssteuerungssystem 72, einem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen empfangenen Informationen oder eines Teils davon umfassen.
Wie auch in 2 dargestellt wird, kann das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 auch mit der Steuerung 28 kommunizieren, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie z. B. Fahrzeugraddrehzahlen, zuzuführen und Bremsbefehle von der Steuerung 28 zu empfangen. Beispielsweise können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen von dem Bremssteuerungssystem 72 überwachten Raddrehzahlen bestimmt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann neben anderen vorstellbaren Mitteln auch vom Antriebsstrangsteuerungssystem 74, dem Geschwindigkeitssensor 58 und der Positionierungsvorrichtung 56 bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen können auch individuelle Raddrehzahlen zur Bestimmung einer Fahrzeuggierrate verwendet werden, die dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 als Alternative oder zusätzlich zum Fahrzeuggierratensensor 60 bereitgestellt wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 dem Bremssteuerungssystem 72 Fahrzeugbremsinformationen zuführen, um eine Steuerung des Bremsens des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu gestatten. Beispielsweise kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 regulieren, wodurch die Möglichkeit eines Auftretens nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände reduziert wird. Beispiele nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände umfassen unter anderem einen Zustand zu hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14, eine hohe Kupplungswinkelrate, Instabilität der Anhängerwinkeldynamik, einen berechneten theoretischen Ausbrechzustand des Anhängers (definiert durch einen maximalen Fahrzeuglenkwinkel, eine Deichsellänge, einen Radstand des Schleppfahrzeugs und eine effektive Anhängerlänge) oder eine Beschränkung des Ausbrechens durch physischen Kontakt (definiert durch eine Winkelverschiebungsgrenze bezüglich des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12) und dergleichen. Nicht akzeptable Anhängerrückfahrzustände können aus dem Ausfall eines oder mehrerer Sensoren (z. B. des Kupplungswinkelsensors 44) und/oder von Eingaben (z. B. der Lenkeingabevorrichtung 18) am Fahrzeug 14 und/oder Anhänger 12 zur Bereitstellung von Informationen an die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 resultieren. In solchen Fällen ist sich der Fahrer möglicherweise des Ausfalls nicht bewusst, bis der nicht akzeptable Anhängerrückfahrzustand unmittelbar bevorsteht oder bereits im Gange ist. Somit wird hier offenbart, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Warnsignal entsprechend einer Benachrichtigung über einen ablaufenden, bevorstehenden und/oder antizipierten nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzustand erzeugen kann und vor dem Fahrereingriff eine Gegenmaßnahme zur Verhinderung solch eines nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzustands erzeugen kann, wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Das in der in 2 dargestellten Ausführungsform gezeigte Antriebsstrangsteuerungssystem 74 kann auch zur Regulierung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs 14 während des Zurücksetzens des Anhängers 12 mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zusammenwirken. Wie oben erwähnt wird, kann eine Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 erforderlich sein, um die Möglichkeit des Auftretens nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände, wie z. B. Ausbrechen und Instabilität der Anhängerwinkeldynamik, zu begrenzen, oder wenn der Ausfall eines Sensors und/oder einer Eingabevorrichtung detektiert wird. Genau wie bei Betrachtungen der Beziehung hoher Geschwindigkeit zu nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen kann bzw. können auch eine starke Beschleunigung und hochdynamische Bogenanforderungen durch den Fahrer zu solchen nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen führen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei der dargestellten Ausführungsform mit einer oder mehreren Vorrichtungen in Verbindung stehen, darunter ein Fahrzeugwarnsystem 76, das visuelle, akustische und taktile Warnungen veranlassen kann. Zum Beispiel können Fahrzeugbremslichter 78 und die Fahrzeugwarnblinkanlage eine visuelle Warnung bereitstellen, und eine Fahrzeughupe 79 und/oder -lautsprecher 81 können eine akustische Warnung bereitstellen. Zusätzlich können das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 und/oder das Fahrzeugwarnsystem 76 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) 80 für das Fahrzeug 14 in Verbindung stehen. Die MMS 25 kann ein Fahrzeugdisplay 82 umfassen, wie zum Beispiel ein in der Mittelkonsole angebrachtes Navigations- oder Entertainmentdisplay (1), das zur Anzeige von die Warnung anzeigenden Bildern in der Lage ist. Solch eine Ausführungsform kann zur Benachrichtigung des Fahrers des Fahrzeugs 14, dass ein/e durch das Rückfahrassistenzsystem 10 verwendete/r Sensor und/oder Eingabevorrichtung ausgefallen sind, wünschenswert sein. Des Weiteren kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der MMS 25, wie z. B. mit einer oder mehreren handgeführten oder tragbaren Vorrichtungen, darunter ein oder mehrere Smartphones, kommunizieren. Die tragbare Vorrichtung kann des Weiteren das Display 82 zum Anzeigen eines oder mehrerer Bilder und weiterer Informationen für einem Benutzer umfassen. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung ein Bild, das einen Ausfall des Sensors und/oder der Eingabevorrichtung anzeigt, anzeigen. Darüber hinaus kann die tragbare Vorrichtung Rückmeldungsinformationen, wie z. B. visuelle, akustische und taktile Warnungen, bereitstellen.
Wie ferner in 2 dargestellt wird, umfasst das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 die Lenkeingabevorrichtung 18, die mit der Steuerung 28 verbunden ist, um eine Informationsübertragung dazwischen zu gestatten. Es wird hier offenbart, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 auf drahtgebundene oder drahtlose Weise mit der Steuerung 28 gekoppelt sein kann. Die Lenkeingabevorrichtung 18 stellt dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Informationen bereit, die den gewünschten Zurücksetzverlaufsweg des Anhängers 12 definieren, so dass die Steuerung 28 Lenkbefehle verarbeitet und erzeugt. Insbesondere kann die Lenkeingabevorrichtung 18 eine Auswahl oder Positionsinformationen bereitstellen, die mit einem gewünschten Bogen des gewünschten Zurücksetzverlaufswegs des Anhängers 12 korrelieren. Die von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellten Anhängerlenkbefehle können Informationen bezüglich der angesteuerten Änderung des Verlaufswegs, wie z. B. eine schrittweise Änderung des gewünschten Bogens, und Informationen bezüglich einer Angabe, dass sich der Anhänger 12 entlang einem durch eine Längsmittellinienachse des Anhängers 12 definierten Weg, wie z. B. ein gewünschter Bogenwert von null, der einen im Wesentlichen geraden Verlaufsweg für den Anhänger definiert, fortbewegen soll, umfassen. Aufgrund der Bedeutung der Lenkeingabevorrichtung 18 beim Steuern des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 während der Bewegung können Sicherheitssysteme, die auf das Abschwächen eines Ausfalls der Lenkeingabevorrichtung 18 durch Erzeugen einer Gegenmaßnahme gerichtet sind, ein wünschenswertes Merkmal im Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 sein. Dementsprechend kann die Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 einen Ausfall der Lenkeingabevorrichtung 18 detektieren und eine Gegenmaßnahme einleiten, wenn die Lenkeingabevorrichtung 18 ausfällt, bis der Fahrer die Betriebssteuerung des Fahrzeugs 14 wiedererlangt.
Wie im Folgenden detaillierter erörtert wird, kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß einer Ausführungsform eine bewegliche Steuerungseingabevorrichtung umfassen, um zu gestatten, dass ein Fahrer des Fahrzeugs 14 gewünschte Anhängerlenkvorgänge befiehlt oder anderweitig einen gewünschten Bogen auswählt und ändert. Beispielsweise kann die bewegliche Steuerungseingabevorrichtung ein drehbarer Knopf 30 sein, der um eine Drehachse, die sich durch eine obere Fläche oder Stirnseite des Knopfs 30 erstreckt, drehbar sein kann. Bei anderen Ausführungsformen kann der drehbare Knopf 30 um eine Drehachse, die sich im Wesentlichen parallel zu einer oberen Fläche oder Stirnseite des drehbaren Knopfs 30 erstreckt, drehbar sein. Des Weiteren kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß zusätzlichen Ausführungsformen alternative Vorrichtungen zum Bereitstellen eines gewünschten Bogens oder anderer Informationen, die einen gewünschten Zurücksetzweg definieren, wie z. B. einen Joystick, ein Tastenfeld, eine Reihe von drückbaren Tasten oder Schaltern, eine Schiebeeingabevorrichtung, verschiedene Benutzerschnittstellen auf einem Touchscreen-Display, ein sichtbasiertes System zum Empfangen von Gesten, eine Steuerungsschnittstelle auf einer tragbaren Vorrichtung und andere vorstellbare Eingabevorrichtungen, die für einen Fachmann allgemein nachvollziehbar sind, umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 auch als eine Eingabevorrichtung für andere Merkmale, wie z. B. das Bereitstellen von Eingaben für andere Fahrzeugmerkmale oder -systeme, fungieren kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 28 mit einem Mikroprozessor 84 konfiguriert, um Logik und Routinen zu verarbeiten, die in einem Speicher 86 gespeichert sind, der Informationen von dem Sensorsystem 16, darunter das Anhängersensormodul 20, der Kupplungswinkelsensor 44, die Lenkeingabevorrichtung 18, das Servolenkungsystem 62, das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72, das Anhängerbremssystem, das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen, empfängt. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen empfangenen Informationen oder eines Teils davon erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenkungssystem 62 zur dahingehenden Beeinflussung des Lenkens des Fahrzeugs 14, einen angesteuerten Verlaufsweg für den Anhänger 12 zu erzielen, bereitgestellt werden. Die Steuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen umfassen. Des Weiteren kann die Steuerung 28 den Speicher 86 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen, darunter eine Kupplungswinkelschätzroutine 130, eine Betriebsroutine 132 und eine Bogenroutine 98, umfassen. Es versteht sich, dass die Steuerung 28 eine eigenständige eigens vorgesehene Steuerung sein kann oder eine mit anderen Steuerungsfunktionen integrierte Steuerung sein kann, wie z. B. mit dem Sensorsystem 16, dem Servolenkungssystem 62 und anderen vorstellbaren an Bord oder außerhalb befindlichen Fahrzeugsteuerungssystemen integriert.
Unter Bezugnahme auf 3 wird sich nun einer Erörterung von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zur Berechnung einer kinematischen Beziehung zwischen einem Bogen eines Verlaufswegs des Anhängers 12 und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs 14, das den Anhänger 12 schleppt, die für ein gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriertes Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 wünschenswert sein kann, darunter bei einer Ausführungsform zur Verwendung durch eine Bogenroutine 98 der Steuerung 28, gewidmet. Zur Erzielung solch einer kinematischen Beziehung, müssen bezüglich dem Fahrzeug/Anhänger-System zugeordneten Parametern gewisse Annahmen erfolgen. Zu Beispielen für solche Annahmen zählen, ohne darauf beschränkt zu sein, dass der Anhänger 12 durch das Fahrzeug 14 bei einer relativ geringen Geschwindigkeit zurückgesetzt wird, die Räder des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 einen vernachlässigbaren (z. B. keinen) Schlupf aufweisen, die Reifen des Fahrzeugs 14 eine vernachlässigbare (z. B. keine) laterale Nachgiebigkeit aufweisen, die Reifen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 eine vernachlässigbare (z. B. keine) Verformung aufweisen, die Aktuatordynamik des Fahrzeugs 14 vernachlässigbar ist und das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 vernachlässigbare (z. B. keine) Wank- oder Nickbewegungen zeigen, neben anderen vorstellbaren Faktoren, die eine potentielle Wirkung auf die Steuerung des Anhängers 12 mit dem Fahrzeug 14 haben.
Wie in 3 gezeigt wird, basiert die kinematische Beziehung für ein durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiertes System auf verschiedenen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zugeordneten Parametern. Diese Parameter umfassen:

δ:: Lenkwinkel an den lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeugs;
α:: Gierwinkel des Fahrzeugs;
β:: Gierwinkel des Anhängers;
γ:: Kupplungswinkel (γ = β – α);
W:: Radstand des Fahrzeugs;
L:: Deichsellänge zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs;
D:: Abstand (Anhängerlänge) zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers oder der effektiven Achse bei einem mehrachsigen Anhänger; und
r₂:: Bogenradius für den Anhänger.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen dem Bogenradius r₂ des Anhängerwegs am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der lenkbaren Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ kann in der nachstehend bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Somit kann, wenn der Kupplungswinkel γ bereitgestellt wird, der Bogen des Anhängerwegs κ₂ basierend auf Regelung des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β . die Anhängergierrate ist und η . die Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann zur Bereitstellung des Lenkwinkels δ in Abhängigkeit vom Bogen des Anhängerwegs κ₂ und des Kupplungswinkels γ ausgedrückt werden.
Dementsprechend sind für eine bestimmte Fahrzeug- und Anhängerkombination gewisse Parameter (z. B. D, W und L) der kinematischen Beziehung konstant und werden als bekannt angenommen. V ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, und g ist die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wenn er auf null gesetzt wird, die Berechnung des Lenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig macht. Zum Beispiel können fahrzeugspezifische Parameter der kinematischen Beziehung in einem elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs 14 vordefiniert werden, und anhängerspezifische Parameter der kinematischen Beziehung können durch einen Fahrer des Fahrzeugs 14 eingegeben, aus dem erfassten Anhängerverhalten als Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig aus vom Anhänger 12 bereitgestellten Signalen bestimmt werden. Der Bogen des Anhängerwegs κ₂ kann aus der Fahrereingabe über die Lenkeingabevorrichtung 18 bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen des Lenkwinkels kann von der Bogenroutine 98 ein entsprechender Lenkbefehl zum Steuern des Servolenkungssystems 62 des Fahrzeugs 14 erzeugt werden.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform kann von der Bogenroutine 98 eine Annahme erfolgen, dass ein Längsabstand L zwischen der Schwenkverbindung und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 gleich null ist, um das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu betreiben, wenn ein Schwanenhals-Anhänger oder ein anderer ähnlicher Anhänger mit einer Kupplungskugel oder mit einer über einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 positionierten Sattelkupplung verbunden ist. Diese Annahme setzt im Wesentlichen voraus, dass die Schwenkverbindung mit dem Anhänger 12 im Wesentlichen vertikal auf die Hinterachse des Fahrzeugs 14 ausgerichtet ist. Wenn eine solche Annahme erfolgt, kann die Steuerung 28 den Lenkwinkelbefehl für das Fahrzeug 14 als eine Funktion erzeugen, die vom Längsabstand L zwischen der Schwenkverbindung und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 unabhängig ist. Es versteht sich, dass sich der erwähnte Schwanenhals-Anhänger allgemein darauf bezieht, dass die Zungenkonfiguration zur Befestigung am Fahrzeug 14 an einer erhöhten Stelle über der Hinterachse, wie zum Beispiel in einer Ladefläche eines Lastwagens, erhöht ist, wobei Ausführungsformen des Schwanenhals-Anhängers Tiefladeflächen, geschlossene Ladeflächen, Wohnwagen, Viehtransportanhänger, Pferdetransportanhänger, Tiefladeanhänger und andere denkbare Anhänger mit einer solchen Zungenkonfiguration umfassen können.
Nun ist es unter Bezugnahme auf 4 in den dargestellten Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands wünschenswert, die Möglichkeit, dass das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 einen Ausbrechwinkel erreichen (d. h., dass das Fahrzeug/Anhänger-System einen Ausbrechzustand erreicht), zu begrenzen. Ein Ausbrechwinkel γ(j) bezieht sich auf einen Kupplungswinkel γ, der während des Zurücksetzens nicht durch die maximale Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie zum Beispiel, wenn die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs 14 in einem maximalen gelenkten Winkel δ mit einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate bewegt werden. Der Ausbrechwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels für die lenkbaren Räder des Fahrzeugs 14, des Radstands W des Fahrzeugs 14, des Abstands L zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 und der Anhängerlänge D zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers 12 oder der effektiven Achse, 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 gefahren werden, um den Kupplungswinkel γ zu reduzieren. Somit wird zur Beschränkung der Möglichkeit, dass ein Fahrzeug/Anhänger-System einen Ausbrechwinkel erreicht, bevorzugt, den Gierwinkel des Anhängers 12 zu steuern, während der Kupplungswinkel γ des Fahrzeug/Anhänger-Systems relativ klein gehalten wird.
Eine Darstellung eines kinematischen Modells des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 kann ebenfalls verwendet werden, um einen Ausbrechwinkel für die Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu bestimmen. Dementsprechend erfordert unter Bezugnahme auf 3 und 4 eine Lenkwinkelbegrenzung für die lenkbaren Vorderräder, dass der Kupplungswinkel γ nicht den Ausbrechwinkel γ(j) überschreiten kann, was auch als ein kritischer Kupplungswinkel γ bezeichnet wird. Mit der Einschränkung, dass der Kupplungswinkel γ den Ausbrechwinkel γ(j) nicht überschreiten kann, ist der Ausbrechwinkel γ(j) folglich der Kupplungswinkel γ, der eine kreisförmige Bewegung für das Fahrzeug/Anhänger-System aufrechterhält, wenn sich die lenkbaren Räder 64 in einem maximalen Lenkwinkel δ(max) befinden. Der Lenkwinkel für kreisförmige Bewegung mit dem Kupplungswinkel γ wird durch die folgende Gleichung definiert.
Das Lösen der obigen Gleichung für den Kupplungswinkel γ gestattet eine Bestimmung des Ausbrechwinkels γ(j). Diese Lösung, die in der folgenden Gleichung gezeigt wird, kann bei der Implementierung der Anhängerrückfahrassistenzfunktionalität gemäß dem offenbarten Gegenstand zur Überwachung des Kupplungswinkels γ bezüglich des Ausbrechwinkels verwendet werden.
wobei Folgendes gilt:

a: = L²tan²δ(max) + W²;
b: = 2LDtan²δ(max); und
c: = D²tan²δ(max) – W².

Beim Rückwärtsfahren des Anhängers 12 kann es in einigen Fällen basierend auf gegenwärtigen Betriebsparametern des Fahrzeugs 14 in Kombination mit einem entsprechenden Kupplungswinkel γ zu einem Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, kommen. Dieser Zustand kann angezeigt werden, wenn bei Vorliegen eines bestimmten Kupplungswinkels γ eine oder mehrere spezifizierte Fahrzeugbetriebsschwellenwerte erreicht werden. Beispielsweise können, selbst wenn der bestimmte Kupplungswinkel γ nicht gegenwärtig beim Ausbrechwinkel für das Fahrzeug 14 und den befestigten Anhänger 12 liegt, bestimmte Fahrzeugbetriebsparameter zu einem schnellen (z. B. ungesteuerten) Übergang des Kupplungswinkels γ zum Ausbrechwinkel für einen gegenwärtigen angesteuerten Anhängerbogen führen und/oder können die Lenkbarkeit des Anhängers 12 aus dem Ausbrechwinkel heraus reduzieren. Ein Grund für einen Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerbogensteuermechanismen (z. B. jene gemäß dem offenbarten Gegenstand) im Allgemeinen Lenkbefehle zu einem momentanen Zeitpunkt während des Zurücksetzens eines Anhängers 12 berechnen. Diese Berechnungen werden jedoch in der Regel keine Verzögerung im Lenksteuerungssystem des Fahrzeugs 14 (z. B. Verzögerung in einer EPAS-Lenksteuerung) berücksichtigen. Ein weiterer Grund für den Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerbogensteuermechanismen bei relativ hohen Geschwindigkeiten und/oder relativ hoher Beschleunigung des Fahrzeugs 14 im Allgemeinen eine reduzierte Lenkempfindlichkeit und/oder Effizienz aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können ein Ausbrechen bestimmende Informationen von der Steuerung 28 empfangen werden, zur Verarbeitung und um einen Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, der Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu einem bestimmten Zeitpunkt (z. B. zum Zeitpunkt, zu dem die das Ausbrechen bestimmenden Informationen erfasst wurden) zu charakterisieren. Beispiele für das Ausbrechen bestimmende Informationen umfassen unter anderem einen geschätzten Kupplungswinkel γ charakterisierende Informationen, einen Übergangszustand des Fahrzeugfahrpedals charakterisierende Informationen, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 charakterisierende Informationen, eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 14 charakterisierende Informationen, ein durch ein Bremssystem des Fahrzeugs 14 angelegtes Bremsmoment charakterisierende Informationen, ein an angetriebene Räder des Fahrzeugs 14 angelegtes Antriebsstrangdrehmoment charakterisierende Informationen und das Ausmaß und die Rate des vom Fahrer angeforderten Anhängerbogens charakterisierende Informationen. Dazu würden ein Ausbrechen bestimmende Informationen durchgängig überwacht, wie z. B. durch ein elektronisches Steuergerät (ECU), das die Anhängerrückfahrassistenz(TBA – Trailer Backup Assist)-Funktion durchführt. Nach dem Empfang der ein Ausbrechen bestimmenden Informationen kann eine Routine die ein Ausbrechen bestimmenden Informationen zur Bestimmung, ob die Fahrzeug-Anhänger-Kombination den Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht hat, verarbeiten. Das Ziel des Vorgangs der Beurteilung der ein Ausbrechen bestimmenden Informationen ist die Bestimmung, ob ein Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt gemäß der Definition durch die ein Ausbrechen bestimmenden Informationen erreicht wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt vorliegt, kann eine Routine des Weiteren eine zu implementierende treffende Gegenmaßnahme oder zu implementierende treffende Gegenmaßnahmen bestimmen. Entsprechend wird bei einigen Ausführungsformen eine treffende Gegenmaßnahme in Abhängigkeit von einem Parameter ausgewählt, der als eine Haupteinflussgröße des Zustands, der ein Ausbrechen ermöglicht, identifiziert wird. Bei anderen Ausführungsformen wird jedoch eine treffende Gegenmaßnahme als jene ausgewählt, die am ehesten ohne Weiteres zur Beseitigung des Zustands, der ein Ausbrechen ermöglicht, in der Lage ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann eine vordefinierte Gegenmaßnahme oder ein vordefinierter Satz Gegenmaßnahmen die treffende(n) Gegenmaßnahme(n) sein.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele offenbart wurde, kann ein Fahrer des Fahrzeugs 14 während des Betriebs des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 in der Art und Weise, in der Lenkeingaben mit dem Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 vorgenommen werden, eingeschränkt sein, da das Servolenkungssystem 62 direkt mit dem Lenkrad 68 gekoppelt ist. Entsprechend kann die Lenkeingabevorrichtung 18 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 zum Eingeben eines gewünschten Bogens des Anhängers 12 verwendet werden, wodurch eine Vornahme solcher Befehle am Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 unterbunden wird. Zusätzliche Ausführungsformen des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 können jedoch die Fähigkeit zum selektiven Entkoppeln des Lenkrads 68 von der Bewegung der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 14 aufweisen, wodurch gestattet wird, dass das Lenkrad 68 zum Befehlen von Änderungen bei dem gewünschten Bogen des Anhängers 12 oder anderweitigen Auswählen eines gewünschten Zurücksetzwegs während solch einer Anhängerrückfahrassistenz verwendet wird.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 dargestellt, das als eine Ausführungsform der Betriebsroutine 132 (2) gezeigt wird. Bei Schritt 134 wird das Verfahren durch Aktivieren des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 eingeleitet. Es wird in Betracht gezogen, dass dies auf verschiedene Weisen erfolgen kann, wie z. B. Treffen einer Auswahl auf dem Display 82 der Fahrzeug-MMS 25. Der nächste Schritt 136 bestimmt dann die kinematische Beziehung zwischen dem befestigten Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14. Zur Bestimmung der kinematischen Beziehung müssen verschiedene Parameter des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 erfasst, vom Fahrer eingegeben oder anderweitig bestimmt werden, so dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Lenkbefehle für das Servolenkungssystem 62 gemäß dem gewünschten Bogen oder Zurücksetzweg des Anhängers 12 erzeugen kann. Wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 offenbart wird, umfassen die kinematischen Parameter zur Definition der kinematischen Beziehung neben anderen zuvor beschriebenen Variablen und Parametern eine Länge des Anhängers 12, einen Radstand des Fahrzeugs 14, einen Abstand von einer Kupplungsverbindung mit einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 und einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Entsprechend kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 nach der Bestimmung der kinematischen Beziehung bei Schritt 160 zur Bestimmung des gegenwärtigen Kupplungswinkels durch Verarbeiten der Kupplungswinkelschätzroutine 130 übergehen.
Mit Bezug auf 6 kann ein Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 mit einem Bogeneingabemodul 1506 zur Steuerung des Bogens des Anhängers 110 beim Durchführen eines Zurücksetzmanövers mit einem Fahrzeug 100, das am Anhänger 110 befestigt ist, implementiert werden. Bei verschiedenen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann das Bogeneingabemodul 1506 einen manuell betätigbaren Knopf zur Bereitstellung des gewünschten Bogens κ₂ für eine Steuerung in im Wesentlichen Echtzeit umfassen. Bei einer zusätzlichen Ausführungsform, die im Folgenden detaillierter offenbart wird, ist ein Trajektorienplaner 1550 für das Bogeneingabemodul 1506 vorgesehen, um der Steuerung zum Betrieb des Fahrzeugs 100 den gewünschten Bogen κ₂ gleichermaßen in im Wesentlichen Echtzeit bereitzustellen. Obgleich bei einer Ausführungsform in Betracht gezogen wird, dass der Trajektorienplaner 1550 die einzige Bezugsquelle des gewünschten Bogens κ₂ sein kann, versteht sich, dass bei zusätzlichen Ausführungsformen ein drehbarer Knopf 335 oder eine andere Mensch-Maschine-Schnittstelle in Verbindung mit dem Trajektorienplaner 1550 dazu verwendet werden kann, den durch den Trajektorienplaner 1550 bereitgestellten gewünschten Bogen κ₂ manuell anzupassen oder zu übersteuern.
Unter weiterem Bezug auf 6 umfasst das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 der dargestellten Ausführungsform eine Kupplungswinkeldetektionseinrichtung 130, die in Verbindung mit mindestens einem Kupplungswinkelsensor 1312 dahingehend wirken kann, Informationen bezüglich eines Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 bereitzustellen. Wie zuvor beschrieben wurde, kann die Kupplungswinkeldetektionseinrichtung 130 verschiedene Systeme umfassen, die einen oder mehrere physische Sensoren am Fahrzeug 100 und/oder an dem Anhänger 110 in Kombination mit rechnerischer Ermittlung anderer Fahrzeug- und Anhängerdimensionen und -eigenschaften (d.h., kinematischer Informationen) zur anderweitigen Bestimmung eines gemessenen Kupplungswinkels γ(m) zwischen dem Fahrzeug 100 und dem Anhänger 110 enthalten. Gleichermaßen kann der Kupplungswinkelsensor 1312 verschiedene Arten von Sensoren umfassen, darunter ein sichtbasiertes Sensorsystem, ein Magnetsensorsystem, ein kapazitives Sensorsystem, ein induktives Sensorsystem und andere vorstellbare Sensoren und Kombinationen daraus. Das Weiteren kann der Kupplungssensor 1504 der Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 105 die Kupplungswinkeldetektionseinrichtung 130 zum Bereitstellen des gemessenen Kupplungswinkels γ(m) für die Zustandsschätzvorrichtung 1552 der dargestellten Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 105 umfassen. Des Weiteren kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 das Servolenkungsassistenzsystem 115 mit einem Lenksensor 140 zum Erfassen eines Lenkwinkels δ der lenkbaren Räder 1302 (3) des Fahrzeugs 100 umfassen. Das Servolenkungsassistenzsystem 115 kann auch den durch die Steuerung 1508 erzeugten Lenkwinkelbefehl zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 100 oder anderweitigen Ändern des Lenkwinkels δ des Fahrzeugs 100 empfangen.
Wie auch in der in 6 dargestellten Ausführungsform gezeigt wird, empfängt die Zustandsschätzvorrichtung 1552 Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung 1566 sowie Kupplungswinkelinformationen vom Kupplungssensor 1504 zur Bestimmung der gegenwärtigen Position des Anhängers 110. Entsprechend versteht sich, dass die gegenwärtigen und die Wegpunktpositionen jeweils eine Koordinatenpositionierung und eine Winkelausrichtung (d.h. ein Tupel) umfassen. Entsprechend kann die Zustandsschätzvorrichtung 1552 die gegenwärtige Position des Anhängers 110 basierend auf dem zwischen dem Anhänger 110 und dem Fahrzeug 100 erfassten Kupplungswinkel γ(m) und eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 100 bestimmen. Somit kann die durch die Positionierungsvorrichtung 1566 bereitgestellte Koordinatenposition des Fahrzeugs 100 bei der dargestellten Ausführungsform aus einem in der Nähe der Wegpunktposition erzeugten lokalisierten Koordinatensystem erzeugt werden, wobei Lenkinformationen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zum Orten der Koordinatenposition, darunter die Koordinatenpositionierung und die Winkelausrichtung, des Fahrzeugs 100 bezüglich des lokalisierten Koordinatensystems verwendet werden können. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Positionierungsvorrichtung 1566 zusätzlich oder alternativ dazu einen GPS-Empfänger 1568 umfassen, der eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 100 bereitstellt, die bezüglich der Wegpunktposition identifizierbar sein kann, wenn sie auch mit einer GPS-basierten Koordinatenposition konfiguriert ist. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Zustandsschätzungsvorrichtung 1552 einfach die gegenwärtige Position des Anhängers 110 basierend auf einer Koordinatenposition des Anhängers 110, wenn solche Informationen zur Verfügung stehen, beispielsweise über einen direkt am Anhänger 110 positionierten GPS-Empfänger bestimmen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6 wird gezeigt, dass die Zustandsschätzungsvorrichtung 1552 zusätzlich zur Versorgung der Bogensteuerung 1508 mit der gegenwärtigen Position des Anhängers auch dem Trajektorienplaner 1550 des Bogeneingabemoduls 1506 die gegenwärtige Position des Anhängers 110 zuführt. Wie zuvor erwähnt wurde, kann der Trajektorienplaner 1550 der Bogensteuerung 1508 ein Signal des gewünschten Bogens κ₂ bereitstellen, das einen Bogen κ₂ anzeigt, der einem Weg zwischen der gegenwärtigen Position des Anhängers 110 und einer Wegpunktposition entspricht. Zusätzliche Informationen zu dem Trajektorienplaner 1550 und Wegpunktauswahl und/oder -erzeugung werden in der am 20. Februar 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/627,758 mit dem Titel “TRAILER BACKUP ASSIST SYSTEM WITH WAYPOINT SELECTION,” und der am 21. April 2014 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/257,384 mit dem Titel “TRAILER BACKUP ASSIST SYSTEM WITH TRAJECTORY PLANNER FOR MULTIPLE WAYPOINTS" offenbart, auf deren Offenbarungen hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
Mit Bezug auf 7 wird ein ein Verfahren 200 zum Zurücksetzen eines Anhängers 110 darstellendes Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform gezeigt und wird im Folgenden beispielhaft als durch das in 6 gezeigte Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 implementiert beschrieben. Das Verfahren 200 ist besonders vorteilhaft beim Unterstützen eines Bedieners beim Zurücksetzen eines Anhängers 110 in eine Parkpositionierung, die sich relativ nah bei einem Fahrzeug 100, das den Anhänger 110 schleppt, befindet. Beispielhafte Zurücksetzmanöver können Längsparken, Parken in einem Winkel von 45° und Parken in einem Winkel von 90° umfassen.
Zu Beginn bei Schritt 205 richtet ein Bediener eines Fahrzeugs 100, das einen Anhänger 110 schleppt, das Fahrzeug 100 und den Anhänger 110 sehr nah (z. B. neben) einer gewünschten Parkpositionierung aus. Sobald das Fahrzeug 100 in die Parkstellung gebracht wird, kann dem Bediener die Möglichkeit der Auswahl eines Parkassistenzmerkmals aus dem Display 300 des Fahrzeugs 14 gegeben werden. Wie in 8 beispielhaft gezeigt wird, kann das Display 300 als ein in der Mittelkonsole angebrachtes Display konfiguriert sein und kann einen Bildschirm 305 umfassen, der zum Registrieren von Berührungsereignissen konfiguriert ist, um dem Bediener die Eingabe verschiedener Berührungsbefehle, die zu dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 übertragen werden, zu gestatten. Der Bildschirm 305 kann als ein Touchscreen beliebiger Art konfiguriert sein, wie z. B. unter anderem einer resistiven Art, einer kapazitiven Art, einer oberflächenwellenakustischen Art, einer Infrarotart und einer optischen Art. Das Display 300 kann ein Annäherungsparkmerkmal 310 anzeigen, das zur Auswahl steht. Der Einfachheit halber sind andere auswählbare Merkmale weggelassen wurden.
Sobald der Bediener das Annäherungsparkmerkmal 310 auswählt, wird auf dem Display 300 bei Schritt 210 eine Luftansicht des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 angezeigt. Wie beispielhaft in 9 gezeigt wird, können das Fahrzeug 100 und der Anhänger 110 auf dem Display 300 als ein Fahrzeugmodell 315 bzw. ein Anhängermodell 320 dargestellt werden. Sowohl das Fahrzeugmodell 315 als auch das Anhängermodell 320 können von dem Trajektorienplaner 1550 oder einer separaten Steuerung erzeugt und als abgetastete Bilddaten und/oder gerenderte Grafiken in die Luftansicht integriert werden. Die abgetasteten Bilddaten können Archivbilder des Fahrzeugs 100 und eine Bibliothek von Anhängerbildern umfassen, die zur Veranschaulichung der Proportionen und der Position des Fahrzeugs 100 bezüglich des Anhängers 110 und der Betriebsumgebung 325 in die Luftansicht integriert werden können. Bei einer Ausführungsform können das Fahrzeugmodell 315 und das Anhängermodell 320 basierend auf vom Nutzer bereitgestellten fahrzeug- und/oder anhängerbezogenen Informationen erzeugt werden. Solche Informationen können über die MMS 25 bereitgestellt werden und können Fahrzeugabmessungen und/oder Anhängerabmessungen umfassen. Darüber hinaus kann der Trajektorienplaner 1550 oder die separate Steuerung von der Kupplungswinkeldetektionseinrichtung 1504, 130 bereitgestellte Kupplungswinkelinformationen zur Anzeige der Position des Fahrzeugmodells 315 bezüglich des Anhängermodells 320 mit dem entsprechenden Kupplungswinkel verwenden.
Bei Schritt 215 kann bzw. können einer oder mehrere auswählbare Wegpunkte 330a–330d auf dem Display 300 erzeugt werden, wie beispielhaft in 10 gezeigt wird. Jeder Wegpunkt 300a–300d kann durch den Trajektorienplaner 1550 oder eine separate Steuerung erzeugt werden. Jeder Wegpunkt 300a–300d wird auf dem Display 300 bezüglich einer gegenwärtigen Position des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 angezeigt. Bezüglich des Ausführungsbeispiels von 10 ist jeder Wegpunkt 330a–330d als ein Kasten konfiguriert, der neben dem Fahrzeugmodell 315 und/oder dem Anhängermodell 320 positioniert ist. Insbesondere ist jeder Wegpunkt 330a–330d seitlich des Fahrzeugmodells 315 und/oder des Anhängers 320 positioniert und gibt eine mögliche Parkendpositionierung für den Anhänger 12 an. Durch das Bereitstellen mehrerer Wegpunkte 330a–330d auf beiden Seiten des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 kann der Bediener bequem den Wegpunkt 330a–330d auswählen, der der gewünschten Parkpositionierung und/oder der allgemeinen Parkrichtung am weitesten entspricht.
Bei Schritt 220 wählt der Bediener einen der Wegpunkte 330a–330d als die gewünschte Parkpositionierung des Anhängers 110 aus. Zu Veranschaulichungszwecken wird das Verfahren der Auswahl von Wegpunkten im Folgenden unter Verwendung des Wegpunkts 330b als den gewünschten Wegpunkt beschrieben. Es versteht sich, dass die anderen Wegpunkte 330a, 330c, 330d auf eine Weise, die den im Folgenden beschriebenen gleicht, ausgewählt werden können. Bei einer in 11 gezeigten Ausführungsform kann der Bediener den gewünschten Wegpunkt 330b durch Berühren des Bildschirms 305 an der Stelle, an der der entsprechende Kasten angezeigt wird, auswählen. Das Berührungsereignis wird durch den Bildschirm 305 registriert und der ausgewählte Wegpunkt 330b wird zur Verarbeitung an den Trajektorienplaner 1550 übertragen.
Alternativ dazu kann der Bediener den gewünschten Wegpunkt 330b unter Verwendung des drehbaren Knopfs 335 des Bogeneingabemoduls 1506 auswählen. Gemäß einer Ausführungsform ist der drehbare Knopf 335 dahingehend betreibbar, zwischen den Wegpunkten 330a–330d hin- und herzuschalten. Die Richtung, in der das Hin- und Herschalten erfolgt, kann von der Richtung, in die der drehbare Knopf 335 gedreht wird, abhängen. Beispielsweise wird durch Drehen des drehbaren Knopfs 335 in eine dem Uhrzeigersinn folgende Richtung zwischen den Wegpunkten 330a–330d in einer dem Uhrzeigersinn folgenden Richtung hin- und hergeschaltet, und durch Drehen des drehbaren Knopfs 335 in eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung wird zwischen den Wegpunkten 330a–330d in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung hin- und hergeschaltet. Wie beispielsweise in 12 gezeigt wird, kann die Ausgangsposition für das Hin- und Herschalten als Vorgabe dem Wegpunkt 330a zugeordnet werden. Bei einer Ausführungsform kann der Wegpunkt 330a, dem die Position für das Hin- und Herschalten gegenwärtig zugeordnet ist, einen größeren Rand aufweisen, um zu gestatten, dass er visuell von den anderen Wegpunkten 330b–330d zu unterscheiden ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Wegpunkt 330a in einer anderen Farbe angezeigt werden, blinken oder anderweitig so dargestellt werden, dass er vom Bediener ohne Weiteres identifiziert werden kann. Wenn der Bediener eine Auswahl des Wegpunkts 330b wünscht, kann er den drehbaren Knopf 335 im Uhrzeigersinn drehen, um vom Wegpunkt 330a zum Wegpunkt 330b zu schalten, so dass der Wegpunkt 330b als die gegenwärtige Position für das Hin- und Herschalten zugeordnet wird. Der Bediener kann den Wegpunkt 330b durch Drücken des drehbaren Knopfs 335 auswählen oder dessen Auswahl anderweitig über ein Berührungsereignis oder ein anderes Mittel anzeigen, wodurch die Auswahl des Wegpunkts 330b an den Trajektorienplaner 1550 zur Verarbeitung übertragen wird.
Als nächstes wird der Bediener bei Schritt 225 dazu aufgefordert, eine Ausrichtung des Anhängers 12 für den ausgewählten Wegpunkt 330b einzustellen. Gemäß einer in 13 beispielhaft gezeigten Ausführungsform kann innerhalb des Kastens, der zu dem ausgewählten Wegpunkt 330b gehört, ein weiteres Anhängermodell 340 erzeugt werden. Das Anhängermodell 340 kann durch den Trajektorienplaner 1550 oder eine andere Steuerung erzeugt werden und kann ähnliche Abmessungen wie das Anhängermodell 320 aufweisen, um die Endposition des Anhängers 110 mit der gegenwärtigen Position des Anhängers 110 visuell in Beziehung zu setzen. Das Anhängermodell 340 kann in dem Kasten des ausgewählten Wegpunkts 330b als Vorgabe zentriert und um einen Mittelpunkt 345 gedreht sein. Zu Veranschaulichungszwecken wird das Anhängermodell 340 in durchgezogenen Linien in einer gegenwärtigen Anhängerausrichtung gezeigt, wobei das Anhängermodell 340 in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich des Anhängermodells 320 ausgerichtet ist. Das Anhängermodell 340 wird des Weiteren in Durchsicht in einer Ausrichtung in einem Winkel von 90° und parallel zum Anhängermodell 320 gezeigt, um andere übliche Anhängerausrichtungen darzustellen. Bei einer gegebenen Anhängerausrichtung kann das Anhängermodell 340 einen Pfeil oder ein anderes Anzeigemittel umfassen, der bzw. das zur Vorderseite des Anhängermodells 340 weist, um den Benutzer bei der korrekten Einstellung der Anhängerrichtung zu unterstützen.
Ein Bediener kann eine Anhängerausrichtung unter Verwendung des drehbaren Knopfs 335 auswählen. Beispielsweise kann Drehen des drehbaren Knopfs 335 entweder in eine dem Uhrzeigersinn folgende Richtung oder eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung gleichartiges Drehen des Anhängermodells 340 um den Mittelpunkt 345 verursachen. Sobald sich das Anhängermodell 340 in einer gewünschten Anhängerausrichtung befindet, kann der Bediener die Anhängerausrichtung durch Drücken des drehbaren Knopfs 335 einstellen oder anderweitig dessen Auswahl durch ein Berührungsereignis oder ein anderes Mittel anzeigen, wodurch die ausgewählte Anhängerausrichtung zur Verarbeitung an den Trajektorienplaner 1550 oder die andere Steuerung übertragen wird. Zusätzlich oder alternativ dazu können dem Bediener Shortcuts zu üblichen Anhängerausrichtungen und/oder zuvor ausgewählten Anhängerausrichtungen für dieselbe Wegpunktpositionierung angeboten werden. Es versteht sich somit, dass eine ausgewählte Anhängerausrichtung für eine gegebene Wegpunktpositionierung in einem Speicher gespeichert und auf dem Display 305 als eine Auswahlmöglichkeit angezeigt werden kann, wenn ein Bediener zu einem späteren Zeitpunkt ein Zurücksetzmanöver bei genau dieser Wegpunktpositionierung durchführen möchte. Zur Auswahl eines Shortcuts kann der Bediener den diesem zugeordneten Kasten berühren. Als Reaktion darauf registriert der Bildschirm 305 das Berührungsereignis und überträgt die dem ausgewählten Shortcut zugeordnete Anhängerausrichtung zur Verarbeitung zum Trajektorienplaner 1550 oder einer anderen Steuerung.
Sobald die Anhängerausrichtung festgelegt wurde, erzeugt der Trajektorienplaner 1550 oder die andere Steuerung bei Schritt 330 Zurücksetzparameter. Gemäß einer Ausführungsform beziehen sich die Parameter auf eine Tiefe D des ausgewählten Wegpunkts 330b, eine Breite W1 des ausgewählten Wegpunkts 330b und eine Breite W2 des Wegs, auf dem das Fahrzeug 100 und der Anhänger 110 gegenwärtig positioniert sind, wie beispielhaft in 14 gezeigt wird. Die Tiefe D, die Breite W1 und die Breite W2 definieren zusammen eine potentielle Parklücke für mindestens den Anhänger 110 und können dahingehend modifiziert werden, auch das Fahrzeug 100 aufzunehmen. Gemäß der hier verwendeten Definition kann eine potentielle Parklücke einem offenen Raum ohne irgendwelche begrenzenden Hindernisse oder einem Raum, der durch ein oder mehrere Hindernisse begrenzt wird, entsprechen. Solche Lücken kann es auf Straßen, in Auffahrten, auf Parkplätzen oder in anderen Gebieten, in denen ein Fahrzeug geparkt werden kann, geben.
Die Tiefe D, in der der Anhänger 110 zu parken ist, kann auf eine vorbestimmte Tiefe eingestellt sein. Beispielsweise kann die Tiefe D so eingestellt sein, dass sie das Doppelte der Länge des Anhängers 110 zuzüglich zum Radstand des Fahrzeugs und dem Kupplungskugelversatz beträgt. Alternativ dazu kann die Tiefe D von dem Bediener über die MMS 25 eingestellt werden. Gleichermaßen kann die Breite W1 des ausgewählten Wegpunkts 330b auf einen vorbestimmten Wert eingestellt sein oder von dem Bediener eingegeben werden. Beispielsweise kann die Breite W1 so eingestellt sein, dass sie das Doppelte der Breite des Anhängers 110 beträgt. Die Breite W2 des aktuellen Wegs kann auch auf einen vorbestimmten Wert eingestellt sein oder von dem Bediener eingegeben werden. Beispielsweise kann die Breite W2 des Ausgangszurücksetzwegs auf eine Breite von 1,5 Spuren eingestellt sein, was durch eine Kartendatenbank oder eine andere Datensammlungsquelle bereitgestellt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann bzw. können ein oder mehrere der oben erwähnten Zurücksetzparameter unter Verwendung von Erfassungsvorrichtungen, wie z. B. unter anderem Kameras, Radar, Lidar und dergleichen oder einer Kombination daraus, eingestellt werden.
Bei Abschluss von Schritt 230 wird der Bediener dazu aufgefordert, das Fahrzeug 100 bei Schritt 235 von dem ausgewählten Wegpunkt 330b weg zu führen. Alternativ dazu kann das Fahrzeug 100 durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 auf autonome Weise von dem ausgewählten Wegpunkt 330b weg geführt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird das Fahrzeug 100 in einer Vorwärtsrichtung entlang dem aktuellen Weg betrieben. Die Fortbewegung des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 in der Vorwärtsrichtung kann auf dem Bildschirm 305 angezeigt werden, wie beispielhaft in 15 gezeigt wird. Während das Fahrzeug 100 vorwärts fährt, erzeugt der Trajektorienplaner 1550 oder die andere Steuerung bei Schritt 240 einen Zurücksetzweg, sobald sich das Fahrzeug 100 und der Anhänger 110 weit genug vorwärts bewegt haben, dass ein Zurücksetzmanöver erfolgreich durchgeführt werden kann. Der Zurücksetzweg kann unter Verwendung der hier zuvor beschriebenen Verfahren unter Berücksichtigung des ausgewählten Wegpunkts 330b, der Anhängerausrichtung und von Zurücksetzparametern erzeugt werden.
Bei der Erzeugung des Zurücksetzwegs kann der Trajektorienplaner 1550 bestimmen, ob die Zurücksetzparameter, der ausgewählte Wegpunkt 330b und die ausgewählte Anhängerausrichtung realisierbar sind, oder mit anderen Worten, ob die beabsichtigte Parklücke annehmbar ist. Beispielsweise kann der Trajektorienplaner 1550 die Positionierung von Hindernissen bezüglich des Fahrzeugs 100 und des Anhängers 110 betrachten. Solche Hindernisse können geparkte Fahrzeuge, Umgebungsstrukturen (z. B. Gebäude) usw. umfassen und können unter Verwendung von Kameras und/oder Ultraschallsensoren, die verschiedenartig am Fahrzeug 100 und am Anhänger 110 angeordnet sind, detektiert werden. Wenn Hindernisse detektiert werden, kann der Trajektorienplaner 1550 einen Zurücksetzweg erzeugen, der sich nicht mit einem der Hindernisse überschneidet und nicht zu einem potentiellen Ausbrechszenario führt. Wenn der Trajektorienplaner 1550 bestimmt, dass kein geeigneter Zurücksetzweg existiert, kann der Bediener entsprechend benachrichtigt werden, so dass er das Fahrzeug 100 und den Anhänger 110 neu positionieren und noch einmal versuchen kann, eine annehmbare Parklücke zu finden, die mit dem ausgewählten Wegpunkt 330b, der Anhängerausrichtung und den Zurücksetzparametern übereinstimmt. Zusätzliche Informationen bezüglich der Bestimmung einer annehmbaren Parklücke werden in der am 25. März 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/667,940 mit dem Titel “TRAILER BACKUP ASSIST SYSTEM WITH LANE MARKER DETECTION" offenbart, auf dessen Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
Sobald eine annehmbare Parklücke identifiziert wurde und ein geeigneter Zurücksetzweg erzeugt wurde, wird bei Schritt 245 eine Warnung an den Bediener ausgegeben, die den Bediener dazu auffordert, das Fahrzeug 100 anzuhalten und das Fahrzeug 100 rückwärts zu fahren. Darüber hinaus kann der beispielhaft in 16 als Zurücksetzweg 350 gezeigte Zurücksetzweg auf dem Display 300 angezeigt werden. Sobald der Rückwärtsgang eingelegt ist, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 die Lenkung des Fahrzeugs 100 übernehmen, während der Bediener die Drosselklappe und die Bremsen steuert. Bei alternativen Ausführungsformen können die Drosselklappe und/oder die Bremsen durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 gesteuert werden.
Während der Anhänger 110 entlang dem Zurücksetzweg 350 zurückgesetzt wird, kann der Bediener bei Schritt 250 Modifikationen am Bogen des Zurücksetzwegs vornehmen. Gemäß einer Ausführungsform wird der Bogen des Zurücksetzwegs unter Verwendung des drehbaren Knopfs 335 modifiziert. Beispielsweise kann ein Drehen des drehbaren Knopfs 335 entweder in eine im Uhrzeigersinn folgende Richtung oder in eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Richtung dazu führen, dass der Zurücksetzweg 350 gleichermaßen um einen Zwischenwegpunkt entlang des Zurücksetzwegs 350, der sich zwischen der aktuellen Position des Anhängers 110 und der Parkendposition des Anhängers 110 befindet, gedreht werden. Beispiele für Modifikationen eines Zurücksetzwegs 350 werden in 17 gezeigt. Wie gezeigt wird, können der Zurücksetzweg 350 und daran vorgenommene Modifikationen auf dem Display 300 angezeigt werden, um es dem Bediener zu ermöglichen, die aus der Modifikation resultierende Änderung der Anhängerpositionierung und -ausrichtung zu visualisieren. Beispielsweise kann der Zurücksetzweg 350 in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung um einen Zwischenwegpunkt 355, der sich direkt hinter der aktuellen Position des Anhängermodells 320 befindet, gedreht werden, um einen modifizierten Zurücksetzweg 350a zu erzielen, oder in einer dem Uhrzeigersinn folgenden Richtung gedreht werden, um einen modifizierten Zurücksetzweg 350b zu erzielen. Darüber hinaus kann das Display 300 ein neues Anhängermodell 340a, 340b für den entsprechenden modifizierten Zurücksetzweg 350a, 350b anzeigen, um es dem Bediener zu ermöglichen, die neue Anhängerposition und -ausrichtung zu visualisieren, sollte der modifizierte Zurücksetzweg 350a, 350b ausgewählt werden. Das Ausmaß, zu dem der Zurücksetzweg 350 in der dem Uhrzeigersinn folgenden Richtung oder dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung gedreht wird, kann von dem Grad, zu dem der drehbare Knopf 335 in die entsprechende Richtung gedreht wird, abhängen. Durch das Modifizieren des Zurücksetzwegs 350 kann der Bediener geringfügige oder stärkere Anpassungen des Zurücksetzwegs 350 in Echtzeit vornehmen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Bediener das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 durch Drehen des Lenkrads des Fahrzeugs oder anderweitiges Anzeigen, dass ein autonomes Lenken des Fahrzeugs 100 nicht länger erwünscht ist, übersteuern. Sobald der ausgewählte Wegpunkt 330b erreicht wurde, kann die Fortbewegung des Fahrzeugs 100 nach hinten durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 105 automatisch gestoppt werden. Alternativ dazu kann eine Warnung bereitgestellt werden, die dem Bediener mitteilt, die Bremsen zu betätigen. Sobald das Fahrzeug 100 zum Stehen gekommen ist, ist das Zurücksetzmanöver abgeschlossen.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen der oben erwähnten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiterhin, dass beabsichtigt ist, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sind, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.

Claims

Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Display, das dazu konfiguriert ist, Folgendes anzuzeigen: eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers; mehrere Wegpunkte, die jeweils eine mögliche Parkpositionierung für den Anhänger anzeigen; und eine Vorrichtung, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann: einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen; und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen.
Anzeigesystem nach Anspruch 1, wobei sich die mehreren Wegpunkte nahe dem Fahrzeug und/oder dem Anhänger, die auf dem Display angezeigt werden, befinden.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Vorrichtung einen drehbaren Knopf umfasst, der zum Hin- und Herschalten zwischen jedem der mehreren Wegpunkte betreibbar ist.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Vorrichtung einen Touchscreen umfasst, der dazu konfiguriert ist, mindestens ein Berührungsereignis zum Auswählen des einen der mehreren Wegpunkte und Festlegen der dazugehörigen Anhängerausrichtung zu registrieren.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 1–4, das ferner eine Steuerung zum Erzeugen eines auf dem Display angezeigten Zurücksetzwegs zum derartigen Zurücksetzen des Anhängers zu dem ausgewählten Wegpunkt, dass der Anhänger in der ausgewählten Anhängerausrichtung zum Stehen kommt, umfasst.
Anzeigesystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung den Zurücksetzweg basierend auf einer vorbestimmten Tiefe des ausgewählten Wegpunkts, einer Breite des ausgewählten Wegpunkts und einer Breite eines Ausgangswegs, auf dem sich der Anhänger gegenwärtig befindet, erzeugt.
Anzeigesystem nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung dahingehend betreibbar ist, den auf dem Display angezeigten Zurücksetzweg durch Ändern eines Bogens davon zu modifizieren.
Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Display, das Folgendes anzeigt: eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers; und jeweils in der Nähe des Anhängers positionierte mehrere Wegpunkte zur Anzeige einer möglichen Parkposition für den Anhänger; und eine Vorrichtung, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann: einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen; und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen.
Anzeigesystem nach Anspruch 8, wobei sich jeder der mehreren Wegpunkte neben einer Seite des Fahrzeugs und/oder des Anhängers befindet.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Vorrichtung einen drehbaren Knopf umfasst, der zum Hin- und Herschalten zwischen jedem der mehreren Wegpunkte betreibbar ist.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 8–10, wobei die Vorrichtung einen Touchscreen umfasst, der dazu konfiguriert ist, mindestens ein Berührungsereignis zum Auswählen des einen der mehreren Wegpunkte und Festlegen der dazugehörigen Anhängerausrichtung zu registrieren.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 8–11, das ferner eine Steuerung zum Erzeugen eines auf dem Display angezeigten Zurücksetzwegs zum derartigen Zurücksetzen des Anhängers zu dem ausgewählten Wegpunkt, dass der Anhänger in der ausgewählten Anhängerausrichtung zum Stehen kommt, umfasst.
Anzeigesystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung den Zurücksetzweg basierend auf einer vorbestimmten Tiefe des ausgewählten Wegpunkts, einer Breite des ausgewählten Wegpunkts und einer Breite eines Ausgangswegs, auf dem sich der Anhänger gegenwärtig befindet, erzeugt.
Anzeigesystem nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung dahingehend betreibbar ist, den auf dem Display angezeigten Zurücksetzweg durch Ändern eines Bogens davon zu modifizieren.
Anzeigesystem für ein an einem Anhänger befestigtes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Display, das Folgendes anzeigt: eine Luftansicht des Fahrzeugs und des Anhängers; und mehrere Wegpunkte zum Anzeigen einer möglichen Parkpositionierung für den Anhänger; eine Vorrichtung, die mit dem Display zusammenwirkt und dahingehend betrieben werden kann: einen der mehreren Wegpunkte auszuwählen; und eine Ausrichtung des Anhängers für den ausgewählten Wegpunkt festzulegen; und eine Steuerung zur Erzeugung eines auf dem Display angezeigten Zurücksetzwegs basierend auf dem ausgewählten Wegpunkt und der festgelegten Ausrichtung des Anhängers.
Anzeigesystem nach Anspruch 15, wobei sich jeder der mehreren Wegpunkte neben einer Seite des Fahrzeugs und/oder des Anhängers befindet.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 15 und 16, wobei die Vorrichtung einen drehbaren Knopf umfasst, der zum Hin- und Herschalten zwischen jedem der mehreren Wegpunkte betreibbar ist.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 15–17, wobei die Vorrichtung einen Touchscreen umfasst, der dazu konfiguriert ist, mindestens ein Berührungsereignis zum Auswählen des einen der mehreren Wegpunkte und Festlegen der dazugehörigen Anhängerausrichtung zu registrieren.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 15–18, wobei die Steuerung ferner den Zurücksetzweg basierend auf einer vorbestimmten Tiefe des ausgewählten Wegpunkts, einer Breite des ausgewählten Wegpunkts und einer Breite eines Ausgangswegs, auf dem sich der Anhänger gegenwärtig befindet, erzeugt.
Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 15–19, wobei die Vorrichtung dahingehend betreibbar ist, den auf dem Display angezeigten Zurücksetzweg durch Ändern eines Bogens davon zu modifizieren.