DE102016120349A1

DE102016120349A1 - Anhängerrückfahrassistenzsystem mit zielmanagement

Info

Publication number: DE102016120349A1
Application number: DE102016120349.1A
Authority: DE
Inventors: Maher Ghneim; Erick Michael Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-06-14
Also published as: US10496101B2; US20170120828A1; US20170123431A1; US9836060B2

Abstract

Ein Anhängerrückfahrassistenzsystem wird hier bereitgestellt. Eine Kamera nimmt Bilder von einem Anhänger auf, der mit einem Fahrzeug verbunden ist. Eine Anzeige weist einen Bildschirm zum Anzeigen aufgenommener Bilder und zum Registrieren eines Berührungsereignisses darauf auf, um ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger zuzuweisen. Eine Steuerung verarbeitet die aufgenommenen Bilder und verfolgt das Ziel, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen, wenn das Fahrzeug während eines Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Anhängerrückfahrassistenzsysteme im Allgemeinen und insbesondere Systeme, die bildgeberbasierte Zieldetektion einsetzen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs beim Schleppen eines Anhängers kann für viele Fahrer eine Herausforderung darstellen, insbesondere für Fahrer, die in unregelmäßigen Abständen mit einem Anhänger oder mit verschiedenen Arten von Anhängern fahren. Systeme, die verwendet werden, um einem Fahrer beim Rückwärtsfahren eines Anhängers assistieren, können die Position des Anhängers relativ zum Fahrzeug mit einer bildgeberbasierten Zieldetektion bestimmen. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser Kupplungswinkelbestimmung kann für den Betrieb des Rückfahrassistenzsystems entscheidend sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Anhängerrückfahrassistenzsystem vorgesehen. Eine Kamera nimmt Bilder eines Anhängers auf, der mit einem Fahrzeug verbunden ist. Eine Anzeige weist einen Bildschirm zum Anzeigen aufgenommener Bilder und zum Registrieren eines Berührungsereignisses darauf auf, um ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger zuzuweisen. Eine Steuerung verarbeitet die aufgenommenen Bilder und verfolgt das Ziel, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen, wenn das Fahrzeug während eines Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Anhängerrückfahrassistenzsystem vorgesehen. Eine Kamera nimmt Bilder eines Anhängers auf, der mit einem Fahrzeug verbunden ist. Eine Steuerung verarbeitet die aufgenommenen Bilder und verfolgt ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger, um während eines Anhängerrückfahrmanövers einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen. Falls das Ziel verloren wird, berechnet die Steuerung eine Zeit, in der bei einer aktuellen Anhängergierrate ein maximaler steuerbarer Kupplungswinkel zu erreichen ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungswinkelüberwachungsverfahren vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte des: Aufnehmens von Bildern eines Anhängers, der mit einem Fahrzeug verbunden ist; Anzeigens der aufgenommenen Bilder auf einem Bildschirm einer Fahrzeuganzeige; Registrierens eines Berührungsereignisses auf dem Bildschirm, um ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger zuzuweisen; und Verarbeitens der aufgenommenen Bilder, um das Ziel zu verfolgen, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen, wenn der Anhänger während eines Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird.
Diese und andere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, die Ansprüche und die angehängten Zeichnungen besser verstanden und gewürdigt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
1 ist eine perspektivische Draufsicht eines an einem Anhänger befestigten Fahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Kupplungswinkelsensors zum Betreiben eines Anhängerrückfahrassistenzsystems;
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems mit einer Lenkeingabeeinrichtung, einer Kurvenbahnsteuerung und einem Anhängerbremssystem veranschaulicht;
3 und 4 veranschaulichen aufgenommene Bilder, die auf einem Bildschirm einer Fahrzeuganzeige angezeigt werden, die verschiedene Positionen eines abgebildeten Anhängers zeigen, relativ zu einem Fahrzeug zusammen mit Punkten auf dem abgebildeten Anhänger, die verfolgt werden, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Überwachen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Außenspiegelbaugruppe, die eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern einer Heck- und Seitenbetriebsumgebung des Fahrzeugs aufweist, wie im Gebiet VI von 1 als VI markiert ist;
7 ist ein schematisches Diagramm, das einen in 6 gezeigten horizontalen Sichtfeldwinkel der Kamera gemäß einer Ausführungsform darstellt;
8 ist ein schematisches Diagramm, das einen in 6 gezeigten horizontalen Sichtfeldwinkel der Kamera gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einem überlagerten zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem veranschaulicht, das Variablen identifiziert, die zur Bestimmung einer kinematischen Beziehung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger für das Anhängerrückfahrassistenzsystem gemäß einer Ausführungsform verwendet werden;
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Kupplungswinkel und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zeigt, wie sie zur Kurvenbahn des Anhängers und einem Einknickwinkel in Beziehung steht;
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Managen eines verlorenen Ziels gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zwecke der hierin befindlichen Beschreibung versteht es sich, dass das offenbarte Anhängerrückfahrassistenzsystem und die zugehörigen Verfahren diverse alternative Ausführungsformen und Ausrichtungen annehmen können, es sei denn, dass ausdrücklich Gegenteiliges angegeben ist. 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 diverse Aspekte des Anhängerrückfahrassistenzsystems und der zugehörigen Verfahren unter Bezugnahme auf eine bestimmte veranschaulichte Ausführungsform beschrieben sind, ist die offenbarte Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt, und zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen können umgesetzt werden, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physische Eigenschaften, die sich auf die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein Anhängerrückfahrassistenzsystem zum Steuern eines Rückfahrwegs eines Anhängers 12, der an einem Fahrzeug 14 befestigt ist, indem es einem Fahrer des Fahrzeugs 14 erlaubt wird, eine gewünschte Kurvenbahn des Rückfahrwegs des Anhängers 12 zu spezifizieren. Bei einer Ausführungsform lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch dahingehend, den Anhänger 12 auf der gewünschten Kurvenbahn oder dem gewünschten Rückfahrweg zu führen, während der Fahrer das Fahrpedal und das Bremspedal zum Steuern der Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 verwendet. Um die Position des Anhängers 12 in Bezug zu dem Fahrzeug 14 zu überwachen, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Sensorsystem 16 aufweisen, das einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 erfasst oder anderswie 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 umfassen, wie etwa ein sichtbasiertes System, das zur Überwachung eines Ziels, wie etwa ein Aufkleber 52 oder benutzerausgewählte Punkte (wie hier später beschrieben wird), eine Kamera 46 an dem Fahrzeug 14 einsetzt, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen.
Bezüglich des allgemeinen Betriebs des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 kann eine Lenkeingabevorrichtung 18, wie etwa ein Drehknopf 30, vorgesehen sein, so dass ein Fahrer die gewünschte Kurvenbahn des Anhängers 12 vorsehen kann. So ist die Lenkeingabevorrichtung 18 zwischen mehreren Auswahlmöglichkeiten, wie z. B. aufeinanderfolgenden Drehpositionen eines Knopfs 30, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Kurvenbahn des Anhängers 12 liefern, betreibbar. Bei Eingabe der gewünschten Kurvenbahn kann die Steuerung 28 einen Lenkbefehl für das Fahrzeug 14 zum Führen des Anhängers 12 auf der gewünschten Kurvenbahn erzeugen, basierend auf dem geschätzten Kupplungswinkel γ und einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14. Somit kann die Genauigkeit der Kupplungswinkelschätzung für den Betrieb des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 ausschlaggebend sein. Es versteht sich jedoch, dass solch ein System zur unmittelbaren Schätzung des Kupplungswinkels in Zusammenhang mit zusätzlichen oder alternativen Fahrzeugmerkmalen, wie z. B. einer 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 Rückfahrwegs 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 Deichsel 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 Sattelkupplungsverbindung. 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 kann das Sensorsystem 16 in der veranschaulichten Ausführungsform sowohl ein Sensormodul 20 als auch einen sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 zum Schätzen des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 beinhalten. Der dargestellte Kupplungswinkelsensor 44 setzt eine Kamera 46 (z. B. eine Video-Imaging-Kamera) ein, die, wie gezeigt, in der Nähe eines oberen Bereichs der Fahrzeugheckklappe 48 am Heck des Fahrzeugs 14 positioniert sein kann, so dass sich die Kamera 46 bezüglich der Deichsel 36 des Anhängers 12 erhöht befinden kann. Die dargestellte Kamera 46 weist ein Sichtfeld 50 auf, das zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder des Anhängers 12, einschließlich eines Bereichs, der eine oder mehrere gewünschte Zielplatzierungszonen für mindestens einen sicherzustellenden Aufkleber 52 umfasst, positioniert und ausgerichtet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 einen Aufkleber 52, der auf dem Anhänger 12 platziert ist, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu ermöglichen, Informationen zu verwenden, die über Bilderfassung und -verarbeitung des Aufklebers 52 erfasst wurden. Beispielsweise kann die dargestellte Kamera 46 eine Video-Imaging-Kamera umfassen, die wiederholt aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12 aufnimmt, die zur Identifizierung des Aufklebers 52 und seiner Positionierung am Anhänger 12 verarbeitet werden können, um eine Bewegung des Aufklebers 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. am Fahrgastraum 54 des Fahrzeugs 14 zur Aufnahme von Bildern eines Schwanenhals-Anhängers.
Zusätzlich oder alternativ kann das Ziel eine Anzahl von benutzerausgewählten Punkten auf dem Anhänger 12 beinhalten, und die Kamera 46 kann dazu eingesetzt werden, die Punkte auf dem Anhänger 12 zu verfolgen, um den Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 auf der Grundlage der Bewegung der Punkte innerhalb aufeinanderfolgender Kamerabilder zu bestimmen. Die Punkte können von einem Fahrzeugbediener oder einem anderen Fahrzeuginsassen über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 80 (Human Machine Interface – HMI) ausgewählt werden, die eine Fahrzeuganzeige 82 beinhalten kann, die sich innerhalb eines Fahrgastraums 54 des Fahrzeugs 14 befindet. Wie beispielhaft in 3 gezeigt ist, wird ein aufgenommenes Bild 31, das von der Kamera 46 gemacht wurde, auf einem Bildschirm 29 der Fahrzeuganzeige 82 erzeugt. Das aufgenommene Bild 31 beinhaltet eine Fahrzeugheckszene, die die Deichsel 36 des Anhängers 12 und eine Seite 33 des Anhängers 12, die dem Fahrzeug 14 zugewandt ist, enthält. Durch Modifizieren des Sichtfelds 50 der Kamera 46, kann in dem aufgenommenen Bild 31 mehr oder weniger von dem Anhänger 12 sichtbar sein. Für beispielhafte Zwecke werden die Punkte 35a und 35b von dem Fahrzeugbediener oder einem anderen Fahrzeuginsassen ausgewählt. Im Allgemeinen kann ein ausgewählter Punkt bzw. können ausgewählte Punkte einer Vielzahl von Objekten oder Merkmalen entsprechen, die sich auf dem Anhänger 12 befinden. Allerdings ist es im Allgemeinen bevorzugt, Objekte oder Merkmale auszuwählen, die leicht von der Kamera 46 unterschieden werden können. Beispielsweise können die Objekte oder Merkmale visuelle Eigenschaften aufweisen, die sie leicht von der Kamera 46 abbildbar machen, einschließlich einer erkennbaren Farbe und/oder Gestalt.
Wie in 3 gezeigt, entspricht der Punkt 35a einer dunklen Beschriftung 37, die sich an der Seite 33 des Anhängers 12 befindet, wohingegen der Punkt 35b einer Radkomponente 39 eines Ersatzrades 41 entspricht, das an dem Anhänger 12 montiert ist. Obgleich zwei Punkte 35a, 35b gezeigt sind, ist angedacht, dass in anderen Ausführungsformen mehr oder weniger Punkte ausgewählt werden können. Die Punkte 35a, 35b können über ein Berührungsereignis ausgewählt werden, bei dem der Fahrzeugbediener oder ein anderer Fahrzeuginsasse den Bildschirm 29 an den entsprechenden Stellen mit seinem oder ihrem Finger oder einer Zeigevorrichtung, wie etwa einem Stift, berührt. Somit versteht sich, dass der Bildschirm 29 der Fahrzeuganzeige 82 als ein Touchscreen ausgelegt sein kann. Die Größe der Punkte 35a, 35b ist möglicherweise standardmäßig eingestellt oder anderweitig von einem Benutzer feinabgestimmt. Zum Beispiel kann die Größe der Punkte 35a, 35b schrittweise jeweils durch Drehen des Knopfes 30 in einer Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigerrichtung erweitert oder verringert werden. Es ist angedacht, dass die Größe der Punkte 35a, 35b unter Verwendung anderer Fahrzeugvorrichtungen oder über ein oder mehrere zusätzliche Berührungsereignisse angepasst werden kann, einschließlich eines Fingerwischens, eines Fingerziehens und anderer Bewegungen. Es ist ferner angedacht, dass die Punkte 35a, 35b nicht auf eine kreisförmige Gestalt beschränkt sind und andere Gestalten beinhalten können, wie etwa eine quadratische Gestalt oder eine andere geometrische Gestalt.
In der Praxis sollten die Punkte 35a, 35b ausgewählt werden, wenn das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 im Wesentlichen ausgerichtet sind, das heißt sich auf einer geraden Linie befinden, wie es im in 3 gezeigten, aufgenommenen Bild 31 erscheint. Sobald das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 ausgerichtet und die Punkte 35a, 35b ausgewählt wurden, werden die Bildkoordinaten der Punkte 35a und 35b an die Steuerung 28 geliefert, so dass die Steuerung 28 jeweils Bilder der Beschriftung 37 und der Radkomponente 39 erfassen und diese Bilder mit den entsprechenden Punkten 35a, 35b assoziieren kann. Später, wenn sich der Anhänger 12 zum Beispiel während eines Rückfahrmanövers relativ zum Fahrzeug 14 bewegt, kann die Steuerung 28 aufgenommene Bilder analysieren, um die neue Position der Punkte 35a, 35b innerhalb der aufgenommenen Bilder zu verfolgen. Zum Beispiel ist in 4 ein nachfolgend aufgenommenes Bild 43 gezeigt, das von der Kamera 46 gemacht wurde, das eine neue jeweilige Position der Punkte 35a und 35b zeigt. Die Steuerung 28 kann die Änderungen an Pixeln zwischen den aufgenommenen Bildern 31, 43 analysieren und diese Änderungen auf eine entsprechende Winkelpositionsänderung der Punkte 35a und 35b in Grad beziehen, wobei die Position der Punkte 35a und 35b im aufgenommenen Bild 31 als die Referenzpunkte dienen. Auf diese Weise ist die Winkelpositionsänderung der Punkte 35a und 35b bezüglich der Position der Punkte 35a und 35b im aufgenommenen Bild 31 äquivalent zum Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Verfahren zum Überwachen eines Kupplungswinkels γ zwischen einem Fahrzeug 14 und einem Anhänger 12 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 veranschaulicht und kann einer Ausführungsform einer Kupplungswinkelschätzroutine 130 entsprechen (2). Bei Schritt 134 werden das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 in eine gerade Ausrichtung gezogen. Wenn das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 ausgerichtet sind, kann der Fahrzeugbediener darüber durch eine hörbare Warnung, eine visuelle Warnung, eine taktile Warnung oder eine Kombination davon benachrichtigt werden. Bei Schritt 136 wird ein aufgenommenes Bild, das von der Kamera 46 gemacht wurde, auf dem Bildschirm 29 der Fahrzeuganzeige 82 erzeugt. Bei Schritt 138 wird eine Anzahl von Punkten zu Objekten oder Merkmalen des Anhängers 12 zugewiesen, die in dem auf dem Bildschirm 29 gezeigten aufgenommenen Bild erscheinen. So wie hierin beschrieben, kann der Bildschirm 29 ein Touchscreen sein, wodurch ermöglicht wird, dass ein Benutzer Punkte über ein oder mehrere Berührungsereignisse zuweist. Sobald die Punkte zugewiesen wurden, initiiert der Fahrzeugbediener bei Schritt 140 ein Anhängerrückfahrmanöver. Während das Anhängerrückfahrmanöver vorgenommen wird, analysiert der Prozessor bei Schritt 150 weiter aufgenommene Bilder, die von der Kamera 46 gemacht wurden, um Änderungen der Pixel innerhalb der aufgenommenen Bilder zu verfolgen. Die Änderungen beziehen sich letztlich auf eine Winkelpositionsänderung der Punkte 35a, 35b, um bei Schritt 160 den Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger zu erhalten, wie hier zuvor beschrieben wurde. Die Schritte 150 und 160 können für die Dauer des Anhängerrückfahrmanövers wiederholt werden, um unmittelbar Schätzungen des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zu liefern.
Unter Rückbezug auf 1 und 2 kann eine zusätzliche Kamera 53 in einer Außenspiegelbaugruppe 55 vorgesehen sein, die sich auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs 14 befindet. Es versteht sich, dass die Außenspiegelbaugruppe auf der Fahrerseite des Fahrzeugs 14 ähnlich konfiguriert sein kann. Wie gezeigt, weist die Kamera 53 ein Sichtfeld 57 auf, das platziert und ausgerichtet ist, um Bilder aufzunehmen, die eine Betriebsumgebung am Fahrzeugheck 59 und eine Betriebsumgebung an der Fahrzeugseite 61 einschließen. Die Kamera 53 kann eine Video-Imaging-Kamera beinhalten, die wiederholt aufeinanderfolgende Bilder aufnimmt, die verarbeitet werden können, um bei verschiedenen Funktionen zu assistieren. Beispielsweise können Bilder, die von der Kamera 53 aufgenommen wurden, verarbeitet werden, um Anhängerschlingern des Anhängers 12 zu bestimmen. In einem weiteren Fall können Bilder, die von der Kamera 53 aufgenommen wurden, für Objektdetektion, Totwinkeldetektion und dergleichen verarbeitet werden. In noch einem weiteren Fall können die Bilder, die von der Kamera 53 aufgenommen wurden, verarbeitet und auf einer Fahrzeuganzeige 82 oder einer anderen Anzeige angezeigt werden, um dem Fahrzeugbediener während eines Anhängerrückfahrmanövers zu assistieren. Es ist angedacht, dass die von der Kamera 53 aufgenommenen Bilder zusammen mit Bildern verarbeitet werden, die von beliebigen anderen Kameras aufgenommen wurden, die sich am Fahrzeug 14 und/oder dem Anhänger 12 befinden, um zusammengesetzte Bilder zu erzeugen, die auf der Fahrzeuganzeige 82 oder einer anderen Anzeige angezeigt werden. Zum Beispiel zeigen die Punkte P₁, P₂, P₃ und P₄ beispielhaft andere mögliche Kamerapositionen an dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Obgleich nicht gezeigt, können sich ebenfalls Kameras auf dem Dach des Fahrzeugs 14 und/oder des Anhängers 12 befinden. Es ist angedacht, dass von der Kamera 53 aufgenommene Bilder mit Bildern, die von anderen Kameras, die sich, wie hier beschrieben, verschiedentlich an dem Fahrzeug 14 und/oder dem Anhänger 12 befinden, kombiniert werden können, um eine 360 Grad-Ansicht auf der Fahrzeuganzeige 82 oder einer anderen Anzeige zu erzeugen. Die 360 Grad-Ansicht kann unter Verwendung von Bildern erzeugt werden, die nur von an dem Fahrzeug 14 montierten Kameras, nur von an dem Anhänger 12 montierten Kameras oder einer Kombination von Kameras, die sowohl am Fahrzeug 14 als auch am Anhänger 12 montiert sind, aufgenommen wurden. Somit versteht sich, dass die Kamera 53 unabhängig davon betrieben werden kann, ob das Fahrzeug 14 an dem Anhänger 12 befestigt ist oder ob ein auf Anhängerrückfahren bezogenes Merkmal in Arbeit ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kamera 53 an einem Karosserieteil 65 der Außenspiegelbaugruppe 55 montiert sein, wie in 6 gezeigt ist. Ein Sicherungselement 69 erstreckt sich von dem Karosserieteil 65 und ist fest mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt. Der Karosserieteil 65 beherbergt einen Seitenspiegel 71 und beinhaltet einen unteren Teil 73 unterhalb des Seitenspiegels 71. Die Kamera 53 kann sich in einer unteren Eckregion 75 des Karosserieteils 65 befinden, die von dem unteren Teil 73 und einem seitlichen Teil 77 des Karosserieteils 65 definiert wird. Die untere Eckregion 75 ist derart ausgebildet, dass sie das Sichtfeld 57 der Kamera 53 nicht versperrt. Die Kamera 53 kann teilweise offenliegend belassen werden oder ansonsten von einer im Wesentlichen klaren Abdeckung abgedeckt werden. Allerdings ist die Kamera 53 dank ihrer Position an dem Karosserieteil 65 im Allgemeinen gut gegen die Betriebsumgebung des Fahrzeugs 14 abgeschirmt, während sich das Fahrzeug 14 in einem Betriebszustand befindet. Die Kamera 53 kann mittels einer Verdrahtung 85, die sich von innerhalb des Karosserieteils 65 und durch einen Seitentürrahmen 87 des Fahrzeugs 14 erstreckt, kommunikativ mit der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 oder einer anderen Steuerung gekoppelt sein. Die Steuerung 28 kann dafür ausgelegt sein, Bilder, die von der Kamera 53 aufgenommen wurden, zu verarbeiten, und kann die aufgenommenen Bilder auf der Fahrzeuganzeige 82 anzeigen und/oder die aufgenommenen Bilder analysieren, während auf das Anhängerrückfahren bezogene Funktionen durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Kamera 53, wie in 7 gezeigt, einen horizontalen Sichtfeldwinkel (horizontal field of view angle – HFOV angle) θ_HFOV, der durch die erste horizontale Bereichsgrenze 91 und die zweite horizontale Bereichsgrenze 93 definiert wird. Wie gezeigt, erstreckt sich die horizontale Bereichsgrenze 91 durch das Fahrzeug 14 und schneidet eine Mittellinienlängsachse 95 des Fahrzeugs 14, wohingegen sich die horizontale Bereichsgrenze 93 vom Fahrzeug 14 nach vorne und nach rechts erstreckt und sich (unter dem Winkel θ₁) vor einer seitlichen Achse 97 des Fahrzeugs 14 befindet, die die Kamera 53 schneidet. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der HFOV-Winkel θ_HFOV im Wesentlichen stumpf, d. h. größer als 90 Grad. Durch Vergrößern des Winkels θ₁, kann ein größerer Teil der Betriebsumgebung an der Fahrzeugseite 61 abgebildet werden. Alternativ kann sich, wie in 8 gezeigt ist, die horizontale Bereichsgrenze 93 hinter der seitlichen Achse 97 des Fahrzeugs 14 (unter dem Winkel θ₂) befinden, wodurch der Teil der Betriebsumgebung an der Fahrzeugseite 61 verringert wird, der durch die Kamera 53 abgebildet werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann der HFOV-Winkel θ_HFOV im Wesentlichen stumpf, normal (d. h. 90 Grad) oder spitz (d. h. weniger als 45 Grad) sein.
Obgleich nicht gezeigt, kann die horizontale Bereichsgrenze 93 in anderen Ausführungsformen mit der seitlichen Achse 97 des Fahrzeugs 14 zusammenfallen.
Unter Rückbezug auf 1, beinhaltet die Ausführungsform des Sensormoduls 20 ein Sensorcluster 21 mit Gehäuse, das an der Deichsel 36 des Anhängers 12 in der Nähe des geschlossenen Ladebereichs 34 montiert ist, und einen linken und einen rechten Raddrehzahlsensor 23 an lateral gegenüberliegenden Rädern des Anhängers 12. 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 Teilen des Anhängers 12 montiert sein kann.
Das Sensormodul 20 erzeugt mehrere Signale, die verschiedene Dynamikeigenschaften des Anhängers 12 anzeigen. Die Signale können ein Gierratensignal, ein Lateralbeschleunigungssignal und Raddrehzahlsignale beinhalten, die durch einen Gierratensensor 25, einen Beschleunigungsmesser 27 bzw. die Raddrehzahlsensoren 23 erzeugt werden. 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 unter 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 Versätze oder Drifts zu beseitigen und Störungen auszuglätten. 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 verwenden, um etwa beim Rückfahren der Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu assistieren oder einen Anhängerschlingerzustand abzumildern.
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) 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 der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und dem 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 bereitstellen können, wie zum Beispiel Näherungssensorsignale oder aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12, die die Steuerung des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit diversen Routinen verarbeiten kann, um einen Indikator des Kupplungswinkels γ, wie zum Beispiel einen Bereich von Kupplungswinkeln, zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt wird, steht eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit einem Servolenkungssystem 62 des Fahrzeugs 14 in Verbindung, um die gelenkten Räder 64 (1) des Fahrzeugs 14 dahingehend zu betreiben, das Fahrzeug 14 so zu bewegen, dass der Anhänger 12 in Übereinstimmung mit der gewünschten Kurvenbahn 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 gelenkten 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 von dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zum autonomen Lenken während eines Rückfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (zum Beispiel Lenkradwinkel) eines Lenkrads 68 (1) bereitgestellt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 allerdings mechanisch mit den gelenkten Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, so dass sich das Lenkrad 68 über ein inneres Drehmoment gemeinsam mit den gelenkten 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 Kontrolle übernommen hat, und für das Fahrzeug 14, Lenkmanöver und/oder Warnungen abzubrechen, dienen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die in 2 veranschaulichte Ausführungsform stellt das Servolenkungssystem 62 der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 Informationen in Zusammenhang mit einer Drehposition gelenkter Räder 64 des Fahrzeugs 14, darunter einen Lenkwinkel, bereit.
Die Steuerung 28 verarbeitet bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel den momentanen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 betreffenden Bedingungen dahingehend, den Anhänger 12 entlang der gewünschten Kurvenbahn 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 einen Teil 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 von dem 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 dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu gestatten, das Bremsen des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 zu steuern. 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, das Unvermögen, den Aufkleber 52 oder die benutzerausgewählten Punkte (z. B. Punkte 35a, 35b; 3 und 4) zu verfolgen, dynamische Instabilität des Anhängerwinkels, einen berechneten theoretischen Einknickzustand des Anhängers (definiert durch einen maximalen Fahrzeuglenkwinkel, eine Deichsellänge, einen Radstand des Schleppfahrzeugs und eine effektive Anhängerlänge) oder eine Beschränkung des Einknickens 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 Rückfahrens 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. Einknicken und dynamische Instabilität des Anhängerwinkels, zu begrenzen, oder wenn der Ausfall eines Sensors und/oder einer Eingabevorrichtung detektiert wird. Ähnlich wie bei Betrachtungen der Beziehung hoher Geschwindigkeit zu nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen kann bzw. können auch eine starke Beschleunigung und hochdynamische Kurvenbahnanforderungen durch den Fahrer zu solchen nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen führen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 in der veranschaulichten Ausführungsform mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, darunter ein Fahrzeugwarnsystem 76, das visuelle, akustische und taktile Warnungen geben 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 (HMI) 80 für das Fahrzeug 14 in Verbindung stehen. Die HMI 80 kann die Fahrzeuganzeige 82 umfassen, wie zum Beispiel eine in der Mittelkonsole angebrachte Navigations- oder Entertainmentanzeige (1), die 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 HMI 80, wie z. B. mit einer oder mehreren handgeführten oder tragbaren Vorrichtungen, darunter ein oder mehrere Smartphones, kommunizieren. Die tragbare Vorrichtung kann des Weiteren die Anzeige 82 zum Anzeigen eines oder mehrerer Bilder und weiterer Informationen für einen 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 für das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Informationen bereit, die den gewünschten Rückfahrweg des Anhängers 12 für die Steuerung 28 definieren, um Lenkbefehle zu verarbeiten und zu erzeugen. insbesondere kann die Lenkeingabevorrichtung 18 eine Auswahl oder Positionsinformationen bereitstellen, die mit einer gewünschten Kurvenbahn des gewünschten Rückfahrwegs des Anhängers 12 korrelieren. Die von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellten Anhängerlenkbefehle können Informationen bezüglich der befohlenen Änderung des Verlaufswegs, wie z. B. eine schrittweise Änderung der gewünschten Kurvenbahn, und Informationen bezüglich einer Angabe, dass sich der Anhänger 12 entlang einem durch eine Längsmittellinienachse des Anhängers 12 definierten Weg, wie z. B. einem gewünschten Kurvenbahnwert 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 Abmildern 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.
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 Servolenkungssystem 62, das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72, das Anhängerbremssystem, das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen, empfängt. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle als eine Funktion aller empfangenen Informationen oder eines Teils davon erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenkungssystem 62 zugeführt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 14 zu beeinflussen, um einen befohlenen Verlaufsweg für den Anhänger 12 zu verwirklichen. 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 die Kupplungswinkelschätzroutine 130, eine Betriebsroutine 132 und eine Kurvenbahnroutine 98, umfassen. Es versteht sich, dass die Steuerung 28 eine eigenständige, eigens vorgesehene Steuerung sein kann oder eine mit anderen Steuerungsfunktionen integrierte gemeinsame 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 9 betrachten wir nun eine Erörterung von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zur Berechnung einer kinematischen Beziehung zwischen einer Kurvenbahn 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 Kurvenbahnroutine 98 der Steuerung 28. Zum Erzielen solch einer kinematischen Beziehung müssen hinsichtlich Parametern, die dem Fahrzeug/Anhänger-System zugeordnet sind, gewisse Annahmen gemacht werden. Zu Beispielen für solche Annahmen zählen unter anderem, dass der Anhänger 12 durch das Fahrzeug 14 bei einer relativ geringen Geschwindigkeit zurückgefahren 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 9 gezeigt wird, basiert die kinematische Beziehung für ein durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiertes System auf verschiedenen, zu dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 gehörigen Parametern. Diese Parameter beinhalten:

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:: Kurvenbahnradius für den Anhänger.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen dem Krümmungsradius r₂ des Anhängerwegs am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ kann in der nachstehend bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Somit kann, wenn der Kupplungswinkel γ gegeben wird, die Kurvenbahn des Anhängerwegs κ₂ basierend auf dem Regulieren des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β die Anhängergierrate ist und die Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ als Funktion der Kurvenbahn des Anhängerwegs κ₂ und des Kupplungswinkels γ zu liefern.
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, anhand des erfassten Anhängerverhaltens als Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig anhand von Signalen, die vom Anhänger 12 bereitgestellt werden, bestimmt werden. Die Kurvenbahn des Anhängerwegs κ₂ kann aus der Fahrereingabe über die Lenkeingabeeinrichtung 18 bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen des Lenkwinkels kann von der Kurvenbahnroutine 98 ein entsprechender Lenkbefehl zum Steuern des Servolenkungssystems 62 des Fahrzeugs 14 erzeugt werden.
Bei einer zusätzlichen Ausführungsform kann von der Kurvenbahnroutine 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 Deichselkonfiguration 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 Deichselkonfiguration umfassen können.
Nun ist es unter Bezugnahme auf 10 in den dargestellten Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands wünschenswert, die Möglichkeit, dass das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 einen Einknickwinkel erreichen (d. h., dass das Fahrzeug/Anhänger-System einen Einknickzustand erreicht), zu begrenzen. Ein Einknickwinkel γ(j) bezieht sich auf einen Kupplungswinkel γ, der während des Rückfahrens nicht durch die maximale Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie zum Beispiel, wenn die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs 14 in einen maximalen gelenkten Winkel δ mit einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate bewegt werden. Der Einknickwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels für die gelenkten 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 Einknickwinkel 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 Einknickwinkel 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 außerdem verwendet werden, um einen Einknickwinkel für die Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu bestimmen. Dementsprechend erfordert unter Bezugnahme auf 9 und 10 eine Lenkwinkelbegrenzung für die lenkbaren Vorderräder, dass der Kupplungswinkel γ nicht den Einknickwinkel γ(j) überschreiten kann, was auch als ein kritischer Kupplungswinkel γ bezeichnet wird. Mit der Einschränkung, dass der Kupplungswinkel γ den Einknickwinkel γ(j) nicht überschreiten kann, ist der Einknickwinkel γ(j) folglich der Kupplungswinkel γ, der eine kreisförmige Bewegung für das Fahrzeug/Anhänger-System aufrecht erhält, wenn sich die gelenkten 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 Einknickwinkels 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 Einknickwinkels 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 kommen, der ein Einknicken ermöglicht. Dieser Zustand kann angezeigt werden, wenn bei Vorliegen eines bestimmten Kupplungswinkels γ ein oder mehrere spezifizierte Fahrzeugbetriebsschwellenwerte erreicht werden. Beispielsweise können, selbst wenn der bestimmte Kupplungswinkel γ zurzeit nicht beim Einknickwinkel für das Fahrzeug 14 und den befestigten Anhänger 12 liegt, bestimmte Fahrzeugbetriebsparameter zu einem schnellen (z. B. unkontrollierten) Übergang des Kupplungswinkels γ zum Einknickwinkel für eine gegenwärtig befohlene Anhängerkurvenbahn führen und/oder können die Lenkbarkeit des Anhängers 12 aus dem Einknickwinkel heraus reduzieren. Ein Grund für einen Zustand, der ein Einknicken ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerkurvenbahnsteuermechanismen (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 Einknicken ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerkurvenbahnsteuermechanismen bei relativ hohen Geschwindigkeiten und/oder relativ hoher Beschleunigung des Fahrzeugs 14 im Allgemeinen eine reduzierte Lenkempfindlichkeit und/oder -wirkung aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können ein Einknicken bestimmende Informationen von der Steuerung 28 empfangen werden, um einen Zustand, der ein Einknicken der Fahrzeug-Anhänger-Kombination ermöglicht, zu einem bestimmten Zeitpunkt (z. B. zum Zeitpunkt, an dem die das Einknicken bestimmenden Informationen erfasst wurden) zu verarbeiten und zu charakterisieren. Beispiele für das Einknicken 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 der vom Fahrer angeforderten Anhängerkurvenbahn charakterisierende Informationen. Dazu würden ein Einknicken bestimmende Informationen durchgängig überwacht werden, wie z. B. durch eine elektronische Steuereinheit (ECU), die die Anhängerrückfahrassistenz-Funktion (Trailer Backup Assist – TBA-Funktion) durchführt. Nach dem Empfang der ein Einknicken bestimmenden Informationen, kann eine Routine die ein Einknicken bestimmenden Informationen zur Bestimmung, ob die Fahrzeug-Anhänger-Kombination den Zustand, der ein Einknicken ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt erreicht hat, verarbeiten. Das Ziel des Vorgangs zum Beurteilen der ein Einknicken bestimmenden Informationen ist die Bestimmung, ob ein Zustand, der ein Einknicken ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt gemäß der Definition durch die ein Einknicken bestimmenden Informationen erreicht wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Zustand, der ein Einknicken ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt vorliegt, kann eine Routine des Weiteren eine zu implementierende anwendbare Gegenmaßnahme oder zu implementierende anwendbare Gegenmaßnahmen bestimmen. Entsprechend wird bei einigen Ausführungsformen eine anwendbare Gegenmaßnahme in Abhängigkeit von einem Parameter ausgewählt, der als eine Haupteinflussgröße des Zustands, der ein Einknicken ermöglicht, identifiziert wird. Bei anderen Ausführungsformen wird jedoch eine anwendbare Gegenmaßnahme als jene ausgewählt, die am ehesten ohne Weiteres zur Beseitigung des Zustands, der ein Einknicken ermöglicht, in der Lage ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann eine vordefinierte Gegenmaßnahme oder ein vordefinierter Satz von Gegenmaßnahmen die anwendbare(n) Gegenmaßnahme(n) sein.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf die veranschaulichten Ausführungsformen 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 einer gewünschten Kurvenbahn 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 der gewünschten Kurvenbahn des Anhängers 12 oder anderweitiges Auswählen eines gewünschten Rückfahrwegs während solch einer Anhängerrückfahrassistenz verwendet wird.
Wie hier beschrieben, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 eine Kamera 46 einsetzen, um Ziele, wie etwa einen Aufkleber 52 und/oder benutzerausgewählte Punkte (z. B. Punkte 35a, 35b; 3 und 4) zu verfolgen, um den Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zu bestimmen. In manchen Fällen kann das Ziel bzw. können die Ziele jedoch verloren werden, das heißt, nicht von der Kamera 46 abgebildet werden. Beispiele dafür, dass das bzw. die Ziele verloren werden, beinhalten wenn das bzw. die Ziele sich nicht mehr im Sichtfeld 50 der Kamera 46 befinden, wenn das bzw. die Ziele durch andere Objekte oder Blendung blockiert werden und wenn die Kamera 46 eine Fehlfunktion aufweist. Wenn das bzw. die Ziele zeitweise verloren werden, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 nicht in der Lage sein, den Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zu bestimmen. Im Allgemeinen gilt, dass je länger das bzw. die Ziele verloren sind, desto größer wird die Zunahme der Abweichung des Kupplungswinkels γ, abhängig von der Geschwindigkeit mit der das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 fahren. Als Ergebnis kann ein mögliches Einknick-Szenario auftreten, falls keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, als Reaktion darauf, dass das bzw. die Ziele verloren werden.
Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Verfahren zum Managen eines verlorenen Ziels des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 während eines Anhängerrückfahrmanövers dargestellt und kann einer Ausführungsform der Betriebsroutine 132 entsprechen (2). Wie hier beschrieben ist, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch lenken, sobald das Anhängerrückfahrmanöver abläuft. In manchen Ausführungsformen kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 vorgeben, indem das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 und/oder das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 des Fahrzeugs 14 aktiv gesteuert werden. Bei Schritt 170 werden das Ziel oder die Ziele von der Kamera 46 abgebildet. Falls das bzw. die Ziele verloren werden (Entscheidungsblock 180), berechnet die Steuerung 28 bei Schritt 190 die Zeitdauer, in der bei einer aktuellen Anhängergierrate ein maximaler steuerbarer Kupplungswinkel γ zu erreichen ist. Ansonsten kann der Kupplungswinkel γ, solange wie das bzw. die Ziele abgebildet werden können, bei Schritt 200 berechnet werden, indem ein beliebiges der hier beschriebenen Verfahren, wie etwa das mit Bezug auf 5 beschriebene, verfolgt wird. Somit versteht sich, dass das Verfahren der vorliegend veranschaulichten Ausführungsform als eine Erweiterung beliebiger Kupplungswinkeldetektionsverfahren, die hier beschrieben werden und die auf die Verwendung der Kamera 46 vertrauen, angesehen werden kann.
Bei Schritt 190 kann die Anhängergierrate über den Gierratensensor 25 der Steuerung 28 zugeführt werden (2). Falls die Zeitdauer über einer vorherbestimmten Schwelle liegt (Entscheidungsblock 210), kann die Steuerung 28 bei Schritt 220 unter Verwendung nicht-kamerabasierter Mittel den Kupplungswinkel γ schätzen. Zum Beispiel kann die Steuerung 28 den Kupplungswinkel γ basierend auf der von dem Gierratensensor 25 gelieferten Anhängergierrate ω₂, der von dem Gierratensensor 60 gelieferten Fahrzeuggierrate ω₁ und der von dem Geschwindigkeitssensor 58 gelieferten Fahrzeuggeschwindigkeit v₁ im Hinblick auf die kinematische Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 schätzen (9). Solange wie die Zeitdauer über der vorherbestimmten Schwelle liegt, kann die Steuerung 28 weiter den Kupplungswinkel γ schätzen, bis das Ziel wieder erfasst wird. Falls die Zeitdauer unterhalb der vorherbestimmten Schwelle liegt (Entscheidungsblock 210), initiiert die Steuerung 28 bei Schritt 230 eine präventive Gegenmaßnahme gegen eine potentielle Einknick-Situation. Die Gegenmaßnahme kann das Warnen des Fahrzeugbedieners beinhalten, die Kontrolle über das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 und/oder das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 zu übernehmen (d. h. die Bremsen betätigen). Die Warnung kann visuell, hörbar und/oder haptisch sein und kann unter Verwendung einer Vielzahl von Fahrzeugvorrichtungen und -systemen umgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Gegenmaßnahme beinhalten, das Servolenkungssystem 62, das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 und/oder das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 des Fahrzeugs 14 zu steuern, um den Kupplungswinkel γ und die Geschwindingkeit des Fahrzeugs 14 auf eine annehmbare Schwelle zu reduzieren, bis der Fahrzeugbediener die Kontrolle über das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 übernimmt. Die Steuerung 28 kann benachrichtigt werden, dass der Fahrzeugbediener die Kontrolle über das Lenkrad 68 übernommen hat, basierend auf einer Rückmeldung, die von dem Drehmomentsensor 70 des Servolenkungssystems 62 (2) oder von (einem) optionalen kapazitiven Sensor(en) 250, der/die an dem Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 angeordnet ist/sind (1), empfangen wird.
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

Anhängerrückfahrassistenzsystem, umfassend: eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern eines Anhängers, der mit einem Fahrzeug verbunden ist; eine Anzeige, die einen Bildschirm zum Anzeigen aufgenommener Bilder und zum Registrieren eines Berührungsereignisses darauf aufweist, um ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger zuzuweisen; und eine Steuerung zum Verarbeiten der aufgenommenen Bilder und zum Verfolgen des Ziels, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen, wenn das Fahrzeug während eines Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei das Ziel eine Anzahl von Punkten auf dem abgebildeten Anhänger umfasst, wobei die Punkte Objekten oder Merkmalen des Anhängers entsprechen.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kupplungswinkel auf der Grundlage von Änderungen von Pixeln des aufgenommenen Bildes bestimmt wird, die sich auf eine Winkelpositionsänderung des Ziels beziehen.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 3, wobei, falls das Ziel verloren wird, die Steuerung eine Zeit berechnet, in der bei einer aktuellen Anhängergierrate ein maximaler steuerbarer Kupplungswinkel zu erreichen ist.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 4, wobei, falls die berechnete Zeit über einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung den Kupplungswinkel auf der Grundlage einer Anhängergierrate, einer Fahrzeuggierrate und einer Fahrzeuggeschwindigkeit schätzt.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei, falls die berechnete Zeit unterhalb einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung eine präventive Gegenmaßnahme zum Verringern des Kupplungswinkels und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs initiiert.
Anhängerrückfahrassistenzsystem, umfassend: eine Kamera zum Aufnehmen von Bildern eines Anhängers, der mit einem Fahrzeug verbunden ist; und eine Steuerung zum Verarbeiten der aufgenommenen Bilder und zum Verfolgen eines Ziels an dem abgebildeten Anhänger, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger während eines Anhängerrückfahrmanövers zu bestimmen, wobei, falls das Ziel verloren wird, die Steuerung eine Zeit berechnet, in der bei einer aktuellen Anhängergierrate ein maximaler steuerbarer Kupplungswinkel zu erreichen ist.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 7, wobei das Ziel mindestens ein an dem Anhänger angebrachter Aufkleber ist.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 7 oder 8 mit einer Anzahl von Punkten auf dem abgebildeten Anhänger, wobei die Punkte Objekten oder Merkmalen des Anhängers entsprechen und über ein oder mehrere Berührungsereignisse auf einem Bildschirm einer Fahrzeuganzeige zugeordnet werden.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach Anspruch 9, wobei der Kupplungswinkel auf der Grundlage von Änderungen von Pixeln des aufgenommenen Bildes bestimmt wird, die sich auf eine Winkelpositionsänderung des Ziels beziehen.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 7–10, wobei, falls die berechnete Zeit über einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung den Kupplungswinkel auf der Grundlage einer Anhängergierrate, einer Fahrzeuggierrate und einer Fahrzeuggeschwindigkeit schätzt.
Anhängerrückfahrassistenzsystem nach einem der Ansprüche 7–11, wobei, falls die berechnete Zeit unterhalb einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung eine präventive Gegenmaßnahme zum Verringern des Kupplungswinkels und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs initiiert.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte des: Aufnehmens von Bildern eines Anhängers, der mit einem Fahrzeug verbunden ist; Anzeigens der aufgenommenen Bilder auf einem Bildschirm einer Fahrzeuganzeige; Registrierens eines Berührungsereignisses auf dem Bildschirm, um ein Ziel auf dem abgebildeten Anhänger zuzuweisen; und Verarbeitens der aufgenommenen Bilder, um das Ziel zu verfolgen, um einen Kupplungswinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu bestimmen, wenn der Anhänger während eines Anhängerrückfahrmanövers automatisch gelenkt wird.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach Anspruch 13, das ferner den Schritt des Ausrichtens des Fahrzeugs und des Anhängers vor dem Zuweisen des Ziels auf dem abgebildeten Anhänger umfasst.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Ziel eine Anzahl von Punkten an dem abgebildeten Anhänger umfasst, wobei die Punkte Objekten oder Merkmalen des Anhängers entsprechen und wobei der Kupplungswinkel auf der Grundlage von Änderungen von Pixeln der aufgenommenen Bilder bestimmt wird, die sich auf eine Winkelpositionsänderung des Ziels beziehen.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 13–15, wobei, falls das Ziel verloren wird, die Steuerung eine Zeit berechnet, in der bei einer aktuellen Anhängergierrate ein maximaler steuerbarer Kupplungswinkel zu erreichen ist.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 14–16, wobei, falls die berechnete Zeit über einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung den Kupplungswinkel auf der Grundlage einer Anhängergierrate, einer Fahrzeuggierrate und einer Fahrzeuggeschwindigkeit schätzt.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach einem der Ansprüche 14–17, wobei, falls die berechnete Zeit unterhalb einer vorherbestimmten Schwelle liegt, die Steuerung eine präventive Gegenmaßnahme zum Verringern einer potentiellen Einknick-Situation initiiert.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach Anspruch 18, wobei die präventive Gegenmaßnahme ein Warnen eines Bedieners des Fahrzeugs beinhaltet, die Kontrolle über eine Lenkvorrichtung des Fahrzeugs und/oder ein Fahrzeugbremssteuerungssystem des Fahrzeugs zu übernehmen.
Kupplungswinkelüberwachungsverfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die präventive Gegenmaßnahme ein aktives Steuern eines Servolenkungssystems und/oder eines Fahrzeugbremssteuerungssystems und/oder eines Antriebsstrangsteuerungssystems des Fahrzeugs beinhaltet, um den Kupplungswinkel und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern.