DE102016124320A1

DE102016124320A1 - Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Rangieren des Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger, Recheneinrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016124320A1
Application number: DE102016124320.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Starr
Original assignee: Connaught Electronics Ltd
Current assignee: Connaught Electronics Ltd
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (2) beim Rangieren des Kraftfahrzeugs (2) mit einem an das Kraftfahrzeug (2) angekoppelten Anhänger (3, 3a, 3b), wobei anhand von ersten Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung (6) ein Anhängewinkel (11, 11a, 11b, 11c) zwischen dem Anhänger (3, 3a, 3b) und dem Kraftfahrzeug (2) bestimmt wird, wobei anhand von zweiten Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung (6, 14) eine Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt wird, ein Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und einer Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) während der Lageänderung (∆x) bestimmt wird und ein Drehpunkt (P, P1, P2) des Anhängers (3, 3a, 3b) in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und der Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) bestimmt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Recheneinrichtung (10), ein Fahrerassistenzsystem (4) sowie ein Kraftfahrzeug (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Rangieren des Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger, wobei anhand von ersten Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung ein Anhängewinkel zwischen dem Anhänger und dem Kraftfahrzeug bestimmt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Recheneinrichtung, ein Fahrerassistenzsystem mit einer Recheneinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche einen Fahrer eines Gespanns mit einem Kraftfahrzeug und einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger beim Rangieren mit dem Gespann unterstützen. Ein solcher Anhänger kann beispielsweise ein Wohnanhänger oder ein Pferdeanhänger sein. Dabei kann beispielsweise eine Fahrtrajektorie bestimmt werden, welche eine voraussichtliche Bewegung des Anhängers beschreibt. Entlang dieser Fahrtrajektorie kann dann der Anhänger bewegt werden, um ihn beispielsweise kollisionsfrei in eine Einfahrt für das Gespann zu manövrieren. Um eine solche Fahrtrajektorie des Anhängers zu bestimmen, müssen jedoch Parameter des Anhängers, insbesondere ein Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt des Anhängers, bekannt sein.
In der WO 2015/001054 A2 sind beispielsweise ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs beschrieben, um einen Parkvorgang des Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angehängten Anhänger zu erleichtern. Dabei wird eine Zielroute bestimmt, welche den Anhänger von seiner aktuellen Position zu einer gewünschten Zielparkposition führt. Es kann bestimmt werden, ob um das Gespann herum genug Platz ist, um das Gespann zu der Zielparkposition zu manövrieren. Dazu wird basierend auf vorgegebenen Anhängerparametern, beispielsweise einer Länge und einer Breite des Anhängers sowie einer Position von Achsen des Anhängers, ein Korridor für eine Route des Anhängers bestimmt.
Die US 2014/0085472 A1 offenbart ein Sichtsystem für ein Kraftfahrzeug mit einer in Rückwärtsrichtung blickenden, an einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Kamera. Basierend auf Bildern der Kamera kann das Sichtsystem eine Vielzahl von Parametern eines an das Kraftfahrzeug angehängten Anhängers bestimmen. Anhand der Parameter sowie eines Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs kann ein Anhängewinkel zwischen dem Anhänger und dem Kraftfahrzeug bestimmt werden. Der Anhängewinkel wird erfasst, indem ein Teil des Anhängers erfasst wird und eine Position des erfassten Teils relativ zu dem Zugfahrzeug bestimmt wird. Zum Bestimmen des Anhängewinkels kann das Sichtsystem eine Seitwärtsbewegung des Teils des Anhängers und – unter Verwendung von bekannten Geometrien des Anhängers, wie beispielsweise einer Entfernung des Teils des Anhängers von einem Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt des Anhängers, – eine Winkelbewegung des Anhängers um eine Anhängerkupplung bestimmen.
Nachteilig am Stand der Technik ist es, dass Parameter des Anhängers, insbesondere der Drehpunkt, dem Fahrerassistenzsystem im Vorfeld bekannt sein müssen. Dazu kann beispielsweise von einem Nutzer bzw. Fahrer des Gespanns manuell ein Abstand zwischen der Anhängerkupplung und einer Achsmitte bei einem einachsigen Anhänger oder zwischen der Anhängerkupplung und der Mitte zwischen den Achsen bei einem mehrachsigen Anhänger gemessen werden und in das Fahrerassistenzsystem eingepflegt werden. Dies ist jedoch unkomfortabel und aufwendig für den Nutzer. Außerdem ist ein derart ausgestaltetes Fahrerassistenzsystem besonders anfällig für Fehlmessungen und Fehleingaben durch den Nutzer.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs besonders einfach und komfortabel beim Rangieren des Kraftfahrzeugs mit einem Anhänger unterstützt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Recheneinrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Rangieren des Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger wird anhand von ersten Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung ein Anhängewinkel zwischen dem Anhänger und dem Kraftfahrzeug bestimmt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird anhand von zweiten Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung eine Lageänderung des Kraftfahrzeugs bestimmt, ein Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und einer Änderung des Anhängewinkels während der Lageänderung bestimmt und ein Drehpunkt des Anhängers in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels bestimmt.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Rangieren des Kraftfahrzeugs anhand von zweiten Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung eine Lageänderung des Kraftfahrzeugs bestimmt, ein Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und einer Änderung des Anhängewinkels während der Lageänderung bestimmt und ein Drehpunkt des Anhängers in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels bestimmt.
Mittels des Verfahrens kann ein Fahrerassistenzsystem für das Kraftfahrzeug realisiert werden, welches den Fahrer eines Gespanns mit dem Kraftfahrzeug und dem Anhänger beim Manövrieren mit dem Gespann unterstützt. Beispielsweise kann der Fahrer beim Rückwärtsfahren mit dem Gespann und/oder beim Manövrieren des Gespanns in eine Einfahrt unterstützt werden. Zum Unterstützen des Fahrers kann beispielsweise eine voraussichtliche Bewegung des Anhängers in Form von einer Fahrtrajektorie des Anhängers vorhergesagt bzw. bestimmt werden. Entlang dieser Fahrtrajektorie kann der Anhänger bewegt werden, um den Anhänger beispielsweise kollisionsfrei in die Einfahrt zu manövrieren. Bei dem Verfahren wird eine Position des Drehpunktes bzw. Schwenkpunktes des Anhängers bestimmt. Dieser Drehpunkt bzw. Angelpunkt ist ein feststehender Punkt bzw. Fixpunkt, um den sich der Anhänger drehen kann, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug bzw. Zugfahrzeug seine Fahrtrichtung ändert. Die Position bzw. Lage des Drehpunktes in einem Volumen des Anhängers ist abhängig von einer Ausgestaltung des Anhängers, beispielsweise seiner Achsanzahl und seiner Länge. Insbesondere wird die Position des Drehpunktes in einem zweidimensionalen Koordinatensystem in einer horizontalen Ebene, beispielsweise in einer von einer Fahrzeuglängsachse und einer Fahrzeugquerachse aufgespannten Ebene, bestimmt. Die Position des Drehpunktes kann relativ zum Kraftfahrzeug angegeben werden, beispielsweise als ein Abstand des Drehpunktes zu einer Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs.
Zum Vorhersagen bzw. Bestimmen des Drehpunktes des Anhängers wird der Anhängewinkel des Anhängers relativ zum Kraftfahrzeug bestimmt. Der Anhängewinkel bzw. Schwenkwinkel entspricht einem Winkel zwischen einer Längsachse des Anhängers und einer Fahrzeuglängsachse des Kraftfahrzeugs. Der Anhängewinkel beträgt dabei in etwa 0°, falls sich das Gespann auf einer Geradeaus-Fahrt befindet, in welcher die Längsachse des Anhängers parallel zur Fahrzeuglängsachse orientiert ist. Anders ausgedrückt weist der Anhänger bezüglich des Kraftfahrzeugs bei der Geradeaus-Fahrt eine Nullgrad-Stellung auf. Bei einer Kurvenfahrt des Gespanns ist der Anhänger ausgeschwenkt, wodurch die Längsachse des Anhängers schräg zur Fahrzeuglängsachse orientiert ist. Der Anhängewinkel ist also von 0° verschieden. Anhand eines Vorzeichens des Anhängewinkels kann dabei eine Seite bestimmt werden, zu welcher der Anhänger ausgeschwenkt ist. Es kann also bestimmt werden, ob der Anhänger nach links oder nach rechts bezüglich des Zugfahrzeugs ausgeschwenkt ist.
Zum Erfassen des Anhängewinkels kann die zumindest eine erste Sensoreinrichtung beispielsweise als einer Winkelmesseinrichtung in der Anhängerkupplung, über welche der Anhänger an das Kraftfahrzeug angekoppelt ist, ausgebildet sein. Vorzugsweise wird der Anhängewinkel zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Anhänger anhand von Bilddaten zumindest einer fahrzeugseitigen Kamera bestimmt. Die zumindest eine erste Sensoreinrichtung ist also vorzugsweise als eine Kamera ausgebildet. Die Kamera ist dabei eine rücklings blickende Kamera, welche beispielsweise an einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs und/oder an oder anstelle von Seitenspiegeln des Kraftfahrzeugs angeordnet sein kann. Die zumindest eine Kamera erfasst als die ersten Sensordaten Bilddaten bzw. Bilder, welche zumindest einen Teil des Anhängers, beispielsweise zumindest einen Teil einer Deichsel des Anhängers, umfassen. Diese Bilddaten können einer Recheneinrichtung des Fahrerassistenzsystems übermittelt werden, welche dazu ausgelegt ist, anhand der Bilddaten den Anhängewinkel zu bestimmen.
Zum Ermitteln des Anhängewinkels kann zunächst eine Bildvorlage bzw. ein „Template“ des Anhängers in der Nullgrad-Stellung des Anhängers gewonnen oder vorgegeben werden. In dieser Nullgrad-Stellung des Anhängers kann eine genaue Bildvorlage des Teils des Anhängers gewonnen werden. Gegebenenfalls kann die Bildvorlage des Anhängers aber auch vorab gewonnen sein, in einer Speichereinrichtung hinterlegt sein und aus dieser ausgelesen werden. Anhand eines Vergleiches des Bildes, welches beispielsweise den Teil des Anhängers in einem ausgeschwenkten Zustand des Anhängers zeigt, mit der Bildvorlage des Anhängers in der Nullgrad-Stellung kann dann der Anhängewinkel bestimmt werden.
Zusätzlich wird anhand der zweiten Sensordaten der zumindest einen zweiten Sensoreinrichtung die Lageänderung des Kraftfahrzeugs bestimmt, welche eine Bewegung des Kraftfahrzeugs beschreibt. Als die Lageänderung des Kraftfahrzeugs werden dabei eine Änderung einer Orientierung des Kraftfahrzeugs sowie eine Änderung einer Position des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem globalen Koordinatensystem, bestimmt. Während einer Zeitdauer der Lageänderung des Kraftfahrzeugs wird außerdem die Änderung des Anhängewinkels bestimmt. Als der Zusammenhang kann also die Änderung des Anhängewinkels über die Zeitdauer der Lageänderung bestimmt werden. Dabei kann beispielsweise als die Änderung des Anhängewinkels eine Differenz zwischen einem Anfangswert des Anhängewinkels zu Beginn der Lageänderung und einem Endwert des Anhängewinkels bei Beendigung der Lageänderung bestimmt werden. In Abhängigkeit von diesem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels wird dann der Drehpunkt bzw. Schwenkpunkt des Anhängers bestimmt.
Der Erfindung liegt hierbei die Erkenntnis zugrunde, dass die aus der Bewegung des Kraftfahrzeugs resultierende Bewegung bzw. Bewegungsbahn des Anhängers und damit der Anhängewinkel abhängig von der Position des Drehpunktes des Anhängers sind. Ein Anhänger muss nämlich eine von geometrischen Parametern des Anhängers abhängige Strecke zurücklegen, sodass sich der Anhängewinkel um einen bestimmten Wert, beispielsweise 15°, ändert. So muss beispielsweise bei einem bestimmten Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs ein Anhänger mit einer ersten Länge eine erste Strecke zurücklegen, um den bestimmten Wert der Änderung des Anhängewinkels zu erreichen, während hingegen ein Anhänger mit einer im Vergleich zur ersten Länge kleineren zweiten Länge eine im Vergleich zur ersten Strecke geringere zweite Strecke zurücklegen muss, um denselben Wert der Änderung des Anhängewinkels zu erreichen. Die Position des Drehpunktes kann also aus dem Zusammenhang zwischen der Bewegung des Kraftfahrzeugs, aus welcher die Bewegung des Anhängers resultiert, und der aus der Bewegung des Anhängers resultierenden Änderung des Anhängewinkels gewonnen bzw. bestimmt werden.
Basierend auf der Änderung des Anhängewinkels und der Bewegung des Kraftfahrzeugs kann der Drehpunkt des Anhängers besonders einfach gewonnen werden, insbesondere ohne eine Kenntnis von Parametern des Anhängers, beispielsweise dessen Geometriedaten. Dies bedeutet beispielsweise, dass keine Achsanzahl und Position der Achsen des Anhängers bezüglich der Anhängerkupplung erfasst und beispielsweise durch den Nutzer bzw. Fahrer des Gespanns in das Fahrerassistenzsystem eingepflegt werden müssen. Somit ist das Verfahren in vorteilhafter Weise robust gegen Fehleingaben des Nutzers. Außerdem muss sich der Nutzer nicht mit der Bestimmung der Geometriedaten des Anhängers auseinandersetzen, sodass durch das Verfahren ein besonders hoher Komfort für den Fahrer bereitgestellt wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird basierend auf dem bestimmten Drehpunkt des Anhängers eine Fahrtrajektorie für den Anhänger bestimmt. Die Fahrtrajektorie beschreibt eine voraussichtliche Bewegung des Anhängers in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs. Die aktuelle Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise anhand eines Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Basierend auf der Fahrtrajektorie des Anhängers kann auch eine Fahrtrajektorie für das Kraftfahrzeug und damit für das Gespann bestimmt werden, sodass das Gespann zu einer Zielposition manövriert werden kann. Beispielsweise kann das Gespann zumindest semi-autonom entlang der für das Gespann bestimmten Fahrtrajektorie manövriert werden. Alternativ oder zusätzlich kann die für den Anhänger und/oder die für das Gespann bestimmte Fahrtrajektorie auf einer fahrzeugseitigen Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, sodass der Fahrer das Gespann entlang der Fahrtrajektorie manövrieren kann.
Die Fahrtrajektorie des Anhängers und/oder des Gespanns kann beispielsweise in Form von Orientierungslinien auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Auf der Anzeigeeinrichtung werden beispielsweise Bilder aus einem Umgebungsbereich des Gespanns angezeigt, welche beispielsweise von einem Kamerasystem des Kraftfahrzeugs und/oder des Anhängers erfasst werden. Die Bilder werden dabei insbesondere kontinuierlich erfasst, sodass die Bilder in Form von einer Echtzeit-Videosequenz des Umgebungsbereiches auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Die Orientierungslinien („Overlay Guidelines“) können als farbige Markierungen auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, wobei die Markierungen der Abbildung des Umgebungsbereiches überlagert dargestellt werden. Diese Orientierungslinien sind insbesondere zwei parallel verlaufende Linien und schließen einen Bereich ein, welcher von dem Anhänger und/oder dem Gespann unter Beibehaltung der aktuellen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs voraussichtlich überfahren wird. Diese können in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs kontinuierlich aktualisiert werden. Aus dem Anzeigen der die Bewegung des Anhängers beschreibenden Orientierungslinien ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass dem Fahrer zu jeder Zeit eine voraussichtliche Bewegung des Anhängers visualisiert werden kann. Da nämlich die Bewegungsbahn des Anhängers nicht zwangsläufig einer für den Fahrer üblicherweise intuitiven Bewegungsbahn des Kraftfahrzeugs entspricht, hat der Fahrer durch die kontinuierliche Aktualisierung der angezeigten Orientierungslinien die Möglichkeit, die Bewegungsbahn des Anhängers zu modifizieren bzw. anzupassen, beispielsweise um das Gespann zuverlässig und kollisionsfrei in eine Einfahrt manövrieren zu können.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Lageänderung in Form von einer vorbestimmten, von dem Kraftfahrzeug zurückzulegenden Bahnkurve vorgegeben, eine Änderung des Anhängewinkels während des Zurücklegens der vorbestimmten Bahnkurve bestimmt und der Drehpunkt in Abhängigkeit von der Änderung des Anhängewinkels bestimmt. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Bahnkurve vorgegeben, indem beispielsweise eine Strecke bzw. Distanz vorgegeben wird, welche das Kraftfahrzeug unter Beibehaltung einer bestimmten Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise unter Beibehaltung der aktuellen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, zurücklegen soll. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass die Strecke während einer Kurvenfahrt, bei welcher sich der Anhängewinkel ändert, zurückgelegt wird. Während des Zurücklegens der Strecke wird dann die Änderung des Anhängewinkels bestimmt. In Abhängigkeit von dem Wert der Änderung des Anhängewinkels über die zurückgelegte Strecke wird dann der Drehpunkt des Anhängers bestimmt. Zum Bestimmen des Drehpunktes kann für die Recheneinrichtung des Fahrerassistenzsystems beispielsweise eine Berechnungsvorschrift hinterlegt sein, welche eine Abhängigkeit des Drehpunktes von der Änderung des Lenkwinkels unter Vorgabe der zurückzulegenden Strecke abbildet. Mittels der Berechnungsvorschrift kann beispielsweise von der Recheneinrichtung basierend auf dem erfassten Zusammenhang zwischen der Strecke und der Änderung des Anhängewinkels der Drehpunkt berechnet werden. Beispielsweise kann die Berechnungsvorschrift abbilden, dass eine Distanz zwischen dem Drehpunkt des Anhängers und der Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs umso kleiner ist, je größer der Wert der Änderung des Anhängewinkels über die vorbestimmte Strecke ist.
Alternativ oder zusätzlich wird ein Wert für die Änderung des Anhängewinkels vorgegeben, als die Lageänderung eine bis zum Erreichen des vorbestimmten Werts der Änderung zurückgelegte Bahnkurve bestimmt und der Drehpunkt in Abhängigkeit von der zurückgelegten Bahnkurve bestimmt. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Wert für die zu erreichende Änderung des Anhängewinkels vorgegeben, und die Strecke erfasst, welche das Kraftfahrzeug bei einer bestimmten Fahrtrichtung, beispielsweise einem bestimmten Lenkwinkel, bis zum Erreichen des vorgegebenen Werts der Änderung des Anhängewinkels zurückgelegt hat. Dieser Zusammenhang zwischen dem Drehpunkt und der erfassten Strecke unter Vorgabe der Änderung des Anhängewinkels kann ebenfalls in einer Berechnungsvorschrift hinterlegt sein. Beispielsweise kann davon ausgegangen werden, dass eine Distanz zwischen dem Drehpunkt des Anhängers und der Anhängerkupplung umso kleiner ist, je kürzer die von dem Kraftfahrzeug zurückgelegte Strecke bis zum Erreichen der vorbestimmten Änderung des Anhängewinkels ist.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn zusätzlich geometrische Abmessungen des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Achsabstand und ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs und einer Anhängerkupplung des Kraftfahrzeugs für den Anhänger, bestimmt werden und der Drehpunkt des Anhängers in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Der Ausführungsform der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Fahrzeugparameter, wie geometrische Abmessungen des Kraftfahrzeugs, Einfluss auf die Lageänderung des Kraftfahrzeugs haben. Insbesondere beeinflussen die geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs eine Auswirkung des aktuellen Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs auf die Orientierung des Kraftfahrzeugs. Anders ausgedrückt wirken sich die geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs darauf aus, welchen Einfluss ein bestimmter Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs auf die Orientierung des Kraftfahrzeugs in einem globalen Koordinatensystem über eine vorbestimmte Strecke hat. Daher wirken sich die geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs auch auf die von der Lageänderung abhängige Bestimmung des Drehpunktes aus. Basierend auf den geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs können die zweiten Sensordaten, basierend auf welchen die Lageänderung bestimmt wird, in eine Bewegung des Kraftfahrzeugs innerhalb eines globalen Koordinatensystems und eine Orientierung des Kraftfahrzeugs in dem globalen Koordinatensystem umgerechnet werden. Basierend darauf können dann die globalen Lagen des Kraftfahrzeugs während der Bewegung des Kraftfahrzeugs und damit die Lageänderung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Durch die Berücksichtigung der Fahrzeugparameter kann somit die Position des Drehpunktes besonders genau und zuverlässig bestimmt werden.
Vorzugsweise wird die Lageänderung des Kraftfahrzeugs mittels Odometrie anhand von Odometriedaten der zumindest einen zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung bestimmt. Mittels Odometrie kann die Lage des Kraftfahrzeugs, also die Position des Kraftfahrzeugs sowie die Orientierung bzw. Ausrichtung des Kraftfahrzeugs, geschätzt werden, beispielsweise anhand von Daten eines Vortriebsystems des Kraftfahrzeugs. Diese fahrzeugseitigen Odometriedaten sind in der Regel ständig verfügbar, beispielsweise im Gegensatz zu GPS-Informationen, basierend auf welchen eine Positionsbestimmung des Kraftfahrzeugs während der Lageänderung ebenfalls möglich ist.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden als die Odometriedaten zumindest ein geometrischer Parameter des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Achsabstand von Achsen des Kraftfahrzeugs und/oder eine Achsbreite und/oder eine Achsposition und/oder eine Position einer Anhängerkupplung für den Anhänger, sowie ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. Anhand des Lenkwinkels kann dabei eine Änderung der Orientierung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, anhand der Geschwindigkeit die von dem Kraftfahrzeug zurückgelegte Strecke. Basierend auf den, insbesondere vorgegebenen, geometrischen Parametern des Kraftfahrzeugs können der Lenkwinkel sowie die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in eine Lage des Kraftfahrzeugs innerhalb des globalen Koordinatensystems umgerechnet werden. Basierend darauf kann dann die Lageänderung bestimmt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass als die Odometriedaten eine jeweilige Bewegung von Rädern zumindest einer Achse des Kraftfahrzeugs bestimmt wird, wobei die jeweilige Bewegung anhand einer Radgeometrie der Räder sowie einer jeweiligen Geschwindigkeit der Räder bestimmt wird. Insbesondere wird die jeweilige Bewegung der Räder einer nicht gelenkten Achse des Kraftfahrzeugs, typischerweise einer Hinterachse, bestimmt. Unter Kenntnis der Radgeometrie, beispielsweise des Raddurchmessers, des Radumfanges und/oder des Radradius, sowie der Geschwindigkeit des jeweiligen Rads, kann bestimmt werden, wie weit sich das Kraftfahrzeug fortbewegt hat und wie weit sich das Kraftfahrzeug beim Fortbewegen gedreht hat. Bei der Bestimmung der Lageänderung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Daten der Räder muss der aktuelle Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs insbesondere nicht bekannt sein.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Lageänderung des Kraftfahrzeugs anhand von Bildern zumindest einer fahrzeugseitigen Kamera mittels visueller Odometrie erfasst, wobei als die Odometriedaten eine Bewegung zumindest eines Punktes in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zwischen zumindest zwei Bildern der fahrzeugseitigen Kamera bestimmt wird. Bei der visuellen Odometrie werden die Kameras des Kraftfahrzeugs zum Bestimmen der Bewegung bzw. Lageänderung des Kraftfahrzeugs verwendet. Dazu kann eine Bewegung eines Bodens, beispielsweise einer Fahrbahnoberfläche für das Kraftfahrzeug, mittels Bilddaten der zumindest einen Kamera bestimmt werden. Aus der Bewegung des Bodens kann die Lageänderung des Kraftfahrzeugs gefolgert werden. Dazu können unter Kenntnis von extrinsischen Kameraparametern, insbesondere einer Position der Kameras, und intrinsischen Kameraparametern, insbesondere einer durch eine Kameralinse verursachte Verzerrung, Punkte innerhalb der Kamerabilder auf Punkte in dem das Kraftfahrzeug umgebenden Umgebungsbereich abgebildet werden. Durch Verfolgen bzw. „Tracken“ der Punkte des Bodens (Bodenpunkte) in den Kamerabildern kann eine Bewegung dieser Punkte auf eine Bewegung in der realen Welt abgebildet werden. Unter Kenntnis der Kamerapositionen und damit unter Kenntnis der Positionen der Achsen des Kraftfahrzeugs relativ zu den Kameras kann dann die Bewegung bzw. Lageänderung des Kraftfahrzeugs basierend auf der Bewegung der Bodenpunkte in den Kamerabildern bestimmt werden.
Gemäß dieser Ausführungsform können die erste und die zweite Sensoreinrichtung baugleich, insbesondere identisch, sein und beispielsweise als die fahrzeugseitige Kamera ausgebildet sein. Somit können der Anhängewinkel des Anhängers und die Lageänderung des Kraftfahrzeugs mittels derselben Sensordaten derselben Sensoreinrichtung, nämlich der Kamerabilder der Kamera, erfasst werden. Bei der visuellen Odometrie müssen insbesondere keine weiteren Odometriedaten, beispielsweise Geschwindigkeitsdaten oder Lenkwinkeldaten, von separaten Sensoreinrichtungen erfasst werden.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn in einer Umsetzungstabelle vorbestimmten Werten für den Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels vorbestimmte Werte für den Drehpunkt zugeordnet sind und in Abhängigkeit von dem erfassten Zusammenhang der zugehörige Wert für den Drehpunkt aus der Umsetzungstabelle ausgewählt wird. Eine solche Umsetzungstabelle bzw. LUT („Look-Up“-Tabelle) kann vorbestimmt sein. Diese vorbestimmte Umsetzungstabelle kann beispielsweise in einer fahrzeugseitigen Speichereinrichtung hinterlegt sein und von der Recheneinrichtung des Fahrerassistenzsystems ausgelesen werden.
Beispielsweise können in der Umsetzungstabelle den Werten der Änderung des Anhängewinkels beim Zurücklegen bestimmter Strecken unter bestimmten Lenkwinkeln des Kraftfahrzeugs jeweilige Werte der Position des Drehpunktes zugeordnet sein. In Abhängigkeit von der erfassten Änderung des Anhängewinkels über eine bestimmte Strecke kann dann der zugehörige Wert für die Position des Drehpunktes ausgelesen werden. Auch können in der Umsetzungstabelle den Werten der zurücklegten Strecke bis zum Erreichen einer vorbestimmten Änderung des Anhängewinkels jeweilige Werte der Position des Drehpunktes zugeordnet sein. In Abhängigkeit von der erfassten Strecke kann dann der zugehörige Wert für die Position des Drehpunktes ausgelesen werden. Durch die in der Umsetzungstabelle hinterlegten Werte kann der Drehpunkt besonders schnell und einfach sowie mit geringem Rechenaufwand bestimmt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird zumindest ein Parameter des Anhängers, insbesondere eine Achsanzahl sowie ein Achsabstand von Achsen des Anhängers, erfasst, und der Drehpunkt zusätzlich in Abhängigkeit von dem zumindest einen Parameter des Anhängers bestimmt. Gemäß dieser Ausführungsform können dem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise durch den Nutzer, zusätzlich die Parameter des Anhängers bzw. Informationen über den Anhänger, insbesondere dessen geometrische Abmessungen, bereitgestellt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Parameter des Anhängers mittels Sensordaten, insbesondere Bilddaten der fahrzeugseitigen Kamera, bestimmt wird. Beispielsweise können in den Bildern Räder des Anhängers erkannt werden und somit eine Achsanzahl des Anhängers sowie Positionen der Achse(n) bestimmt werden. Basierend auf dem zumindest einen Parameter des Anhängers kann dann der Drehpunkt des Anhängers bestimmt bzw. berechnet werden. Der berechnete Drehpunkt kann zum Verifizieren und gegebenenfalls zum Korrigieren des anhand der Bewegung des Kraftfahrzeugs und anhand der Änderung des Anhängewinkels bestimmten Drehpunktes verwendet werden. Das Verfahren ist somit besonders zuverlässig gestaltet.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Recheneinrichtung für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs. Die Recheneinrichtung ist dazu ausgelegt, erste Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung zu empfangen und anhand der ersten Sensordaten einen Anhängewinkel zwischen einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger und dem Kraftfahrzeug zu bestimmen. In einer Ausführungsform der Recheneinrichtung ist diese dazu ausgelegt, zweite Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung zu empfangen, anhand der zweiten Sensordaten eine Lageänderung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, einen Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und einer Änderung des Anhängewinkels während der Lageänderung zu bestimmen und einen Drehpunkt des Anhängers in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels zu bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Recheneinrichtung dazu ausgelegt, zweite Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung zu empfangen, anhand der zweiten Sensordaten eine Lageänderung des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, einen Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und einer Änderung des Anhängewinkels während der Lageänderung zu bestimmen und einen Drehpunkt des Anhängers in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs und der Änderung des Anhängewinkels zu bestimmen. Die Recheneinrichtung kann beispielsweise in ein fahrzeugseitiges Steuergerät integriert sein.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs beim Rangieren des Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger. Das Fahrerassistenzsystem umfasst eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung, zumindest eine erste Sensoreinrichtung zum Erfassen der ersten Sensordaten und zumindest eine zweite Sensoreinrichtung zum Erfassen der zweiten Sensordaten. Die erste und die zweite Sensoreinrichtung können baugleich, insbesondere identisch, beispielsweise als Kamera, ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Anhängewinkel des Anhängers und die Lageänderung des Kraftfahrzeugs basierend auf denselben Sensordaten bestimmt werden.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet und umfasst eine Anhängerkupplung zum Ankoppeln eines Anhängers, wobei die Recheneinrichtung des Fahrerassistenzsystems dazu ausgelegt ist, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine Ausführungsform davon durchzuführen, wenn ein Anhänger an das Kraftfahrzeug angekoppelt ist.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Recheneinrichtung, das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem an das Kraftfahrzeug angekoppelten Anhänger;
2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit einer ersten Ausgestaltung eines Anhängers beim Manövrieren; und
3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs mit einer zweiten Ausgestaltung eines Anhängers beim Manövrieren.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Gespann 1 mit einem Kraftfahrzeug 2 und einem Anhänger 3. Das Kraftfahrzeug 2 ist im vorliegenden Fall als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Der Anhänger 3 kann beispielsweise ein Wohnanhänger oder ein Pferdeanhänger sein. Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Fahrerassistenzsystem 4 auf, welches einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 beim Manövrieren bzw. Rangieren des Gespanns 1 unterstützt. Der Anhänger 3 kann über eine Anhängerkupplung 5 an das Kraftfahrzeug 2 angekoppelt sein und ist somit schwenkbar bezüglich des Kraftfahrzeugs 2 gelagert. Der Fahrer kann beispielsweise dergestalt unterstützt werden, dass eine Fahrtrajektorie für den Anhänger 3 bestimmt wird, welcher eine voraussichtliche Bewegung des Anhängers 3 in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 2 beschreibt. Zum Bestimmen der Fahrtrajektorie wird ein Drehpunkt P bzw. Schwenkpunkt des Anhängers 3 bestimmt.
Das Fahrerassistenzsystem 4 weist zumindest eine Sensoreinrichtung 6 auf, welche im vorliegenden Fall als eine fahrzeugseitige Kamera ausgebildet ist. Hier ist eine erste Kamera 6, eine sogenannte Heckkamera, an einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 2 angebracht. Eine zweite Kamera 6 ist an einer linken Seite 8 des Kraftfahrzeugs 2 angebracht und eine dritte Kamera 6 an einer rechten Seite 9 des Kraftfahrzeugs 2 angebracht. Die zweite und die dritte Kamera 6 sind sogenannte Seitenspiegelkameras und können an einem jeweiligen Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs 2 oder anstelle eines jeweiligen Seitenspiegels am Kraftfahrzeug 2 angeordnet sein. Die fahrzeugseitigen Kameras 6 können Kameras eines Rundumsichtkamerasystems des Kraftfahrzeugs 2 sein und können als sogenannte Satellitenkameras ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass alle Kameras 6 baugleich ausgebildet sind und somit beliebig am Kraftfahrzeug 2 angeordnet werden können. Die Kameras 6 sind dabei rücklings, in Richtung des Anhängers 3 blickende Kameras, sodass die Kameras 6 zumindest einen Teil des Anhängers 3 in Bildern erfassen können.
Die von der ersten Sensoreinrichtung 6 erfassten ersten Sensordaten, also hier die Bilder bzw. Bilddaten der Kameras, können einer Recheneinrichtung 10 des Fahrerassistenzsystems 4 übermittelt werden. Die Recheneinrichtung 10 ist dazu ausgelegt, basierend auf den ersten Sensordaten der ersten Sensoreinrichtung 6 einen Anhängewinkel 11 des Anhängers 3 zu bestimmen. Der Anhängewinkel 11 ist ein Winkel zwischen einer Fahrzeuglängsachse 12 des Kraftfahrzeugs 2 und einer Längsachse 13 des Anhängers 3. Der Anhängewinkel 11 beträgt 0°, w enn die Längsachse 13 des Anhängers 3 entlang der Fahrzeuglängsachse 12 orientiert ist. Dies ist beispielsweise bei einer Geradeaus-Fahrt des Gespanns 1 der Fall. In einem in 1 gezeigten ausgeschwenkten Zustand des Anhängers 3 weist der Anhängewinkel 11 einen zu 0° unterschiedlichen Wert auf.
Außerdem weist das Fahrerassistenzsystem 4 zumindest eine zweite Sensoreinrichtung 14 zum Erfassen von zweiten Sensordaten auf. Diese zweiten Sensordaten können der Recheneinrichtung 10 ebenfalls übermittelt werden, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf den zweiten Sensordaten eine Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 während einer Fahrt des Gespanns 1 zu bestimmen. Die zweite Sensoreinrichtung 14 erfasst im vorliegenden Fall Odometriedaten des Kraftfahrzeugs 2. Anhand der Odometriedaten können eine Position sowie eine Orientierung des Kraftfahrzeugs 2 in einem globalen Koordinatensystem x, y, z geschätzt werden. Dazu kann die zweite Sensoreinrichtung 14 als die Odometriedaten beispielsweise eine Geschwindigkeit sowie einen Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs 2 erfassen. Unter Kenntnis von Geometriedaten des Kraftfahrzeugs 2, beispielsweise einer Position von Achsen des Kraftfahrzeugs 2 und/oder einer Position der Anhängerkupplung 5 bezüglich der Achsen des Kraftfahrzeugs 2, sowie der Geschwindigkeit und des Lenkwinkels des Kraftfahrzeugs 2 kann die Recheneinrichtung 10 eine reale Bewegung bzw. Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 bestimmen.
Auch kann die Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 basierend auf einer Bewegung von Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs 2 bestimmt werden. Dazu werden insbesondere eine jeweilige Radgeometrie und Radgeschwindigkeit der Räder der nicht gelenkten Achse, insbesondere einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs 2, bestimmt. Basierend auf diesen Daten wird die Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 bestimmt. Auch kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Sensoreinrichtung 6, 14 identisch sind, sodass die Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 anhand der von der ersten Sensoreinrichtung 6 erfassten Sensordaten erfasst wird. Bei einer als Kamera ausgebildeten ersten Sensoreinrichtung 6 wird die Lageänderung also mittels visueller Odometrie anhand der Bilddaten erfasst. Dazu kann beispielsweise eine Bewegung von Bodenpunkten einer Fahrbahnoberfläche für das Gespann 1 in zeitlich nacheinander erfassten Bildern der Fahrbahnoberfläche bestimmt werden. Diese Bewegung der Bodenpunkte in den Bildern kann dann in eine Bewegung des Kraftfahrzeugs 2 in der realen Welt, beispielsweise dem globalen Koordinatensystem x, y, z, umgerechnet werden.
Außerdem wird von der Recheneinrichtung 10 eine Änderung des Anhängewinkels 11 des Anhängers 3 während der Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 erfasst. Basierend auf einem Zusammenhang zwischen der Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 und der Änderung des Anhängewinkels 11 des Anhängers 3 während der Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 kann eine Position des Drehpunktes P des Anhängers 3, hier ein Abstand d des Drehpunktes P zu der Anhängerkupplung 5 des Kraftfahrzeugs 2, bestimmt werden. Der Schwenkpunkt P ist abhängig von Parametern, insbesondere Geometriedaten, des Anhängers 3. Solche Parameter sind beispielsweise eine Anzahl an Achsen des Anhängers 3, eine Länge a des Anhängers 3 sowie eine Länge b einer Deichsel 15 des Anhängers 3.
In 2 ist das Gespann 1, 1‘ gezeigt, wobei das Gespann 1 das Gespann 1 zu Beginn der Lageänderung ist und das Gespann 1‘ das Gespann 1 bei Beendigung der Lageänderung ist. Als die Lageänderung wird hier eine von dem Kraftfahrzeug 2, 2‘ zurückgelegte Strecke ∆x bestimmt. Das Gespann 1, 1‘ umfasst einen Anhänger 3a, 3a‘, welcher hier eine erste Länge a1 sowie eine Deichsel 15, 15‘ mit einer ersten Länge b1 aufweist. Zu Beginn der Lageänderung, bei welcher sich das Kraftfahrzeug 2 an einer ersten Position x1 befindet, weist der Anhänger 3a einen ersten Anhängewinkel 11a auf. Bei Beendigung der Lageänderung, also nachdem das Kraftfahrzeug 2‘ die Strecke ∆x zurückgelegt hat und sich an einer zweiten Position x2 befindet, weist der Anhänger 3a‘ einen zweiten Anhängewinkel 11b auf. Die Änderung des Anhängewinkels 11a, 11b ist also die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Anhängewinkel 11a, 11b, also 11a–11b. Die Änderung des Anhängewinkels 11a, 11b weist gemäß 2 einen ersten Wert auf. Aus der Änderung des Anhängewinkels 11a, 11b über die Strecke ∆x wird der Drehpunkt P1 bestimmt. Gemäß 2 weist dieser einen ersten Abstand d1 zu der Anhängerkupplung 5, 5‘ des Kraftfahrzeugs 2, 2‘ auf.
In 3 ist das Gespann 1, 1‘ mit einem Anhänger 3b, 3b‘ gezeigt, welcher hier eine im Vergleich zur ersten Länge a1 des Anhängers 3a, 3a‘ größeren zweiten Länge a2 sowie eine Deichsel 15, 15‘ mit einer im Vergleich zur ersten Länge b1 größeren zweiten Länge b2 aufweist. Das Kraftfahrzeug 2, 2‘ gemäß 3 legt die gleiche Strecke ∆x zurück, wie das Kraftfahrzeug 2, 2‘ gemäß 2. Zu Beginn der Lageänderung, bei welcher sich das Kraftfahrzeug 2 an der ersten Position x1 befindet, weist der Anhänger 3b den ersten Anhängewinkel 11a auf. Bei Beendigung der Lageänderung, also nachdem das Kraftfahrzeug 2‘ die Strecke ∆x zurückgelegt hat und sich an der zweiten Position x2 befindet, weist der Anhänger 3b‘ einen dritten Anhängewinkel 11c auf. Die Änderung des Anhängewinkels 11 ist die Differenz zwischen dem ersten und dem dritten Anhängewinkel 11a, 11c, also 11a–11c. Die Änderung des Anhängewinkels 11a, 11c weist gemäß 3 einen im Vergleich zum ersten Wert kleineren zweiten Wert auf. Aus der Änderung des Anhängewinkels 11a, 11c über die Strecke ∆x wird der Drehpunkt P2 bestimmt, welcher gemäß 3 einen im Vergleich zum ersten Abstand d1 größeren zweiten Abstand d2 zu der Anhängerkupplung 5, 5‘ des Kraftfahrzeugs 2, 2‘ aufweist. Das Kraftfahrzeug 2, 2‘ mit dem Anhänger 3b, 3b‘ (siehe 3) müsste also eine größere Strecke zurücklegen, um denselben Wert für die Änderung des Anhängewinkels 11 zu erreichen, wie das Kraftfahrzeug 2, 2‘ mit dem Anhänger 3a, 3a‘ (siehe 2).
Zum Bestimmen des Drehpunktes P, P1, P2 kann eine Umsetzungstabelle vorgegeben werden, in welcher unterschiedlichen Änderungen des Anhängewinkels 11, 11a, 11b, 11c über die vorbestimmte Strecke ∆x jeweilige Werte für den Abstand d, d1, d2 des Drehpunktes P, P1, P2 zugeordnet sind. Diese Umsetzungstabelle kann vorbestimmt und in einer für die Recheneinrichtung 10 auslesbaren Speichereinrichtung des Fahrerassistenzsystems 4 hinterlegt sein. In Abhängigkeit von der erfassten Änderung des Anhängewinkels 11, 11a, 11b, 11c über die vorbestimmte Strecke ∆x kann dann der entsprechende Abstand d, d1, d2 des Drehpunktes P, P1, P2 zu der Anhängerkupplung 5 des Kraftfahrzeugs 2 aus der Umsetzungstabelle ausgelesen werden und zur Bestimmung der Fahrtrajektorie des Anhängers 3, 3a, 3b verwendet werden.
Bei der Bestimmung der Position des Drehpunktes P, P1, P2, beispielsweise der Lage d, d1, d2 des Drehpunktes P, P1, P2 relativ zum Kraftfahrzeug 2, basierend auf der Lageänderung des Kraftfahrzeugs 2 sowie der Änderung des Anhängewinkels 11, 11a, 11b, 11c müssen geometrische Parameter des Anhängers 3, 3a, 3b nicht bekannt sein und beispielsweise nicht durch den Fahrer des Gespanns 1 in das Fahrerassistenzsystem 4 eingepflegt werden. Somit stellt das Fahrerassistenzsystem 4 einen besonders hohen Komfort für den Fahrer beim Manövrieren des Gespanns 1 bereit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/001054 A2 [0003]
US 2014/0085472 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (2) beim Rangieren des Kraftfahrzeugs (2) mit einem an das Kraftfahrzeug (2) angekoppelten Anhänger (3, 3a, 3b), wobei anhand von ersten Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung (6) ein Anhängewinkel (11, 11a, 11b, 11c) zwischen dem Anhänger (3, 3a, 3b) und dem Kraftfahrzeug (2) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von zweiten Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung (6, 14) eine Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt wird, ein Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und einer Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) während der Lageänderung (∆x) bestimmt wird und ein Drehpunkt (P, P1, P2) des Anhängers (3, 3a, 3b) in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und der Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageänderung (∆x) in Form von einer vorbestimmten, von dem Kraftfahrzeug (2) zurückzulegenden Bahnkurve vorgegeben wird, eine Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) während des Zurücklegens der vorbestimmten Bahnkurve bestimmt wird und der Drehpunkt (P, P1, P2) in Abhängigkeit von der Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert für die Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) vorgegeben wird, als die Lageänderung (∆x) eine bis zum Erreichen des vorbestimmten Werts der Änderung zurückgelegte Bahnkurve bestimmt wird und der Drehpunkt (P, P1, P2) in Abhängigkeit von der zurückgelegten Bahnkurve bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich geometrische Abmessungen des Kraftfahrzeugs (2), insbesondere ein Achsabstand und ein Abstand zwischen einem Mittelpunkt einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs (2) und einer Anhängerkupplung (5) des Kraftfahrzeugs (2) für den Anhänger (3, 3a, 3b), bestimmt werden und der Drehpunkt (P, P1, P2) des Anhängers (3, 3a, 3b) in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhängewinkel (11, 11a, 11b, 11c) zwischen einer Längsachse (12) des Kraftfahrzeugs (2) und einer Längsachse (13) des Anhängers (3, 3a, 3b) anhand von Bilddaten zumindest einer fahrzeugseitigen Kamera (6) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) mittels Odometrie anhand von Odometriedaten der zumindest einen zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung (6, 14) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als die Odometriedaten zumindest ein geometrischer Parameter des Kraftfahrzeugs (2), insbesondere ein Achsabstand von Achsen des Kraftfahrzeugs (2) und/oder eine Achsbreite und/oder eine Achsposition und/oder eine Position einer Anhängerkupplung (5) für den Anhänger (3, 3a, 3b), sowie ein Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs (2) und eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als die Odometriedaten eine jeweilige Bewegung von Rädern zumindest einer Achse des Kraftfahrzeugs (2) bestimmt werden, wobei die jeweilige Bewegung anhand einer Radgeometrie der Räder sowie einer jeweiligen Geschwindigkeit der Räder bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageänderung des Kraftfahrzeugs (2) anhand von Bildern zumindest einer fahrzeugseitigen Kamera (6, 14) mittels visueller Odometrie erfasst wird, wobei als die Odometriedaten eine Bewegung zumindest eines Punktes in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (2) zwischen zumindest zwei Bildern der fahrzeugseitigen Kamera (6, 14) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Umsetzungstabelle vorbestimmten Werten für den Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und der Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) vorbestimmte Werte für den Drehpunkt (P, P1, P2) zugeordnet sind und in Abhängigkeit von dem erfassten Zusammenhang der zugehörige Wert für den Drehpunkt (P, P1, P2) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Parameter des Anhängers (3, 3a, 3b), insbesondere eine Achsanzahl sowie ein Achsabstand von Achsen des Anhängers (3, 3a, 3b), erfasst wird und der Drehpunkt (P, P1, P2) zusätzlich in Abhängigkeit von dem zumindest einen Parameter des Anhängers (3, 3a, 3b) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem bestimmten Drehpunkt (P, P1, P2) des Anhängers (3, 3a, 3b) eine Fahrtrajektorie für den Anhänger (3, 3a, 3b) bestimmt wird.
Recheneinrichtung (10) für ein Fahrerassistenzsystem (4) eines Kraftfahrzeugs (2), welche dazu ausgelegt ist, erste Sensordaten zumindest einer ersten Sensoreinrichtung (6) zu empfangen und anhand der ersten Sensordaten einen Anhängewinkel (11, 11a, 11b, 11c) zwischen einem an das Kraftfahrzeug (2) angekoppelten Anhänger (3, 3a, 3b) und dem Kraftfahrzeug (2) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, zweite Sensordaten zumindest einer zweiten fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung (6, 14) zu empfangen, anhand der zweiten Sensordaten eine Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) zu bestimmen, einen Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und einer Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) während der Lageänderung (∆x) zu bestimmen und einen Drehpunkt (P, P1, P2) des Anhängers (3, 3a, 3b) in Abhängigkeit von dem Zusammenhang zwischen der Lageänderung (∆x) des Kraftfahrzeugs (2) und der Änderung des Anhängewinkels (11, 11a, 11b, 11c) zu bestimmen.
Fahrerassistenzsystem (4) für ein Kraftfahrzeug (2) zum Unterstützen eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs (2) beim Rangieren des Kraftfahrzeugs (2) mit einem an das Kraftfahrzeug (2) angekoppelten Anhänger (3, 3a, 3b) aufweisend eine Recheneinrichtung (10) nach Anspruch 13, zumindest eine erste Sensoreinrichtung (6) zum Erfassen der ersten Sensordaten und zumindest eine zweite Sensoreinrichtung (6, 14) zum Erfassen der zweiten Sensordaten.
Kraftfahrzeug (2) mit einem Fahrerassistenzsystem (4) nach Anspruch 14.