DE102017107914A1

DE102017107914A1 - Anhängerrückfahrkollisionsabmilderung anhand einer Zielmakierung

Info

Publication number: DE102017107914A1
Application number: DE102017107914.9A
Authority: DE
Inventors: Erick Michael Lavoie; Joseph M. Raad; Donald Jacob Mattern
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2017-10-19
Also published as: US9981690B2; US20170297619A1

Abstract

Ein Rückfahrassistenzsystem für eine Fahrzeug-Anhänger-Kombination beinhaltet ein Fahrzeugsteuerungssystem, eine Kamera, die Bilder des Anhängers erzeugt, und eine Steuerung. Die Steuerung verarbeitet sequentielle Bilder des Anhängers, wählt ein Grundbild aus und bestimmt einen Kollisionswinkel auf der Grundlage einer Position eines Merkmals des Anhängers im Grundbild. Die Steuerung steuert ferner das Lenkungssystem, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Anhängerrückfahrassistenzsystem für ein Fahrzeug. Insbesondere verwendet das System eine Zielmarkierungsposition zum Bestimmen eines Kollisionswinkels und zum Überwachen hinsichtlich einer potentiellen Anhänger-Fahrzeug-Kollision.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Für viele Fahrer stellt das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs beim Schleppen eines Anhängers eine große Herausforderung dar. Dies trifft besonders bei Fahrern zu, die beim Zurücksetzen von Fahrzeugen mit befestigten Anhängern unerfahren sind, wozu jene zählen, die selten mit einem Anhänger fahren (z. B. einen Anhänger gemietet haben, einen eigenen Anhänger selten benutzen usw.). Ein Grund für eine solche Schwierigkeit besteht darin, dass das Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger Lenkeingaben erfordert, die normalem Lenken ohne einen befestigten Anhänger entgegengerichtet sind, und/oder Bremsen zur Stabilisierung der Fahrzeug-Anhänger-Kombination erfordert, bevor ein Einknickzustand (engl.: jackknifecondition) eintritt. Ein weiterer Grund für eine solche Schwierigkeit besteht darin, dass geringfügige Fehler beim Lenken während des Zurücksetzens eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger verstärkt werden, wodurch bewirkt wird, dass der Anhänger von einem gewünschten Weg abweicht.
Zur Unterstützung des Fahrers beim Lenken eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger muss ein Anhängerrückfahrassistenzsystem die Absicht des Fahrers kennen. Eine übliche Annahme bei bekannten Anhängerrückfahrassistenzsystemen ist, dass ein Fahrer eines Fahrzeugs mit einem befestigten Anhänger gerade zurücksetzen möchte, und das System nimmt entweder implizit oder explizit einen Null-Bogenverlauf für die Fahrzeug-Anhänger-Kombination an. Nun ist jedoch beim Zurücksetzen eines Anhängers in der Realität in den meisten Fällen ein gebogener Weg involviert und somit beschränkt die Annahme eines Wegs mit einem Bogen von null beträchtlich die Nutzbarkeit des Systems. Manche bekannte Systeme nehmen an, dass ein Weg aus einer Karte oder einem Wegplaner bekannt ist. Zu diesem Zweck arbeiten manche bekannte Anhängerrückfahrassistenzsysteme mit der Anforderung, dass ein Anhängerrückfahrweg bekannt ist, zum Beispiel aus einer Karte oder einem Wegplanungsalgorithmus, bevor das Zurücksetzen des Anhängers beginnt. Unerwünschterweise sind solche Implementierungen des Anhängerrückfahrassistenzsystems dafür bekannt, über eine relativ komplexe Mensch-Maschine-Schnittstelle(HMI)-Vorrichtung zu verfügen, um den Weg, die Hindernisse und/oder das Ziel des Rückfahrmanövers zu spezifizieren. Weiterhin ist bei derartigen Systemen auch irgendeine Form des Bestimmens, wie gut der gewünschte Weg eingehalten wird und des Erkennens erforderlich, wenn das gewünschte Ziel oder Anhaltepunkt und Ausrichtung erreicht wurden, unter Verwendung solcher Ansätze wie etwa Kameras, Trägheitsnavigation oder hochpräzisem Global Positioning System (GPS). Diese Anforderungen führen zu einem relativ komplexen und teuren System.
Ein weiterer Grund dafür, dass sich das Zurücksetzen eines Anhängers als schwierig erweisen kann, besteht in der Notwendigkeit, das Fahrzeug so zu steuern, dass die Möglichkeit des Eintretens eines Einknickzustands begrenzt wird. Ein Anhänger ist in einen Einknickzustand geraten, wenn ein Kupplungswinkel beim kontinuierlichen Rückwärtsfahren eines Anhängers durch das Vornehmen einer maximalen Lenkeingabe für das Fahrzeug, wie z. B. durch Bewegen der lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs in einen maximalen Lenkwinkel bei einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate, nicht reduziert werden kann (d.h., weniger spitz gemacht werden kann). In dem Fall, dass der Einknickwinkel erreicht wird, muss das Fahrzeug vorwärts gefahren werden, um den Kupplungswinkel zur Beseitigung des Einknickzustands freizugeben und somit eine Steuerung des Kupplungswinkels über eine Manipulation der lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu gestatten. Der Einknickzustand ruft jedoch nicht nur eine unangenehme Situation hervor, in der das Fahrzeug vorwärts gefahren werden muss, darüber hinaus kann er auch zu Schäden am Fahrzeug und/oder Anhänger führen, wenn bestimmte Betriebsbedingungen des Fahrzeugs hinsichtlich seiner Geschwindigkeit, seines Motordrehmoments, seiner Beschleunigung und dergleichen nicht detektiert werden können und diesen nicht entgegengewirkt werden kann. Wenn sich das Fahrzeug beispielsweise im Rückwärtsgang mit einer Geschwindigkeit, die ausreichend hoch ist, fortbewegt und/oder es einer ausreichend hohen Längsbeschleunigung ausgesetzt wird, wenn der Einknickzustand erreicht wird, kann die Relativbewegung des Fahrzeugs bezüglich des Anhängers zum Kontakt zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger führen, wodurch der Anhänger und/oder das Fahrzeug beschädigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Anhängerrückfahrassistenzsystem für eine Fahrzeug-Anhänger-Kombination ein Fahrzeuglenkungssystem, eine Kamera, die Bilder des Anhängers erzeugt, und eine Steuerung. Die Steuerung verarbeitet sequentielle Bilder des Anhängers, wählt ein Grundbild aus und bestimmt einen Kollisionswinkel auf der Grundlage einer Position eines Merkmals des Anhängers im Grundbild. Die Steuerung steuert ferner das Lenkungssystem, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug ein Lenkungssystem, eine Kamera, die Bilder eines vorbestimmten Gebiets am Heck des Fahrzeugs erzeugt, und ein System zum Assistieren beim Zurücksetzen des Fahrzeugs mit einem daran gekoppelten Anhänger und eine Steuerung. Das System verarbeitet sequentielle Bilder, die von der Kamera empfangen werden, wählt ein Grundbild des Anhängers aus, einschließlich eines Positionierungsmerkmals, bestimmt einen Kollisionswinkel auf der Grundlage einer Position des Merkmals im Grundbild, steuert das Lenkungssystem, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Assistieren eines Fahrzeugs beim Zurücksetzen eines Anhängers Auswählen eines Grundbilds aus einer Vielzahl von sequentiellen Bildern, die von einer am Fahrzeug montierten Kamera empfangen werden, Bestimmen eines Anhängerkollisionswinkels auf der Grundlage einer Position einer Zielmarkierung auf dem Anhänger im Grundbild und Steuern eines Lenkungssystems des Fahrzeugs, um einen Kupplungswinkel des Anhängers unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems mit einer Lenkeingabevorrichtung, einer Kurvenbahnsteuerung und einem Anhängerbremssystem veranschaulicht;
2 ein schematisches Diagramm, das die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers überlagert mit einem 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;
3 ein schematisches Blockdiagramm der Kurvenbahnsteuerung aus 1, das die Rückkopplungsarchitektur und den Signalfluss der Kurvenbahnsteuerung gemäß einer solchen Ausführungsform zeigt;
4 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;
5A und 5B schematische Draufsichten von Anhängern mit verschiedenen Konfigurationen in einer gekoppelten Beziehung mit einem Fahrzeug;
6 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle(HMI – Human Machine Interface)-Vorrichtung, die mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem assoziiert ist;
7 ein Flussdiagramm des Einstellmoduls gemäß einer Ausführungsform;
8 ein schematisches Diagramm, das das Platzieren der Zielmarkierung auf einem Anhänger, der von einem Fahrzeug geschleppt wird, veranschaulicht;
9 eine vergrößerte Ansicht des vorderen Teils des Anhängers, die ferner die Zielmarkierungsplatzierungszone relativ zum Zielmarkierungsaufkleber veranschaulicht;
10 eine Vorderansicht einer tragbaren Vorrichtung mit einer Anzeige, die die Überlagerung einer Zielmarkierung auf eine Zielmarkierungsplatzierungszone auf dem Anhänger zeigt;
11 eine schematische Draufsicht auf einen Anhänger, der mit einem Fahrzeug gekoppelt ist, die ein Verfahren zum Platzieren einer Zielmarkierung auf dem Anhänger veranschaulicht; und
12 eine schematische Draufsicht auf einen Anhänger, der mit einem Fahrzeug gekoppelt ist, die ein alternatives Verfahren zum Platzieren einer Zielmarkierung auf dem Anhänger veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für Zwecke der Beschreibung sollen sich die Ausdrücke „obere“, „untere“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorne“, „vertikal“, „horizontal“, „innere“, „äußere“ und daraus abgeleitete Begriffe hier auf die Erfindung in der Ausrichtung wie in 1 beziehen. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, es sei denn, es wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben. Ferner versteht sich, dass die spezifischen Vorrichtungen und Prozesse, die in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind und die in der folgenden Spezifikation beschrieben sind, nur Ausführungsbeispiele der erfinderischen Konzepte, die in den anliegenden Ansprüchen definiert sind, sind. 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. Zusätzlich versteht sich, dass, sofern nicht anders angegeben, die Erörterung eines besonderen Merkmals oder einer Komponente, das/die sich in oder entlang einer vorgegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer solchen Richtung folgt oder dass es sich nur in einer solchen Richtung oder in einer solchen Ebene erstreckt, ohne andere Richtungskomponenten oder Abweichungen, sofern nicht anders angegeben.
In 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 allgemein ein Anhängerrückfahrassistenzsystem für eine Kombination aus einem Fahrzeug 14 und einem Anhänger 12. Das System 10 beinhaltet ein Servolenkungssystem 62, eine Kamera 46, die Bilder des Anhängers 12 erzeugt, und eine Steuerung 28. Die Steuerung 28 verarbeitet sequentielle Bilder des Anhängers 12, die von der Kamera 46 erzeugt werden, wählt ein Grundbild des Anhängers 12 aus und bestimmt einen Kollisionswinkel γ(c) auf der Grundlage einer Position eines Merkmals (wie etwa der Anhängerzielmarkierung 52) des Anhängers 12 im Grundbild. Die Steuerung 28 steuert ferner das Lenkungssystem 62, um einen Kupplungswinkel γ unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel γ(max) und dem Kollisionswinkel γ(c) aufrechtzuerhalten.
Bezüglich des allgemeinen Betriebs des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10, der im Systemdiagramm von 1 veranschaulicht ist, kann eine Lenkeingabevorrichtung 18, wie etwa ein Drehknopf 30, vorgesehen sein, so dass ein Fahrer eine gewünschte Kurvenbahn des Anhängers 12 vorsehen kann. So ist die Lenkeingabevorrichtung 18 zwischen mehreren Auswahlmöglichkeiten, wie z.B. aufeinanderfolgenden Drehpositionen des Knopfs 30, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Kurvenbahn des Anhängers 12 liefern, betreibbar. Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des in 1 gezeigten Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 empfängt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 fahrzeug- und anhängerstatusbezogene Informationen von verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen. Zu diesen Informationen zählen Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung 56, die ein Global Positioning System (GPS) am Fahrzeug 14 oder eine handgeführte Vorrichtung umfassen kann, um Ortskoordinaten des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 auf der Grundlage der Position der Positionierungsvorrichtung 56 bezüglich des Anhängers 12 und/oder des Fahrzeugs 14 zu bestimmen. Die Positionierungsvorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Koppelnavigationssystem zur Bestimmung der Ortskoordinaten des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems, mindestens basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel und dem Kupplungswinkel γ, beinhalten. 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 Gierratensensor 60 umfassen.
Wie ferner in 1 gezeigt wird, steht eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit einem Servolenkungssystem 62 des Fahrzeugs 14 in Verbindung, um die lenkbaren Räder 64 (2) 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(EPAS – Electric Power-Assisted Steering), das einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Anlenken der lenkbaren Räder 64 in einen Lenkwinkel basierend auf einem Lenkbefehl umfasst, wobei der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 67 des Servolenkungssystems 62 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 für autonomes Lenken während eines Rückwärtsfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehstellung (z. B. den Lenkradwinkel) eines Lenkrads bereitgestellt werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 führt das Servolenkungssystem 62 der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 Informationen bezüglich einer Drehstellung lenkbarer Räder 64 des Fahrzeugs 14, darunter ein Lenkwinkel, zu. Die Steuerung 28 verarbeitet bei der veranschaulichten Ausführungsform 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.
Wie auch in 1 veranschaulicht wird, kann ein Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 auch mit der Steuerung 28 kommunizieren, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie zum Beispiel Fahrzeugraddrehzahlen, zu liefern 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 einem 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 werden können.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 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 eine Fahrzeuganzeige 82 beinhalten, wie etwa eine in der Mittelkonsole angebrachte Navigations- oder Entertainmentanzeige. Ferner kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 mittels drahtloser Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 80, wie etwa mit einer oder mehreren handgeführten oder tragbaren Vorrichtungen, einschließlich eines oder mehrerer Smartphones, kommunizieren. Die tragbare Vorrichtung kann des Weiteren die Anzeige 82 zum Anzeigen eines oder mehrerer Bilder und weiterer Informationen für einen Benutzer beinhalten.
Wie ferner in 1 dargestellt wird, beinhaltet 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 der gewünschten Kurvenbahn des gewünschten Rückfahrwegs des Anhängers 12 korrelieren. Die von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellten Anhängerlenkbefehle können Informationen bezüglich einer 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 Mittellinienlängsachse 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. Die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß einer Ausführungsform kann eine bewegbare Steuereingabevorrichtung aufweisen, um es einem Fahrer des Fahrzeugs 14 zu erlauben, gewünschte Anhängerlenkaktionen zu befehlen oder eine gewünschte Kurvenbahn anders auszuwählen und abzuändern.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, 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 einem Sensorsystem 16 empfängt, das ein Anhängersensormodul 20, einen Kupplungswinkelsensor 44, die Lenkeingabevorrichtung 18, das Servolenkungssystem 62, das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72, das Anhängerbremssystem, das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen beinhaltet. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle als eine Funktion aller empfangenen Informationen oder eines Teils davon erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle an das Servolenkungssystem 62 geliefert werden, um das Lenken des Fahrzeugs 14 zu beeinflussen, um einen befohlenen Verlaufsweg für den Anhänger 12 zu erreichen. Die Steuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Des Weiteren kann die Steuerung 28 den Speicher 86 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen, darunter eine Kupplungswinkelschätzroutine 130, eine Betriebsroutine 132 und eine Kurvenbahnroutine 98, beinhalten. 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 etwa mit dem Sensorsystem 16, dem Servolenkungssystem 62 und anderen vorstellbaren, an Bord oder außerhalb befindlichen Fahrzeugsteuerungssystemen integriert.
Unter Bezugnahme auf 2 betrachten wir nun eine Erörterung von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zur Berechnung eines kinematischen Modells oder einer kinematischen Beziehung zwischen einer Kurvenbahn eines Verlaufswegs des Anhängers 12 und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs 14, das den Anhänger 12 schleppt, das/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.
Wie in 2 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 gelenkten Vorderrädern des Fahrzeugs;
α: Gierwinkel des Fahrzeugs;
β: Gierwinkel des Anhängers;
γ: Kupplungswinkel (γ = β – α);
W: Radstand des Fahrzeugs;
L: Zugstangenlänge 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.
In einem Beispiel kann eine kinematische Beziehung zwischen dem Kurvenbahnradius r₂ des Anhängerverlaufswegs am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der lenkbaren Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ in der nachstehend bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Falls der Kupplungswinkel γ gegeben ist, kann die Kurvenbahn κ₂ des Anhängerverlaufswegs auf der Grundlage einer Regelung des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β . die Gierrate ist und η . die Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ als Funktion der Kurvenbahn κ₂ des Anhängerwegs und des Kupplungswinkels γ zu liefern.
Wie auch in 3 gezeigt ist, ist die Kurvenbahnroutine 98 in einem Steuersystem-Blockdiagramm veranschaulicht. Insbesondere geht eine Eingabe, κ₂, die die gewünschte Kurvenbahn des Anhängers 12 repräsentiert, die vom Kurvenbahnregler 92 bereitgestellt wird, in das Steuersystem ein. Der Kurvenbahnregler 92 kann als eine statische Abbildung p(κ₂, δ) ausgedrückt werden, die bei einer Ausführungsform die folgende Gleichung ist:
wobei
κ₂ die gewünschte Kurvenbahn des Anhängers 12 oder 1/r₂ repräsentiert, wie in 3 gezeigt ist;
δ den Lenkwinkel repräsentiert;
L den Abstand von der Hinterachse des Fahrzeugs 14 zum Kupplungsdrehpunkt repräsentiert;
D den Abstand vom Kupplungsdrehpunkt zur Achse des Anhängers 12 repräsentiert; und
W den Abstand von der Hinterachse zur Vorderachse des Fahrzeugs 14 repräsentiert.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 wird der Ausgabekupplungswinkel p(κ₂, δ) als das Bezugssignal γ_ref für das übrige Steuersystem bereitgestellt, obwohl der Wert des Lenkwinkels δ, der vom Kurvenbahnregler 92 verwendet wird, aus der nichtlinearen Funktion des Kupplungswinkelreglers 90 zurückgeführt wird. Es wird gezeigt, dass der Kupplungswinkelregler 90 Linearisierung der Rückkopplung zum Definieren eines Rückkopplungssteuergesetzes wie folgt verwendet:
Wie auch in 3 gezeigt wird, wird das Rückkopplungssteuergesetz g(u, γ, v) mit einem Proportional-Integral(PI)-Regler implementiert, wobei der Integralanteil den stationären Nachführfehler im Wesentlichen beseitigt. Genauer gesagt, kann das in 3 veranschaulichte Steuersystem als die folgenden differential-algebraischen Gleichungen ausgedrückt werden:
Wir nehmen nun Bezug auf 4: In den gezeigten Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ist es wünschenswert, die Möglichkeit für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12, einen Einknickwinkel zu 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 64 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 64 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 2 und 4 eine Lenkwinkelbegrenzung für die lenkbaren Vorderräder, dass der Kupplungswinkel γ den Einknickwinkel γ(j) nicht 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 = L² tan²δ(max) + W²; b = 2 LD tan²δ(max); und c = D² tan²δ(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 Steuerung des elektronischen Servolenkungssystems(EPAS(steering electronic power assist system)-Steuerung) 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(TBA – Trailer Backup Assist)-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 der Operation 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 oben erwähnt wird, kann jedoch die Geschwindigkeit, mit der sich das Fahrzeug 14 fortbewegt, während das System 10 die Betriebsroutine 132 (1) durchführt, die Fähigkeit des Systems 10, einen Einknickzustand oder einen anderen nachteiligen Zustand einschließlich einer Anhänger-Fahrzeug-Kollision zu vermeiden, beeinflussen. Insbesondere kann bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Dynamik der Gierrate des Anhängers 12 bezüglich der des Fahrzeugs 14 und dem entsprechend der Kupplungswinkel γ mit einer Rate auftreten, die zu schnell für eine Reaktion des Systems 10 ist, um einen Anstieg des Kupplungswinkels γ auf den oder über den bestimmten maximalen Kupplungswinkel γ(max) hinaus zu vermeiden. Dementsprechend kann es, wie oben erörtert wird, wünschenswert sein, dass das System 10, falls notwendig, zur Bestimmung, ob sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 bei einem Schwellenwert, bei dem das System 10 zur zuverlässigen Steuerung des Kupplungswinkels γ und zum dahingehenden Handeln, das Fahrzeug 14 zu verlangsamen, nicht in der Lage ist, befindet oder sich diesem annähert, in der Lage ist. Da das System 10 derart ausgelegt ist, dass der Fahrer die allgemeine Kontrolle über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 behält, während die Routine 132 durchgeführt wird, kann ein weiterer Eingriff durch das System 10 in Form einer Warnung des Fahrers über einen Zustand überhöhter Geschwindigkeit oder, falls notwendig, einer Deaktivierung des Systems 10 selbst wünschenswert sein. Ein Beispiel für ein Steuerungsschema zum Ausführen derartiger Eingriffe in einen Zustand überhöhter Geschwindigkeit oder dergleichen ist weiter in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 14/678,025 vom gleichen Inhaber, eingereicht am 3. April 2015, mit dem Titel „TRAILER CURVATURE CONTROL AND MODE MANAGEMENT WITH POWERTRAIN AND BRAKE SUPPORT“ beschrieben, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Diese und andere Formen des Eingreifens können von der Steuerung 28 vorgenommen werden, um den Kupplungswinkel γ unter einem maximalen Kupplungswinkel γ(max) zu halten. Bei verschiedenen Beispielen kann der maximale Kupplungswinkel γ(max) einem Einknickwinkel γ(j) oder einem Kollisionswinkel γ(c) entsprechen, dem Winkel, bei dem der Anhänger 12 einen Teil des Fahrzeugs 14 berührt. Der jeweilige Einknickwinkel γ(j) kann sich jederzeit ändern, beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Lenkwinkel δ oder dergleichen. Ferner kann der Kollisionswinkel γ(c) auf der Grundlage der Geometrie des Anhängers 12 variieren, wie in 5A und 5B veranschaulicht ist. Wie in 5A gezeigt ist, kann ein Anhänger 12a, der eine gegabelte Deichsel 36a aufweist, den Anhänger 12a dazu bringen, die angrenzende äußere Ecke des Fahrzeugstoßfängers 48 unter einem Kollisionswinkel γ_(c)a zu berühren. Wie in 5B gezeigt ist, kann ein Anhänger 12b, der eine gerade Deichsel 36b aufweist, die äußere Ecke des Fahrzeugstoßfängers 48 unter einem anderen Kollisionswinkel γ(c)b, der größer als der Kollisionswinkel γ(c)a ist, berühren, da die Gesamtform des Anhängers 12a an einem daraufliegenden Punkt, der radial mit der Ecke des Stoßfängers 48 ausgerichtet ist, breiter als die Breite des Anhängers 12b am gleichen Punkt ist. Anders ausgedrückt, kann ein Hypothenusenwinkel h als der Winkel einer theoretischen Linie HA zwischen einer Mitte einer Kupplungskugel 40 und dem äußersten Punkt eines Fahrzeugs 14, den die Linie schneidet, und einer zweiten Linie, die sich gerade von der Kupplungskugel 40 zurück erstreckt, charakterisiert sein. Demnach kann der Hypothenusenwinkel h den maximal erreichbaren Kollisionswinkel auf der Grundlage der Geometrie des Fahrzeugs 14 einschließlich der Zugstangenlänge L repräsentieren. Ein Anhängerversatzwinkel o kann zwischen einer weiteren theoretischen Linie C, die sich von der Mitte der Kupplungskugel 40 zu einem äußersten Teil des Anhängers 12 bei einem Abstand HL erstreckt, der gleich dem Abstand zwischen der Mitte der Kupplungskugel 40 und dem angrenzenden äußersten Teil des Fahrzeugs 14 ist, definiert sein. Bei dem veranschaulichten Beispiel ist der Versatzwinkel o des Anhängers 12a größer als der Versatzwinkel o des Anhängers 12b.
Wie ferner in den 5A und 5B veranschaulicht ist, kann ein Einknickwinkel γ(j) in einem bestimmten veranschaulichten Fall größer als der Kollisionswinkel γ(c)a des Anhängers 12a, aber kleiner als der Kollisionswinkel γ(c)b des Anhängers 12b sein. Dementsprechend kann in dem veranschaulichten Fall und bei anderen ähnlichen Fällen unter ähnlichen Bedingungen der Anhänger 12a den Kollisionswinkel γ(c)a erreichen, bevor der Anhänger 12a den Einknickwinkel γ(j) erreicht, was den Kollisionswinkel γ(c)a zum effektiven maximalen Kupplungswinkel γ(max) macht. Im Gegensatz dazu würde im gleichen Fall der Anhänger 12b den Einknickwinkel γ(j) erreichen, bevor er den Kollisionswinkel γ(c)b erreicht, was den Einknickwinkel zum maximalen Kupplungswinkel γ(max) macht. Dementsprechend kann die Steuerung 28 ausgelegt sein zum Eingreifen, wie etwa durch Ergreifen einer der verschiedenen oben beschriebenen Maßnahmen, wenn der momentane Kupplungswinkel γ den kleineren (d.h. den ersten unter einem zunehmenden Kupplungsswinkel γ) des bestimmten Einknickwinkels γ(j) und des speziellen Kollisionswinkels γ(c), der mit dem Anhänger 12, der zurzeit mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt ist, assoziiert ist, erreicht, der als die Differenz zwischen dem Hypothenusenwinkel h und dem Versatzwinkel o (d.h. h–o) charakterisiert sein kann. Bei weiteren Aspekten kann die Steuerung 28 den gleichen oder spezielle Sicherheitswinkel zu den Werten für sowohl den Einknickwinkel γ(j) als auch den Kollisionswinkel γ(c) hinzuaddieren, um dabei zu helfen, den maximalen Kupplungswinkel γ(max) bei einem Abstand, der dabei helfen kann, zu vermeiden, dass der Kupplungswinkel γ tatsächlich entweder den Einknickwinkel γ(j) oder den Kollisionswinkel γ(c) erreicht, unter dem kleineren des Einknickwinkels γ(j) oder des Kollisionswinkels γ(c) zu halten.
Bei einer Ausführungsform kann der Versatzwinkel für einen speziellen Anhänger 12 (wie etwa jeweils die Anhänger 12a und 12b in 5A und 5B) im Speicher 86 gespeichert werden und kann mit einem speziellen Anhänger 12 zusammen mit anderen Anhängerabmessungen (d.h. Anhängerlänge D) assoziiert werden. Bei einem Aspekt kann eine derartige Abmessung durch Benutzermessungen erhalten werden. Alternativ dazu kann der Versatzwinkel o unter Verwendung des Kupplungswinkelsensors 44 in Form einer Kamera 46 erhalten werden, die ausgelegt ist zum Überwachen der Zielmarkierung 52, die am Anhänger 12 montiert ist. Insbesondere beliefert der Kupplungswinkelsensor 44, der zusammen mit der Zielmarkierung 52 arbeitet, die Steuerung 28 mit Informationen, die sich auf einen Winkel zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 (d.h. Informationen über den Kupplungswinkel γ) beziehen. Bei einer Ausführungsform bildet (d.h. überwacht visuell) eine vorhandene Heckkamera 46 des Fahrzeugs 14 die Zielmarkierung 52 ab, während der Anhänger 12 von dem Fahrzeug 14 rückwärts gefahren wird. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, ist die Zielmarkierung 52 eine dedizierte Komponente (z.B. ein Gegenstand, der für den ausdrücklichen Zweck, von dem Kupplungswinkelsensor 44 erkannt zu werden, an einer Oberfläche des Anhängers 12 angebracht bzw. in dieser integriert ist).
Bei einem Beispiel kann die Zielmarkierung 52 einen Aufkleber beinhalten, der Klebstoff an der unteren Oberfläche und ein auf der oberen Oberfläche vorgesehenes vorbestimmtes Bildmuster einer bestimmten Größe und Form zum Aufnehmen mit der Videokamera und zur Erkennung durch die Bildverarbeitung beinhaltet. Die Zielmarkierung 52 kann gemäß einer Ausführungsform rechteckig sein und ein für eine Kameraabilddung erkennbares Muster, wie etwa das dargestellte Schachbrettmuster, aufweisen. Die Bildverarbeitung kann bekannte Bildmustererkennungsroutinen zum Identifizieren eines Zielmarkierungsmusters und seiner Position auf einem Anhänger 12 innerhalb aufeinanderfolgender Bilder, die von der Kamera 46 erhalten und von der Steuerung 28 verarbeitet werden, beinhalten. Es versteht sich jedoch, dass andere Formen, Größen und Muster der Zielmarkierung eingesetzt werden können. Es versteht sich außerdem, dass die Zielmarkierung anderweitig mit dem Anhänger 12 mittels Verbindern, wie etwa Befestigungselementen, verbunden sein kann, die sich mit dem Anhänger oder einem Anbringsel am Anhänger 12 verbinden können. Es versteht sich außerdem, dass die Zielmarkierung mittels eines Magneten angebracht, aufgeklebt, aufgemalt oder mittels beliebiger anderer geeigneter Mittel angebracht sein kann.
Auf diese Weise kann der Versatzwinkel o durch Bestimmen einer Position der Zielmarkierung 52 in einem Grundbild bestimmt werden. Tatsächlich kann die Steuerung 28 während der Kurvenbahnroutine 98 bereits auf der Grundlage der Position der Zielmarkierung 52 in einem momentanen Bild, das von der Kamera 46 empfangen wird, einen „Roh“-Anhängerwinkel überwachen, der unter Verwendung des Versatzwinkels o in den realen Anhängerwinkel γ umgewandelt wird. Der Versatzwinkel o kann unter Verwendung einer nachfolgend beschriebenen Kalibrierungsoperation bestimmt werden.
Um die oben erörterten Steuerungsmerkmale hinsichtlich oben beschriebener Operationen zu implementieren, muss ein Fahrer mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 interagieren, um das System 10 zu konfigurieren. Das Fahrzeug 14 ist auch mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 80, wie in 6 gezeigt, ausgestattet, um Anhängerrückfahrassistenzfunktionalität mittels Fahrerinteraktion mit der HMI 80 zu implementieren. 6 zeigt ein Beispiel für eine HMI 80 im Fahrzeug 14, die der Fahrer zum Interagieren mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 verwendet. Dem Fahrer werden mittels der HMI 80 mehrere Menüs 104 präsentiert (lediglich ein Beispielmenü ist in 6 gezeigt). Die HMI-Menüs 104 assistieren dem Fahrer durch Module, die das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 einrichten, kalibrieren und aktivieren, so dass die Betriebsroutine 132 implementiert sein kann, um dem Fahrer beim Zurücksetzen des Anhängers 12 zu assistieren. Jedes Modul ist auf spezielle Elemente oder Merkmale ausgerichtet, die verwendet werden, um das Anhängerrückfahrassistenzsystem zum genauen Implementieren der Betriebsroutine 132 zu konfigurieren.
Bei einem Beispiel wird das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 einen Fahrer durch die zum Verbinden eines Anhängers und Anbringen der Zielmarkierung 52 nötigen Schritte leiten. Der Fahrer kann das Einrichten mittels der Rückfahrlenkeingabeeinrichtung 18, z.B. durch Drehen oder Drücken des Drehknopfs 30 oder einfach durch Vornehmen einer Auswahl für das Anhängerrückfahrassistenzsystem aus einem Menü 104 auf der HMI 80, aktivieren. Das System 10 wird den Fahrer durch die Schritte des Verbindens eines kompatiblen Anhängers 12 leiten. Ein kompatibler Anhänger ist einer, der um einen einzigen Punkt relativ zum Fahrzeug 14 und hinter der Hinterachse der Rückfahrlenkeingabeeinrichtung 18 schwenkt, oder die HMI 80, wobei das System den Fahrer, wenn nötig, leiten wird, die Kombination von Fahrzeug 14 und Anhänger 12 vorzubereiten. In dem Fall, bei dem eine zuvor gespeicherte Anhängerkonfiguration verfügbar und vom Fahrer ausgewählt ist, können gewisse Schritte im Einrichtungsprozess übersprungen werden.
Im Falle einer erstmaligen Anhängerkonfiguration für ein wie oben beschriebenes kamerabasiertes Anhängerwinkeldetektionssystem, wird der Fahrer angewiesen, eine Kupplungswinkelzielmarkierung 52 am Anhänger 12 zu platzieren, die für Zwecke der Kalibrierung und Messung des Kupplungswinkels γ verwendet wird. Ein generisches statisches Bild (z.B. wie in 7 gezeigt) kann auf dem HMI 80 angezeigt werden, das dem Fahrer Anleitung hinsichtlich der Platzierung einer Zielmarkierung auf dem Anhänger 12, die für Kupplungswinkeldetektion verwendet wird, gibt. Die Zielmarkierungplatzierung hängt von der Art des Anhängers 12, der geschleppt wird, ab und von daher können dem Fahrer Optionen präsentiert werden, um dem Fahrer beim Auswählen einer passenden Anhängerart zu helfen. Das statische Bild kann Gebiete angeben, die für Zielmarkierungsplatzierung annehmbar sind, sowie Gebiete, die für Zielmarkierungsplatzierung nicht annehmbar sind. Das statische Bild, das die passenden Gebiete zum Anbringen der Zielmarkierung 52 angibt, kann eine Überlagerung der Hecksicht der Anhängerkupplung sein. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 wird die Zielmarkierung erfassen und eine visuelle Rückmeldung an den Fahrer geben, die eine Erfassung der Zielmarkierung bestätigt.
Wenn die Zielmarkierung 52 von dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 erfasst ist und der Fahrer die Erfassung bestätigt hat, kann der Fahrer dann aufgefordert werden, mittels einer Reihe von Menüs 104 Anhängerabmessungsinformationen einzugeben, die in dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 für eine Anhängerkonfiguration, die mit dem Anhänger 12 assoziiert werden soll, gespeichert werden können. Wenn derselbe Anhänger das nächste Mal an dem Fahrzeug 14 befestigt wird, ist die einzigartige Anhängerkonfiguration bereits gespeichert und das Fortschreiten durch das Einrichtungsmodul wird schneller sein oder kann, in manchen Fällen, gänzlich übersprungen werden. Generische statische Bilder können auf dem Bildschirm der HMI 80 angezeigt werden, um dem Fahrer mit den Abmessungsinformationen zu helfen. Visuelle Beispiele, siehe 7, können dem Fahrer bereitgestellt werden, um dem Fahrer beim Indentifzieren der Position auf dem Fahrzeug 14, dem Anhänger 12 oder zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 zu helfen, zu deren Eingabe der Fahrer aufgefordert wird.
Beispiele für die Abmessungsinformationen können einen Horizontalabstand vom Heck des Fahrzeugs 14 zur Mitte der Kupplungskugel 40, einen Horizontalabstand vom Heck des Fahrzeugs 14 zu einer Mitte der Zielmarkierung, einen Vertikalabstand von der Zielmarkierung zum Boden und einen Horizontalversatz der Zielmarkierung von einer Mittellinie der Kupplungskugel 40 beinhalten. Der oben erwähnte Hypothenusenwinkel h kann unter Verwendung dieser Abmessungen, alleine oder in Kombination mit der Anhängerkupplungslängenabmessung berechnet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der Abstand von der Anhängerkupplungskugel 40 zur äußeren Ecke des Stoßfängers 48 bekannt sein, so dass der Hypothenusenwinkel h nur unter Verwendung der Kupplungslängenabmessung bestimmt werden kann.
Das Kalibrierungsmodul ist zum Kalibrieren des Kurvenbahnsteueralgorithmus mit den richtigen Anhängerabmessungen und zum Kalibrieren des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 für einen beliebigen Kupplungswinkelversatz, der auftreten kann, entworfen. Nach dem Abschließen des Einrichtungsmoduls beginnt das Kalibrierungsmodul und der Fahrer wird angewiesen, die Fahrzeug-Anhänger-Kombination gerade vorzuziehen, bis die Kalibrierung des Kupplungswinkelsensors 44 abgeschlossen ist. Bei einer Ausführungsform kann die Steuerung 28 nach einer Bedingung mit stationärem Zustand suchen, bei der der Lenkwinkel δ ungefähr null und ungefähr für ein vorbestimmtes Zeitintervall konstant ist. Die Steuerung 28, die sequentielle Bilder, die von der Kamera 46 während des Betriebs des Systems 10 empfangen werden, verarbeitet, kann dann eine Position der Zielmarkierung 52 in einem Grundbild (das ein Videobild oder eine Sequenz von Bildern über das Intervall mit stationärem Zustand für δ sein kann), das vom Anhänger 12 während eines Intervalls, für das die Bedingung mit stationärem Zustand detektiert wird, bestimmen. Wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist, kann die HMI 80 den Fahrer benachrichtigen. Ein Wert für den Kupplungswinkelversatzwinkel o (der null sein kann) wird auf der Grundlage eines bekannten Nullwinkels (d.h., der sich entlang der Linie C in den 5A und 5B direkt heckwärts des Fahrzeugs 14 erstreckt) und der bestimmten Position der Zielmarkierung 52 im Grundbild bestimmt und im Speicher gespeichert. Dementsprechend kann von dem Kurvenbahnsteueralgorithmus wenn nötig auf den Kupplungswinkelversatzwinkel o zugegriffen werden und das Kalibrierungsmodul endet. Zusätzlich kann, wie oben erörtert, der Wert des Versatzwinkels o in dem oben beschriebenen Schema zum Abmildern einer Kollision zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 verwendet werden. Insbesondere kann der Versatzwinkel o durch die Steuerung 28 von dem gemessenen Kupplungswinkel γ subtrahiert werden, um zu bestimmen, ob ein Eingreifen nötig ist, um den Kupplungswinkel γ unter dem Kollisionswinkel γ(c) zu halten. Es sei angemerkt, dass dieser Prozess verwendet wird, anstatt einfach den Roh-Anhängerwinkel für eine Kollision zu überwachen, da, wie im Beispiel von 5A veranschaulicht ist, auch auf eine Kollision an einer der Zielmarkierung 52 entgegengesetzten Seite hin überwacht werden muss, was bedeutet, dass eine Kompensation hinsichtlich der Platzierung der Zielmarkierung 52 weiter erwünscht ist.
Es sei angemerkt, dass, obgleich die Kupplungswinkelkalibrierung oben beschrieben wurde, als würde sie Informationen darüber, dass der Fahrer vorfährt, anfordern, dennoch verschiedene andere Verfahren einer Kupplungswinkelkalibrierung ebenfalls eingesetzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Ausführungsform abzuweichen.
Beim Beenden des Einrichtungsmoduls und des Kalibrierungsmoduls kann der Anhängerrückfahrassistenzmodus aktiviert werden und kann demnach gemäß dem oben beschriebenen Prozess weitermachen. Falls zu irgendeinem Zeitpunkt während des Rücksetzprozesses, wie oben beschrieben, der Kupplungswinkel γ den bestimmten maximalen Kupplungswinkel γ(max) (d.h. den größeren aus dem bestimmten Einknickwinkel γ(j) und dem anhängerspezifischen Kollisionswinkel γ(c), plus beliebigen addierten Toleranzen oder Sicherheitswinkeln) überschreitet, wird die TBA korrektive Maßnahmen vornehmen, die, falls möglich, das Verringern der Drosselung mittels des Antriebsstrangssteuersystems 74 oder das Anwenden der Bremsen 72 beinhalten. Falls korrektive Maßnahmem nicht möglich sind, kann das System 10 eine Warnung an den Fahrer absetzen, vorzufahren, um den Kupplungswinkel zu verringern. Falls das System zu irgendeinem Zeitpunkt während des Rücksetzprozesses nicht in der Lage ist, die Kupplungswinkelzielmarkierung 52 zu verfolgen, werden dem Fahrer Anweisungen präsentiert, das Problem zu korrigieren. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit zu irgendeinem Zeitpunkt die vorbestimmte Aktivierungsgeschwindigkeit übersteigt, wird der Fahrer visuell und hörbar gewarnt, anzuhalten oder langsamer zu fahren.
Wie oben erörtert, kann das Fahrzeug-Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 die auf dem Anhänger 12 platzierte Zielmarkierung 52 verwenden, als der Kupplungswinkelsensor 44 zu dienen. Macht man dies, so kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem Informationen einsetzen, die gemäß einer Ausführungsform über Bilderfassung- und -verarbeitung der Zielmarkierung zur Verwendung im Kupplungswinkelsensor 44 erfasst werden. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Zielmarkierung zum Identifizieren, ob sich ein verbundener Anhänger 12, eine Anhängerverbindung oder -trennung und/oder andere anhängerbezogene Informationen geändert haben, verwendet werden. Die Zielmarkierung 52 ist eine identifizierbare visuelle Zielmarkierung, die durch die Videobildgebungskamera 46 in einem Bild aufgenommen und detektiert und über Bildverarbeitung verarbeitet werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann die Zielmarkierung 52 eine Klebezielmarkierung, auch als ein Aufkleber bezeichnet, beinhalten, der mittels eines Klebstoffs auf einer Seite an den Anhänger 12 geklebt werden kann, vorzugsweise innerhalb einer Zielmarkierungsplatzierungszone, so dass die Kamera 46 und die Bildverarbeitung die Zielmarkierung 52 und deren Position auf dem Anhänger 12 detektieren können, um auf den Anhänger 12 bezogene Informationen, wie etwa den Versatzwinkel o während des oben beschriebenen Kalibrierungsprozesses und den Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Schleppfahrzeug 14, zu bestimmen. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 kann dem Benutzer ein oder mehrere Bilder der Anhängerzielmarkierungszone für richtige Platzierung der Zielmarkierung liefern, um bei der Platzierung der Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 zu assistieren, wie nachfolgend weiter beschrieben wird. Zusätzlich kann das Fahrzeug-Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 die Zielmarkierung 52 überwachen, um zu bestimmen, ob die Zielmarkierung 52 korrekt innerhalb einer gewünschten Zielplatzierungszone platziert wurde, und eine Rückmeldewarnung bzw. Rückmeldewarnungen an den Benutzer ausgeben. Ferner kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 die Verbindung des Anhängers 12 durch Überwachen der Zielmarkierung 52 überwachen, um zu bestimmen, ob sich die Zielmarkierung 52 bewegt hat, um zu bestimmen, ob derselbe Anhänger 12 mit dem Schleppfahrzeug 14 verbunden bleibt, und kann als Reaktion darauf Maßnahmen einleiten. Ferner kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 den Kupplungswinkel γ oder die Zielmarkierung 52 überwachen, um zu bestimmen, ob der Anhänger 12 möglicherweise ausgetauscht wurde (d.h., getrennt und durch einen anderen Anhänger ersetzt wurde), und kann als Reaktion darauf Gegenmaßnahmen einleiten.
Das Fahrzeug-Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 kann zum Beispiel den Kupplungswinkelsensor 44 und eine Zielmarkierungsüberwachungssteuerung beinhalten, die in der Funktionalität der Steuerung 28 oder des Kupplungswinkelsensors 44 integriert sein kann oder eine eigenständige Steuerung in der Form eines Mikroprozessors, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung („ASIC“) oder dergleichen sein kann. Die Zielmarkierungsüberwachungssteuerung kann verwendet werden zum Überwachen der Zielmarkierung, Assistieren beim Platzieren der Zielmarkierung 52, Überwachen der Verbindung des Anhängers 12, Bestimmen, ob sich der Anhänger 12 bewegt hat, und Einleiten weiterer Maßnahmen, wie weiter im US-Patent Nr. 9,102,271, eingereicht am 31. Oktober 2013, mit dem Titel „TRAILER MONITORING SYSTEM AND METHOD“, beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung hier hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Nehmen wir nun Bezug auf die 8–12, in denen die Platzierung der Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 gemäß einem Beispiel veranschaulicht ist. In den 8 und 9 ist ein Schleppfahrzeug 14 gezeigt, das einen Anhänger 12 schleppt. Der Anhänger 12 weist einen Anhängerkupplungsverbinder in Form einer Kopplerbaugruppe 42, die mit einem Fahrzeugkupplungsverbinder in Form einer Empfängerkupplungskugel 40 verbunden ist, auf. Die Kopplerbaugruppe 42 schnappt in die Kupplungskugel 40 ein, um ein drehbares Kugelgelenk zu schaffen. Der Anhänger 12 ist mit einem Rahmen 32 gezeigt, der eine sich in Längsrichtung erstreckende Stange oder Anhängerdeichsel 36 beinhaltet. Eine obere horizontale Oberfläche der Anhängerdeichsel 36 ist gezeigt, die eine gewünschte Zielmarkierungsplatzierungszone 51 zum Aufnehmen der Zielmarkierung 52 liefert. Wie oben erörtert wurde und unten weiter erörtert wird, kann der Anhänger 12 in verschiedenen Gestalten und Größen ausgelegt sein, denen die gewünschte Zielmarkierungsplatzierungszone 51 zum Aufnehmen der Zielmarkierung 52 gemäß dem oben erörterten Kollisionsdetektionsschema entsprechen kann. Die Zielmarkierungsplatzierungszone 51 definiert die gewünschte Position zur Platzierung der Zielmarkierung 52.
Das Fahrzeug 14 ist mit der Videobildgebungskamera 46 ausgestattet, die sich in einem oberen Bereich der Fahrzeugheckklappe am Heck des Fahrzeugs 14 befindet. Die Videobildgebungskamera 46 ist gegenüber der/den Zielmarkierungsplatzierungszone(n) 51 erhöht angeordnet und weist ein Abbildungssichtfeld 50 auf, und ist zur Aufnahme eines oder mehrerer Bilder des Anhängers 12, einschließlich eines Bereichs, der eine oder mehrere gewünschte Zielmarkierungsplatzierungszonen 51 enthält, positioniert und ausgerichtet. Es versteht sich, dass sich eine oder mehrere Kameras an anderen Stellen am Fahrzeug 14 befinden können, um Bilder des Anhängers 12 und der Zielmarkierungsplatzierungszone(n) 51 zu erfassen.
Um eine Zielmarkierung 52 an einem Anhänger 12, der gegenwärtig nicht mit einer geeigneten, bereits bestehenden Zielmarkierung ausgestattet ist, zu benutzen, kann ein Benutzer 2 angewiesen oder angeleitet werden, die Zielmarkierung 52 an dem Anhänger 12 innerhalb einer gewünschten Zielmarkierungsplatzierungszone 51 zu platzieren, so dass die Kamera 46 ein oder mehrere Bilder der Zielmarkierung 52 aufnehmen kann, um anhängerbezogene Informationen für das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10, wie etwa Informationen hinsichtlich des Kupplungswinkels γ für den Kupplungswinkelsensor 44, zu bestimmen. Macht er dies, so kann der Benutzer 2 über eine hörbare oder visuelle Nachricht auf der Fahrzeug-HMI 80 oder einer tragbaren Vorrichtung 94 aufgefordert werden, die Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 zu platzieren. Die Fahrzeug-HMI 80 kann visuelle und/oder hörbare Ausgaben beinhalten, die Anweisungen für eine richtige Zielmarkierungsplatzierung erzeugen.
Um eine effiziente und richtige Platzierung der Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 zu ermöglichen, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Zielmarkierungsplatzierungsassistenzverfahren oder eine solche Routine einsetzen, das/die von der Zielmarkierungsüberwachungssteuerung verarbeitet wird, wie weiter in dem oben referenzierten ´271-Patent beschrieben ist. Das Zielmarkierungsplatzierungsassistenzverfahren beinhaltet Schritte, bei denen der Benutzer die tragbare Vorrichtung 94, die eine Abbildungsanzeige zum Kommunizieren mit dem Fahrzeug 14 aufweist, verbinden kann. Als Nächstes leitet der Benutzer das Kupplungswinkeldetektionssystemeinrichten ein, das das Einleiten der Einrichtungsprozedur für den Kupplungswinkelsensor 44 erfordert. Als Teil dieser Prozedur muss der Benutzer eine Zielmarkierung auf dem Anhänger 12 des Fahrzeugs 14, zum Beispiel innerhalb der Zielmarkierungsplatzierungszone 51, platzieren. Das System kann mit der Kamera 46 ein oder mehrere Bilder des geschleppten Anhängers 12 erzeugen, die einen Bereich beinhalten, in dem sich die gewünschte(n) Zielmarkierungsplatzierungszone(n) 51 erwartungsgemäß befinden sollen. Es kann mehr als eine Zielmarkierungsplatzierungszone 51 geben und eine Zone kann gegenüber einer anderen Zone bevorzugt sein. Das System verarbeitet die erzeugten Bilder und bestimmt die gewünschte Zielmarkierungsplatzierungszone 51 auf dem Anhänger 12. Die gewünschte Zielmarkierungsplatzierungszone 51 kann bestimmt werden auf der Grundlage der Position und der Ausrichtung der Kamera 46, des gewünschten Abstands der Zielmarkierung 52 von der Kupplungsverbindung 42 und der physischen Struktur des Anhängers 12. Das System kann eine Zielmarkierungsüberlagerung auf dem einen oder den mehreren erzeugten Bildern erzeugen (zum Beispiel in 10 gezeigt). Die Zielmarkierungsüberlagerung kann eine visuelle Anzeige der gewünschten Position der Zielmarkierung 52 innerhalb der Zielmarkierungsplatzierungszone 51 sein, woraufhin der Benutzer angewiesen wird, die Zielmarkierung 52 zu platzieren. Die Zielmarkierungsüberlagerung kann Grenzlinien beinhalten, die die Zielmarkierungsplatzierungszone 51 oder andere Kennzeichnungen markieren. Der Benutzer wird dann zum Beispiel durch die HMI 80 aufgefordert, die Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 innerhalb der Zielmarkierungsplatzierungszone 51 unter Zuhilfenahme des angezeigten Bildes und der Zielmarkierungsüberlagerung auf der Anzeige des Fahrzeugs und/oder der tragbaren Vorrichtung 94 zu platzieren.
Durch Verwenden eines derartigen Verfahrens, einschließlich der Kombination mit dem oben beschriebenen Kalibrierungsprozess, kann die Zielmarkierung 52 letztendlich in einem Gebiet platziert werden, das der effektiven Verwendung der Zielmarkierung 52 förderlich ist, um den Kupplungswinkel γ zu überwachen, einschließlich des Bestimmens jeglichen Versatzwinkels o, aufgrund der speziellen Zielmarkierungsposition 51, zur Verwendung sowohl beim Umwandeln eines Roh-Anhängerwinkels zum gemessenen Anhängerwinkel γ als auch beim Überwachen auf einen Anhängerwinkel γ, der sich an einen Kollisionswinkel γ(c) annähert, wie oben erörtert wurde. Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 5A und 5B wird angemerkt, dass der in den 8–10 abgebildete Anhänger 12 von einer ähnlichen Konfiguration wie der in 5B abgebildete Anhänger 12b ist, bei dem ein beabsichtigter Versatzwinkel null ist (der aber aufgrund einer erlaubten Ungenauigkeit der speziellen Platzierung der Zielmarkierung 52 durch den Benutzer 2 möglicherweise ein kleiner nichtverschwindender Winkel ist). Wie in 11 gezeigt ist, sind eine alternative Zielmarkierungsplatzierungszone 51 und eine entsprechend platzierte Zielmarkierung 52 veranschaulicht, die die Geometrie des Anhängers 12a in 5A wiedergeben und für die der Versatzwinkel o nicht null ist und die ferner für das Überwachen auf einen Fall einer Anhänger-Fahrzeugkollision hin signifikant ist. Wie in 11 gezeigt ist, wird die Zielmarkierungsplatzierungszone 51 als sich innerhalb eines speziellen Abstands (z.B. zwischen einer Untergrenze LL und einer Obergrenze UL) der Kupplungskugel 40 entlang einer Seite der geteilten Deichsel 36 des Anhängers 12 befindlich bestimmt. Bei einem Beispiel kann die Untergrenze LL etwa 7 Zoll und die Obergrenze UL etwa 22 Zoll betragen, obwohl die speziellen Werte beider Grenzen variieren können. Wie weiter veranschaulicht ist, werden mehrere Zielmarkierungsplatzierungszonen 51 identifiziert und dem Benutzer 2 präsentiert, die den mehreren Seiten der geteilten Deichsel 36 des Anhängers 12 entsprechen. Demgemäß kann die spezielle Zone 51 innerhalb der die Zielmarkierung 52 platziert ist, als Teil der Zielmarkierungsplatzierungsroutine aufgezeichnet und zur Verwendung bei der Anhängerkalibrierung im Speicher gespeichert werden.
Wie ferner in 12 gezeigt ist, können zusätzliche Schritte zur Platzierung der Zielmarkierung 52 auf dem Anhänger 12 vorgenommen werden, die die Genauigkeit des Systems 10 beim Bestimmen des Hypothenusenwinkels h und beim Überwachen des Kupplungswinkels γ hinsichtlich einer potentiellen Kollisionsbedingung verbessern können. Bei einem derartigen Prozess können die HMI 80 oder die Vorrichtung 94 anfordern, dass der Benutzer 2 den Hypothenusenabstand HD (der in den Speicher 86 eingegeben werden kann) misst. Nachfolgend wird der Benutzer 2 angeleitet, einen Zielmarkierungplatzierungsabstand TD entlang der Deichsel 36 (oder einer Seite davon), der gleich dem Hypothenusenabstand HD ist, zu messen. Der Benutzer 2 wird dann angeleitet, die Zielmarkierung 52 derart auf dem Anhänger 12 zu platzieren, dass die Zielmarkierung 52 im Zielmarkierungplatzierungsabstand TD zentriert wird. In einem Fall, in dem der Anhänger 12 eine geteilte Deichsel 36 beinhaltet, kann der Benutzer 2 ferner angeleitet werden, die Zielmarkierung 52 an einem äußersten Teil des Anhängers 12 im Zielmarkierungplatzierungsabstand TD zu platzieren. Bei einer Ausführungsform, bei der der Hypothenusenabstand HD durch den Benutzer 2 in den Speicher eingegeben wird, kann die HMI 80 oder die Vorrichtung 94 eine Überlagerung einer modifizierten Zielmarkierungsplatzierungszone 51 über einem Bild des Anhängers 12 präsentieren, wobei die Überlagerung der Zielmarkierungsplatzierungszone 51 in dem Zielmarkierungsplatzierungsabstand TD positioniert ist, anstatt über einem größeren Gebiet.
Eine derartige Platzierung der Zielmarkierung 52 kann die Schätzung des Kollisionswinkels γ(c), die vom System 10 erhalten wird, verbessern. Ferner ergibt sich die Fähigkeit des Systems 10 zum Überwachen des Kupplungswinkels γ hinsichtlich des Kollisionswinkels γ(c), wenn sich die Zielmarkierung 52 selbst, während zunehmendem und abnehmendem Kupplungswinkel γ, zu einer potentiellen Kollisionsstellung hin- oder von dieser wegbewegt (selbst wenn sich ein Teil des Anhängers 12, der der Zielmarkierung 52 gegenüberliegt, zu der angrenzenden Kante des Fahrzeugs 14 hinbewegt). Bei einem derartigen Fall ist der Kollisionswinkel γ(c) ungefähr gleich der Differenz zwischen dem Hypothenusenwinkel h (der, wie oben erörtert, berechnet werden kann) und dem Roh-Anhängerwinkelsignal, das vom Kupplungswinkelsensor 44 anhand des Bildes des Anhängers 12, das die Zielmarkierung 52 beinhaltet, bestimmt wird.
Für Zwecke dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „gekoppelt“ (in all seinen Formen, koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) allgemein das direkte oder indirekte Miteinanderverbinden von zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch). Eine derartige Verbindung kann stationärer Art oder beweglicher Art sein. Eine derartige Verbindung kann mit den beiden Komponenten (elektrisch oder mechanisch) und beliebigen zusätzlichen Zwischengliedern erreicht werden, die integral als ein einziger einteiliger Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet sind. Eine derartige Verbindung kann von dauerhafter Art oder von lösbarer oder freigebbarer Art sein, wenn nicht anders angegeben.
Es ist auch wichtig anzumerken, dass die Konstruktion und die Anordnung der Elemente der Erfindung, wie sie in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, nur veranschaulichend sind. In dieser Offenbarung wurden zwar nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Neuerungen ausführlich beschrieben, aber ein Fachmann, der diese Offenbarung liest, wird ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (zum Beispiel Variationen in Bezug auf Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Befestigungsanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des dargelegten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als integral ausgebildet dargestellt werden, aus mehreren Teilen hergestellt sein, oder Elemente, die als mehrere Teile dargestellt werden, können integral ausgebildet sein, die Funktionsweise der Schnittstellen kann umgekehrt sein oder anderweitig variiert werden, die Länge oder die Breite der Strukturen und/oder der Glieder oder der Verbinder oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder die Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Verstellpositionen kann variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder die Anordnungen des Systems aus einem beliebigen einer großen Vielzahl von Materialien, die für ausreichende Stärke oder Haltbarkeit sorgen, und in beliebigen einer großen Vielzahl von Farben, Strukturen und Kombinationen ausgeführt werden können. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Schutzumfang der vorliegenden Neuerungen enthalten sind. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, an den Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderer Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Gedanken der vorliegenden Neuerungen abzuweichen.
Es versteht sich, dass jegliche beschriebenen Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die hier offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Zeichenerklärung

Figur 6

N EXT 61^F 8:49 am	N EXT 61^F 8:49 am
Line In	Line In
AUTO	AUTO
Menu	Menü
Display	Anzeige
Clock	Uhr
Feedback Settings	Rückmeldeeinstellungen
System Settings	Systemeinstellungen
Valet Mode	Dienstmodus
Voice Control	Sprachsteuerung
Deg	Grad
Passenger	Beifahrer
User	Benutzer
Touch Screen Button Beep	Touchscreen-Tastenton
Voice Volume	Sprachlautstärke
Satellite Radio Card Name	Satellitenradio-Kartenname
Voice Rec. Iteraction Mode	Spracherkennungs-Interaktionsmodus
Voice Rec. Confirmation	Spracherkennungs-Bestätigung
Voice Rec. User Profile	Spracherkennungs-Benutzerprofil
Profile 1	Profil 1
Profile 2	Profil 2
ON	EIN
OFF	AUS
Standard	Standard
Advanced	Fortgeschritten
Default	Grundeinstellung

Claims

Rückfahrassistenzsystem für eine Fahrzeug-Anhänger-Kombination, das Folgendes umfasst: ein Fahrzeuglenkungssystem; eine Kamera, die Bilder des Anhängers erzeugt; und eine Steuerung zum: Verarbeiten sequentieller Bilder des Anhängers; Auswählen eines Grundbilds; Bestimmen eines Kollisionswinkels auf der Grundlage einer Position eines Merkmals des Anhängers im Grundbild; und Steuern des Lenkungssystems, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner den Kupplungswinkel durch Vergleichen eines momentanen der sequentiellen Bilder mit dem Grundbild bestimmt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kamera dem Anhänger zugewandt auf dem Fahrzeug montiert ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der maximale steuerbare Winkel durch die Steuerung unter Verwendung eines kinematischen Modells der Fahrzeug-Anhänger-Kombination bestimmt wird.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kollisionswinkel auf einem Winkel zwischen dem Merkmal des Anhängers und einer angrenzenden Ecke des Fahrzeugs basiert.
System nach Anspruch 5, wobei der Kollisionswinkel ferner einen Sicherheitswinkel beinhaltet, der zu dem Winkel zwischen dem Merkmal des Anhängers und der angrenzenden Ecke des Fahrzeugs hinzuaddiert wird.
System nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Merkmal eine schachbrettartige Zielmarkierung ist.
System nach Anspruch 7, wobei: das Fahrzeug einen ersten Abstand von einer Anhängerkupplung, mit der der Anhänger an eine angrenzende Ecke des Fahrzeugs gekoppelt ist, definiert; und wobei die Zielmarkierung auf dem Anhänger in einem zweiten Abstand von der Anhängerkupplung positioniert ist, der ungefähr gleich dem ersten Abstand ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuerung ferner einen Benutzer auffordert, vor dem Auswählen des Grundbilds, die Fahrzeug-Anhänger-Kombination entlang eines geraden Wegs in einer Vorwärtsrichtung zu fahren.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Lenkungssystem; eine Kamera, die Bilder eines vorbestimmten Gebiets am Heck des Fahrzeugs erzeugt; und ein System zum Assistieren beim Zurücksetzen des Fahrzeugs mit einem daran gekoppelten Anhänger und einschließlich einer Steuerung zum: Verarbeiten sequentieller Bilder, die von der Kamera empfangen werden; Auswählen eines Grundbilds des Anhängers, einschließlich eines Positionierungsmerkmals; Bestimmen eines Kollisionswinkels auf der Grundlage einer Position des Merkmals im Grundbild; und Steuern des Lenkungssystems, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
System nach Anspruch 10, wobei Steuern der Steuerung ferner den Kupplungswinkel durch Vergleichen eines momentanen der sequentiellen Bilder mit dem Grundbild bestimmt.
System nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Kamera dem Anhänger zugewandt auf dem Fahrzeug montiert ist.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der maximale steuerbare Winkel durch die Steuerung unter Verwendung eines kinematischen Modells einer Kombination aus Fahrzeug und Anhänger bestimmt wird.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Kollisionswinkel auf einem Winkel zwischen dem Merkmal des Anhängers und einer angrenzenden Ecke des Fahrzeugs basiert.
System nach Anspruch 14, wobei der Kollisionswinkel ferner einen Sicherheitswinkel beinhaltet, der zu dem Winkel zwischen dem Merkmal des Anhängers und der angrenzenden Ecke des Fahrzeugs hinzuaddiert wird.
Verfahren zum Assistieren eines Fahrzeugs beim Zurücksetzen eines Anhängers, das Folgendes umfasst: Auswählen eines Grundbilds aus einer Vielzahl von sequentiellen Bildern, die von einer am Fahrzeug montierten Kamera empfangen werden; Bestimmen eines Anhängerkollisionswinkels auf der Grundlage einer Position einer Zielmarkierung auf dem Anhänger im Grundbild; und Steuern eines Lenkungssystems des Fahrzeugs, um einen Kupplungswinkel unterhalb des Kleineren von einem maximalen steuerbaren Winkel und dem Kollisionswinkel aufrechtzuerhalten.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Kupplungswinkel durch Vergleichen einer momentanen Position der Zielmarkierung in einem momentanen der sequentiellen Bilder mit einer Position der Zielmarkierung in dem Grundbild bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der maximale steuerbare Winkel unter Verwendung eines kinematischen Modells der Fahrzeug-Anhänger-Kombination bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Kollisionswinkel auf einem Winkel zwischen der Zielmarkierung und einer angrenzenden Ecke des Fahrzeugs basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das ferner das Auffordern eines Benutzers beinhaltet, vor dem Auswählen des Grundbilds, für ein vorbestimmtes Zeitintervall oder eine vorbestimmte Entfernung das Fahrzeug entlang eines geraden Wegs in einer Vorwärtsrichtung zu fahren.