Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Manövrieren eines Fahrzeuggespannes mit einem Zugfahrzeug und einem gelenkig mit diesem verbundenen Anhänger.The invention relates to a device for maneuvering a vehicle combination with a towing vehicle and a trailer articulated thereto.
Aus der DE 10 2012 004 440 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Rangiervorganges eines Fahrzeuggespannes, das ein motorisiertes Zugfahrzeug und ein Anhängerfahrzeug umfasst und die über eine Gelenkkupplung miteinander gekoppelt sind, bekannt. Das Fahrzeuggespann weist eine Zugfahrzeugsensorik und eine Anhängerfahrzeugsensorik zur Erfassung seiner Istposition und Istlage auf, wobei zumindest das Anhängerfahrzeug mit einer Umfeldsensorik zur Erfassung der rückwärtigen Gespannumgebung versehen ist. Bei einem Rangiervorgang, bei dem das Fahrzeuggespann im Wesentlichen rückwärts in eine Zielposition und Ziellage rangiert wird, werden die von der Umfeldsensorik erfassten Messdaten ausgewertet, mindestens eine Zielposition und Ziellage des Fahrzeuggespannes werden ermittelt und eine Bahnkurve wird bestimmt, auf der das Fahrzeuggespann von der Istposition und Istlage in die Zielposition und Ziellage rangierbar ist. Das Verfahren sieht vor, dass in einem an dem Anhängerfahrzeug angeordneten ersten elektronischen Steuergerät die Messdaten der Umfeldsensorik und die Messdaten der an dem Anhängerfahrzeug vorhandenen Anhängerfahrzeugsensorik unter Berücksichtigung der Abmessungen, der Fahrwerksgeometrie und der Deichselgeometrie des Anhängerfahrzeuges auswertbar sind sowie eine auf die Drehachse der Gelenkkupplung bezogene Soll-Bahnkurve bestimmbar ist, auf der das Anhängerfahrzeug zum Erreichen der Zielposition und der Ziellage rangierbar ist. Die Daten der Soll-Bahnkurve von dem ersten elektronischen Steuergerät des Anhängerfahrzeuges sind an ein an dem Zugfahrzeug angeordnetes zweites elektronisches Steuergerät übermittelbar, wobei in dem zweiten elektronischen Steuergerät die Messdaten der Zugfahrzeugsensorik unter Berücksichtigung der Abmessungen und der Fahrwerksgeometrie des Zugfahrzeuges auswertbar sind sowie derjenige streckenbezogene Verlauf des Soll-Lenkausschlages der lenkbaren Räder des Zugfahrzeuges bestimmbar ist, der während des Rangiervorganges zum Abfahren der übermittelten Soll-Bahnkurve erforderlich ist.From the DE 10 2012 004 440 A1 are known a method and a device for controlling a maneuvering of a vehicle combination comprising a motorized towing vehicle and a trailer vehicle and which are coupled together via a universal joint. The vehicle combination has a towing vehicle sensor system and a trailer vehicle sensor system for detecting its actual position and actual position, wherein at least the trailer vehicle is provided with an environment sensor system for detecting the rear trailer environment. In a maneuvering operation, in which the vehicle combination is essentially rearranged into a target position and target position, the measured data acquired by the surroundings sensor system are evaluated, at least one target position and target position of the vehicle combination are determined and a trajectory is determined on which the vehicle combination from the actual position and actual position can be allocated to the target position and target position. The method provides that in a vehicle mounted on the trailer first electronic control unit, the measurement data of the environment sensors and the measurement data of the existing trailer vehicle sensors are taking into account the dimensions, the chassis geometry and the drawbar geometry of the trailer vehicle evaluable and related to the axis of rotation of the universal joint Target trajectory is determinable on which the trailer vehicle is rankable to reach the target position and the target position. The data of the desired trajectory of the first electronic control unit of the trailer vehicle can be transmitted to a arranged on the towing vehicle second electronic control unit, wherein in the second electronic control unit, the measured data of the towing vehicle sensors are taking into account the dimensions and the chassis geometry of the towing vehicle evaluated and that track-related course the desired steering deflection of the steerable wheels of the towing vehicle can be determined, which is required during the maneuvering to depart the transmitted desired trajectory.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Manövrieren eines Fahrzeuggespannes anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved device for maneuvering a vehicle combination.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine Vorrichtung zum Manövrieren eines Fahrzeuggespannes mit einem Zugfahrzeug und einem gelenkig mit diesem verbundenen Anhänger umfasst erfindungsgemäß zumindest ein mobiles modular aufgebautes Sensormodul mit zumindest einer Schnittstelle für ein externes Speicherelement mit Karteninformationen, zumindest einer Funkschnittstelle, zumindest einer optischen Erfassungseinheit, zumindest einer Positionsbestimmungseinheit, zumindest einem Leuchtmustergenerator, einer Inertialsensorik und zumindest einem elektrischen Energiespeicher mit einer Ladeeinheit, wobei die zumindest eine Positionsbestimmungseinheit, die zumindest eine Schnittstelle, die zumindest eine Funkschnittstelle, die zumindest eine optische Erfassungseinheit, der zumindest eine Leuchtmustergenerator, die Inertialsensorik und der zumindest eine elektrische Energiespeicher mit einer integrierten Recheneinheit verbunden sind.A device for maneuvering a vehicle combination with a towing vehicle and a trailer articulated thereto comprises according to the invention at least one mobile modular sensor module with at least one interface for an external memory element with map information, at least one radio interface, at least one optical detection unit, at least one position determination unit, at least one Light pattern generator, an inertial sensor and at least one electrical energy storage with a charging unit, wherein the at least one position determining unit, the at least one interface, the at least one radio interface, the at least one optical detection unit, the at least one light pattern generator, the inertial sensor and the at least one electrical energy storage with a integrated computing unit are connected.
Mittels einer derart ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, ein Zugfahrzeug mit einem Anhänger vergleichsweise preiswert aufzurüsten, um das Zugfahrzeug mit dem Anhänger autonom zu bewegen, auch wenn das Zugfahrzeug mit dem Anhänger üblicherweise nicht zum autonomen Fahrbetrieb vorgesehen ist.By means of such a device, it is possible to upgrade a towing vehicle with a trailer comparatively inexpensive to move the towing vehicle autonomously with the trailer, even if the towing vehicle with the trailer is not usually provided for autonomous driving.
Das Sensormodul ist ohne großen Aufwand an dem Anhänger befestigbar, so dass das Zugfahrzeug mit dem Anhänger zur Ausführung eines Fahrmanövers zumindest temporär im autonomen Fahrbetrieb bewegt werden kann.The sensor module can be fastened to the trailer without great effort, so that the towing vehicle with the trailer can be moved at least temporarily in autonomous driving operation to execute a driving maneuver.
In Bezug auf temporäres autonomes Fahren des Zugfahrzeuges mit dem Anhänger, insbesondere auf einem Betriebshof, ist mittels eines solchen Sensormoduls eine Kostenersparnis erzielbar.With regard to temporary autonomous driving of the towing vehicle with the trailer, in particular on a depot, cost savings can be achieved by means of such a sensor module.
Des Weiteren ist durch die Anordnung von mehreren solchen Sensormodulen im autonomen Fahrbetrieb ein Fahrspurwechsel sowohl auf eine linke Fahrspur als auch auf eine rechte Fahrspur möglich.Furthermore, by the arrangement of several such sensor modules in autonomous driving a lane change both on a left lane and on a right lane is possible.
Mittels der Vorrichtung werden dem Fahrzeuggespann, insbesondere zum autonomen Fahrbetrieb, zusätzlich „Augen“ gegeben.By means of the device, the vehicle combination, in particular for autonomous driving, additionally given "eyes".
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein Zugfahrzeug mit fünf Sensormodulen,
- 2 schematisch ein Fahrzeuggespann mit einem Zugfahrzeug mit drei Sensormodulen und einem Anhänger,
- 3 schematisch das Fahrzeuggespann mit dem Zugfahrzeug mit den drei Sensormodulen und dem Anhänger mit zwei Sensormodulen,
- 4 schematisch das Fahrzeuggespann gemäß 2 auf einer Fahrbahn,
- 5 schematisch das Fahrzeuggespann gemäß 3 auf der Fahrbahn,
- 6 schematisch das Fahrzeuggespann mit der Zugmaschine mit drei Sensormodulen und einem Anhänger mit einem Sensormodul,
- 7 schematisch das Fahrzeuggespann gemäß 6 beim Manövrieren,
- 8 schematisch drei perspektivische Ansichten des Sensormoduls,
- 9 schematisch eine perspektivische Ansicht des Sensormoduls mit Wischeinheiten,
- 10 schematisch eine perspektivische Ansicht des Sensormoduls mit Wischeinheiten und einer transparenten Schutzabdeckung,
- 11 schematisch eine perspektivische Ansicht des Sensormoduls mit Wischeinheiten und einem Solarmodul,
- 12 schematisch eine perspektivische Ansicht des Sensormoduls mit einem Leuchtmustergenerator und projiziertem Leuchtmuster,
- 13 schematisch das Sensormodul mit seinen Bestandteilen gemäß 12,
- 14 schematisch zwei miteinander und dem Zugfahrzeug kommunizierende Sensormodule,
- 15 schematisch ein Fahrzeuggespann in einer ersten Ausführungsform,
- 16 schematisch ein Fahrzeuggespann in einer zweiten Ausführungsform,
- 17 schematisch ein Fahrzeuggespann in einer dritten Ausführungsform,
- 18 schematisch ein Fahrzeuggespann in einer vierten Ausführungsform,
- 19 schematisch das Fahrzeuggespann in der dritten Ausführungsform mit fünf Sensormodulen und
- 20 schematisch das Fahrzeuggespann in der vierten Ausführungsform mit fünf Sensormodulen.
Showing: - 1 schematically a towing vehicle with five sensor modules,
- 2 schematically a vehicle combination with a towing vehicle with three sensor modules and a trailer,
- 3 schematically the vehicle combination with the towing vehicle with the three sensor modules and the trailer with two sensor modules,
- 4 schematically the vehicle combination according to 2 on a roadway,
- 5 schematically the vehicle combination according to 3 on the road,
- 6 schematically the vehicle combination with the tractor with three sensor modules and a trailer with a sensor module,
- 7 schematically the vehicle combination according to 6 while maneuvering,
- 8th schematically three perspective views of the sensor module,
- 9 schematically a perspective view of the sensor module with wiper units,
- 10 1 is a schematic perspective view of the sensor module with wiper units and a transparent protective cover;
- 11 1 schematically a perspective view of the sensor module with wiper units and a solar module,
- 12 1 is a schematic perspective view of the sensor module with a light pattern generator and projected light pattern;
- 13 schematically the sensor module with its components according to 12 .
- 14 schematically two sensor modules communicating with each other and the towing vehicle,
- 15 schematically a vehicle combination in a first embodiment,
- 16 schematically a vehicle combination in a second embodiment,
- 17 schematically a vehicle combination in a third embodiment,
- 18 schematically a vehicle combination in a fourth embodiment,
- 19 schematically the vehicle combination in the third embodiment with five sensor modules and
- 20 schematically the vehicle combination in the fourth embodiment with five sensor modules.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
In 1 ist ein Zugfahrzeug 1 mit fünf Sensormodulen 2 gezeigt, wobei drei Sensormodule 2 in einem Frontbereich und zwei Sensormodule 2 in einem den Frontbereich gegenüberliegenden Bereich angeordnet sind.In 1 is a towing vehicle 1 with five sensor modules 2 shown, with three sensor modules 2 in a front area and two sensor modules 2 are arranged in a region opposite the front region.
In der Nutzfahrzeug-Branche ist die Flexibilität einer Zuladung vergleichsweise wichtig. Diese Zuladung kann in Form von zumindest in den 2 bis 7 gezeigten Anhängern 3, Sattelaufliegern und/oder Spezialaufbauten realisiert werden. Im Folgenden wird der Einfachheit wegen der Begriff Anhänger 3 für diverse Ausführungen verwendet.In the commercial vehicle industry, the flexibility of a payload is comparatively important. This payload can take the form of at least in the 2 to 7 shown followers 3 , Semi-trailers and / or special bodies. In the following, for the sake of simplicity, the term pendant 3 used for various designs.
Der Anhänger 3 ist gelenkig mit dem Zugfahrzeug 1 verbunden, so dass sich im Fahrbetrieb, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, eine Position des Anhängers 3 relativ zu dem Zugfahrzeug 1 ändert.The trailer 3 is articulated with the towing vehicle 1 connected so that when driving, especially when cornering, a position of the trailer 3 relative to the towing vehicle 1 changes.
Nicht alle Zugfahrzeuge 1 sind mit einem Assistenzsystem zum autonomen Fahrbetrieb ausgestattet. Dennoch wird es Situationen geben, in welchen ein autonomer Fahrbetrieb des Zugfahrzeuges 1, insbesondere in Bezug auf einen Kostenfaktor, sehr attraktiv ist, beispielsweise auf einem Betriebshof.Not all towing vehicles 1 are equipped with an assistance system for autonomous driving. Nevertheless, there will be situations in which an autonomous driving operation of the towing vehicle 1 Especially in terms of a cost factor, is very attractive, for example, on a depot.
Um zu ermöglichen, dass das Zugfahrzeug 1, welches üblicherweise nicht für einen autonomen Fahrbetrieb vorgesehen ist, ohne Fahrzeugnutzer autonom bewegbar ist, ist ein in verschiedenen Ansichten, insbesondere in Figur 8 näher dargestelltes Sensormodul 2 vorgesehen.To allow the towing vehicle 1 , which is usually not intended for autonomous driving, without autonomous vehicle user is movable, is a in different views, in particular in FIG 8th closer illustrated sensor module 2 intended.
Das Sensormodul 2 ist ein flexibles und portables modulares System, welches an einem beliebigen Zugfahrzeug 1 und/oder an einem Anhänger 3, wobei zumindest das Zugfahrzeug 1 eine sogenannte und in Figur 14 näher gezeigte Fahrzeugschnittstelle F aufweist, befestigbar ist. Das Zufahrzeug 1 oder ein durch dasselbe und den Anhänger 3 gebildetes Fahrzeuggespann 4 kann somit im autonomen Fahrbetrieb bewegt werden, wobei durch Anordnung der Sensormodule 2 an dem Zugfahrzeug 1 und an dem Anhänger 3 diesen „Augen“ gegeben werden.The sensor module 2 is a flexible and portable modular system that can be used on any towing vehicle 1 and / or on a trailer 3 , where at least the towing vehicle 1 a so-called and in figure 14 closer shown vehicle interface F has, can be fastened. The Zufahrzeug 1 or one by the same and the trailer 3 formed vehicle combination 4 can thus be moved in autonomous driving, with the arrangement of the sensor modules 2 on the towing vehicle 1 and on the trailer 3 be given to these "eyes".
Das Sensormodul 2 oder mehrere Sensormodule 2 ist bzw. sind derart an dem Zugfahrzeug 1 angeordnet, dass es bzw. sie Funktionen in Bezug auf einen autonomen Fahrbetrieb übernehmen kann bzw. können. Insbesondere sind die Sensormodule 2 zur Vermeidung einer Kollision mit einem Hindernis, zur Selbstlokalisierung, zur Umgebungsvermessung etc. für ein Fahrzeuggespann 4 vorgesehen.The sensor module 2 or more sensor modules 2 is or are on the towing vehicle 1 arranged that it or they can take over functions in relation to an autonomous driving operation or can. In particular, the sensor modules 2 to avoid a collision with an obstacle, for self-localization, for environmental measurement, etc. for a vehicle combination 4 intended.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind fünf Sensormodule 2 an dem Zugfahrzeug 1 angeordnet, wobei die Sensormodule 2 derart an dem Zugfahrzeug 1 angeordnet sind, dass dieses „Rundumsicht“ hat.In the in 1 shown embodiment are five sensor modules 2 on the towing vehicle 1 arranged, wherein the sensor modules 2 such on the towing vehicle 1 are arranged that this has "all-round visibility".
In 2 ist ein Fahrzeuggespann 4 mit einem Zugfahrzeug 1 und einem Anhänger 3 in Form eines Aufliegers dargestellt, wobei nur an dem Zugfahrzeug 1 Sensormodule 2 angeordnet sind. Ein Bereich hinter dem Anhänger 3 und seitlich des Anhängers 3 ist mittels der Sensormodule 2 nicht erfassbar, da sich der Anhänger 3 im Erfassungsbereich der hinteren Sensormodule 2 des Zugfahrzeuges 1 befindet und somit ein Sichtfeld dieser Sensormodule 2 erheblich eingeschränkt ist. In 2 is a vehicle combination 4 with a towing vehicle 1 and a trailer 3 shown in the form of a trailer, with only the towing vehicle 1 sensor module 2 are arranged. An area behind the trailer 3 and side of the trailer 3 is by means of the sensor modules 2 not detectable, since the trailer 3 in the detection range of the rear sensor modules 2 of the towing vehicle 1 is located and thus a field of view of these sensor modules 2 is considerably limited.
In 3 ist das Fahrzeuggespann 4 dargestellt, wobei ein vorderer Umgebungsbereich des Fahrzeuggespannes 4 mittels der im Frontbereich des Zugfahrzeuges 1 angeordneten Sensormodule 2 erfassbar ist. An einem hinteren Ende des Anhängers 3 sind zwei Sensormodule 2 angeordnet, so dass eine Rundumsicht in Bezug auf das Fahrzeug 1 hergestellt ist.In 3 is the vehicle combination 4 illustrated, wherein a front surrounding area of the vehicle combination 4 by means of the front of the towing vehicle 1 arranged sensor modules 2 is detectable. At a rear end of the trailer 3 are two sensor modules 2 arranged, giving a panoramic view in relation to the vehicle 1 is made.
Eine Fahrsituation mit einem Fahrzeuggespann 4 gemäß 2 ist in 4 dargestellt. Dabei sind nur an dem Zugfahrzeug 1 Sensormodule 2 angeordnet, wobei sich das Fahrzeuggespann 4 auf einer Auffahrspur 5 befindet und einen Fahrspurwechsel auf eine links von der Auffahrspur 5 verlaufende Fahrspur 6 durchführen muss.A driving situation with a vehicle combination 4 according to 2 is in 4 shown. These are only on the towing vehicle 1 sensor module 2 arranged, with the vehicle combination 4 on a traffic lane 5 is located and a lane change to a left of the Auffahrspur 5 running lane 6 must perform.
Da nur das Zugfahrzeug 1 Sensormodule 2 aufweist, ist keine Rundumsicht für das Fahrzeuggespann 4 hergestellt, so dass das auf der Fahrspur 6 fahrende Fahrzeug 7 in seiner Position relativ zu dem Zugfahrzeug 1 von den Sensormodulen 2 nicht erfassbar ist und dadurch ein vergleichsweise hohes Kollisionsrisiko für das Fahrzeuggespann 4 und das Fahrzeug 7 bei dem durchzuführenden Fahrspurwechsel besteht.Because only the towing vehicle 1 sensor module 2 has no all-round view for the vehicle combination 4 made that on the lane 6 moving vehicle 7 in its position relative to the towing vehicle 1 from the sensor modules 2 is not detectable and thus a comparatively high risk of collision for the vehicle combination 4 and the vehicle 7 consists of the lane change to be carried out.
Sind, wie in 3 zusätzlich an dem Anhänger 3 des Fahrzeuggespannes 4 Sensormodule 2 vorhanden, weist das Fahrzeuggespann 4 eine Rundumsicht auf, wobei das Fahrzeug 7 zumindest von den Sensormodulen 2 des Anhängers 3 erfassbar ist, wie 5 zeigt.Are, as in 3 in addition to the trailer 3 of the vehicle combination 4 sensor module 2 present, indicates the vehicle combination 4 an all-round view, being the vehicle 7 at least from the sensor modules 2 of the trailer 3 is detectable, how 5 shows.
Die 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel, wobei an dem Zugfahrzeug 1 zumindest drei Sensormodule 2 und an dem Anhänger 3 ein Sensormodul 2 vorhanden ist, so dass das Fahrzeuggespann 4 keine Rundumsicht hat.The 6 and 7 show an embodiment, wherein on the towing vehicle 1 at least three sensor modules 2 and on the trailer 3 a sensor module 2 is present, so that the vehicle combination 4 has no visibility.
In 6 befindet sich das Fahrzeuggespann 4 in einer Geradeausfahrt, wobei 7 das Fahrzeuggespann 4 bei einer Kurvenfahrt zeigt.In 6 is the vehicle combination 4 in a straight-ahead driving, where 7 the vehicle combination 4 when cornering shows.
Durch die Position des Zugfahrzeuges 1 relativ zu dem Anhänger 3 verkleinert sich der Sichtbereich der Sensormodule 2, so dass im Wesentlichen ein Seitenbereich des Fahrzeuggespannes 4 nicht erfassbar ist. Beim Einsatz von nur einem Sensormodul 2 am Anhänger 3 treten also blinde Bereiche auf, so dass ein autonomer Fahrbetrieb des Fahrzeuggespannes 4 eingeschränkt ist.By the position of the towing vehicle 1 relative to the trailer 3 the field of view of the sensor modules decreases 2 , so that essentially a side area of the vehicle combination 4 is not detectable. When using only one sensor module 2 on the trailer 3 occur blind areas, so that an autonomous driving operation of the vehicle combination 4 is restricted.
Beispielsweise ist ein Fahrspurwechsel nach links möglich, nach rechts jedoch nicht, da sich im nicht erfassbaren, also blinden Bereich, ein Verkehrsteilnehmer befinden kann. Eine solche Anordnung von Sensormodulen 2 am Fahrzeuggespann 4 kann für dieses für einen sogenannten Einfädelvorgang ausreichend sein. Sofern das Fahrzeuggespann 4 fortlaufend auf einer rechten Fahrspur fährt, ist ein solches Fahrmanöver vergleichsweise sicher. Jedoch ist es nicht möglich, ein nicht näher gezeigtes, stehendes Fahrzeug durch einen Fahrspurwechsel zu umfahren, da anschließend ein Fahrspurwechsel nach rechts erforderlich wäre. Eine sichere Alternative dazu stellt ein Stehenbleiben und Warten dar, bis das stehende Fahrzeug entfernt wird oder weiterfährt.For example, a lane change to the left is possible, but not to the right, since there may be a road user in the undetectable, ie blind area. Such an arrangement of sensor modules 2 on the vehicle combination 4 may be sufficient for this for a so-called Einfädelvorgang. If the vehicle combination 4 Continuously driving on a right lane, such a maneuver is relatively safe. However, it is not possible to avoid a not shown in detail, standing vehicle by a lane change, since then a lane change to the right would be required. A safe alternative to this is to stop and wait until the stationary vehicle is removed or continues.
8 zeigt drei verschiedene perspektivische Ansichten A1 bis A3 einer beispielhaften Ausführungsform des Sensormoduls 2. 8th shows three different perspective views A1 to A3 an exemplary embodiment of the sensor module 2 ,
In einer ersten Ansicht A1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorderseite V des Sensormoduls 2 von oben, in einer zweiten Ansicht A2 ist eine perspektivische Darstellung der Vorderseite V von unten und in einer dritten Ansicht A3 ist eine perspektivische Darstellung einer Rückseite R des Sensormoduls 2 von oben dargestellt.In a first view A1 is a perspective view of a front side V of the sensor module 2 from above, in a second view A2 is a perspective view of the front V from below and in a third view A3 is a perspective view of a back R of the sensor module 2 shown from above.
Wie in den beiden ersten Ansichten A1, A2 gezeigt ist, umfasst das Sensormodul 2 vier Erfassungseinheiten E1 bis E4, wobei eine erste Erfassungseinheit E1 als ein ultraschallbasierter Sensor, eine zweite Erfassungseinheit E2 als ein lidarbasierter Sensor, eine dritte Erfassungseinheit E3 als ein radarbasierter Sensor E3 und eine vierte Erfassungseinheit E4 als sogenannte Fisheye Camera ausgeführt ist.As in the first two views A1 . A2 is shown includes the sensor module 2 four detection units E1 to E4 , wherein a first detection unit E1 as an ultrasound-based sensor, a second detection unit E2 as a lidar-based sensor, a third detection unit E3 as a radar-based sensor E3 and a fourth detection unit E4 is executed as a so-called fisheye camera.
Die erste Erfassungseinheit E1, die zweite Erfassungseinheit E2 und die dritte Erfassungseinheit E3 sind an der Vorderseite V des Sensormoduls 2 angeordnet, wobei die erste Erfassungseinheit E1 oberhalb der zweiten Erfassungseinheit E2 und diese oberhalb der dritten Erfassungseinheit E3 angeordnet ist, so dass sich die zweite Erfassungseinheit E2 in Längsausdehnung des Sensormoduls 2 zwischen der ersten Erfassungseinheit E1 und der dritten Erfassungseinheit E3 befindet.The first registration unit E1 , the second detection unit E2 and the third detection unit E3 are at the front V of the sensor module 2 arranged, wherein the first detection unit E1 above the second detection unit E2 and these above the third detection unit E3 is arranged, so that the second detection unit E2 in longitudinal extent of the sensor module 2 between the first detection unit E1 and the third detection unit E3 located.
Die vierte Erfassungseinheit E4, insbesondere die Fisheye Camera, ist an einer Unterseite U des Sensormoduls 2 angeordnet.The fourth detection unit E4 , especially the fisheye camera, is at a bottom U of the sensor module 2 arranged.
Die dritte Ansicht A3 zeigt die Rückseite R des Sensormoduls 2, an welcher eine Haltevorrichtung 8 zur Befestigung des Sensormoduls 2 an dem Fahrzeug 1 angeordnet ist. Die Haltevorrichtung 8 kann standardisiert sein, wobei diese beispielsweise als Dauermagnet ausgeführt ist und somit in einem ferromagnetischen Bereich des Zugfahrzeuges 1 oder des Anhängers 3 anordbar ist. Insbesondere ist die Haltevorrichtung 8 derart ausgebildet, dass das jeweilige Sensormodul 2 im Wesentlichen diebstahlsicher an dem Fahrzeuggespann 4 befestigbar ist.The third view A3 shows the back R of the sensor module 2 , on which one holder 8th for mounting the sensor module 2 on the vehicle 1 is arranged. The holding device 8th can be standardized, which is designed for example as a permanent magnet and thus in a ferromagnetic region of the towing vehicle 1 or the trailer 3 can be arranged. In particular, the holding device 8th designed such that the respective sensor module 2 essentially theft-proof on the vehicle combination 4 is fastened.
Dabei ist die Haltevorrichtung 8 derart ausgebildet, dass das jeweilige Sensormodul 2 auch im Fahrbetrieb und beispielsweise beim Überfahren von Unebenheiten sicher an dem Fahrzeuggespann 4 gehalten ist.In this case, the holding device 8th designed such that the respective sensor module 2 even when driving and for example when driving over bumps safely on the vehicle combination 4 is held.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sensormoduls 2, wobei im Bereich der ersten Erfassungseinheit E1, d. h. im Bereich des ultraschallbasierten Sensors, und im Bereich der zweiten Erfassungseinheit E2, d. h. im Bereich des lidarbasierten Sensors, jeweils eine Wischeinheit 9 zur Reinigung dieser beiden Erfassungseinheiten E1, E2 angeordnet ist. 9 shows a perspective view of a sensor module 2 , wherein in the region of the first detection unit E1 ie in the area of the ultrasound-based sensor, and in the area of the second detection unit E2 , ie in the region of the lidar-based sensor, in each case one wiper unit 9 for cleaning these two detection units E1 . E2 is arranged.
Diese Wischeinheiten 9 weisen jeweils einen Wischarm auf und sind ansteuerbar, so dass sich der Wischarm bewegt und somit die entsprechende Erfassungseinheit E1, E2 gereinigt wird.These wiping units 9 each have a wiper arm and are controllable, so that moves the wiper arm and thus the corresponding detection unit E1 . E2 is cleaned.
Das in 10 gezeigte Sensormodul 2 weist zusätzlich zu den Wischeinheiten 9 eine transparente, insbesondere transluzente, Schutzabdeckung 10 auf, mittels welcher die an der Vorderseite angeordneten Erfassungseinheiten E1 bis E3, insbesondere vor Verschmutzungen, geschützt sind. Darüber hinaus sind die Erfassungseinheiten E1 bis E3 mittels der Schutzabdeckung 10 gegenüber mechanischen Einwirkungen geschützt, wobei die Schutzabdeckung 10 einen mechanischen Verschmutzungsschutz darstellt.This in 10 shown sensor module 2 indicates in addition to the wiper units 9 a transparent, in particular translucent, protective cover 10 on, by means of which arranged on the front detection units E1 to E3 , in particular from contamination, are protected. In addition, the registration units E1 to E3 by means of the protective cover 10 protected against mechanical effects, with the protective cover 10 represents a mechanical pollution protection.
Die Schutzabdeckung 10 ist ausrollbar und/oder ausklappbar, so dass die Schutzabdeckung 10 die Vorderseite des Sensormoduls 2 schützt, beispielsweise wenn das Fahrzeuggespann 4 ein Baustellenfahrzeug ist.The protective cover 10 is rollable and / or foldable, leaving the protective cover 10 the front of the sensor module 2 protects, for example when the vehicle combination 4 is a construction vehicle.
In 11 ist ein Sensormodul 2 dargestellt, welches zwei Wischeinheiten 9 aufweist und ein Solarmodul 11 zur Stromversorgung des Sensormoduls 2 und/oder zur Datenübertragung umfasst. Die Datenübertragung erfolgt z. B. über LAN oder WLAN.In 11 is a sensor module 2 shown, which two wiping units 9 has and a solar module 11 to power the sensor module 2 and / or for data transmission. The data transfer takes place z. Via LAN or WLAN.
Beispielsweise ist der mittels des Solarmoduls 11 erzeugte Strom einem in 13 gezeigten Energiespeicher 12 des Sensormoduls 2 und/oder einem Bordnetz des Fahrzeuggespannes 4 zuführbar.For example, the means of the solar module 11 generated electricity in 13 shown energy storage 12 of the sensor module 2 and / or an electrical system of the vehicle combination 4 fed.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Sensormoduls 2 mit einem Leuchtmustergenerator 13 und einem erzeugten Leuchtmuster L, welches zur Kalibrierung der Erfassungseinheiten E1 bis E4 dient. 12 shows a perspective view of a sensor module 2 with a light pattern generator 13 and a generated light pattern L which is used to calibrate the detection units E1 to E4 serves.
Ein beispielhafter Ablauf zur Kalibrierung wird im Folgenden erläutert.An exemplary procedure for the calibration is explained below.
Vor einem Losfahren des Fahrzeuggespannes 4 wird eine Anzahl von Sensormodulen 2 an diesem angeordnet. Beispielsweise sind die Sensormodule 2 an normierten Positionen und/oder mittels der Haltevorrichtung 8 an geeigneten Positionen anbringbar.Before starting the vehicle combination 4 becomes a number of sensor modules 2 arranged at this. For example, the sensor modules 2 at normalized positions and / or by means of the holding device 8th attachable at suitable positions.
Der autonome Fahrbetrieb des Fahrzeuggespannes 4 ist dann aktivierbar, wobei eine interne Kalibrierung in Bezug auf sensorspezifische Eigenschaften der jeweiligen Erfassungseinheit E1 bis E4 bereits erfolgt ist.The autonomous driving operation of the vehicle combination 4 is then activated, with an internal calibration with respect to sensor-specific characteristics of the respective detection unit E1 to E4 already done.
Die Kalibrierung der Erfassungseinheiten E1 bis E4 erfolgt grob im Stand des Fahrzeuggespannes 4 anhand des mittels des Leuchtmustergenerators 13 auf einen Boden und in die Umgebung des Fahrzeuggespannes 4 projizierten Leuchtmusters.The calibration of the acquisition units E1 to E4 is roughly in the state of the vehicle combination 4 by means of the light pattern generator 13 on a floor and in the vicinity of the vehicle combination 4 projected light pattern.
Die Sensormodule 2 nehmen eine Kommunikation mit dem Fahrzeuggespann 4, insbesondere dem Zugfahrzeug 1, über die Fahrzeugschnittstelle F auf, wobei die Sensormodule 2 über diese Verbindung mit dem Fahrzeuggespann 4, insbesondere dem Zugfahrzeug 1, Informationen zu diesem, wie beispielsweise zu Abmessungen des Fahrzeuggespannes 4, um was für einen Anhänger 3 es sich handelt, wie viele Achsen das Fahrzeuggespann 4 aufweist und/oder welche Fahrzeugdynamik vorhanden ist, erhält.The sensor modules 2 take a communication with the vehicle combination 4 , in particular the towing vehicle 1 , via the vehicle interface F on, with the sensor modules 2 via this connection with the vehicle combination 4 , in particular the towing vehicle 1 , Information about this, such as dimensions of the vehicle combination 4 What a trailer 3 it is how many axles the vehicle combination 4 has and / or what vehicle dynamics is present receives.
Eine Feinkalibrierung der Erfassungseinheiten E1 bis E4 ist ab einem Fahrtantritt des Fahrzeuggespannes 4 während des autonomen Fahrens durchgeführt. Durch die Bewegung des Fahrzeuggespannes 4 können vergleichsweise viele Kalibrierparameter verifiziert und verfeinert werden.A fine calibration of the detection units E1 to E4 is from a journey of the vehicle combination 4 performed during autonomous driving. By the movement of the vehicle combination 4 comparatively many calibration parameters can be verified and refined.
Geplante Trajektorien des Fahrzeuggespannes 4, insbesondere in Bezug auf ein Trajektorienetz, werden dann im autonomen Fahrbetrieb abgefahren und nach dem Abfahren ist der autonome Fahrbetrieb deaktivierbar. Bei einem Anhängerwechsel sind die Sensormodule 2 von dem entsprechenden Anhänger 3 entfernbar, um diese gegebenenfalls an einem anderen Anhänger 3 anzuordnen.Planned trajectories of the vehicle combination 4 , in particular in relation to a trajectory network, are then traversed in autonomous driving and after driving off the autonomous driving mode can be deactivated. When a trailer change the sensor modules 2 from the corresponding trailer 3 removable, if necessary attached to another trailer 3 to arrange.
13 zeigt beispielhaft ein solches Sensormodul 2 mit seinen Bestandteilen in einer stark vereinfachten Form. 13 shows an example of such a sensor module 2 with its components in a simplistic form.
Das Sensormodul 2 umfasst die vier Erfassungseinheiten E1 bis E4, eine Positionsbestimmungseinheit 14, eine Schnittstelle 15, insbesondere zur Kopplung des Sensormoduls 2 mit einem externen Speicherelement, beispielsweise eine Micro SD, eine Funkschnittstelle 16, über die das Sensormodul 2 mit der Fahrzeugschnittstelle F und somit mit dem Fahrzeuggespann 4 kommuniziert, eine Recheneinheit 17 und den elektrischen Energiespeicher 12 mit einer mit diesem verbundenen als Pfeil dargestellten Ladeeinheit 18. The sensor module 2 includes the four detection units E1 to E4 , a position determination unit 14 , an interface 15 , in particular for coupling the sensor module 2 with an external storage element, for example a micro SD, a radio interface 16 over which the sensor module 2 with the vehicle interface F and thus with the vehicle combination 4 communicates, an arithmetic unit 17 and the electrical energy storage 12 with a charging unit connected thereto as an arrow 18 ,
Zudem umfasst das Sensormodul 2 den Leuchtmustergenerator 13 und eine Inertialsensorik 19. Die Inertialsensorik 19 umfasst beispielsweise ein Gyroskop, einen Beschleunigungssensor und/oder einen Drehratensensor.In addition, the sensor module includes 2 the light pattern generator 13 and an inertial sensor 19 , The inertial sensor 19 For example, it includes a gyroscope, an acceleration sensor, and / or a yaw rate sensor.
Die Erfassungseinheiten E1 bis E4, die Positionsbestimmungseinheit 14, die Schnittstelle 15, die Funkschnittstelle 16, der elektrische Energiespeicher 12, die Inertialsensorik 19 und der Leuchtmustergenerator 13 sind mit der Recheneinheit 17 verbunden, welcher erfasste Signale der Erfassungseinheiten E1 bis E4, der Positionsbestimmungseinheit 14, der Inertialsensorik 19 sowie über die Schnittstelle 15 und die Funkschnittstelle 16 empfangene Informationen zur Auswertung und Verarbeitung zuführbar sind.The registration units E1 to E4 , the position determination unit 14 , the interface 15 , the radio interface 16 , the electrical energy storage 12 , the inertial sensors 19 and the light pattern generator 13 are with the arithmetic unit 17 connected, which detected signals of the detection units E1 to E4 , the position determination unit 14 , the inertial sensor system 19 as well as via the interface 15 and the radio interface 16 received information for evaluation and processing can be fed.
14 zeigt ein Fahrzeuggespann 4 und zwei Sensormodule 2, die insbesondere am Anhänger 3 angeordnet sind. Die beiden Sensormodule 2 kommunizieren miteinander über die Funkschnittstelle 16 und stimmen sich ab, wobei jedes der Sensormodule 2 auch die Kommunikation mit dem Fahrzeuggespann 4, insbesondere dem Zugfahrzeug 1 über die Fahrzeugschnittstelle F aufnimmt. Dabei sind Informationen, insbesondere zum Kalibrierprozess, austauschbar. 14 shows a vehicle combination 4 and two sensor modules 2 , especially on the trailer 3 are arranged. The two sensor modules 2 communicate with each other via the radio interface 16 and agree, with each of the sensor modules 2 also the communication with the vehicle combination 4 , in particular the towing vehicle 1 via the vehicle interface F receives. In this case, information, in particular for the calibration process, interchangeable.
Die Fahrzeugschnittstelle F ist mit einer Steuereinheit 20 verbunden, an welche Signale und Informationen des jeweiligen Sensormoduls 2 übermittelbar sind, wobei mittels der Steuereinheit 20 Aktoren 21 bis 24 zur Ansteuerung eines Antriebes, einer Bremse, einer Lenkung und/oder eines Getriebes des Zugfahrzeuges 1 derart steuerbar sind, dass das Fahrzeuggespann 4 im autonomen Fahrbetrieb bewegbar ist.The vehicle interface F is with a control unit 20 connected to which signals and information of the respective sensor module 2 can be transmitted, wherein by means of the control unit 20 actuators 21 to 24 for controlling a drive, a brake, a steering and / or a transmission of the towing vehicle 1 are controllable so that the vehicle combination 4 is movable in autonomous driving.
15 zeigt ein Fahrzeuggespann 4 in einer ersten Ausführungsform und in 16 ist ein Fahrzeuggespann 4 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. 15 shows a vehicle combination 4 in a first embodiment and in 16 is a vehicle combination 4 shown in a second embodiment.
Wie oben beschrieben, ist der Anhänger 3 gelenkig mit dem Zugfahrzeug 1 verbunden. Zum autonomen Fahrbetrieb der Fahrzeuggespanne 4 mit Hilfe der Sensormodule 2 ist es erforderlich, dass ein Knickwinkel α zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem entsprechenden Anhänger 3 erfassbar ist und einem in dem Zugfahrzeug 1 vorhandenen System zum autonomen Fahrbetrieb zuführbar ist. Der Knickwinkel α ist insbesondere anhand erfasster Signale eines nicht näher dargestellten Knickwinkelsensors ermittelbar.As described above, the trailer is 3 articulated with the towing vehicle 1 connected. For the autonomous driving of the vehicle combination 4 with the help of the sensor modules 2 It is necessary that a bending angle α between the towing vehicle 1 and the corresponding trailer 3 is detectable and one in the towing vehicle 1 existing system for autonomous driving is fed. The bending angle α is determined in particular on the basis of detected signals of a kink angle sensor, not shown.
Bei einem Sattelauflieger als Anhänger 3 bildet ein Drehschemel einen Drehpunkt D und bei einem gewöhnlichen Anhänger 3 bildet eine Deichsel den Drehpunkt D.For a semitrailer as a trailer 3 a turntable forms a fulcrum D and at a common trailer 3 a drawbar forms the fulcrum D ,
In 17 ist ein Fahrzeuggespann 4 in einer dritten Ausführungsform dargestellt, wobei das Fahrzeuggespann 4 zwei Anhänger 3 umfasst, von denen einer als Sattelauflieger und der andere als gewöhnlicher Anhänger 3 ausgeführt ist.In 17 is a vehicle combination 4 illustrated in a third embodiment, wherein the vehicle combination 4 two followers 3 includes, one as a semi-trailer and the other as an ordinary trailer 3 is executed.
Eine vierte Ausführungsform des Fahrzeuggespannes 4 ist in 18 dargestellt, wobei das Fahrzeuggespann 4 zwei gewöhnliche Anhänger 3 umfasst.A fourth embodiment of the vehicle combination 4 is in 18 represented, wherein the vehicle combination 4 two ordinary pendants 3 includes.
Gemäß der dritten und vierten Ausführungsform des Fahrzeuggespannes 4 sind an jedem der beiden Anhänger 3 jeweils zwei Sensormodule 2 angeordnet, so dass im Wesentlichen eine Rundumsicht sichergestellt werden kann.According to the third and fourth embodiment of the vehicle combination 4 are on each of the two pendants 3 two sensor modules each 2 arranged so that essentially an all-round view can be ensured.
19 zeigt das Fahrzeuggespann 4 in der dritten Ausführungsform, wobei nur ein hinterer Anhänger 3 mit zwei Sensormodulen 2 bestückt ist und in 20 ist das Fahrzeuggespann 4 in der vierten Ausführungsform dargestellt, wobei auch hier nur der hintere Anhänger 3 zwei Sensormodule 2 aufweist. 19 shows the vehicle combination 4 in the third embodiment, with only one rear trailer 3 with two sensor modules 2 is equipped and in 20 is the vehicle combination 4 shown in the fourth embodiment, in which case only the rear trailer 3 two sensor modules 2 having.
Die Verringerung der Anzahl der Sensormodule 2 gemäß den 19 und 20 ist möglich, wobei es hierbei zwingend erforderlich ist, sogenannte Manöverkatalogeinschränkungen zu berücksichtigen.The reduction in the number of sensor modules 2 according to the 19 and 20 is possible, in which case it is absolutely necessary to take into account so-called maneuver catalog restrictions.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Zugfahrzeugtowing vehicle
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22
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Sensormodulsensor module
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33
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Anhängerpendant
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44
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Fahrzeuggespannvehicle combination
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55
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AuffahrspurAuffahrspur
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66
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Fahrspurlane
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77
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Fahrzeugvehicle
-
88th
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Haltevorrichtungholder
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99
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Wischeinheitwiping unit
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1010
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Schutzabdeckungprotective cover
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1111
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Solarmodulsolar module
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1212
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Energiespeicherenergy storage
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13 13
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LeuchtmustergeneratorLight Pattern Generator
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1414
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PositionsbestimmungseinheitPosition Determination Entity
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1515
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Schnittstelleinterface
-
1616
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FunkschnittstelleRadio interface
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1717
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Recheneinheitcomputer unit
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1818
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Ladeeinheitcharging unit
-
1919
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Inertialsensorikinertial sensors
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2020
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Steuereinheitcontrol unit
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21 bis 2421 to 24
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Aktor
actuator
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A1A1
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erste Ansichtfirst view
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A2A2
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zweite Ansichtsecond view
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A3A3
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dritte Ansichtthird view
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E1E1
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erste Erfassungseinheitfirst detection unit
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E2E2
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zweite Erfassungseinheitsecond detection unit
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E3E3
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dritte Erfassungseinheitthird detection unit
-
E4E4
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vierte Erfassungseinheit
fourth detection unit
-
DD
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Drehpunktpivot point
-
FF
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FahrzeugschnittstelleVehicle interface
-
LL
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Leuchtmusterlight pattern
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VV
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Vorderseitefront
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RR
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Rückseiteback
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UU
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Unterseite
bottom
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αα
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Knickwinkelbending angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102012004440 A1 [0002]DE 102012004440 A1 [0002]
