DE102018110270A1

DE102018110270A1 - System zum automatischen ankuppeln eines anhängers

Info

Publication number: DE102018110270A1
Application number: DE102018110270.4A
Authority: DE
Inventors: Donald Jacob Mattern; Hongtei Eric Tseng; John Paul Shaw; Jill Plavcan; Lisa Yeung; Thomas Edward Pilutti
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-05-01
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-11-08
Also published as: US20190202252A1; US11084345B2; US20180312022A1; US10266023B2

Abstract

Ein Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Bildgebungssystem, ein Lenksystem, ein Koppelnavigationssystem und eine Steuerung. Die Steuerung bestimmt einen Kupplungsort in einem Fahrzeugaußenseitenbild, das von dem Kamerasystem empfangen wurde, leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs mit dem Kupplungsort auszurichten, und steuert das Lenksystem, um das Fahrzeug entlang des Weges zu führen, einschließlich Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Fahrzeugsystem zum Unterstützen einer Ausrichtung des Fahrzeugs zum Ankuppeln an einen Anhänger. Insbesondere steuert das System das Lenken des Fahrzeugs, um die Fahrzeugkupplungskugel in Ausrichtung mit einer Anhängerkupplung zu bringen.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Fahrzeugkupplungskugel mit der erwünschten Anhängerkupplung abhängig von dem Anfangsstandort des Anhängers bezogen auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Kombination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug richtig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur richtigen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt von dem Fahrer gesehen werden. Dieser Mangel an Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und Kupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für eine nachfolgende Reihe an Manövern zu vermerken. Des Weiteren bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem ein Bildgebungssystem, ein Lenksystem, ein Koppelnavigationssystem und eine Steuerung. Die Steuerung bestimmt einen Kupplungsort in einem Fahrzeugaußenseitenbild, das von dem Bildgebungssystem empfangen wurde, leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs mit dem Kupplungsort auszurichten, und steuert das Lenksystem, um das Fahrzeug entlang des Weges zu führen, einschließlich Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden.
Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale einschließen:

• das Bildgebungssystem beinhaltet eine Vielzahl von Kameras, die zusammen Bilder um das Fahrzeug aufnehmen, und die Steuerung empfängt Bilddaten von jeder von der Vielzahl von Kameras und fügt die Bilddaten zu dem Fahrzeugaußenseitenbild als eine Draufsicht eines Bereichs um das Fahrzeug zusammen;
• es ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingeschlossen, die einen Touchscreen aufweist, wobei die Steuerung ferner das Fahrzeugaußenseitenbild auf dem Touchscreen anzeigt und den Kupplungsort durch Empfangen einer Benutzerangabe des Kupplungsorts durch eine Eingabe auf dem Touchscreen bestimmt;
• die Steuerung bestimmt ferner den Kupplungsort durch Anwenden eines Koordinatensystems auf das Fahrzeugaußenseitenbild und Korrelieren eines eingegebenen Orts auf dem Touchscreen mit dem Koordinatensystem;
• die Steuerung bestimmt ferner den Kupplungsort durch Verarbeiten des Fahrzeugaußenseitenbildes in einem Bereich benachbart zu einem eingegebenen Ort, um eine Kupplung in dem Bereich zu identifizieren;
• ein Getriebe ist eingeschlossen, wobei das Ableiten des Fahrzeugweges Bestimmen von zumindest einem Richtungsänderungspunkt beinhaltet, was eine Zustandsänderung des Getriebes zwischen einem Vorwärtsfahrmodus und einem Rückwärtsfahrmodus erforderlich macht;
• die Steuerung gibt einem Fahrer an, dass die Zustandsänderung des Getriebes erforderlich ist, wenn das Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden, angibt, dass der Standort des Fahrzeugs mit dem zumindest einen Richtungsänderungspunkt übereinstimmt;
• die Steuerung steht in Kommunikation mit dem Getriebe und die Steuerung veranlasst das Getriebe dazu, die erforderliche Zustandsänderung davon umzusetzen, wenn das Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden, angibt, dass der Standort des Fahrzeugs mit dem zumindest einen Richtungsänderungspunkt übereinstimmt; oder
• ein Bremssystem und eine Drossel sind eingeschlossen, wobei die Steuerung in Verbindung mit dem Steuern des Lenksystems, um das Fahrzeug entlang des Fahrweges zu führen, ferner das Bremssystem und die Drossel steuert, um eine Bewegung des Fahrzeugs entlang des Fahrzeugweges herbeizuführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug eine Vielzahl von Kameras, die zusammen Bilder um das Fahrzeug aufnehmen, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die eine Anzeige beinhaltet, und eine Steuerung. Die Steuerung fügt Bilddaten, die von jeder der Vielzahl von Kameras empfangen wurden, zu einem Fahrzeugaußenseitenbild in Draufsicht zusammen, stellt das Bild auf einer Anzeige dar, empfängt eine Benutzereingabe eines Kupplungsortes durch die Mensch-Maschine-Schnittstelle und leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs zu dem Kupplungsort zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs in Ausrichtung mit einer Anhängerkupplung Folgendes: Darstellen eines Fahrzeugaußenseitenbildes in Draufsicht auf einer Anzeige in dem Fahrzeug, Empfangen einer Benutzereingabe, die einen Bereich auf der Anzeige angibt, Korrelieren des Bereichs auf der Anzeige mit einem auf das Bild angewendeten Koordinatensystem und Einstellen des eingegebenen Orts als einen Kupplungsort, Ableiten eines Fahrzeugweges, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs mit dem Kupplungsort auszurichten, und Steuern eines Fahrzeuglenksystems, um das Fahrzeug entlang des Weges zu führen.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer ungekoppelten Position bezogen auf einen Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen einer Ausrichtung des Fahrzeugs mit einem Anhänger in eine Postion zum Ankuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine Vorderansicht einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human-machine interface - HMI) eines Fahrzeugs während eines Schrittes, bei dem ein Benutzer eine Anhängerkupplung in einem Bild lokalisiert, das durch das System dargestellt wird;
4 ist eine Vorderansicht der HMI während eines nachfolgenden Schrittes einer Ausrichtungssequenz;
5 ist eine Vorderansicht der HMI während eines weiteren nachfolgenden Schrittes der Ausri chtungssequenz;
6 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs während eines Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
7 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
8 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
9 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger; und
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in der Ausrichtungssequenz darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“; „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der nachstehenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, in den Ansprüchen ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es/sie sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen ein System, um ein Fahrzeug 12 bei der Ausrichtung mit einer Kupplung 14 eines Anhängers 16 zum Koppeln des Anhängers 16 an das Fahrzeug 12 zu unterstützen oder anderweitig vollständig oder teilweise zu steuern. Das sogenannte Kupplungsunterstützungssystem 10 beinhaltet ein Bildgebungssystem, das in einer Ausführungsform in Form eines Kamerasystems 18 sein kann, ein Lenksystem 20 und ein Positioniersystem 22, das in einer Ausführungsform ein Koppelnavigationssystem oder eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 umfassen kann. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 beinhaltet ferner eine Steuerung 26, die einen Ort 28 (4) der Kupplung 14 des Anhängers 16 in einem Bild 30 (3) von einer oder gerichtet auf eine Außenseite 32 eines Fahrzeugs 12 bestimmt, wobei das Bild 30 von dem Kamerasystem 18 empfangen wird. Die Steuerung 26 leitet ferner einen Fahrzeugweg 32 ab (FIG, 6), um eine Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 mit dem Kupplungsort 28 auszurichten, und steuert das Lenksystem 20, um das Fahrzeug 12 entlang des Weges 32 zu führen, was Nachverfolgen einer Position 36 des Fahrzeugs 12 unter Verwendung von Informationen einschließt, die von dem Positioniersystem 22 empfangen wurden.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in dem Systemdiagramm aus 2 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erhalten oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierinformationen von dem Positioniersystem 22, das die vorangehend erwähnte Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positioniersystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen in dem Positioniersystem 22 zu bestimmen. Insbesondere kann das Koppelnavigationssystem 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem lokalen Koordinatensystem auf Grundlage von zumindest einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels δ bestimmen. Andere Fahrzeuginformationen, die von dem Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder eine Reihe davon sowie weitere Fahrzeugsensoren und - vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 16, welche die Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um einen Indikator des Kupplungsorts 28 zu bestimmen, wie etwa einen Bereich von Kupplungsorten 28.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12, bei dem es sich um ein Servolenksystem handeln kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 auf eine Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggieerate gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 20 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann von dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrades (1) bereitgestellt werden. Allerdings ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch an die gelenkten Rädern 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt, der Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, der nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrades erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen hinweist, wobei das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, das manuelle Eingreifen mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen verfügen einige Fahrzeuge über ein Servolenksystem 20, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines solchen Fahrzeugs gelöst wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 26 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des erwünschtes Weges 32 zu führen (6). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von dem Kamerasystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachfolgend erörtert.
Wie außerdem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 außerdem mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 70 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 72, den Geschwindigkeitssensor 56 und das Positioniersystem 22 und andere erdenkliche Mittel bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden können. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 70 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 mit einem Anhänger 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 reduzieren kann. Hierin wird offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Alarmsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Teil des Anhängers 16 ausgeben kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 72, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während der dieses teilweise oder autonom mit dem Anhänger 16 ausgerichtet wird, zu regulieren. Wie vorangehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe entsprechend einem Ort über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabepads oder dergleichen. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 96, einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung kann ebenfalls die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 und eine Angabe des bestimmten Kupplungsorts 28 auf der Anzeige 44 anzeigen und kann ferner in der Lage sein, Remote-Benutzereingabe über die Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung Feedback-Informationen, wie etwa optische, akustische und taktile Alarme, bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorangehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich dem Kamerasystem 18, dem Servolenksystem 20, dem Fahrzeugbremssteuersystem 70, dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg 32 zur Ausrichtung mit dem Anhänger 16 zu erzielen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungs- und/oder Kupplungserfassungs- und -lokalisierungsroutine 64, einer Wegableitungsroutine 66 und einer Betriebsroutine 68. Es ist anzumerken, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere denkbare bordeigene oder externe Fahrzeugsteuersysteme integriert.
Die vorangehend erwähnte Integrierung des Touchscreens 42 in die HMI 40 kann das Bestimmten des Kupplungsorts 28 durch Annehmen einer Benutzereingabe in Bezug auf den Kupplungsort 28 in einem Bild, das durch das vorangehend erwähnte Bildgebungssystem aufgenommen wurde, unterstützen. In dem vorangehend beschriebenen Beispiel kann ein Bild oder können Bilder von einem Kamerasystem 18 auf einem Touchscreen 42 dargestellt werden. In einem Aspekt kann das Kamerasystem 18 eine nach hinten gerichtete Kamera 48 beinhalten, die zum Aufnehmen eines Bildes einer Ansicht über das Heck des Fahrzeugs 12 hinaus positioniert und konfiguriert ist. Dieses Bild kann auf seinem eigenen Touchscreen 42 oder einem Teil davon dargestellt werden, wie in 3 als Rücksichtbild 30a dargestellt. In einem solchen Aspekt kann ein Benutzer U eine Berührungseingabe auf einem Touchscreen 42 bereitstellen, die einem Ort darauf entspricht, der die Kupplung 14 eines Anhängers 16 zeigt. Die Steuerung 26, welche die Bildverarbeitungsroutine 64 nutzt, um ein Rücksichtbild 30a auf dem Touchscreen 42 darzustellen, kann ferner die Eingabe von der Touch-Schaltung 46 des Touchscreens 42 empfangen und den durch den Benutzer eingegebenen Ort 28 der Kupplung 14 mit den Bilddaten korrelieren, die dem Rücksichtbild 30a entsprechen, um einen Ort 28 der Kupplung 14 in Bezug auf das Fahrzeugs 12 zu bestimmen oder abzuleiten.
In einem zusätzlichen oder alternativen Aspekt kann das Kamerasystem 18 eine Vielzahl von Kameras beinhalten, die von einer Vielzahl von entsprechenden Orten von dem Fahrzeug 12 nach außen gerichtet und konfiguriert sind, um zusammen eine Ansicht um das Fahrzeug 12 aufzunehmen. Ein solches 360-Grad-Kamerasystem 18 kann die vorangehend erwähnte hintere Kamera 48 oder eine zusätzliche hintere Kamera oder Kameras sowie eine nach vorne gerichtete Kamera 50 und entsprechende seitliche Kameras 52a, 52b beinhalten, die jeweils von der Fahrer- und Beifahrerseite des Fahrzeugs 12 nach außen gerichtet sind. Das Kamerasystem 18 kann zusätzlich Kameras beinhaltet, die erforderlich sind, um entsprechende Abschnitte der erwünschten 360-Grad-Ansicht um das Fahrzeugs 12 bereitzustellen, die zum Beispiel Eckkameras oder zusätzliche hintere, vordere und/oder seitliche Kameras einschließen können und von der entsprechenden Größe oder Konfiguration des Fahrzeugs 12 abhängig sein können. In einer weiteren Variation kann das Bildgebungssystem eine im Allgemeinen nicht-visuelle Vorrichtung oder ein im Allgemeinen nicht-visuelles Gerät beinhalten, die bzw. das in einigen Fällen mit dem Positioniersystem 24 geteilt oder anderweitig durch dieses verwendet werden kann. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem RADAR, LIDAR, einen oder mehrere Ultraschallsensoren 54 oder Kombinationen davon verwenden. Diese Systeme können verwendet werden, um den Ort, die Größe und gegebenenfalls identifizierende Profile von Objekten zu bestimmen, die das Fahrzeug 12 umgeben, und können dementsprechend den Ort und die Positionierung des Anhängers 16 identifizieren.
Wenn das Kamerasystem 18 wie das beschriebene 360-Grad-Kamerasystem oder ähnlich diesem konfiguriert ist, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 ferner konfiguriert sein, um die entsprechenden Bilder von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a, 52b zu einem einzigen Bild zusammenzufügen, das in Form einer 360-Grad-Panoramaansicht oder in Form der in 3 gezeigten Ansicht in Vogelperspektive 30b sein kann. In jedem Aspekt kann die Bildverarbeitungsroutine 64 die Bilder derart digital miteinander verknüpfen, dass die Abschnitte der benachbarten Kanten der einzelnen Bilder aneinander ausgerichtet sind, um diesem den Eindruck eines zusammenhängenden Ganzen zu verleihen. Es kann zusätzliches Verarbeiten durchgeführt werden, um den Blickwinkel und/oder die Perspektive der Bilder anzupassen, um eine einzige Kamera zu emulieren. Insbesondere können die Kameras 48, 50, 52a, 52b bei der Zusammenstellung der dargestellten Ansicht in Vogelperspektive positioniert sein, um Abschnitte des Bodens direkt neben dem Fahrzeug 12 aufzunehmen, die sich davon nach außen erstreckend, und kann die Bildverarbeitungsroutine 64 die entsprechenden Bilder auf Grundlage von bekannten Eigenschaften und Orten der Kameras 48, 50, 52a, 52b anpassen und zuschneiden, um eine von direkt über dem Fahrzeug 12 aufgenommene Ansicht zu emulieren und ein digitales Bild des Fahrzeugs 12 im Zentrum des dargestellten Rücksichtbild 30a einzufügen. In der Alternative, die vorangehend beschrieben ist und in der das Bildgebungssystem eine nicht-visuelle Vorrichtung beinhaltet, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 ein Bild auf Grundlage der Informationen oder Daten ableiten, die von der nicht-visuellen Vorrichtung erhalten wurden, um das in 3 dargestellte Luftbild zu ersetzen oder zu emulieren.
Zusätzlich zu dem Zusammenfügen des Bildes 30b kann die Bildverarbeitungsroutine 64 außerdem die bekannten Kameraeigenschaften und -positionierung verwenden, um ein Koordinatensystem 82 auf das Bild 30a anzuwenden. Obwohl eine solche Anwendung mit einem beliebigen der Bilder 30a oder 30b vorgenommen werden kann, kann die emulierte zweidimensionale Ansicht des Bildes 30b für die Verwendung mit einem solchen Koordinatensystem 82 vorteilhaft sein, da sie mehr der zweidimensionalen Konfiguration der Schaltung 46 in dem Touchscreen 42 entspricht. Wie in 3 gezeigt, kann die Verwendung der Ansicht in Vogelperspektive 30b zur Bestimmung des Kupplungsorts 28 (4) außerdem eine solche Bestimmung ermöglichen, wenn sich die Kupplung 14 nicht nur in der Ansicht 30a der hinteren Kamera 48 befindet, wie etwa, wenn der Anhänger 16 seitlich (oder vor) dem Fahrzeug 12 positioniert ist. Auf diese Weise kann der Benutzer U die Position der Kupplung 14 in dem Bild 30b visuell bestimmen und kann eine Berührungseingabe eines solchen Orts durch Berühren oder Antippen des Orts 28 der Kupplung 14 in dem Bild 30b auf einem Bildschirm 42 bereitstellen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann dann den Ort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem 82 korrelieren, das auf das Bild 30b angewendet wird. Da das Koordinatensystem 82 kalibriert ist, um dem Koordinatensystem der realen Welt zu entsprechen, welches das Fahrzeug 12 umgibt und das durch das Positioniersystem 22 genutzt wird, kann die Berührungseingabe durch die Bildverarbeitungsroutine 64 verwendet werden, um den Kupplungsort 28 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu bestimmen.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann gegebenenfalls eine Anpassung oder Verfeinerung des bestimmten Kupplungsorts 28 auf Grundlage der Benutzereingabe bereitstellen. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 selbst programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, um den von dem Benutzer U eingegebenen empfangenen Ort anfangs als die Angabe des Zielbereichs 84 zu interpretieren, in dem sich die Kupplung 14 befindet. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann dann die tatsächliche Kupplung 14 in den Bilddaten auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften der Kupplung 14 oder von Kupplungen in Allgemeinen identifizieren. In diesem Zusammenhang kann die Steuerung 26 in der Lage sein, den Kupplungsort 28 in dem Zielbereich 84 genauer als die Auflösung des Touchscreens 42 zu bestimmen, einschließlich der Auflösung, die eine Schaltung 46 bereitstellen kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 26 eine Bestätigung des Kupplungsorts 28, der entweder direkt unter Verwendung der Benutzereingabe oder der Zielbereichsverfeinerung bestimmt wurde, mittels einer Aufforderung 86 auf dem Touchscreen 42 einholen. Wenn der Ort nicht bestätigt wurde, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung des Kupplungsorts 28 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, den dargestellten Kupplungsort 28 auf dem Bildschirm 42 zu bewegen, den die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung des Kupplungsorts 28 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage des vorangehend beschriebenen Koordinatensystems 82 anzupassen.
Wie in 5 gezeigt, kann die Steuerung 26 die Kontrolle von zumindest dem Fahrzeuglenksystem 20 übernehmen, sobald der Kupplungsort 28 bestimmt und gegebenenfalls durch den Benutzer U bestätigt wurde, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des erwünschten Weges 32 zu steuern (6), um die Fahrzeugkupplungskugel 34 mit der Kupplung 14 auszurichten. Dementsprechend kann eine zusätzliche Aufforderung 86 über die HMI 40 bereitgestellt werden, um den Benutzer U anzuweisen, das Lenkrad loszulassen, sodass die Steuerung 26 das Lenksystem 20 nach Bedarf steuern kann.
Nun kann unter Bezugnahme auf 6 und unter erneuter Bezugnahme auf 2 die Steuerung 26, die den Kupplungsort 28 unter Verwendung des Koordinatensystems 82 und des Bildes 30a bestimmt hat, wie vorangehend erörtert, die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 mit der Kupplung 14 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 26 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 62 gespeichert haben, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, die hierin als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max, um den die gelenkten Räder 76 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 26 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorangehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius ρ_min wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}} .$
Die Wegableitungsroutine 66 kann programmiert sein, um den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Ort 38 der Fahrzeugkupplungskugel 34 mit der Kupplung 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius ρ_min berücksichtigt wird, um es zu ermöglichen, dass durch den Weg 32 der mindestmögliche Raum und die mindestens erforderlichen Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann die Wegroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Zentrum 88 des Fahrzeugs 12, einem Ort an der Hinterachse, dem Ort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Ort in dem Koordinatensystem 82 basieren kann, um sowohl einen seitlichen Abstand von der Kupplung 14 als auch einen vorderen und hinteren Abstand von der Kupplung 14 zu bestimmen und einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Weges 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L und bezogen auf den nachverfolgten Standort 36 des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt des Fahrzeugs 12, dem Ort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifischen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 mit der Kupplung 14 zu bestimmen.
Wie vorangehend erörtert, wird es der Steuerung 26 ermöglicht, zumindest das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 mit dem Antriebsstrangsystem 72 und dem Bremssystem 70 (unabhängig davon, ob diese durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert werden, wie nachfolgend erörtert) zur Steuerung der (Vorwärts- oder Rückwärts-)Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zu steuern, sobald der erwünschte Weg 32 bestimmt wurde. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten in Bezug auf die Position 36 des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon von dem Positioniersystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 steuert, wie erforderlich, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten. Insbesondere kann durch den Weg 32, der auf Grundlage der Geometrie des Fahrzeugs 12 und Lenksystems 20 bestimmt wurde, der Lenkwinkel δ abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 an dem Weg 32 angepasst werden, wie durch diesen vorgegeben. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Anpassung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der nachverfolgten Fahrzeugposition 36 abhängig ist.
Wie in 6 veranschaulicht, kann die Anfangspositionierung des Anhängers 16 bezogen auf das Fahrzeug 12 derart sein, dass eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 auf einem erwünschten Fahrzeugweg 32 erforderlich ist, wie etwa, wenn sich der Anhänger 16 lateral zu der Seite des Fahrzeugs 12 befindet. Auf diese Weise kann der Weg 32 verschiedene Segmente 33 beinhalten, die ein Fahren des Fahrzeugs 12 nach vorne oder nach hinten erforderlich machen und durch Wendepunkte 90 getrennt sind, an denen das Fahrzeug 12 zwischen einem solchen Fahren nach vorne und hinten wechseln muss. In einer Ausführungsform kann die Wegroutine 66 konfiguriert sein, um ein gerades Rückwärtsfahrsegment 33 für eine definierte Entfernung vor dem Erreichen des Punktes zu beinhalten, an dem die Kupplungskugel 34 mit dem Kupplungsort 28 ausgerichtet ist. Die übrigen Segmente 33 können bestimmt sein, um die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-/Rückwärtsbewegung in dem kleinstmöglichen Bereich und/oder mit der geringsten Anzahl an Gesamtsegmenten 33 oder Wendepunkten 90 zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 6 kann der Weg 32 zwei Segmente 33 beinhalten, durch welche insgesamt die erforderliche seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückgelegt wird, wobei eines davon Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der rechten Lenkrichtung beinhaltet und das andere Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der linken Lenkrichtung beinhaltet, während ein Segment 33 des geraden Rückwärtsfahrens bereitgestellt ist, um die Kupplungskugel 34 in Ausrichtung mit dem Kupplungsort 28 zu bringen. Nachfolgend ist ein einziger Wendepunkt 90 eingeschlossen, an dem das Fahrzeug 12 von dem Vorwärtsfahren zu dem Rückwärtsfahren übergeht, gefolgt von dem vorangehend erwähnten geraden Rückwärtsfahrsegment 33. Es ist anzumerken, dass Variationen des dargestellten Weges 32 verwendet werden können, einschließlich einer Variation mit einem einzigen Vorwärtsfahrsegment 33 in einem rechten Lenkwinkel δ, der niedriger ist als der maximale Lenkwinkel δ_max, gefolgt von einem Wendepunkt 90 und einem Rückwärtsfahrsegment 33 in einem maximalen linken Lenkwinkel δ_max mit einem kürzeren geraden Rückwärtssegment, wobei noch weitere Wege 32 möglich sind.
In einer Ausführungsform kann der Fahrer des Fahrzeugs 12 die Kontrolle des Getriebes 92 des Fahrzeugs 12 beibehalten, das verwendet wird, um zu steuern, ob sich das Fahrzeug 12 in einem Vorwärtsgang oder einem Rückwärtsgang befindet. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 26 nach Bestimmen, dass die Fahrzeugposition 36 einem Wendepunkt 90 entspricht, den Fahrer dazu auffordern, den Gang gemäß der Richtung des Segments 33, das auf den Wendepunkt 90 folgt, zu wechseln, wie etwa durch eine auf der HMI 40 angezeigte Aufforderung 86. In einem Aspekt kann die Steuerung 26 das Positioniersystem 22 verwenden, einschließlich der Koppelnavigationsvorrichtung 24, um durch Bestätigen, dass sich das Fahrzeug 12 in der erwünschten Richtung bewegt, zu prüfen, ob die erforderliche Gangwahländerung vorgenommen wurde, bevor sie die Aufforderung 86 entfernt. Ferner kann die Steuerung 26 eine akustische Aufforderung bereitstellen und/oder den Benutzer U benachrichtigen, dass das System 10 deaktiviert wird, wenn nicht innerhalb einer vorbestimmten Entfernung kontinuierlicher Bewegung des Fahrzeugs 12 in die falsche Richtung der richtige Gang ausgewählt wird.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerung 26 mit dem Getriebe 92 in Kommunikation stehen, wie in 2 gezeigt. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 26 direkt bestätigen, dass die erwünschte Richtung durch den Benutzer ausgewählt wurde. Alternativ können die Steuerung 26 und das Getriebe 92 derart konfiguriert sein, dass die Steuerung 26 die Richtung des Getriebes 92 direkt ändern kann. In einer solchen Ausführungsform kann das Getriebe 92 zum Beispiel einen elektronischen Gangwählhebel 94 beinhalten, wie etwa einen Drehwähler oder einen Druckknopfwähler, wobei die Auswahl eines Gangs elektronisch vorgenommen wird und das Getriebe 92 sich selbst als Reaktion auf die elektronische Kommunikation elektromechanisch konfiguriert. Dementsprechend kann die Steuerung 26 entweder direkt oder durch einen elektronischen Gangwählhebel 94 mit dem Getriebe 92 kommunizieren, um die Übertragungsrichtung während Ausführung der Betriebsroutine 68 bei Bedarf durch die Steuerung 26 zu ändern.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Fahrer des Fahrzeugs 12 die Kontrolle über das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem 72 beibehalten, einschließlich durch Steuerung einer Fahrzeugdrossel 73 und des Fahrzeugbremssystems 70. In einer solchen Ausführungsform kann die Steuerung 26 dem Fahrer durch zusätzliche Aufforderungen 86 auf der HMI 40 kommunizieren, die Fahrzeugdrossel 73 oder -bremsen zu betätigen, wie erforderlich, um zu ermöglichen, dass sich das Fahrzeug 12 in einer angemessenen Geschwindigkeit für das System 10 bewegt, einschließlich derart, dass die Steuerung 26 zum Beispiel die Position 36 akkurat überwachen und/oder die erwünschte Steuerung des Lenksystems 20 gemäß der Reaktionsfähigkeit des Lenkmotors 74 umsetzen kann. In einem Aspekt kann die Steuerung 26 die Betriebsroutine 68 deaktivieren, wenn sich das Fahrzeug zum Beispiel mit einer übermäßigen Geschwindigkeit bewegt, und kann den Fahrer bei Bedarf über eine solche Deaktivierung über die HMI 40 benachrichtigen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerung 26 das Fahrzeugbremssystem 70 und das Antriebsstrangsystem 72 derart steuern, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 bei Bedarf beschleunigen und abbremsen kann, um die erwünschte Bewegung des Fahrzeugs 12 herbeizuführen, während sie das Lenksystem 20 steuert, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten, wie vorangehend erörtert. Diese Steuerung des Fahrzeugbremssystems 70 und des Antriebsstrangsystems 72 kann zusammen mit der vorangehend beschriebenen Steuerung des Getriebes 92 durch die Steuerung 26 oder durch den Fahrer umgesetzt werden. In einem Aspekt kann es die Konfiguration des Systems 10, bei dem die Steuerung 26 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20, Antriebsstrangsystem 72, Bremssystem 70 und Getriebe 92 steht und in der Lage ist, diese zu steuern, dem Kupplungsunterstützungssystem 10 ermöglichen, das Fahrzeug 12 während eines Kupplungsausrichtungsvorgangs autonom zu steuern. Diese Konfiguration kann es ferner einem Benutzer U ermöglichen, das Fahrzeug 12 von einer Außenseite 30 des Fahrzeugs 12 unter Verwendung einer Remote-Vorrichtung 96, wie etwa eines Smartphones (mit angemessener Software) oder dergleichen, wie in 1 gezeigt aus der Ferne zu steuern.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6-9 kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 während der Ausführung der Betriebsroutine 68 die Kupplungsunterstützungsvorrichtung 24 alleine verwenden, um den Standort 36 des Fahrzeugs 12 nachzuverfolgen. Auf diese Weise kann die Steuerung 26, wenn sie die Betriebsroutine 68 ausführt, Daten in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 12 von der Koppelnavigationsvorrichtung 24 empfangen, welche die Koppelnavigationsvorrichtung 24 auf Grundlage von von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und dem Fahrzeuggierratensensor 58 empfangenen Informationen bestimmt, um eine Fahrzeugrichtung und -bewegung in Echtzeit zu überwachen. In einem Beispiel kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 außerdem Daten von dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und Lenksystem 20 zur weiteren Verwendung zur Nachverfolgung der Bewegung und/oder Position des Fahrzeugs 12 empfangen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung 26 außerdem Daten von anderen Vorrichtungen in dem Positioniersystem 22 empfangen, einschließlich von einer Vorrichtung eines globalen Positioniersystems (GPS) oder dergleichen, um als eine Überprüfung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu dienen, wenn eine Bewegung über relativ weite Entfernungen (d. h. zumindest 10 Fuß oder in einer Ausführungsform zumindest 30 Fuß) erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung 26 Daten von einem oder mehreren Näherungssensoren 54 empfangen, wie etwa einer Reihe von Ultraschallsensoren, die an dem Heck des Fahrzeugs 12 montiert sind, um möglicherweise die Genauigkeit in Bezug auf den Ort 28 der Kopplung 14 bei geringen Abständen davon (z. B. innerhalb von fünf Fuß oder weniger) zu verbessern.
Nun unter Bezugnahme auf 10 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Schritte der Verwendung des Kupplungsunterstützungssystems 10 zur Ausrichtung einer Fahrzeugkupplungskugel 34 mit einer Anhängerkupplung 14 zeigt. Insbesondere wird das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 102 initiiert. In einem Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 zu einem Zeitpunkt initiiert werden, zu dem der Benutzer U die Kupplung 14 in einem oder mehreren Bildern sehen kann, die durch die Steuerung 26 von einer oder mehreren Kameras des Kamerasystems 18 gezeigt werden. In dem veranschaulichten Beispiel wird die 360-Grad-Draufsicht 30b genutzt, wenngleich andere Bilder verwendet werden können, wie vorangehend erörtert. Sobald das Kupplungsunterstützungssystem 10 aktiviert ist, kann die Steuerung 26 Daten von dem Kamerasystem 18 empfangen (Schritt 104) und kann ein Bild darstellen (Schritt 106), wie etwa das Luftbild 36b, wie vorangehend erörtert und in 3-5 gezeigt, einschließlich durch Zusammenfügen von mehreren Bildern von mehreren Kameras in dem Kamerasystem 18, wie vorangehend erörtert. Wie in der vorangehend erörterten Ausführungsform kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 108 eine Benutzereingabe in Bezug auf den Ort 28 der Anhängerkupplung 14 erhalten, für welche der Benutzer U die Unterstützung bei der Ausrichtung der Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 wünscht. Diese Eingabe kann durch Empfangen einer Berührungseingabe von der Touch-Schaltung 46 in dem Touchscreen 42 erhalten werden, zum Beispiel nach einer Aufforderung 86 auf dem Touchscreen 42 für den Benutzer U, den Ort der Kupplung 14 durch eine Berührungseingabe über den Ort der Kupplung 14 auf dem Touchscreen 42 anzugeben. Auf diese Weise kann der Benutzer, wenn die Kupplung 14 nicht in dem Bild 30b vorhanden ist, die tatsächliche Kupplung 14 visuell lokalisieren und das Fahrzeug 12 zu einer Position fahren, in der die Kupplung 14 in dem Bild 30b sichtbar ist, bevor das Kupplungsunterstützungssystem 10 erneut aktiviert wird (Schritt 102).
Wenn der Benutzer U die Kupplung 14 in dem Bild 30b lokalisiert, kann der Benutzer den Touchscreen 42 an dem Ort der Kupplung 14 berühren oder antippen, was die Steuerung 26 bei Schritt 108 empfangen kann. Die Steuerung 26 kann dann einen Ortsindikator 84 auf dem Bild 30b an dem Ort der Berührungseingabe darstellen (Schritt 110), bevor der Benutzer aufgefordert wird, zu bestätigen, dass es sich bei dem angegebenen Bereich 84 um den richtigen Ort der Kupplung 14 in dem Bild 30b handelt (Schritt 111), was zum Beispiel mittels einer weiteren Aufforderung 86 vorgenommen werden kann, die zum Beispiel auf dem Touchscreen 42 dargestellt wird. Wenn der Benutzer U bestätigt, dass der angegebene Bereich 84 des Orts 28 der Kupplung 14 akkurat und wie gewünscht ist (Schritt 112), kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 114 mit der Ausführung der Wegableitungsroutine 66 fortfahren.
In einem optionalen Schritt (Schritt 116) kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 die Bildverarbeitungsroutine 64 verwenden, um den gespeicherten Ort 28 der Kupplung 14 auf eine möglicherweise höhere Genauigkeit zu verfeinern als die, die unter Verwendung der bei Schritt 108 empfangenen Berührungseingabe erhalten wurde. Insbesondere kann die Steuerung 26 zum Beispiel Daten in Bezug auf Eigenschaften, einschließlich Größe, Form, Material-/Farbeigenschaften oder dergleichen, die zur Identifizierung einer Kupplung 14 verwendet werden können, oder andere Daten, wie etwa Bildeigenschaften, die ähnlich verwendet werden können, um einen Ort einer Anhängerkupplung 14 zumindest innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu lokalisieren oder zu verfeinern, in dem Speicher 62 beinhalten. Dementsprechend können diese Daten verwendet werden, um eine Kante und/oder ein Zentrum der Kupplung 14 gemäß der Benutzeridentifizierung aus dem Bild 30b bei Schritt 116 in dem Bereich 84 zu lokalisieren. Es wird in Erwägung gezogen, dass solche Daten außerdem verwendet werden können, um die Richtung zu bestimmen, in die der Anhänger 16 gerichtet ist, um zum Beispiel einen bevorzugten Ansatzwinkel zu bestimmen.
In einer ähnlichen, alternativen Teilroutine 118 kann die Steuerung 26 eine ähnliche Bildverarbeitungsroutine 64 verwenden, um bei Schritt 120 einen vorläufigen Anhängerkupplungsort 28 abzuleiten, ohne eine vorherige Eingabe von dem Benutzer U zu empfangen. In einer solchen Teilroutine 118 kann der Zielbereich 84 auf dem Touchscreen 42 dargestellt werden, sobald ein vorläufiger Kupplungsort 28 abgeleitet wurde (Schritt 122). Nachfolgend kann die Steuerung 26 mit Schritt 112 fortfahren, wie vorangehend erörtert, wobei der Benutzer U aufgefordert wird, den vorläufigen Kupplungsort 28 zu bestätigen. Wenn der Ort korrekt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung verwendet werden, um den Ort zu verfeinern, oder kann das System 10 mit Schritt 114 fortfahren, wie vorangehend erörtert. Wenn der Kupplungsort 28 nicht bestätigt wurde, kann das System 10 den Benutzer U auffordern, bei Schritt 108 vor einer weiteren Verfeinerung (Schritt 116) und endgültigen Bestätigung (Schritt 112) eine Berührungsauswahl bereitzustellen, wie vorangehend erörtert.
Sobald der Kupplungsort 28 in dem Bild 30 bestimmt wurde, fährt das Kupplungsunterstützungssystem 10 damit fort, bei Schritt 114 die Wegableitungsroutine 66 auszuführen, bei welcher der Kupplungsort 28 in dem Koordinatensystem 82 platziert (6) und mit den gespeicherten Daten korreliert wird, welche die Bildkoordinaten zu den Koordinaten der realen Welt des Bereichs der Außenseite 30 des Fahrzeugs 12 in Bezug setzen. Nachfolgend verwendet die Steuerung 26 die Wegableitungsrouting 66, um einen Weg 32 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 mit dem Kupplungsort 28 zu bestimmen, wie vorangehend in Bezug auf 6-9 beschrieben. Sobald der Weg 32 abgeleitet wurde, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 die in 5 gezeigte Aufforderung 86 darstellen, die den Benutzer U dazu auffordert, die Kontrolle von zumindest dem Lenkrad des Fahrzeugs 12 (und gegebenenfalls der Drossel 73 und Bremse, in der Umsetzung des Kupplungsunterstützungssystems 10, das vorangehend beschrieben wird, wobei die Steuerung 26 die Steuerung des Antriebsstrangsystems 72 und Bremssystems 70 während der Ausführung der Betriebsroutine 68 übernimmt) aufzugeben (Schritt 124). Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 20 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 80, wie vorangehend erörtert) zu steuern, bestimmt die Steuerung 26, ob sich das Getriebe 92 in dem richtigen Gang befindet, und veranlasst entweder das Getriebe 92 dazu, in den erwünschten Gang zu wechseln, oder fordert den Benutzer U dazu auf, in den erwünschten Gang zu schalten, falls erforderlich (Schritt 126). Das Kupplungsunterstützungssystem 10 steuert dann das Lenksystem 20 (Schritt 128), um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 26 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsystems 72 und Bremssystems 70 steuert. Wenn das Fahrzeug 12 einen Wendepunkt 90 erreicht, können weitere Schaltvorgänge oder Aufforderung zum Schalten ausgeführt werden. Wie vorangehend erörtert, kann die Steuerung 26 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem steuern 20, bis das Fahrzeug 12 einen Punkt erreicht, an dem die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 mit der Kupplung 14 des Anhängers 16 ausgerichtet ist (Schritt 130), wobei die Routine 68 an diesem Punkt enden kann (Schritt 140), entweder, indem das Bremssystem 70 gesteuert wird, um das Fahrzeug 12 dazu zu veranlassen, anzuhalten (was schrittweise erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf einen solchen Punkt zufährt) oder, indem ein Befehl an den Benutzer U ausgegeben wird, das Fahrzeug 12 anzuhalten (was ebenfalls schrittweise oder durch einen Countdown erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf den erwünschten Ort zufährt).
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen der vorstehenden Struktur erfolgen können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte dazu bestimmt sind, von den folgenden Ansprüchen abgedeckt zu werden, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas Anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen wie koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erzielt werden, indem die beiden (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als einzelner Einheitskörper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach permanent oder dem Wesen nach entfernbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstiger Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, an den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb der beschriebenen Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Bilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können. Die hierin offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.

Claims

Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem, umfassend: ein Bildgebungssystem; ein Lenksystem; ein Koppelnavigationssystem; und eine Steuerung zum: Bestimmen eines Kupplungsorts in einem Fahrzeugaußenseitenbild, das von dem Bildgebungssystem empfangen wurde; Ableiten eines Fahrzeugweges, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs mit dem Kupplungsort auszurichten; und Steuern des Lenksystems, um das Fahrzeug entlang des Weges zu führen, einschließlich Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei das Bildgebungssystem eine Vielzahl von Kameras beinhaltet, die zusammen Bilder um das Fahrzeug aufnehmen.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung Bilddaten von jeder von der Vielzahl von Kameras empfängt und die Bilddaten zu dem Fahrzeugaußenseitenbild als eine Draufsicht eines Bereichs um das Fahrzeug zusammenfügt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, ferner beinhaltend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einen Touchscreen umfasst.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner das Fahrzeugaußenseitenbild auf dem Touchscreen anzeigt und den Kupplungsort durch Empfangen einer Benutzerangabe des Kupplungsorts durch eine Eingabe auf dem Touchscreen bestimmt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner den Kupplungsort durch Anwenden eines Koordinatensystems auf das Fahrzeugaußenseitenbild und Korrelieren eines eingegebenen Orts auf dem Touchscreen mit dem Koordinatensystem bestimmt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner den Kupplungsort durch Verarbeiten des Fahrzeugaußenseitenbildes in einem Bereich benachbart zu einem eingegebenen Ort, um eine Kupplung in dem Bereich zu identifizieren, bestimmt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, ferner beinhaltend ein Übertragungssystem.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 8, wobei das Ableiten des Fahrzeugweges Bestimmen von zumindest einem Richtungsänderungspunkt beinhaltet, was eine Zustandsänderung des Getriebes zwischen einem Vorwärtsfahrmodus und einem Rückwärtsfahrmodus erforderlich macht.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung einem Fahrer angibt, dass die Zustandsänderung des Getriebes erforderlich ist, wenn das Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden, angibt, dass der Standort des Fahrzeugs mit dem zumindest einen Richtungsänderungspunkt übereinstimmt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 9, wobei: die Steuerung in Kommunikation mit dem Getriebe steht; und die Steuerung das Getriebe dazu veranlasst, die erforderliche Zustandsänderung davon umzusetzen, wenn das Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs unter Verwendung von Informationen, die von dem Koppelnavigationssystem empfangen wurden, angibt, dass der Standort des Fahrzeugs mit dem zumindest einen Richtungsänderungspunkt übereinstimmt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, ferner beinhalten ein Bremssystem und eine Drossel.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerung in Verbindung mit dem Steuern des Lenksystems, um das Fahrzeug entlang des Fahrweges zu führen, ferner das Bremssystem und die Drossel steuert, um eine Bewegung des Fahrzeugs entlang des Fahrzeugweges herbeizuführen.
Fahrzeug, umfassend: das Kupplungsunterstützungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche.