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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Rückfahrunterstützungssysteme von Fahrzeugen und insbesondere Rückfahrunterstützungssysteme von Fahrzeugen, welche das Anhängen eines Fahrzeugs an einen Anhänger ermöglichen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Das Zurücksetzen eines Fahrzeugs in Richtung eines Anhängers, um eine Anhängerkupplung an einem Anhängerkupplungsverbindungsstück zu befestigen, kann für viele Fahrer eine Herausforderung darstellen, insbesondere für diejenigen, die mit Anhängern und dem Anhängevorgang im Allgemeinen nicht vertraut sind. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein System, das einen Fahrer beim Navigieren eines Fahrzeugs zu dem Anhänger hin derart unterstützt, dass eine Anhängerverbindung dazwischen hergestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist vorgesehen, diesen Bedarf zu befriedigen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Ein Bildgeber erfasst ein oder mehrere Bilder eines Anhängers, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist. Eine Benutzereingabevorrichtung wird zum Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern bereitgestellt. Eine Steuerung generiert einen Bildabschnitt um die vom Benutzer spezifizierte Stelle, segmentiert den Bildabschnitt, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und schätzt eine Anhängerhöhe basierend auf einer Höhe und projektiven Geometrie des Bildgebers.
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Ausführungsformen des ersten Aspekts können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:
- • Die Benutzereingabevorrichtung beinhaltet einen berührungsempfindlichen Bildschirm eines Fahrzeugs;
- • der berührungsempfindliche Bildschirm registriert daran ein oder mehrere Berührungsereignisse zum Spezifizieren der Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks;
- • der Bildgeber befindet sich an der Rückseite eines Fahrzeugs und ist angeordnet, um ein oder mehrere Bilder einer Szene an der Rückseite des Fahrzeugs zu erfassen;
- • das Segmentieren des Bildabschnitts legt eine Umgrenzung des Anhängerkupplungsverbindungsstücks fest;
- • die Anhängerhöhe beinhaltet eine Höhe des Anhängerkupplungsverbindungsstücks relativ zum Boden;
- • das Anhängerkupplungsverbindungsstück beinhaltet eine Verbindungsstück-Kugelpfanne;
- • die projektive Geometrie beinhaltet Winkel zwischen einer ersten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und dem Boden, und Winkel zwischen einer zweiten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und einer Längsachse des Anhängers;
- • die Steuerung stellt ferner eine horizontale Entfernung zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsverbindungsstück basierend auf der geschätzten Anhängerhöhe, der Höhe des Bildgebers, der Brennweite des Bildgebers, eines Neigungswinkels des Bildgebers und einer Entfernung zwischen dem Bildgeber und einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs fest; und
- • die Steuerung schätzt die Anhängerhöhe durch gleichzeitiges Lösen eines Systems aus zwei Gleichungen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungs-Unterstützungsverfahren bereitgestellt und beinhaltet die folgenden Schritte: Erfassen eines oder mehrerer Bilder eines Anhängers, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist; Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern; Generieren eines Bildabschnitts um die vom Benutzer spezifizierte Stelle; Segmentieren des Bildabschnitts, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und Schätzen einer Anhängerhöhe basierend auf einer Höhe und projektiven Geometrie des Bildgebers.
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Ausführungsformen des zweiten Aspekts können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:
- • der Schritt des Spezifizierens wird unter Verwendung eines berührungsempfindlichen Bildschirms eines Fahrzeugs durchgeführt;
- • der berührungsempfindliche Bildschirm registriert daran ein oder mehrere Berührungsereignisse zum Spezifizieren der Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks;
- • das eine oder die mehreren Bilder beinhalten eine Szene an der Rückseite des Fahrzeugs;
- • der Schritt des Segmentierens des Bildabschnitts beinhaltet das Festlegen einer Umgrenzung des Anhängerkupplungsverbindungsstücks;
- • die Anhängerhöhe beinhaltet eine Höhe des Anhängerkupplungsverbindungsstücks relativ zum Boden;
- • das Anhängerkupplungsverbindungsstück beinhaltet eine Verbindungsstück-Kugelpfanne;
- • die projektive Geometrie beinhaltet Winkel zwischen einer ersten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und dem Boden, und Winkel zwischen einer zweiten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und einer Längsachse des Anhängers;
- • der Schritt des Feststellens einer horizontalen Entfernung zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsverbindungsstück basierend auf der geschätzten Anhängerhöhe, der Höhe des Bildgebers, der Brennweite des Bildgebers, eines Neigungswinkels des Bildgebers, und einer Entfernung zwischen dem Bildgeber und einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs; und
- • der Schritt des Schätzens einer Anhängerhöhe beinhaltet das gleichzeitige Lösen eines Systems aus zwei Gleichungen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Ein Bildgeber erfasst ein oder mehrere Bilder eines Anhängers, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist. Eine Benutzereingabevorrichtung wird zum Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern bereitgestellt. Eine Steuerung generiert einen Bildabschnitt um die vom Benutzer spezifizierte Stelle, segmentiert den Bildabschnitt, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und schätzt einen Höhenunterschied zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsstück basierend auf der Geometrie des Bildgebers.
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Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen gilt:
- 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Fahrzeug und einen Anhänger, wobei das Fahrzeug mit einem Anhängerkupplungsunterstützungssystem gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist;
- 2 ist ein Blockdiagramm, das bestimmte Komponenten des Anhängerkupplungsunterstützungssystems veranschaulicht;
- 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren eines Anhängerkupplungsverbindungsstücks gemäß einer Ausführungsform;
- 4 repräsentiert ein erfasstes Bild, das an einer Anzeige des Fahrzeugs gezeigt ist und das Anhängerkupplungsverbindungsstück als eine Verbindungsstück-Kugelpfanne ausgebildet enthält;
- 5 zeigt eine Überlagerung, die an der Anzeige generiert wird und als ein Kästchen ausgelegt ist, das an der Anzeige zentriert ist und einer Mindestbreite des Anhängers entspricht;
- 6 zeigt die Breite des Anhängers, der die Überlagerung einnimmt;
- 7 zeigt eine Ansicht von oben nach unten, die an der Anzeige generiert wird und die Verbindungsstück-Kugelpfanne enthält;
- 8 zeigt einen Bildabschnitt, der eine erhöhte Auflösung aufweist und die Verbindungsstück-Kugelpfanne enthält;
- 9 veranschaulicht ein Berührungsereignis, das an der Anzeige durchgeführt wird, um eine Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne zu spezifizieren, und ein Symbol, das an der spezifizierten Stelle generiert wird;
- 10 zeigt, wie dass das Symbol der Verbindungsstück-Kugelpfanne angepasst wird;
- 11 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Identifizieren eines Anhängerkupplungsverbindungsstücks gemäß einer anderen Ausführungsform;
- 12 zeigt ein Symbol, das an der Anzeige an einer vorbestimmten oder beliebigen Stelle generiert wird, bevor ein Berührungsereignis durchgeführt wird;
- 13 veranschaulicht anschließende Schritte, die als Fortsetzung des in den 3 und 11 dargestellten Verfahrens durchgeführt werden;
- 14 veranschaulicht ein Lochkameramodell, das mit einem Bildgeber des Anhängerkupplungsunterstützungssystems assoziiert ist; und
- 15 veranschaulicht Variablen zum Schätzen einer Anhängerhöhe und deren geometrisches Verhältnis in Bezug auf das Fahrzeug und den Anhänger.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren entsprechen nicht zwingend einer detaillierten Ausgestaltung, und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
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Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Aufzählung von zwei oder mehr Gegenständen verwendet wird, dass jeder der aufgezählten Gegenstände einzeln verwendet werden kann oder dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Gegenstände verwendet werden kann. Wenn beispielsweise eine Zusammensetzung als die Komponenten A, B und/oder C enthaltend beschrieben wird, so kann die Zusammensetzung nur A; nur B; nur C; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein ein Anhängerkupplungsunterstützungssystem zum Anhängen eines Fahrzeugs 12 an einen Anhänger 14.Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 12 beispielhaft als ein Pickup verkörpert, der eine Ladefläche 16 aufweist, die über eine herunterklappbare Heckklappe 18 zugänglich ist. Das Fahrzeug 12 beinhaltet zudem eine Anhängerkupplung in der Form eines Kugelkopfs 22, der sich von einer Zugstange 24 erstreckt, die an die Rückseite des Fahrzeugs 12 gekoppelt ist. Der Kugelkopf 22 ist dazu konfiguriert, durch ein Anhängerkupplungsverbindungsstück in der Form einer Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 aufgenommen zu werden, die an einem abschließenden Ende einer Anhängerdeichsel 28 bereitgestellt ist. Der Anhänger 14 ist beispielhaft als ein einachsiger Anhänger mit einem Kastengehäuse 30 mit einem umschlossenen Ladebereich 32, von dem sich die Deichsel 28 in Längsrichtung erstreckt, verkörpert.
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Das System 10 beinhaltet eine Steuerung 38 in Kommunikation mit einem Bildgeber 40, der sich an der Rückseite des Fahrzeugs 12 befindet. Der Bildgeber 40 kann sich mittig an einem oberen Bereich der Heckklappe 18 befinden, sodass der Bildgeber 40 relativ zu der Zugstange 24 und dem Kugelkopf 22 erhöht ist. Der Bildgeber 40 weist ein Sichtfeld 42 auf, das angeordnet und ausgerichtet ist, um ein oder mehrere Bilder einer Bildfläche hinter dem Fahrzeug zu erfassen, die allgemein, unter anderem, den Kugelkopf 22 beinhaltet. Von dem Bildgeber 40 erfasste Bilder können durch die Steuerung 38 verarbeitet werden, um ein Anhängerkupplungsverbindungsstück, wie etwa die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26, zu identifizieren.
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Zusätzlich zu der Kommunikation mit dem Bildgeber 40 kann die Steuerung 38 mit einer Reihe von Näherungssensoren 44 kommunizieren, die beispielhaft als Ultraschall- oder Radarsensoren gezeigt sind, die über einen unteren Bereich der Fahrzeugheckklappe 18 beabstandet und dazu konfiguriert sind, die Nähe oder Entfernung von Objekten hinter dem Fahrzeug 12 zu erkennen. Unter Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform des Systems 10 können zusätzliche fahrzeugbezogene Informationen durch eine Positionsbestimmungsvorrichtung 46, wie etwa ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), das sich am Fahrzeug 12 und/oder am Anhänger 14 befindet, der Steuerung 38 bereitgestellt werden. Zusätzlich kann die Steuerung 38 mit einem Trägheitssystem 47 kommunizieren, das ein oder mehrere Gyroskope 48 und Beschleunigungsmesser 49 beinhaltet, um die Position, Ausrichtung, Richtung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu messen.
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Um eine autonome oder halbautonome Steuerung des Fahrzeugs 12 zu ermöglichen, kann die Steuerung 38 des Systems 10 ferner dazu konfiguriert sein, mit einer Vielfalt von Fahrzeugausrüstung zu kommunizieren. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 38 des Systems 10 ein Servolenkungssystem 52 des Fahrzeugs 12 steuern, um die gelenkten Räder 53 des Fahrzeugs 12 zu betreiben, während das Fahrzeug 12 in Richtung des Anhängers 14 entlang eines Fahrzeugrückfahrwegs zurückgesetzt wird. Das Servolenkungssystem 52 kann ein elektrisches Servolenkungssystem (electric power-assisted steering system ((EPAS)-System) sein, das einen elektrischen Lenkmotor 54 zum Drehen der gelenkten Räder 53 in einen Lenkwinkel auf Grundlage eines Lenkbefehls, der durch die Steuerung 38 generiert wird beinhaltet, wobei der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 56 des Servolenkungssystems 52 erfasst und der Steuerung 38 bereitgestellt werden kann. Wie hierin beschrieben, kann der Lenkbefehl für autonomes Lenken des Fahrzeugs 12 während eines Rückfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads 58 oder einer Lenkeingabevorrichtung 60 bereitgestellt werden, die bereitgestellt sein kann, um einem Fahrer zu ermöglichen, die gewünschte Biegung des Rückfahrwegs des Fahrzeugs 12 zu steuern oder anderweitig zu modifizieren. Die Lenkeingabevorrichtung 60 kann drahtgebunden oder drahtlos zur Kommunikation an die Steuerung 38 gekoppelt sein und stellt der Steuerung 38 Informationen bereit, die die gewünschte Biegung des Rückfahrwegs des Fahrzeugs 12 definieren. Als Reaktion verarbeitet die Steuerung 38 die Informationen und generiert entsprechende Lenkbefehle, die dem Servolenkungssystem 52 des Fahrzeugs 12 zugeführt werden. In einer Ausführungsform beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 60 einen drehbaren Knopf 62, der zwischen einer Anzahl von Drehpositionen betreibbar ist, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Biegung des Rückfahrwegs des Fahrzeugs 12 bereitstellen.
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In einigen Ausführungsformen kann das Lenkrad 58 des Fahrzeugs 12 mechanisch an die gelenkten Rädern 53 des Fahrzeugs 12 gekoppelt sein, sodass sich das Lenkrad 58 über ein internes Drehmoment zusammen mit den gelenkten Rädern 53 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad 58 während des autonomen Lenkens des Fahrzeugs 12 verhindert wird. In solchen Fällen kann das Servolenkungssystem 52 einen Drehmomentsensor 64 beinhalten, der ein Drehmoment (z. B. Greifen und/oder Drehen) am Lenkrad 58 erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrades 58 erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen des Fahrers hinweist. In einigen Ausführungsformen kann das auf das Lenkrad 58 aufgebrachte externe Drehmoment als ein Signal an die Steuerung 38, dass der Fahrer die manuelle Steuerung übernommen hat, und für das System 10 die autonome Lenkfunktion zu beenden, dienen.
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Die Steuerung 38 des Systems 10 kann zudem mit einem Fahrzeugbremssteuersystem 66 des Fahrzeugs 12 kommunizieren, um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, wie etwa die Drehzahl der einzelnen Räder des Fahrzeugs 12, zu empfangen. Zusätzlich oder alternativ können die Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen der Steuerung 38 durch ein Antriebsstrangsteuersystem 68 und/oder einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 70, unter anderen denkbaren Einrichtungen, bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 38 dem Fahrzeugbremssteuersystem 66 Bremsbefehle bereitstellen, wodurch dem System 10 ermöglicht wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während eines Rückfahrmanövers des Fahrzeugs 12 zu regeln. Es ist anzuerkennen, dass die Steuerung 38 zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über eine Interaktion mit dem Antriebsstrangsteuersystem 68 regeln kann.
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Durch die Interaktion mit dem Servolenkungssystem 52, dem Fahrzeugbremssteuersystem 66 und/oder dem Antriebsstrangsteuersystem 68 des Fahrzeugs 12 kann die Wahrscheinlichkeit unakzeptabler Rückfahrbedingungen reduziert werden, wenn das Fahrzeug 12 in Richtung des Anhängers 14 zurücksetzt. Beispiele unakzeptabler Rückfahrbedingungen beinhalten sind jedoch nicht beschränkt auf eine zu schnelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Sensorfehlfunktion und dergleichen. Unter solchen Umständen kann es sein, dass der Fahrer die Fehlfunktion nicht bemerkt, bis die unakzeptable Rückfahrbedingung unmittelbar bevorsteht oder bereits vorherrscht. Somit wird hierin offenbart, dass die Steuerung 38 des Systems 10 ein Warnsignal generieren kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, drohende und/oder erwartete unakzeptable Rückfahrbedingung entspricht, und vor einer Fahrerintervention eine Gegenmaßnahme generieren kann, um eine solche unakzeptable Rückfahrbedingung zu verhindern.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 38 mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugwarnsystems 72, das sichtbare, hörbare oder fühlbare Warnungen veranlassen kann. Beispielsweise können die Bremslichter 74 des Fahrzeugs und die Warnblinkanlage des Fahrzeugs eine sichtbare Warnung bereitstellen und können eine Fahrzeughupe 76 und/oder ein Lautsprecher 78 eine hörbare Warnung bereitstellen. Zusätzlich kann die Steuerung 38 und/oder das Fahrzeugwarnsystem 72 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) 80 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 80 kann eine Touchscreen-Anzeige 84 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige, die Bilder darstellen kann, die die Warnung angeben. Eine derartige Ausführungsform kann wünschenswert sein, um den Fahrer des Fahrzeugs 12 zu benachrichtigen, dass eine unakzeptable Rückfahrbedingung vorliegt. In alternativen Ausführungsformen kann die HMI 80 eine tragbare Vorrichtung (z. B. ein Smartphone) beinhalten, das zur Kommunikation mit der Steuerung 38 durch eine drahtlose Schnittstelle in der Lage ist.
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Die Steuerung 38 ist mit einem Mikroprozessor 85 und/oder einer anderen analogen und/oder digitalen Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer in einem Speicher 86 gespeicherten Logikroutinen konfiguriert. Die Logikroutinen können eine oder mehrere Betriebsroutinen 88 beinhalten. Informationen von dem Bildgeber 40 oder anderen Komponenten des Systems 10 können über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs 12, das ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) oder andere herkömmliche Protokolle, die in der Automobilindustrie verwendet werden, beinhalten kann, an die Steuerung 38 übermittelt werden. Es ist ersichtlich, dass die Steuerung 38 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine gemeinsam genutzte Steuerung sein kann, die in den Bildgeber 40 oder eine andere Komponente des Systems 10 integriert ist, zusätzlich zu anderen denkbaren bordeigenen oder externen Fahrzeugsteuersystemen.
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Mit Bezug auf 3 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Anhängekupplungsverbindungsstücks, wie der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26, gezeigt und ist beispielhaft als eine oder mehrere Betriebsroutinen 88 der Steuerung 38 verkörpert. Bei Schritt S1 weist die Steuerung 38 einen Fahrer des Fahrzeugs 12 an, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass sich das Vorderteil des Anhängers 14 im Sichtfeld des Bildgebers 40 befindet. Die von dem Bildgeber 40 erfassten Bilder können an der Anzeige 84 gezeigt werden, um den Fahrer beim Positionieren des Fahrzeugs 12 relativ zum Anhänger 14 zu unterstützen. 4 zeigt beispielsweise ein Bild 90, das von dem Bildgeber 40 erfasst wurde. Das Bild 90 wird an der Anzeige 84 gezeigt und enthält die Vorderseite des Anhängers 14, einschließlich des Anhängerkupplungsverbindungsstücks, das als eine Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 gezeigt ist.
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Bei Schritt S2 kann die Steuerung 38 ferner einen Benutzer, typischerweise der Fahrer, anweisen, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass eine Dimension des Anhängers 14 eine vorbestimmte Dimension der Anzeige 84 einnimmt. In einer Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, ist die vorbestimmte Dimension durch eine Überlagerung 92 repräsentiert, die an der Anzeige 84 durch die Steuerung 38 generiert wird. Die Überlagerung 92 kann als ein Kästchen ausgelegt sein, das an der Anzeige 84 zentriert ist und entspricht einer Mindestbreite des Anhängers 14.Die Größe der Überlagerung 92 kann festgestellt werden, um die Identifikation der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 zu ermöglichen. Wie in 5 gezeigt ist die Breite des Anhängers 14, die als Breite W gezeigt ist, zu gering, oder anders ausgedrückt, nimmt die Überlagerung 92 nicht ein. Bei einem solchen Szenario weist die Steuerung 38 den Fahrer an, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass die Breite W des Anhängers 14 die Überlagerung 92 einnimmt, wie in 6 gezeigt. Zur besseren Übersichtlichkeit wurde die Umgebung um den Anhänger 14 in den 4 und 5 weggelassen.
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Wenn die Breite W des Anhängers 14, die Überlagerung 92 eingenommen hat, generiert die Steuerung 38 bei Schritt S3 eine Ansicht von oben nach unten 94 an der Anzeige 84, wie in 7 gezeigt. Die Ansicht von oben nach unten 94 enthält im Allgemeinen den Anhänger 14 oder Teile davon, und zwar die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26. Bei Schritt S4 verarbeitet die Steuerung 38 die erfassten Bilder, um eine Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 und/oder anderer Anhängerstrukturen, wie z. B., jedoch nicht beschränkt auf, die Deichsel 28, zu ertasten. Um die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 oder eine andere Anhängerstruktur zu ertasten, kann die Steuerung 38 eine beliebige herkömmliche Technik einsetzen, wie z. B. die Mustererkennung oder den Mustervergleich. Nachdem die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 oder andere Anhängerstruktur identifiziert worden ist, weist die Steuerung 38 den Fahrer an, das Fahrzeug 12 bei Schritt S5 anzuhalten und erhöht bei Schritt S6 eine Auflösung eines Bildabschnitts, der die erfasste Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 oder andere Anhängerstruktur enthält. 8 zeigt beispielsweise einen Bildabschnitt 96 mit einer erhöhten Auflösung, der die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 enthält. Der Bildabschnitt 96 kann von mehreren Bildrahmen abgeleitet sein und wird an der Anzeige 84 gezeigt.
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Als Nächstes wird der Benutzer bei Schritt S7 angewiesen, ein oder mehrere Berührungsereignisse an dem Bildabschnitt 96 durchzuführen, um eine Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 zu spezifizieren. Wie beispielhaft in 9 gezeigt, beinhalten der eine oder die mehreren Berührungsereignisse das physikalische Berühren der Anzeige 84 mit einem Finger 97. In dem veranschaulichten Beispiel berührt der Finger 97 die Anzeige 84 an einem Punkt P, der von einer Mitte C der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 leicht versetzt ist. Die Anzeige 84 ist konfiguriert, das eine oder die mehreren Berührungsereignisse zu registrieren und die Steuerung 38 ist konfiguriert, ein Symbol 98 an der spezifizierten Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 bei Schritt S8 zu generieren. Wie in 10 gezeigt, kann die Steuerung 38 das Symbol 98 mit der erfassten Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 derart vergleichen, sodass das Symbol 98 und die erfasste Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 miteinander übereinstimmen und zusammenpassende Formen aufweisen. In der veranschaulichten Ausführungsform von den 9 und 10 ist das Symbol 98 als ein Kreis repräsentiert und die Steuerung 38 passt das Symbol 98 der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 an, indem der Kreis mit der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 konzentrisch ausgerichtet und ein Radius des Kreises angepasst wird, um mit einem Radius der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 übereinzustimmen. Zu Zwecken der Übersichtlichkeit ist ein einziger Radius 100 in 10 gezeigt und gilt gleichzeitig für das Symbol 98 und die erfasste Verbindungsstück-Kugelpfanne 26. Es wird in Betracht gezogen, dass das Symbol 98 in einer Vielfalt von Farben, wie z. B., jedoch nicht beschränkt auf, grün ausgedrückt werden kann.
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Mit Bezug auf 11 ist ein anderes Verfahren zum Identifizieren eines Anhängerkupplungsverbindungsstücks, wie z. B. der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26, gezeigt und ist beispielhaft als eine der Betriebsroutinen 88 der Steuerung 38 verkörpert. Bei Schritt S1 weist die Steuerung 38 einen Fahrer des Fahrzeugs 12 an, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass sich das Vorderteil des Anhängers 14 im Sichtfeld des Bildgebers 40 befindet. Bei Schritt S2 generiert die Steuerung 38 eine Überlagerung an der Anzeige 84 und bei Schritt S3 weist diese den Fahrer an, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass der Anhänger 14 oder ein Teil davon die Überlagerung einnimmt. Die Überlagerung kann einer Überlagerung 92 entsprechen, die hier zuvor offenbart wurde. Alternativ kann die Überlagerung einer weiteren Mindestdimension des Anhängers 14 entsprechen, wie z. B., jedoch nicht beschränkt auf, der Deichsel 28 des Anhängers oder eines Teils davon.
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Bei Schritt S4 generiert die Steuerung 38 eine Ansicht von oben nach unten 102 an der Anzeige 84, wie in 12 gezeigt. In der Ansicht von oben nach unten generiert die Steuerung 38 ein Symbol 104 an der Anzeige 84 bei Schritt S5. Das Symbol 104 ist als ein Kreis repräsentiert, der eine erste Farbe, wie z. B. rot, aufweist. Das Symbol 104 kann an einer vorbestimmten oder beliebigen Position an der Anzeige 84 generiert werden. Zu Zwecken der Veranschaulichung ist das Symbol 104 im Allgemeinen in 12 in einer von der Mitte versetzten Position gezeigt. Während das Fahrzeug 12 angehalten wird oder sich zum Anhänger 14 hinbewegt, weist die Steuerung 38 den Benutzer bei Schritt S6 an, das Symbol 104 an eine Stelle zu bewegen, welche die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 spezifiziert. Der Benutzer kann das Symbol 104 durch Durchführen eines oder mehrerer Berührungsereignisse an der Anzeige 84 bewegen. Der Benutzer kann beispielsweise die Anzeige 84 an der spezifizierten Stelle einfach berühren, und als Reaktion bewegt die Steuerung 38 das Symbol 104 an die spezifizierte Stelle. Alternativ kann der Benutzer das Symbol 104 durch Ziehen desselben mit seinem oder ihrem Finger an die spezifizierte Stelle bewegen. Das Symbol 104 wird anschließend in einer zweiten Farbe ausgedrückt, die sich von der ersten Farbe unterscheidet, sobald das Symbol an die spezifizierte Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 bewegt worden ist. Das Symbol 104 kann beispielsweise als ein grüner Kreis repräsentiert sein.
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Bei Schritt S7 passt die Steuerung 38 das Symbol 104 der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 an, indem der Kreis mit der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 konzentrisch ausgerichtet und ein Radius des Kreises angepasst wird, um mit einem Radius der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 übereinzustimmen, wie hier zuvor beschrieben. In einigen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Berührungsereignisse und/oder das anschließende Anpassen des Kreises an einem Bildabschnitt mit erhöhter Auflösung durchgeführt werden und die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 enthalten.
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Als Fortführung eines beliebigen der oben bereitgestellten Verfahren zum Identifizieren eines Anhängerkupplungsverbindungsstücks und mit Bezug auf 13 wird ferner in Betracht gezogen, dass die Steuerung 38 einen Bildabschnitt (z. B. Bildabschnitt 96; 8) um die vom Benutzer spezifizierte Stelle der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 oder einen anderen Anhängerkupplungsverbindungsschritt bei Schritt S1' verfolgen kann. Bei Schritt S2' segmentiert die Steuerung 38 die Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 in dem Bildabschnitt. Durch das Durchführen einer Bildsegmentation an dem Bildabschnitt ist es möglich, die Umgrenzung der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 relativ zum Boden zu identifizieren. Als solche, und wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben, kann die Steuerung 38 eine Anhängerhöhe entsprechend der Höhe der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 relativ zum Boden und eine horizontale Entfernung zwischen dem Bildgeber 40 und der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 bei Schritt S3' schätzen. Nach Fertigstellung der Schritte S1'-S3' kann das Fahrzeug 12 in Richtung des erfassten Anhängerkupplungsverbindungsstücks des Anhängers 14 zurückgesetzt werden. Wie hierin in Betracht gezogen, kann das Zurücksetzen des Fahrzeugs 12 in Richtung des erfassten Anhängerkupplungsverbindungsstücks autonom oder halb autonom erfolgen.
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Mit Bezug auf 14 ist ein Lochkameramodell 106 gezeigt, das im Allgemeinen den Bildgeber 40 in Relation zum Anhänger 14 repräsentiert. Wie abgebildet, bezeichnet α den Neigungswinkel des Bildgebers 40, f bezeichnet die Brennweite des Bildgebers, H bezeichnet die Höhe des Bildgebers 40 relativ zum Boden, HAnhängerkupplung bezeichnet eine Anhängerhöhe, die als der Höhe des Anhängerkupplungsverbindungsstücks (z. B. eine Verbindungsstück-Kugelpfanne 26) entsprechend gezeigt ist, und h ist die Entfernung zwischen dem Bildgeber 40 (z. B. der Bildmitte) und der Anhängerkupplung des Fahrzeugs 12.
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Von dem Kameramodell
106 wird eine horizontale Entfernung D zwischen dem Bildgeber
40 und der Verbindungsstück-Kugelpfanne
26 durch die folgende Gleichung bereitgestellt:
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In der Gleichung 1, ist
H als bekannt angenommen und
β entspricht dem Winkel zwischen einer optischen Achse
108 des Bildgebers
40 und einer Längsachse
110 des Anhängers
14. Wie gezeigt, schneidet die optische Achse
108 des Bildgebers einen Brennpunkt
112 des Bildgebers und der Winkel
β wird von der folgenden Gleichung bereitgestellt:
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In der Gleichung 2 sind
α, h, und
f als bekannt angenommen. Bevor die Gleichung 1 für die horizontale Entfernung D gelöst werden kann, wird die Anhängerhöhe H
Anhängerkupplung durch gleichzeitiges Lösen eines Systems aus zwei Gleichungen festgestellt:
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In den Gleichungen 3 und 4 ist s eine unbekannte skalare Quantität, T ist eine skalierte Übersetzung, die aus der visuellen Odometrie oder beispielsweise der Anzahl der Räder geschätzt ist, und die Winkel γ1 , γ2 , θ1 und θ2 sind von der projektiven Geometrie des Bildgebers 40 basierend auf dem in 14 gezeigten Lochkameramodell 106 abgeleitet. Entsprechend können s und HAnhängerkupplung durch das Lösen der Gleichungen 3 und 4 festgestellt werden. Wenn einmal der HAnhängerkupplung bekannt ist, kann die Gleichung 1 gelöst werden, um die horizontale Entfernung D festzustellen. Zu Zwecken der Veranschaulichung sind die mit den Gleichungen 3 und 4 assoziierten Variablen in 15 abgebildet. Wie gezeigt, entsprechen die Winkel γ1 und γ2 den Winkeln zwischen Sichtfeldern der Komponenten 114 und 116 und der Längsachse 110 des Anhängers, wohingegen die Winkel θ1, und θ2 den Winkeln zwischen den Sichtfeldern der Komponenten 118 und 120 und dem Boden entsprechen. Es versteht sich, dass das Sichtfeld der Komponenten 114-120 aus dem Bildgeber 40 stammt und basierend auf der projektiven Geometrie des Bildgebers 40 ausgewählt wird. Unter der Annahme, dass die Anhängerhöhe HAnhängerkupplung höher als die Höhe der Anhängerkupplung (z. B. der Kupplungskugel 22) ist, kann das Fahrzeug 12 erfolgreich zum Anhänger 14 hin zurückgestoßen werden, sodass die Kupplungskugel 22 mit der Verbindungsstück-Kugelpfanne 26 des Anhängers 14 vertikal ausgerichtet wird.
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Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass solche Konzepte dazu bestimmt sind, von den folgenden Ansprüchen abgedeckt zu sein, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungs-Unterstützungsverfahren bereitgestellt, das einen Bildgeber zum Erfassen eines oder mehrerer Bilder eines Anhängers aufweist, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist; eine Benutzereingabevorrichtung zum Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern; und eine Steuerung für: das Generieren eines Bildabschnitts um die vom Benutzer spezifizierte Stelle; das Segmentieren des Bildabschnitts, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und das Schätzen einer Anhängerhöhe basierend auf einer Höhe und projektiven Geometrie des Bildgebers.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzereingabevorrichtung einen berührungsempfindlichen Bildschirm eines Fahrzeugs umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass der berührungsempfindliche Bildschirm ein oder mehrere Berührungsereignisse daran zum Spezifizieren der Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks registriert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bildgeber an einer Rückseite eines Fahrzeugs befindet und angeordnet ist, um ein oder mehrere Bilder einer Szene an einer Rückseite eines Fahrzeugs zu erfassen;
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Segmentieren des Bildabschnitts eine Umgrenzung des Anhängerkupplungsverbindungsstücks festlegt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerhöhe eine Höhe des Anhängerkupplungsverbindungsstücks relativ zum Boden umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Anhängerkupplungsverbindungsstück eine Verbindungsstück-Kugelpfanne umfasst. Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die projektive Geometrie Winkel zwischen einer ersten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und dem Boden, und Winkel zwischen einer zweiten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und einer Längsachse des Anhängers umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner eine horizontale Entfernung zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsverbindungsstück basierend auf der geschätzten Anhängerhöhe, der Höhe des Bildgebers, der Brennweite des Bildgebers, eines Neigungswinkels des Bildgebers und einer Entfernung zwischen dem Bildgeber und einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs feststellt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Anhängerhöhe durch gleichzeitiges Lösen eines Systems aus zwei Gleichungen schätzt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungs-Unterstützungsverfahren bereitgestellt und weist die folgenden Schritte auf: Erfassen eines oder mehrerer Bilder eines Anhängers, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist; Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern; Generieren eines Bildabschnitts um die vom Benutzer spezifizierte Stelle; Segmentieren des Bildabschnitts, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und Schätzen einer Anhängerhöhe basierend auf einer Höhe und projektiven Geometrie des Bildgebers.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Spezifizierens unter Verwendung eines berührungsempfindlichen Bildschirms eines Fahrzeugs durchgeführt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass der berührungsempfindliche Bildschirm ein oder mehrere Berührungsereignisse daran zum Spezifizieren der Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks registriert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Bilder eine Szene an einer Rückseite eines Fahrzeugs umfassen. Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Segmentieren des Bildabschnitts das Festlegen einer Umgrenzung des Anhängerkupplungsverbindungsstücks umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Anhängerhöhe eine Höhe des Anhängerkupplungsverbindungsstücks relativ zum Boden umfasst, und wobei das Anhängerkupplungsverbindungsstück eine Verbindungsstück-Kugelpfanne umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass die projektive Geometrie Winkel zwischen einer ersten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und dem Boden, und Winkel zwischen einer zweiten Vielzahl von Sichtfeldern von Komponenten des Bildgebers und einer Längsachse des Anhängers umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch den Schritt des Feststellens einer horizontalen Entfernung zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsverbindungsstück basierend auf der geschätzten Anhängerhöhe, der Höhe des Bildgebers, der Brennweite des Bildgebers, eines Neigungswinkels des Bildgebers und einer Entfernung zwischen dem Bildgeber und einer Anhängerkupplung eines Fahrzeugs gekennzeichnet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der obige Anspruch ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Schätzens der Anhängerhöhe das gleichzeitiges Lösen eines Systems aus zwei Gleichungen umfasst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anhängerkupplungsunterstützungsverfahren bereitgestellt, umfassend: einen Bildgeber zum Erfassen eines oder mehrerer Bilder eines Anhängers, der ein Anhängerkupplungsverbindungsstück aufweist; eine Benutzereingabevorrichtung zum Spezifizieren einer Stelle des Anhängerkupplungsverbindungsstücks in dem einen oder den mehreren erfassten Bildern; und eine Steuerung für: das Generieren eines Bildabschnitts um die vom Benutzer spezifizierte Stelle; das Segmentieren des Bildabschnitts, um das Anhängerkupplungsverbindungsstück zu identifizieren, und das Schätzen einer Anhängerhöhendifferenz zwischen dem Bildgeber und dem Anhängerkupplungsverbindungsstück basierend auf der projektiven Geometrie des Bildgebers.