DE102018204981A1

DE102018204981A1 - Method for determining a bending angle and vehicle system

Info

Publication number: DE102018204981A1
Application number: DE102018204981.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Sasse; Michael Schumann; Matthias Horn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger, wobei durch mindestens einen am Zugfahrzeug angeordneten Sensor mindestens ein Objekt des Anhängers detektiert und eine Position des mindestens einen Objekts ermittelt werden, Positionsänderungen des mindestens einen Objekts des Anhängers von dem mindestens einen Sensor erfasst werden und die erfassten Positionsänderungen des mindestens einen Objekts des Anhängers durch ein Steuergerät des Zugfahrzeugs zum Berechnen des Knickwinkels oder einer Knickwinkeländerung verwendet werden. Des Weiteren ist ein Fahrzeugsystem offenbart.

Disclosed is a method for determining a bending angle between a towing vehicle and a trailer coupled to the towing vehicle, wherein at least one of the towing vehicle sensor detected at least one object of the trailer and a position of the at least one object are determined position changes of the at least one object of the trailer are detected by the at least one sensor and the detected changes in position of the at least one object of the trailer by a controller of the towing vehicle for calculating the bending angle or a kink angle change can be used. Furthermore, a vehicle system is disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger sowie ein Fahrzeugsystem.The invention relates to a method for determining a bending angle between a towing vehicle and a trailer coupled to the towing vehicle and a vehicle system.

Stand der TechnikState of the art

Derzeit bekannte Systeme zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger verwenden Ultraschalltechnik, Videotechnik oder Radar-Sensoren. Als Referenzpunkte bzw. Messpunkte dienen üblicherweise eine vordere Ladebordwand eines Aufliegers oder eine Deichsel eines Gespann-Anhängers. Des Weiteren sind Systeme bekannt, welche spezielle an einem Anhänger anbringbare Reflektoren einsetzen. Zur optimalen Funktionsfähigkeit der Systeme sind stets eine senkrechte Ladebordwand eines Anhängers oder zumindest zusätzliche Reflektoren notwendig.Currently known systems for determining a kink angle between a towing vehicle and a trailer use ultrasonic technology, video technology or radar sensors. As reference points or measuring points are usually used a front tail lift of a trailer or a drawbar of a trailer trailer. Furthermore, systems are known which use special attachable to a trailer reflectors. For optimal functioning of the systems, a vertical liftgate of a trailer or at least additional reflectors are always necessary.

Des Weiteren sind Systeme und Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger bekannt, welche beispielsweise in Form von Messrollen an einer Unterseite eines Aufliegers, durch Auslenken einer Feder und Messen einer Federkraft oder durch einen Vergleich der Raddrehzahlen des Zugfahrzeugs und des Anhängers einen Knickwinkel bestimmen können.Furthermore, systems and methods for determining a bending angle between a towing vehicle and a trailer are known which, for example in the form of measuring rollers on a bottom of a trailer, by deflecting a spring and measuring a spring force or by comparing the wheel speeds of the towing vehicle and the trailer one Can determine bending angle.

Problematisch an den bereits bekannten Systemen und Verfahren zum Ermitteln des Knickwinkels ist ein häufiger Wechsel der Anhänger mit unbekannten Formkonturen. Da im kommerziellen Einsatz die Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen regelmäßig variieren, sind die bekannten Verfahren zum Ermitteln des Knickwinkels nur eingeschränkt einsetzbar.A problem with the already known systems and methods for determining the kink angle is a frequent change of the trailer with unknown shape contours. Since in commercial use the tractor-trailer combinations vary regularly, the known methods for determining the bending angle are only limited use.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels vorzuschlagen, welches unabhängig von einer Anhängerart oder einer Anhängerform anwendbar ist.The object underlying the invention can be seen to propose a method for determining a bending angle, which is applicable regardless of a trailer type or a trailer shape.

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by means of the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of each dependent subclaims.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger bereitgestellt.According to one aspect of the invention, there is provided a method for determining a kink angle between a towing vehicle and a trailer coupled to the towing vehicle.

In einem Schritt wird durch mindestens ein am Zugfahrzeug angeordneten Sensor mindestens ein Objekt oder Bauteil des Anhängers detektiert und eine Position des mindestens einen Objekts ermittelt. Anschließend werden Positionsänderungen des mindestens einen Objekts des Anhängers von dem mindestens einen Sensor erfasst. Die erfassten Positionsänderungen des mindestens einen Objekts des Anhängers werden durch ein Steuergerät des Zugfahrzeugs zum Berechnen des Knickwinkels oder einer Knickwinkeländerung verwendet.In one step, at least one object or component of the trailer is detected by at least one sensor arranged on the towing vehicle and a position of the at least one object is determined. Subsequently, changes in position of the at least one object of the trailer are detected by the at least one sensor. The detected changes in position of the at least one object of the trailer are used by a controller of the towing vehicle for calculating the kink angle or a kink angle change.

Hierdurch kann eine kontinuierliche Messung des Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger realisiert werden. Das Zugfahrzeug kann beispielsweise ein Lastkraftwagen, Nutzfahrzeug, Sattelzugmaschine, landwirtschaftliches Fahrzeug, Baufahrzeug, Stapler und dergleichen sein. Der Anhänger kann beispielsweise ein Auflieger oder ein Anhänger eines Gespanns mit einem oder mehreren Anhängern sein. Je nach Ausgestaltung des Sensors kann ein Sensor ausreichen, um an mehreren Positionen eine Entfernung zu ermitteln. Dies kann beispielsweise bei einem LIDAR-Sensor oder einem Radar-Sensor der Fall sein. Bei anderen Sensoren, wie beispielsweise Ultraschallsensoren, können mindestens zwei voneinander beabstandete Sensoren zum Ermitteln der Entfernungen eingesetzt werden.In this way, a continuous measurement of the bending angle between a towing vehicle and a trailer can be realized. The towing vehicle may be, for example, a truck, commercial vehicle, tractor unit, agricultural vehicle, construction vehicle, forklift and the like. The trailer may be, for example, a semi-trailer or a trailer of a trailer with one or more trailers. Depending on the design of the sensor, a sensor may be sufficient to determine a distance at several positions. This may for example be the case with a LIDAR sensor or a radar sensor. In other sensors, such as ultrasonic sensors, at least two spaced apart sensors may be used to determine the distances.

Das Verfahren funktioniert dabei unabhängig von der geometrischen Form der vorderen Ladebordwand und ist damit für nahezu alle Typen von Aufliegern geeignet. Somit können auch Siloanhänger, Muldenkipper, Container-/BDF-Anhänger, leere Anhänger für BDF-Brücken, Fahrzeuge mit Plane, offene Anhänger und dergleichen für eine eindeutige Ermittlung des Knickwinkels eingesetzt werden. Somit ist das Verfahren unabhängig von der Form der eingesetzten Anhänger anwendbar.The method works regardless of the geometric shape of the front liftgate and is therefore suitable for almost all types of trailers. Thus, silo trailer, dump truck, container / BDF trailer, empty trailers for BDF bridges, vehicles with tarpaulin, open trailer and the like can be used for a clear determination of the bending angle. Thus, the method is applicable regardless of the shape of the trailer used.

Die Abstände werden zwischen dem Heck des ersten Fahrzeugteils des Gespanns und charakteristischen Punkten unterhalb der Ladefläche, wie beispielsweise Stützwinden, Starrachsen, Anbauteilen wie Kisten oder Feuerlöscher, des nachfolgenden Abschnitts des Gespanns durch die mindestens zwei Sensoren gemessen. Dabei können die Abstände auch zwischen zwei miteinander gekoppelten Anhängern oder Dollys ermittelt werden. Dies kann bei einem Gespann mit mehreren Anhängern vorteilhaft sein. Das Zugfahrzeug kann somit ein angetriebenes Zugfahrzeug bzw. eine Zugmaschine oder ein erster Anhänger bzw. ein erster Dolly sein.The distances are measured between the rear of the first vehicle part of the team and characteristic points below the cargo area, such as landing gear, rigid axles, attachments such as boxes or fire extinguishers, the subsequent section of the team through the at least two sensors. The distances between two coupled trailers or dollys can be determined. This can be advantageous in a trailer with multiple trailers. The towing vehicle may thus be a powered towing vehicle or a tractor or a first trailer or a first Dolly.

Durch Vergleich der gemessenen Abstände sowie der vorhergegangenen Messwerte auf der linken und der rechten Seite des Zugfahrzeugs kann der aktuelle Knickwinkel zwischen beiden Fahrzeuggespannteilen berechnet werden.By comparing the measured distances and the previous measured values on the left and the right side of the towing vehicle, the current articulation angle between the two vehicle components can be calculated.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt hierbei den physikalischen Zusammenhang, dass sich, vereinfach bezogen auf die horizontale Ebene x-y, alle Punkte eines Anhängers auf Kreisbahnen um den Kupplungspunkt am Zugfahrzeug bewegen. Die Kreisbahnen können beispielsweise konzentrisch ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann ein abstandsgebendes Messprinzip, wie beispielsweise Ultraschall, eine Reihe von Objekthypothesen bilden. Die Bewegung dieser Objekte kann anschließend herangezogen werden, um den absoluten Knickwinkel oder die Winkelgeschwindigkeit bzw. die relative Knickwinkeländerung zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger zu ermitteln. Es können beispielsweise 4 bis 8 Ultraschallsensoren am Heck des Zugfahrzeugs für eine detaillierte Bildung von Objekthypothesen verwendet werden. In this case, the method according to the invention uses the physical relationship that, with reference to the horizontal plane xy, all points of a trailer move in circular orbits around the coupling point on the towing vehicle. The circular paths can be designed concentrically, for example. Advantageously, a distance measuring principle, such as ultrasound, form a series of object hypotheses. The movement of these objects can then be used to determine the absolute kink angle or the angular velocity or the relative kink angle change between the towing vehicle and the trailer. For example, 4 to 8 ultrasonic sensors can be used at the rear of the towing vehicle for a detailed formation of object hypotheses.

Als Objekte können Struktur- oder Chassisteile, Stützwinden, Anbauteile, Feuerlöscher, Stauräume am Anhänger und dergleichen identifiziert werden. Basierend auf den ermittelten Objekthypothesen kann ein permanenter Abgleich zwischen den vorherigen Messwerten und dem aktuellen Ist-Zustand erfolgen, aus dem eine Änderung oder ein Absolutwert des Knickwinkels berechnet wird. In dieser Konfiguration sind mindestens zwei Sensoren erforderlich, die das gleiche Objekt messen und dann zu einer Objekthypothese zusammenführen. Hierbei können auch mehrere Objekthypothesen gebildet werden. Dabei ist der Typ des Subjekts irrelevant, kann jedoch eine Identifizierung prägnanter Objekte erleichtern. Beispielsweise können von den Sensoren aufgezeichnete Kehlenechos der Stützwinden oder der Quertraversen von dem Steuergerät ausgewertet und zum präzisen Identifizieren spezifischer Objekte verwendet werdenAs objects structural or chassis parts, landing gear, attachments, fire extinguishers, storage space on the trailer and the like can be identified. Based on the determined object hypotheses, a permanent comparison between the previous measured values and the current actual state can take place, from which a change or an absolute value of the bending angle is calculated. This configuration requires at least two sensors that measure the same object and then merge them to form an object hypothesis. Here also several object hypotheses can be formed. The type of the subject is irrelevant, but can facilitate the identification of concise objects. For example, recorded by the sensors throat echoes of the landing gear or crossbeams can be evaluated by the controller and used to precisely identify specific objects

Üblicherweise sind an einem Anhänger zahlreiche Anbauteile angeordnet, die in unterschiedlicher Weise das ausgesendete Messsignal der mindestens zwei Sensoren reflektieren können. Erkennen oder vermuten mehrere Sensoren das gleiche Objekt, so kann aus den Signallaufzeiten zum Objekt auf die Position des Objekts relativ zu den Sensoren, beispielsweise in einer x-y-Ebene oder auch dreidimensional, geschlossen werden. Zum Vereinfachen des Verfahrens und zum Reduzieren eines Rechenaufwands können die Bewegungen der Objekte auf eine Ebene parallel zu einer Ausdehnung einer Straße beschränkt sein.Usually, numerous attachments are arranged on a trailer, which can reflect the emitted measurement signal of at least two sensors in different ways. If several sensors detect or suspect the same object, then from the signal propagation times to the object to the position of the object relative to the sensors, for example in one xy Level or three-dimensional, closed. To simplify the method and reduce computational effort, the motions of the objects may be limited to a plane parallel to an extent of a road.

Unter Zuhilfenahme der Prämisse, dass sich alle Objekte auf konzentrischen Kreisbahnen um den Kupplungspunkt drehen, aber auch anhand der Relativpositionen von Objekten zum Zugfahrzeug, kann der gegenwärtige Knickwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger anhand von Positionsänderungen oder absoluten Positionen der identifizierten Objekte bestimmt werden. Der Kupplungspunkt kann hierbei die Position eines Königszapfens oder einer Koppelvorrichtung für Anhänger sein. Des Weiteren kann der Kupplungspunkt auch eine drehbare Aufnahme eines Transportguts oder Anhängers auf oder an einem Dolly sein.Using the premise that all objects rotate in concentric orbits around the coupling point, but also based on the relative positions of objects to the towing vehicle, the present articulation angle between the towing vehicle and the trailer can be determined based on changes in position or absolute positions of the identified objects. The coupling point may in this case be the position of a kingpin or a coupling device for trailers. Furthermore, the coupling point can also be a rotatable mount of a cargo or trailer on or on a dolly.

Der Drehpunkt des Anhängers kann darüber hinaus mathematisch geschätzt oder berechnet werden. Als mathematisches Verfahren können hierbei Drehmatrizen im linearen Raum verwendet werden, mit denen die Bewegung einer Punktewolke um einen Drehpunkt beschrieben werden kann.The pivot point of the trailer can also be mathematically estimated or calculated. In this case, rotary matrices in linear space can be used as the mathematical method with which the movement of a point cloud around a pivot point can be described.

Das Verfahren benötigt keine zusätzlichen Anbauteile am Anhänger, deren vorrangiger oder einziger Zweck die Rücksendung eines von einem Sensor ausgesendeten Signals ist, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bekannten Verfahren bietet. Es ist ebenfalls weitestgehend unabhängig von der Bauform des Anhängers bzw. eines Aufliegers und kommt somit ohne in einer Datenbank hinterlegte Modelle aus. Die Messung des Knickwinkels ist in mindestens einer Ausprägung des Verfahrens ohne eine Kalibration möglich und erfolgt von dem Zugfahrzeug aus.The method does not require additional attachments on the trailer whose primary or sole purpose is the return of a signal emitted by a sensor, which offers a significant advantage over the known methods. It is also largely independent of the design of the trailer or a trailer and thus comes without stored in a database models. The measurement of the bending angle is possible in at least one embodiment of the method without a calibration and takes place from the towing vehicle.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der zusätzliche Aufwand bei der Montage der Sensoren am Zugfahrzeug gering ist. Hierdurch kann die Montage und Variantenplanung kosteneffizient durchgeführt werden. Des Weiteren kann das Verfahren unabhängig von den geometrischen Bedingungen des Anhängers und damit auch bei einer häufigen Variation der Anhänger eingesetzt werden.Another advantage is that the additional effort in mounting the sensors on the towing vehicle is low. As a result, the assembly and variant planning can be carried out cost-effectively. Furthermore, the method can be used regardless of the geometric conditions of the trailer and thus also in a frequent variation of the trailer.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Position des mindestens einen Objekts des Anhängers durch Triangulation oder durch Trilateration ermittelt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die geometrischen Verhältnisse am Zugfahrzeug bekannt sind. Dabei können insbesondere die Positionen des Kupplungsmauls bzw. der Anhängerkupplung und der mindestens zwei Sensoren bekannt sein. Mit Hilfe der mindestens zwei Sensoren kann eine Abstandsmessung und damit eine Positionsbestimmung definierter Punkte bzw. Objekte am Anhänger oder des Anhängers basierend auf den Verfahren der Trilateration oder der Triangulation durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein LIDAR-Sensor zum Ermitteln unterschiedlicher Abstände verwendet werden. Es wird beispielsweise die Front des Anhängers, ggf. unterhalb der Ladefläche, vermessen und anhand der räumlichen Geometrie auf den Knickwinkel geschlossen. Hierzu können die Signallaufzeiten der jeweiligen Sensoren zum Messen der Entfernungen genutzt werden. Des Weiteren können anhand typischer Echomuster relevante Reflexionen hervorgehoben und zur Bildung der Objekthypothesen herangezogen werden.According to one embodiment of the method, the position of the at least one object of the trailer is determined by triangulation or trilateration. It can be assumed that the geometric conditions on the towing vehicle are known. In particular, the positions of the coupling jaw or the trailer hitch and the at least two sensors can be known. Using the at least two sensors, a distance measurement and thus a position determination of defined points or objects on the trailer or the trailer can be carried out based on the methods of trilateration or triangulation. Alternatively or additionally, for example, a LIDAR sensor can be used to determine different distances. For example, the front of the trailer, possibly below the loading area, is measured and closed based on the spatial geometry on the bending angle. For this purpose, the signal propagation times of the respective sensors can be used to measure the distances. Furthermore, relevant reflections can be highlighted on the basis of typical echo patterns and used to form the object hypotheses.

Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden das mindestens eine Objekt des Anhängers und die Position des mindestens einen Objekts durch mindestens zwei im Bereich der Rückleuchten des Zugfahrzeugs angeordnete Sensoren ermittelt. Bevorzugterweise sind die Sensoren mechanisch tiefer als die Sattelplatte oder als eine Ladefläche des Anhängers angeordnet, um möglichst eindeutige Reflektionen von charakteristischen Teilen des Anhänger-Fahrgestells zu erhalten. Die charakteristischen Teile des Anhängers bzw. die identifizierbaren Objekte des Anhängers können beispielsweise Stützwinden, Unterfahrschutz, Stauräume, fest oder lose montiertes Zubehör, Quertraversen und dergleichen sein. Die typischerweise verrundeten Ecken der Stützwinden können beispielsweise für Messverfahren, wie Ultraschall, einen guten Reflektor darstellen. According to a further embodiment of the method, the at least one object of the trailer and the position of the at least one object are determined by at least two sensors arranged in the region of the tail lights of the towing vehicle. Preferably, the sensors are arranged mechanically deeper than the saddle plate or as a loading area of the trailer in order to obtain as clear as possible reflections of characteristic parts of the trailer chassis. The characteristic parts of the trailer or the identifiable objects of the trailer may be, for example, landing gear, underrun protection, storage spaces, fixed or loose mounted accessories, cross members and the like. The typically rounded corners of the landing gear can be a good reflector, for example, for measuring methods such as ultrasound.

Die Positionierung der Sensoren im Bereich der rückwärtigen Leuchten des Zugfahrzeugs kann darüber hinaus eine direkte Sensorsicht auf die Stützwinden des Anhängers, den Drehschemel bzw. die Starrachse ermöglichen. Eine derartige Position der Sensoren kann diese zusätzlich vor Schmutz und Spritzwasser schützen.The positioning of the sensors in the area of the rear lights of the tractor can also allow a direct sensor view of the trailer landing gear, the turntable or the rigid axle. Such a position of the sensors can additionally protect them from dirt and spray water.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird durch mindestens einen Sensor eine Topografie eines Anhängerbereichs detektiert und zum Ermitteln von Positionsänderungen verwendet. Alternativ oder zusätzlich zu einer Identifizierung einzelner Objekte kann eine Struktur bzw. topografische Kontur des Anhängers als ein Objekt betrachtet und zum Ermitteln eines Knickwinkels genutzt werden.According to a further embodiment of the method, a topography of a trailer area is detected by at least one sensor and used to determine changes in position. Alternatively or in addition to an identification of individual objects, a structure or topographic contour of the trailer can be considered as an object and used to determine a bending angle.

Die Messung der Abstände zu charakteristischen Bauteilen unterhalb des Aufliegers oder an einer Anhängerchassis stellt spezifische Ausprägungen dar, da die verwendeten Bauteile des Anhängers typischerweise über besondere Charakteristiken im Echosignal des Messprinzips verfügen. Das Messsignal ermöglicht so die eindeutige Zuordnung zu einem geometrisch fixen Punkt oder einer gemessenen Kontur des Anhängerbereichs. Insbesondere kann dies durch mindestens einen LIDAR-Sensor oder einen Radar-Sensor realisiert werden. Der mindestens eine Sensor kann dabei schwenkbar oder drehbar ausgeführt sein und somit einen Abtastbereich vermessen.The measurement of the distances to characteristic components below the trailer or on a trailer chassis represents specific characteristics, since the components used in the trailer typically have special characteristics in the echo signal of the measuring principle. The measurement signal thus enables unambiguous assignment to a geometrically fixed point or a measured contour of the trailer area. In particular, this can be realized by at least one LIDAR sensor or a radar sensor. The at least one sensor can be designed to be pivotable or rotatable and thus measure a scanning range.

Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weisen das mindestens eine Objekt des Anhängers oder eine Topografie des Anhängerbereichs Anbauteile, Stützstrukturen des Anhängers, Stützwinden, Feuerlöscher und/oder Stauräume auf. Derartige Bauteile bzw. Strukturelemente sind üblicherweise in den meisten Anhängern verbaut. Beispielsweise durch Stützwinden kann der Anhänger bei einem Abstellen abgestützt und gesichert werden. Die Position und die Bauform dieser Stützwinden weist eine geringe Varianz auf, insbesondere weil nur eine geringe Anzahl an Herstellern für derartige Bauelemente bekannt ist, welche den Markt beliefern.According to a further embodiment of the method, the at least one object of the trailer or a topography of the trailer area have attachments, support structures of the trailer, landing gear, fire extinguishers and / or storage spaces. Such components or structural elements are usually installed in most trailers. For example, by landing gear, the trailer can be supported and secured when parking. The position and design of this landing gear has a low variance, especially because only a small number of manufacturers are known for such components that supply the market.

Die Knickwinkelmessung wird auf diese Weise unabhängig von der Art des Aufliegers, wie beispielsweise Tank-, Silo-, Großraumanhänger und dergleichen, und vom individuellen Fahrzeugteil durchgeführt, da keine zusätzlichen Einrichtungen am Auflieger erforderlich sind. Da der europäische und nordamerikanische Markt stetig wechselnde Kombinationen von Zugmaschine und Auflieger verwenden, sind gesonderte erforderliche Einrichtungen am Anhänger nicht praktikabel.The kink angle measurement is performed in this way, regardless of the type of trailer, such as tank, silo, large-capacity trailer and the like, and the individual vehicle part, since no additional facilities on the trailer are required. As the European and North American markets use ever-changing combinations of tractor and semi-trailer, separate required equipment on the trailer is impractical.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Messdaten der mindestens zwei Sensoren zum Detektieren des mindestens einen Objekts oder der Topografie eines Anhängerbereichs von dem Steuergerät vorverarbeitet. Hierdurch kann eine Filterung der Signale, beispielsweise für eine Glättung des Signalverlaufs der Sensoren, durchgeführt werden. Bevorzugterweise werden vor mathematischen Auswertungen der Messdaten der Sensoren besonders signifikante Echos ermittelt, etwa die der Stützwinden. Dadurch kann eine Nulllage des Gespanns, bei welcher der Knickwinkel 0° beträgt, definiert werden.According to a further embodiment of the method, measurement data of the at least two sensors for detecting the at least one object or the topography of a trailer area are preprocessed by the control unit. In this way, a filtering of the signals, for example, for a smoothing of the waveform of the sensors, are performed. Preferably, particularly significant echoes, such as those of the landing gear, are determined before mathematical evaluations of the measured data of the sensors. As a result, a zero position of the combination, in which the articulation angle is 0 °, can be defined.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeugsystem eines aus einem Zugfahrzeug und mindestens einem Anhänger bestehenden Fahrzeuggespanns oder mindestens zwei miteinander gekoppelte Anhänger zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt. Das Fahrzeugsystem weist mindestens einen am Zugfahrzeug angeordneten mit einem Steuergerät gekoppelten Sensor auf. Des Weiteren weist das Fahrzeugsystem ein Zugfahrzeug und mindestens einen Anhänger auf, wobei Objekte eines Anhängers und Abstände zwischen den Objekten und dem mindestens einen Sensor durch den mindestens einen Sensor ermittelbar sind und wobei basierend auf Positionsänderungen der ermittelten Objekte des Anhängers Knickwinkel oder Knickwinkeländerungen durch das Steuergerät errechenbar sind.According to a further aspect of the invention, a vehicle system of a vehicle combination consisting of a towing vehicle and at least one trailer or at least two trailers coupled to one another for carrying out the method according to the invention is provided. The vehicle system has at least one sensor coupled to a control unit and arranged on the towing vehicle. Furthermore, the vehicle system has a towing vehicle and at least one trailer, wherein objects of a trailer and distances between the objects and the at least one sensor can be determined by the at least one sensor and wherein based on changes in position of the determined objects of the trailer kink angle or kink angle changes by the control unit are calculable.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen, die auf den Knickwinkel zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger basieren und ermöglicht sowohl Komfortfunktionen als auch Automatisierungsfunktionen. Das Ausgangssignal in Form eines Knickwinkels oder einer Knickwinkeländerung kann als Basis für das Fahrerassistenzsystem bei einem Kuppeln bzw. Aufsatteln eines Anhängers, beim Fahren sowie als Grundlage für hochautomatisierte oder autonome Fahrfunktionen dienen. Hierdurch können ein autonomes Fahren auf einem Logistikhof, automatisiertes An- oder Abkuppeln, Rückfahrunterstützung, Stabilisierungsfunktionen während einer Fahrt des Fahrzeuggespanns und dergleichen durchgeführt werden. Die Stabilisierungsfunktionen können beispielsweise fahrdynamische Stabilisierungen sein.The method according to the invention enables a multitude of applications based on the bending angle between the towing vehicle and the trailer and allows both comfort functions and automation functions. The output signal in the form of a kink angle or a kink angle change can serve as a basis for the driver assistance system in the case of a coupling of a trailer, while driving, and as a basis for highly automated or autonomous driving functions. This can be an autonomous driving on a logistics yard, automated Coupling or uncoupling, reverse assistance, stabilization functions are performed during a journey of the vehicle combination and the like. The stabilization functions can be, for example, dynamic driving stabilizations.

Diese Funktionen können unabhängig von einer Anhängerform oder Anhängerart durchgeführt werden. Des Weiteren sind am Auflieger oder Anhänger keine Anpassungen notwendig.These functions can be performed independently of a trailer shape or trailer type. Furthermore, no adjustments are necessary on the trailer or trailer.

Des Weiteren ist zudem vorteilhaft, dass die präzise Funktion der Knickwinkelmessung auch bei geringen Geschwindigkeiten gewährleistet wird.Furthermore, it is also advantageous that the precise function of the buckling angle measurement is ensured even at low speeds.

Das Fahrzeugsystem beschränkt sich dabei nicht ausschließlich auf das Zugfahrzeug, sondern ist auch bei den meisten Anhängern und Zwischenachsen, wie beispielsweise Dollys oder bei Lang-Lkws, einsetzbar. So ist es möglich, den Knickwinkel-Zustand eines kompletten Zuges aus mehreren Anhängern zu bestimmen.The vehicle system is not limited to the towing vehicle, but can also be used with most trailers and intermediate axles, such as dollys or with long trucks. So it is possible to determine the kink angle state of a complete train of several trailers.

Da die Auflieger oder Anhänger üblicherweise einen Daten-Bus aufweisen, können die Messdaten bzw. Messsignale zum Zugfahrzeug oder innerhalb des Zugfahrzeugs zum Steuergerät übertragen werden. Bei einer Anordnung der Sensoren und des Steuergeräts am Zugfahrzeug kann eine technisch besonders einfache Integration der Sensoren in das Fahrzeugnetz realisiert werden. Since the semi-trailers or trailers usually have a data bus, the measurement data or measurement signals can be transmitted to the towing vehicle or within the towing vehicle to the control unit. In an arrangement of the sensors and the control unit on the tractor, a technically particularly simple integration of the sensors can be realized in the vehicle network.

Gemäß einer Ausführungsform des Fahrzeugsystems ist der mindestens eine Sensor ein LIDAR-Sensor, Radar-Sensor, Ultraschallsensor und/oder eine Kamera. Es können verschiedene Sensoren zum Ermitteln von Abständen und zum Durchführen von Triangulationsverfahren oder Trilaterationsverfahren sowie Topologieermittlungen verwendet werden. Beispielsweise können präzise Ultraschallsensoren zum Ermöglichen einer Klassifikation von Objekten und zum Identifizieren typischer Signalmuster verwendet werden. Die Sensoren weisen bevorzugterweise eine hohe Störfestigkeit und verschiedene Möglichkeiten zur Differenzierung von Messsignalen auf. Hierdurch kann eine detaillierte Signalanalyse durchgeführt werden. Beispielsweise können charakteristische Reflektionen von Stützwinden, Drehschemeln oder Starrachsen durch die Sensoren ermittelt und damit die Erkennung spezifischer Reflektionen am Anhänger identifiziert werden.According to one embodiment of the vehicle system, the at least one sensor is a LIDAR sensor, radar sensor, ultrasound sensor and / or a camera. Various sensors can be used to determine distances and perform triangulation or trilateration techniques as well as topology determinations. For example, precise ultrasonic sensors may be used to facilitate classifying objects and identifying typical signal patterns. The sensors preferably have high immunity to interference and various possibilities for differentiating measurement signals. This allows a detailed signal analysis to be performed. For example, characteristic reflections of landing gear, turntables or rigid axles can be determined by the sensors and thus the detection of specific reflections on the trailer can be identified.

Als Sensoren können neben Ultraschallsensoren auch andere Sensoren, wie beispielsweise Kameras, LIDAR-Sensoren, Radar-Sensoren und dergleichen, zum Messen von Abständen eingesetzt werden.As sensors, in addition to ultrasonic sensors, other sensors, such as cameras, LIDAR sensors, radar sensors and the like, can be used for measuring distances.

Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuggespanns zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeuggespann zum Veranschaulichen von Objekthypothesen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeuggespann zum Verdeutlichen von Positionsänderungen ermittelter Objekte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In the following, preferred exemplary embodiments of the invention are explained in greater detail on the basis of greatly simplified schematic representations. Show here

1 1 is a schematic side view of a vehicle combination for illustrating a method according to the invention;
2 a schematic plan view of the vehicle combination for illustrating object hypotheses of the method according to the invention and
3 a schematic plan view of the vehicle combination for clarifying changes in position determined objects of the method according to the invention.

In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.In the figures, the same constructive elements each have the same reference numerals.

Die 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuggespanns 1 zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Fahrzeuggespann 1 besteht aus einem Zugfahrzeug 2 und einem Anhänger 4. Das Zugfahrzeug 2 ist hierbei eine Sattelzugmaschine 2, welche einen gekoppelten Sattelauflieger 4 zieht.The 1 shows a schematic side view of a vehicle combination 1 to illustrate a method according to the invention. The vehicle combination 1 consists of a towing vehicle 2 and a trailer 4 , The towing vehicle 2 Here is a tractor 2 , which is a coupled semi-trailer 4 draws.

Das Zugfahrzeug 2 weist im Bereich seiner Rücklichter 6 mindestens zwei Sensoren 8 auf. Die Sensoren 8 sind hier als Ultraschallsensoren 8 ausgestaltet und dienen zur Messung einer Anhängerkontur des Anhängers 4. Die Pfeile veranschaulichen den Vorgang der Abstandsmessung durch die Sensoren 8. Bei der Messung kann insbesondere die Stützwinde 10 des Anhängers 4 als ein Objekt 10 oder als eine Kontur des Anhängers 4 ermittelt werden. Dabei wird der Abstand zwischen den Sensoren 8 und der Stützwinde 10 ermittelt. Anhand der charakteristischen Reflexionen der Stützwinde 10 kann diese als ein Objekt 10 erkannt und für eine Positionsverfolgung bzw. Positionsänderung berücksichtigt werden.The towing vehicle 2 points in the area of its taillights 6 at least two sensors 8th on. The sensors 8th are here as ultrasonic sensors 8th designed and used to measure a trailer contour of the trailer 4 , The arrows illustrate the process of distance measurement by the sensors 8th , In the measurement, in particular, the landing gear 10 of the trailer 4 as an object 10 or as a contour of the trailer 4 be determined. This will be the distance between the sensors 8th and the landing gear 10 determined. Based on the characteristic reflections of the landing gear 10 can this as an object 10 be recognized and taken into account for a position tracking or position change.

Die Sensoren 8 sind für eine weitere Auswertung der Messdaten mit einem Steuergerät 12 verbunden.The sensors 8th are for a further evaluation of the measured data with a control unit 12 connected.

In der 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeuggespann 1 zum Veranschaulichen von Objekthypothesen des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Dabei sind insbesondere Objekte 10,11 in einem unteren Bereich des Anhängers 4 dargestellt. Die jeweiligen Stützelemente 10.1, 10.2 der Stützwinde 10 werden hier als separate Objekte 10.1, 10.2 gemeinsam mit weiteren Anbauteilen 11 des Anhängers 4, wie beispielsweise Feuerlöscher oder Druckbehälter, von den Sensoren 8 und dem Steuergerät 12 identifiziert.In the 2 is a schematic plan view of the vehicle combination 1 to illustrate object hypotheses of the method according to the invention. In particular, objects are 10 . 11 in a lower area of the trailer 4 shown. The respective support elements 10.1 . 10.2 the landing gear 10 are here as separate objects 10.1 . 10.2 together with other attachments 11 of the trailer 4 , such as fire extinguishers or pressure vessels, from the sensors 8th and the controller 12 identified.

Die Position der jeweiligen Objekte 10, 11 innerhalb einer Ebene oder im Raum wird durch die Sensoren 8 registriert und kontinuierlich verfolgt. Hierdurch können Positionsänderungen der Objekte 10, 11 verfolgt werden. Gemeinsam mit dem Anhänger 4 können sich die Objekte 10, 11 auf konzentrischen Bahnen um einen Mittelpunkt 14 bewegen. Der Mittelpunkt 14 ist hierbei der Königszapfen 14 des Anhängers 4. Abhängig von der relativen Position der jeweiligen Objekte 10, 11 zu Beginn und Ende eines Messfensters kann zunächst der resultierenden Differenz-Knickwinkel β gemessen werden. The position of the respective objects 10 . 11 within a plane or in space is through the sensors 8th registered and continuously tracked. This allows changes in the position of the objects 10 . 11 be followed. Together with the trailer 4 can the objects 10 . 11 on concentric orbits around a center 14 move. The middle-point 14 Here is the kingpin 14 of the trailer 4 , Depending on the relative position of the respective objects 10 . 11 At the beginning and end of a measuring window, the resulting differential bending angle β can first be measured.

Abhängig von den Objekten und ggf. unter Zuhilfenahme weiterer Messprinzipien (z.B. Kalibrierung) oder vorteilhafter Ausprägungen (Objekte haben etwa bei Geradeausfahrt denselben Längsabstand von der Zugmaschine 2 oder weisen z.B. hohe Symmetrie zur Längsachse auf) können auch die zum Zugfahrzeug relativ gemessenen Winkel α1, α2 ermittelt werden.Depending on the objects and possibly with the aid of further measuring principles (eg calibration) or advantageous characteristics (objects have the same longitudinal distance from the tractor when driving straight ahead, for example 2 or have, for example, high symmetry to the longitudinal axis) can also be measured relative to the towing vehicle angle α1 . α2 be determined.

Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeuggespann 1 zum Verdeutlichen von Positionsänderungen ermittelter Objekte 10, 11 des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Anhänger 4 ist hier nicht dargestellt, um eine vereinfachte Übersicht über die ermittelten Objekte 10, 10.1, 10.2, 11 und die resultierenden Positionsänderungen der Objekte 10, 10.1, 10.2, 11 zu erhalten. Anhand der Positionsänderungen der Objekte 10, 10.1, 10.2, 11 erfolgt eine Berechnung der relativen und absoluten Knickwinkel α1, α2 und β des Anhängers 4.The 3 shows a schematic plan view of the vehicle combination 1 to clarify changes in position of detected objects 10 . 11 the method according to the invention. The trailer 4 is not shown here to provide a simplified overview of the detected objects 10 . 10.1 . 10.2 . 11 and the resulting position changes of the objects 10 . 10.1 . 10.2 . 11 to obtain. Based on the position changes of the objects 10 . 10.1 . 10.2 . 11 a calculation of the relative and absolute kink angles takes place α1 . α2 and β of the trailer 4 ,

Im Folgenden wird das Messprinzip beispielhaft zusammengefasst. Die am Heck des Zugfahrzeugs 2 verbaute Sensorik 8 ermittelt, beispielsweise nach dem Puls-Echo-Prinzip, die Abstände zu typischen Chassis- und Anbauteilen 10, 11 des Anhängers 4. Derartige Anbauteile 10, 11 können beispielsweise Traversen, Stützwinden 10, Unterfahrschutz, Kisten, Rohre, Feuerlöscher 11 und dergleichen sein. Nach dem Prinzip der Trilateration werden Objekthypothesen gebildet, die für jedes Objekt 10, 11 eine x-y-Position relativ zum Zugfahrzeug 2 beinhalten bzw. ggf. auch eine räumliche oder flächige Ausdehnung aufweisen. Unter der Annahme, dass sich diese Objekte 10, 11 alle auf einer Kreisbahn um den Kupplungspunkt 14 (Königszapfen, Kupplungsmaul) bewegen, kann in der Ebenen auf die relativen Knickwinkel α1, α2 und β um diesen Punkt 14 geschlossen werden, wie beispielsweise durch Ermittlung der geometrischen Drehmatrix um den Ursprung 14.The following is a summary of the measuring principle. The at the rear of the towing vehicle 2 built-in sensors 8th determined, for example, according to the pulse-echo principle, the distances to typical chassis and attachments 10 . 11 of the trailer 4 , Such attachments 10 . 11 can, for example, trusses, landing gear 10 , Underrun protection, boxes, pipes, fire extinguishers 11 and the like. According to the principle of trilateration, object hypotheses are formed for each object 10 . 11 a xy Position relative to the towing vehicle 2 include or possibly also have a spatial or areal extent. Assuming that these objects 10 . 11 all on a circular path around the coupling point 14 (Kingpin, coupling jaw) can move in the planes to the relative kink angle α1 . α2 and β around this point 14 be closed, such as by determining the geometric rotation matrix around the origin 14 ,

Claims

Method for determining a bending angle between a towing vehicle (2) and a trailer (4) coupled to the towing vehicle (2) or between at least two trailers (4) coupled to one another, wherein at least one object (10, 11) of the trailer (4) is detected by at least one sensor (8) arranged on the towing vehicle (2) and a position of the at least one object (10, 11) is determined, - Changes in position of the at least one object (10, 11) of the trailer (4) are detected by the at least one sensor (8) and - The detected changes in position of the at least one object (10, 11) of the trailer (4) by a control unit (12) of the towing vehicle (2) for calculating the kink angle (α1, α2, β) or a kink angle change are used.

Method according to Claim 1 in which the position of the at least one object (10, 11) of the trailer (4) is determined by triangulation or trilateration.

Method according to Claim 1 or 2 in which the at least one object (10, 11) of the trailer (4) and the position of the at least one object (10, 11) are determined by at least one sensor (8) arranged in the region of the tail lights (6) of the towing vehicle (2) ,

Method according to one of Claims 1 to 3 wherein a topography of a trailer area is detected by the at least one sensor (8) and used to determine changes in position.

Method according to one of Claims 1 to 4 in which the at least one object (10, 11) of the trailer (4) or a topography of the trailer area has add-on parts (11), support structures of the trailer, landing gear (10), fire extinguishers and / or storage spaces.

Method according to one of Claims 1 to 5 wherein measurement data of the at least one sensor (8) for detecting the at least one object (10, 11) or the topography of a trailer area are preprocessed by the control unit (12).

Vehicle system consisting of a towing vehicle (2) and a trailer (4) vehicle combination (1) or at least two coupled trailers (4) for performing the method according to any one of the preceding claims, comprising at least one of the towing vehicle (2) arranged with a Control unit (12) coupled sensor (8), characterized in that objects (10, 11) of a trailer (4) and distances between the objects (10, 11) and the sensor (8) by the at least one sensor (8) can be determined are, based on changes in position of the determined objects (10, 11) of the trailer (4) bending angle (α1, α2, β) or bending angle changes by the control unit (12) are calculated.

Vehicle system, wherein the at least one sensor (8) is a LIDAR sensor, radar sensor, ultrasonic sensor and / or a camera.