DE102018210341A1 - System and method for autonomously picking up a target object by a vehicle - Google Patents

System and method for autonomously picking up a target object by a vehicle Download PDF

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Abstract

Ein System zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug (1), weist Lagebestimmungsmittel (3a), die zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs (1) bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem eingerichtet sind, und Ausrichtungsbestimmungsmittel (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) auf, die zur Bestimmung einer Ausrichtung des Fahrzeugs (1) in Relation zu dem Zielobjekt eingerichtet sind. Ferner ist eine Steuerungseinrichtung (5) vorgesehen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln (3a) und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs (1) eingerichtet ist. Die Steuerungseinrichtung (5) steuert den autonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) auf Basis der Lagebestimmungsinformationen in einem Abschnitt zwischen einer Ausgangposition und einer Zwischenposition des Fahrzeugs (1) und ergänzend oder alternativ auf Basis der Ausrichtungsinformationen in einem Abschnitt zwischen der Zwischenposition und einer Aufnahmeposition.A system for autonomously picking up a target object by a vehicle (1) has position determination means (3a), which are set up to determine the position of the vehicle (1) with respect to a stationary coordinate system, and orientation determination means (4a, 4b, 4c, 4d, 4e ), which are set up to determine an orientation of the vehicle (1) in relation to the target object. A control device (5) is also provided, which is set up to receive position information from the position determination means (3a) and alignment information from the orientation determination means (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) and for autonomous operation of the vehicle (1). The control device (5) controls the autonomous operation of the vehicle (1) on the basis of the position determination information in a section between an initial position and an intermediate position of the vehicle (1) and additionally or alternatively on the basis of the alignment information in a section between the intermediate position and a receiving position.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum autonomen Aufnehmen eines als austauschbarer Lastenträger ausgebildeten Zielobjekts durch ein Fahrzeug, wobei eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen zur Bestimmung von Lage und Ausrichtung verwendet werden.The present invention relates to a system and a method for autonomously picking up a target object by a vehicle. In particular, the present invention relates to a system for autonomously picking up a target object designed as an interchangeable load carrier by a vehicle, wherein a plurality of detection devices are used to determine the position and orientation.

Stand der TechnikState of the art

Im Zusammenhang mit Fahrzeugen, die zur Aufnahme von Wechselbrücken als austauschbare Lastenträger vorgesehen sind, sind aus dem Stand der Technik bereits Systeme zum Unterstützen des Einspurvorgangs des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke bekannt. Beispielsweise offenbart das Dokument DE 10 2006 057 610 A1 ein System, bei dem der Einspurvorgang eines Fahrzeugs unter eine Wechselbrücke durch bildgestützte Sensoren unterstützt wird. Mit diesem System können Entfernungsinformationen zwischen Fahrzeug und Wechselbrücke bestimmt werden und kann dadurch in den Einspurvorgang geeignet eingegriffen werden.In connection with vehicles which are provided to accommodate swap bodies as exchangeable load carriers, systems for supporting the engagement process of the vehicle under the swap body are already known from the prior art. For example, the document discloses DE 10 2006 057 610 A1 a system in which the lane-fitting process of a vehicle under a swap body is supported by image-based sensors. With this system, distance information between the vehicle and swap body can be determined and can thus be appropriately intervened in the single-track process.

Bei dem Einspurvorgang eines Fahrzeugs zur Aufnahme einer Wechselbrücke sind nur geringe Abweichungen bezüglich des Fahrwegs insbesondere beim eigentlichen Einspurvorgang zulässig. Daher ist es erforderlich, insbesondere beim Einspurvorgang des Fahrzeugs unter die Wechselbrücke insbesondere in einer autonomen Betriebsweise ein System für eine äußerst genaue Lage- und Ausrichtungsbestimmung zur Verfügung zu stellen.When a vehicle is engaged to accommodate a swap body, only slight deviations with regard to the route are permitted, particularly during the actual engagement. It is therefore necessary to provide a system for an extremely precise determination of the position and orientation, in particular when the vehicle is being engaged under the swap body, in particular in an autonomous mode of operation.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ein System zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug weist Lagebestimmungsmittel, die zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem eingerichtet sind, und Ausrichtungsbestimmungsmittel auf, die zur Bestimmung einer Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem Zielobjekt eingerichtet sind. Dabei kann das System eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs eingerichtet ist. Die Steuerungseinrichtung kann den autonomen Betrieb des Fahrzeugs auf Basis der Lagebestimmungsinformationen in einem Abschnitt zwischen einer Ausgangsposition und einer Zwischenposition des Fahrzeugs und ergänzend oder alternativ auf Basis der Ausrichtungsinformationen in einem Abschnitt zwischen der Zwischenposition und einer Aufnahmeposition des Fahrzeugs steuern.A system for autonomously picking up a target object by a vehicle has position determination means which are set up to determine the position of the vehicle in relation to a stationary coordinate system, and orientation determination means which are set up to determine an orientation of the vehicle in relation to the target object. In this case, the system can have a control device which is set up to receive position information from the position determination means and alignment information from the orientation determination means and to operate the vehicle autonomously. The control device can control the autonomous operation of the vehicle on the basis of the position determination information in a section between an initial position and an intermediate position of the vehicle and additionally or alternatively on the basis of the alignment information in a section between the intermediate position and a receiving position of the vehicle.

Die Lage des Fahrzeugs bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem kann dabei die Position eines Referenzpunkts des Fahrzeugs sowie die räumliche Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zum ortsfesten Koordinatensystem umfassen. Dabei ist das ortsfeste Koordinatensystem frei wählbar, solange mit den Lagebestimmungsmitteln eine eindeutige Bestimmung der Lage des Fahrzeugs möglich ist. Die Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem Zielobjekt betrifft die Stellung des Fahrzeugs in Bezug auf die Stellung des Zielobjekts und kann dynamisch bestimmt werden.The position of the vehicle in relation to the stationary coordinate system can include the position of a reference point of the vehicle and the spatial orientation of the vehicle relative to the stationary coordinate system. The stationary coordinate system can be freely selected as long as the position determination means enable the position of the vehicle to be clearly determined. The orientation of the vehicle in relation to the target object relates to the position of the vehicle in relation to the position of the target object and can be determined dynamically.

Das System kann als Lagebestimmungsmittel ein GPS-basiertes Positionsbestimmungssystem aufweisen. Dabei kann in dem System eine vorbestimmte Einrichtung installiert sein, die unter Verwendung des GPS-Systems die Lage des Fahrzeugs als Lageinformationen zur Verfügung stellt. Als GPS-basiertes Positionsbestimmungssystem kommt jedes aktuell und zukünftig verfügbare System infrage.The system can have a GPS-based position determination system as position determination means. In this case, a predetermined device can be installed in the system, which makes the position of the vehicle available as position information using the GPS system. Any currently and future available system can be considered as a GPS-based positioning system.

Bei dem System können die Lagebestimmungsmittel ein Sensorsystem eines Leitsystems zum Erfassen von im Bereich des Fahrwegs des Fahrzeugs vorgesehenen Referenzelementen aufweisen. In diesem Fall können die Lageinformationen bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem mit dem Leitsystem bestimmt werden, wenn Referenzelemente mit einer bekannten Position bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem vorgesehen sind. Insbesondere können bei dem Sensorsystem zum Erfassen von im Bereich des Fahrwegs vorgesehenen Referenzelementen RFID-Elemente verwendet werden. Die RFID-Elemente können dabei im Bereich des Fahrwegs an bekannten Positionen angebracht werden. Das Sensorsystem kann Erfassungselemente zum Erfassen der Position der RFID-Elemente aufweisen, so dass auf der Grundlage der bekannten Positionen der RFID-Elemente die Lage bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem als Lageinformation zur Verfügung gestellt werden kann. Als Referenzelemente können andere Elemente als RFID-Elemente verwendet werden, solange die Lage des Fahrzeugs bezogen auf das ortsfeste Koordinatensystem als Lageinformation zur Verfügung gestellt werden kannIn the system, the position determination means can have a sensor system of a control system for detecting reference elements provided in the area of the travel path of the vehicle. In this case, the position information related to a fixed coordinate system can be determined with the control system if reference elements are provided with a known position related to the fixed coordinate system. In particular, RFID elements can be used in the sensor system for detecting reference elements provided in the area of the route. The RFID elements can be attached to known positions in the area of the route. The sensor system can have detection elements for detecting the position of the RFID elements, so that on the basis of the known positions of the RFID elements, the position can be made available as position information in relation to the stationary coordinate system. Elements other than RFID elements can be used as reference elements, as long as the position of the vehicle can be made available as position information in relation to the stationary coordinate system

Bei dem System können die Ausrichtungsbestimmungsmittel ein laserbasiertes Sensorsystem aufweisen. Das laserbasierte Sensorsystem kann am Fahrzeug montierbar sein und zum Erfassen der Ausrichtung des Fahrzeugs relativ zum Zielobjekt eingerichtet sein. Dabei kann jede Art eines laserbasierten Sensorsystems verwendet werden, solange eine geometrische Größe, insbesondere ein Abstand, zwischen zumindest einer Referenzposition des Fahrzeugs und zumindest einer Referenzposition des Zielobjekts quantitativ erfassbar ist. Bei der Verwendung des laserbasierten Sensorsystems können mehrere Sensorelemente vorgesehen sein, so dass eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung gestellt werden kann.In the system, the alignment determination means can have a laser-based sensor system. The laser-based sensor system can be mountable on the vehicle and can be set up to detect the orientation of the vehicle relative to the target object. Any type of laser-based sensor system can be used, as long as a geometric variable, in particular a Distance between at least one reference position of the vehicle and at least one reference position of the target object is quantitatively detectable. When using the laser-based sensor system, several sensor elements can be provided, so that a large amount of information can be made available.

Bei dem System kann das laserbasierte Sensorsystem mit Elementen des Zielobjekts interagieren und ein Abstandssignal erzeugen, das den Abstand des Zielobjekts und des Fahrzeugs in Längsrichtung angibt. Hierzu kann das Sensorsystem am Fahrzeug entsprechend so angeordnet werden, dass Elemente des Zielobjekts erfassbar sind.In the system, the laser-based sensor system can interact with elements of the target object and generate a distance signal that indicates the distance of the target object and the vehicle in the longitudinal direction. For this purpose, the sensor system on the vehicle can be arranged accordingly so that elements of the target object can be detected.

Bei dem System kann das laserbasierte Sensorsystem mit Elementen des Zielobjekts interagieren und ein Ausrichtungssignal erzeugen, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug bezüglich einer relativen Rotation insbesondere um eine vertikale Achse des Fahrzeugs und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt. Hierzu können mehrere Lasersensoren vorgesehen werden, von denen jeder ein Abstandssignal erzeugt. Aus den mehreren Abstandssignalen lässt sich auf der Grundlage der Kenntnis der Geometrie des Zielobjekts eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug beurteilen.In the system, the laser-based sensor system can interact with elements of the target object and generate an alignment signal that indicates an alignment between the target object and the vehicle with respect to a relative rotation, in particular about a vertical axis of the vehicle and / or a relative lateral offset. For this purpose, several laser sensors can be provided, each of which generates a distance signal. Based on the knowledge of the geometry of the target object, an alignment between the target object and the vehicle can be assessed from the plurality of distance signals.

Bei dem System können die Ausrichtungsbestimmungsmittel ein Kamerasystem aufweisen. Das Kamerasystem kann bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten gerichtet sein. Ferner kann das Kamerasystem durch bildgebende Abtastung des Sichtfeldes zumindest ein Abstandssignal erzeugen, das den Abstand des Zielobjekts und des Fahrzeugs in Längsrichtung angibt. Dabei kann das Kamerasystem ein Ausrichtungssignal erzeugen, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug bezüglich einer relativen Rotation insbesondere um eine vertikale Achse des Fahrzeugs und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt. Hierzu können die Bildinformationen des Kamerasystems ausgewertet werden und mithilfe eines vorbestimmten Algorithmus aus den Bildinformationen Informationen bezüglich der Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt und dem Fahrzeug erzeugt werden.In the system, the alignment determining means can have a camera system. The camera system can be directed rearward with respect to the direction of travel of the vehicle. Furthermore, by imaging the field of view, the camera system can generate at least one distance signal that indicates the distance of the target object and the vehicle in the longitudinal direction. The camera system can generate an alignment signal that indicates an alignment between the target object and the vehicle with respect to a relative rotation, in particular about a vertical axis of the vehicle and / or a relative lateral offset. For this purpose, the image information of the camera system can be evaluated and information relating to the alignment between the target object and the vehicle can be generated from the image information using a predetermined algorithm.

Es ist insbesondere möglich, ein Kamerasystem mit zwei Kameraelementen zu verwenden, wobei die Kameras in Richtung der Hauptsichtfeldrichtung bzw. der Längsrichtung des Fahrzeugs versetzt an dem Fahrzeug angebracht sind. Insbesondere ist ein Kameraelement an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs angebracht und ein anderes Kameraelement an einem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs angebracht. Die von den Kameraelementen erzeugten Informationen werden mit einem vorbestimmten Algorithmus zusammengeführt, um ein Ausrichtungssignal zu erzeugen.In particular, it is possible to use a camera system with two camera elements, the cameras being attached to the vehicle offset in the direction of the main field of view or the longitudinal direction of the vehicle. In particular, one camera element is attached to a front portion of the vehicle and another camera element is attached to a rear portion of the vehicle. The information generated by the camera elements is combined with a predetermined algorithm to generate an alignment signal.

Bei dem System kann ein Niveauerfassungssystem vorgesehen sein, das ein Niveausignal erzeugt. Das Niveausignal gibt einen Abstand eines Referenzelements des Fahrzeugs bezogen auf einen Untergrund an, an dem sich das Fahrzeug befindet. Das Niveauerfassungssystem kann dabei ein laserbasiertes Sensorsystem aufweisen. Das Referenzelement des Fahrzeugs kann ein Rahmen oder ein Abschnitt des Rahmens des Fahrzeugs sein. Ferner kann das Referenzelement des Fahrzeugs Elemente aufweisen, die zum Aufnehmen des Zielobjekts verwendet werden, wie z.B. Einspurelemente.In the system, a level detection system can be provided that generates a level signal. The level signal indicates a distance between a reference element of the vehicle and a surface on which the vehicle is located. The level detection system can have a laser-based sensor system. The reference element of the vehicle can be a frame or a portion of the frame of the vehicle. Furthermore, the reference element of the vehicle can have elements that are used for receiving the target object, such as e.g. Einspurelemente.

Bei dem System kann das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs im autonomen Betrieb des Fahrzeugs durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel erfasst werden. Dabei erfassen die Ausrichtungsbestimmungsmittel das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs dann, wenn durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel eine Erfassung von Elementen des Zielobjekts erfolgt. Bei den vorstehend diskutierten Alternativen für die Ausrichtungsbestimmungsmittel werden unter Anderem kamerabasierte Systeme, laserbasierte Sensorsysteme und Ähnliches genannt. Aufgrund der unterschiedlichen Technologie der verwendbaren Systeme ergeben sich Unterschiede hinsichtlich des Erfassungsbereichs. Insbesondere kann für jedes der verwendeten Systeme eine technisch bedingte maximale Erfassungsentfernung vorgegeben sein. Die Zwischenposition des Fahrzeugs ist somit als solche Position des Fahrzeugs relativ zum Zielobjekt definiert, bei der zumindest eines der Erfassungssysteme der Ausrichtungsbestimmungsmittel eine Erfassung durch eine Wechselwirkung mit Elementen des Zielobjekts durchführen kann. Die Ausrichtungsbestimmungsmittel können dabei ein Signal erzeugen, das angibt, dass die Zwischenposition erreicht ist. Das Erreichen der Zwischenposition kann alternativ oder ergänzend durch die Lagebestimmungsmittel bestimmt werden.In the system, the reaching determination of the intermediate position of the vehicle in autonomous operation of the vehicle can be detected by the orientation determination means. In this case, the orientation determination means detect the reaching of the intermediate position of the vehicle when the orientation determination means detects elements of the target object. The alternatives for the orientation determination means discussed above include camera-based systems, laser-based sensor systems and the like. Due to the different technology of the systems that can be used, there are differences in the detection range. In particular, a technically determined maximum detection distance can be specified for each of the systems used. The intermediate position of the vehicle is thus defined as that position of the vehicle relative to the target object, in which at least one of the detection systems of the orientation determination means can carry out a detection by interacting with elements of the target object. The orientation determining means can generate a signal that indicates that the intermediate position has been reached. The reaching of the intermediate position can alternatively or additionally be determined by the position determination means.

Bei dem System kann die Steuerungseinrichtung eingerichtet sein, um verfügbare Ausrichtungsinformationen und/oder Lageinformationen miteinander zu fusionieren und ein Gesamtausrichtungssignal zu erzeugen. Dabei werden die Informationen von den Erfassungseinrichtungen zusammengeführt und in der Steuerungseinrichtung mithilfe eines vorbestimmten Algorithmus bewertet. Aufgrund der abweichenden Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der Ausgangssignale der Erfassungssysteme kann durch die Fusionierung eine Korrektur und/oder Plausibilitätsprüfung durchgeführt werden. Mithilfe der Gesamtheit der Informationen kann somit ein zuverlässiges und genaues Gesamtausrichtungssignal erzeugt werden.In the system, the control device can be set up to fuse available alignment information and / or position information with one another and to generate an overall alignment signal. The information is combined by the detection devices and evaluated in the control device using a predetermined algorithm. Due to the differing accuracy and / or reliability of the output signals of the detection systems, a correction and / or plausibility check can be carried out by the fusion. A reliable and accurate overall alignment signal can thus be generated using the entirety of the information.

Ein Fahrzeug zur Aufnahme eines als Wechselbrücke ausgestalteten Zielobjekts kann mit Einspurelementen versehen sein, die zum Einspuren in einen am austauschbaren Lastenträger vorgesehenen Einspurtunnel eingerichtet sind. Ferner kann das Fahrzeugs eine Steuerungseinrichtung aufweisen, die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln des Fahrzeugs und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln des Fahrzeugs sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs eingerichtet sein kann. Das Fahrzeug kann ferner mit einem System mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale ausgestattet sein. A vehicle for accommodating a target object designed as a swap body can be provided with single-track elements which are set up for the single-track tunnel provided on the exchangeable load carrier. Furthermore, the vehicle can have a control device, which can be set up to receive position information from the position determination means of the vehicle and alignment information from the orientation determination means of the vehicle and for autonomous operation of the vehicle. The vehicle may also be equipped with a system having one or more of the features described above.

Bei dem Fahrzeug können die Einspurelemente so vorgesehen sein, dass ein Einspuren in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers durch einen Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs unter den austauschbaren Lastenträger erfolgen kann. Dabei ist die Fahrt beim Einspuren im Wesentlichen eine Geradeausfahrt. Das Fahrzeug kann ferner mit einem System zum Einstellen eines Niveaus ausgestattet sein, mit dem der Abstand der Einspurelemente in Relation zum Untergrund einstellbar ist. Insbesondere kann hierzu ein Niveauregulierungssystem am Fahrzeug vorgesehen sein.In the vehicle, the single-track elements can be provided in such a way that the single-track tunnel of the interchangeable load carrier can be engaged by reversing the vehicle under the interchangeable load carrier. In this case, the drive in is essentially a straight drive. The vehicle can also be equipped with a system for setting a level with which the distance of the engagement elements in relation to the ground can be adjusted. In particular, a level control system can be provided on the vehicle for this purpose.

Ein Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts durch ein Fahrzeug weist die folgenden Schritte auf:

  • Bestimmen von Lageinformationen an einer Ausgangsposition des Fahrzeugs; Ermitteln einer Trajektorie zum Anfahren einer Zwischenposition, an der das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Ausrichtung an dem Zielobjekt positioniert ist, auf der Grundlage der bestimmten Lageinformationen und Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs an die Zwischenposition;
  • Bestimmen von Ausrichtungsinformationen, nachdem das Fahrzeug die Zwischenposition erreicht hat;
  • Herbeiführen eines Aufnahmezustands des Fahrzeugs auf der Grundlage der Ausrichtungsinformationen;
  • Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs von der Zwischenposition zu der Aufnahmeposition, in der das Zielobjekt von dem Fahrzeug aufgenommen werden kann.
A method for autonomously recording a target object by a vehicle has the following steps:
  • Determining position information at a starting position of the vehicle; Determining a trajectory for approaching an intermediate position at which the vehicle is positioned with a predetermined orientation on the target object on the basis of the determined position information and controlling an autonomous operation of the vehicle for moving the vehicle to the intermediate position;
  • Determining alignment information after the vehicle has reached the intermediate position;
  • Establishing a shooting state of the vehicle based on the orientation information;
  • Controlling an autonomous operation of the vehicle to move the vehicle from the intermediate position to the shooting position in which the target object can be picked up by the vehicle.

Das Verfahren kann auf ein Fahrzeug angewendet werden, das die Merkmale des vorstehend beschriebenen Fahrzeugs aufweist. Insbesondere ist das Verfahren anwendbar auf ein solches Fahrzeug, das eines oder mehrere der Merkmale des vorstehend beschriebenen Systems aufweist. Insbesondere wird das Verfahren zum Aufnehmen eines austauschbaren Lastenträgers als Zielobjekt durch ein mit Einspurelementen versehenen Fahrzeugs verwendet. Dabei sind die Einspurelemente zum Einspuren in einen am austauschbaren Lastenträger vorgesehenen Einspurtunnel eingerichtet.The method can be applied to a vehicle that has the features of the vehicle described above. In particular, the method is applicable to such a vehicle that has one or more of the features of the system described above. In particular, the method for receiving an exchangeable load carrier as a target object is used by a vehicle provided with single-track elements. The single-track elements are set up for meshing into a single-track tunnel provided on the interchangeable load carrier.

Bei dem Verfahren werden die Lageinformationen verwendet, um eine Trajektorie zum Anfahren einer Zwischenposition zu ermitteln. Dabei wird die Lage des Zielobjekts in Bezug auf das ortsfeste Koordinatensystem berücksichtigt. Die Zwischenposition kann dabei eine Position sein, bei der das Fahrzeug sich an das Zielobjekt angenähert hat. Für den Fall, dass als Zielobjekt ein austauschbarer Lastenträger verwendet wird, ist die Zwischenposition eine Position des Fahrzeugs, bei der die Längsachse des Fahrzeugs ungefähr mit der Längsachse des austauschbaren Lastenträgers übereinstimmt. Der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem austauschbaren Lastenträger kann dabei variabel sein, solange bei Erreichen der Zwischenposition die Bestimmung der Ausrichtung des Fahrzeugs in Relation zu dem austauschbaren Lastenträger durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel erfolgen kann. Somit kann beim Ermitteln der Trajektorie die Zwischenposition geschätzt werden und das Erreichen der Zwischenposition durch entsprechende Maßnahmen bestätigt werden.The position information is used in the method to determine a trajectory for moving to an intermediate position. The position of the target object in relation to the fixed coordinate system is taken into account. The intermediate position can be a position in which the vehicle has approached the target object. In the event that an interchangeable load carrier is used as the target object, the intermediate position is a position of the vehicle in which the longitudinal axis of the vehicle approximately coincides with the longitudinal axis of the interchangeable load carrier. The distance between the vehicle and the interchangeable load carrier can be variable as long as the orientation of the vehicle in relation to the interchangeable load carrier can be determined by the orientation determination means when the intermediate position is reached. When determining the trajectory, the intermediate position can thus be estimated and the reaching of the intermediate position can be confirmed by appropriate measures.

Bei dem Verfahren werden die Lageinformationen durch Bestimmen der Position und Ausrichtung des Fahrzeugs in einem ortsfesten Koordinatensystem bestimmt und zum Steuern des autonomen Betriebs des Fahrzeugs zum Bewegen des Fahrzeugs an die Zwischenposition verwendet. Bei dem Verfahren kann angenommen werden, dass die Zwischenposition erreicht ist, wenn das Fahrzeug mit einer näherungsweisen Längsausrichtung zum austauschbaren Lastenträger positioniert ist und Ausrichtungsinformationen durch am Fahrzeug vorgesehene Ausrichtungsbestimmungsmittel durch Wechselwirkungen zwischen den Ausrichtungsbestimmungsmitteln und Elementen des austauschbaren Lastenträgers bestimmbar sind. Die Ausrichtungsbestimmungsmittel können somit ein entsprechendes Signal erzeugen und abgeben, so dass für den weiteren Betrieb davon ausgegangen werden kann, dass die Zwischenposition erreicht ist.In the method, the position information is determined by determining the position and orientation of the vehicle in a fixed coordinate system and used to control the autonomous operation of the vehicle to move the vehicle to the intermediate position. In the method, it can be assumed that the intermediate position is reached when the vehicle is positioned with an approximate longitudinal alignment to the interchangeable load carrier and alignment information can be determined by means of alignment determination means provided on the vehicle through interactions between the alignment determination means and elements of the interchangeable load carrier. The alignment determination means can thus generate and emit a corresponding signal, so that it can be assumed for further operation that the intermediate position has been reached.

Bei dem Verfahren kann angenommen werden, dass der Aufnahmezustand erreicht ist, wenn die Einspurelemente des Fahrzeugs vollständig in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers eingespurt sind. Dieser Zustand ist erreicht, wenn das Fahrzeug durch die Rückwärtsfahrt unter den austauschbaren Lastenträger gefahren ist und der austauschbare Lastenträger in diesem Zustand durch nachfolgendes Anheben der Einspurelemente des Fahrzeugs aufgenommen werden kann. Das Aufnehmen bedeutet hierbei, dass der austauschbare Lastenträger, der beim Einspuren der Einspurelemente des Fahrzeugs in den Einspurtunnel des austauschbaren Lastenträgers auf Stützelementen abgestellt ist, so angehoben wird, dass die Stützelemente vom Untergrund abgehoben werden und der austauschbare Lastenträger vollständig von dem Fahrzeug getragen wird.In the case of the method, it can be assumed that the recording state is reached when the single-track elements of the vehicle are fully meshed into the single-track tunnel of the interchangeable load carrier. This state is reached when the vehicle has been driven under the interchangeable load carrier by reversing and the interchangeable load carrier can be picked up in this state by subsequently lifting the engagement elements of the vehicle. The In this case, picking up means that the interchangeable load carrier, which is placed on support elements when the engagement elements of the vehicle are engaged in the engagement tunnel of the interchangeable load carrier, is raised in such a way that the support elements are lifted off the ground and the interchangeable load carrier is completely carried by the vehicle.

Bei dem Verfahren können beim Bestimmen der Ausrichtungsinformationen eine oder mehrere der folgenden am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen verwendet werden:

  • Eine laserbasierte Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Längs- und/oder Querausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger,
  • ein Kamerasystem zur Erfassung von Bildinformationen zur Bestimmung von Ausrichtungsinformationen;
  • eine laserbasierte Niveauerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Abstands der Einspurelemente relativ zum Untergrund.
In the method, one or more of the following detection devices provided on the vehicle can be used when determining the alignment information:
  • A laser-based distance detection device for detecting a longitudinal and / or transverse orientation of the vehicle relative to the exchangeable load carrier,
  • a camera system for acquiring image information for determining alignment information;
  • a laser-based level detection device for detecting a distance of the single-track elements relative to the ground.

Als Erfassungseinrichtungen können entsprechend diejenigen Systeme verwendet werden, die bei der vorstehenden Beschreibung des Systems genannt sind. Bei dem Verfahren können die Ausrichtungsinformationen durch Fusionieren von Signalen der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen ausgehend von der Zwischenposition beim Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel bis zum Erreichen der Aufnahmeposition ermittelt werden. Dabei können die Erfassungseinrichtungen wie folgt zum Einsatz kommen:

  • Verwendung des Kamerasystems bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs von der Zwischenposition zumindest bis zum Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel;
  • Verwendung der laserbasierten Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung der Längsausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger von der Zwischenposition bis zur Aufnahmeposition;
  • Verwendung der laserbasierten Niveauerfassungseinrichtung vor dem Einspuren der Einspurelemente in den Einspurtunnel;
  • Verwendung der laserbasierten Abstandserfassungseinrichtung zur Erfassung der Querausrichtung des Fahrzeugs relativ zum austauschbaren Lastenträger während des Einspurens der Einspurelemente in den Einspurtunnel. Bei dem Verfahren können somit die einzelnen Erfassungseinrichtungen dann zum Einsatz kommen, wenn es technisch möglich und zweckdienlich ist.
Correspondingly, those systems can be used as detection devices which are mentioned in the above description of the system. In the method, the alignment information can be determined by fusing signals from the detection devices provided on the vehicle, starting from the intermediate position when the engagement elements are engaged in the engagement tunnel until the acquisition position is reached. The detection devices can be used as follows:
  • Use of the camera system when the vehicle is reversing from the intermediate position at least until the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel;
  • Use of the laser-based distance detection device to detect the longitudinal orientation of the vehicle relative to the interchangeable load carrier from the intermediate position to the pick-up position;
  • Use of the laser-based level detection device before the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel;
  • Use of the laser-based distance detection device to detect the transverse alignment of the vehicle relative to the interchangeable load carrier during the engagement of the engagement elements in the engagement tunnel. The individual detection devices can thus be used in the method if it is technically possible and expedient.

Bei dem Verfahren können ferner die durch die Lagebestimmungsmittel bestimmte Lageinformationen für die Ermittlung der Ausrichtungsinformationen verwendet werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Lageinformationen die Lage des Fahrzeugs in Relation zu einem festen Koordinatensystem betreffen, während die Ausrichtungsinformationen die relative Ausrichtung zwischen Fahrzeug und austauschbarem Lastenträger betreffen. Aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik der Lageinformationen und der Ausrichtungsinformationen ergibt sich durch diese Vorgehensweise eine äußerst genaue Bestimmung der Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug und dem austauschbaren Lastenträger. Dabei kann berücksichtigt werden, dass die Lageinformationen in diesem Verfahren nur dann verwendet werden, wenn eine ausreichende Genauigkeit beispielsweise eines verwendeten GPS-basierten Systems vorliegt wird.In the method, the position information determined by the position determination means can also be used for the determination of the alignment information. It should be noted here that the position information relates to the position of the vehicle in relation to a fixed coordinate system, while the orientation information relates to the relative orientation between the vehicle and the interchangeable load carrier. Due to the different characteristics of the position information and the alignment information, this procedure results in an extremely precise determination of the alignment between the vehicle and the exchangeable load carrier. It can be taken into account here that the position information is only used in this method if there is sufficient accuracy, for example of a GPS-based system used.

Bei dem Verfahren kann beim Fusionieren der Signale der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen eine Plausibilitätsprüfung der Signale der am Fahrzeug vorgesehenen Erfassungseinrichtungen und gegebenenfalls eine entsprechende Korrektur der Signale bei der Ermittlung der Ausrichtungsinformationen vorgenommen werden. Die Fusionierung betrifft die Bewertung der verfügbaren Signale mit einem vorbestimmten Algorithmus. Da die verfügbaren Signale sich teilweise auf dieselbe Größe beziehen, kann es zu redundanten Ergebnissen kommen. Beispielsweise kann ein Abstandssignal sowohl von dem Kamerasystem als auch von dem laserbasierten Sensorsystem erzeugt werden. In diesem Fall können die Signale wechselseitig korrigiert werden. Bei übermäßiger Abweichung eines Signals von mehreren redundanten Signalen kann mithilfe der Plausibilitätsprüfung festgestellt werden, ob dieses Signal übermäßig ungenau ist. Für die weitere Vorgehensweise kann ein solches als ungenau eingestuftes Signal unberücksichtigt bleiben.In the method, when the signals of the detection devices provided on the vehicle are merged, a plausibility check of the signals of the detection devices provided on the vehicle and, if appropriate, a corresponding correction of the signals when determining the alignment information can be carried out. The merger concerns the evaluation of the available signals with a predetermined algorithm. Since some of the available signals refer to the same size, redundant results can occur. For example, a distance signal can be generated both by the camera system and by the laser-based sensor system. In this case, the signals can be mutually corrected. If there is an excessive deviation of a signal from several redundant signals, the plausibility check can be used to determine whether this signal is excessively inaccurate. Such a signal, classified as inaccurate, can be disregarded for the further procedure.

Bei dem Verfahren können bei der Plausibilitätsprüfung der Signale die Lageinformationen verwendet werden. Die Lageinformationen werden mit den Lagebestimmungsmitteln erfasst, die die Lage des Fahrzeugs in Relation zu dem ortfesten Koordinatensystem bestimmen. Hierdurch kann verhindert werden, dass eine Fehlerquelle, beispielsweise eine Positionsabweichung eines Referenzelements an dem austauschbaren Lastenträger, Auswirkungen auf mehrere redundante Signale hat und auch durch die Plausibilitätsprüfung die Abweichung unerkannt bleibt.In the method, the position information can be used in the plausibility check of the signals. The position information is recorded using the position determination means which determine the position of the vehicle in relation to the stationary coordinate system. In this way it can be prevented that a source of error, for example a positional deviation of a reference element on the exchangeable load carrier, has an effect on several redundant signals and that the deviation remains undetected by the plausibility check.

Figurenliste list of figures

  • 1 zeigt ein Fahrzeug und eine Wechselbrücke, auf Ausführungsformen der Erfindung anwendbar sind; 1 shows a vehicle and a swap body applicable to embodiments of the invention;
  • 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Anordnung von Sensoren an einem Fahrzeug, auf das Ausführungsformen der Erfindung anwendbar ist; 2 shows a schematic plan view of an arrangement of sensors on a vehicle to which embodiments of the invention is applicable;
  • 3 zeigt einen unteren Bereich einer Wechselbrücke, die von dem Fahrzeug aufgenommen werden kann; 3 shows a lower portion of a swap body that can be picked up by the vehicle;
  • 4 zeigt in einer schematischen Darstellung verschiedene Relativpositionen eines Fahrzeugs zur Wechselbrücke zum Erläutern des Erfindungskonzepts; 4 shows a schematic representation of various relative positions of a vehicle to the swap body to explain the inventive concept;
  • 5 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung von Sensoren an einem Fahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform; 5 shows a schematic representation of the arrangement of sensors on a vehicle according to another embodiment;
  • 6 zeigt das Fahrzeug und die Wechselbrücke in einer schematischen Ansicht von hinten gemäß der in 5 gezeigten Ausführungsform; 6 shows the vehicle and the swap body in a schematic view from behind according to the in 5 embodiment shown;
  • 7 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zum Erläutern des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 7 shows a schematic flow diagram for explaining the method according to an embodiment of the invention;

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.In the following, embodiments of the present invention are described with reference to the drawings.

1 zeigt ein Fahrzeug 1, das zur Aufnahme eines Zielobjekts geeignet ist. Ferner zeigt 1 eine Wechselbrücke 2, die als austauschbarer Lastenträger ausgeführt ist und in der vorliegenden Beschreibung als Zielobjekt definiert ist. Die in 1 gezeigte Wechselbrücke 2 kann von dem Fahrzeug 1 aufgenommen werden. Die Wechselbrücke 2 ist zur Aufnahme von Ladung ausgestaltet. Hierzu ist auf der Wechselbrücke 2 ein optionaler Koffer 10 zur Aufnahme der Ladung vorgesehen. Das Fahrzeug 1 weist ein Führerhaus am vorderen Abschnitt und einen Rahmen 8 am hinteren Abschnitt auf. In der Darstellung ist das Fahrzeug 1 mit einer Vorderachse und zwei Hinterachsen dargestellt, jedoch sind verschiedene Anordnungen mit mehr oder weniger Achsen denkbar. 1 shows a vehicle 1 that is suitable for taking a target object. Furthermore shows 1 a swap body 2 , which is designed as an interchangeable load carrier and is defined in the present description as a target object. In the 1 swap body shown 2 can from the vehicle 1 be included. The swap body 2 is designed to hold cargo. For this is on the swap body 2 an optional suitcase 10 intended to hold the cargo. The vehicle 1 has a cab on the front section and a frame 8th at the back section. The vehicle is shown 1 shown with a front axle and two rear axles, but different arrangements with more or fewer axles are conceivable.

In Längsrichtung hinter dem Fahrzeug 1 ist in der Darstellung von 1 die Wechselbrücke 2 auf Stützelementen 9 abgestellt. In der in 1 gezeigten Konfiguration wird das Fahrzeug 1 zum Aufnehmen der Wechselbrücke 2 vorbereitet. Das Aufnehmen der Wechselbrücke 2 wird nach Einfahren des Fahrzeugs 1 unter die Wechselbrücke 2 durch Anheben des Fahrzeugs 1 durchgeführt. Der Vorgang zum Aufnehmen der Wechselbrücke wird weiter unten diskutiert.Longitudinally behind the vehicle 1 is in the representation of 1 the swap body 2 on support elements 9 switched off. In the in 1 configuration shown is the vehicle 1 to accommodate the swap body 2 prepared. Picking up the swap body 2 after the vehicle has been run in 1 under the swap body 2 by lifting the vehicle 1 carried out. The process of picking up the swap body is discussed below.

In 2 ist in einer schematischen Draufsicht die Anordnung von Einspurelementen 6a, 6b, 6c, 6d an dem Rahmen 8 des Fahrzeugs 1 dargestellt. Insbesondere sind an einem hinteren Abschnitt des Rahmens 8 des Fahrzeugs 1 Einspurelemente 6a, 6b angebracht, die in Querrichtung des Fahrzeugs 1 voneinander beabstandet sind. Am vorderen Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs 1 sind Einspurelemente 6c, 6d gezeigt, die ebenfalls in Querrichtung des Fahrzeugs 1 beabstandet sind. Die Einspurelemente 6a, 6b, die am hinteren Bereich des Rahmens 8 montiert sind, bilden ein erstes Paar Führungselemente. Die Einspurelemente 6c, 6d die am vorderen Bereich des Rahmens 8 angebracht sind, bilden ein zweites Paar Einspurelemente. Das erste Paar Einspurelemente 6a, 6b ist in Längsrichtung von dem zweiten Paar Einspurelemente 6c, 6d beabstandet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind somit vier Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d an dem Rahmen 8 vorgesehen, die jeweils an vier Ecken eines gedachten Rechtecks montiert sind.In 2 is a schematic plan view of the arrangement of single track elements 6a . 6b . 6c . 6d on the frame 8th of the vehicle 1 shown. In particular, are on a rear portion of the frame 8th of the vehicle 1 Einspurelemente 6a . 6b attached in the transverse direction of the vehicle 1 are spaced from each other. At the front of the frame 8th of the vehicle 1 are single track elements 6c . 6d shown, also in the transverse direction of the vehicle 1 are spaced. The single track elements 6a . 6b that are at the rear of the frame 8th are assembled, form a first pair of guide elements. The single track elements 6c . 6d the one at the front of the frame 8th attached, form a second pair of single-track elements. The first pair of single track elements 6a . 6b is in the longitudinal direction of the second pair of single track elements 6c . 6d spaced. In the present exemplary embodiment there are therefore four single-track elements 6a . 6b . 6c . 6d on the frame 8th provided, which are each mounted at four corners of an imaginary rectangle.

In 3 ist die Ausgestaltung der Wechselbrücke 2 dargestellt. Insbesondere ist in der Ansicht von 3 der Bereich der unteren Fläche der Wechselbrücke 2 erkennbar. Die Wechselbrücke 2 weist in der vorliegenden Ausführungsform den optionalen Koffer 10 auf, der zur Aufnahme von Ladung vorgesehen ist. An der unteren Fläche der Wechselbrücke 2 ist ein Einspurtunnel 7 vorgesehen. Der Einspurtunnel 7 wird nach oben durch die untere Fläche der Wechselbrücke 2 begrenzt. Nach links und nach rechts wird der Einspurtunnel 7 durch ein rechtes Führungselement 7a und ein linkes Führungselement 7b gebildet. Das rechte Führungselement 7a und das linke Führungselement 7b sind jeweils als Führungsschienen ausgestaltet sein, die durchgehend an der Unterseite der Wechselbrücke 2 vorgesehen sind. Der Abstand zwischen der linken Führungsschiene 7a und der rechten Führungsschiene 7b ist dabei so eingerichtet, dass die Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d in den so gebildeten Einspurtunnel 7 einspuren können.In 3 is the design of the swap body 2 shown. In particular, the view of 3 the area of the lower surface of the swap body 2 recognizable. The swap body 2 has the optional case in the present embodiment 10 on, which is intended for receiving cargo. On the lower surface of the swap body 2 is a single-track tunnel 7 intended. The single-track tunnel 7 is going up through the lower surface of the swap body 2 limited. The single-track tunnel turns left and right 7 through a right guide element 7a and a left guide 7b educated. The right guide 7a and the left guide 7b are each designed as guide rails that run continuously on the underside of the swap body 2 are provided. The distance between the left guide rail 7a and the right guide rail 7b is set up so that the single-track elements 6a . 6b . 6c . 6d in the single-track tunnel thus formed 7 can track.

Die Wechselbrücke weist ferner Stützelemente 9 auf, wobei in der vorliegenden Ausführungsform vier Stützelemente 9vorgesehen sind. Die Stützelemente 9 stützen die Wechselbrücke am Untergrund ab, sodass die Wechselbrücke 2 mit einem vorbestimmten Abstand zum Untergrund gehalten wird. Die Stützelemente 9 sind im in 3 gezeigten Zustand verriegelt und können nach Aufnehmen der Wechselbrücke 2 durch das Fahrzeug 1, insbesondere nach dem Abheben der Wechselbrücke 2 vom Untergrund eingeklappt und in der eingeklappten Position verriegelt werden.The swap body also has support elements 9 on, in the present embodiment four support elements 9 are provided. The support elements 9 support the swap body on the ground, so that the swap body 2 is held at a predetermined distance from the ground. The support elements 9 are in 3 Locked state shown and can after picking up the swap body 2 through the vehicle 1 , especially after lifting the swap body 2 folded in from the surface and locked in the folded position.

Das in 2 gezeigte Fahrzeug 1 weist ferner eine Anzahl von Sensoren und Messeinrichtungen auf. Die Sensoren und Messeinrichtungen, die an dem Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform montiert sind, werden im Folgenden beschrieben. This in 2 shown vehicle 1 also has a number of sensors and measuring devices. The sensors and measuring devices on the vehicle 1 of the present embodiment are described below.

An einem vorderen Bereich des Rahmens 8 ist eine Abstandserfassungseinrichtung 4a vorgesehen. Die Abstandserfassungseinrichtung 4a weist ein laserbasiertes Sensorsystem auf. Die Abstandserfassungseinrichtung 4a richtet einen Laserstrahl bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten. Der von der Abstandserfassungseinrichtung 4a nach hinten gerichtete Laserstrahl kann auf ein Element der Wechselbrücke 2 treffen. Das Element, auf das der nach hinten gerichtete Laserstrahl treffen kann, ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Querträger der Wechselbrücke 2 am vorderen Bereich der Wechselbrücke 2. Die Abstandserfassungseinrichtung 4a weist eine Messeinrichtung auf, mit der über bekannte Verfahren der Abstand zwischen der Abstandserfassungseinrichtung 4a und dem Element der Wechselbrücke 2, auf das der Laserstrahl trifft, bestimmt werden kann. Somit kann die Abstandserfassungseinrichtung 4a die relative Position zwischen Fahrzeug 1 und Wechselbrücke 2 in Längsrichtung bestimmen. On a front area of the frame 8th is a distance detection device 4a intended. The distance detection device 4a has a laser-based sensor system. The distance detection device 4a directs a laser beam backwards with respect to the direction of travel of the vehicle. The one from the distance detection device 4a Laser beam directed backwards can hit an element of the swap body 2 to meet. The element that the rear-facing laser beam can hit is a cross member of the swap body in the present embodiment 2 at the front of the swap body 2 , The distance detection device 4a has a measuring device with which the distance between the distance detection device is known 4a and the swap body element 2 which the laser beam hits can be determined. The distance detection device can thus 4a the relative position between vehicle 1 and swap body 2 determine lengthways.

Die Abstandserfassungseinrichtung 4a gibt ein entsprechendes Signal zur weiteren Verarbeitung ab.The distance detection device 4a emits a corresponding signal for further processing.

An dem in 2 gezeigten Fahrzeug ist ferner ein Kamerasystem vorgesehen, das zwei bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach hinten ausgerichtete Kameras 4c, 4d umfasst. Dabei ist eine vordere Kamera 4c am vorderen Abschnitt des Rahmens 8 angeordnet, wohingegen eine hintere Kamera 4d am hinteren Abschnitt des Rahmens 8 angeordnet ist. Beide Kameras sind so eingerichtet, dass sie einen im entsprechenden Sichtfeld befindlichen Bereich erfassen und die erfassten Informationen zur Verarbeitung weitergeben. Insbesondere werden die von den Kameras 4c, 4d erfassten Informationen in der vorliegenden Ausführungsform in ein Signal umgesetzt, das auf die Ausrichtung der hinter dem Fahrzeug 1 befindlichen Wechselbrücke 2 schließen lässt.On the in 2 In the vehicle shown, a camera system is also provided which has two cameras oriented rearward with respect to the direction of travel of the vehicle 4c . 4d includes. There is a front camera 4c on the front section of the frame 8th arranged, whereas a rear camera 4d at the rear section of the frame 8th is arranged. Both cameras are set up in such a way that they capture an area in the corresponding field of view and pass on the captured information for processing. In particular, those from the cameras 4c . 4d captured information in the present embodiment is converted into a signal based on the orientation of the rear of the vehicle 1 swap body located 2 lets close.

An dem in 2 gezeigten Fahrzeug ist in der vorliegenden Ausführungsform als Lagebestimmungsmittel 3 ein GPS-gestütztes Positionserfassungssystem 3a vorgesehen. Das GPS-gestützte Positionserfassungssystem 3a ist eingerichtet, um die Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 1 in Bezug auf ein ortfestes Koordinatensystem zu bestimmen. Das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem 3a gibt entsprechende Signale zur weiteren Verarbeitung ab.On the in 2 The vehicle shown is in the present embodiment as a position determining means 3 a GPS-based position detection system 3a intended. The GPS-based position detection system 3a is set up to determine the position and orientation of the vehicle 1 to be determined in relation to a fixed coordinate system. The GPS based positioning system 3a emits appropriate signals for further processing.

An dem Fahrzeug in 2 ist ferner eine Niveauerfassungseinrichtung 4e vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Niveauerfassungseinrichtung 4e einen laserbasierter Sensor auf, der bezogen auf eine Referenzposition am Rahmen 8 einen Abstand zum Untergrund erfasst, auf dem sich das Fahrzeug befindet. Die Niveauerfassungseinrichtung 4e gibt ein entsprechendes Signal zur Weiterverarbeitung ab.On the vehicle in 2 is also a level detection device 4e intended. In the present embodiment, the level detector has 4e a laser-based sensor based on a reference position on the frame 8th detects a distance from the surface on which the vehicle is located. The level detection device 4e emits a corresponding signal for further processing.

Das in 2 gezeigte Fahrzeug weist ferner ein laserbasiertes Einspursensorsystem 4b auf, das zur lasergestützten Erfassung der Ausrichtung des Fahrzeugs 1 relativ zu der Wechselbrücke 2 eingerichtet ist. Das laserbasierte Einspursensorsystem 4b weist hierzu vier laserbasierte Sensoren 4b1, 4b2, 4b3, 4b4 auf, die jeweils paarweise an dem Rahmen 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Dabei ist ein erstes Paar laserbasierter Sensoren 4b1, 4b2 an dem hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 8 angeordnet. Insbesondere ist das erste Paar laserbasierte Sensoren 4b1, 4b2 hinter dem ersten Paar Einspurelemente 6a, 6b vorgesehen. Ferner weist das laserbasierte Einspursensorsystem 4b ein zweites Paar laserbasierte Sensoren 4b3, 4b4, die bezogen auf die Längsrichtung im mittleren Bereich des Rahmens 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Insbesondere ist das zweite Paar laserbasierte Sensoren 4b3, 4b4 zwischen dem ersten Paar Einspurelemente 6a, 6b und dem zweiten Paar Einspurelemente 6c, 6d angeordnet. Die laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2, 4b3, 4b4 sind eingerichtet, um die Ausrichtung und Position der Wechselbrücke 2 relativ zum Fahrzeug 1 zu erfassen.This in 2 The vehicle shown also has a laser-based single-track sensor system 4b on that for laser-based detection of the orientation of the vehicle 1 relative to the swap body 2 is set up. The laser-based single-track sensor system 4b has four laser-based sensors 4b1 . 4b2 . 4b3 . 4b4 on, each in pairs on the frame 8th of the vehicle 1 are arranged. There is a first pair of laser-based sensors 4b1 . 4b2 on the rear section of the vehicle 8th arranged. In particular, the first pair is laser-based sensors 4b1 . 4b2 behind the first pair of single track elements 6a . 6b intended. Furthermore, the laser-based single-track sensor system 4b a second pair of laser-based sensors 4b3 . 4b4 related to the longitudinal direction in the central area of the frame 8th of the vehicle 1 are arranged. In particular, the second pair is laser-based sensors 4b3 . 4b4 between the first pair of single track elements 6a . 6b and the second pair of single track elements 6c . 6d arranged. The laser-based sensors 4b1 . 4b2 . 4b3 . 4b4 are set up to align and position the swap body 2 relative to the vehicle 1 capture.

Das laserbasierte Einspursensorsystem 4b ist in 5 und 6 näher dargestellt. Wie in 5 ersichtlich ist, werden Laserstrahlen der laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2, die am hinteren Abschnitt des Rahmens 8 angeordnet sind, so ausgerichtet, dass diese auf Elemente der Wechselbrücke 2 treffen. Die Laserstrahlen der laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2 sind dabei so ausgerichtet, dass sie sich kreuzen. 6 zeigt hierzu in einem Querschnitt die relativen Ausrichtungen der laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2 in Bezug auf das rechte Führungselement 7a und das linke Führungselement 7b des Einspurtunnels 7.The laser-based single-track sensor system 4b is in 5 and 6 shown in more detail. As in 5 can be seen, laser beams are the laser-based sensors 4b1 . 4b2 that at the rear section of the frame 8th are arranged so that they are on elements of the swap body 2 to meet. The laser beams from the laser-based sensors 4b1 . 4b2 are aligned so that they cross. 6 shows in a cross section the relative orientations of the laser-based sensors 4b1 . 4b2 in relation to the right guide element 7a and the left guide 7b of the single-track tunnel 7 ,

Durch die Erfassung der Abstände zwischen dem laserbasierten Sensor 4b1 an der rechten Seite des Fahrzeugs und einem Element der Wechselbrücke 2 an der linken Seite beziehungsweise zwischen dem laserbasierten Sensor 4b2 an der linken Seite des Fahrzeugs 1 und einem Element der Wechselbrücke 2 an der rechten Seite können bereits vor dem Einspuren des ersten Paars Einspurelemente 6a, 6b die Ausrichtung des Fahrzeugs 1 relativ zur Wechselbrücke 2 erfasst werden. Nach weiterem Einfahren des Fahrzeugs 1 unter die Wechselbrücke 2 können die laserbasierten Sensoren 4b3, 4b4, die am mittleren Bereich des Rahmens 8 angeordnet sind, den Abstand zu Elementen der Wechselbrücke 2, insbesondere zu der linken Führungsschiene 7b und der rechten Führungsschiene 7a erfassen. Auch durch diese Erfassung kann die Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 1 und der Wechselbrücke 2 durchgeführt werden. Durch die Kombination der Messergebnisse von den vier in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehenen laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2, 4b3, 4b4 während des Einfahrens des Fahrzeugs 1 unter die Wechselbrücke 2 können ein Lateralversatz des Fahrzeugs 1 relativ zur Wechselbrücke 2 sowie ein Winkelversatz des Fahrzeugs 1 relativ zur Wechselbrücke 2 erfasst werden. Entsprechende Signale werden von dem laserbasierten Einspursensorsystem 4b zur weiteren Verarbeitung erzeugt.By detecting the distances between the laser-based sensor 4b1 on the right side of the vehicle and an element of the swap body 2 on the left side or between the laser-based sensor 4b2 on the left side of the vehicle 1 and an element of the swap body 2 on the right-hand side, even before the first pair is engaged, single-track elements can be used 6a . 6b the orientation of the vehicle 1 relative to the swap body 2 be recorded. After the vehicle has been retracted 1 under the swap body 2 can the laser-based sensors 4b3 . 4b4 that are on the central area of the frame 8th are arranged, the distance to elements of the swap body 2 , especially to the left guide rail 7b and the right guide rail 7a to capture. This registration can also be used to determine the alignment between the vehicle 1 and the swap body 2 be performed. By combining the measurement results from the four laser-based sensors provided in the present embodiment 4b1 . 4b2 . 4b3 . 4b4 while the vehicle is running in 1 under the swap body 2 can cause a lateral offset of the vehicle 1 relative to the swap body 2 and an angular offset of the vehicle 1 relative to the swap body 2 be recorded. Corresponding signals are generated by the laser-based single-track sensor system 4b generated for further processing.

In 4 ist schematisch der Ablauf zum Einspuren und Aufnehmen der Wechselbrücke 2 durch das Fahrzeug 1 dargestellt. In 4 befindet sich in der mit A bezeichneten Ansicht das Fahrzeug 1 in Längsausrichtung vor der Wechselbrücke 2. Dabei ist das Fahrzeug 1 in Längsrichtung noch von der Wechselbrücke 2 beabstandet. Diese Position kann als Zwischenposition definiert werden, worauf im Folgenden eingegangen wird.In 4 is a schematic of the procedure for engaging and picking up the swap body 2 through the vehicle 1 shown. In 4 is in the with A designated view the vehicle 1 lengthways in front of the swap body 2 , Here is the vehicle 1 in the longitudinal direction from the swap body 2 spaced. This position can be defined as an intermediate position, which is discussed below.

In der mit B bezeichneten Ansicht ist das Fahrzeug 1 bereits mit seinem hinteren Abschnitt unter die Wechselbrücke 2 gefahren. Dabei ist das erste Paar Einspurelemente 6a, 6b bereits in den Einspurtunnel 7 zwischen das rechte Führungselement 7a und das linke Führungselement 7b eingespurt.In the with B designated view is the vehicle 1 already with its rear section under the swap body 2 hazards. The first pair is single-track elements 6a . 6b already in the single-track tunnel 7 between the right guide element 7a and the left guide 7b meshed.

In der mit C bezeichneten Ansicht ist das Fahrzeug 1 vollständig unter die Wechselbrücke 2 gefahren. Dabei sind sowohl das erste Paar Einspurelemente 6a, 6b als auch das zweite Paar Einspurelemente 6c, 6d in den Einspurtunnel zwischen das rechte Führungselement 7a und das linke Führungselement 7b eingespurt. In dieser Situation befindet sich das Fahrzeug 1 in einer Aufnahmeposition, die weiter unten diskutiert wird.In the with C designated view is the vehicle 1 completely under the swap body 2 hazards. Both are the first pair of single-track elements 6a . 6b as well as the second pair of single track elements 6c . 6d into the single-track tunnel between the right guide element 7a and the left guide 7b meshed. The vehicle is in this situation 1 in a shooting position, discussed below.

Somit werden von den Lagebestimmungsmitteln 3 Informationen hinsichtlich der Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 1 in Bezug auf ein ortsfestes Koordinatensystem erzeugt und bereitgestellt. Ferner werden durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel 4 Informationen zur Ausrichtung des Fahrzeugs 1 in Relation zur Wechselbrücke 2 bereitgestellt, sobald die Erfassung durch die entsprechenden Erfassungsmittel möglich ist. Die Ausrichtungsbestimmungsmittel 4 weisen in der vorliegenden Ausführungsform die Abstandserfassungseinrichtung 4a, das laserbasierte Einspursensorsystem 4b mit den laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2, 4b3, 4b4, das Kamerasystem 4c, 4d mit der vorderen Kamera 4c und der hinteren Kamera 4d und die Niveauerfassungseinrichtung 4e auf. Die somit in den Ausrichtungsbestimmungsmitteln 4 zusammengefassten Erfassungsmittel erzeugen Signale, die zur weiteren Verarbeitung verfügbar gemacht werden.Thus, from the location determining means 3 Information regarding the position and orientation of the vehicle 1 generated and provided with respect to a fixed coordinate system. Furthermore, by the orientation determining means 4 Information about the orientation of the vehicle 1 in relation to the swap body 2 provided as soon as the acquisition by the corresponding acquisition means is possible. The alignment determining means 4 have the distance detecting means in the present embodiment 4a , the laser-based single-track sensor system 4b with the laser-based sensors 4b1 . 4b2 . 4b3 . 4b4 , the camera system 4c . 4d with the front camera 4c and the rear camera 4d and the level detection device 4e on. The thus in the alignment determining means 4 summarized detection means generate signals that are made available for further processing.

Das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Steuerungseinrichtung 5 ausgestattet, die unter anderem zum Ausführen eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs 1 eingerichtet ist. Hierzu weist die Steuerungseinrichtung 5 entsprechende Mittel auf, die zum Aufnehmen von Sensorsignalen, zum Abgeben von Steuersignalen und dergleichen vorgesehen sind. Ferner weist die Steuerungseinrichtung eine Verarbeitungseinheit auf, in der ein vorbestimmtes Programm ausgeführt werden kann. Die Steuerungseinrichtung 5 nimmt insbesondere die Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln 3 und die Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln 4 auf. Ferner werden der Steuerungseinrichtung 5 weitere Signale zugeführt, die für den autonomen Betrieb erforderlich sind.The vehicle of the present embodiment has a control device 5 equipped, among other things, to perform autonomous operation of the vehicle 1 is set up. The control device points to this 5 corresponding means, which are provided for receiving sensor signals, for emitting control signals and the like. Furthermore, the control device has a processing unit in which a predetermined program can be executed. The control device 5 takes in particular the location information from the location determining means 3 and the alignment information from the alignment determining means 4 on. Furthermore, the control device 5 additional signals are supplied that are required for autonomous operation.

Die Steuerungseinrichtung 5 ist ferner dazu eingerichtet, über Steuerausgänge Aktuatoren anzusteuern, wie zum Beispiel einen Aktuator zum Verstellen eines Lenkwinkels von lenkbaren Rädern, einen Aktuator zum Betätigen eines Antriebs mit einem vorbestimmten Betriebszustand, einen Aktuator zum Betätigen einer Bremseinrichtung sowie einen Aktuator zum Betätigen eines Niveauregulierungssystems des Fahrzeugs 1.The control device 5 is also set up to control actuators via control outputs, such as an actuator for adjusting a steering angle of steerable wheels, an actuator for actuating a drive with a predetermined operating state, an actuator for actuating a braking device and an actuator for actuating a level control system of the vehicle 1 ,

Im Folgenden wird das Verfahren zum autonomen Aufnehmen des Zielobjekts durch das Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform erläutert. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Verfahren zum Aufnehmen der Wechselbrücke 2 durch das Fahrzeug durchgeführt. Dabei wird von dem Aufbau und den Funktionen des Fahrzeugs 1 und der Wechselbrücke 2 gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgegangen.The method for autonomously picking up the target object by the vehicle according to one embodiment is explained below. In the present embodiment, the method of picking up the swap body 2 carried out by the vehicle. The structure and functions of the vehicle 1 and the swap body 2 proceeded as described above.

In einer Ausgangssituation befindet sich das Fahrzeug 1 an einer Ausgangsposition. Ferner befindet sich die aufzunehmende Wechselbrücke 2 an einer Aufnahmeposition. Sowohl Ausgangsposition als auch Aufnahmeposition sind dabei durch Informationen definiert, die die Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 1 beziehungsweise der Wechselbrücke 2 umfassen.The vehicle is in an initial situation 1 at a starting position. There is also the swap body to be accommodated 2 at a shooting position. Both the starting position and the recording position are defined by information relating to the position and orientation of the vehicle 1 or the swap body 2 include.

Während die Aufnahmeposition der Wechselbrücke 2 durch einen vorhergehenden Abstellvorgang der Wechselbrücke 2 bekannt sein kann, wird die Ausgangsposition des Fahrzeugs 1 durch das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem 3a bestimmt und verfügbar gemacht.While the pickup position of the swap body 2 through a previous parking process of the swap body 2 can be known, the starting position of the vehicle 1 through the GPS-based positioning system 3a determined and made available.

Ausgehend von dieser Situation und dem Bedarf, die Wechselbrücke 2 durch das Fahrzeug 1 durch einen autonomen Betrieb aufzunehmen, wird das in 7 schematisch dargestellte Ablaufdiagramm bei START gestartet. Based on this situation and the need, the swap body 2 through the vehicle 1 to start by an autonomous operation, that is in 7 schematically shown flow diagram started at START.

Nach Durchführung von initialen Prozessen wird in dem Schritt S1 die Lageinformation an der Ausgangsposition des Fahrzeugs 1 bestimmt. Hierzu wird, wie vorstehend beschrieben ist, in der vorliegenden Ausführungsform das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem 3a eingesetzt.After performing initial processes, the step S1 the position information at the starting position of the vehicle 1 certainly. To this end, as described above, in the present embodiment, the GPS-based positioning system 3a used.

In Schritt S2 wird eine Trajektorie T ermittelt. Die Trajektorie T wird zum Anfahren einer Zwischenposition ermittelt. Dabei ist die Zwischenposition so definiert, dass das Fahrzeug 1 an dieser Position mit einer vorbestimmten Ausrichtung an der Wechselbrücke 2 positioniert ist. Die Zwischenposition befindet sich dabei gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Nähe der Wechselbrücke 2 an der Aufnahmeposition, wobei das Fahrzeug 1 und die Wechselbrücke 2 in der Zwischenposition bereits näherungsweise in Längsrichtung ausgerichtet sind.In step S2 becomes a trajectory T determined. The trajectory T is determined for moving to an intermediate position. The intermediate position is defined so that the vehicle 1 at this position with a predetermined orientation on the swap body 2 is positioned. According to the present embodiment, the intermediate position is in the vicinity of the swap body 2 at the shooting position, the vehicle 1 and the swap body 2 are already approximately aligned in the longitudinal position in the intermediate position.

Auf der Grundlage der ermittelten Trajektorie T wird in der vorliegenden Ausführungsform unter Berücksichtigung der Lageinformationen das Fahrzeug 1 durch den autonomen Betrieb von der Ausgangsposition zu der Zwischenposition gefahren. Dabei wird in der vorliegenden Ausführungsform die kontinuierlich verfügbare Lageinformation durch das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem für den autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 verwendet.On the basis of the determined trajectory T becomes the vehicle in the present embodiment, taking into account the location information 1 driven by the autonomous operation from the starting position to the intermediate position. In the present embodiment, the continuously available position information is generated by the GPS-based position determination system for the autonomous operation of the vehicle 1 used.

In Schritt S3 werden Ausrichtungsinformationen bestimmt, nachdem das Fahrzeug 1 die Zwischenposition erreicht hat. In der vorliegenden Ausführungsform können Ausrichtungsinformationen von einer oder mehreren der Erfassungseinrichtungen erzeugt werden, die die Ausrichtungsbestimmungsmittel 4 aufweisen. Sobald beispielsweise die hintere Kamera 4d den vorderen Abschnitt der Wechselbrücke 2 erfasst und Informationen zur Ausrichtung zwischen Fahrzeug 1 und der Wechselbrücke 2 erzeugen kann, kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug 1 die Zwischenposition erreicht hat. In dieser Situation werden alle Erfassungselemente der Ausrichtungsbestimmungsmittel 4 verwendet, um Ausrichtungsinformationen kontinuierlich zu erzeugen.In step S3 orientation information is determined after the vehicle 1 has reached the intermediate position. In the present embodiment, alignment information may be generated by one or more of the sensing devices that the alignment determining means 4 exhibit. As soon as, for example, the rear camera 4d the front section of the swap body 2 captured and alignment information between vehicle 1 and the swap body 2 can generate, it can be determined that the vehicle 1 has reached the intermediate position. In this situation, all the detection elements of the alignment determining means 4 used to continuously generate alignment information.

In Schritt S4 wird ein Aufnahmezustand des Fahrzeugs 1 auf der Grundlage der Ausrichtungsinformationen herbeigeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird auf der Grundlage des Signals der Niveauerfassungseinrichtung 4e und unter Verwendung des am Fahrzeug 1 vorgesehenen Niveauregulierungssystems das Niveau des Rahmens 8 und insbesondere der Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d relativ zum Untergrund so eingestellt, dass die Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d in den Einspurtunnel 7 der Wechselbrücke 2 einspuren können. Das Vorliegen des Aufnahmezustandes wird durch das Kamerasystem 4c, 4d bestätigt. Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform auch auf im Voraus erstellte Informationen bezüglich der Geometrie der Wechselbrücke 2 und des Fahrzeugs 1 zurückgegriffen.In step S4 becomes a recording state of the vehicle 1 based on the targeting information. In the present embodiment, based on the signal of the level detector 4e and using the on the vehicle 1 provided level control system the level of the frame 8th and especially the single track elements 6a . 6b . 6c . 6d relative to the ground so that the single-track elements 6a . 6b . 6c . 6d in the single-track tunnel 7 the swap body 2 can track. The existence of the recording status is checked by the camera system 4c . 4d approved. In addition, in the present embodiment, information is generated in advance regarding the geometry of the swap body 2 and the vehicle 1 resorted.

Bei Schritt S5 wird der autonome Betrieb des Fahrzeugs 1 zum Bewegen des Fahrzeugs 1 von der Zwischenposition zu der Aufnahmeposition durchgeführt. In der Aufnahmeposition kann die Wechselbrücke 2 von dem Fahrzeug 1 aufgenommen werden. Insbesondere ist das Fahrzeug 1 in der Aufnahmeposition vollständig unter die Wechselbrücke 2 gefahren und sind alle Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d in den Einspurtunnel 7 eingespurt. In dieser Situation ist das in 7 dargestellte Verfahren prinzipiell beendet.At step S5 becomes the autonomous operation of the vehicle 1 for moving the vehicle 1 from the intermediate position to the shooting position. In the shooting position, the swap body 2 from the vehicle 1 be included. In particular, the vehicle 1 in the receiving position completely under the swap body 2 driven and are all single track elements 6a . 6b . 6c . 6d in the single-track tunnel 7 meshed. In this situation it's in 7 the method shown ended in principle.

In der vorliegenden Ausführungsform wird durch Anheben des Fahrzeugs mithilfe des Niveauregulierungssystems nach Erreichen der Aufnahmeposition die Wechselbrücke 2 durch den Rahmen angehoben, so dass die Stützelemente 9 von dem Untergrund abheben. Die Stützelemente 9 werden nun hochgeklappt und können an dieser Position verriegelt werden. Dieser Vorgang kann in der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls automatisiert mit entsprechenden Betätigungsmitteln vorgenommen werden. In dieser Situation ist das Fahrzeug 1 mit der Wechselbrücke 2 abfahrbereit und kann autonom oder fahrergestützt zu einem vorbestimmten Zielort gefahren werden.In the present embodiment, by lifting the vehicle using the level control system after reaching the pickup position, the swap body 2 raised by the frame so that the support elements 9 stand out from the ground. The support elements 9 are now folded up and can be locked in this position. In the present embodiment, this process can also be carried out automatically with appropriate actuating means. The vehicle is in this situation 1 with the swap body 2 ready for departure and can be driven autonomously or driver-assisted to a predetermined destination.

In der vorliegenden Ausführungsform werden die von den Erfassungselementen der Ausrichtungsmittel 4 bereitgestellten Signale fusioniert ausgewertet. Dabei wird beim Anfahren des Fahrzeugs 1 zu der Zwischenposition zuerst das Kamerasystem 4c, 4d verwendet, um die Ausrichtung zwischen Fahrzeug 1 und Wechselbrücke 2 zu bestimmen. Nach weitergehender Rückwärtsfahrt und während der Erfassung der Ausrichtung zwischen Fahrzeug 1 und Wechselbrücke 2 durch das Kamerasystem 4c, 4d wird die Abstandserfassungseinrichtung 4a eingesetzt, um den Abstand zwischen Fahrzeug 1 und Wechselbrücke 2 genau zu bestimmen. Darauf wird noch vor Beginn des Einspurens der Einspurelemente 6a, 6b, 6c, 6d in den Einspurtunnel 7 durch die Niveauerfassungseinrichtung 4e der Abstand des Fahrzeugrahmens 8 in Relation zum Untergrund bestimmt. Nach fortgesetzter Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 1 in Richtung auf die Wechselbrücke 2 erfassen die laserbasierten Sensoren 4b1, 4b2, die am hinteren Ende des Rahmens 8 montiert sind, die Führungselemente 7a, 7b der Wechselbrücke 2. Nach weitergehender Rückwärtsfahrt erfassen die laserbasierten Sensoren 4b3, 4b4, die im mittleren Bereich des Rahmens 8 angeordnet sind, die Führungselemente 7a, 7b des Einspurtunnels 7.In the present embodiment, that of the detection elements of the alignment means 4 provided signals evaluated fused. This is when starting the vehicle 1 the camera system to the intermediate position 4c . 4d used the alignment between vehicle 1 and swap body 2 to determine. After further reversing and while determining the alignment between the vehicle 1 and swap body 2 through the camera system 4c . 4d becomes the distance detection device 4a used to distance the vehicle 1 and swap body 2 to determine exactly. This is before the start of the engagement of the engagement elements 6a . 6b . 6c . 6d in the single-track tunnel 7 through the level detection device 4e the distance of the vehicle frame 8th determined in relation to the subsurface. After the vehicle has continued to reverse 1 towards the swap body 2 detect the laser-based sensors 4b1 . 4b2 that are at the rear end of the frame 8th are mounted, the guide elements 7a . 7b the swap body 2 , After further backward travel, the laser-based sensors record 4b3 . 4b4 that in the middle area of the frame 8th are arranged, the guide elements 7a . 7b of the single-track tunnel 7 ,

Somit werden in einer logischen Abfolge die Erfassungselemente der Ausrichtungsbestimmungsmittel 4 in Abhängigkeit von dem Einfahrzustand des Fahrzeugs 1 unter die Wechselbrücke 2 eingesetzt, um das Einspuren durch den autonomen Betrieb des Fahrzeugs 1 zu regeln. Thus, in a logical sequence, the detection elements of the alignment determination means 4 depending on the running-in state of the vehicle 1 under the swap body 2 used to track through the autonomous operation of the vehicle 1 to regulate.

In der vorliegenden Ausführungsform wird als Lagebestimmungsmittel das GPS-basierte Positionsbestimmungssystem 3a verwendet. In einer abgewandelten Ausführungsform sind an dem Fahrzeug 1 alternativ oder zusätzlich Sensoren eines Leitsystems 3b vorgesehen, die in der Fahrbahn eingelassene Elemente, wie beispielsweise RFID-Elemente erfassen können, deren Position bekannt ist. Auf diese Weise kann das Fahrzeug 1 zwischen der Ausgangsposition und der Zwischenposition entsprechend autonom gesteuert werden.In the present embodiment, the GPS-based position determination system is used as the position determination means 3a used. In a modified embodiment are on the vehicle 1 alternatively or additionally sensors of a control system 3b provided that can detect elements embedded in the road, such as RFID elements, whose position is known. This way the vehicle 1 between the starting position and the intermediate position can be controlled accordingly autonomously.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Zielobjekt (Wechselbrücke)Target object (swap body)
33
LagebestimmungsmittelLocation determining means
3b3b
PositionsbestimmungssystemPositioning System
3c3c
LeitsystemControl System
44
AusrichtungsbestimmungsmittelOrientation determining means
4a4a
AbstandserfassungseinrichtungDistance detector
4b4b
EinspursensorsystemEinspursensorsystem
4b1, 4b2, 4b3, 4b44b1, 4b2, 4b3, 4b4
Laserbasierte SensorenLaser based sensors
4c, 4d4c, 4d
Kamerasystemcamera system
4e4e
NiveauerfassungseinrichtungLevel detection device
55
Steuerungseinrichtungcontrol device
6a, 6b, 6c, 6d6a, 6b, 6c, 6d
EinspurelementEinspurelement
77
Einspurtunnelsingle-track
7a, 7b7a, 7b
Führungselementguide element
88th
Rahmenframe
99
Stützelementsupport element
1010
Koffersuitcase
TT
Trajektorie trajectory
S1S1
Bestimmen von LageinformationenDetermine location information
S2S2
Ermitteln einer TrajektorieFind a trajectory
S3S3
Bestimmen von AusrichtungsinformationenDetermine targeting information
S4S4
Herbeiführen eines AufnahmezustandsEstablishing a state of admission
S5S5
Steuern eines autonomen BetriebsControl autonomous operation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102006057610 A1 [0002]DE 102006057610 A1 [0002]

Claims (21)

System zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts (2) durch ein Fahrzeug (1), wobei das System Lagebestimmungsmittel (3), die zur Bestimmung der Lage des Fahrzeugs (1) bezogen auf ein ortsfestes Koordinatensystem eingerichtet sind, und Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) aufweist, die zur Bestimmung einer Ausrichtung des Fahrzeugs (1) in Relation zu dem Zielobjekt (2) eingerichtet sind, ferner mit einer Steuerungseinrichtung (5), die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln (3) und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln (4) sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs (1) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) den autonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) auf Basis der Lagebestimmungsinformationen in einem Abschnitt zwischen einer Ausgangposition und einer Zwischenposition des Fahrzeugs (1) und ergänzend oder alternativ auf Basis der Ausrichtungsinformationen in einem Abschnitt zwischen der Zwischenposition und einer Aufnahmeposition steuert.System for the autonomous recording of a target object (2) by a vehicle (1), the system comprising position determining means (3), which are set up to determine the position of the vehicle (1) in relation to a stationary coordinate system, and orientation determining means (4) for determining an orientation of the vehicle (1) in relation to the target object (2), further comprising a control device (5) which is used to receive position information from the position determination means (3) and orientation information from the orientation determination means (4) and autonomous operation of the vehicle (1), characterized in that the control device (5) on the autonomous operation of the vehicle (1) based on the position determination information in a section between an initial position and an intermediate position of the vehicle (1) and in addition or alternatively Base the alignment information in a section between the intermediate points sition and a recording position controls. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmungsmittel (3) ein GPS-basiertes Positionsbestimmungssystem (3a) aufweisen.System according to Claim 1 , characterized in that the position determination means (3) have a GPS-based position determination system (3a). System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagebestimmungsmittel (3) ein Sensorsystem (3b) zum Erfassen von im Bereich des Fahrwegs vorgesehenen Referenzelementen (3c) aufweisen.System according to Claim 1 , characterized in that the position determining means (3) have a sensor system (3b) for detecting reference elements (3c) provided in the area of the travel path. System nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) ein laserbasiertes Sensorsystem aufweisen, das am Fahrzeug (1) montierbar ist und zum Erfassen der Ausrichtung des Fahrzeugs (1) relativ zum Zielobjekt (2) eingerichtet ist.System according to one of the Claims 1 - 3 , characterized in that the orientation determination means (4) have a laser-based sensor system which can be mounted on the vehicle (1) and is set up to detect the orientation of the vehicle (1) relative to the target object (2). System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das laserbasierte Sensorsystem ein Einspursensorsystem (4b) aufweist, das mit Elementen des Zielobjekts (2) interagiert und ein Abstandssignal erzeugt, das den Abstand des Zielobjekts (2) und des Fahrzeugs (1) in Längsrichtung angibt.System according to Claim 4 , characterized in that the laser-based sensor system has a single-track sensor system (4b) which interacts with elements of the target object (2) and generates a distance signal which indicates the distance of the target object (2) and the vehicle (1) in the longitudinal direction. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das laserbasierte Sensorsystem eine Abstandserfassungseinrichtung (4a) aufweist, das mit mehreren Elementen des Zielobjekts (2) interagiert und ein Ausrichtungssignal erzeugt, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt (2) und dem Fahrzeug (1) bezüglich einer relativen Rotation und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt.System according to Claim 4 or 5 , characterized in that the laser-based sensor system has a distance detection device (4a) which interacts with several elements of the target object (2) and generates an alignment signal which provides an alignment between the target object (2) and the vehicle (1) with respect to a relative rotation and / or indicates a relative lateral offset. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) ein Kamerasystem (4c, 4d) aufweisen, das bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrzeugs (1) nach hinten gerichtet ist und durch bildgebende Abtastung des Sichtfeldes ein Abstandssignal erzeugt, das den Abstand des Zielobjekts (2) und des Fahrzeugs (1) in Längsrichtung angibt, und ein Ausrichtungssignal erzeugt, das eine Ausrichtung zwischen dem Zielobjekt (2) und dem Fahrzeug (1) bezüglich einer relativen Rotation und/oder eines relativen Lateralversatzes angibt.System according to one of the Claims 1 - 6 , characterized in that the orientation determining means (4) have a camera system (4c, 4d) which is directed rearwards with respect to the direction of travel of the vehicle (1) and generates a distance signal by imaging scanning of the field of view, which signals the distance of the target object (2) and the vehicle (1) in the longitudinal direction, and generates an alignment signal indicating an alignment between the target object (2) and the vehicle (1) with respect to a relative rotation and / or a relative lateral offset. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein Niveauerfassungseinrichtung (4e) aufweist, das ein Niveausignal erzeugt, das einen Abstand eines Referenzelements des Fahrzeugs (1) relativ zum Untergrund, an dem sich das Fahrzeug (1) befindet, angibt.System according to one of the Claims 1 - 6 , characterized in that the system has a level detection device (4e) which generates a level signal indicating a distance of a reference element of the vehicle (1) relative to the ground on which the vehicle (1) is located. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs (1) beim autonomen Betrieb des Fahrzeugs (1) durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) erfasst wird, wobei die Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) das Erreichen der Zwischenposition des Fahrzeugs (1) dann erfassen, wenn durch die Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) eine Erfassung von Elementen des Zielobjekts (2) erfolgt.System according to one of the preceding claims, characterized in that the reaching of the intermediate position of the vehicle (1) during autonomous operation of the vehicle (1) is detected by the orientation determining means (4), wherein the orientation determining means (4) the reaching of the intermediate position of the vehicle ( 1) then when the orientation determining means (4) detects elements of the target object (2). System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist, um verfügbare Ausrichtungsinformationen und/oder Lageinformationen miteinander zu fusionieren und ein Gesamtausrichtungssignal zu erzeugen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (5) is set up to merge available alignment information and / or position information with one another and to generate an overall alignment signal. Fahrzeug (1) zur Aufnahme eines als Wechselbrücke ausgestalteten Zielobjekts (2), wobei das Fahrzeug (1) mit Einspurelementen (6a, 6b, 6c, 6d) versehenen ist, die zum Einspuren in einen an der Wechselbrücke (2) vorgesehenen Einspurtunnel (7) eingerichtet sind, ferner mit einer Steuerungseinrichtung (5), die zum Aufnehmen von Lageinformationen von den Lagebestimmungsmitteln (3) des Fahrzeugs (1) und von Ausrichtungsinformationen von den Ausrichtungsbestimmungsmitteln (4) des Fahrzeugs (1) sowie zum autonomen Betreiben des Fahrzeugs (1) eingerichtet ist, ferner mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (1) for receiving a target object (2) designed as a swap body, the vehicle (1) being provided with single-track elements (6a, 6b, 6c, 6d) which are used for meshing into a single-track tunnel (7) provided on the swap body (2) ) are also set up, with a control device (5) which is used to receive position information from the position determination means (3) of the vehicle (1) and alignment information from the orientation determination means (4) of the vehicle (1) and for autonomous operation of the vehicle (1 ) is set up, further with a system according to one of the preceding claims. Verfahren zum autonomen Aufnehmen eines Zielobjekts (2) durch ein Fahrzeug (1) nach Anspruch 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (S1) Bestimmen von Lageinformationen an einer Ausgangsposition des Fahrzeugs (1); (S2) Ermitteln einer Trajektorie (T) zum Anfahren einer Zwischenposition, an der das Fahrzeug (1) mit einer vorbestimmten Ausrichtung an dem Zielobjekt (2) positioniert ist, auf der Grundlage der bestimmten Lageinformationen und Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs (1) zum Bewegen des Fahrzeugs (1) an die Zwischenposition; (S3) Bestimmen von Ausrichtungsinformationen, nachdem das Fahrzeug (1) die Zwischenposition erreicht hat; (S4) Herbeiführen eines Aufnahmezustands des Fahrzeugs (1) auf der Grundlage der Ausrichtungsinformationen; (S5) Steuern eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs (1) zum Bewegen des Fahrzeugs (1) von der Zwischenposition zu der Aufnahmeposition, in der das Zielobjekt (2) von dem Fahrzeug (1) aufgenommen werden kann.Method for autonomously recording a target object (2) by a vehicle (1) Claim 11 The method comprises the following steps: (S1) determining position information at a starting position of the vehicle (1); (S2) Determining a trajectory (T) for moving to an intermediate position at which the vehicle (1) is with a predetermined orientation is positioned on the target object (2) based on the determined position information and controlling autonomous operation of the vehicle (1) to move the vehicle (1) to the intermediate position; (S3) determining orientation information after the vehicle (1) reaches the intermediate position; (S4) establishing a recording state of the vehicle (1) based on the orientation information; (S5) controlling an autonomous operation of the vehicle (1) for moving the vehicle (1) from the intermediate position to the pick-up position in which the target object (2) can be picked up by the vehicle (1). Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Aufnehmen einer Wechselbrücke als Zielobjekt (2) durch ein mit Einspurelementen (6a, 6b, 6c, 6d) versehenes Fahrzeug (1) angewendet wird, wobei die Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) zum Einspuren in einen an der Wechselbrücke (2) vorgesehenen Einspurtunnel (7) eingerichtet sind.Procedure according to Claim 12 , characterized in that the method for receiving a swap body as a target object (2) is applied by a vehicle (1) provided with single-track elements (6a, 6b, 6c, 6d), the single-track elements (6a, 6b, 6c, 6d) for Lanes are set up in a single-track tunnel (7) provided on the swap body (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageinformationen durch Bestimmen der Position und Ausrichtung des Fahrzeugs (1) in einem ortsfesten Koordinatensystem bestimmt und zum Steuern des autonomen Betriebs des Fahrzeugs (1) zum Bewegen des Fahrzeugs (1) an die Zwischenposition verwendet werden.Procedure according to one of the Claims 12 or 13 , characterized in that the position information is determined by determining the position and orientation of the vehicle (1) in a fixed coordinate system and is used to control the autonomous operation of the vehicle (1) to move the vehicle (1) to the intermediate position. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenposition erreicht ist, wenn das Fahrzeug (1) mit einer näherungsweisen Längsausrichtung zur Wechselbrücke (2) positioniert ist und Ausrichtungsinformationen durch am Fahrzeug (1) vorgesehene Ausrichtungsbestimmungsmittel (4) durch Wechselwirkungen zwischen den Ausrichtungsbestimmungsmitteln (4) und Elementen der Wechselbrücke (2) bestimmbar sind.Procedure according to Claim 13 , characterized in that the intermediate position is reached when the vehicle (1) is positioned with an approximate longitudinal alignment to the swap body (2) and alignment information is provided by alignment determining means (4) provided on the vehicle (1) by interactions between the alignment determining means (4) and elements the swap body (2) can be determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmezustand erreicht ist, wenn die Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) des Fahrzeugs (1) vollständig in den Einspurtunnel (7) der Wechselbrücke (2) eingespurt sind.Procedure according to one of the Claims 13 - 15 , characterized in that the recording state is reached when the single-track elements (6a, 6b, 6c, 6d) of the vehicle (1) are fully meshed into the single-track tunnel (7) of the swap body (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der Ausrichtungsinformationen eine oder mehrere der folgenden am Fahrzeug (1) vorgesehen Ausrichtungserfassungseinrichtungen verwendet werden: - ein Einspursensorsystem (4b) zur Erfassung eines Abstands des Fahrzeugs (1) relativ zur Wechselbrücke (2) in Längsrichtung; - eine Abstanderfassungseinrichtung (4a) zur Erfassung einer Längs- und/oder Querausrichtung des Fahrzeugs (1) relativ zur Wechselbrücke (2); - ein Kamerasystem (4c, 4d) zur Erfassung von Bildinformationen zur Bestimmung von Ausrichtungsinformationen; - eine Niveauerfassungseinrichtung (4e) zur Erfassung eines Niveaus der Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) relativ zum Untergrund.Procedure according to one of the Claims 13 - 16 , characterized in that one or more of the following alignment detection devices provided on the vehicle (1) are used in determining the alignment information: - a single-track sensor system (4b) for detecting a distance of the vehicle (1) relative to the swap body (2) in the longitudinal direction; - a distance detection device (4a) for detecting a longitudinal and / or transverse orientation of the vehicle (1) relative to the swap body (2); - a camera system (4c, 4d) for acquiring image information for determining alignment information; - A level detection device (4e) for detecting a level of the single-track elements (6a, 6b, 6c, 6d) relative to the ground. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsinformationen durch Fusionieren von Signalen der am Fahrzeug (1) vorgesehenen Erfassungseinrichtungen ausgehend von der Zwischenposition beim Einspuren der Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) in den Einspurtunnel (7) bis zum Erreichen der Aufnahmeposition ermittelt werden, wobei die Ausrichtungseinrichtungen wie folgt zum Einsatz kommen: - Verwendung des Kamerasystems (4c, 4d) bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs (1) von der Zwischenposition zumindest bis zum Einspuren der Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) in den Einspurtunnel (7); - Verwendung des Einspursensorsystems (4b) zur Erfassung der Längsausrichtung des Fahrzeugs (1) relativ zur Wechselbrücke (2) von der Zwischenposition bis zur Aufnahmeposition; - Verwendung der Niveauerfassungseinrichtung (4e) vor dem Einspuren der Einspurelemente (6a, 6b, 6c, 6d) in den Einspurtunnel (7); - Verwendung der Abstanderfassungseinrichtung (4a) zur Erfassung der Längs- und/oder Querausrichtung des Fahrzeugs (1) relativ zur Wechselbrücke (2).Procedure according to one of the Claims 13 - 17 , characterized in that the alignment information is determined by fusing signals of the detection devices provided on the vehicle (1), starting from the intermediate position when the engagement elements (6a, 6b, 6c, 6d) are inserted into the engagement tunnel (7) until the acquisition position is reached, The alignment devices are used as follows: - Use of the camera system (4c, 4d) when the vehicle (1) drives backwards from the intermediate position at least until the engagement elements (6a, 6b, 6c, 6d) are engaged in the engagement tunnel (7); - Use of the single-track sensor system (4b) for detecting the longitudinal orientation of the vehicle (1) relative to the swap body (2) from the intermediate position to the receiving position; - Use of the level detection device (4e) before the engagement of the engagement elements (6a, 6b, 6c, 6d) in the engagement tunnel (7); - Use of the distance detection device (4a) for detecting the longitudinal and / or transverse orientation of the vehicle (1) relative to the swap body (2). Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ferner die durch die Lagebestimmungsmittel (3) bestimmten Lageinformationen für die Ermittlung der Ausrichtungsinformationen verwendet werden.Procedure according to Claim 18 , characterized in that the position information determined by the position determination means (3) is also used to determine the alignment information. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-19, dadurch gekennzeichnet, dass beim Fusionieren der Signale der am Fahrzeug (1) vorgesehenen Ausrichtungserfassungseinrichtungen eine Plausibilitätsprüfung der Signale der am Fahrzeug (1) vorgesehenen Ausrichtungserfassungseinrichtungen und gegebenenfalls eine entsprechende Korrektur der Signale bei der Ermittlung der Ausrichtungsinformationen vorgenommen wird.Procedure according to one of the Claims 18 - 19 , characterized in that when the signals of the alignment detection devices provided on the vehicle (1) are merged, a plausibility check of the signals of the alignment detection devices provided on the vehicle (1) and, if appropriate, a corresponding correction of the signals when determining the alignment information is carried out. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Plausibilitätsprüfung der Signale die Lageinformationen der Lagebestimmungsmittel (3) verwendet werden.Procedure according to Claim 20 , characterized in that the position information of the position determination means (3) is used in the plausibility check of the signals.
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