DE102019119159A1

DE102019119159A1 - Kupplungsunterstützungssystem

Info

Publication number: DE102019119159A1
Application number: DE102019119159.9A
Authority: DE
Inventors: Yu Ling; Chen Zhang; Luke Niewiadomski; Theresa Lin; Erick Michael Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-01-16
Also published as: CN110722939A; US20200019182A1; US10768633B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein „Kupplungsunterstützungssystem“ bereit. In dieser Schrift ist ein Kupplungsunterstützungssystem vorgesehen. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe und eine Kupplung zu erkennen. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, Befehle zum Manövrieren eines Fahrzeugs entlang eines ersten Wegs oder eines zweiten Wegs zu erzeugen. Eine Benutzereingabevorrichtung beinhaltet eine Anzeige, und die Anzeige ist zum Darstellen des ersten und zweiten Wegs konfiguriert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen autonome und halbautonome Fahrzeugsysteme und insbesondere Kupplungsunterstützungssysteme, die das Kuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger vereinfachen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Prozess des Kuppelns eines Fahrzeugs an einen Anhänger kann schwierig sein, besonders für diej enigen, denen es an Erfahrung fehlt. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem System, das den Prozess vereinfacht, indem ein Benutzer auf einfache und doch intuitive Weise unterstützt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe und eine Kupplung zu erkennen. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, Befehle zum Manövrieren eines Fahrzeugs entlang eines ersten Wegs oder eines zweiten Wegs zu erzeugen. Eine Benutzereingabevorrichtung beinhaltet eine Anzeige. Die Anzeige ist dazu konfiguriert, den ersten und den zweiten Weg darzustellen.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungsverfahren bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Bestimmen eines Versatzes einer Kupplungskugel in Bezug auf die Kupplung. Das Verfahren beinhaltet zudem ein Berechnen eines ersten Wegs, um die Kupplungskugel mit der Kupplung auszurichten, wobei der erste Weg einen Positionierungsweg und einen Ausrichtungsweg einschließt. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Manövrieren eines Fahrzeugs über einen vordefinierten Abstand entlang des Positionierungswegs auf einem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert. Schließlich beinhaltet das Verfahren ein Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung entlang des Ausrichtungswegs bei einem zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert, wobei der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert unter dem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert liegt.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet einen Bildgeber zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder einer Kupplungsbaugruppe und einer Kupplung. Eine Anzeige erzeugt einen Bildbereich auf der Grundlage des einen oder der mehreren Bilder. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, die Kupplungsbaugruppe zu identifizieren, eine Kupplung zu identifizieren und eine Fahrzeugraumeinnahmeüberlagerungszone auf der Anzeige anzuzeigen, die sich durch die Kupplungsbaugruppe hindurch erstreckt, wobei die Fahrzeugraumeinnahmezone einen Bereich definiert, in welchem sich ein Fahrzeug bewegt, um die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung auszurichten.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs und eines Anhängers, wobei das Fahrzeug gemäß einigen Beispielen mit einem Kupplungsunterstützungssystem ausgestattet ist;
2 ist ein Blockschema zur Veranschaulichung verschiedener Komponenten des Kupplungsunterstützungssystems gemäß einigen Beispielen;
3 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
4 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
5 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
6 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger mit Darstellung der Position einer Anhängerkupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungsweges gemäß einigen Beispielen;
7 ist ein beispielhaftes Diagramm zu Veranschaulichung von Zeit im Verhältnis zu Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Manövrierens des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs und eines Ausrichtungswegs zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung gemäß einigen Beispielen.
8 ist ein beispielhaftes Diagramm zu Veranschaulichung von Zeit im Verhältnis zu Fahrzeuggeschwindigkeit während eines Manövrierens des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs und eines Ausrichtungswegs zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung gemäß einigen Beispielen.
9 ist ein Ablaufschema zur Veranschaulichung der Schritte des Ausrichtens der Kupplungskugel mit der Kupplung, einschließend einen Positionierungsweg und einen Ausrichtungsweg, gemäß einigen Beispielen;
10 ist eine schematische Draufsicht des Versatzes der Kupplungskugel von der Kupplung während eines Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
11 ist eine schematische Draufsicht des Versatzes der Kupplungskugel von der Kupplung während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
12 ist eine schematische Draufsicht der Kupplungskugel während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit der Kupplung und mit Darstellung der mit der Kupplung ausgerichteten Kupplungskugel gemäß einigen Beispielen;
13 ist ein beispielhaftes Bild auf einer Anzeige gemäß einigen Beispielen, wobei die Anzeige eine Fahrzeugraumeinnahmezone entlang des Fahrzeugwegs darstellt;
14 ist ein beispielhaftes Bild auf einer Anzeige gemäß einigen Beispielen, wobei die Anzeige eine Fahrzeugraumeinnahmezone entlang des Fahrzeugwegs darstellt;
15 ist eine schematische Draufsicht des Versatzes des Fahrzeugs von dem Anhänger und einer Vielzahl möglicher Wege zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung gemäß einigen Beispielen;
16 ist ein beispielhaftes Bild auf einer Anzeige, das die Vielzahl möglicher Wege zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung gemäß einigen Beispielen darstellt; und
17 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Schritte zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung durch Auswählen eines aus der Vielzahl möglicher Wege zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung gemäß einigen Beispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN BEISPIELE
Im Sinne der Beschreibung in diesem Dokument beziehen sich die Begriffe „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“ und Ableitungen davon auf die Erfindung in ihrer Ausrichtung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten und in der nachstehenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Beispiele für die in den beigefügten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Daher sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hierin offenbarten Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, die Ansprüche legen ausdrücklich etwas anderes fest.
Je nach Bedarf werden in dieser Schrift detaillierte Beispiele der vorliegenden Erfindung offenbart. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Beispiele lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenartigen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren entsprechen nicht zwingend einer detaillierten Ausgestaltung, und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht darzustellen. Demnach sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
In dieser Schrift werden Bezugsausdrücke, wie etwa erstes und zweites, oberes und unteres und dergleichen, lediglich dazu verwendet, eine Einheit oder Maßnahme von einer anderen Einheit oder Maßnahme zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Maßnahmen zu erfordern oder zu implizieren. Es ist beabsichtigt, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“ oder eine beliebige sonstige Variation derselben einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Vorgang, Verfahren, Erzeugnis oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Aufzählung von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder diesem Vorgang, Verfahren, Erzeugnis oder dieser Vorrichtung innewohnen. Ein Element, dem „umfasst“ vorangeht, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Erzeugnis oder der Vorrichtung, der/das/die das Element umfasst, aus.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Aufzählung von zwei oder mehr Gegenständen verwendet wird, dass jeder der aufgezählten Gegenstände einzeln verwendet werden kann oder dass eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Gegenstände verwendet werden kann. Wenn zum Beispiel eine Zusammensetzung so beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung nur A; nur B; nur C; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
Die folgende Offenbarung beschreibt ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Das Kupplungsunterstützungssystem kann ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, anhand eines oder mehrerer Bilder und/oder Sensoren eine Kupplungsbaugruppe und/oder eine Kupplung eines Anhängers zu erkennen, beinhalten. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Befehle zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs und eines anschließenden Ausrichtungswegs zu erzeugen, falls dies gewünscht und/oder erforderlich ist. Der Positionierungsweg lokalisiert die Kupplungsbaugruppe in der Nähe der Kupplung des Anhängers. Der Ausrichtungsweg kann eine oder mehrere sequentielle Korrekturen aufweisen, sodass die Kupplungsbaugruppe bei Abschluss des Ausrichtungswegs mit der Kupplung ausgerichtet ist. Das Fahrzeug kann sich während des Positionierungswegs auf einem ersten Geschwindigkeitssollwert und während des Ausrichtungswegs auf einem zweiten Geschwindigkeitssollwert bewegen. Die Steuerung kann ferner eine Fahrzeugraumeinnahmezone generieren, die einen Bereich darstellt, durch den sich das Fahrzeug bewegen kann, um die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung auszurichten. Des Weiteren kann die Steuerung mehrere Wege generieren, entlang derer die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung ausgerichtet werden kann. Ein Benutzer kann einen gewünschten Weg aus der Vielzahl generierter Wege auswählen.
Das Bezugszeichen 10, um auf 1 und 2 Bezug zu nehmen, kennzeichnet ein Kupplungsassistenzsystem (auch bezeichnet als System zur „Kupplungsunterstützung“) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine Steuerung 14, die Positionsdaten zu einer Kupplung 16 eines Anhängers 18 erlangt und einen Fahrzeugweg 20 (3) ableitet, um eine Kupplungsbaugruppe 22 des Fahrzeugs 12 mit der Kupplung 16 auszurichten. In einigen Beispielen kann die Kupplungsbaugruppe 22 eine Kugelhalterung 24 beinhalten, die eine Kupplungskugel 26 trägt. Die Kupplungskugel 26 kann an der Kugelhalterung 24 befestigt sein, die sich vom Fahrzeug 12 erstreckt, und/oder die Kupplungskugel 26 kann an einem Teil des Fahrzeugs 12 befestigt sein, wie etwa einem Stoßfänger des Fahrzeugs 12. Die Kugelhalterung 24 kann sich mit einer Aufnahme 28 koppeln, die am Fahrzeug 12 befestigt ist.
Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 12 beispielhaft als Pickup-Truck ausgeführt, der eine Ladefläche 30 aufweist, die über eine drehbare Heckklappe 32 zugänglich ist. Die Kupplungskugel 26 kann durch eine Kupplung 16 in Form einer Kupplungskugelaufnahme 34, die an einem Anschlussendenabschnitt der Kupplung 16 bereitgestellt ist, aufgenommen werden. Der Anhänger 18 ist beispielhaft als einachsiger Anhänger ausgeführt, von dem aus sich die Kupplung 16 in Längsrichtung erstreckt. Es ist anzumerken, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 alternativ mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt werden können, um eine schwenkbare Verbindung bereitzustellen, wie etwa durch Verbinden mit einem fünften Radverbinder. Es wird außerdem vorgesehen, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 mehr als eine Achse beinhalten und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, die für verschiedene Lasten und Objekte konfiguriert sind, wie etwa ein Kastenanhänger oder ein Flachbettanhänger, ohne dabei von den in dieser Schrift bereitgestellten Lehren abzuweichen.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 ein Erfassungssystem 46, das verschiedene Sensoren und Vorrichtungen beinhaltet, die Informationen bezüglich des Fahrzeugstatus erhalten oder anderweitig bereitstellen. Zum Beispiel beinhaltet das Erfassungssystem 46 in einigen Fällen ein Bildgebungssystem 36, das einen oder mehrere externe Bildgeber 38, 40, 42, 44 oder andere sichtbasierte Vorrichtungen beinhaltet. Der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 beinhalten jeweils einen Bereichsbildsensor, wie etwa einen CCD- oder einen CMOS-Bildsensor, und Bildaufnahmeoptik, die ein Bild eines Bildgebungssichtfelds (z. B. Sichtfelder 50, 52a, 52b, 3) aufnehmen, das durch die Bildaufnahmeoptik definiert ist. In einigen Fällen können der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 einen Bildbereich 54 (13) aus mehreren Einzelbildern ableiten, die als Kombination aus den tatsächlichen Einzelbildern und/oder ein auf der Basis der Einzelbilder generiertes Bild auf einer Anzeige 118 gezeigt werden können. In unterschiedlichen Beispielen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 einen oder mehrere beliebige von einem Bildgeber des dritten Bremslichts (Center High-Mount Stop Light - CHMSL) 38, einem hinteren Bildgeber 40, einem linken Seitensicht-Bildgeber 42 und/oder einem rechten Seitensicht-Bildgeber 44 beinhalten, obwohl auch andere Anordnungen möglich sind, die zusätzliche oder alternative Bildgeber beinhalten, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In einigen Beispielen kann das Bildgebungssystem 36 den hinteren Bildgeber 40 allein beinhalten oder derartig konfiguriert sein, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 auf eine Standardeinstellung mit Nutzung des hinteren Bildgebers 40 in einem Fahrzeug 12 mit den mehreren externen Bildgebern 38, 40, 42, 44 zurückgreift. In einigen Fällen können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 36 enthaltenen Bildgeber 38, 40, 42, 44 derart positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder allgemein überlappen, was in der dargestellten Anordnung in 5 die Sichtfelder 48, 50, 52a und 52b beinhaltet, um jeweils dem CHMSL-Bildgeber 38, dem hinteren Bildgeber 40 und den Seitensicht-Bildgebern 42 bzw. 44 zu entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 56 von zwei oder mehr der Bildgeber 38, 40, 42, 44 in einer Bildverarbeitungsroutine 58 oder in einer weiteren dedizierten Bildverarbeitungseinrichtung innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu einem einzelnen Bild oder einem Bildbereich 54 kombiniert werden. In einer Erweiterung solcher Beispiele können die Bilddaten 56 dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten 56 abzuleiten, die dazu verwendet werden können, eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb sich überlappender Bereiche der verschiedenen Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b zu rekonstruieren, darunter jegliche Objekte (z. B. Hindernisse oder die Kupplung 16) darin.
Der Anhänger 18, auf 3 Bezug nehmend, kann in einigen Fällen seitlich von dem Fahrzeug 12 versetzt sein und sich außerhalb des Sichtfelds 50 des hinteren Bildgebers 40 befinden. Wenn sich der Anhänger 18 in solchen Fällen innerhalb des Sichtfelds 52a, 52b eines anderen Bilds 38, 42, 44 befindet, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Anhänger 18 unter Verwendung der alternativen Bildgeber 38, 42, 44 erkennen. Wenn sich der Anhänger 18 nicht innerhalb des Sichtfelds 50 des hinteren Bildgebers 40 befindet, kann der Benutzer U den Anhänger 18 in manchen Beispielen von einem alternativen Bildgeber 38, 42, 44, der an dem Fahrzeug 12 angeordnet ist, auswählen. In manchen Fällen kann eine Benutzerschnittstelle wie beispielsweise ein Touchscreen 116 verwendet werden, um ein Sichtfeld 48, 50, 52a, 52b von dem einen oder den mehreren Bildgebern 38, 40, 42, 44 auszuwählen, das mit einem das Fahrzeug 12 umgebenden Bereich korreliert. Aus diesem Sichtfeld 48, 50, 52a, 52b kann der Benutzer U den Anhänger 18 auswählen, mit dem er die Kupplungsbaugruppe 22 ausrichten möchte.
In einigen Beispielen kann die Verwendung von zwei Bildern, die das gleiche Objekt beinhalten, verwendet werden, um einen Standort des Objekts bezogen auf die zwei Bildgeber 38, 40, 42 und/oder 44 zu bestimmen, unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildgebern 38, 40, 42 und/oder 44 durch projektive Geometrie der Bildgeber 38, 40, 42 und/oder 44. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 58 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 56 von den unterschiedlichen Bildgebern 38, 40, 42, 44 innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu identifizieren. Die Bildverarbeitungsroutine 58 kann Informationen in Bezug auf die Positionierung von jeglichen Bildgebern 38, 40, 42, 44 beinhalten, die am Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 verwendet werden, darunter in Bezug auf einen Mittelpunkt 62 (1) des Fahrzeugs 12. Zum Beispiel können die Positionen der Bildgeber 38, 40, 42, 44 in Bezug auf den Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12 und/oder in Bezug aufeinander für Objektpositionierungsberechnungen und zum Ergeben von Objektpositionsdaten, zum Beispiel in Bezug auf den Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 26 (1), mit bekannten Positionen in Bezug auf den Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12 verwendet werden. Darüber hinaus kann sich die Kupplung 16 in das Sichtfeld 48, 50, 52a, 52b eines oder mehrerer der Bildgeber 38, 40, 42, 44 hinein oder heraus bewegen, während das Fahrzeug 12 entlang des Wegs 20 bewegt wird. In solchen Fällen kann der Weg 20 bereits berechnet worden sein, sodass die Kupplung 16 mit einem glatten Übergang zwischen verschiedenen Sichtfeldern 48, 50, 52a, 52b überwacht werden kann, wenn sich das Fahrzeug 12 der Kupplung 16 nähert. Wenn sich die Kupplungsbaugruppe 22 der Kupplung nähert 16, kann ein jeder Bildgeber 38, 40, 42, 44 mit einem Sichtfeld 48, 50, 52a, 52b, in dem die Kupplung 16 beinhaltet ist, zum Überwachen der Kupplung 16 verwendet werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 können ein Näherungssensor 64 oder eine Gruppe davon und/oder andere Fahrzeugsensoren 70 Sensorsignale bereitstellen, die die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeitet, um verschiedene Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12, des Anhängers 18 und/oder der Kupplung 16 des Anhängers 18 zu bestimmen. Der Näherungssensor 64 kann auch dazu verwendet werden, eine Höhe und eine Position der Kupplung 16 zu bestimmen. Der Näherungssensor 64 kann als beliebige Sensorart konfiguriert sein, wie etwa als Ultraschallsensor, Radio-Detection-and-Ranging(RADAR)-Sensor, Sound-Navigation-and-Ranging(SONAR)-Sensor, Light-Detection-and-Ranging(LIDAR)-Sensor, sichtbasierter Sensor und/oder eine beliebige andere fachbekannte Sensorart.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2, ein Positionsbestimmungssystem 66, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 68 beinhalten kann, oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), das einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 bestimmt. Zum Beispiel kann die Koppelortungsvorrichtung 68 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem örtlich begrenzten Koordinatensystem auf der Grundlage von mindestens einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem Lenkwinkel δ (3) ermitteln und nachverfolgen. Die Steuerung 14 kann auch mit verschiedenen Fahrzeugsensoren 70 wirkgekoppelt sein, wie etwa einem Geschwindigkeitssensor 72 und einen Gierratensensor 74. Zusätzlich kann die Steuerung 14 mit einem oder mehreren Gyroskopen 76 und Beschleunigungsmessern 78 kommunizieren, um die Position, Ausrichtung, Richtung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu messen.
Um eine autonome oder halbautonome Steuerung des Fahrzeugs 12 zu ermöglichen, kann die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 außerdem dazu konfiguriert sein, mit einer Vielfalt von Fahrzeugsystemen zu kommunizieren. Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 ein Servolenksystem 80 des Fahrzeugs 12 steuern, um die gelenkten Laufräder 82 des Fahrzeugs 12 zu betreiben, während sich das Fahrzeug 12 entlang eines Fahrzeugwegs 20 bewegt. Das Servolenksystem 80 kann ein elektrisches Servolenksystem (Electric Power-Assisted Steering - EPAS) sein, das einen elektrischen Lenkmotor 84 zum Drehen der gelenkten Laufräder 82 bis zu einem Lenkwinkel auf der Grundlage eines durch die Steuerung 14 erzeugten Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 86 des Servolenksystems 80 erfasst und der Steuerung 14 bereitgestellt werden kann. Wie hier beschrieben, kann der Lenkbefehl zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 12 während eines Manövers bereitgestellt werden und alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads 88 (3) oder einer Lenkeingabevorrichtung 90 bereitgestellt werden, die bereitgestellt sein kann, um es einem Fahrer zu ermöglichen, die gewünschte Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 zu steuern oder anderweitig zu modifizieren. Die Lenkeingabevorrichtung 90 kann drahtgebunden oder drahtlos kommunikativ mit der Steuerung 14 gekoppelt sein und stellt der Steuerung 14 Informationen bereit, welche die gewünschte Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 definieren. Als Reaktion darauf verarbeitet die Steuerung 14 die Informationen und erzeugt entsprechende Lenkbefehle, die dem Servolenksystem 80 des Fahrzeugs 12 zugestellt werden. In einigen Beispielen beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 90 einen Drehknopf 92, der zwischen einer Reihe gedrehter Positionen betätigt werden kann, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 bereitstellen.
In einigen Beispielen kann das Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Laufrädern 82 des Fahrzeugs 12 verbunden sein, sodass sich das Lenkrad 88 über ein internes Drehmoment in Übereinstimmung mit den gelenkten Laufrädern 82 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad 88 während eines autonomen Lenkens des Fahrzeugs 12 verhindert wird. In derartigen Fällen kann das Servolenksystem 80 einen Drehmomentsensor 94 beinhalten, der Drehmoment (z. B. Greifen und/oder Drehen) am Lenkrad 88 erfasst, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads 88 erwartet wird und daher ein manuelles Eingreifen durch den Fahrer anzeigt. In einigen Beispielen kann das externe Drehmoment, das auf das Lenkrad 88 ausgeübt wird, als Signal an die Steuerung 14, dass der Fahrer die manuelle Steuerung übernommen hat, und als Signal an das Kupplungsunterstützungssystem 10 dienen, die autonome Lenkfunktion einzustellen.
Die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 kann zudem mit einem Fahrzeugbremssteuersystem 96 des Fahrzeugs 12 kommunizieren, um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen zu empfangen, wie etwa einzelne Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 12. Zusätzlich oder alternativ können der Steuerung 14 Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen durch ein Antriebsstrangsteuersystem 98 und/oder den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 72 neben anderen denkbaren Mitteln bereitgestellt werden. Das Antriebsstrangsteuersystem 98 kann ein Gaspedal 100 und ein Getriebesystem 102 beinhalten. Ein Gangwahlhebel 104 kann innerhalb des Getriebesystems 102 angeordnet sein, das den Betriebsmodus eines Fahrzeuggetriebes steuert. In einigen Beispielen kann die Steuerung 14 dem Fahrzeugbremssteuerungssystem 96 Bremsbefehle bereitstellen, wodurch es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 ermöglicht wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während eines Manövers des Fahrzeugs 12 zu regulieren. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über Wechselwirkung mit dem Antriebsstrangsteuersystem 98 regeln kann.
Durch Interaktion mit dem Servolenksystem 80, dem Fahrzeugbremssteuerungssystem 96 und/oder dem Antriebsstrangsteuerungssystem 98 des Fahrzeugs 12 kann das Potential für nicht annehmbare Bedingungen reduziert werden, wenn sich das Fahrzeug 12 entlang des Wegs 20 bewegt. Zu Beispielen für nicht annehmbare Bedingungen zählen unter anderem eine Fahrzeugübergeschwindigkeitsbedingung, Sensorausfall und dergleichen. Unter derartigen Umständen ist sich der Fahrer des Ausfalls möglicherweise nicht bewusst, bis die unannehmbare Rückfahrbedingung unmittelbar bevorsteht oder bereits vorliegt. Deshalb ist in dieser Schrift offenbart, dass die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 ein Warnsignal erzeugen kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, unmittelbar bevorstehende und/oder erwartete unannehmbare Rückfahrbedingung entspricht, und vor einem Eingreifen des Fahrers eine Gegenmaßnahme erzeugen kann, um eine derartige unannehmbare Rückfahrbedingung zu verhindern.
Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugwarnsystems 106, das optische, akustische und taktile Benachrichtigungen und/oder Warnungen auslösen kann. Beispielsweise können die Fahrzeugbremsleuchten 108 und/oder die Warnblinkleuchten des Fahrzeugs einen optischen Warnhinweis bereitstellen. Eine Fahrzeughupe 110 und/oder ein Lautsprecher 112 können einen hörbaren Warnhinweis bereitstellen. Zusätzlich können die Steuerung 14 und/oder das Fahrzeugwarnsystem 106 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface - HMI) 114 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 114 kann einen Touchscreen 116 beinhalten, wie etwa eine Navigations- und/oder Unterhaltungsanzeige 118, der innerhalb eines Cockpit-Moduls, eines Armaturenbretts und/oder an einer beliebigen anderen Position innerhalb des Fahrzeugs 12, die zur Anzeige von Bildern 54 geeignet ist (5), montiert ist und den Alarmhinweis anzeigt.
In einigen Fällen beinhaltet die HMI 114 ferner eine Benutzereingabevorrichtung, die durch das Konfigurieren der Anzeige 118 als Teil des Touchscreens 116 mit einer Schaltung 120 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe, die einem Standort entspricht, über die Anzeige 118 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabefelder oder dergleichen, können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 116 verwendet werden.
Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation mit einigen Formen der HMI 114 und/oder mit einem oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 122 (1) kommunizieren. Das Netzwerk kann einer oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen sein, die eine beliebige erwünschte Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowelle und Hochfrequenz) Kommunikationsmechanismen und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder entsprechender Topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen verwendet werden) beinhaltet. Zu beispielhaften drahtlosen Kommunikationsnetzwerken gehören ein drahtloser Sendeempfänger (z. B. ein BLUETOOTH-Modul, ein ZIGBEE-Sendeempfänger, ein WLAN-Sendeempfänger, ein IrDA-Sendeempfänger, ein RFID-Sendeempfänger usw.), Nahverkehrsnetze (Local Area Networks - LAN) und/oder Weitverkehrsnetze (Wide Area Networks - WAN), einschließlich des Internets, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
Die tragbare Vorrichtung 122 kann auch die Anzeige 118 beinhalten, um einem Benutzer U ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 122 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 118 anzeigen und ferner in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 120 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 122 Rückkopplungsinformationen bereitstellen, wie etwa optische, akustische und taktile Alarmhinweise. Es versteht sich, dass die tragbare Vorrichtung 122 eine beliebige aus einer Vielfalt von Rechenvorrichtungen sein und einen Prozessor und einen Speicher beinhalten kann. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung 122 ein Mobiltelefon, eine mobile Kommunikationsvorrichtung, ein Funkschlüssel, ein Wearable (z. B. ein Fitness-Armband, eine Armbanduhr, eine Brille, Schmuck, ein Portemonnaie), Kleidungsstücke (z. B. ein T-Shirt, Handschuhe, Schuhe oder sonstige Accessoires), ein Personal Digital Assistant, Kopfhörer und/oder andere Vorrichtungen sein, die Funktionen für eine drahtlose Kommunikation und/oder beliebige drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsprotokolle beinhalten.
Die Steuerung 14 ist mit einem Mikroprozessor 124 und/oder einer anderen analogen und/oder digitalen Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer in einem Speicher 126 gespeicherter Logikroutinen konfiguriert. Die Logikroutinen können eine oder mehrere Routinen beinhalten, darunter die Bildverarbeitungs-/Kupplungserfassungsroutine 58, eine Wegableitungsroutine 128 und eine Betriebsroutine 130. Informationen von dem Bildgeber 40 oder anderen Komponenten des Erfassungssystems 46 können der Steuerung 14 über ein Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 12 zugestellt werden, zu dem ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) oder andere Protokolle, die in der Automobilindustrie verwendet werden, gehören können. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in den Bildgeber 40 oder eine andere Komponente des Kupplungsunterstützungssystems 10 zusätzlich zu beliebigen anderen denkbaren internen oder externen Fahrzeugsteuersystemen integriert ist.
Die Steuerung 14 kann eine beliebige Kombination aus Software und/oder Verarbeitungsschaltungen beinhalten, die zum Steuern der verschiedenen Komponenten des in dieser Schrift beschriebenen Kupplungsunterstützungssystem 10 geeignet sind, einschließlich unter anderem Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen, programmierbarer Gate-Arrays und beliebiger anderer digitaler/oder analoger Komponenten sowie Kombinationen des Vorstehenden, zusammen mit Eingaben und Ausgaben zum Übermitteln von Steuersignalen, Antriebssignalen, Leistungssignalen, Sensorsignalen usw. Alle derartigen Rechenvorrichtungen und -umgebungen sollen von der Bedeutung des Ausdrucks „Steuerung“ oder „Prozessor“ im vorliegenden Zusammenhang abgedeckt sein, sofern keine andere Bedeutung ausdrücklich bereitgestellt ist oder sich anderweitig aus dem Kontext ergibt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2-6 kann die Steuerung 14 Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und - befehle dem Servolenksystem 80 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg 20 zur Ausrichtung mit der Kupplung 16 des Anhängers 18 zu erreichen. Des Weiteren versteht es sich, dass die Bildverarbeitungsroutine 58 durch einen dedizierten Prozessor durchgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems 36 für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, darunter dem Mikroprozessor 124, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der Bildverarbeitungsfunktionalität vornimmt, wie zum Beispiel die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es/er ebenfalls umsetzen kann (und gleichzeitig das Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 58 beinhaltet).
In einigen Beispielen kann die Bildverarbeitungsroutine 58 dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, die Kupplung 16 in den Bilddaten 56 zu lokalisieren. In einigen Fällen kann die Bildverarbeitungsroutine 58 die Kupplung 16 in den Bilddaten 56 auf der Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Eigenschaften der Kupplung 16 oder von Kupplungen im Allgemeinen identifizieren. In einigen Fällen kann eine Markierung in der Form eines Stickers oder dergleichen in einer spezifizierten Position bezogen auf die Kupplung 16 auf eine ähnliche Weise an dem Anhänger 18 angebracht werden, wie sie in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 9 102 271 mit dem Titel „TRAILER MONITORING SYSTEM AND METHOD“ beschrieben ist, dessen Offenbarung durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen ist. In derartigen Beispielen kann die Bildverarbeitungsroutine 58 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in den Bilddaten 56 sowie der Positionierung der Kupplung 16 bezogen auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass der Standort der Kupplung 16 auf der Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 14 über eine Eingabeaufforderung auf dem Touchscreen 116 und/oder in die tragbare Vorrichtung 122 um eine Bestätigung bitten, dass die erkannte Kupplung 16 diejenige ist, die der Benutzer U wünscht. Wenn die Bestimmung der Kupplung 16 nicht bestätigt wird, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 134 der Kupplung 16 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 116 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 134 der Kupplung 16 auf dem Touchscreen 116 zu bewegen, was die Steuerung 14 verwendet, um die Bestimmung der Position 134 der Kupplung 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten 56 anzupassen. Alternativ kann der Benutzer die Position 134 der Kupplung 16 innerhalb eines auf der HMI 114 dargestellten Bildes visuell bestimmen und eine Berührungseingabe bereitstellen, was auf eine Art und Weise erfolgt, die derjenigen ähnlich ist, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 15/583 014 , eingereicht am 1. Mai 2017 und mit dem Titel „SYSTEM TO AUTOMATE HITCHING A TRAILER“ beschrieben ist, deren Offenbarung durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen ist.
Wie in den 3-6 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 58 und die Betriebsroutine 130 in einigen beispielhaften Fällen des Kupplungsunterstützungssystems 10 zusammen verwendet werden, um den Weg 20 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 26 und die Kupplung 16 des Anhängers 18 auszurichten. Wie nachfolgend detaillierter bereitgestellt, kann der Weg 20 einen Positionierungsweg 142 und einen Ausrichtungsweg 144 einschließen (7 und 8). Dementsprechend können der Positionierungsweg 142 an einem anfänglichen Endpunkt 132 enden und der Ausrichtungsweg 144 an einem finalen Endpunkt 140 enden. In manchen Situationen kann es sich bei dem anfänglichen und dem finalen Endpunkt 132, 140 um ein und dieselbe Position handeln.
In dem gezeigten Beispiel kann eine anfängliche Position des Fahrzeugs 12 bezogen auf den Anhänger 18 derart sein, dass sich die Kupplung 16 lediglich im Sichtfeld 52a des Seitenbildgebers 42 befindet, wobei das Fahrzeug 12 in der Breite zu dem Anhänger 18 positioniert ist, wobei die Kupplung 16 aber fast längs mit der Kupplungskugel 26 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann beim Initiieren des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie etwa durch Benutzereingabe auf den Touchscreen 116, die Bildverarbeitungsroutine 58 die Kupplung 16 beispielsweise in den Bilddaten 56 des Bildgebers 42 identifizieren und die Position 134 der Kupplung 16 in Bezug auf die Kupplungskugel 26 unter Verwendung der Bilddaten 56 gemäß den vorstehend erläuterten Beispielen oder durch andere bekannte Mittel schätzen, die das Empfangen von Brennweiteninformationen in den Bilddaten 56 beinhalten, um einen Abstand D_c zur Kupplung 16 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen der Kupplung 16 und der Längsachse 174 (13) des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Sobald die Positionierung D_c , α_c der Kupplung 16 bestimmt und optional durch den Benutzer bestätigt worden ist, kann die Steuerung 14 die Kontrolle zumindest über das Fahrzeuglenksystem 80 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Weges 20 zu steuern, um die Fahrzeugkupplungskugel 26 mit der Kupplung 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 kann die Steuerung 14 (2), welche die Positionierung D_c , α_c der Kupplung 16 geschätzt hat, wie vorstehend erläutert, in einigen Beispielen die Wegableitungsroutine 128 ausführen, um den Fahrzeugweg 20 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 26 mit der Kupplung 16 auszurichten. Die Steuerung 14 kann verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 speichern, die einen Radstand W, einen Abstand D von der Hinterachse zur Kupplungskugel 26, die in dieser Schrift als Deichsellänge bezeichnet wird, sowie einen maximalen Winkel δ_max beinhalten, bis zu dem die gelenkten Räder 82 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 14 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 80 gesteuert werden kann, wie vorstehend erläutert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius ρ_min wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}} .$
Die Wegableitungsroutine 128 kann zum Ableiten des Fahrzeugwegs 20 programmiert sein, um eine bekannte Position der Fahrzeugkupplungskugel 26 mit der geschätzten Position 134 der Kupplung 16 auszurichten, die den bestimmten Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt, wodurch es ermöglicht werden kann, dass für den Weg 20 ein Mindestmaß an Raum und Manövern verwendet wird. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 128 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12, einer Position an der Hinterachse, der Position der Koppelortungsvorrichtung 68 oder einer anderen bekannten Position im Koordinatensystem basieren kann, um sowohl einen seitlichen Abstand von der Kupplung 16 als auch einen vorderen und hinteren Abstand von der Kupplung 16 zu bestimmen und den Weg 20 abzuleiten, durch den die Seitwärts- und/oder Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 80 erzielt werden. Bei der Ableitung des Wegs 20 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 26 bezogen auf die nachverfolgte Position des Fahrzeugs 12 (die dem Schwerpunkt 62 des Fahrzeugs 12, der Position eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifischen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 26 mit der Kupplung 16 zu bestimmen.
Sobald der gewünschte Weg 20, einschließlich des anfänglichen Endpunkts 132, bestimmt wurde, kann die Steuerung 14 zumindest das Lenksystem 80 des Fahrzeugs 12 anschließend mit dem Antriebsstrangsteuerungssystem 98 und dem Bremssteuerungssystem 96 (unabhängig davon, ob diese durch den Fahrer oder durch die Steuerung 14 gesteuert werden) zur Steuerung der Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 Daten in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon vom Positionierungssystem 66 empfangen, während sie das Lenksystem 80 steuert, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 20 zu halten. Durch den Weg 20, der auf der Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 80 bestimmt wurde, kann der Lenkwinkel δ, wie durch den Weg 20 vorgegeben, abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 dort entlang angepasst werden. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Weg 20 in einigen Beispielen eine Entwicklung von Anpassungen des Lenkwinkels δ umfassen kann, die von der nachverfolgten Fahrzeugposition abhängen. Weiterhin kann in einigen Fällen jede Korrektur eine einzelne Einstellung des Lenkwinkels δ während dieser Korrektur beinhalten.
Wie in 3 dargestellt, kann die Anfangspositionierung des Anhängers 18 bezogen auf das Fahrzeug 12 derart sein, dass eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 für den gewünschten Fahrzeugweg 20 erforderlich ist, wie etwa, wenn sich der Anhänger 18 in der Breite versetzt zur Seite des Fahrzeugs 12 befindet. Auf diese Weise kann der Weg 20 verschiedene Segmente 136 des Fahrens des Fahrzeugs 12 nach vorne und/oder nach hinten beinhalten, getrennt durch Wendepunkte 138, an denen das Fahrzeug 12 zwischen einer Bewegung nach vorne und nach hinten wechselt. Im hier verwendeten Sinne sind „Wendepunkte“ beliebige Punkte entlang des Fahrzeugwegs 20, an denen ein Fahrzeugzustand geändert wird. Zu den Fahrzeugzuständen gehören unter anderem eine Änderung der Geschwindigkeit, eine Änderung des Lenkwinkels δ, eine Änderung der Fahrzeugrichtung und/oder eines beliebigen anderen Fahrzeugzustands, der eingestellt werden kann. Wenn zum Beispiel eine Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, kann sich ein Wendepunkt 138 an der Position befinden, an der die Geschwindigkeit geändert wurde. In einigen Beispielen kann die Wegableitungsroutine 128 derart konfiguriert sein, dass sie ein gerades Rückwärtsfahrsegment 136 für eine definierte Entfernung vor dem Erreichen des Punktes beinhaltet, an dem die Kupplungskugel 26 mit der Position 134 der Kupplung 16 ausgerichtet ist. Die übrigen Segmente 136 können bestimmt werden, um die Seitwärts- und Vorwärts-/Rückwärts-Bewegung in dem kleinstmöglichen Bereich und/oder mit der geringsten Anzahl an Gesamtsegmenten 136 oder Wendepunkten 138 zu erzielen. In dem dargestellten Beispiel von 3 kann der Weg 20 zwei Segmente 136 beinhalten, durch welche insgesamt die seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückgelegt wird, wobei eines davon das Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der rechten Lenkrichtung beinhaltet und das andere das Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der linken Lenkrichtung beinhaltet, während ein Segment 136 des geraden Rückwärtsfahrens bereitgestellt ist, um die Kupplungskugel 26 in eine Versatzausrichtung 134 der Kupplung 16 zu bringen. Daraufhin ist ein einziger Wendepunkt 138 beinhaltet, an dem das Fahrzeug 12 vom Vorwärtsfahren zum Rückwärtsfahren übergeht, gefolgt von dem vorangehend erwähnten geraden Rückwärtsfahrsegment 136. Es ist anzumerken, dass Variationen des dargestellten Weges 20 verwendet werden können, die eine Variation mit einem einzigen Vorwärtsfahrsegment 136 in einem rechten Lenkwinkel δ beinhalten, der kleiner ist als der maximale Lenkwinkel δ_max , gefolgt von einem Wendepunkt 138 und einem Rückwärtsfahrsegment 136 in einem maximalen linken Lenkwinkel δ_max mit einem kürzeren geraden Rückwärtsfahrsegment 136, wobei noch weitere Wege 20 möglich sind.
In einigen Fällen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 dazu konfiguriert sein, mit dem Fahrzeug 12 nur beim Rückwärtsfahren zu arbeiten, in welchem Fall das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer auffordern kann, das Fahrzeug 12 wie erforderlich zu fahren, um den Anhänger 18 in einem zugewiesenen Bereich in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu positionieren, einschließlich an der Rückseite davon, sodass die Wegableitungsroutine 128 einen Fahrzeugweg 20 bestimmen kann, der Rückwärtsfahren beinhaltet. Solche Anweisungen können den Fahrer ferner anweisen, das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 18 zu positionieren, um andere Beschränkungen des Kupplungsunterstützungssystems 10 auszugleichen, die einen bestimmten Abstand zur Identifizierung der Kupplung 16, einen Mindestversatzwinkel α_c oder dergleichen beinhalten. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzwerte für die Positionierung D_c , α_c der Kupplung 16 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 20 entlangfährt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 18 und wenn sich das Fahrzeug 12 der Kupplung 16 nähert. Dementsprechend können solche Schätzwerte abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 128 bei der Bestimmung des eingestellten anfänglichen Endpunkts 132 für den Weg 20 bei Bedarf zu aktualisieren.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 beinhaltet eine Strategie zum Bestimmen eines anfänglichen Endpunkts 132 für den Fahrzeugweg 20, die die Kupplungskugel 26 in einer projizierten Position zur Ausrichtung mit der Kupplung 16 im Hinblick auf die vertikale Komponente der Position 134 der Kupplung 16 platziert, ein Berechnen der tatsächlichen oder einer ungefähren Bewegungsbahn zur Bewegung der Kupplung 16, während die Kupplung 16 auf die Kupplungskugel 26 abgesenkt wird. Der anfängliche Endpunkt 132 wird dann wie vorstehend erläutert oder anderweitig abgeleitet, um die Kupplungskugel 26 an der gewünschten Position 140 auf dieser Bewegungsbahn zu platzieren. Im Endeffekt wird ein solches Schema durch Bestimmen der Differenz zwischen der Höhe der Kupplung 16 und der Höhe der Kupplungskugel 26, was den vertikalen Abstand darstellt, um den die Kupplung 16 abgesenkt wird, um die Kupplungskugel 26 in Eingriff zu nehmen, umgesetzt. Die bestimmte Bewegungsbahn wird dann dazu verwendet, den vertikalen Abstand mit einem entsprechenden horizontalen Abstand Δx der Bewegung der Kupplung 16 in der Fahrtrichtung, die aus dem vertikalen Abstand resultiert, in Beziehung zu setzen. Dieser horizontale Abstand Δx kann in die Wegableitungsroutine 128 als gewünschter anfänglicher Endpunkt 132 davon eingegeben werden oder als Versatz für den anfänglichen Endpunkt 132, der aus der anfänglich bestimmten Position 134 der Kupplung 16 abgeleitet ist, angewendet werden, wenn der Weg 20 mit dem geraden Zurücksetzsegment 136 endet, wie in 3 dargestellt. Wie in dieser Schrift vorgesehen, kann der Positionierungsweg 142 (3) abgeschlossen sein, sobald der projizierte anfängliche Endpunkt 132 erreicht wurde oder sich das Fahrzeug 12 in der Nähe des anfänglichen Endpunkts 132 befindet. Wenn der anfängliche Endpunkt 132 von dem finalen Endpunkt 140 versetzt ist, kann der Ausrichtungsweg 144 beginnen und das Fahrzeug 12 zum finalen Endpunkt 140 bewegen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 5 und 6 kann die Betriebsroutine 130 damit fortfahren, das Fahrzeug 12 zu führen, bis sich die Kupplungskugel 26 an dem gewünschten finalen Endpunkt 140 in Bezug auf die Kupplung 16 befindet, damit sich die Kupplung 16 mit der Kupplungskugel 26 verbinden kann, wenn die Kupplung 16 in Ausrichtung und/oder Eingriff damit abgesenkt wird. In den vorstehend erläuterten Beispielen überwacht die Bildverarbeitungsroutine 58 die Positionierung D_c , α_c der Kupplung 16 während der Ausführung der Betriebsroutine 130, einschließlich, wenn die Kupplung 16 für den hinteren Bildgeber 40 mit dauerhafter Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 20 besser sichtbar wird. Wie vorstehend erläutert, kann die Position des Fahrzeugs 12 auch durch die Koppelnavigationsvorrichtung 68 überwacht werden, wobei die Position 134 der Kupplung 16 aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 128 eingegeben wird, wenn der Weg 20 und/oder der anfängliche Endpunkt 132 präzisiert werden kann oder aktualisiert werden sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen bezüglich Höhe Hc, Abstand D_c oder Versatzwinkel α_c der Kupplung aufgrund einer besseren Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 56), einschließlich, wenn sich das Fahrzeug 12 näher an den Anhänger 18 heran bewegt. In einigen Fällen kann angenommen werden, dass die Kupplung 16 statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 dadurch nachverfolgt werden kann, dass die Nachverfolgung der Kupplung 16 fortgesetzt wird, um das Erfordernis der Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 68 zu beseitigen. Auf eine ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 130 eine zuvor festgelegte Sequenz an Manövern durchlaufen, die das Lenken des Fahrzeugs 12 bei oder unter einem maximalen Lenkwinkel δ_max beinhaltet, während die Position D_c , α_c der Kupplung 16 geortet wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 26 zu dem gewünschten finalen Endpunkt 140 davon in Bezug auf die nachverfolgte Position 134 der Kupplung 16 zu konvergieren.
Unter Bezugnahme auf die 7-15, wie in dieser Schrift vorgesehen, kann der Fahrzeugweg 20 einen Positionierungsweg 142 und einen nachfolgenden Ausrichtungsweg 144 einschließen. Der Positionierungsweg 142 kann das Fahrzeug 12 in der Nähe des anfänglichen Endpunkts 132 lokalisieren, was ein Fahrzeug mit vordefiniertem Versatz vor der Kupplung 16 sein kann, um Fehlausrichtungsprobleme aufgrund möglicher Fehler durch viele verschiedene Varianten einzugrenzen. Zum Beispiel können verschiedene Zustände des Bremssystems, verschiedene Arten von Straßenbelägen, Schwankungen des Fahrzeuggewichts, verschiedene Reifengestaltungen, ein Maß an Reifenverschleiß, ein Gradient des Geländes, Software-Latenz, Netzwerkinterferenz usw. die Präzision des Fahrzeugs 12 beim Erreichen des anfänglichen Endpunkts 132 beeinflussen. Da viele verschiedene Varianten dazu führen können, dass das Fahrzeug 12 über den anfänglichen Endpunkt 132 hinaus rückwärts fährt, kann des Weiteren der Versatz dabei behilflich sein, unerwünschte Zustände wie etwa ein Überschreiten der Kupplung 16 und ein mögliches Führen zum Kontakt zwischen dem Anhänger 18 und dem Fahrzeug 12 zu verhindern. Um die Präzision der Kupplungsbaugruppe 22 in Bezug auf die Kupplung 16 zu erhöhen, kann dem Ausrichtungsweg 144 bei einer Geschwindigkeit gefolgt werden, die geringer als die Geschwindigkeit auf dem Positionierungsweg 142 ist. Das Fahrzeug 12 kann mit der reduzierten Geschwindigkeit fahren, bis der finale Endpunkt 140 erreicht ist. Es versteht sich, dass der Ausrichtungsweg 144 in manchen Situationen möglicherweise nicht notwendig ist. Würde der Ausrichtungsweg 144 das Fahrzeug 12 beispielsweise zu einem Standort bewegen, der vom finalen Endpunkt 140 weiter entfernt ist als die aktuelle Position des Fahrzeugs 12 am anfänglichen Endpunkt 132, dann muss dem Ausrichtungsweg 144 unter Umständen nicht gefolgt werden.
Um weiter auf 7 und 8 Bezug zu nehmen, kann sich das Fahrzeug 12 entlang des Positionierungswegs 142 bewegen, sobald der Fahrzeugweg 20 bestimmt ist. Das Fahrzeug 12 kann auf einem ersten Abschnitt 146 des Positionierungswegs 142 ab einem Halt, oder einer geringen Geschwindigkeit, auf einen ersten Geschwindigkeitssollwert 148 beschleunigen. Eine Rückkopplungsmessung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit (d. h. Radumdrehungen/Zeit) kann in einer Regelschleife verwendet werden, um ein übermäßiges Überschreiten oder Unterschreiten des ersten Geschwindigkeitssollwerts 148 zu verhindern. Die Beschleunigung auf dem ersten Abschnitt 146 des Positionierungswegs 142 kann derart ausgelegt sein, dass sie einer normalen durch einen Menschen bedienten Steuerung der Beschleunigung des Fahrzeugs entspricht. Dementsprechend kann die Bewegung des Fahrzeugs 12 für den Benutzer U angenehm sein. Daher kann die Beschleunigung des Fahrzeugs 12 in manchen Fällen auf einen Maximalbeschleunigungswert begrenzt werden und mit einer glatten (oder im Wesentlichen linearen) Beschleunigungsrate erfolgen, was zum Verhindern von Fahrzeugrucken beitragen kann.
Sobald sich das Fahrzeug 12 dem ersten Geschwindigkeitssollwert 148 näher, kann das Fahrzeug 12 in einer Geschwindigkeit nahe des ersten Geschwindigkeitssollwerts 148 weiter entlang des Positionierungswegs 142 fahren. Das Fahrzeug 12 kann auf dem ersten Geschwindigkeitssollwert 148 manövrieren, um die Positionierung des Fahrzeugs 12 nahe des anfänglichen Endpunkts 132, und/oder der Kupplung 16, zu forcieren, wobei es allerdings langsam genug ist, damit eine präzise Fahrzeugsteuerung, akkurate Sensormessungen und Ortung und Komfort für den Benutzer U zugelassen werden. Sobald sich das Fahrzeug 12 dem anfänglichen Endpunkt 132 nähert, bremst das Fahrzeug 12, wie in dieser Schrift vorgesehen, auf eine Geschwindigkeit ab, die bezogen auf einen zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 kleiner oder gleich ist.
Der Ausrichtungsweg 144 kann auf dem zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 erfolgen. Bei dem zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 kann es sich im Vergleich zum ersten Geschwindigkeitssollwert 148 um eine stetige, im Wesentlichen konstante, geringere Geschwindigkeit handeln. In manchen Situationen kann der zweite Geschwindigkeitssollwert 150 nahe der langsamsten kontinuierlichen Geschwindigkeit liegen, die zu erreichen das Fahrzeug 12 stabil in der Lage ist. Im Vergleich zum ersten Geschwindigkeitssollwert 148 kann der niedrigere zweite Geschwindigkeitssollwert 150 zu einer akkurateren Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 22 und der Kupplung 16 beitragen, da die Schwankungen/Toleranzen der Fahrzeugsysteme weiter verringert werden und die Fahrzeugsensoren 64, 70 in der Lage sein können, eine zusätzliche Genauigkeit betreffs der Position der Kupplung 16 bereitzustellen, was an dem zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 mit größerer Langsamkeit liegt. Des Weiteren kann die Präzision der Positionierung der Kupplungsbaugruppe 22 in Bezug auf die Kupplung 16 aufgrund der geringen Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden. Der zweite Geschwindigkeitssollwert 150 mit größerer Langsamkeit minimiert die Eventualität von Fehlern, oder Fehlerhäufungen, während des Ausrichtungswegs 144.
Wenn sich das Fahrzeug 12 dem finalen Endpunkt 140 nähert, bringt das Bremssystem das Fahrzeug 12 zum Halt. Das Stoppen, oder der Abbremsabschnitt 152, des Ausrichtungswegs 144 kann einen bekannten Durchschnitt aus einer Kalibrierungsprüfung darstellen und im Speicher 126 der Steuerung 14 gespeichert sein. Es versteht sich, dass der Abbremsabschnitt 152 des Ausrichtungswegs 144 aufgrund von Schwankungen von Umgebungsfaktoren und/oder Änderungen der Fahrzeugkomponentenzustände im Zeitverlauf geändert werden kann. Die Schwankung kann wegen des zweiten Geschwindigkeitssollwerts 150 mit größerer Langsamkeit minimiert und zudem vorhergesagt und angepasst werden, was unter Verwendung von Vorwärtskopplungsdaten erfolgt, die im Laufe der Vorgänge des Positionierungswegs 142 und Ausrichtungswegs 144 erlangt wurden. Wenn der Abbremsabschnitt 152 des Positionierungswegs 142 beispielsweise mehr Zeit in Anspruch nimmt als durch die Steuerung 14 berechnet/vorhergesagt, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 davon ausgehen, dass auch der Abbremsabschnitt 152 des Ausrichtungswegs 144 länger dauern wird als ursprünglich berechnet. Dementsprechend können der Positionierungsweg 142 und der Ausrichtungsweg 144 jeweils eine Abbremsperiode einschließen, und wobei die Ausrichtungswegabbremsperiode auf einem Vergleich von einer erkannten Abbremsperiode mit einer geschätzten Abbremsperiode beruht.
In manchen Beispielen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 initiiert werden, wenn der Fahrzeugstartpunkt bereits nahe des Fahrzeugs 12 liegt. In diesen Fällen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Abstand schätzen, der während des Beschleunigungsabschnitts des Positionierungswegs 142 zurückgelegt wurde. Der Abbremsabschnitt 152 des Positionierungswegs 142 kann auch bekannt sein. Ist die Summe aus dem Beschleunigungsabschnitt und dem Abbremsabschnitt 152 größer als oder annähernd so groß wie der gemessene Abstand zur Kupplung 16, so kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Positionierungsweg 142 auslassen und im Ausrichtungsweg 144 arbeiten.
Es versteht sich, dass die seitliche Beschleunigung/Abbremsung durch den Positionierungsweg 142 und den Ausrichtungsweg 144 unter Verwendung einer Rückkopplungssteuerung 14 gesteuert werden kann, die die Fahrzeuggeschwindigkeit steuert und zu glatten Übergängen zwischen Schwellengeschwindigkeitssollwerten beitragen kann. So können scharfe Wendungen ausgeführt werden, um die Kupplungsbaugruppe 22 und die Kupplung 16 auf eine Art und Weise auszurichten, die für den Fahrer angenehm ist es außerdem ermöglicht, dass das Lenksystem eine Lenkradbewegung bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf 9 ist ein Verfahren 154 zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 gezeigt. Insbesondere wird in Schritt 156 das Kupplungsunterstützungssystem 10 initiiert. In einigen Beispielen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 an einem beliebigen Punkt initiiert werden, wenn sich die Kupplung 16 im Sichtfeld 48, 50, 52a, 52b zumindest eines Bildgebers 38, 40, 42, 44 innerhalb des Bildgebungssystems 36 befindet. Dementsprechend kann die Steuerung 14, sobald das Kupplungsunterstützungssystem 10 initiiert ist, das Bildgebungssystem 36 verwenden, um die sichtbare Szene unter Verwendung von einem beliebigen oder allen verfügbaren Bildgebern 38, 40, 42, 44 in Schritt 158 zu scannen. Der Szenen-Scan kann den Bildbereich 54 (3) generieren, der dazu verwendet werden kann, die Kupplung 16 und optional den damit verbundenen Anhänger 18 zu identifizieren. In Schritt 160 bestimmt das Kupplungsunterstützungssystem 10 einen anfänglichen Endpunkt 132 des Fahrzeugwegs 20, der die Kupplungskugel 26 und die Kupplung 16 nahe zueinander platziert.
In Schritt 162 verwendet die Steuerung 14 die Wegeableitungsroutine 128, um den Weg 20 zu bestimmen, um das Fahrzeug 12 mit dem anfänglichen Endpunkt 132 auszurichten. Sobald der Weg 20 abgeleitet worden ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer U dazu auffordern, die Kontrolle von zumindest dem Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 (und optional der Drossel 100 und des Bremssteuerungssystems 96 in verschiedenen Umsetzungen des Kupplungsunterstützungssystems 10, wobei die Steuerung 14 die Steuerung des Antriebsstrangsteuerungssystems 98 und Bremssteuerungssystems 96 während der Ausführung der Betriebsroutine 130 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 entlang des Positionierungswegs 142 manövriert wird (3), was zumindest für einen Teil davon in einer Geschwindigkeit erfolgen kann, die dem ersten Geschwindigkeitssollwert 148 entspricht. Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 80 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 94) zu steuern, bewegt die Steuerung 14 das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Wegs 20. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmen, ob sich das Getriebesystem 102 im richtigen Gang befindet, und in den gewünschten Gang wechseln oder den Benutzer U dazu auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dann das Lenksystem 80 steuern, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 20 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 14 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuerungssystems 98 und des Bremssteuerungssystems 96 steuert. Wie in dieser Schrift erläutert, können die Steuerung 14 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem 80 steuern, während die Position 134 der Kupplung 16 nachverfolgt wird, bis das Fahrzeug 12 den finalen Endpunkt 140 erreicht, bei dem die Fahrzeugkupplungskugel 26 mit der Kupplung 16 ausgerichtet ist. Es ist vorgesehen, dass das Manövrieren des Fahrzeugs 12 manuell, halbautonom oder autonom erfolgen kann. In halbautonomen oder autonomen Beispielen des Kupplungsunterstützungssystems 10 erzeugt die Steuerung 14 Befehle, die an das Fahrzeugbremssteuerungssystem 96, das Antriebsstrangsteuerungssystem 98 und/oder das Servolenksystem 80 bereitgestellt werden, um das Fahrzeug 12 in Richtung des Anhängers 18 zu manövrieren. In halbautonomen Beispielen kann der Fahrer des Fahrzeugs 12 angefordert werden, Gas zu geben und/oder die Bremse zu betätigen, während die Steuerung 14 das Fahrzeug 12 lenkt. In weiteren Beispielen kann der Benutzer U das Fahrzeug 12 zu dem gewünschten anfänglichen und/oder finalen Endpunkt 132, 140 bewegen.
In Schritt 164 bestimmt das Kupplungsunterstützungssystem 10, ob die Kupplungsbaugruppe 22 in einer Längsrichtung und/oder in einer Breitenrichtung von der Kupplung 16 versetzt ist. Ein Längsversatz ist ein Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe 22 und der Kupplung 16 in einer Fahrzeugführungsrichtung, die eine Fahrzeugvorwärts- und/oder eine Fahrzeugrückwärtsrichtung sein kann. Ein Breitenversatz ist ein Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe 22 und der Kupplung 16, bei dem der aktuelle Lenkwinkel δ des Fahrzeugs 12 geändert werden muss, um beliebige Fehlausrichtungsprobleme zwischen der Kupplungsbaugruppe 22 und der Kupplung 16 zu korrigieren.
In Schritt 166 wird der Versatz zwischen der Kupplungskugel 26 und der Kupplung 16 berechnet. In Schritt 168 nimmt das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine Bewegung entlang des Ausrichtungswegs 144 vor, um das Fahrzeug 12 hin zum finalen Endpunkt 140 voran zu bringen, was zumindest für einen Abschnitt davon bei einer Geschwindigkeit erfolgen kann, die dem zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 entspricht. Während des Ausrichtungswegs 144 kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Antriebsstrangsteuerungssystem 98 und/oder das Bremssteuerungssystem 96 derart steuern, dass sie das Fahrzeug 12 in einer Geschwindigkeit bewegen, die langsamer als die Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während des Positionierungswegs 142 ist. Des Weiteren kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den tatsächlichen Bewegungsabstand während des Positionierungswegs 142 mit einem vorhergesagten Abstand vergleichen. Als Reaktion auf den Vergleich passt das Kupplungsunterstützungssystem 10 die Bremsparameter und das vorgeplante Bremsmuster während des Ausrichtungswegs 144 an, um die gewünschten Bewegungsabstände zu erreichen.
Sobald das System bestimmt, dass ein finaler Endpunkt 140 erreicht ist, bei dem die Kupplung 16 mit der Kupplungskugel 26 in Eingriff stehen kann, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 170 das Fahrzeug 12 in einer im Wesentlichen festen Position halten, da Leerlaufdrehmoment von dem Motor oder ein Rollen aufgrund einer Geländeneigung zu einer Fehlausrichtung bei der Positionierung führen würde. Das Fahrzeug 12 kann durch die Anwendung von dauerhaftem Betriebsbremsmoment, ein automatisches Schalten in den Parkmodus über den Gangwahlhebel, ein automatisches Betätigen der Fahrzeugfeststellbremse, HMI-Anweisungen an den Benutzer, einen der vorstehenden Schritte durchzuführen, bevor die Betriebsbremsen automatisch gelöst werden, und/oder ein beliebiges anderes Verfahren in einer im Wesentlichen festen Position gehalten werden; an dieser Stelle kann die Betriebsroutine 154 in Schritt 172 enden.
Unter Bezugnahme auf 10-12, wie in dieser Schrift vorgesehen, kann sich das Fahrzeug 12 auf einem zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 auf dem Ausrichtungsweg 144 bewegen. Zum Beispiel, wie in 10 dargestellt, kann das Fahrzeug 12 dem Positionierungsweg 142 (3) an dem anfänglichen Endpunkt 132 bis zum Abschluss folgen, wobei die Kupplungskugel 26 längs von der Kupplung 16 versetzt ist, und abbremsen, bevor es beginnt, dem Ausrichtungsweg 144 zu folgen. Das Fahrzeug 12 kann sich entlang des Ausrichtungswegs 144, wie in 11 dargestellt, bei einer Geschwindigkeit nahe des zweiten Geschwindigkeitssollwert 150 bewegen und den Versatz zwischen der Kupplungskugel 26 und der Kupplung 16 während dieser Zeit erneut berechnen. Auf der Grundlage der aktualisierten Berechnungen kann die Steuerung 14 bestimmen, ob die Bewegung auf dem gleichen Ausrichtungsweg 144 fortzusetzen oder ein neuer Ausrichtungsweg 144 zu definieren ist, auf dem das Fahrzeug 12 bewegt werden soll. Das Fahrzeug 12 kann sich dann entlang des Ausrichtungswegs 144 bewegen, bis sich die Kupplungskugel 26 und die Kupplung 16 in einer ausgerichteten Position befinden, was den Ausrichtungsweg 144 und den Kupplungsunterstützungsprozess beendet.
Auf 13 und 14 Bezug nehmend, kann die Steuerung 14 Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und - befehle dem Servolenksystem 80 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg 20 zur Ausrichtung mit der Kupplung 16 des Anhängers 18 zu erreichen. Auf der Grundlage des befohlenen Wegs 20 kann die Steuerung 14 eine Fahrzeugraumeinnahmezone 180 beruhend auf einer Längsachse 174 des Fahrzeugs 12 berechnen, und ein Radstandbewegungsbereich 176 kann eine Fahrzeugbreite nach außen von der Achse 174 zu einem Weg 178 ausweiten, bei dem sich die vorderen und/oder hinteren Laufräder 82 auf der Oberfläche des Bodens drehen. Wenn sich das Fahrzeug 12 entlang des Wegs 20 bewegt, können sich in manchen Fällen Teile des Fahrzeugs 12, wie etwa ein vorderer Teil 182 des Fahrzeugs 12, von dem Radstandbewegungsbereich 176 um einen zusätzlichen Abstand d_o nach außen erstrecken, was ein potentielles Kontaktereignis zwischen dem Fahrzeug 12 und einem Hindernis O in der Nähe des Fahrzeugs 12 schafft. Der zusätzliche Abstand d_o befindet sich auch innerhalb der Fahrzeugraumeinnahmezone 180. In manchen Fällen kann sich der vordere Teil 182 des Fahrzeugs 12 in einem toten Winkel des Fahrzeugerfassungssystems befinden, wenn er sich auswärts des Radstandbewegungsbereichs 176 befindet. Der tote Winkel des Fahrzeugerfassungssystems kann sich zwischen einem vorderen Teil 182 des Fahrzeugs 12 und einem Seitenspiegel 184 des Fahrzeugs 12 befinden und durch ein Fehlen der Sensoren 64, 70 und/oder Bildgeber 38, 40, 42, 44 in diesem Bereich des Fahrzeugs 12 entstehen. Durch Überwachen von Hindernissen in Bezug auf die Fahrzeugraumeinnahmezone 180 können der Benutzer U und/oder die Steuerung 14 in der Lage sein, Hindernisse O selbst dann zu umgehen, wenn sich das Hindernis nahe dem toten Winkel des Fahrzeugs 12 befindet.
Um ein potentielles Kontaktereignis zu entschärfen, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 die Fahrzeugraumeinnahmezone 180 auf der Grundlage einer Karosseriebewegungsbahn zusätzlich zum Weg 20 des Fahrzeugs 12 berechnen. Die Karosseriebewegungsbahn kann die Ausdehnung der Karosserie des Fahrzeugs vom Radstand nach außen einbeziehen, wenn sich die Breitenrichtung des Fahrzeugs 12 ändert. In manchen Fällen kann die Fahrzeugraumeinnahmezone 180 auf der Anzeige 118 als Einnahmezonenüberlagerung 186 gezeigt sein. Dementsprechend kann der Benutzer U den projizierten Weg 20 des Fahrzeugs 12 sehen und prüfen, ob die Fahrzeugraumeinnahmezone 180 hindernisfrei ist. Die Raumeinnahmezonenüberlagerung 186 kann den Benutzer U auch auf relevante Bereiche im Umkreis des Fahrzeugs 12 aufmerksam machen, wie beispielsweise den Bereich zwischen dem vorderen Teil 182 des Fahrzeugs 12 und dem Seitenspiegel 184, in dem ein toter Winkel des Erfassungssystems vorliegen kann. Es versteht sich, dass die Raumeinnahmezonenüberlagerung 186 zu einem jeden Zeitpunkt während des Betriebs der Kupplungsunterstützung aktualisiert werden kann, wenn neue Daten in das Kupplungsunterstützungssystem 10 eingegeben werden.
Auf 15 und 16 Bezug nehmend, können in einigen Beispielen mehr als ein möglicher Weg 20a, 20b, 20c zum Bewegen des Fahrzeugs 12 zur Kupplung 16 möglich sein. Allerdings sind manche Wege 20a, 20b, 20c wegen einer finalen Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 18 möglicherweise weniger wünschenswert, und/oder das Fahrzeug 12 kann sich in der Nähe diverser Hindernisse befinden, während die Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 ausgerichtet wird. Dementsprechend kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in manchen Fällen einen Standardweg (z. B. 20a) und eine Vielzahl sekundärer Wege (z. B. 20b, 20c) beinhalten. Beim Berechnen des Standardwegs und der sekundären Wege 20a, 20b, 20c können verschiedene Faktoren einbezogen werden, darunter der kürzeste Weg, der ein gerader Weg vom Fahrzeug 12 zum Anhänger 18 sein kann, ein Weg, bei dem das Fahrzeug 12 und der Anhänger 18 längs ausgerichtet sind, wenn die Kupplungsbaugruppe 22 und die Kupplung 16 miteinander in Eingriff stehen, und/oder ein Weg, bei dem ein vorderer Teil 182 des Fahrzeugs 12 in eine ähnliche Richtung wie die Richtung zeigt, in der es ausgerichtet war, als der Vorgang der Kupplungsunterstützung initiiert worden war. In manchen Beispielen können die verschiedenen Wege 20a, 20b, 20c berechnet werden, und eine Wegüberlagerung 188 der verschiedenen Wege 20a, 20b, 20c kann auf der Anzeige 118 dargestellt werden. Der Benutzer U kann einen beliebigen der Wege 20a, 20b, 20c auf der Anzeige 118 auswählen, und das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann das Fahrzeug 12 entlang des gewählten Wegs 20a, 20b, 20c leiten. Wenn der Fahrer den Vorgang der Kupplungsunterstützung fortsetzt, ohne einen Weg 20a, 20b, 20c auszuwählen, dann kann der Weg 20a, 20b, 20c durch das Fahrzeug 12 auf der Grundlage erkannter Hindernisse und der gewünschten finalen Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 18 automatisch ausgewählt werden, und/oder der Standardweg (z. B. 20a) kann ausgewählt werden.
In manchen Beispielen kann die Anzeige 118 die Wegüberlagerung 188 des Fahrzeugs 12 und des Anhängers 18 bereitstellen, und der Fahrer kann die Option haben, einen Weg 20 zu erstellen oder eine finale Führungsrichtung für das Fahrzeug vorzugeben, was auf der Anzeige 118 erfolgt. Beispielsweise kann der Benutzer U mit dem Finger über einen Bereich zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 18 streichen, und ein Weg 20, der mit diesem Muster übereinstimmt, wird durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 berechnet. Dem ähnlich kann der Benutzer U eine finale Führungsrichtung des Fahrzeugs 12 vorgeben, indem er den Finger vom vorderen Teil 182 des Fahrzeugs 12 nach außen bewegt.
Unter Bezugnahme auf 17 ist ein Verfahren 190 zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 gemäß einigen Beispielen gezeigt. Insbesondere wird in Schritt 192 das Kupplungsunterstützungssystem 10 initiiert. In Schritt 194 scannt das Fahrzeug 12 die Szene hinter dem Fahrzeug 12 und kann bestimmen, ob sich die Kupplungskugel 26 und/oder die Kupplung 16 innerhalb des Sichtfelds 48, 50, 52a, 52b des einen oder der mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 und/oder anderer Sensoren 64, 70 in dem Fahrzeugerfassungssystem 46 befindet. Sobald die Kupplung 16 identifiziert worden ist, kann die Bildverarbeitung des Weiteren beliebige andere Objekte als Hindernisse O benennen und ein und dasselbe Hindernis in den Bilddaten 56 von mehreren Bildgebern 38, 40, 42, 44 identifizieren, um die Positionierung und Höhe der identifizierten Hindernisse O bezogen auf das Fahrzeug 12 zu bestimmen.
Wenn die Kupplung 16 in Schritt 196 nicht identifiziert worden ist, kann das Scannen der Szene fortgesetzt werden, einschließlich während der Fahrer angewiesen wird, das Fahrzeug 12 zu bewegen, um es besser mit dem Anhänger 18 auszurichten, bis die Kupplung 16 identifiziert wird. Wenn die Kupplung 16 identifiziert worden ist, kann die Wegableitungsroutine 128 verwendet werden, um einen oder mehrere mögliche Fahrzeugwege 20a, 20b, 20c (16) zu bestimmen, um die Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 auszurichten, während jegliche andere Objekte, benannt als Hindernisse O (zum Beispiel standardmäßig), umgangen werden, was in Schritt 198 erfolgt. Im Wesentlichen verwendet die Steuerung 14 die Wegableitungsroutine 128, um einen Standardweg (z. B. 20a) und sekundäre Wege (z. B. 20b, 20c) zum Ausrichten der Kupplungskugel 26 mit der Kupplung 16 zu bestimmen.
In Schritt 200 werden die verschiedenen Wege 20a, 20b, 20c auf der Anzeige 118 als Wegüberlagerung 188 dargestellt, wie in 16 beispielhaft gezeigt. Die Wege 20a, 20b, 20c können unterschiedliche Farben und/oder Muster aufweisen, um die Wege weiter voneinander abzugrenzen. Wenn die verschiedenen Wege 20a, 20b, 20c auf der Anzeige 118 dargestellt sind, kann der Benutzer U in Schritt 202 den gewünschten Fahrzeugweg 20a, 20b, 20c auswählen. Der Weg 20a, 20b, 20c kann über eine Benutzerschnittstelle im Inneren des Fahrzeugs 12 und/oder auf der tragbaren Vorrichtung 122 ausgewählt werden. Alternativ kann der Benutzer U den gewünschten Weg 20a, 20b, 20c auf der Anzeige 118 berühren oder anderweitig auswählen. Wenn der Benutzer U - in Schritt 204 - einen Weg wünscht, der nicht dargestellt ist, kann der Benutzer U in manchen Fällen den gewünschten Weg auf der Anzeige 118 vorgeben, und das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann einen Fahrzeugweg 20 berechnen, der dem gewünschten Weg entspricht. Wie in dieser Schrift vorgesehen, kann der Benutzer einen Rückwärtsfahrweg 20 des Fahrzeugs 12, eine Führungsrichtung des Fahrzeugs 12, eine Ausrichtungsrichtung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 18 und/oder eine beliebige andere Vorgabe für das Kupplungsunterstützungssystem 10 vorgeben, die zu erfüllen ist, während die Kupplungsbaugruppe 22 auf die Kupplung 16 ausgerichtet wird.
In Schritt 206 kann der Benutzer U bestätigen, dass der dargestellte Weg 20 auf der Anzeige 118 der gewünschte Weg zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 ist. Nachdem der Weg 20 in Schritt 206 durch den Benutzer U und/oder automatisch durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestätigt worden ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer U dazu auffordern, die Steuerung zumindest des Lenkrads 88 des Fahrzeugs 12 (und optional der Drossel 100 und der Bremse in verschiedenen Umsetzungen des Kupplungsunterstützungssystems 10, wobei die Steuerung 14 die Steuerung des Antriebsstrangsteuersystems 98 und des Bremssteuersystems 96 während der Ausführung der Betriebsroutine 130 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 in Schritt 208 einen automatischen Kupplungsvorgang durchführt. Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 80 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 94) zu steuern, beginnt die Steuerung 14, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Weges 20 zu bewegen. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmen, ob sich das Getriebesystem 102 im richtigen Gang befindet, und in den gewünschten Gang wechseln oder den Benutzer U dazu auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dann das Lenksystem 80 steuern, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 20 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 14 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems 98 und des Bremssteuersystems 96 steuert. Wie in dieser Schrift erläutert, kann die Steuerung 14 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem 80 steuern, während die Position der Kupplung 16 nachverfolgt wird, bis die Kupplungsbaugruppe 22 mit der Kupplung 16 ausgerichtet ist; an dieser Stelle kann die Betriebsroutine 130 in Schritt 210 enden.
Aus der Verwendung der vorliegenden Offenbarung lässt sich eine Vielfalt an Vorteilen ableiten. Beispielsweise stellt die Verwendung des offenbarten Kupplungsunterstützungssystems ein Erfassungssystem bereit, das die Kupplungsbaugruppe und/oder die Kupplung über unabhängige Bildgeber und/oder Sensoren fortgesetzt überwachen kann, um die Kupplungsbaugruppe und/oder die Kupplung zu überwachen, wenn sie sich außerhalb des Sichtfelds eines oder mehrerer der Bildgeber und/oder Sensoren befinden. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Befehle zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs und eines nachfolgenden Ausrichtungswegs zu erzeugen, falls dies gewünscht und/oder erforderlich ist. Das Fahrzeug kann sich während des Positionierungswegs auf einem ersten Geschwindigkeitssollwert und während des Ausrichtungswegs auf einem zweiten Geschwindigkeitssollwert bewegen, was eine akkuratere Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe und der Kupplung bewirken kann. Die Steuerung kann ferner eine Fahrzeugraumeinnahmezone generieren, die einen Bereich darstellt, durch den sich das Fahrzeug bewegen kann, um die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung auszurichten. Des Weiteren kann die Steuerung mehrere Wege generieren, entlang derer die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung ausgerichtet werden kann. Ein Benutzer kann einen gewünschten Weg aus der Vielzahl generierter Wege auswählen, was zum Umgehen von Objekten in der Nähe des Fahrzeugs und/oder Anhängers beitragen kann.
Gemäß verschiedenen Beispielen ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungssystem vorgesehen. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe und eine Kupplung zu erkennen. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, Befehle zum Manövrieren eines Fahrzeugs entlang eines ersten Wegs oder eines zweiten Wegs zu erzeugen. Eine Benutzereingabevorrichtung beinhaltet eine Anzeige. Die Anzeige ist dazu konfiguriert, den ersten und den zweiten Weg darzustellen. Beispiele für das Kupplungsunterstützungssystem können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• die Benutzereingabevorrichtung ist dazu konfiguriert, Anweisungen zum Bewegen des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs anzunehmen;
• die Anzeige ist ein Touchscreen mit einer Schaltungsanordnung zum Empfangen einer mit einer Position übereinstimmenden Eingabe über die Anzeige;
• der Touchscreen erfasst ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren des ersten Wegs oder des zweiten Wegs;
• das Erfassungssystem beinhaltet einen hinteren Bildgeber, der sich an einem hinteren Teil des Fahrzeugs befindet und dazu konfiguriert ist, ein oder mehrere Bilder von einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen;
• das Erfassungssystem beinhaltet ferner einen Seitensicht-Bildgeber, der zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder an einem seitlichen Teil des Fahrzeugs konfiguriert ist;
• die Benutzereingabevorrichtung erfasst ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren einer Position der Anhängekupplung innerhalb eines jeweiligen Sichtfelds von dem hinteren Bildgeber oder dem Seitenansicht-Bildgeber;
• die Anzeige stellt eine Überlagerung einer Fahrzeugraumeinnahmezone des ersten Wegs oder des zweiten Wegs dar, wobei sich die Fahrzeugraumeinnahmezone von einem Radstandweg des Fahrzeugs nach außen erstreckt;
• das Fahrzeug erstreckt sich von dem Radstandweg des Fahrzeugs nach außen, wenn das Fahrzeug von einer Längsachse abweicht; und/oder
• die Überlagerung beinhaltet ferner Hindernisse innerhalb eines Sichtfelds des Erfassungssystems.

Außerdem ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungsverfahren vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet ein Bestimmen eines Versatzes einer Kupplungskugel in Bezug auf die Kupplung. Das Verfahren beinhaltet zudem ein Berechnen eines ersten Wegs, um die Kupplungskugel mit der Kupplung auszurichten, wobei der erste Weg einen Positionierungsweg und einen Ausrichtungsweg einschließt. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Manövrieren eines Fahrzeugs über einen vordefinierten Abstand entlang des Positionierungswegs auf einem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert. Schließlich beinhaltet das Verfahren ein Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung entlang des Ausrichtungswegs auf einem zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert, wobei der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert unter dem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert liegt. Beispiele für das Verfahren können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• Berechnen eines zweiten Wegs zum Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung; Erkennen eines Hindernisses in der Nähe des Fahrzeugs; und derartiges Betreiben des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs, dass das Hindernis umgangen wird;
• Anzeigen des ersten und zweiten Wegs auf einer Touchscreenanzeige, wobei die Touchscreenanzeige dazu konfiguriert ist, ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren eines ausgewählten Wegs zu erfassen;
• Anzeigen einer Fahrzeugraumeinnahmezone, die sich von einem Radstand nach außen erstreckt, auf einer Anzeige;
• Erkennen von Hindernissen in der Nähe des Fahrzeugs oder der Kupplung; und Darstellen der Hindernisse in Bezug auf die Fahrzeugraumeinnahmezone auf der Anzeige; und/oder
• der Positionierungsweg und der Ausrichtungsweg schließen jeweils eine Abbremsperiode ein, und wobei die Ausrichtungswegabbremsperiode auf einem Vergleich von einer erkannten Abbremsperiode mit einer geschätzten Abbremsperiode beruht.

Gemäß einigen Beispielen ist in dieser Schrift ein Kupplungsunterstützungssystem vorgesehen. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet einen Bildgeber zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder einer Kupplungsbaugruppe und einer Kupplung. Eine Anzeige erzeugt einen Bildbereich auf der Grundlage des einen oder der mehreren Bilder. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, die Kupplungsbaugruppe zu identifizieren, eine Kupplung zu identifizieren und eine Fahrzeugraumeinnahmeüberlagerungszone auf der Anzeige anzuzeigen, die sich durch die Kupplungsbaugruppe hindurch erstreckt, wobei die Fahrzeugraumeinnahmezone einen Bereich definiert, in welchem sich ein Fahrzeug bewegt, um die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung auszurichten. Beispiele für das Kupplungsunterstützungssystem können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• der Bildgeber ist ferner dazu konfiguriert, ein oder mehrere Hindernisse in der Nähe des Fahrzeugs zu erkennen, und die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, das eine oder die mehreren Hindernisse in Bezug auf die Fahrzeugraumeinnahmezone anzuzeigen;
• die Steuerung generiert einen ersten und zweiten Weg, welche die Kupplungsbaugruppe mit der Steuerung ausrichten; und/oder
• die Anzeige ist als Touchscreen konfiguriert, wobei der Touchscreen dazu konfiguriert ist, Anweisungen zum Bewegen des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs anzunehmen.

Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass der Aufbau der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Beispiele der in dieser Schrift offenbarten Erfindung können aus einer großen Vielfalt an Materialien gebildet werden, es sei denn, in dieser Schrift wird etwas anderes beschrieben.
Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „etwa“, dass Mengen, Größen, Formulierungen, Parameter und andere Mengenangaben und Eigenschaften nicht genau sind und nicht genau zu sein brauchen, jedoch annähernd und/oder auf Wunsch größer oder kleiner sind und Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Abrundungen, Messfehler und dergleichen und andere dem Fachmann bekannte Faktoren wiedergeben. Wird der Ausdruck „etwa“ zum Beschreiben eines Werts oder eines Endpunkts eines Bereichs verwendet, versteht es sich, dass die Offenbarung den genannten konkreten Wert oder Endpunkt einschließt. Unabhängig davon, ob bei einem numerischen Wert oder einem Endpunkt eines Bereichs in der Beschreibung „etwa“ erwähnt wird, soll der numerische Wert oder der Endpunkt eines Bereichs zwei Ausführungsformen einschließen: eine, die durch „etwa“ modifiziert wird, und eine, die nicht durch „etwa“ modifiziert wird. Es versteht sich ferner, dass die Endpunkte jedes der Bereiche sowohl in Bezug auf den anderen Endpunkt als auch unabhängig von dem anderen Endpunkt von Bedeutung sind.
Die Ausdrücke „wesentlich“, „im Wesentlichen“ und Varianten davon sollen im vorliegenden Zusammenhang darauf hinweisen, dass ein beschriebenes Merkmal gleich oder annähernd gleich einem Wert oder einer Beschreibung ist. Zum Beispiel soll eine „im Wesentlichen lineare“ Fläche eine Steigung bezeichnen, die konstant oder annähernd konstant ist. Darüber hinaus soll „im Wesentlichen“ bedeuten, dass zwei Werte gleich oder annähernd gleich sind. In einigen Ausführungsformen kann „im Wesentlichen“ Werte innerhalb von etwa 10 % voneinander bezeichnen.
Im Sinne dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „verbunden“ (in all seinen Formen, wie Verbindung, verbindend, verbunden etc.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach unbeweglich oder beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten gebildet sind. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft oder dem Wesen nach entfernbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Außerdem ist eine beliebige Anordnung von Komponenten zum Erzielen derselben Funktion effektiv „zugeordnet“, sodass die gewünschte Funktion erzielt wird. Somit können zwei beliebige Komponenten, die in dieser Schrift kombiniert werden, um eine bestimmte Funktion zu erzielen, als einander „zugeordnet“ angesehen werden, sodass die gewünschte Funktion unabhängig von Architekturen oder Zwischenkomponenten erzielt wird. Ebenso können zwei beliebige derart zugeordnete Komponenten zudem als miteinander „wirkverbunden“ oder „wirkgekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktion zu erzielen, und können zwei beliebige Komponenten, die dazu in der Lage sind, derartig zugeordnet zu sein, außerdem als miteinander „wirkkoppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktion zu erreichen. Zu einigen Beispielen für Elemente, die wirkkoppelbar sind, gehören unter anderem physisch zusammenpassbare und/oder physisch zusammenwirkende Komponenten und/oder Komponenten, die drahtlos zusammenwirken können, und/oder drahtlos zusammenwirkende Komponenten und/oder logisch zusammenwirkende Komponenten und/oder Komponenten, die logisch zusammenwirken können. Darüber hinaus versteht es sich, dass eine Komponente, die dem Ausdruck „von dem“/„von der“/„des“/„der“ vorangeht, an jeder beliebigen möglichen Position angeordnet sein kann (z. B. an, in und/oder außen an dem Fahrzeug angeordnet), sodass die Komponente auf jede beliebige hier beschriebene Art und Weise funktionieren kann.
Umsetzungen der in dieser Schrift offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer beinhalten oder nutzen, der Computerhardware beinhaltet, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie hier erläutert. Umsetzungen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung können zudem physische und andere computerlesbare Medien zum Transportieren oder Speichern von computerausführbaren Anweisungen und/oder Datenstrukturen beinhalten. Bei derartigen computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch ein Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Bei computerlesbaren Medien, auf denen computerausführbare Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um Computerspeichermedien (-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien. Somit können Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend mindestens zwei deutlich unterschiedliche Arten computerlesbarer Medien beinhalten: Computerspeichermedien (-vorrichtungen) und Übertragungsmedien.
Computerspeichermedien (-vorrichtungen) beinhalten RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Festkörperlaufwerke (solid state drives - „SSDs“) (z. B. basierend auf RAM), Flash-Speicher, Phasenwechselspeicher (phase-change memory - „PCM“), andere Speicherarten, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das dazu verwendet werden kann, erwünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern, und auf das durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
Eine Umsetzung der in dieser Schrift offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetzwerk kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport elektronischer Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine beliebige Kombination aus festverdrahtet oder drahtlos) auf einen Computer übertragen oder einem Computer bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung zweckgemäß als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die verwendet werden können, um erwünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem Vorstehenden sollten ebenfalls im Umfang computerlesbarer Medien enthalten sein.
Computerausführbare Anweisungen beinhalten zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor einen Universalcomputer, Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen auszuführen. Bei den computerausführbaren Anweisungen kann es sich beispielsweise um Binärdateien, Anweisungen in einem Zwischenformat, wie etwa Assemblersprache, oder auch um Quellcode handeln. Obwohl der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Maßnahmen spezifischer Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen Merkmale oder Maßnahmen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Maßnahmen sind vielmehr als beispielhafte Umsetzungsformen der Ansprüche offenbart.
Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen angewendet werden kann, einschließlich eines Armaturenbrett-Fahrzeugcomputers, PCs, Desktop-Computern, Laptops, Nachrichtenprozessoren, Handgeräten, Multiprozessorsystemen, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedener Speichergeräte und dergleichen. Die Offenbarung kann zudem in Umgebungen mit verteilten Systemen ausgeführt werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch entfernte Computersysteme, die durch das Netzwerk (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine beliebige Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Remote-Speichervorrichtungen befinden.
Ferner können die in dieser Schrift beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren der Folgenden durchgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitale Komponenten oder analoge Komponenten. Eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) können zum Beispiel so programmiert sein, dass sie eines bzw. einen oder mehrere der in dieser Schrift beschriebenen Systeme und Vorgänge ausführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird verstehen, dass auf Komponenten durch unterschiedliche Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich dem Namen nach unterscheiden, nicht jedoch der Funktion nach.
Es ist anzumerken, dass die vorstehend erörterten Sensorbeispiele Computerhardware, -software, -firmware oder eine beliebige Kombination daraus beinhalten könnten, um zumindest einen Teil ihrer Funktionen auszuführen. Ein Sensor kann zum Beispiel Computercode beinhalten, der dazu konfiguriert ist, in einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und kann Hardware-Logikschaltungen/elektrische Schaltungen beinhalten, die durch den Computercode gesteuert werden. Diese beispielhaften Vorrichtungen sind in dieser Schrift zum Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt und sollen nicht einschränkend sein. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen umgesetzt werden, wie es dem einschlägigen Fachmann bekannt ist.
Mindestens einige Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte ausgerichtet, die eine solche Logik (z. B. in Form von Software) beinhalten, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Derartige Software veranlasst bei Ausführung in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen eine Vorrichtung dazu, wie in dieser Schrift beschrieben zu funktionieren.
Es ist zudem wichtig festzuhalten, dass die in den beispielhaften Beispielen gezeigte Konstruktion und Anordnung der Elemente der Erfindung lediglich veranschaulichend sind. Zwar sind in dieser Offenbarung nur einige Beispiele für die vorliegenden Innovationen ausführlich beschrieben worden, doch wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als integriert gebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, integriert gebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungselemente oder sonstiger Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden könnten. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, an den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Beispiele vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass alle beschriebenen Prozesse oder Schritte in den beschriebenen Verfahren mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich zudem, dass Variationen und Modifikationen an den vorstehend genannten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte von den folgenden Ansprüchen abgedeckt sein sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben durch ihren Wortlaut ausdrücklich etwas anderes vor.
Gemäß einer Ausführungsform schließen der Positionierungsweg und der Ausrichtungsweg jeweils eine Abbremsperiode ein, und wobei die Ausrichtungswegabbremsperiode auf einem Vergleich von einer erkannten Abbremsperiode mit einer geschätzten Abbremsperiode beruht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungsunterstützungssystem vorgesehen, aufweisend: einen Bildgeber zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder einer Kupplungsbaugruppe und einer Kupplung; eine Anzeige, die einen Bildbereich auf der Grundlage des einen oder der mehreren Bilder generiert; und eine Steuerung zum: Identifizieren der Kupplungsbaugruppe, Identifizieren einer Kupplung; und Anzeigen einer Fahrzeugraumeinnahmeüberlagerungszone auf der Anzeige, die sich durch die Kupplungsbaugruppe hindurch erstreckt, wobei die Fahrzeugraumeinnahmezone einen Bereich definiert, in welchem sich ein Fahrzeug bewegt, um die Kupplungsbaugruppe mit der Kupplung auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Bildgeber ferner dazu konfiguriert, ein oder mehrere Hindernisse in der Nähe des Fahrzeugs zu erkennen, und ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, das eine oder die mehreren Hindernisse in Bezug auf die Fahrzeugraumeinnahmezone anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform generiert die Steuerung einen ersten und zweiten Weg, welche die Kupplungsbaugruppe mit der Steuerung ausrichten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anzeige als Touchscreen konfiguriert, wobei der Touchscreen dazu konfiguriert ist, Anweisungen zum Bewegen des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs anzunehmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0032]
US 15583014 [0032]

Claims

Kupplungsunterstützungssystem, umfassend: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe und eine Kupplung zu erkennen; eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Befehle zum Manövrieren eines Fahrzeugs entlang eines ersten Wegs oder eines zweiten Wegs zu erzeugen; und eine Benutzereingabevorrichtung, die eine Anzeige beinhaltet, wobei die Anzeige zum Darstellen des ersten und zweiten Wegs konfiguriert ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei die Benutzereingabevorrichtung dazu konfiguriert ist, Anweisungen zum Bewegen des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs anzunehmen.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 2, wobei die Anzeige ein Touchscreen mit einer Schaltungsanordnung zum Empfangen einer mit einer Position übereinstimmenden Eingabe über die Anzeige ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 3, wobei der Touchscreen ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren des ersten Wegs oder des zweiten Wegs erfasst.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Erfassungssystem einen hinteren Bildgeber beinhaltet, der sich an einem hinteren Teil des Fahrzeugs befindet und dazu konfiguriert ist, ein oder mehrere Bilder von einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 5, wobei das Erfassungssystem ferner einen Seitensicht-Bildgeber beinhaltet, der zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder an einem seitlichen Teil des Fahrzeugs konfiguriert ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei die Benutzereingabevorrichtung ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren einer Position der Anhängekupplung innerhalb eines jeweiligen Sichtfelds von dem hinteren Bildgeber oder dem Seitenansicht-Bildgeber erfasst.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Anzeige eine Überlagerung einer Fahrzeugraumeinnahmezone des ersten Wegs oder des zweiten Wegs darstellt, wobei sich die Fahrzeugraumeinnahmezone von einem Radstandweg des Fahrzeugs nach außen erstreckt.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei sich das Fahrzeug von dem Radstandweg des Fahrzeugs nach außen erstreckt, wenn das Fahrzeug von einer Längsachse abweicht.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Überlagerung ferner Hindernisse innerhalb eines Sichtfelds des Erfassungssystems beinhaltet.
Kupplungsunterstützungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte: Bestimmen eines Versatzes einer Kupplungskugel in Bezug auf die Kupplung; Berechnen eines ersten Wegs zum Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung, wobei der erste Weg einen Positionierungsweg und einen Ausrichtungsweg einschließt; Manövrieren eines Fahrzeugs über einen vordefinierten Abstand entlang des Positionierungswegs auf einem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert; und Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung entlang des Ausrichtungswegs auf einem zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert, wobei der zweite Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert unter dem ersten Fahrzeuggeschwindigkeitssollwert liegt.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Berechnen eines zweiten Wegs zum Ausrichten der Kupplungskugel mit der Kupplung; Erkennen eines Hindernisses in der Nähe des Fahrzeugs; und Betreiben des Fahrzeugs entlang des ersten Wegs oder des zweiten Wegs, um das Hindernis zu umgehen.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, ferner umfassend: Anzeigen des ersten und zweiten Wegs auf einer Touchscreenanzeige, wobei die Touchscreenanzeige dazu konfiguriert ist, ein oder mehrere Berührungsereignisse darauf zum Spezifizieren eines ausgewählten Wegs zu erfassen.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, ferner umfassend: Anzeigen einer Fahrzeugraumeinnahmezone, die sich von einem Radstand nach außen erstreckt, auf einer Anzeige.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Erkennen von Hindernissen in der Nähe des Fahrzeugs oder der Kupplung; und Darstellen der Hindernisse in Bezug auf die Fahrzeugraumeinnahmezone auf der Anzeige.