DE102019123247A1

DE102019123247A1 - System und verfahren zur lenksteuerung bei unterstütztem fahrzeugbetrieb

Info

Publication number: DE102019123247A1
Application number: DE102019123247.3A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN110871837A; US10946897B2; US20200070887A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein System und Verfahren zur Lenksteuerung bei unterstütztem Fahrzeugbetrieb bereit. Ein Fahrzeugsystem umfasst eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel und ein Lenksystem, das zum Lenken des Fahrzeugs konfiguriert ist. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die zum Identifizieren einer Kopplerposition eines Anhängers und Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer Rate, die die Kupplungskugel an der Kopplerposition ausrichtet, konfiguriert ist. Als Reaktion darauf, dass die Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, schaltet die Steuerung einen Stillstandsmodus an, der eine Lenksteuerung des Lenksystems aussetzt.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein System zum Unterstützen bei einem Fahrzeuganhängerkupplungsvorgang. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein System zum Detektieren einer Kraft, die auf eine Kupplungsbaugruppe ausgeübt wird, und verwandte Anwendungen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Fahrzeugkupplungskugel an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig von dem Ausgangsstandort des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Koordination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug zweckmäßig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur zweckmäßigen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt von dem Fahrer gesehen werden. Dieser Mangel an Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine zweckmäßige Korrektur für eine anschließende Reihe von Manövern zu beachten. Noch ferner bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann. Dementsprechend können weitere Weiterentwicklungen gewünscht sein.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeugsystem offenbart. Das System umfasst eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel und ein Lenksystem, das zum Lenken des Fahrzeugs konfiguriert ist. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die zum Identifizieren einer Kopplerposition eines Anhängers und Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer Rate, die die Kupplungskugel an der Kopplerposition ausrichtet, konfiguriert ist. Als Reaktion darauf, dass die Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, schaltet die Steuerung einen Stillstandsmodus an, der eine Lenksteuerung des Lenksystems aussetzt.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• die Steuerung ist konfiguriert zum Detektieren einer Bewegung des Anhängers als Reaktion darauf, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet;
• die Steuerung ist konfiguriert zum Identifizieren von Änderungen der Kopplerposition während des Aussetzens der Lenksteuerung;
• die Steuerung ist konfiguriert zum Unterdrücken von Aktualisierungen der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung der Kopplerposition unter dem Bewegungsschwellenwert liegt;
• eine Sensoreinrichtung in Kommunikation mit der Steuerung, wobei die Sensoreinrichtung dazu konfiguriert ist, einen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs zu scannen und die Kopplerposition eines Kopplers des Anhängers zu detektieren;
• die Sensoreinrichtung umfasst ein Abbildungssystem, das eine oder mehrere Kameras beinhaltet, die in Verbindung mit dem Fahrzeug montiert sind, wobei: die Steuerung eine Änderung der Kopplerposition auf Grundlage von Bilddaten identifiziert, die von dem Abbildungssystem empfangen werden und Positionsdaten des Kopplers umfassen;
• die Änderung der Kopplerposition wird als Reaktion darauf identifiziert, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet;
• die Rate entspricht einer Stillstandsbedingung, bei der das Fahrzeug ungefähr angehalten ist; und
• die Stillstandsbedingung liegt als Reaktion darauf vor, dass eine Eingabe von einem Bediener der Systeme die Bewegung des Fahrzeugs anhält oder pausiert.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs offenbart. Das Verfahren umfasst Identifizieren eines Kopplers eines Anhängers in Sensordaten und Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs, die eine Kupplungskugel an dem Koppler ausrichtet. Als Reaktion darauf, dass die Bewegung unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, umfasst das Verfahren Anschalten eines Stillstandsmodus. Der Stillstandsmodus umfasst Aussetzen einer Lenksteuerung des Lenksystems und Unterdrücken einer Identifizierung einer Positionsänderung der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung unter einem Bewegungsschwellenwert liegt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeugsystem offenbart. Das System umfasst eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel. Das System umfasst ferner ein Lenksystem, das eine Lenkvorrichtung umfasst, und ein Sensorsystem, das zum Detektieren einer Kopplerposition eines Anhängers konfiguriert ist. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, das Lenksystem zu steuern, das das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeitsrate manövriert. Als Reaktion darauf, dass eine Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, schaltet die Steuerung einen Stillstandsmodus an. Der Stillstandsmodus umfasst Aussetzen der Lenksteuerung des Lenksystems und Unterdrücken einer Identifizierung einer Positionsänderung der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung unter einem Bewegungsschwellenwert liegt. Der Stillstandsmodus umfasst zusätzlich Unterdrücken einer Eingabe in die Lenkvorrichtung als Reaktion darauf, dass eine Lenkeingabe unter einem Lenkschwellenwert liegt.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann beim Betrachten der folgenden Beschreibung, Patentansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer entkuppelten Position in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist eine Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Abfolge zur Ausrichtung an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Abfolge zur Ausrichtung an dem Anhänger;
5 ist eine projizierte Ansicht von Bilddaten, die eine Abfolge zur Ausrichtung mit dem Anhänger verdeutlicht;
6 ist eine projizierte Ansicht einer Fahrgastzelle, die eine Lenkvorrichtung des Systems verdeutlicht;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Lenkbetriebs eines Fahrzeugs gemäß der Offenbarung verdeutlicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Demnach sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, in den Patentansprüchen ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich zusätzlich, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Komponente, das bzw. die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1-5 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsassistenzsystem (auch als „Kupplungsunterstützungssystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine Steuerung 14, die dazu konfiguriert ist, Positionsdaten eines Kopplers 16 eines Anhängers 18 zu erlangen. Die Steuerung 14 kann dazu konfiguriert sein, einen Fahrzeugweg 20 abzuleiten, um eine Kupplungskugel 22 des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 16 auszurichten. Das Ableiten des Fahrzeugwegs 20 kann eine Vielzahl von Schritten beinhalten, einschließlich des Detektierens und Kompensierens einer Änderung einer Kopplerposition 24, um das Fahrzeug 12 zu steuern, um eine Kupplungsposition 26 aufzufinden, die an dem Koppler 16 ausgerichtet ist. Der Fahrzeugweg 20 kann eine Vielzahl von Segmenten 28 umfassen, die Änderungen der Betriebsrichtung oder Lenkrichtung des Fahrzeugs 12 entsprechen können. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Ableiten des Fahrzeugwegs 20 das Navigieren um dazwischenkommende Objekte oder Strukturen herum, das Betreiben über unebenem Gelände, das Einhalten eines durch einen Fahrzeugführer oder Benutzer U angegebenen gewünschten Wegs usw. beinhalten. Dementsprechend kann die Offenbarung vorsehen, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine verbesserte Navigation des Fahrzeugs 12 und/oder Interaktion mit dem Koppler 16 bereitstellt, sodass der Anhänger 18 ohne Komplikationen wirksam mit dem Fahrzeug 12 verbunden werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann das System 10 dazu konfiguriert sein, einen Lenkbetrieb des Fahrzeugs 12 zu steuern, sodass unterdrückt wird, dass Variationen bei einer Detektion der Kupplungsposition unregelmäßige Änderungen eines Winkels einer Lenkvorrichtung 30 des Systems 10 verursachen. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf 5-7 erörtert, kann die Steuerung 14 dazu konfiguriert sein, Variationen bei den Positionsdaten des Kopplers 16 zu identifizieren, die keinen physischen Änderungen der Kopplerposition 24 entsprechen. Derartige Variationen können für einen Bediener oder den Benutzer U besonders ablenkend sein, wenn das Fahrzeug 12 in einer Fest- oder Stillstandsposition gehalten wird. Da das Fahrzeug nicht in Bewegung ist, können unter derartigen Umständen die Einstellungen der Lenkvorrichtungen nicht notwendig oder vorteilhaft sein, um eine Ausrichtung zwischen der ausgerichteten Kupplungsposition 26 und dem Koppler 16 zu erreichen. Auf diese Art und Weise kann die Steuerung 14 dazu konfiguriert sein, eine Steuerstrategie von dem Lenken des Fahrzeugs 12 als Reaktion darauf zu ändern, dass das Fahrzeug 12 angehalten oder mit einer Geschwindigkeit unter einem Mindestgeschwindigkeitsschwellenwert gesteuert wird.
Hinsichtlich des allgemeinen Betriebs des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in der Systemdarstellung aus 2-4 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugstatusbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 32, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen innerhalb des Positionsbestimmungssystem 32 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 34 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems 36 auf Grundlage von mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ermitteln und nachverfolgen, wie in 3 gezeigt. Andere Fahrzeuginformationen, die durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 38 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 40 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass in zusätzlichen Ausführungsformen ein Näherungssensor 42 oder eine Gruppe davon und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 18 einschließlich des detektierten Kopplers 16, die die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position (z. B. auf Grundlage des Abstands D_c und Winkels α_c) des Kopplers 16 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit dem Lenksystem 50 des Fahrzeugs 12 in Kommunikation. Bei dem Lenksystem 50 kann es sich um ein Servolenksystem 50 handeln, das einen Lenkmotor 52 beinhaltet, um die gelenkten Räder 54 (1) des Fahrzeugs 12 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 auf derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 50 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - „EPAS“-System), das einen elektrischen Lenkmotor 52 zum Drehen der gelenkten Räder 54 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wodurch der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 56 des Servolenksystems 50 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Manövers zur Anhängerkupplungsausrichtung bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Rädern 54 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 54 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Konkreter ist an dem Servolenksystem 50 ein Drehmomentsensor 58 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das von der autonomen Steuerung des Lenkrads nicht erwartet wird und somit auf einen manuellen Eingriff hinweist. In dieser Konfiguration kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen, den manuellen Eingriff mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 50 auf, das es ermöglicht, dass ein Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 54 eines derartigen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 50 der Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der gelenkten Räder 54 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 14 verarbeitet in der veranschaulichten Ausführungsform den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Wegs 20 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 50 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 50 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von einem Abbildungssystem 60, dem Servolenksystem 50, einem Fahrzeugbremssteuersystem 62, einem Antriebsstrangsteuersystem 64 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (humanmachine interface - „HMI“) 66 empfangen werden, wie weiter unten erörtert.
Wie zudem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 62 zudem mit der Steuerung 14 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 14 zu empfangen. Das Bremssteuersystem 62 kann dazu konfiguriert sein, Betriebsbremsen 62a und eine Feststellbremse 62b zu steuern. Die Feststellbremse 62b kann einem elektronischen Feststellbremssystem entsprechen, das mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen kann. Dementsprechend kann die Steuerung 14 im Betrieb dazu konfiguriert sein, die Bremsen 62a und 62b zu steuern sowie Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen zu detektieren, die anhand von einzelnen Raddrehzahlsensoren bestimmt werden können, die durch das Bremssteuersystem 62 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann zudem neben anderen denkbaren Mitteln anhand des Antriebsstrangsteuersystems 64, des Geschwindigkeitssensors 38 und/oder des Positionsbestimmungssystems 32 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können zudem einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 40 bereitgestellt werden kann.
Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 62 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 18 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 16 des Anhängers 18 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 18 reduzieren kann und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Anhalten an einem bestimmten Endpunkt 70 des Wegs 20 bringen kann. Hier ist offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Alarmsignal ausgeben kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, bevorstehende und/oder vorweggenommenen Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 18 entspricht. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 18 zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen kann das Antriebsstrangsteuersystem 64, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, zudem mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 18 ausgerichtet wird, zu regulieren. Während des autonomen Betriebs kann das Antriebsstrangsteuersystem 64 ferner dazu verwendet werden und konfiguriert sein, eine Drossel sowie eine Antriebszahnradauswahl eines Getriebes des Fahrzeugs 12 zu steuern. Dementsprechend kann die Steuerung 14 in einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert sein, einen Gang des Getriebesystems zu steuern und/oder den Benutzer U dazu aufzufordern, in einen gewünschten Gang zu schalten, um teilautomatisierte Vorgänge des Fahrzeugs 12 abzuschließen.
Wie bereits erörtert, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMF“) 66 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 66 kann eine Fahrzeuganzeige 72 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 66 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 72 als Abschnitt eines Touchscreens 74 mit Schaltungen 76 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe, die einem Standort entspricht, über die Anzeige 72 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabefelder oder dergleichen, können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 74 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 66 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren Handheld- oder tragbaren Vorrichtungen 80 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 80 kann zudem die Anzeige 72 zum Anzeigen von einem oder mehreren Bildern und anderen Informationen für einen Benutzer U beinhalten. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 80 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 72 anzeigen und kann ferner dazu konfiguriert sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltungen 76 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 80 Rückführungsinformationen bereitstellen, wie etwa visuelle, akustische und taktile Warnungen.
In einigen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 ferner mit einer oder mehreren Hinweisvorrichtungen 78 in Kommunikation stehen. Die Hinweisvorrichtungen 78 können herkömmlichen Fahrzeughinweisvorrichtungen entsprechen, wie zum Beispiel einer Fahrzeughupe 78a, Leuchten 78b, einem Lautsprechersystem 78c, Fahrzeugzubehörteile 78d usw. In einigen Ausführungsformen können die Hinweisvorrichtungen 78 ferner ein oder mehrere Zubehörteile 78d beinhalten, die Kommunikationsvorrichtungen, Fernsteuerungen und vielfältigen Vorrichtungen entsprechen können, die Status- und Betriebsrückführung zwischen dem Benutzer U und dem Fahrzeug 12 bereitstellen können. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die HMI 66, die Anzeige 72 und der Touchscreen 74 durch die Steuerung 14 gesteuert werden, um Statusaktualisierungen bereitzustellen, die den Betrieb identifizieren oder Anweisungen oder Rückführung zum Steuern des Kupplungsunterstützungssystems 10 empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 80 in einigen Ausführungsformen mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen und dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Warnungen oder Nachrichten im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10 anzuzeigen oder anderweitig anzugeben.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 14 mit einem Mikroprozessor 82 konfiguriert, um Logik und Routinen zu verarbeiten, die in einem Speicher 84 gespeichert sind und Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen einschließlich des Bildgebungssystems 60, des Servolenksystems 50, des Fahrzeugbremssteuersystems 62, des Antriebsstrangsteuersystems 64 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen empfangen. Die Steuerung 14 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 50 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Fahrweg 20 (3) zur Ausrichtung an dem Koppler 16 des Anhängers 18 zu erreichen. Die Steuerung 14 kann den Mikroprozessor 82 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Zudem kann die Steuerung 14 den Speicher 84 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 86 und/oder Kupplungsdetektionsroutine, einer Wegableitungsroutine 88 und einer Betriebsroutine 90.
Es versteht sich, dass die Steuerung 14 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in andere Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, in das Servolenksystem 50 und andere denkbare bordeigene oder bordexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es sollte ferner angemerkt werden, dass die Bildverarbeitungsroutine 86 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Abbildungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12 einschließlich des Mikroprozessors 82 ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges bzw. beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das bzw. der Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie etwa die hier beschriebene, hier als ein „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es bzw. er ebenfalls umsetzen kann (darunter gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 86).
Das System 10 kann zudem das Abbildungssystem 60 enthalten, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet. Beispiele für Außenkameras sind in 4 veranschaulicht und beinhalten die Rückfahrkamera 60a, die Kamera 60b an einer dritten hochgesetzten Bremsleuchte (center high-mount stop light camera - CHMSL-Kamera) und die Seitenansichtkameras 60c und 60d, obwohl andere Anordnungen einschließlich zusätzlicher oder alternativer Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Abbildungssystem 60 eine Rückfahrkamera 60a allein beinhalten oder kann derart konfiguriert sein, dass das System 10 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras nur die Rückfahrkamera 60a verwendet. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Abbildungssystem 60 enthaltenen Kameras 60a-60d so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder im Allgemeinen überlappen, die in der dargestellten Anordnung die Sichtfelder 92 (z. B. 92a, 92b, 92c und 92d) beinhalten, um jeweils der Rückfahrkamera 60a, der Kamera 60b an der dritten hochgesetzten Bremsleuchte (CHMSL-Kamera) und den Seitenansichtkameras 60c bzw. 60d zu entsprechen. Auf diese Art und Weise können Bilddaten von zwei oder mehr der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 86 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Abbildungssystems 60 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden.
Als ein Beispiel für das Kombinieren von Bilddaten von mehreren Kameras können die Bilddaten dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 92a, 92b, 92c und 92d zu rekonstruieren, die jegliche Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder den Koppler 16) darin beinhalten. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, einen Standort des Objekts in Bezug auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, wenn eine räumliche Beziehung zwischen den Bildquellen als bekannt gegeben ist. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 86 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb von Bilddaten von den verschiedenen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d innerhalb des Abbildungssystems 60 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 86 Informationen im Zusammenhang mit der Positionierung von jeglichen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d, die an dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das System 10 verwendet werden, beinhalten, einschließlich zum Beispiel in Bezug auf einen Mittelpunkt 96 (1) des Fahrzeugs 12, sodass die Positionen der Kameras 60a, 60b, 60c und 60d in Bezug auf den Mittelpunkt 96 und/oder aufeinander für Berechnungen zur Objektpositionsbestimmung verwendet werden können und zu Objektpositionsdaten zum Beispiel in Bezug auf den Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 22 (1), bei bekannten Positionen in Bezug auf den Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12 führen.
Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann spezifisch dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 16 in Bilddaten aufzufinden. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 86 den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 16 oder von Kupplungen im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in der Form eines Aufklebers oder dergleichen an einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Koppler 16 auf eine ähnliche Art und Weise an dem Anhänger 18 angebracht sein, wie sie in der gemeinsam übertragenen US-Patentschrift Nr. 9,102,271 beschrieben ist, deren gesamte Offenbarung durch diesen Verweis hier aufgenommen wird. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 86 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zum Auffinden in Bilddaten sowie der Positionierung des Kopplers 16 in Bezug auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 24 des Kopplers 16 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 14 die Bestätigung des detektierten Kopplers 16 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 74 einholen. Falls die Bestimmung des Kopplers 16 nicht bestätigt wird, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Benutzereinstellung der Position 24 des Kopplers 16 entweder unter Verwendung des Touchscreens 74 oder einer anderen Eingabe ermöglicht werden, um es dem Benutzer U zu ermöglichen, die dargestellte Position 24 des Kopplers 16 auf dem Touchscreen 74 zu bewegen, was die Steuerung 14 dazu verwendet, die Bestimmung der Position 24 des Kopplers 16 hinsichtlich des Fahrzeugs 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten einzustellen. Alternativ kann der Benutzer U die Position 24 des Kopplers 16 innerhalb eines auf der HMI 66 dargestellten Bilds visuell bestimmen und eine Berührungseingabe auf eine Art und Weise eingeben, die derjenigen ähnlich ist, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenr. 15/583,014 beschrieben ist, deren gesamte Offenbarung durch diesen Verweis hier aufgenommen wird. Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann dann den Standort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem 36 korrelieren, das auf die auf der Anzeige 72 angezeigten Bilddaten angewendet wird, das wie in 3 gezeigt dargestellt sein kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 86 und Betriebsroutine 90 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 20 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 22 und den Koppler 16 des Anhängers 18 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine Ausgangsposition des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 18 derart sein, dass sich der Koppler 16 lediglich im Sichtfeld 92c der Seitenkamera 60c befindet, wobei das Fahrzeug 12 seitlich von dem Anhänger 18 positioniert ist, aber wobei der Koppler 16 beinahe längs an der Kupplungskugel 22 ausgerichtet ist. Auf diese Art und Weise kann die Bildverarbeitungsroutine 86 bei der Einleitung des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie etwa durch Benutzereingaben auf dem Touchscreen 74, zum Beispiel den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten der Kamera 60c identifizieren und die Position 24 des Kopplers 16 in Bezug auf die Kupplungskugel 22a schätzen. Die Position 24 des Kopplers 16 kann durch das System 10 unter Verwendung der Bilddaten in Übereinstimmung mit dem Empfangen von Brennweiteninformationen innerhalb der Bilddaten identifiziert werden, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 16 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen dem Koppler 16 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Diese Informationen können zudem in Anbetracht der Position 24 des Kopplers 16 innerhalb des Sichtfelds der Bilddaten verwendet werden, um die Höhe H_c des Kopplers 16 zu bestimmen oder zu schätzen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 bestimmt und optional durch den Benutzer U bestätigt worden ist, kann die Steuerung 14 die Kontrolle über mindestens das Fahrzeuglenksystem 50 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Wegs 20 zu steuern, um die Kupplungsposition 26 der Fahrzeugkupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 und 4 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 14, nachdem sie die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 88 ausführen, um den Fahrzeugweg 20 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 14 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 84 gespeichert aufweisen, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 22, der hier als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max , in den die gelenkten Räder 54 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Wenderadius 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 50 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Art und Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Wenderadius ρ_min wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{1}{W tan δ_{m a x}}$
Die Wegableitungsroutine 88 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 20 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 22 an der geschätzten Position 24 des Kopplers 16 auszurichten, wobei der bestimmte Mindestwenderadius ρ_min berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass durch den Weg 20 der bzw. die geringstmögliche(n) Raum und Manöver verwendet werden. Auf diese Art und Weise kann die Wegableitungsroutine 88 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 36 beruhen kann, um sowohl einen seitlichen Abstand zu dem Koppler 16 als auch einen Vorwärts- oder Rückwärtsabstand zu dem Koppler 16 zu bestimmen und einen Pfad 20 abzuleiten, durch den die notwendige Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 50 erreicht wird. Bei der Ableitung des Wegs 20 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 22 auf Grundlage der Länge L in Bezug auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 96 des Fahrzeugs 12, der Stelle eines GPS-Empfängers oder einem anderen vorgegebenem bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die notwendige Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 zu bestimmen.
5 verdeutlicht eine projizierte Ansicht von Bilddaten, die eine Abfolge zur Ausrichtung an dem Anhänger 18 verdeutlicht. Zusätzlich verdeutlicht 6 eine projizierte Ansicht einer Fahrgastzelle 100, die die Lenkvorrichtung 30 des Systems 10 verdeutlicht. Unter Bezugnahme auf 5 und 6 kann die Steuerung 14, wie bereits erörtert, dazu konfiguriert sein, das Lenksystem 50 des Fahrzeugs 12 derart zu steuern, dass das Fahrzeug 12 über die Betriebsroutine 90 gesteuert wird, um die Kupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 auszurichten. Während eines derartigen Betriebs kann der Benutzer U des Fahrzeugs 12 die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über die HMI 66, eine Bremseingabe 102a (z. B. ein Bremspedal), eine Drosseleingabe 102b (z. B. ein Fahrpedal) sowie die zugrundeliegenden analogen oder digitalen Sensoren, die zum Detektieren von entsprechenden Eingaben von dem Benutzer U erforderlich sind, steuern. Auf Grundlage der Eingaben von dem Benutzer U kann jede der Eingaben (z. B. 102a, 102b, 66 usw.) die Eingaben an die Steuerung 14 kommunizieren, sodass das System 10 die Geschwindigkeit oder verschiedene Vorgänge des Fahrzeugs 10 dementsprechend steuern kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 14 ferner dazu konfiguriert sein, Eingaben zu dem Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 54 zu detektieren, die während der Betriebsroutine 90 über die Lenkvorrichtung 30 (z. B. ein Lenkrad) empfangen werden. Als Reaktion auf die Eingabe über die Lenkvorrichtung 30 kann die Steuerung 14 dazu konfiguriert sein, die auf das Lenksystem 50 angewendete automatisierte Lenksteuerung außer Kraft zu setzen. Zusätzlich kann die Steuerung 14 in einigen Ausführungsformen den Betrieb der Betriebsroutine 90 als Reaktion auf eine Eingabe von dem Benutzer U in die Lenkvorrichtung 30 pausieren. Dementsprechend kann das System 10 dazu konfiguriert sein, auf vielfältige Art und Weise zu arbeiten, damit es zu einer oder mehreren gewünschten Betriebskonfigurationen für das Fahrzeug 12 passt. Dementsprechend kann das System 10 dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Eingaben von dem Benutzer U zu empfangen, die dazu konfiguriert sind, die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu starten, anzuhalten, zu lenken oder anderweitig zu steuern, während die Kupplungsunterstützungsroutine oder Betriebsroutine 90 des Systems 10 abgeschlossen wird.
In einigen Ausführungsformen kann der Betrieb des Lenksystems 50 zu Änderungen einer Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 führen. Derartige Änderungen können als Reaktion darauf zu der Bewegung der gelenkten Räder 54 führen, die an eine Säule oder Verbindung der Lenkvorrichtung 30 mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt sein können. Auf diese Art und Weise kann das System 10 dazu konfiguriert sein, dem Benutzer U Rückführung zu der Lenkrichtung der gelenkten Räder 54 bereitzustellen. Wenn dies über eine reibungslose, gesteuerte Bewegung umgesetzt ist, kann derartige Rückführung für den Komfort der Fahrgäste vorteilhaft sein, indem eine Richtung des Lenksystems 50 während der gesamten Betriebsroutine 90 verdeutlicht wird. Derartige Rückführung kann jedoch zudem ablenkend sein, falls die Änderungen der Kopplerposition 24, die mit Rausch- oder Detektionsvariation 104 bei den Bilddaten im Zusammenhang stehen können, zu unregelmäßigen Änderungen der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 führen. Wie in 5 verdeutlicht, kann die Detektionsvariation 104 geringfügigen Änderungen der seitlichen Richtung 104a oder vertikalen Richtung 104b beim Detektionsstandort des Anhängers 18 und/oder des Kopplers 16 in den Bilddaten entsprechen.
Dementsprechend können die verschiedenen Eingaben, Rückführungsvorrichtungen (z. B. die Lenkvorrichtung 30) und Betriebsverfahren des Systems 10, die dem Benutzer U zur Verfügung stehen, einen flexiblen Betrieb bereitstellen. Derartige Eingaben und Vorrichtungen können jedoch auch vielfältige Komplexitäten beim Betrieb des Systems 10 schaffen. Zum Beispiel können als Reaktion darauf, dass der Benutzer U das Fahrzeug 12 anhält, Detektionsvariationen bei der Kopplerposition 24, die in den Bilddaten detektiert werden, zu unnötigen Änderungen der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 führen. Derartige Änderungen können ruckartige oder unregelmäßige Bewegungsvariationen 108 bei der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 verursachen. Die Bewegungsvariationen 108 können den Benutzer U ablenken und/oder unnötigen Verschleiß an verschiedenen Komponenten in dem System 10 einbringen, insbesondere dem Lenksystem 50. Dementsprechend kann die Steuerung 14 dazu konfiguriert sein, einen Stillstandsmodus anzuschalten, der ein neuartiges Steuerschema des Lenksystems 50 als Reaktion auf die Variation bei der Kopplerposition 24 bereitstellen kann, insbesondere, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter eine(r) Mindestgeschwindigkeit gehalten oder verringert worden ist.
Zum Beispiel kann die Steuerung 14 als Reaktion darauf, dass der Benutzer U die Bewegung des Fahrzeugs 12 über die Bremseingabe 102a während der Betriebsroutine 90 pausiert oder anhält, die Kopplerposition 24 weiterhin in den Bilddaten nachverfolgen. Auf Grundlage der detektierten Kopplerposition 24 kann die Steuerung 14 zusätzlich das Lenksystem 50 steuern, um die Betriebsroutine 90 über die Wegableitungsroutine 88 einzustellen und zu aktualisieren. Das Ergebnis derartiger Aktualisierungen kann zu ruckartigen oder unregelmäßigen Bewegungsvariationen 108 bei der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 führen. Derartige Variationen 108 können für den Benutzer während Zeiten, zu denen das Fahrzeug 12 angehalten ist, bedeutsamer oder stärker bemerkbar sein. Um die Bewegungsvariationen 108 zu verhindern, wenn das Fahrzeug 12 angehalten ist oder unter einem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, kann die Steuerung 14 Aktualisierungen der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 auf Grundlage der detektierten Kopplerposition 24 unterdrücken. Unter Bedingungen, bei denen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über der vorbestimmten Geschwindigkeit liegt, können die Bewegungsvariationen 108 weniger schwerwiegend sein und/oder über das Dämpfen der Reaktion des Systems oder verschiedene Bewegungssteuerverfahren gesteuert werden. Auf diese Art und Weise kann die Steuerung 14 unnötige oder ablenkende Bewegungsvariationen 108 bei der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 verhindern, wenn das Fahrzeug 12 angehalten ist.
Unter Bezugnahme auf 7 ist nun ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 110 zum Steuern eines Lenkbetriebs eines Fahrzeugs 12 gezeigt. Wie bereits erörtert, kann die Steuerung 14 in einer beispielhaften Ausführungsform dazu konfiguriert sein, die Bewegungsvariationen 108 zu verhindern, die sich während der Betriebsroutine 90 ereignen können. Dementsprechend kann das Verfahren 110 bei Schritt 112 als Reaktion auf die Einleitung einer Routine zur Kupplungsverbindung oder -ausrichtung des Fahrzeugs 12 beginnen. Die Kupplungsverbindungsroutine kann durch Detektieren des Anhängers 18 und der entsprechenden Kopplerposition 24 in den Bilddaten beginnen (114). Mit der Kopplerposition 24 kann die Steuerung 14 die Wegableitungsroutine 88 verarbeiten, um den Weg zum Ausrichten der Kupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 zu identifizieren. Sobald der Fahrzeugweg 20 identifiziert ist, kann das Verfahren 110 fortgesetzt werden, indem das Fahrzeug 12 gesteuert wird, um die Kupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 auszurichten (118). Während des Ausrichtungsprozesses kann jedoch der Benutzer U oder das System 10 das Fahrzeug 12 steuern, um es anzuhalten oder unter einen vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert zu verlangsamen.
Bei Schritt 120 kann die Steuerung 14 die HMI 66, die Bremseingabe 102a (z.B. ein Bremspedal), die Lenkvorrichtung 30 und/oder verschiedene Eingaben in das System 10 überwachen. Als Reaktion auf die Eingaben kann die Steuerung 14 die Betriebsgeschwindigkeit der Betriebsroutine 90 derart verringern, dass das Fahrzeug 12 angehalten wird. Dementsprechend kann bei Schritt 120, falls das Fahrzeug 12 bei Schritt 120 auf eine Geschwindigkeit unter einem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert verlangsamt wird, das Verfahren 110 einen Stillstandsmodus anschalten (122). Falls das Fahrzeug 12 eine Betriebsgeschwindigkeit über dem Geschwindigkeitsschwellenwert aufrechterhält, kann das Verfahren 110 zu Schritt 124 übergehen, um die Betriebsroutine 90 abzuschließen, indem die Kupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 ausgerichtet wird. Im Anschluss an die Ausrichtung der Kupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 kann das Verfahren 110 eine Benachrichtigung ausgeben oder anzeigen, in der die Ausrichtung identifiziert ist (126). Im Anschluss an die Ausrichtung kann das Verfahren 110 bei Schritt 128 abgeschlossen werden.
Im Stillstandsmodus 122 kann die Steuerung 14 den Betrieb des Systems 10 einstellen, um die Genauigkeit und das Erlebnis des Benutzers U zu verbessern. Zum Beispiel kann der Stillstandsmodus 122 Aktualisierungen der Kopplerposition 24 sowie geringfügige Änderungen der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 unterdrücken, indem der Lenkwinkel δ und die Kopplerposition 24 bei der Einleitung des Stillstandsmodus 122 gespeichert oder aufrechterhalten werden (130). Die Unterdrückung von Aktualisierungen oder Änderungen des Lenkwinkels δ und der Kopplerposition 24 im Stillstandsmodus 122 können begrenzte Einstellungen oder eher die Unterdrückung von unnötigen Einstellungen bereitstellen, die infolge kleiner Fehler bei der Detektion der Kopplerposition 24 in den Bilddaten detektiert werden können. Derartige Fehler können üblicher sein, wenn die durch das Abbildungssystem 60 aufgenommenen Bilddaten statisch sind, da die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter dem bereits bei Schritt 120 beschriebenen Geschwindigkeitsschwellenwert liegt.
Bei Schritt 132 können manuelle Aktualisierungen des Lenkwinkels unterdrückt werden, falls die Änderungen der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 unter einem Mindestlenkschwellenwert T_S liegen. Das bedeutet, die Steuerung 14 kann den in dem Speicher 84 gespeicherten Lenkwinkel bei der Einleitung des Stillstandsmodus 122 aufrechterhalten, es sei denn, die Änderung der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 liegt über dem Mindestlenkschwellenwert Ts. Als Reaktion darauf, dass die Änderung der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 den Mindestlenkschwellenwert Ts überschreitet, kann die Steuerung 14 den Lenkwinkel δ auf Grundlage einer durch den Benutzer U eingeleiteten Änderung aktualisieren (134). Eine derartige Änderung der Ausrichtung 106 kann einem Eingriff oder einer durch den Benutzer identifizierten Änderung des Wegs 20 entsprechen (134). Falls die Änderung der Ausrichtung 106 der Lenkvorrichtung 30 den Mindestlenkschwellenwert Ts nicht überschreitet, kann die Steuerung 14 den bei der Einleitung des Stillstandsmodus 122 identifizierten Lenkwinkel δ weiterhin aufrechterhalten (136). Im Anschluss an Schritt 132 und 134 kann das Verfahren 110 zudem zu Schritt 138 übergehen.
Bei Schritt 138 kann die Steuerung 14 weiterhin Bilddaten von dem Abbildungssystem 60 verarbeiten, um die Kopplerposition 24 aufzufinden. Bei Schritt 138 kann unterdrückt werden, dass Aktualisierungen der Kopplerposition 24, die geringfügigen Variationen entsprechen (z. B. weniger als 20 mm), für die Wegableitungsroutine 88 und die Betriebsroutine 90 aktualisiert werden. Falls die detektierten Änderungen der Kopplerposition 24 unter einem Mindestpositionsschwellenwert T_P liegen, kann die Steuerung 14 die beim Anhalten des Fahrzeugs 12 identifizierte Kopplerposition 24 aufrechterhalten. Dementsprechend kann die Steuerung 14 die bei oder vor der Einleitung des Stillstandsmodus 122 identifizierte Kopplerposition 24 beibehalten oder aufrechterhalten, es sei denn, die Änderung der Kopplerposition 24 liegt über dem Mindestpositionsschwellenwert T_P . Als Reaktion darauf, dass die Änderung der Kopplerposition 24 den Mindestpositionsschwellenwert T_P überschreitet, kann die Steuerung 14 die Kopplerposition 24 aktualisieren (140).
Im Betrieb kann eine Änderung der Kopplerposition 24 während des Stillstandsmodus 122, die den Mindestpositionsschwellenwert T_P überschreitet, angeben, dass der Anhänger 18 bezüglich seiner Position versetzt worden ist oder sich aufgrund einer Instabilität in dem Anhänger 18 verschoben hat. Kleinere Änderungen, die den Positionsschwellenwert T_P nicht überschreiten, können jedoch geringfügigen Variationen oder Fehlern bei der detektierten Kopplerposition 24 entsprechen. Falls die Änderung der Kopplerposition 24 den Mindestpositionsschwellenwert T_P nicht überschreitet, kann die Steuerung 14 dementsprechend die bei der Einleitung des Stillstandsmodus 122 identifizierte Kopplerposition 24 beibehalten oder aufrechterhalten (142). Im Anschluss an Schritt 140 und 142 kann das Verfahren 110 zu Schritt 144 übergehen und als Reaktion darauf, dass die Bewegung des Fahrzeugs 12 erneut beginnt, den Stillstandsmodus 122 abschließen (z. B. als Reaktion auf die Freigabe der Bremseingabe 102a). Im Anschluss an den Stillstandsmodus 122 kann die Steuerung 14 zu Schritt 116 zurückkehren, um den Weg 20 des Fahrzeugs 12 zu aktualisieren.
Die konkreten detaillierten Schritte, die unter Bezugnahme auf die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen und Verfahren erörtert sind, sind Beispiele, die bereitgestellt werden, um einige nützliche Anwendungen der durch die Anmeldung offenbarten Systeme und Vorrichtungen zu verdeutlichen. Es versteht sich, dass das System 10 und die Verfahren lediglich als beispielhafte Veranschaulichungen der Offenbarung bereitgestellt sind. Dementsprechend können die detaillierten Ausführungsformen in vielfältigen Kombinationen umgesetzt sein, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich sollen die detaillierten Ausführungsformen nicht als den Umfang der Offenbarung einschränkend angesehen werden, außer dies wird ausdrücklich durch die folgenden Patentansprüche gefordert.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen wie koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach 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 ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft sein oder dem Wesen nach abnehmbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist zudem wichtig, festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstigen Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb der beschriebenen Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können. Die hier offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel; ein Lenksystem, das zum Lenken des Fahrzeugs konfiguriert ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren einer Kopplerposition eines Anhängers; Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer Rate, die die Kupplungskugel an der Kopplerposition ausrichtet; und als Reaktion darauf, dass die Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, Anschalten eines Stillstandsmodus, der eine Lenksteuerung des Lenksystems aussetzt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Identifizieren von Änderungen der Kopplerposition während des Aussetzens der Lenksteuerung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Detektieren einer Bewegung des Anhängers als Reaktion darauf, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Unterdrücken von Aktualisierungen der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung der Kopplerposition unter dem Bewegungsschwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Sensoreinrichtung in Kommunikation mit der Steuerung gekennzeichnet, wobei die Sensoreinrichtung dazu konfiguriert ist, einen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs zu scannen und die Kopplerposition eines Kopplers des Anhängers zu detektieren.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung ein Abbildungssystem, das eine oder mehrere Kameras beinhaltet, die in Verbindung mit dem Fahrzeug montiert sind, wobei: die Steuerung eine Änderung der Kopplerposition auf Grundlage von Bilddaten identifiziert, die von dem Abbildungssystem empfangen werden und Positionsdaten des Kopplers umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Änderung der Kopplerposition als Reaktion darauf identifiziert, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht die Rate einer Stillstandsbedingung, bei der das Fahrzeug ungefähr angehalten ist.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Stillstandsbedingung als Reaktion darauf vor, dass eine Eingabe von einem Bediener der Systeme die Bewegung des Fahrzeugs anhält oder pausiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs Folgendes: Identifizieren eines Kopplers eines Anhängers in Sensordaten; Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs, die eine Kupplungskugel an dem Koppler ausrichtet; und als Reaktion darauf, dass die Bewegung unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, Anschalten eines Stillstandsmodus, der Folgendes umfasst: Aussetzen einer Lenksteuerung des Lenksystems; und Unterdrücken einer Identifizierung einer Positionsänderung der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung unter einem Bewegungsschwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Detektieren einer Eingabe in eine Lenkvorrichtung in dem Fahrzeug.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Identifizieren einer Ausrichtungsänderung der Lenkvorrichtung auf Grundlage der Eingabe während des Aussetzens der Lenksteuerung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Aktualisieren der Eingabe in die Lenksteuerung als Reaktion darauf, dass die Ausrichtungsänderung einen Lenkschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Unterdrücken der Eingabe in die Lenksteuerung als Reaktion darauf, dass die Änderung unter dem Lenkschwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Aufnehmen von Bilddaten, die einen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs scannen, wobei die Kopplerposition auf Grundlage der Bilddaten identifiziert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Berechnen eines Wegs für den Anhänger als Reaktion darauf, dass die Änderung des Kopplers über dem Bewegungsschwellenwert liegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel; ein Lenksystem, das eine Lenkvorrichtung umfasst; ein Sensorsystem, das zum Detektieren einer Kopplerposition eines Anhängers konfiguriert ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Steuern des Lenksystems, das das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeitsrate manövriert; und als Reaktion darauf, dass eine Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, Anschalten eines Stillstandsmodus, wobei der Stillstandsmodus Folgendes umfasst: Aussetzen der Lenksteuerung des Lenksystems; Unterdrücken einer Identifizierung einer Positionsänderung der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung unter einem Bewegungsschwellenwert liegt, und Unterdrücken einer Eingabe in die Lenkvorrichtung als Reaktion darauf, dass eine Lenkeingabe unter einem Lenkschwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Stillstandsmodus als Reaktion darauf, dass die Rate über dem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, abgeschaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Aktualisieren der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Positionsänderung den Positionsschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert: Aktualisieren der Eingabe in die Lenkvorrichtung als Reaktion darauf, dass die Lenkeingabe den Lenkschwellenwert überschreitet.
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 [0024]

Claims

Fahrzeugsystem, umfassend: eine an einem Fahrzeug montierte Kupplungskugel; ein Lenksystem, das zum Lenken des Fahrzeugs konfiguriert ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren einer Kopplerposition eines Anhängers; Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer Rate, die die Kupplungskugel an der Kopplerposition ausrichtet; und als Reaktion darauf, dass die Rate unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, Anschalten eines Stillstandsmodus, der eine Lenksteuerung des Lenksystems aussetzt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren von Änderungen der Kopplerposition während des Aussetzens der Lenksteuerung.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Detektieren einer Bewegung des Anhängers als Reaktion darauf, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Unterdrücken von Aktualisierungen der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung der Kopplerposition unter dem Bewegungsschwellenwert liegt.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Sensoreinrichtung in Kommunikation mit der Steuerung, wobei die Sensoreinrichtung dazu konfiguriert ist, einen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs zu scannen und die Kopplerposition eines Kopplers des Anhängers zu detektieren.
System nach Anspruch 4, wobei die Sensoreinrichtung ein Abbildungssystem umfasst, das eine oder mehrere Kameras beinhaltet, die in Verbindung mit dem Fahrzeug montiert sind, wobei: die Steuerung eine Änderung der Kopplerposition auf Grundlage von Bilddaten identifiziert, die von dem Abbildungssystem empfangen werden und Positionsdaten des Kopplers umfassen.
System nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Änderung der Kopplerposition als Reaktion darauf identifiziert wird, dass eine Änderung der Kopplerposition einen Bewegungsschwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 1, wobei die Rate einer Stillstandsbedingung entspricht, bei der das Fahrzeug ungefähr angehalten ist.
System nach Anspruch 7, wobei die Stillstandsbedingung als Reaktion darauf vorliegt, dass eine Eingabe von einem Bediener der Systeme die Bewegung des Fahrzeugs anhält oder pausiert.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: Identifizieren eines Kopplers eines Anhängers in Sensordaten; Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs, die eine Kupplungskugel an dem Koppler ausrichtet; und als Reaktion darauf, dass die Bewegung unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, Anschalten eines Stillstandsmodus, der Folgendes umfasst: Aussetzen einer Lenksteuerung des Lenksystems; und Unterdrücken einer Identifizierung einer Positionsänderung der Kopplerposition als Reaktion darauf, dass die Änderung unter einem Bewegungsschwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Detektieren einer Eingabe in eine Lenkvorrichtung in dem Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Identifizieren einer Ausrichtungsänderung der Lenkvorrichtung auf Grundlage der Eingabe während des Aussetzens der Lenksteuerung.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Aktualisieren der Eingabe in die Lenksteuerung als Reaktion darauf, dass die Ausrichtungsänderung einen Lenkschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Unterdrücken der Eingabe in die Lenksteuerung als Reaktion darauf, dass die Änderung unter dem Lenkschwellenwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-14, ferner umfassend: Aufnehmen von Bilddaten, die einen Bereich in der Nähe des Fahrzeugs scannen, wobei die Kopplerposition auf Grundlage der Bilddaten identifiziert wird.