DE102019129831A1

DE102019129831A1 - Automatisches kupplungssystem mit auswahl des betreffenden anhängers aus mehreren identifizierten anhängern

Info

Publication number: DE102019129831A1
Application number: DE102019129831.8A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Michael Mayer; Seyed Armin Raeis Hosseiny; Bo Bao; Luke Niewiadomski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US10829152B2; US20200148258A1; US11753076B2; US20210009205A1; CN111152839A

Abstract

Ein Kupplungsassistenzsystem eines Fahrzeugs beinhaltet eine Steuerung zum Erhalten von Bilddaten von dem Fahrzeug, Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten, Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern, Identifizieren einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um das Fahrzeug dazu zu veranlassen, derart zu lenken, dass es eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an der Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers ausrichtet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsassistenzsystem eines Fahrzeugs. Insbesondere stellt das System dem Benutzer eine Angabe von mehreren identifizierten Anhängern und die Fähigkeit, einen der identifizierten Anhänger als den betreffenden Anhänger auszuwählen, eines automatischen Kupplungsvorgangs bereit.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig von der Anfangsposition des Anhängers relativ zu dem Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Kombination mit mehreren Lenkmanövern erfordern, um das Fahrzeug richtig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur richtigen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt von dem Fahrer gesehen werden. Dieses Fehlen von Sichtlinien erfordert eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erfordern, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für eine nachfolgende Reihe von Manövern zu beachten. Des Weiteren 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 Entwicklungen gewünscht sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung beinhaltet ein Kupplungsassistenzsystem eines Fahrzeugs eine Steuerung zum Erhalten von Bilddaten von dem Fahrzeug, Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten, Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern, Identifizieren einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um das Fahrzeug dazu zu veranlassen, derart zu lenken, dass es eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an der Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers ausrichtet.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale oder Aspekte beinhalten:

• Die Steuerung kann ferner ein Videobild ausgeben, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend die Bilddaten und eine Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von Anhängern überlagert sind;
• wobei das Videobild ferner eine Vielzahl von grafischen Anhängerauswahlschaltflächen beinhalten kann, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern überlagert sind;
• wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfangen kann, die einer Benutzereingabe entspricht, die mit einer der Vielzahl von Anhängerauswahlschaltflächen assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird;
• wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfangen kann, die einer Benutzereingabe entspricht, die mit einer der Vielzahl von Anhängeridentifizierungsbildern assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird;
• wobei die Steuerung die Vielzahl von Anhängern in einem festgelegten Bereich der Bilddaten identifizieren kann, wobei der festgelegte Bereich kleiner ist als ein Gesamtfeld der Bilddaten;
• wobei die Steuerung die Bilddaten von einem Bildgebungssystem erhalten kann, das in dem Fahrzeug enthalten ist, wobei das Bildgebungssystem mindestens eine Kamera aufweist, wobei das Gesamtfeld der Bilddaten einem Gesamtfeld des Sichtfeldes der mindestens einen Kamera entspricht;
• wobei der festgelegte Bereich der Bilddaten ein Zielbereich sein kann, der innerhalb eines mittleren Abschnitts der Bilddaten angeordnet ist;
• wobei die Steuerung ferner ein Videobild ausgeben kann, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend die Bilddaten und eine grafische Überlagerung des festgelegten Bereichs auf den Bilddaten in einer proportional korrelierten Weise;
• wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfangen kann, die einem Abschnitt der Bilddaten außerhalb des festgelegten Bereichs und der Auswahl des betreffenden Anhängers entspricht, und in der grafischen Überlagerung eine Anweisung zur Neupositionierung des Fahrzeugs beinhalten kann, sodass sich ein angegebener Anhänger innerhalb des festgelegten Bereichs befindet; und
• wobei die Steuerung das Lenksignal an ein Lenksystem ausgeben kann, das in dem Fahrzeug enthalten ist, und das Lenksignal auf Grundlage von mindestens einem maximalen Lenkwinkel des Lenksystems ableiten kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug ein Lenksystem, mindestens eine Kamera, die an einer Außenseite des Fahrzeugs positioniert ist, und eine Steuerung. Die Steuerung erhält Bilddaten von der mindestens einen Kamera, identifiziert eine Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten, empfängt eine Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern und gibt ein Lenksignal an das Fahrzeuglenksystem aus, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers auszurichten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Ankuppeln an einen Anhänger Erhalten von Bilddaten für ein Sichtfeld entfernt von einer Rückseite des Fahrzeugs, Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten, Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeuglenksystem, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers auszurichten.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer abgekuppelten Position relativ zu einem Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in eine Position zum Ankuppeln 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 Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während eines Schritts der Abfolge zur Ausrichtung empfangen wird, mit einem darauf überlagerten Ziel;
5 ist eine schematische Draufsicht einer Vielzahl von Anhängern, die benachbart zu einem Fahrzeug positioniert sind, wobei mehrere derartige Anhänger in einem Sichtfeld einer Kamera mit dem Fahrzeug assoziiert sind;
6 ist eine Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während eines Schritts der Abfolge empfangen wird, der Identifizieren eines betreffenden Anhängers beinhaltet, mit einem dem Bild überlagerten Ziel;
7 ist eine weitere Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während eines nachfolgenden Schritts zum Identifizierens empfangen wird, mit dem darauf überlagerten Ziel und darauf überlagerten zusätzlichen Informationen;
8 ist eine schematische Darstellung einer gültigen Zone für eine Anhängeridentifizierung auf Grundlage der Ausrichtung an einem Fahrzeug, welches ein System gemäß 2 beinhaltet;
9 ist eine Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während eines alternativen Schritts zum Identifizieren empfangen wird, mit einem darauf überlagerten alternativen Ziel;
10 ist eine weitere Darstellung eines nachfolgenden Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während eines nachfolgenden Schritts der Abfolge zum Identifizieren empfangen wird, mit dem darauf überlagerten Ziel und darauf überlagerten zusätzlichen Informationen;
11 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Abfolge zur Ausrichtung an dem betreffenden Anhänger einer Vielzahl von identifizierbaren Anhängern;
12 ist eine Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während des Schritts der Abfolge zur Ausrichtung aus 11 empfangen wird;
13 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Abfolge zur Ausrichtung an dem Anhänger;
14 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Abfolge zur Ausrichtung an dem Anhänger und die die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs zeigt; und
15 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in der Abfolge zur Ausrichtung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung 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. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hierin offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich zusätzlich, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, 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 dass es/sie 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 die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsassistenzsystem (ebenfalls bezeichnet als ein „Kupplungsunterstützungssystem“) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das Kupplungsassistenzsystem 10 eine Steuerung 26 zum Erhalten von Bilddaten 55 von dem Fahrzeug 12 und Identifizieren eines Anhängers 16 innerhalb eines festgelegten Bereichs 45 der Bilddaten 55 und dann Identifizieren einer Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers 16, wobei der festgelegte Bereich 45 kleiner ist als ein Gesamtfeld 53 der Bilddaten 55. Die Steuerung 26 gibt ferner ein Lenksignal an das Fahrzeug 12 aus, um das Fahrzeug 12 dazu zu veranlassen, zu lenken, um eine Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 an einer Kopplungsvorrichtung 14 auszurichten.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in dem Systemdiagramm aus 2 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierungsinformationen von einem Positionierungssystem 22, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder, zusätzlich oder alternativ, ein globales Positionierungssystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen in dem Positionierungssystem 22 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem lokalen Koordinatensystem 82 auf Grundlage von mindestens einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel δ ermitteln und orten. Andere Fahrzeuginformationen, die von dem Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder eine Anordnung davon sowie weitere Fahrzeugsensoren und - Vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16, einschließlich der detektierten Kopplungsvorrichtung 14, die die Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und die Position (z. B. auf Grundlage der Entfernung D_h und Winkels α_h ) der Kopplungsvorrichtung 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12, bei dem es sich um ein Servolenksystem 20 handeln kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 derart zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel 8 ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 20 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 auf einen Lenkwinkel 8 auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel 8 von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 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 jedoch mechanisch an die gelenkten Rädern 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrades erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen hinweist, wobei das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, das manuelle Eingreifen in das Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 20 auf, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines derartigen Fahrzeugs gelöst wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 26 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des erwünschtes Wegs 32 zu leiten (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachfolgend erörtert.
Wie außerdem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 außerdem mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen anhand von einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 70 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 72, den Geschwindigkeitssensor 56 und/oder das Positionierungssystem 22 und andere erdenkliche Mittel bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ̇ zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden können. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 70 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an der Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 reduzieren kann und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stillstand an einem bestimmten Endpunkt 35 des Wegs 32 bringen kann. Hierin wird offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 16 ausgeben kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 72, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während der dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 16 ausgerichtet wird, zu regulieren. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMI‟) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe entsprechend einem Standort über der Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabepads oder dergleichen, können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 42 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einem/r oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 96 kann auch die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und kann ferner dazu in der Lage sein, aus der Ferne betätigte Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen, wie etwa optische, akustische und tastbare Warnungen, bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich des Bildgebungssystems 18, des Servolenksystems 20, des Fahrzeugbremssteuersystems 70, des Antriebsstrangsteuersystems 72 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Weg 32 (3) zur Ausrichtung an der Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers 16 zu erzielen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine und/oder Kupplungsdetektionsroutine 64, einer Wegableitungsroutine 66 und einer Betriebsroutine 68. Es ist anzumerken, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine gemeinsam genutzte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere denkbare fahrzeuginterne oder fahrzeugexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es ist ferner anzumerken, dass die Bildverarbeitungsroutine 64 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, darunter den Mikroprozessor 60, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der Bildverarbeitungsfunktionalitäten abschließt, wie etwa die hierin beschriebene, hierin als ein „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderen Funktionalitäten, die es/er ebenfalls umsetzen kann (darunter gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
Das System 10 kann auch ein Bildgebungssystem 18 beinhalten, das eine oder mehrere externe Kameras beinhaltet, die in den veranschaulichten Beispielen die Rückfahrkamera 48, Kamera 50 des dritten Bremslichts (center high-mount stop light - CMHSL) und zur Seite gerichtete Kameras 52a und 52b beinhaltet, wenngleich andere Anordnungen mit zusätzlichen oder alternativen Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 eine Rückfahrkamera 48 allein beinhalten oder kann derart konfiguriert sein, dass das System 10 nur die Rückfahrkamera 48 in einem Fahrzeug mit mehreren externen Kameras verwendet. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 18 enthaltenen Kameras 48, 50, 52a, 52b derart positioniert sein, dass sie sich im Allgemeinen in ihren jeweiligen Sichtfeldern überlappen, die in der dargestellten Anordnung die Sichtfelder 49, 51, 53a und 53b beinhalten, um jeweils der Rückfahrkamera 48, der Kamera 50 des dritten Bremslichts (CMHSL) und den zur Seite gerichteten Kameras 52a und 52b zu entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehr der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. In einer Erweiterung eines derartigen Beispiels können die Bilddaten 55 verwendet werden, um stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder der Kamera 48 sowie anderer verfügbarer Kameras 48, 50, 52a, 52b zu rekonstruieren, darunter jegliche Objekte (zum Beispiel Hindernisse, die zusätzliche Anhänger 16, wie nachfolgend näher beschrieben, oder Kopplungsvorrichtungen 14 beinhalten können), darin. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, verwendet werden, um einen Standort des Objekts relativ zu den zwei Bildquellen zu bestimmen, unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 64 bekannte Programmierungen und/oder Funktionalitäten verwenden, um ein Objekt innerhalb von Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen relativ zu der Positionierung von jeglichen Kameras 48, 50, 52a und 52b, die an dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder von dem System 10 verwendet werden, darunter relativ zu dem Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12, beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 48, 50, 52a und 52b relativ zu dem Mittelpunkt 36 und/oder zueinander für Objektpositionierungsberechnungen verwendet werden können und zu Objektpositionsdaten zum Beispiel relativ zu dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 34 (1) mit bekannten Positionen relativ zu dem Mittelpunkt 36 führen.
Wie in 5 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und Betriebsroutine 68 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und die Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers 16 auszurichten. Beim Starten des Kupplungsunterstützungssystem 10, wie zum Beispiel durch Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42, kann zum Beispiel die Bildverarbeitungsroutine 64 die Kopplungsvorrichtung 14 innerhalb der Bilddaten 55 identifizieren und zumindest versuchen, die Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 relativ zu der Kupplungskugel 34 unter Verwendung Bilddaten 55 gemäß einem der vorstehend erörterten Beispiele, um eine Entfernung D_c zu der Kopplungsvorrichtung 14 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen der Kopplungsvorrichtung 14 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann außerdem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 alleine oder in Kombination mit den Bilddaten der Kopplungsvorrichtung 14 verwenden, um die Ausrichtung oder den Kurs 33 des Anhängers 16 zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Weg 32 ferner abgeleitet werden, um das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs des Kurses 33 des Anhängers 12 auszurichten. Es ist anzumerken, dass eine derartige Ausrichtung nicht erfordern könnte, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel oder kollinear zu dem Kurs 33 des Anhängers 16 ist, jedoch einfach innerhalb eines Bereichs liegen kann, der im Allgemeinen eine Verbindung der Kupplungskugel 34 mit der Kopplungsvorrichtung 14 ohne Kollision zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 erlaubt und ferner unmittelbares kontrolliertes Zurückfahren des Anhängers 16 unter Verwendung des Fahrzeugs 12 erlauben kann. Auf diese Weise kann der Winkelbereich derart sein, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Anhänger 16 an dem Ende der Betriebsroutine 68 derart ist, dass der Winkel zwischen der Längsachse 13 und dem Kurs 33 geringer ist als der Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und Anhänger 16, wenn sie gekoppelt sind, oder eine angemessene Schätzung davon. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derart sein, dass die Längsachse 13 innerhalb etwa 30° von kollinear zu dem Kurs 33 in jede Richtung verläuft. In verschiedenen Beispielen, wie etwa, wenn die Länge L des Anhänger 16 bekannt ist, kann der Winkelbereich größer sein, wenn dies erlaubt ist, oder er kann kleiner sein, je nach der gewünschten Toleranz des Systems 10.
Wenn die Positionsinformationen erfasst wurden, können sie in Bezug auf die Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 innerhalb des Sichtfelds der Bilddaten 55 verwendet werden, um die Höhe H_c der Kopplungsvorrichtung 14 zu bestimmen oder zu schätzen. Sobald die Positionierung D_c , α_c der Kopplungsvorrichtung 14 bestimmt und gegebenenfalls durch den Benutzer bestätigt wurde, kann die Steuerung 26 die Kontrolle zumindest über das Fahrzeuglenksystem 20 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Wegs 32 zu steuern, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 an der Kopplungsvorrichtung 14 auszurichten, wie weiter unten erörtert.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, die die Positionierung D_c , α_c der Kopplungsvorrichtung 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 an der Kopplungsvorrichtung 14 auszurichten. Insbesondere können in dem Speicher 62 der Steuerung 26 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 gespeichert sein, einschließlich des Radstands W, der Entfernung von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, die hierin als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max , um den die gelenkten Räder 76 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 8 durch die Steuerung 26 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}}$
Die Wegableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Ort der Fahrzeugkupplungskugel 34 an der geschätzten Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um es zu ermöglichen, dass durch den Weg 32 der mindestmögliche Raum und die mindestens erforderlichen Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 82 beruhen kann, um sowohl eine seitliche Entfernung von der Kopplungsvorrichtung 14 als auch eine vordere oder hintere Entfernung von der Kopplungsvorrichtung 14 zu bestimmen als auch einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Einschränkungen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Wegs 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L und relativ zu dem nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Ort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifischen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 an der Kopplungsvorrichtung 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 die horizontale Bewegung Δx der Kopplungsvorrichtung 14 in einer Fahrtrichtung weg von der Achse durch Bestimmen der Bewegung der Kopplungsvorrichtung 14 in der vertikalen Richtung Δy, die erforderlich ist, um die Kupplungskugel 34 in der Kopplungsvorrichtung 14 aufzunehmen, ausgleichen kann. Eine derartige Funktionalität wird in den parallel anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldungen Nr. 14/736.391 und 16/038.462 erörtert, deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen sind.
Wie vorstehend erörtert, wird es der Steuerung 26 dann ermöglicht, zumindest das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 mit dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und dem Bremssteuersystem 70 (unabhängig davon, ob diese durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert werden, wie nachfolgend erörtert) zur Steuerung der (Vorwärts- oder Rückwärts-) Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zu steuern, sobald der gewünschte Weg 32, einschließlich des Endpunkts 35, unter Verwendung von einem der vorstehend erörterten Versatzbestimmungsschemata bestimmt wurde. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon von dem Positionierungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 steuert, wie es erforderlich ist, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten. Insbesondere kann durch den Weg 32, der auf Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 20 bestimmt wurde, der Lenkwinkel 8 abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 an dem Weg 32 angepasst werden, wie durch diesen vorgegeben. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Anpassung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der georteten Fahrzeugposition abhängig ist.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 bestimmt werden, um die erforderliche Seitwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringsten Anzahl von Manövern zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Weg 32 zwei Abschnitte beinhalten, die durch das Lenken von Rädern 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um die erforderliche Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 zu durchlaufen, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene Versatzausrichtung an der Kopplungsvorrichtung 14 zu bringen. Es ist anzumerken, dass Variationen des abgebildeten Wegs 32 verwendet werden können. Es ist ferner anzumerken, dass die Schätzwerte für die Positionierung D_c , α_c der Kopplungsvorrichtung 14 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 32 entlangfährt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn das Fahrzeug 12 sich der Kopplungsvorrichtung 14 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzwerte kontinuierlich abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 66 bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Weg 32 bei Bedarf zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Es ist ferner anzumerken, dass, bis eine derartige Bestimmung vorgenommen werden kann, die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 in seiner Bewegung entlang des Wegs 32 zu dem anfänglich abgeleiteten Endpunkt 35 nachzuverfolgen.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann spezifisch dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, eine bestimmte Kopplungsvorrichtung 14 eines betreffenden Anhängers 16a innerhalb der Bilddaten 55 zu lokalisieren, die mehrere Anhänger beinhalten können (wie etwa die Anhänger 16b-16f in 5). In dem Beispiel aus den 4-7 kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zuerst versuchen, Anhänger 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren, was basierend auf gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Charakteristika des Anhängers 16, einer Anzahl an verschiedenen Typen, Größen oder Konfigurationen von Anhängern, die mit dem System 10 kompatibel sind, oder Anhängern im Allgemeinen erfolgen kann. Wenn ein einzelner Anhänger, wie etwa der Anhänger 16 aus 4, identifiziert wird, kann das System 10 veranlassen, dass eine Angabe von solch einer Identifizierung dem Benutzer über die Fahrzeug-HMI dargestellt wird, einschließlich des in 4 gezeigten Kästchens 17, das dem auf der HMI 40 dargestellten Bild von oder basierend auf einer Ausgabe von der Steuerung 26 überlagert wird. In Verbindung mit einer derartigen Identifizierung und Angabe 17 des Anhängers 16 kann die Steuerung 26 eine Bestätigung von dem Benutzer verlangen, dass die Identifizierung des Anhängers 16 genau ist und es der korrekte Anhänger ist, für den ein automatischer Kupplungsvorgang abzuschließen ist, wie weiter unten beschrieben. In dem veranschaulichten Beispiel kann eine grafische Schaltfläche 90 auf der HMI 40 benachbart zu dem Anhängerangabekästchen 17 dargestellt werden, und der Benutzer kann dazu aufgefordert werden, die Anhängeridentifizierung zu bestätigen, bevor die Steuerung 26 mit dem automatischen Kupplungsvorgang fortfährt.
In einem ähnlichen Beispiel, das in den 5-7 gezeigt ist, kann die Steuerung 26 dazu in der Lage sein, mehrere Anhänger 16a und 16b innerhalb des Bilddaten 55 oder eines Teils davon zu identifizieren, wie weiter unten erörtert, und zwar mit entsprechenden Identifizierungskästchen 17a, 17b und Auswahlschaltflächen 90a, 90b, die für den Benutzer dargestellt werden, um den betreffenden Anhänger 16a oder 16b für das Ankuppeln auszuwählen. Insbesondere, wie in 5 gezeigt, kann eine Reihe von verschiedenen Anhängern 16a-16f in dem allgemeinen Bereich des Fahrzeugs 12 positioniert werden, einschließlich der Positionierung relativ zu dem Fahrzeug 12, sodass sich zumindest einige (z. B. Anhänger 16a-16e) der Vielzahl von Anhängern 16a-16f innerhalb des Sichtfeldes 49 der Kamera 48 und damit innerhalb der Bilddaten 55 befinden, die beide als das Bild 55 auf dem Bildschirm 42 dargestellt werden, wie in 6 gezeigt, und von der Steuerung 26 in der Bildverarbeitungsroutine 64 für die Identifizierung und Ortung von Anhänger und Kopplungsvorrichtung verwendet werden. Auf diese Weise setzt das System 10 einen Prozess um, um dem Benutzer die Identifizierung zumindest von einigen der Anhänger 16a-16e innerhalb der Bilddaten 55 zu kommunizieren und es dem Benutzer zu ermöglichen, den bestimmten dieser identifizierten Anhänger als betreffenden Anhänger für die Detektion durch die Kopplungsvorrichtung 14 und die Verwendung der assoziierten identifizierten Kopplungsvorrichtung für einen Ankuppelvorgang auszuwählen/zu bestätigen, für den hierin Beispiele erläutert werden.
Wie in 7 gezeigt, kann das System 10, wenn es erfolgreich mehrere Anhänger 16a, 16b und/oder assoziierten Kopplungsvorrichtungen 14a, 14b innerhalb der Bilddaten 55 identifiziert, Angaben für eine derartige Identifizierung in ähnlicher Weise darstellen, wie dies vorstehend in Bezug auf 5 erläutert wird. Wie in 7 veranschaulicht, können die Angaben für den Benutzer über die Fahrzeug-HMI dargestellt werden, einschließlich jeweiliger Kästchen 17a, 17b, die dem auf der HMI 40 dargestellten Bild von oder basierend auf einer Ausgabe von der Steuerung 26 überlagert werden. In Verbindung mit den Angaben 17a, 17b der Anhänger 16a, 16b kann die Steuerung 26 dem Benutzer ermöglichen, auszuwählen, welcher der identifizierten Anhänger 16a, 16b der gewünschte Anhänger ist, für den ein automatischer Ankuppelvorgang durchzuführen ist. In dem veranschaulichten Beispiel können jeweilige grafische Schaltflächen 90a, 90b auf der HMI 40 benachbart zu den Anhängerangabekästchen 17a, 17b dargestellt werden und der Benutzer kann dazu aufgefordert werden, den betreffenden Anhänger auszuwählen, bevor die Steuerung 26 mit dem automatischen Ankuppelvorgang fortfährt. Im vorliegenden Beispiel kann eine derartige Auswahl über eine Berührungseingabe des Benutzers auf dem Bildschirm 42 innerhalb des Bereichs der Schaltfläche 90a oder 90b entsprechend der Angabe 17a oder 17b des gewünschten betreffenden Anhängers 16a oder 16b erfolgen. In weiteren Beispielen kann der Benutzer mit einer physikalischen Steuerung (z. B. dem in 1 gezeigten Drehknopf 94), die mit der HMI 40 assoziiert ist, mit einer weiteren Eingabe zum Eingeben der Auswahl durch die Auswahl des gewünschten Anhängers 16a oder 16b scrollen. Nachdem der Benutzer die Auswahl des gewünschten betreffenden Anhängers 16a oder 16b eingegeben hat, kann das System 10 die Auswahl angeben, indem es beispielsweise die Auswahlschaltflächen 90a, 90b und die Angabe 17a oder 17b des nicht betreffenden Anhängers (16b und Angabe 17b im veranschaulichten Beispiel) entfernt, während die Angabe 17a des betreffenden Anhängers 16a im Videobild 53 vorhanden bleibt. In einem weiteren Beispiel kann die Angabe 17a des betreffenden Anhängers 16a die Farbe ändern (z. B. grün zu blau), sobald das System 10 die Auswahl vom Benutzer erhalten hat. Wie im Folgenden näher erläutert, kann System 10 dazu in der Lage sein, zusätzliche oder weniger der in den Bilddaten 55 vorhandenen Anhänger 16a-16e zu identifizieren, und kann zusätzliche Angaben von derartigen identifizierten Anhängern gemäß den hierin erörterten zusätzlichen Beispielen darstellen.
Nachdem der Anhänger 16 identifiziert wurde, kann die Steuerung 26 dann die Kopplungsvorrichtung 14 dieses Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 gleichermaßen basierend auf gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Charakteristika der Kopplungsvorrichtung 14 oder der Kopplungsvorrichtungen im Allgemeinen identifizieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 26 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 ähnlich wie Kästchen 17, das verwendet wird, um eine Bestätigung des Anhängers 16 anzufordern, eine Bestätigung der bestimmten Kopplungsvorrichtung 14 verlangen. Wenn die Bestimmung der Kopplungsvorrichtung 14 nicht bestätigt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, den die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten 55 anzupassen. In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 zunächst auf die Identifizierung des Anhängers 16 für die Anfangsphasen eines automatischen Ankuppelvorgangs stützen, wobei der Weg 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 zu einer zentral ausgerichteten Position in Bezug auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Weg 32 optimiert wird, sobald die Kopplungsvorrichtung 14 identifiziert wurde. Ein derartiges Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Anhänger 16 in einer ausreichenden Entfernung von dem Fahrzeug 12 befindet, um mit dem Rückwärtsfahren zu beginnen, ohne den genauen Endpunkt 35 des Wegs 32 zu kennen, und kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einer Entfernung befindet, bei dem die Auflösung der Bilddaten 55 eine genaue Identifizierung des Anhängers 16 ermöglicht, bei dem jedoch die Kopplungsvorrichtung 14 nicht genau identifiziert werden kann. Auf diese Weise kann die anfängliche Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 die Kalibrierung verschiedener Eingaben oder Messungen des Systems 12 ermöglichen, die beispielsweise die Genauigkeit von Entfernungsmessungen verbessern können, was dazu beitragen kann, die Identifizierung der Kopplungsvorrichtung 14 genauer zu machen. Gleichermaßen führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bildes innerhalb der Daten 55, die die Auflösung verbessern oder die Kopplungsvorrichtung 14 relativ zu den verbleibenden Abschnitten des Anhängers 16 so bewegen kann, dass sie leichter identifiziert werden kann.
Wie in dem schematischen Beispiel aus 8 gezeigt, kann die anfängliche Bestimmung der Position 28 eines möglichen betreffenden Anhängers 16a-16f mit einem akzeptierten Genauigkeitsniveau zur Ausführung der Wegableitungsroutine 66 und dem anschließenden automatischen Zurückfahren des Fahrzeugs 12 auf dem Weg 32 benötigt werden. Verschiedene Charakteristika oder Begrenzungen des Systems 10 können die Fähigkeit des Systems 10, die Anhänger 16a-16f (sowie die Kopplungsvorrichtung 14, wenn eine derartige Identifizierung durchgeführt wird) in den von dem Bildgebungssystem 18 Daten 55 unter bestimmten Bedingungen oder bei bestimmten Einstellungen zu identifizieren, beeinflussen. Darüber hinaus können verschiedene Charakteristika des Fahrzeugs 12 oder eines anderen Systems 10 die Fähigkeit des Systems 10, zu navigieren, beeinflussen, um einen betreffenden Anhänger 16a-16f zu erreichen, der jedoch innerhalb der Bilddaten 55 vorhanden ist. Abhängig von der bestimmten Konfiguration des Systems 10 können derartige Eigenschaften teilweise durch das vom System 10 verwendete Bildgebungssystem 18 gesteuert werden. Die Fähigkeit des Bildgebungssystems 18, einen beliebigen oder alle Anhänger 16a-16f und/oder die assoziierten Kopplungsvorrichtungen 14a-14f im gesamten Feld der Bilddaten 55 zu identifizieren, kann eingeschränkt sein. In einem Beispiel kann zumindest der Einfachheit halber davon ausgegangen werden, dass das System 10 nur die Rückfahrkamera 48 zur Detektion von Anhänger 16 und Kopplungsvorrichtung 14 verwendet, wobei die Rückfahrkamera 48 ein Sichtfeld 49 aufweist, das in seiner Gesamtheit im „Gesamtfeld“ der Bilddaten 55 enthalten ist (insbesondere bei Verwendung zusätzlicher Kameras 50, 52a, 52b würde das Gesamtfeld der Bilddaten 55 das gesamte zusammengesetzte Bild aller dieser verwendeten Kameras beinhalten). Die Einschränkungen des Bildgebungssystems 18 können die Funktionalität des gesamten Systems 10 nur auf eine begrenzte Entfernung zwischen der Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers und dem Fahrzeug 12 beschränken, da verschiedene Faktoren die Fähigkeit der Steuerung 26 zur Identifizierung eines Anhängers 16 oder seiner Kopplungsvorrichtung 14 einschränken können, wenn der Anhänger 16 und das Fahrzeug 12 zu nahe beieinander oder zu weit auseinander liegen. Beispielsweise kann die Auflösung der verschiedenen Kameras 48, 50, 52a, 52b im Bildgebungssystem 18 die Fähigkeit, Anhänger 16a-16f oder Kopplungsvorrichtungen 14a-14f über eine maximale Entfernung R1 vom Fahrzeug 12 hinaus zu identifizieren, beeinflussen, wobei der bestimmte Wert von R1 durch Umgebungsbedingungen beeinflusst wird, einschließlich der verfügbaren Licht- und/oder Wetterbedingungen (z. B. Regen oder Schnee).
Darüber hinaus kann ein minimale Entfernung R2 für die Detektion von Anhänger 16 oder Kopplungsvorrichtung 14 realisiert werden, da bestimmte Umsetzungen des Systems 10 sich auf dynamische Messungen (wie beispielsweise der Bodenoberfläche hinter dem Fahrzeug 12 oder andere Merkmale, die um die Kopplungsvorrichtung 14 herum sichtbar sind) stützen können, um das System 10 zu kalibrieren und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 beim Rückwärtsfahren zu verfolgen und die Position der Kopplungsvorrichtung 14 während des Betriebs des Systems 10 zu verfolgen. Insbesondere in dem vorstehenden Beispiel, in dem nur die Rückfahrkamera 48 von dem System 10 verwendet wird, kann es notwendig sein, Bewegungen innerhalb des Sichtfeldes 49 zu detektieren, um die Entfernung zu der betreffenden Kopplungsvorrichtung 14 zu identifizieren und eine genaue Nachverfolgung und Randauflösung zu gewährleisten (ein Aspekt der Bildverarbeitungsroutine 64). Darüber hinaus kann die Betriebsroutine 68 einen Längssteueralgorithmus beinhalten, der sich auf eine präzise Steuerung des Fahrzeugs 12 stützt, und ein Mindestmaß an Fahrweg, das in einem Beispiel R2 entspricht, ist erforderlich, um bestimmte Brems- und Antriebsstrangvariablen zu kalibrieren, um eine derartige Fahrzeugsteuerung zu erreichen. Noch ferner, wenn ein Anhänger 16 zu nahe am Fahrzeug 12 ist, können verschiedene Merkmale des Anhängers 16 als Anhänger selbst in der Bildverarbeitungsroutine 64 erscheinen, was bedeutet, dass der Anhänger 16 zur Unterstützung des Systems 10 über die minimale Entfernung R2 hinausgehen sollte, sodass eine Proportionalität der Merkmale, einschließlich des Anhängers 16 selbst sowie des Anhängers 16 bezogen auf das Gesamtfeld der Bilddaten 55, für die Funktionalität der Bildverarbeitungsroutine 64 optimiert ist.
Darüber hinaus können andere Einschränkungen der Funktionalität des Systems 10 dem akzeptablen Betriebsbereich zusätzliche Einschränkungen hinzufügen. In diesem Zusammenhang ist das System 10 möglicherweise nicht in der Lage, das Fahrzeug 12 in einer ersten Ansicht der Rückfahrkamera 48 (d. h. während der Identifizierung von Anhänger 16 oder Kopplungsvorrichtung 14) zu allen Positionen zu manövrieren. Insbesondere ist das System 10 unter anderem aufgrund einer seitlichen Spanne, die von einem Entfernungsbereich und der Lenkwinkel-δ-Grenzen des Fahrzeugs 12 abhängig ist, in seiner Fähigkeit eingeschränkt, eine mögliche Zielposition zu erreichen. In einem Aspekt bestimmt der maximale Lenkwinkel δ_max des Fahrzeugs 12 den Querbereich in Abhängigkeit von der Entfernung D_c zu der Kopplungsvorrichtung 14, wie nachfolgend genauer erörtert. Im Allgemeinen kann eine Umsetzung des Systems 10 das Manövrieren des Fahrzeugs 14 auf eine einzige Rückwärtsbewegung beschränken, die, wenngleich sie möglicherweise das Lenken sowohl in der linken als auch in der rechten Richtung beinhaltet, das Vorwärtsfahren des Fahrzeugs 12 beispielsweise zwischen aufeinanderfolgenden Instanzen des Rückwärtsfahrens nicht einschließt. Auf diese Weise wird die maximale seitliche Entfernung, die das Fahrzeug 12 bei einem automatisierten Kupplungsvorgang zurücklegen kann, durch den maximalen Lenkwinkel δ_max beschränkt. Wenn das Fahrzeug 12 durch Drehen der gelenkten Räder 76 und Rückwärtsfahren seitlich fährt, werden die seitlichen Grenzen einer Systembedienbarkeit 10 im Wesentlichen als ein theoretischer Weg der Kupplungskugel 34 bestimmt, der sich hinter dem Fahrzeug erstreckt und der dem Lenken des Fahrzeugs 12 bei dem maximalen Lenkwinkel und beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs zu einer beliebigen der Seiten entspricht. Auf diese Weise können sich die seitlichen Grenzen des Systems 10 von dem Fahrzeug 12 nach außen erstrecken, wobei die Entfernung von dem Fahrzeug 12 weg zunimmt. In einem weiteren Aspekt kann der Lenkwinkel δ auf einen Winkel δ_a beschränkt sein, der kleiner ist als der maximale Lenkwinkel δ_max , und zwar auf Grundlage von vorbestimmten Einschränkungen für ein zulässiges Schwingen des vorderen Endes des Fahrzeugs 12. Auf diese Weise können die seitlichen Grenzen der Funktionalität des Systems 10 weiter eingeschränkt werden.
Aufgrund dieser Einschränkungen kann das vorliegende System 10 dazu konfiguriert sein, lediglich mit Anhängern 16a-16f und zugehörigen Kopplungsvorrichtungen 14a-14f zu funktionieren, die in einem „gültigen“ Raumbereich bezogen auf das Fahrzeug 12 positioniert sind. Der Bereich wird durch die vorstehend aufgeführten Faktoren und möglicherweise zusätzliche Faktoren bestimmt, die sich auf die Fähigkeit des Systems 10 auswirken. Um eine derartige Positionierung des Fahrzeugs 12 relativ zu einem betreffenden Anhänger, wie etwa dem Anhänger 16a, aus einer Reihe von Anhängern 16a-16f sicherzustellen, kann das System 10 im Allgemeinen dazu konfiguriert sein, den Benutzer anzuweisen, das Fahrzeug 12 relativ zu mindestens dem gewünschten betreffenden Anhänger 16a derart zu positionieren, dass sich der Anhänger 16a in einem derartigen gültigen Bereich des Sichtfeldes der verwendeten Kameras, wie etwa dem Sichtfeld 49 der Rückfahrkamera 48, und der entsprechenden Bilddaten 55 befindet. Wie in 6 gezeigt, kann diese Richtung zum Darstellen eines „Ziels“ 45 als eine grafische Überlagerung auf einem Echtzeitvideobild 53 der Bilddaten 55 von einer oder mehreren der Kameras 48, 50, 52a, 52b in dem Bildgebungssystem 18, das auf dem Bildschirm 44 dargestellt wird, bereitgestellt werden. Das Ziel 45 kann auf dem Bildschirm 44 gemäß verschiedenen vorstehend beschriebenen Merkmalen des Systems 10 abgeleitet und/oder dargestellt werden und kann diese Merkmale und Systemanforderungen ausgleichen, um insgesamt eine allgemein verwendbare Funktionalität des Systems 10 bereitzustellen. Auf diese Weise kann das Ziel 45 innerhalb des Bildes 53 an einem Standort positioniert werden, der bestimmt wird, um einem tatsächlichen Standort relativ zu dem Fahrzeug 14 relativ zu der Bodenebene 30 zu entsprechen, auf der das Fahrzeug 12 positioniert ist (und auf der unabhängig von den tatsächlichen Bodeneigenschaften angenommen wird, dass die Anhänger 16a-16f vorhanden sind), der sich innerhalb der gültigen Zone für die Detektion des Anhängers 16 und der Kopplungsvorrichtung 14 und die Navigation des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung damit befindet. In dem gezeigten Beispiel entspricht das Ziel 45 unter Umständen nicht direkt dem vollständigen Bereich, innerhalb dessen eine derartige Detektion und Navigation möglich ist, sondern kann es sich hierbei vielmehr um einen allgemeinen Bereich handeln, der zuverlässig innerhalb der akzeptablen Zone liegt und eine Platzierung einer beliebigen der Kopplungsvorrichtungen 14a-14f und/oder der Anhänger 16a-16f innerhalb einer bestimmten Entfernung von dem Fahrzeug 12 erforderlich macht, einschließlich innerhalb einer maximalen und minimalen Entfernung von dem Fahrzeug 12 sowie innerhalb eines vorbestimmten maximalen seitlichen Versatzes von dem Fahrzeug 12. Wie gezeigt, kann dies dazu führen, dass das Ziel 45 sowohl in der horizontalen als auch der vertikalen Richtung im Allgemeinen zentral in dem Bild 53 positioniert ist und zum Beispiel etwa 5-15 % der Gesamtfläche des Bildes 53 ausmacht. In einigen Fällen ist das Ziel 45 unter Umständen zumindest in der vertikalen Richtung nicht genau in dem Bild 53 zentriert, wobei das Ziel 45 möglicherweise um etwa zwischen 30 % und 50 % der vertikalen Entfernung des Bildes 54 zentriert ist. In verschiedenen Beispielen die Positionierung der bestimmten Kamera(s), wie etwa der Kamera 48, an dem Fahrzeug 12 sowie die Eigenschaften (Brennweite usw.) der Kamera(s).
Die bestimmte Interaktion zwischen dem Benutzer und dem System 10, das über das vorstehend beschriebene Ziel 45 geführt wird, kann je nach gewünschtem Prozess zur Identifizierung und Auswahl eines betreffenden Anhängers (z. B. Anhängers 16a) aus einer Vielzahl von Anhängern 16a-16e (zum Beispiel) variieren. In einem Beispiel kann das System 10 beim Einleiten automatisch versuchen, einen der Anhänger 16a-16e innerhalb des Bereichs des Ziels 45 zu identifizieren, was alle Anhänger 16a-16e vollständig im Zielbereich oder teilweise im Zielbereich 45 beinhalten kann, abhängig von der Zielgröße 45 und anderen Systemparametern oder Anhängereigenschaften (einschließlich beispielsweise, ob die zugehörige Kopplungsvorrichtung 14 innerhalb des Ziels 45 liegt). Gleichzeitig kann das System 10 den Fahrer über die HMI 40 auffordern, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass die Kopplungsvorrichtung 14a-14e des gewünschten betreffenden Anhängers 16a-16e (oder nur der gewünschte betreffende Anhänger 16a-16e) im Bereich des Ziels 45 liegt. Wenn einer der sichtbaren Anhänger 16a-16e detektiert wird (was im Allgemeinen mit seiner Positionierung im Bereich des Ziels 45 übereinstimmen würde), kann das System 10 eine derartige Identifizierung angeben, wie vorstehend erörtert. Im veranschaulichten Beispiel befinden sich die beiden Anhänger 16a und 16b um einen akzeptablen Betrag innerhalb des Zielbereichs 45, sodass sie von dem System 10 identifiziert werden. Eine derartige Identifizierung, wie vorstehend erörtert, wird durch Hervorhebung der Anhänger 16a, 16b mit den Kästchen 17a, 17b (7) angegeben, während der Fahrer angewiesen wird, den gewünschten betreffenden Anhänger auszuwählen (z. B. durch Drücken der entsprechenden Schaltfläche 90a oder 90b). Zusätzlich kann das System 10 den Fahrer anweisen, das Fahrzeug 12 neu zu positionieren, um einen weiteren Anhänger 16c-16d in den Zielbereich 45 zu bewegen, um einen anderen derartigen Anhänger auszuwählen. Wenn die Auswahl erfolgt ist, kann das Fahrzeug 12 gemäß verschiedenen möglichen interaktiven Schemata die Steuerung des Fahrzeugs 12 von dem Benutzer übernehmen und kann das Fahrzeug 12 beim Ausrichten der Kupplungskugel 34 mit der Kopplungsvorrichtung 14 zum Kuppeln des Fahrzeugs 12 an den Anhänger 16 steuern.
Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 wird ein weiteres Beispiel zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Führung des Benutzers zu einer anfänglichen Ausrichtung des Fahrzeugs 12 mit dem gewünschten betreffenden Anhänger 16 einer Reihe von Anhängern 16a-16e in einer anfänglichen akzeptablen Zone beschrieben. Wie gezeigt, kann das Ziel 45 in einer Form angezeigt werden, die genauer der tatsächlichen akzeptablen Zone für die Positionierung des Anhängers 16 und der Kopplungsvorrichtung 14 relativ zu dem Fahrzeug 12 entspricht, wodurch eine erhöhte Flexibilität und ein besseres Verständnis der Anforderungen des Systems 10 verglichen mit dem verallgemeinerten Ziel aus 6 und 7 für den Benutzer bereitgestellt werden kann. Wie vorstehend erörtert, können die Sichtbarkeitsanforderungen der Betriebsroutinen 64, 66, 68 vorschreiben, dass ein gewünschter betreffender Anhänger 16 (oder zumindest die Kopplungsvorrichtung 14) zwischen einem Längsbereich zwischen der Grenze R1 und R2 positioniert wird, die der Entfernung von dem Fahrzeug 12 entspricht, wie in 8 gezeigt. Wie ebenfalls in 8 gezeigt, erstreckt sich der Querbereich für die akzeptable Zone zwischen der seitlichen Grenze L1 und L2, die sich, wie vorstehend erörtert, von der Kupplungskugel 34 entlang „maximal lenkbarer“ Wege nach außen erstrecken und die einem maximalen oder maximal zulässigen Lenkwinkel δ_max oder δ_a sowohl in der linken als auch der rechten Richtung entsprechen. Auf diese Weise ist die akzeptable Zone 110 eine Fläche entlang der Bodenebene 30, die sowohl im Längsbereich als auch im Querbereich liegt, und ist daher eine Fläche, die durch entsprechende Abschnitte der Längsgrenzen R1, R2 und der Quergrenzen L1, L2 begrenzt ist.
Wie in den 9 und 10 gezeigt, kann in einem Beispiel das Ziel 45 auf dem Bildschirm 42 als eine Überlagerung auf dem Videobild 53 dargestellt werden, das unter Verwendung der Bilddaten 55 angezeigt wird, die sich der akzeptablen Zone 110 auf dem Bild 53 annähern. Auf diese Weise können die jeweiligen Abschnitte der Bereiche R1, R2, L1, L2, welche die akzeptable Zone 110 begrenzen, auf eine Weise grafisch auf dem Bildschirm 42 dargestellt werden, welche die akzeptable Zone 110 auf der tatsächlichen Bodenebene 30 zum Beispiel auf Grundlage der Eigenschaften der Kamera 48 und der Position davon mit der Ansicht auf dem Bildschirm 42 korreliert, um eine perspektivische Projektion der akzeptablen Zone zu erhalten, die zumindest einigermaßen als ein Bereich des Bodens erscheint, der auf dem Bildschirm 42 sichtbar ist. Auf diese Weise kann der Benutzer das Fahrzeug 12 derart positionieren, dass sich der gewünschte betreffende Anhänger 16a innerhalb des Ziels 45 befindet, das der akzeptablen Zone 110 entspricht. In dem in 10 veranschaulichten Beispiel können, sobald eine solche Positionierung erreicht ist und das System 10 beispielsweise die Anhänger 16a und 16b innerhalb der akzeptablen Zone 110 detektiert oder auf das Ziel 45 ausgerichtet ist, die Angaben 17a und 17b der Anhänger 16a und 16b in Verbindung damit in Bild 53 überlagert werden und die Schaltflächen 90a und 90b zur Benutzerbestätigung des vorgesehenen Anhängers 16 angezeigt werden. In einer weiteren Variation kann das Bild des Ziels 45 derart umgekehrt werden, dass die grafische Überlagerung einer „ungültigen“ Zone für die Anhängerpositionierung entspricht, wie in der anhängigen, gemeinsam zugewiesenen US-Patentanmeldung, eingereicht unter der Nummer des Anwalts 84020869, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin enthalten ist, näher erörtert wird.
In beiden der veranschaulichten Darstellungen des Ziels 45 der 6 und 7 und der 9 und 10 kann das System 10 eine Angabe bereitstellen und die Auswahl eines betreffenden Anhängers 16 einer Reihe von Anhängern 16 gemäß verschiedenen alternativen Schemata ermöglichen. In einem Beispiel kann das System 10 bei der Aktivierung auf eine Benutzerangabe des betreffenden Anhängers 16a über eine Touch-Eingabe auf dem Bildschirm 42 warten (d. h. ohne das Ziel 45 auf dem Bildschirm 42 darzustellen). Wenn möglich, kann das System 10 den betreffenden Anhänger 16a identifizieren, z. B. unter Verwendung der Bildverarbeitungsroutine 64 in Verbindung mit der Touch-Eingabe. Wenn der Anhänger 16a identifiziert wurde, kann das System 10 die Position des Anhängers 16a analysieren und kann bestimmen, ob sich der Anhänger 16a in der gültigen Zone 110 befindet. Wenn sich der Anhänger 16a nicht in der gültigen Zone 110 befindet (z. B. durch Überschreiten einer der beiden Quergrenzen L1, L2) oder überhaupt nicht identifiziert werden kann (was möglicherweise darauf hindeutet, dass sich der Anhänger außerhalb des Längsbereichs befindet), kann das System 10 dann das Ziel 45 auf dem Bildschirm 42 darstellen und den Fahrer anweisen, das Fahrzeug 12 entsprechend neu zu positionieren, während die Nachverfolgung des Anhängers 16a (sofern detektiert) beibehalten wird, bis sich der Anhänger 16a in der gültigen Zone 110 befindet. In einer weiteren Variation kann das System 10 Angaben 17 auf allen Anhängern platzieren, die identifiziert werden können, auch innerhalb eines Schwellenwerts, der möglicherweise nicht zur Führung geeignet ist, z. B., wenn ein Anhänger 16 von dem System 10 identifiziert wird, aber entweder über die Längsgrenzen R1, R2 hinausgeht, oder wenn ein zuverlässig identifizierter Anhänger 16 die Quergrenzen L1,L2 der akzeptablen Zone 110 überschreitet. Auf diese Weise können den identifizierten Anhängern (z. B. Anhängern 16c-16e in 10) Indikatoren zugeordnet sein, die eine andere Farbe aufweisen als die Indikatoren 17a, 17b, die mit den Anhängern 16a, 16b innerhalb der akzeptablen Zone 110 assoziiert sind, oder sie können anderweitig angeben, dass die Anhänger derzeit nicht auswählbar sind (z. B. durch Durchstreichen oder Auskreuzen oder Fehlen von damit assoziierten grafischen Schaltflächen). In einer weiteren Variation, wenn ein Benutzer versucht, einen derartigen Anhänger 16c-16e auszuwählen (z. B. durch eine Touch-Eingabe auf dem Bildschirm 42 im Bereich von einem der Anhänger 16c-16e), kann das System 10 auf dem Bildschirm 42 eine Angabe darstellen, dass der Anhänger nicht ausgewählt werden kann und dass das Fahrzeug 12 neu positioniert werden kann, um den Anhänger innerhalb des Zielbereichs 45 zur Auswahl zu platzieren. In einer derartigen Variation kann das System 10 die identifizierten Anhänger 16a-16e nachverfolgen, während sich das Fahrzeug 12 auf der Bodenebene 30 bewegt, und alle Angaben ändern, die mit den identifizierten Anhängern 16a-16e assoziiert sind, während sie sich in die und aus der zulässigen Zone 110 relativ zu dem Fahrzeug 12 bewegen.
Unter Bezugnahme auf die 11-14 kann, sobald der betreffende Anhänger 16a und die assoziierte Kopplungsvorrichtung 14a identifiziert wurden und das System 10 den Weg 32 bestimmt, um die Kupplungskugel 34 an der Kopplungsvorrichtung 14a auszurichten, die Betriebsroutine 68 das Fahrzeug 12 weiter führen, bis die Kupplungskugel 34 relativ zu der Kopplungsvorrichtung 14a in der gewünschten Position 38d ist, damit die Kopplungsvorrichtung 14a in die Kupplungskugel 34 eingreift, wenn die Kopplungsvorrichtung 14 in eine horizontale Ausrichtung damit abgesenkt wird. In dem vorstehend erörterten Beispiel überwacht die Bildverarbeitungsroutine 64 durchgehend die Positionierung D_c , α_c der Kopplungsvorrichtung 14a, ununterbrochen oder bei Verfügbarkeit, während der Ausführung der Betriebsroutine 68, einschließlich wenn die Kopplungsvorrichtung 14a durch die Rückfahrkamera 48 zu einem klareren Bild wird, wie in 12 gezeigt, und zwar mit durchgehender Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32, wie in 11 gezeigt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 auch durch die Koppelnavigationsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14a durchgehend aktualisiert wird und in die Wegableitungsroutine 66 eingegeben wird, wenn der Weg 32 und/oder der Endpunkt 35 präzisiert werden kann oder aktualisiert werden sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen hinsichtlich Höhe H_c , Entfernung D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 55), einschließlich wenn sich das Fahrzeug näher an den Anhänger 16a bewegt, wie in 13 gezeigt. Noch ferner kann für die Kopplungsvorrichtung 14a angenommen werden, dass sie statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 dadurch nachverfolgt werden kann, dass die Nachverfolgung der Kopplungsvorrichtung 14 fortgesetzt wird, um das Erfordernis der Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf eine ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine vorbestimmte 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 Kopplungsvorrichtung 14a nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 zu der gewünschten Position 38d davon relativ zu der nachverfolgten Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 zu konvergieren, wie vorstehend erörtert und in 23 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 15 ist nun ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Schritte der Verwendung des Kupplungsunterstützungssystems 10 zur Ausrichtung einer Fahrzeugkupplungskugel 34 an einer Kopplungsvorrichtung 14a eines betreffenden Anhängers 16a zeigt. Insbesondere wird das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 210 gestartet. Die Steuerung 26 kann, sobald das Kupplungsunterstützungssystem 10 eingeleitet 210 ist, das Bildgebungssystem 18 verwenden, um die sichtbare Szene unter Verwendung einer beliebigen oder von allen der Kameras 48, 50, 52a, 52b zu scannen (Schritt 212). Der Szenen-Scan (Schritt 212) kann dazu verwendet werden, Anhänger 16a-16e zum Beispiel innerhalb der Bilddaten 55 bei 214 zu identifizieren. Wenn keine Anhänger identifiziert werden, kann das System 10 den Fahrer bei 216 anweisen, das Fahrzeug 12 derart zu positionieren, dass sich der gewünschte Anhänger 16a innerhalb des Zielbereichs 45 befindet (gemäß einem der verschiedenen vorstehenden Beispiele). Alternativ, wenn beispielsweise ein oder mehrere Anhänger 16a, 16b identifiziert werden, kann das System 10 die identifizierten Anhänger 16a, 16b angeben 218 und den Benutzer anweisen, einen von mehreren Anhängern auszuwählen oder die Identifizierung eines einzelnen Anhängers zu bestätigen. Sobald ein betreffender Anhänger 16a ausgewählt oder bestätigt wurde, kann das System 10 die mit dem betreffenden Anhänger 16a assoziierte Kopplungsvorrichtung 14a bei 220 identifizieren (die auch vom Benutzer bestätigt werden kann).
Falls die Kopplungsvorrichtung 14 in den Bilddaten 55 identifiziert werden kann, können dann die Höhe H_c , die Entfernung D_c und der Versatzwinkel α_c der Kopplungsvorrichtung 14, wie in Schritt 214 identifiziert, unter Verwendung der verfügbaren Bilddaten 55 (Schritt 222), wie vorstehend erörtert, bestimmt werden, einschließlich unter Verwendung der Bildverarbeitungsroutine 64. Wie vorstehend erörtert, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 dazu programmiert oder anderweitig dazu konfiguriert sein, die Kopplungsvorrichtung 14 des Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren (Schritt 214). Auf diese Weise kann die Steuerung 26, nachdem die Ergebnisse des anfänglichen Szenen-Scans (Schritt 212) analysiert wurden, bestimmen, ob die Kopplungsvorrichtung 14 von dem Benutzer bestätigt wurde (wie etwa über die HMI 40). Wenn die Kopplungsvorrichtung 14 nicht bestätigt wurde oder wenn eine bestimmte Kopplungsvorrichtung 14 abgelehnt wurde, kann der Szenen-Scan (Schritt 212) fortgesetzt werden, einschließlich, während der Fahrer angewiesen wird, das Fahrzeug 12 zu bewegen, um es besser an dem Anhänger 16 auszurichten, einschließlich durch Positionieren des Anhängers 16 und/oder der Kopplungsvorrichtung 14 innerhalb eines beliebigen der vorstehend beschriebenen Ziele 45, bis die Kopplungsvorrichtung 14 identifiziert wurde.
Wenn die Kopplungsvorrichtung 14 identifiziert und bestätigt wurde, kann die Wegableitungsroutine 66 dazu verwendet werden, den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Kupplungskugel 34 an der Kopplungsvorrichtung 14 in Schritt 222 auszurichten. Auf diese Weise wird die Positionierung D_h , α_h der Kopplungsvorrichtung 14 aus den Bilddaten 55 extrahiert und verwendet, um die Kopplungsvorrichtung 14 in den gespeicherten Daten zu platzieren, welche die Bildkoordinaten mit den Koordinaten der realen Welt des Bereichs, der das Fahrzeug 12 umgibt, verbinden. Dabei verwendet die Steuerung 26 die Wegableitungsroutine 66, um den Weg 32 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 an der vorhergesagten Position 28 der Kopplungsvorrichtung 14 in eine Eingreifposition über der Kupplungskugel 34 zu bestimmen, wie vorstehend in Bezug auf die 11-14 beschrieben.
Sobald der Weg 32 abgeleitet wurde, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer U dazu auffordern, die Steuerung zumindest von dem Lenkrad des Fahrzeugs 12 (und gegebenenfalls der Drossel 73 und Bremse, in der Umsetzung des Kupplungsunterstützungssystems 10, das vorstehend beschrieben ist, wobei die Steuerung 26 die Steuerung des Antriebsstrangsteuersystems 72 und des Bremssteuersystems 70 während der Ausführung der Betriebsroutine 68 übernimmt) aufzugeben. Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 20 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 80, wie vorstehend erörtert) zu steuern, beginnt die Steuerung 26, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Wegs 32 zu bewegen. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 steuert dann das Lenksystem 20 (Schritt 224), um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 26 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems 72 und des Bremssteuersystems 70 steuert. Wie vorstehend erörtert, kann die Steuerung 26 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem 20 steuern, während die Position D_c , α_c der Kopplungsvorrichtung 14 nachverfolgt wird, bis das Fahrzeug 12 den Endpunkt 35 erreicht (Schritt 226), an dem die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 die gewünschte Position 38_d für die gewünschte Ausrichtung an der Kopplungsvorrichtung 14 erreicht, wobei die Betriebsroutine 68 an diesem Punkt enden kann (Schritt 228), entweder, indem das Bremssystem 70 gesteuert wird, um das Fahrzeug 12 dazu zu veranlassen, anzuhalten (was schrittweise erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf einen solchen Punkt zufährt) oder indem ein Befehl an den Benutzer U ausgegeben wird, das Fahrzeug 12 anzuhalten (was ebenfalls schrittweise oder durch einen Countdown erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf den erwünschten Ort zufährt), bevor das Kupplungsunterstützungssystem 10 deaktiviert wird (Schritt 230). Das Fahrzeug 12 kann dann normal gefahren werden, während das System 10 im Leerlauf bleibt, bis eine Neuaktivierungseingabe 232 empfangen wird, womit das vorstehend beschriebene Verfahren erneut bei dem Scan-Schritt 212 startet.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: eine Steuerung zum: Erhalten von Bilddaten von dem Fahrzeug; Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten; Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern; Identifizieren einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers; Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um das Fahrzeug dazu zu veranlassen, derart zu lenken, dass es eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an der Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers ausrichtet.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung ferner ein Videobild aus, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend: die Bilddaten; und eine Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von Anhängern überlagert sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Videobild ferner eine Vielzahl von grafischen Anhängerauswahlschaltflächen, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern überlagert sind.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einer Benutzereingabe entspricht, die mit einer der Vielzahl von Anhängerauswahlschaltflächen assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einem der Vielzahl von Anhängeridentifizierungsbildern entspricht, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung die Vielzahl von Anhängern in einem festgelegten Bereich der Bilddaten, wobei der festgelegte Bereich kleiner ist als ein Gesamtfeld der Bilddaten.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht das Gesamtfeld der Bilddaten einem Gesamtfeld des Sichtfeldes der Kamera.
Gemäß einer Ausführungsform ist der festgelegte Bereich der Bilddaten ein Zielbereich, der innerhalb eines mittleren Abschnitts der Bilddaten angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung ferner ein Videobild aus, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend: die Bilddaten; und eine grafische Überlagerung des festgelegten Bereichs auf den Bilddaten in einer proportional korrelierten Weise.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einem Abschnitt der Bilddaten außerhalb des festgelegten Bereichs und der Auswahl des betreffenden Anhängers entspricht; und beinhaltet in der grafischen Überlagerung eine Anweisung zur Neupositionierung des Fahrzeugs, sodass sich ein angegebener Anhänger innerhalb des festgelegten Bereichs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung das Lenksignal an einem Lenksystem aus, das in dem Fahrzeug integriert ist, und leitet die Steuerung das Lenksignal auf Grundlage von zumindest einem maximalen Lenkwinkel des Lenksystems ab.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: ein Lenksystem; eine Kamera, die an einer Außenseite des Fahrzeugs positioniert ist; und eine Steuerung zu Folgendem: Erhalten von Bilddaten von der Kamera; Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten; Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern; und Ausgeben eines Lenksignals an das Lenksystem des Fahrzeugs, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung ferner die Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers nach dem Empfangen der Auswahl des betreffenden Anhängers.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs, wobei: die Steuerung ferner ein Videobild ausgibt, das auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle angezeigt werden kann, darunter: die Bilddaten; und eine Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von Anhängern überlagert sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Videobild ferner eine Vielzahl von grafischen Anhängerauswahlschaltflächen, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern überlagert sind;
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einer der Vielzahl von Anhängerauswahlschaltflächen assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einer Benutzereingabe entspricht, die mit einer der Vielzahl von Anhängeridentifizierungsbildern assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung die Vielzahl von Anhängern in einem festgelegten Bereich der Bilddaten, wobei der festgelegte Bereich kleiner ist als ein Gesamtfeld der Bilddaten.
Gemäß einer Ausführungsform entspricht das Gesamtfeld der Bilddaten einem Gesamtfeld des Sichtfeldes der mindestens einen Kamera.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Ankuppeln an einen Anhängern bereitgestellt, aufweisend: Erhalten von Bilddaten für ein Sichtfeld entfernt von einer Rückseite des Fahrzeugs; Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten; Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern; und Ausgeben eines Lenksignals an das Lenksystem des Fahrzeugs, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers auszurichten.
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 14736391 [0021]
US 16038462 [0021]

Claims

Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung zum: Erhalten von Bilddaten von dem Fahrzeug; Identifizieren einer Vielzahl von Anhängern innerhalb der Bilddaten; Empfangen einer Auswahl eines betreffenden Anhängers der Vielzahl von Anhängern; Identifizieren einer Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers; Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um das Fahrzeug dazu zu veranlassen, derart zu lenken, dass es eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an der Kopplungsvorrichtung des betreffenden Anhängers ausrichtet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner ein Videobild ausgibt, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend: die Bilddaten; und eine Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von Anhängern überlagert sind.
System nach Anspruch 2, wobei das Videobild ferner eine Vielzahl von grafischen Anhängerauswahlschaltflächen beinhaltet, die den Bilddaten an jeweiligen Positionen benachbart zu jedem der Vielzahl von grafischen Anhängeridentifizierungsbildern überlagert sind.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfängt, die einer Benutzereingabe entspricht, die mit einer der Vielzahl von Anhängerauswahlschaltflächen assoziiert ist, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfängt, die einem der Vielzahl von Anhängeridentifizierungsbildern entspricht, wobei eine derartige Eingabe als Auswahl des betreffenden Anhängers empfangen wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Vielzahl von Anhängern in einem festgelegten Bereich der Bilddaten identifiziert, wobei der festgelegte Bereich kleiner ist als ein Gesamtfeld der Bilddaten.
System nach Anspruch 6, wobei das Gesamtfeld der Bilddaten einem Gesamtfeld des Sichtfeldes der Kamera entspricht.
System nach Anspruch 6, wobei der festgelegte Bereich der Bilddaten ein Zielbereich ist, der innerhalb eines mittleren Abschnitts der Bilddaten angeordnet ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner ein Videobild ausgibt, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, beinhaltend: die Bilddaten; und eine grafische Überlagerung des festgelegten Bereichs auf den Bilddaten in einer proportional korrelierten Weise.
System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung eine Eingabe von der Mensch-Maschine-Schnittstelle empfängt, die einem Abschnitt der Bilddaten außerhalb des festgelegten Bereichs und der Auswahl des betreffenden Anhängers entspricht.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung in der grafischen Überlagerung eine Anweisung zur Neupositionierung des Fahrzeugs beinhaltet, sodass sich ein angegebener Anhänger innerhalb des festgelegten Bereichs befindet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung das Lenksignal an ein Lenksystem, das in dem Fahrzeug enthalten ist, ausgibt.
System nach Anspruch 12, wobei die Steuerung das Lenksignal basierend auf mindestens einem maximalen Lenkwinkel des Lenksystems ableitet.
Fahrzeug, umfassend: ein Lenksystem; eine Kamera, die an einer Außenseite des Fahrzeugs positioniert ist; und das System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung zu Folgendem dient: Erhalten von Bilddaten von der Kamera; und Ausgeben des Lenksignals an das Fahrzeuglenksystem.