-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns und eine Vorrichtung zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns.
-
Stand der Technik
-
Fahrerassistenzsysteme für Fahrzeuggespanne benötigen Informationen bezüglich der Lage der angehängten Wagen relativ zum Zugfahrzeug. Diese Informationen können ausgewertet werden, um etwa den Nutzen von Funktionen mit einem Fokus auf einem Seitenbereich neben dem Zugfahrzeug zu erhöhen, etwa beim Überwachen von toten Winkeln. Andere Funktionen, etwa ein Rangierassistent, können durch derartige Information überhaupt erst ermöglicht werden.
-
Von Bedeutung ist der Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und dem Anhänger oder allgemeiner zwischen zwei Fahrzeugen des Fahrzeuggespanns. Dieser kann für einen Sattelauflieger mit Sensorik in der Kupplung erfasst werden. Für eine Mehrzahl von Rotationspunkten, etwa bei Drehschemelanhängern oder mehreren Anhängern ist eine derartige Sensorik jedoch nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich.
-
Vorteilhaft ist eine kontaktlose Abtastung der Umwelt und damit des Anhängers. Aus der
DE 10 2010/006521 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Knickwinkels eines Fahrzeuggespanns bekannt, wobei mittels eines bildgebenden Sensors eine Fahrzeugumgebung abgetastet wird, und wobei mittels gemessener Flussvektoren der Knickwinkel bestimmt wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 bereit.
-
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns. Radardaten werden durch mindestens einen an einem Fahrzeug des Fahrzeuggespanns angeordneten Radarsensor ermittelt. Mindestens eine Positionsinformation wird anhand der ermittelten Radardaten berechnet, welche eine Fahrzeugposition mindestens eines weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns betrifft. Der mindestens eine Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug mit dem mindestens einen Radarsensor und dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns wird unter Verwendung der berechneten Positionsinformation berechnet.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung demnach eine Vorrichtung zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns, mit einer Schnittstelle und einer Recheneinrichtung. Die Schnittstelle empfängt Radardaten, welche durch mindestens einen an einem Fahrzeug des Fahrzeuggespanns angeordneten Radarsensor ermittelt werden. Die Recheneinrichtung berechnet anhand der ermittelten Radardaten mindestens eine Positionsinformation, welche eine Fahrzeugposition des mindestens eines weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns betrifft. Die Recheneinrichtung berechnet weiter den mindestens einen Knickwinkels zwischen dem Fahrzeug mit dem mindestens einen Radarsensor und dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns unter Verwendung der berechneten Positionsinformation.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Erfindung erlaubt eine kontaktlose Ermittlung des mindestens einen Knickwinkels des Fahrzeuggespanns. Gegenüber bildgebenden Verfahren, etwa Videokameras, ist das Messprinzip des Radarsensors typischerweise unabhängig von Ausleuchtungs- und Wettereinflüssen, sodass eine sehr hohe Verfügbarkeit gewährleistet werden kann.
-
Anders als bei mechanischen Sensoren, etwa in der Sattelkupplung, ist der Radarsensor auch im Wesentlichen keinem Verschleiß ausgesetzt.
-
Schließlich sind Radarsensoren typischerweise bereits in modernen Kraftfahrzeugen verbaut, um verschiedene Funktionalitäten zur Unterstützung des Fahrers bereitzustellen, sodass keine zusätzlichen Komponenten zum Bestimmen des mindestens einen Knickwinkels das Fahrzeuggespanns erforderlich sind.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns umfasst das Berechnen der mindestens einen Positionsinformation das Bestimmen einer Mikrodoppler-Information anhand der ermittelten Radardaten umfasst, wobei anhand der Mikrodoppler-Information eine Position und/oder Anzahl von Rädern des mindestens einen weiteren Fahrzeugs ermittelt wird. Aufgrund der Rotation der Felgen bewegen sich Bereiche der Felgen auf den Radarsensor zu und andere Bereiche von dem Radarsensor weg. Diese typische Geschwindigkeitsverteilung kann anhand des Mikrodoppler-Effekts erkannt werden, sodass die Position der Räder exakt bestimmt werden kann. Die Information bezüglich Position und/oder Anzahl von Rädern bzw. von Achsen des mindestens einen weiteren Fahrzeugs kann zum Erkennen des Typs des Anhängers verwendet werden und erhöht weiterhin die Genauigkeit des ermittelten Knickwinkels. Der Mikrodoppler-Effekt für Radardaten bzw. Radarsignale ist bekannt, siehe bspw die Veröffentlichung von Victor Chen et al.: „Micro-Doppler Effect in Radar: Phenomenon, Model, and Simulation Study" in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 42, Nr. 1, Januar 2006.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird anhand eines Fahrzeuggespannmodells der mindestens eine Knickwinkel geschätzt, wobei der anhand der Radardaten berechnete mindestens eine Knickwinkel unter Verwendung des anhand des Fahrzeuggespannmodells geschätzten mindestens einen Knickwinkels korrigiert wird. Hierbei können statistische Verfahren zum Einsatz kommen. Insbesondere kann die Messgenauigkeit der Radardaten berücksichtigt werden, um eine Genauigkeit des anhand der Radardaten berechneten mindestens einen Knickwinkels zu berechnen. Weiter kann eine Genauigkeit des anhand eines Fahrzeuggespannmodells berechneten Knickwinkels berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Genauigkeit von Fahrzeuggespannmodellen, welche eine Kinematik des Anhängers beschreiben, größer als für Modelle, welche diese Kinematik nicht beschreiben.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird eine Zuordnung der ermittelten Radardaten zu dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns durchgeführt, unter Verwendung des anhand des Fahrzeuggespannmodells geschätzten mindestens einen Knickwinkels. Anhand des geschätzten mindestens einen Knickwinkels kann die zu erwartende Position bzw. Orientierung des mindestens einen weiteren Fahrzeugs vorgegeben werden, sodass zwischen Radardaten, welche dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns zuzuordnen sind, und Radardaten, welche von anderen Objekten im Fahrzeugumfeld stammen, leichter unterschieden werden kann.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird der mindestens eine Knickwinkel unter Verwendung einer Fahrinformation des Fahrzeugs, an welchem der Radarsensor angeordnet ist, geschätzt. Bei der Fahrinformation kann es sich um zumindest eines von einer momentanen Geschwindigkeit, einer momentanen Gierrate, einem momentanen Lenkwinkel und einem allgemeinen Fahrzeugparameter des Fahrzeugs, an welchem der Radarsensor angeordnet ist, handeln.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird das Schätzen des mindestens einen Knickwinkels für eine Vielzahl von Fahrzeuggespannmodellen durchgeführt, wobei anhand eines Vergleichs des mindestens einen anhand der Vielzahl von Fahrzeuggespannmodellen geschätzten Knickwinkels mit dem anhand der Radardaten berechneten mindestens einen Knickwinkel ein Fahrzeuggespannmodell aus der Vielzahl von Fahrzeuggespannmodellen ausgewählt wird, welches das Fahrzeuggespann am besten beschreibt. Die verschiedenen Fahrzeuggespannmodelle können sich etwa durch die Anzahl und Positionen der Achsen, die Länge des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns unterscheiden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann ein Fahrer den Typ des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns manuell auswählen. Ein entsprechendes Fahrzeuggespannmodell wird dann der weiteren Auswertung der Radardaten zugrunde gelegt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird anhand der berechneten Positionsinformation weiter mindestens eines berechnet von:
- - einer Achsposition von Achsen des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns;
- - einer Länge des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns; und
- - einem Typ des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns.
-
Die Erkennung des Typs des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns ist vorteilhaft, da sich verschiedene Anhänger in ihrer Kinematik unterscheiden können. Dadurch kann eine genauere und unter diversen Umwelteinflüssen robuste Lösung bereitgestellt werden. Insbesondere kann anhand des Typs des mindestens einen weiteren Fahrzeugs die Zuordnung von Radardaten zu dem mindestens einen weiteren Fahrzeug verbessert werden, da anhand der erkannten Kinematik des mindestens einen weiteren Fahrzeugs die voraussichtliche Position des mindestens einen weiteren Fahrzeugs besser geschätzt werden kann. Insbesondere bei nachgerüsteten Fahrerassistenzsystemen ist der Typ des mindestens einen weiteren Fahrzeugs üblicherweise nicht bekannt, sodass die automatische Bestimmung anhand der Radardaten vorteilhaft ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns wird der Typ des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns anhand einer oder mehrerer Achspositionen und/oder der Länge des mindestens einen weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns berechnet.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel des Fahrzeuggespanns ist der mindestens eine Radarsensor an einem Zugfahrzeug des Fahrzeuggespanns angeordnet. Der Radarsensor kann jedoch auch in einen der Anhänger integriert sein.
-
Figurenliste
-
Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung von Radarreflexionen sowie Positionen eines Zugfahrzeugs und eines Anhängers; und
- 3 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll im Allgemeinen keine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung 1 zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Schnittstelle 2, welche mit einem oder mehreren Radarsensoren 4 gekoppelt ist, etwa durch eine Kabelverbindung oder eine kontaktlose Verbindung. Über die Schnittstelle 2 empfängt die Vorrichtung 1 Radardaten von dem mindestens einen Radarsensor 4. Der Radarsensor 4 ist an einem Fahrzeug des Fahrzeuggespanns angeordnet, vorzugsweise an einem Zugfahrzeug. Die Vorrichtung 1 kann in den Radarsensor integriert sein oder Teil eines Fahrerassistenzsystems sein. Insbesondere kann sich die Vorrichtung 1 ebenfalls in dem Fahrzeug befinden, in welchem sich der mindestens eine Radarsensor 4 befindet, d.h. bevorzugt in dem Zugfahrzeug.
-
Bei dem Fahrzeuggespanns kann es sich um einen Lastzug, d.h. Lastwagen mit Anhänger, ein Sattelzug, d.h. Sattelzugmaschine mit Sattelauflieger, ein Bus-Gespann, d.h. ein Gespann aus Solobus und Busanhänger, eine Wegebahn, d.h. ein Gespann aus Zugfahrzeug und angehängten Personenwagen, ein Wohnwagen-Gespann, d.h. Zugfahrzeug mit Wohnwagen, ein Motorradgespann, d.h. Motorrad mit Anhänger, eine Zugmaschine mit Wagen, oder dergleichen handeln. Die Erfindung ist nicht auf ein Fahrzeuggespann mit einer bestimmten Anzahl von Fahrzeugen beschränkt, sondern insbesondere für eine beliebige Anzahl von Anhängern anwendbar.
-
Die empfangenen Radardaten werden einer Recheneinrichtung 3 der Vorrichtung 1 bereitgestellt. Die Recheneinrichtung 3 umfasst mindestens einen Prozessor, Mikroprozessor, integrierten Schaltkreis oder dergleichen. Weiter umfasst die Recheneinrichtung 3 einen Speicher, um die empfangenen Radardaten zu speichern.
-
Die Recheneinrichtung 3 berechnet anhand der von dem mindestens einen Radarsensor 4 ermittelten Radardaten mindestens eine Positionsinformation bezüglich einer Fahrzeugposition mindestens eines weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns, d.h. vorzugsweise eines Anhängers. Insbesondere kann die Positionsinformation Informationen bezüglich zumindest eines Teils einer Kontur und/oder einer Position von Rädern des mindestens einen weiteren Fahrzeugs umfassen.
-
Anhand der berechneten Positionsinformation berechnet die Recheneinrichtung 3 einen Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug mit dem Radarsensor und dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns. Falls das Fahrzeuggespann mehr als zwei Fahrzeuge aufweist, kann eine entsprechende Vielzahl von Knickwinkeln durch die Recheneinrichtung 3 berechnet werden.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung von Radarreflexionen sowie Positionen eines Zugfahrzeugs 5 und eines Anhängers 6, welche ein Fahrzeuggespann 7 bilden. Die Radardaten umfassen eine Vielzahl von Reflexionspunkten 11, welche zumindest teilweise von dem Anhänger 6 stammen. Durch Ermitteln von Mikrodoppler-Informationen können Positionen 8, 9 von Felgen von Rädern des Anhängers 6 ermittelt werden, indem Geschwindigkeitsinformationen 10 ausgewertet werden. Anhand der Radardaten kann eine Positionsinformation bezüglich des Anhängers 6 ermittelt werden. Insbesondere kann eine Konturlinie 12 berechnet werden. Die Konturlinie 12 verläuft parallel zu einer Achse A2 des Anhängers 6. Der Knickwinkel α berechnet sich als ein Winkel zwischen der berechneten Konturlinie 12 bzw. Achse A2 des Anhängers 6 und einer Achse A1 des Zugfahrzeugs 5.
-
3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von mindestens einem Knickwinkel eines Fahrzeuggespanns.
-
In einem ersten Verfahrensschritt werden n Fahrzeuggespannmodelle bereitgestellt, S11 bis S1n, wobei n eine beliebige natürliche Zahl größer als 1 ist. Die Fahrzeuggespannmodelle können sich durch den Typ des modellierten Fahrzeuggespanns, insbesondere durch die Abmessungen der Fahrzeuge und/oder durch die Anzahl der Achsen der Fahrzeuge voneinander unterscheiden.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt S2 werden durch einen an einem Fahrzeug 5 des Fahrzeuggespanns angeordneten Radarsensor 4 Radardaten erfasst.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt werden für jedes Fahrzeuggespannmodell Knickwinkel und/oder Achspositionen mindestens eines weiteren Fahrzeugs des Fahrzeuggespanns, bevorzugt eines Anhängers, geschätzt, S3n. Anhand der Radardaten werden in diesem Verfahrensschritt Ort und Geschwindigkeit von reflektierenden Objekten in der Umwelt das Fahrzeuggespanns bestimmt. Anhand des geschätzten Knickwinkels und/oder der geschätzten Achsposition werden diejenigen Radardaten ausgewählt, welche dem mindestens einen weiteren Fahrzeug des Fahrzeuggespanns zuzuordnen sind. Es erfolgt somit eine Zuordnung der Radardaten zum Anhänger.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt S4n werden für jedes Fahrzeuggespannmodell diejenigen Radardaten ermittelt, welche mittels der Dopplergeschwindigkeit den rotierenden Rädern und damit den Achsen des mindestens einen weiteren Fahrzeugs zugeordnet werden können. Es werden somit Mikrodoppler-Informationen ermittelt.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt S5n werden für jedes Fahrzeuggespannmodell Positionsinformationen berechnet, insbesondere Konturen des mindestens einen weiteren Fahrzeugs. Der mindestens eine Knickwinkel wird anhand der berechneten Positionsinformationen berechnet.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt S6n wird für jedes Fahrzeuggespannmodell der anhand der Radardaten berechnete mindestens eine Knickwinkel unter Verwendung des anhand des Fahrzeuggespannmodells geschätzten mindestens eines Knickwinkels korrigiert.
-
In einem Verfahrensschritt S7 erfolgt eine Klassifikation. Hierzu werden Fehler zwischen radarbasierten Knickwinkeln und modellbasierten Knickwinkeln herangezogen. Durch Vergleich wird dasjenige Fahrzeuggespannmodell der Vielzahl von Fahrzeuggespannmodellen ausgewählt, welches das Fahrzeuggespann am besten beschreibt. Dies geschieht unter Berücksichtigung, dass sich verschiedene Anhängertypen durch die unterschiedliche Kinematik unterschiedlich bewegen, was sich in den verschiedenen Fahrzeuggespannmodellen widerspiegelt. Entsprechend ist der Fehler eines Fahrzeuggespannmodells, welches die Kinematik des tatsächlichen Anhängers beschreibt, im Allgemeinen kleiner als für ein Fahrzeuggespannmodell, welches diese Kinematik nicht berücksichtigt. Weiter kann die Information über die Rad- und damit Achspositionen und insbesondere die erkannte Achsanzahl des mindestens einen weiteren Fahrzeugs ausgewertet werden, sodass die Anhängertypen in vielen Fällen eindeutig unterschieden werden können.
-
Im Fahrbetrieb werden die Schritte S2 bis S6n wiederholt, wobei das ausgewählte Fahrzeuggespannmodell herangezogen wird.
-
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
-
- DE 102010/006521 A1 [0004]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Victor Chen et al.: „Micro-Doppler Effect in Radar: Phenomenon, Model, and Simulation Study“ in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 42, Nr. 1, Januar 2006 [0012]
