DE102020101897A1

DE102020101897A1 - Detektion einer gesättigten lenkung und lenkvorgang für den geführten fahrzeugbetrieb

Info

Publication number: DE102020101897A1
Application number: DE102020101897.5A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Kyle Simmons; Li Xu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2020-07-30
Also published as: CN111731051A; US11214105B2; US20200238772A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine Detektion einer gesättigten Lenkung und einen Lenkvorgang für den geführten Fahrzeugbetrieb bereit. Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs umfasst das Identifizieren einer ersten detektierten Position eines Anhängerkopplers in den Sensordaten und das Identifizieren eines Verlaufsbereichs einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkelbereich des Fahrzeugs. Als Reaktion darauf, dass sich die erste detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, kann das Verfahren durch Berechnen einer nahegelegenen Position innerhalb des Verlaufsbereichs basierend auf dem Verlaufsbereich fortfahren. Das Verfahren umfasst ferner das Manövrieren des Fahrzeugs, sodass die Anhängerkupplung an der nahegelegenen Position ausgerichtet wird.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein System zum Unterstützen bei einem Fahrzeug-Anhänger-Kupplungsvorgang. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein System zum Führen eines Fahrzeugs derart, dass es mit einem Anhängerkoppler verbunden wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Fahrzeugkupplungskugel an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig von dem Ausgangsstandort des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Koordination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug zweckmäßig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur zweckmäßigen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt tatsächlich von dem Fahrer gesehen werden. Dieser Mangel an Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine zweckmäßige Korrektur für eine anschließende Reihe von Manövern zu beachten. Noch ferner bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann. Dementsprechend können weitere Entwicklungen gewünscht sein.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs offenbart. Das Verfahren umfasst das Identifizieren einer ersten detektierten Position eines Anhängerkopplers in Sensordaten und das Identifizieren eines Verlaufsbereichs einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkelbereich des Fahrzeugs. Als Reaktion darauf, dass sich die erste detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, kann das Verfahren durch Berechnen einer nahegelegenen Position innerhalb des Verlaufsbereichs basierend auf dem Verlaufsbereich fortfahren. Das Verfahren umfasst ferner das Manövrieren des Fahrzeugs, sodass die Anhängerkupplung an der nahegelegenen Position ausgerichtet wird.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• Manövrieren des Fahrzeugs zur ersten detektierten Position als Reaktion darauf, dass die erste detektierte Position innerhalb des Wegbereichs der Anhängerkupplung liegt;
• Detektieren einer Änderung der ersten detektierten Position des Kopplers zu einer zweiten detektierten Position, wobei die zweite detektierte Position aufgrund der in den Sensordaten identifizierten Änderung außerhalb des Verlaufsbereichs liegt;
• wobei die Änderung der ersten detektierten Position basierend auf einer Änderung der Fahrzeugposition relativ zum Anhängerkoppler detektiert wird;
• wobei die Änderung der ersten detektierten Position als Reaktion auf eine Veränderung der Sensordaten detektiert wird;
• wobei die nahegelegene Stelle durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der zweiten detektierten Stelle berechnet wird;
• Identifizieren eines Ausrichtungsabstands zwischen der zweiten detektierten Position und der nahegelegenen Position;
• Vergleichen des Ausrichtungsabstands mit einem Ausrichtungsschwellenwert;
• wobei das Manövrieren des Fahrzeugs zu der nahegelegenen Position als Reaktion auf den Vergleich des Ausrichtungsabstands mit dem Ausrichtungsschwellenwert gesteuert wird; und
• als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand größer ist als der Ausrichtungsschwellenwert, Identifizieren einer fehlgeschlagenen Ausrichtung; und als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand den Ausrichtungsschwellenwert unterschreitet, Identifizieren einer erfolgreichen Ausrichtung.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeugmanövriersystem offenbart. Das System umfasst eine Lenkvorrichtung und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert zum Identifizieren eines ersten Ziels eines Anhängerkopplers in den Sensordaten; und Vergleichen des ersten Ziels mit einem Verlaufsbereich einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs. Als Reaktion darauf, dass sich das erste Ziel außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, Berechnen eines zweiten Ziels basierend auf dem Verlaufsbereich. Die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Steuern der Lenkvorrichtung, um die Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel auszurichten.
Ausführungsformen von einigen Aspekten der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:

• einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Sensordaten zu erfassen, wobei der Sensor mindestens einen Bildsensor, einen Ultraschallsensor oder einen Radarsensor umfasst;
• der Verlaufsbereich basiert auf einem Lenkwinkelbereich der Lenkvorrichtung;
• die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Ausrichten der Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel durch Steuern eines Antriebsstrangsteuersystems, welches eine Bewegung des Fahrzeugs steuert;
• die Steuerung ist ferner konfiguriert, als Reaktion darauf, dass das erste Ziel innerhalb des Verlaufsbereichs identifiziert wurde, zum Steuern der Lenkeinrichtung derart, dass die Anhängerkupplung an dem ersten Ziel ausgerichtet ist;
• die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Detektieren einer Änderung des ersten Ziels, wobei die Änderung zu einer geänderten ersten Zielposition außerhalb des Verlaufsbereichs, wie in den Sensordaten identifiziert, führt; und
• das zweite Ziel wird berechnet durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der geänderten ersten Zielposition außerhalb des Verlaufsbereichs.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeugsystem offenbart. Das System umfasst eine an einem Fahrzeug montierte Anhängerkupplung und eine Sensorvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Sensordaten in einer Region nahe dem Fahrzeug, die einen Koppler eines Anhängers darstellen, zu erfassen. Das System umfasst ferner eine Lenkvorrichtung, die einen Lenkbereich umfasst, und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert zum Identifizieren einer detektierten Position des Kopplers in den Sensordaten und zum Vergleichen der detektierten Position mit einem Verlaufsbereich der Anhängerkupplung basierend auf dem Lenkwinkel. Als Reaktion darauf, dass sich die detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, ist die Steuerung konfiguriert zum Berechnen eines ungefähren Ausrichtungsziels basierend auf dem Verlaufsbereich. Die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Steuern der Lenkvorrichtung und eines Antriebsstrangsystems des Fahrzeugs zum Ausrichten der Anhängerkupplung an dem ungefähren Ausrichtungsziel.
Ausführungsformen von einigen Aspekten der Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:

• die Sensorvorrichtung umfasst ein Bildgebungssystem, darunter eine oder mehrere Kameras, die am Fahrzeug montiert sind, und die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Identifizieren der detektierten Position basierend auf den Bilddaten, die von dem Bildgebungssystem empfangen werden und den Koppler darstellen; und
• das ungefähre Ausrichtungsziel wird berechnet durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der detektierten Position.
• Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann beim Betrachten der folgenden Beschreibung, Patentansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.

Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer entkuppelten Position in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist eine Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
4 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, das die Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger steuert;
5A ist eine Darstellung einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs, welches sich einem Koppler eines Anhängers nähert, wobei ein Verlaufsbereich des Fahrzeugs gezeigt wird;
5B ist eine Darstellung einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs, welches sich einem Koppler eines Anhängers nähert, wobei ein Verlaufsbereich des Fahrzeugs gezeigt wird;
6A ist eine Darstellung einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs, welches sich einem Koppler eines Anhängers nähert, wobei eine erste detektierte Position des Kopplers gezeigt wird;
6B ist eine Darstellung einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs, welches sich einem Koppler eines Anhängers nähert, wobei eine zweite detektierte Position des Kopplers gezeigt wird;
7A ist eine Darstellung einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs, wobei ein Verlauf der Anhängerkupplung in Bezug auf einen Lenkradius des Fahrzeugs gezeigt wird;
7B ist eine Darstellung einer Kupplungskugel, wobei ein Verfahren zum Definieren einer Zielposition für eine Kupplungskugel nahe einem Koppler eines Anhängers basierend auf einen begrenzten Lenkbereich gezeigt wird; und
8 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Definieren einer Zielposition für eine Kupplungskugel nahe einem Koppler eines Anhängers basierend auf einem begrenzten Lenkbereich zeigt.

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. Daher sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, in den Patentansprüchen ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich zusätzlich, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Komponente, das bzw. die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 1-5 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsassistenzsystem (auch als „Kupplungsunterstützungssystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine Steuerung 14, die dazu konfiguriert ist, Positionsdaten eines Kopplers 16 eines Anhängers 18 zu erlangen. Die Steuerung 14 kann dazu konfiguriert sein, einen Fahrzeugweg 20 abzuleiten, um eine Kupplungskugel 22 des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 16 auszurichten. Das Ableiten des Fahrzeugwegs 20 kann eine Vielzahl von Schritte beinhalten, einschließlich des Detektierens und Kompensierens einer Änderung einer Kopplerposition 24, um das Fahrzeug 12 zu steuern, um eine Anhängerkupplungsposition 26 zu lokalisieren, die an dem Koppler 16 ausgerichtet ist. Der Fahrzeugweg 20 kann eine Vielzahl von Segmenten 28 umfassen, die Änderungen der Betriebsrichtung oder Lenkrichtung des Fahrzeugs 12 entsprechen können. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Ableiten des Fahrzeugwegs 20 das Navigieren um dazwischenkommende Objekte oder Strukturen herum, das Betreiben über unebenes Gelände, das Einhalten eines durch einen Fahrzeugführer oder Benutzer U angegebenen gewünschten Wegs usw. beinhalten. Dementsprechend kann die Offenbarung vorsehen, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine verbesserte Navigation des Fahrzeugs 12 und/oder Interaktion mit dem Koppler 16 bereitstellt, sodass der Anhänger 18 ohne Komplikationen wirksam mit dem Fahrzeug 12 verbunden werden kann.
Im Betrieb können die Positionsdaten, die zur Identifizierung der Position 24 des Kopplers 16 verwendet werden, variieren, wenn das Fahrzeug 12 zum Koppler 16 manövriert wird. Eine derartige Abweichung kann zu Änderungen der detektierten Stelle der Kopplerposition 24 führen. Die Änderungen der Kopplerposition 24 können ferner dazu führen, dass ein Navigationsverlauf oder Verlaufsbereich des Fahrzeugs 12 in Rückwärtsrichtung unzureichend ist, um die Anhängerkupplungsposition 26 an der Kopplerposition 24 auszurichten. Wie unter Bezugnahme auf die 5-8 ferner erörtert, kann das System 10 dazu konfiguriert sein, den Fahrzeugweg 20 derart anzupassen, dass die Kupplungskugel 22 an einer Stelle nahe dem Koppler 16 ausgerichtet ist, die sich innerhalb des Verlaufsbereichs des Fahrzeugs 12 befindet. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen die Steuerung 14 des Systems dazu konfiguriert sein, zu identifizieren, ob die angepasste Zielposition der Kupplungskugel 22 und die entsprechende Anhängerkupplungsposition 26 innerhalb des Verlaufsbereichs des Fahrzeugs 12 innerhalb eines Ausrichtungsabstandsschwellenwerts liegen. Auf diese Weise kann das System 10 dazu konfiguriert sein, einen zuverlässigen Betrieb bereitzustellen, wobei Veränderungen der Identifizierung der Kopplerposition 24 berücksichtigt werden.
Hinsichtlich des allgemeinen Betriebs des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in der Systemdarstellung aus 2-4 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugstatusbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionsbestimmungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 32, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen innerhalb des Positionsbestimmungssystem 32 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 34 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems 36 auf Grundlage von mindestens der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel 8 ermitteln und nachverfolgen, wie in 3 gezeigt. Andere Fahrzeuginformationen, die durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 38 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 40 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass in zusätzlichen Ausführungsformen ein Näherungssensor 42 oder eine Gruppe davon und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 18 einschließlich des detektierten Kopplers 16, die die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position (z. B. auf Grundlage des Abstands D_c und Winkels α_c ) des Kopplers 16 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit dem Lenksystem 50 des Fahrzeugs 12 in Kommunikation. Bei dem Lenksystem 50 kann es sich um ein Servolenksystem 50 handeln, das einen Lenkmotor 52 beinhaltet, um die gelenkten Räder 54 (1) des Fahrzeugs 12 zu betreiben, um das Fahrzeug 12 auf derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel 8 ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 50 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - „EPAS“-System), das einen elektrischen Lenkmotor 52 zum Drehen der gelenkten Räder 54 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wodurch der Lenkwinkel 8 durch einen Lenkwinkelsensor 56 des Servolenksystems 50 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Manövers zur Anhängerkupplungsausrichtung bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Rädern 54 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 54 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Konkreter ist an dem Servolenksystem 50 ein Drehmomentsensor 58 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das von der autonomen Steuerung des Lenkrads nicht erwartet wird und somit auf einen manuellen Eingriff hinweist. In dieser Konfiguration kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen, den manuellen Eingriff mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 50 auf, das es ermöglicht, dass ein Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 54 eines derartigen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 50 der Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der gelenkten Räder 54 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 14 verarbeitet in der veranschaulichten Ausführungsform den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Wegs 20 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 50 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 50 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von einem Abbildungssystem 60, dem Servolenksystem 50, einem Fahrzeugbremssteuersystem 62, einem Antriebsstrangsteuersystem 64 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (humanmachine interface - „HMI“) 66 empfangen werden, wie weiter unten erörtert.
Wie zudem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 62 zudem mit der Steuerung 14 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 14 zu empfangen. Das Bremssteuersystem 62 kann dazu konfiguriert sein, Betriebsbremsen 62a und eine Feststellbremse 62b zu steuern. Die Feststellbremse 62b kann einem elektronischen Feststellbremssystem entsprechen, das mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen kann. Dementsprechend kann die Steuerung 14 im Betrieb dazu konfiguriert sein, die Bremsen 62a und 62b zu steuern sowie Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen zu detektieren, die anhand von einzelnen Raddrehzahlsensoren bestimmt werden können, die durch das Bremssteuersystem 62 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann zudem neben anderen denkbaren Mitteln anhand des Antriebsstrangsteuersystems 64, des Geschwindigkeitssensors 38 und/oder des Positionsbestimmungssystems 32 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können zudem einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 40 bereitgestellt werden kann.
Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 62 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 18 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 16 des Anhängers 18 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 18 reduzieren kann und das Fahrzeug 12 an einem bestimmten Endpunkt 70 des Wegs 20 zum vollständigen Stillstand bringen kann. In dieser Schrift ist offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Alarmsignal ausgeben kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, bevorstehende und/oder vorweggenommene Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 18 entspricht. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 18 zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen kann das Antriebsstrangsteuersystem 64, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, zudem mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 18 ausgerichtet wird, zu regulieren. Während des autonomen Betriebs kann das Antriebsstrangsteuersystem 64 ferner dazu verwendet werden und konfiguriert sein, eine Drossel sowie eine Antriebszahnradauswahl eines Getriebes des Fahrzeugs 12 zu steuern. Dementsprechend kann die Steuerung 14 in einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert sein, einen Gang des Getriebesystems zu steuern und/oder den Benutzer U dazu aufzufordern, in einen gewünschten Gang zu schalten, um teilautomatisierte Vorgänge des Fahrzeugs 12 abzuschließen.
Wie bereits erörtert, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMI“) 66 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 66 kann eine Fahrzeuganzeige 72 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 66 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 72 als Abschnitt eines Touchscreens 74 mit Schaltungen 76 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe, die einem Standort entspricht, über die Anzeige 72 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabefelder oder dergleichen, können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 74 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 66 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren Handheld- oder tragbaren Vorrichtungen 80 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 80 kann ebenfalls die Anzeige 72 beinhalten, um einem Benutzer U ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 80 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 72 anzeigen und kann ferner dazu konfiguriert sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 76 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 80 Rückführungsinformationen bereitstellen, wie etwa visuelle, akustische und taktile Warnungen.
In einigen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 ferner mit einer oder mehreren Hinweisvorrichtungen 78 in Kommunikation stehen. Die Hinweisvorrichtungen 78 können herkömmlichen Fahrzeughinweisvorrichtungen entsprechen, wie zum Beispiel einer Fahrzeughupe 78a, Leuchten 78b, einem Lautsprechersystem 78c, Fahrzeugnebenaggregaten 78d usw. In einigen Ausführungsformen können die Hinweisvorrichtungen 78 ferner ein oder mehrere Nebenaggregate 78d beinhalten, die Kommunikationsvorrichtungen, Fernsteuerungen und vielfältigen Vorrichtungen entsprechen können, die Status- und Betriebsrückführung zwischen dem Benutzer U und dem Fahrzeug 12 bereitstellen können. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die HMI 66, die Anzeige 72 und der Touchscreen 74 durch die Steuerung 14 gesteuert werden, um Statusaktualisierungen bereitzustellen, die den Betrieb identifizieren oder Anweisungen oder Rückführung zum Steuern des Kupplungsunterstützungssystems 10 empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 80 in einigen Ausführungsformen mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen und dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Warnungen oder Nachrichten im Zusammenhang mit dem Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10 anzuzeigen oder anderweitig anzugeben.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 14 mit einem Mikroprozessor 82 konfiguriert, um Logik und Routinen zu verarbeiten, die in einem Speicher 84 gespeichert sind und Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen einschließlich des Abbildungssystems 60, des Servolenksystems 50, des Fahrzeugbremssteuersystems 62, des Antriebsstrangsteuersystems 64 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen empfangen. Die Steuerung 14 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 50 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Fahrweg 20 (3) zur Ausrichtung an dem Koppler 16 des Anhängers 18 zu erreichen. Die Steuerung 14 kann den Mikroprozessor 82 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Zudem kann die Steuerung 14 den Speicher 84 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 86 und/oder Kupplungsdetektionsroutine, einer Wegableitungsroutine 88 und einer Betriebsroutine 90.
Es versteht sich, dass die Steuerung 14 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in andere Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, in das Servolenksystem 50 und andere denkbare bordeigene oder bordexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es sollte ferner angemerkt werden, dass die Bildverarbeitungsroutine 86 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Abbildungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12 einschließlich des Mikroprozessors 82 ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges bzw. beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das bzw. der Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es bzw. er ebenfalls umsetzen kann (darunter gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 86).
Das System 10 kann zudem das Abbildungssystem 60 einschließen, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet. Beispiele für Außenkameras sind in 4 veranschaulicht und beinhalten die Rückfahrkamera 60a, die Kamera 60b an einer dritten hochgesetzten Bremsleuchte (center high-mount stop light camera - CHMSL-Kamera) und die Seitenansichtkameras 60c und 60d, obwohl andere Anordnungen einschließlich zusätzlicher oder alternativer Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Abbildungssystem 60 die Rückfahrkamera 60a allein beinhalten oder kann derart konfiguriert sein, dass das System 10 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras nur die Rückfahrkamera 60a verwendet. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Abbildungssystem 60 enthaltenen Kameras 60a-60d so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder im Allgemeinen überlappen, die in der dargestellten Anordnung die Sichtfelder 92a, 92b, 92c und 92d beinhalten, um jeweils der Rückfahrkamera 60a, der Kamera 60b an der dritten hochgesetzten Bremsleuchte (CHMSL-Kamera) und den Seitenansichtkameras 60c bzw. 60d zu entsprechen. Auf diese Art und Weise können Bilddaten von zwei oder mehr der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 86 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Abbildungssystems 60 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden.
Als ein Beispiel für das Kombinieren von Bilddaten von mehreren Kameras können die Bilddaten dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 92a, 92b, 92c und 92d zu rekonstruieren, die jegliche Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder den Koppler 16) darin beinhalten. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, einen Standort des Objekts in Bezug auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, wenn eine räumliche Beziehung zwischen den Bildquellen als bekannt gegeben ist. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 86 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb von Bilddaten von den verschiedenen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d innerhalb des Abbildungssystems 60 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 86 Informationen im Zusammenhang mit der Positionierung von jeglichen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d, die an dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das System 10 verwendet werden, beinhalten, einschließlich zum Beispiel in Bezug auf einen Mittelpunkt 96 (1) des Fahrzeugs 12, sodass die Positionen der Kameras 60a, 60b, 60c und 60d in Bezug auf den Mittelpunkt 96 und/oder aufeinander für Berechnungen zur Objektpositionsbestimmung verwendet werden können und zu Objektpositionsdaten zum Beispiel in Bezug auf den Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 22 (1), bei bekannten Positionen in Bezug auf den Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12 führen. Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann spezifisch dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 16 in Bilddaten aufzufinden. In einem Beispiel kann Bildverarbeitungsroutine 86 den Koppler 16 in den Bilddaten auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Merkmalen des Kopplers 16 oder von Anhängerkupplungen im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in der Form eines Aufklebers oder dergleichen an einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Koppler 16 auf eine ähnliche Art und Weise an dem Anhänger 18 angebracht sein, wie sie in der gemeinsam übertragenen US-Patentschrift Nr. 9,102,271 beschrieben ist, deren gesamte Offenbarung durch diesen Verweis hier aufgenommen wird. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 86 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zum Auffinden in Bilddaten sowie der Positionierung des Kopplers 16 in Bezug auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 24 des Kopplers 16 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 14 die Bestätigung des bestimmten Kopplers 16 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 74 einholen. Wenn die Bestimmung des Kopplers 16 nicht bestätigt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 24 des Kopplers 16 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 74 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 24 des Kopplers 16 auf dem Touchscreen 74 zu bewegen, den die Steuerung 14 verwendet, um die Bestimmung der Position 24 des Kopplers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten anzupassen. Alternativ kann der Benutzer U die Position 24 des Kopplers 16 innerhalb eines auf der HMI 66 dargestellten Bilds visuell bestimmen und eine Berührungseingabe auf eine Art und Weise eingeben, die derjenigen ähnlich ist, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung mit der Anmeldenr. 15/583,014 beschrieben ist, deren gesamte Offenbarung durch diesen Verweis in diese Schrift aufgenommen wird. Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann dann den Standort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem 36 korrelieren, das auf die auf der Anzeige 72 angezeigten Bilddaten angewendet wird, das wie in 3 gezeigt dargestellt sein kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 86 und Betriebsroutine 90 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 20 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 22 und den Koppler 16 des Anhängers 18 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine Ausgangsposition des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 18 derart sein, dass sich der Koppler 16 lediglich im Sichtfeld 92c der Seitenkamera 60c befindet, wobei das Fahrzeug 12 seitlich von dem Anhänger 18 positioniert ist, aber wobei der Koppler 16 beinahe längs an der Kupplungskugel 22 ausgerichtet ist. Auf diese Art und Weise kann die Bildverarbeitungsroutine 86 bei der Einleitung des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie etwa durch Benutzereingaben auf dem Touchscreen 74, zum Beispiel den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten der Kamera 60c identifizieren und die Position 24 des Kopplers 16 in Bezug auf die Kupplungskugel 22 schätzen. Die Position 24 des Kopplers 16 kann durch das System 10 unter Verwendung der Bilddaten durch Empfangen von Brennweiteninformationen innerhalb der Bilddaten identifiziert werden, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 16 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen dem Koppler 16 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Diese Informationen können zudem in Anbetracht der Position 24 des Kopplers 16 innerhalb des Sichtfelds der Bilddaten verwendet werden, um die Höhe H_c des Kopplers 16 zu bestimmen oder zu schätzen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 bestimmt und optional durch den Benutzer U bestätigt worden ist, kann die Steuerung 14 die Steuerung mindestens des Fahrzeuglenksystems 50 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Wegs 20 zu steuern, um die Kupplungskugelposition 26 der Fahrzeugkupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 und 4 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 14, nachdem sie die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 88 ausführen, um den Fahrzeugweg 20 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 14 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 84 gespeichert aufweisen, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 22, der in dieser Schrift als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max, in den die gelenkten Räder 54 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Wenderadius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ}$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel 8 durch die Steuerung 14 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 50 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Art und Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Wenderadius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}}$
Die Wegableitungsroutine 88 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 20 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 22 an der geschätzten Position 24 des Kopplers 16 auszurichten, wobei der bestimmte Mindestwenderadius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass durch den Weg 20 der bzw. die geringstmögliche(n) Raum und Manöver verwendet werden. Auf diese Art und Weise kann die Wegableitungsroutine 88 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 36 beruhen kann, um sowohl einen seitlichen Abstand zu dem Koppler 16 als auch einen Vorwärts- oder Rückwärtsabstand zu dem Koppler 16 zu bestimmen und einen Weg 20 abzuleiten, durch den die notwendige Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Beschränkungen des Lenksystems 50 erreicht wird. Bei der Ableitung des Wegs 20 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 22 auf Grundlage der Länge L in Bezug auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 96 des Fahrzeugs 12, der Stelle eines GPS-Empfängers oder einem anderen vorgegebenem bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die notwendige Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf die 5A und 5B sind detaillierte Darstellungen der Kupplungskugel 22 und des Kopplers 16 gezeigt, wobei ein Verlaufsbereich 102 der Kupplungskugel 22 gezeigt wird. Wie bei dem Fahrzeug 12 gezeigt, nehmen die Reichweite und der damit verbundene Weg des Verlaufsbereichs 102 mit abnehmendem Abstand D_c zum Koppler 16 ab. Dementsprechend kann das System 10 bei der Ausrichtung zwischen der Kupplungskugel 22 und dem Koppler 16 zunehmend für Fehler anfällig sein, wenn der Abstand D_c zum Koppler 16 abnimmt. Beispielsweise kann das System 10 einen größeren Verlaufsbereich 102 bereitstellen und derart angepasst werden, dass größere Veränderungen der detektierten Stelle der Kopplerposition 24 korrigiert werden, wenn die Kopplerposition weiter weg vom Fahrzeug 12 ist. Dementsprechend kann das System 10, wie unter Bezugnahme auf die 6-9 näher erörtert, dazu konfiguriert sein, eine Zielposition der Kupplungskugel 22 von einer ersten detektierten Stelle 104a, die der Stelle der Kopplerposition 24 entspricht, zu einer zweiten detektierten Stelle 104B, die sich nahe der Kopplerposition 24 und innerhalb des Verlaufsbereichs 102 (in 6B gezeigt) befinden kann, anzupassen. Auf diese Weise kann das System 10 Anpassungen bereitstellen, um Ausrichtungsfehler zu verhindern, die sich aus Signalrauschen und/oder Schwankungen der Kopplerposition 24 während des Ausrichtungsvorgangs ergeben.
Wie in Bezug auf die Fähigkeit des Systems 10, das Fahrzeug 12 und die Kupplungskugel 22 über den Verlaufsbereich 102 zu manövrieren, erörtert, kann der Betrieb der Steuerung 14 nur in Bezug auf die Bewegung in Rückwärtsrichtung in einem einzigen Durchgang ohne Korrektur oder Anpassung in Vorwärtsrichtung erörtert werden. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen des Systems 10 ein autonomes und/oder halbautonomes Manövrieren des Fahrzeugs 12 in Vorwärts- und/oder Rückwärtsrichtung bereitstellen können, kann der Betrieb des Systems 10 für einen oder mehrere Fahrzeugführer und/oder Fahrgäste des Fahrzeugs 12 effizienter und komfortabler sein, wenn die Bewegung in einer gleichmäßigen Rückwärtsbewegung ohne wesentliche Änderungen der Richtung oder Beschleunigung des Fahrzeugs 12 gesteuert wird. Abrupte Änderungen der Geschwindigkeit und/oder Richtung können dazu führen, dass sich die Benutzer unwohl fühlen und dem Betrieb des Systems 10 weniger vertrauen. Zusätzlich kann die Fähigkeit des Systems 10, die Ausrichtung der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 durch Steuern der Bewegung nur in Rückwärtsrichtung zu steuern, die Steuerroutine und die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Anhänger 18 bei Fahrzeugen, die nur zu einem unterstützten oder halbautomatischen Betrieb in Rückwärtsrichtung in der Lage sind, bereitstellen. Auf diese Weise kann die Offenbarung eine flexible Lösung bereitstellen, die in verschiedenen Konfigurationen umgesetzt werden kann, um die hierin erörterten vorteilhaften Vorgänge bereitzustellen.
Im Allgemeinen kann der Verlaufsbereich 102 des Fahrzeugs 12 auf den Abmessungen und Betriebsbereichen (z. B. maximalen Lenkwinkel δ_max) des Fahrzeugs 12 basieren. Wie in den 5A und 5B gezeigt, kann sich der Verlaufsbereich 102 über den Bereich des Lenkwinkels δ von einem ersten Lenkausmaß 106a zu einem zweiten Lenkausmaß 106b erstrecken. Wie bereits in Bezug auf die Gleichungen 1 und 2 unter Bezugnahme auf die 3-4 erörtert, kann der Mindestwendekreis pmin des Fahrzeugs 12 den Verlaufsbereich 102 des Fahrzeugs 12 in beiden seitlichen Richtungen relativ zur Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 definieren. Das heißt, dass die Steuerung 14 des Systems basierend auf dem maximalen Lenkwinkel δ_max den Verlaufsbereich 102 identifizieren kann, in dem das Fahrzeug 12 betrieben werden kann, um die Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auszurichten. Basierend auf diesem Verlaufsbereich 102 kann die Steuerung 14 auch bestimmen, ob die Zielposition der Anhängerkupplungsposition 26 angepasst werden muss, um die Ausrichtungsroutine fortsetzen zu können, ohne dass es zu einem Fehler kommt, da die Position 24 des Kopplers 16 außerhalb des Verlaufsbereichs 102 liegt.
Um den durch die Offenbarung bereitgestellten Manövriervorgang deutlich zu machen, wird nun ein beispielhaftes Szenario unter Bezugnahme auf die 6A und 6B erörtert. In 6A ist die Kupplungskugel 22 mit einem ersten Abstand D_c1 zum Koppler 16 gezeigt und in 6B ist die Kupplungskugel 22 mit einem zweiten Abstand D_c2 zum Koppler 16 gezeigt. In dem gezeigten Beispiel ändert sich die Kopplerposition 24 von der von der Steuerung 14 identifizierten ersten Stelle 104A in 6A in die von der Steuerung 14 zweite Stelle 104B in 6B. Es ist anzumerken, dass sich die Änderung der detektierten Stelle 104 der Kopplerposition 24 während des Durchführens der Wegableitungsroutine 88 aufgrund von Schwankungen der Bilddaten oder anderen Abtastdaten, die verwendet werden, um die detektierte Stelle 104 der Kopplerposition 24 zu identifizieren, verändern kann. In 6A bis 6B ist eine derartige Situation dargestellt. Wie in 6A veranschaulicht, manövriert die Steuerung der Darstellung nach das Fahrzeug 12 zu einer ersten Zielposition 110a, die der ersten detektierten Stelle 104a entspricht, die entlang eines ersten Lenkausmaßes 106a gezeigt ist. Bei dem zweiten Abstand D_c2 jedoch ist die zweite detektierte Stelle 104b außerhalb des ersten Lenkausmaßes 106a detektiert, sodass die Kupplungskugel 22 entlang des Verlaufsbereichs 102 nicht genau an dem Koppler 16 ausgerichtet werden kann. Um Betriebsfehler zu vermeiden, kann das System 10 eine zweite Zielposition 110b identifizieren, die sich innerhalb des Verlaufsbereichs 102 befindet, um einen Betriebsfehler zu vermeiden.
Unter Bezugnahme auf die 7A und 7B ist ein Verfahren zum Definieren der zweiten Zielposition 110b und zum Ausrichten der Kupplungskugel 22 an der zweiten Zielposition 110b bereitgestellt. Wie bereits erörtert, kann die Steuerung 14, wenn die Steuerung 14 identifiziert, dass sich die detektierte Stelle 104 geändert hat, sodass sie außerhalb des Verlaufsbereichs 102 liegt, ein gesättigtes Lenkszenario identifizieren und das System 10 über eine gesättigte Lenkroutine steuern. Die gesättigte Lenkroutine kann zuerst einen Anhängerkupplungsverlauf 112 unter Verwendung des aktuellen Lenkwinkels 8 hochrechnen, der dem ersten Lenkausmaß 106a entsprechen kann, wenn die Lenkung gesättigt ist. Wie in 7A gezeigt, erstreckt sich der Anhängerkupplungsverlauf 112 entlang eines Kreises, der mit einem Mittelpunkt 114 einer Hinterachse am Fahrzeug 12 konzentrisch ist. Zum Beispiel kann der Mittelpunkt 114 der Hinterachse dem Drehpunkt zum Wenden für das Fahrzeug 12 entsprechen, wie hierin erörtert. In dieser Konfiguration kann ein Hinterachsenverlauf 116 einen Radius umfassen, der gleich dem Wenderadius ρ des Fahrzeugs 12 ist. Der Radius ρ_ht des Anhängerkupplungsverlaufs 112 kann etwas größer sein, je nach Anhängerkupplungsposition 26 relativ zum Mittelpunkt 114 der Hinterachse. Basierend auf dem Anhängerkupplungsverlauf 112 kann der Weg der Kupplungskugel 22 von der Steuerung 14 analysiert werden, um den Punkt entlang des Anhängerkupplungsverlaufs 112 mit dem nächsten absoluten Abstand zum Koppler 16 zu identifizieren. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 die zweite Zielposition 110b dem nächsten absoluten Abstand zum Koppler 16 entlang des Anhängerkupplungsverlaufs 112 zuordnen. Ausgehend vom Beispiel aus den 6A und 6B kann die Steuerung 14 auf diese Weise auf die Änderung des Ziels der Kupplungskugel 22 von der ersten Zielposition 110a (die mit der ersten detektierten Stelle 104a assoziiert ist) zu der zweiten Zielposition 110b (die mit der zweiten detektierten Stelle 104b assoziiert ist) reagieren. Auch hier kann die Änderung der detektierten Stelle 104 des Kopplers 16 aus Veränderungen der Bilddaten oder entsprechenden Algorithmen resultieren, die von dem System 10 verwendet werden können, um die detektierte Stelle des Kopplers 16 zu identifizieren.
Unter Bezugnahme auf 7B kann die Steuerung 14, wenn die zweite detektierte Stelle 104b des Kopplers 16 außerhalb des Verlaufsbereichs 102 liegt, den nächsten absoluten Abstand zur zweiten detektierten Stelle 104b identifizieren. Um den nächsten Abstand zu der zweiten detektierten Stelle innerhalb des Verlaufsbereichs 102 zu berechnen, kann die Steuerung 14 eine Linie 122 von einem Mittelpunkt 124 des Anhängerkupplungsverlaufs 112 durch die Kopplerposition 24 berechnen, die in dem vorliegenden Beispiel als die zweite detektierte Stelle 104b identifiziert ist. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 die zweite Zielposition 110b als den Punkt identifizieren, an dem die Linie 122 den Anhängerkupplungsverlauf 112 kreuzt. Sobald die zweite Zielposition 110b berechnet wurde, kann die Steuerung 14 das System 10 derart steuern, dass es das Fahrzeug 12 entlang des Weges 20 manövriert, um die Kupplungskugel 22 an der zweiten Zielposition 110b auszurichten. Auf diese Weise kann die Offenbarung das System 10 vorsehen, um das Fahrzeug 12 erfolgreich in einen Ausrichtungsschwellenwert zu manövrieren, sodass die Kupplungskugel 22 ausreichend an dem Koppler 16 ausgerichtet ist, um den Anhänger 18 mit dem Fahrzeug 12 zu verbinden.
Sobald der Weg des Fahrzeugs 12 berechnet wurde, kann die Steuerung 14 damit fortfahren, einen Fahrweg d_ht zur zweiten Zielposition 110b zu berechnen. Der Fahrweg d_ht kann basierend auf dem Abstand entlang des Anhängerkupplungsverlaufs 112 folgendermaßen berechnet werden: $d_{h t} = ρ_{ht} \cdot Θ$
wobei ρ_ht der Radius der Kupplungskugel 22 entlang des Anhängerkupplungsverlaufs 112 ist und Θ der relative Winkel von der aktuellen Position der Kupplungskugel 22 zur zweiten Zielposition 110b ist. Dementsprechend kann das System 10 durch Manövrieren des Fahrzeugs 12 entlang des maximalen Lenkwinkels δ_max die ungefähre Ausrichtung der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 auch dann gewährleisten, wenn sich die detektierte Stelle 104 des Kopplers 16 so ändert, dass sie sich außerhalb des Verlaufsbereichs 102 befindet.
Sobald der Abstand zur zweiten Zielposition 110b identifiziert wurde, kann die Steuerung 14 damit fortfahren, einen Bremsschwellenwert zu identifizieren. Der Bremsschwellenwert kann einem Anhalteweg des Fahrzeugs 12 entsprechen, der basierend auf den aktuellen Bedingungen kalibriert und/oder dynamisch bestimmt und/oder basierend auf Testdaten kalibriert werden kann. Wenn der restliche Fahrweg d_ht dem Bremsschwellenwert entspricht oder diesen unterschreitet, kann das System 10 das Bremssteuersystem 62 derart steuern, dass das Fahrzeug 12 angehalten wird. Der Bremsschwellenwert kann als kalibrierter Wert von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sein. Sobald das Fahrzeug angehalten wurde, kann das System 10 an der zweiten Zielposition 110b zu einem Stillstand kommen, sodass die Kupplungskugel ungefähr an dem Koppler 16 ausgerichtet ist.
Unter Bezugnahme auf 8 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, welches eine Ausrichtungsroutine 130 zum Steuern des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 zeigt, wie hierin erörtert. Die Routine 130 kann mit dem Detektieren der Kopplerposition 24 des Kopplers 16 in Verbindung mit dem Anhänger 18 beginnen (132). Sobald die Kopplerposition 24 identifiziert wurde, kann die Steuerung 14 durch Bestimmen des Abstands D_c zu dem Koppler 16 und des Wegs 20 des Fahrzeugs zum Ausrichten der Kupplungskugel 22 an dem Koppler 16 fortfahren (134). Sobald der Weg 20 und der Abstand D_c zu dem Koppler 16 bestimmt wurden, kann die Steuerung 14 das Fahrzeug 12 derart steuern, dass es entlang des Wegs 20 zu der ersten Zielposition 110a, die mit der ersten detektierten Position 104a assoziiert ist, navigiert (136). Während der gesamten Navigation entlang des Wegs 20 kann die Steuerung 14 den restlichen Abstand D_c zu dem Koppler 16 mit einem Lenkungssättigungsschwellenwert vergleichen (138). Der Lenkungssättigungsschwellenwert kann einem vorbestimmten Wert entsprechen, wobei das Fahrzeug 12 ausreichend nahe zum Anhänger 18 ist, dass die wahrscheinliche Veränderung der detektierten Kopplerposition 104 dazu führen kann, dass die Lenkung des Fahrzeugs derart gesättigt wird, dass sich die detektierte Kopplerposition außerhalb des Verlaufsbereichs 102 befindet. Der Lenkungssättigungsschwellenwert kann basierend auf der spezifischen Konfiguration variieren und kann anhand von experimentellen Versuchen bestimmt werden, um den wahrscheinlich maximalen Abstand zu identifizieren, bei dem es zu einer Lenkungssättigung kommen kann.
Sobald sich das Fahrzeug 12 in einem Abstand des Lenkungssättigungsschwellenwerts befindet, kann die Steuerung 14 die detektierte Kopplerposition 104 mit dem Verlaufsbereich 102 vergleichen, um zu bestimmen, ob die Lenkung des Fahrzeugs 12 gesättigt wurde (140). Wenn detektiert wurde, dass die Lenkung des Fahrzeugs 12 gesättigt ist (z. B. sich die detektierte Kopplerposition 104 von der ersten detektierten Kopplerposition 104a zur zweiten detektierten Kopplerposition 104b ändert), kann die Steuerung 14 den Anhängerkupplungsverlauf 112 basierend auf dem maximalen Lenkwinkel oder Lenkausmaß 106 hochrechnen (142). Basierend auf dem Anhängerkupplungsverlauf 112 kann die Steuerung 14 damit fortfahren, die nächstliegende Position entlang des Anhängerkupplungsverlaufs 112 zu bestimmen und eine neue Zielposition (z. B. die zweite Zielposition 110b) zu bestimmen (144). In Schritt 146 kann die Steuerung 14 ferner die neue Zielposition (z. B. die zweite Zielposition 110b) mit der aktualisierten Kopplerposition (z. B. der zweiten detektierten Kopplerposition 104b) vergleichen, um zu bestimmen, ob der Weg zur nächstliegenden Ausrichtung oder zur ungefähren Ausrichtung durchführbar ist (146). Zum Beispiel kann die Steuerung 14 in Schritt 146 den Abstand der nächstliegenden Ausrichtung mit einem Ausrichtungsschwellenwert vergleichen. Wenn der Abstand größer ist als der Ausrichtungsschwellenwert, kann die Steuerung 14 identifizieren, dass die Ausrichtung nicht möglich ist (148).
Nach Schritt 140, wenn die Fahrzeuglenkung nicht gesättigt ist, kann die Steuerung 14 zu Schritt 150 übergehen. Gleichermaßen, wenn bestimmt wurde, dass der Weg zur nächstliegenden Ausrichtung in Schritt 146 durchführbar ist, kann die Steuerung 14 zu Schritt 150 übergehen. In Schritt 150 kann die Steuerung 14 den Abstand des Kopplers 16 zur Zielposition 110 (z.B. zur ersten Zielposition 110a von Schritt 140 oder zur zweiten Zielposition 110b von Schritt 146) mit einem Anhalteweg vergleichen (150). Wenn der Abstand zur Zielposition 110 dem Anhalteweg entspricht oder diesen unterschreitet, kann die Steuerung 14 das Bremssteuersystem 62 derart steuern, dass das Fahrzeug angehalten wird (152). Wenn der Abstand zur Zielposition 110 größer ist als der Anhalteweg, kann die Steuerung 14 damit fortfahren, das Fahrzeug 12 zur Zielposition 110 zu manövrieren.
Sobald das Fahrzeug 12 nach Schritt 152 angehalten wurde, kann die Steuerung 14 ferner die detektierte Kopplerposition 104 mit der Anhängerkupplungsposition 26 vergleichen, um zu bestimmen, ob die Kupplungskugel 22 innerhalb einer Positionierungsgrenze liegt (154). Die Positionierungsgrenze kann einer vorbestimmten Region um die detektierte Kopplerposition 104 entsprechen, in der der Koppler 16 ohne unnötigen Aufwand mit der Kupplungskugel 22 verbunden werden kann. Schritt 154 scheint redundant, es ist jedoch anzumerken, dass die detektierte Kopplerposition 104 variieren kann und Fehler vorliegen können, die mit dem Manövrieren und/oder Anhalten des Fahrzeugs 12 assoziiert sind. Wenn die Kupplungskugel 22 außerhalb der Positionierungsgrenze liegt, kann die Steuerung 14 eine Ausrichtungsfehlerangabe ausgeben (156). Wenn die Kupplungskugel 22 innerhalb der Positionierungsgrenze liegt, kann die Steuerung 14 eine Ausrichtungserfolgsangabe ausgeben. Im Anschluss an jeden der Schritte 116, 156 und 158 kann die Steuerung 14 die Anhängerkupplungsausrichtungsroutine 130 abschließen.
Die konkreten detaillierten Schritte, die unter Bezugnahme auf die verschiedenen in dieser Schrift beschriebenen Ausführungsformen und Verfahren erörtert sind, sind Beispiele, die bereitgestellt werden, um einige nützliche Anwendungen der durch die Anmeldung offenbarten Systeme und Vorrichtungen zu verdeutlichen. Es versteht sich, dass die offenbarten Systeme, Vorrichtungen und jedes der entsprechenden zugehörigen Elemente, die umgesetzt werden, um die verschiedenen hierin erörterten Verfahren abzuschließen, als beispielhafte Veranschaulichungen der Offenbarung bereitgestellt sind. Dementsprechend sollen die detaillierten Ausführungsformen nicht als den Umfang der Offenbarung einschränkend erachtet werden.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehend genannten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen wie koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft sein oder dem Wesen nach abnehmbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist zudem wichtig, festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich veranschaulichend sind. Obwohl nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstigen Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb der beschriebenen Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können.
Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs: Identifizieren einer ersten detektierten Position eines Anhängerkopplers in Sensordaten; Identifizieren eines Verlaufsbereichs einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkelbereich des Fahrzeugs; als Reaktion darauf, dass die erste detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs liegt, Berechnen einer nahegelegenen Position innerhalb des Verlaufsbereichs mit einem maximalen Lenkwinkel; und Manövrieren des Fahrzeugs, sodass die Anhängerkupplung an der nahegelegenen Position ausgerichtet wird. Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: Manövrieren des Fahrzeugs zur ersten detektierten Position als Reaktion darauf, dass die erste detektierte Position innerhalb des Wegbereichs der Anhängerkupplung liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: Detektieren einer Änderung der ersten detektierten Position des Kopplers zu einer zweiten detektierten Position, wobei die zweite detektierte Position aufgrund der in den Sensordaten identifizierten Änderung außerhalb des Verlaufsbereichs liegt.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Änderung der ersten detektierten Position basierend auf einer Änderung der Fahrzeugposition relativ zum Anhängerkoppler detektiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Änderung der ersten detektierten Position als Reaktion auf eine Veränderung der Sensordaten detektiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die nahegelegene Stelle durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der zweiten detektierten Stelle berechnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: Identifizieren eines Ausrichtungsabstands zwischen der zweiten detektierten Position und der nahegelegenen Position.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: Vergleichen des Ausrichtungsabstands mit einem Ausrichtungsschwellenwert.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Manövrieren des Fahrzeugs zu der nahegelegenen Position als Reaktion auf den Vergleich des Ausrichtungsabstands mit dem Ausrichtungsschwellenwert gesteuert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand größer ist als der Ausrichtungsschwellenwert, Identifizieren einer fehlgeschlagenen Ausrichtung; und als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand den Ausrichtungsschwellenwert unterschreitet, Identifizieren einer erfolgreichen Ausrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugmanövriersystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Lenkvorrichtung; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren eines ersten Ziels eines Anhängerkopplers in den Sensordaten; Vergleichen des ersten Ziels mit einem Verlaufsbereich einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs; als Reaktion darauf, dass sich das erste Ziel außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, Berechnen eines zweiten Ziels basierend auf dem Verlaufsbereich; und Steuern der Lenkvorrichtung, um die Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Sensordaten zu erfassen, wobei der Sensor mindestens einen Bildsensor, einen Ultraschallsensor oder einen Radarsensor umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Verlaufsbereich auf einem Lenkwinkelbereich der Lenkvorrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert zum Ausrichten der Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel durch Steuern eines Antriebsstrangsteuersystems, welches eine Bewegung des Fahrzeugs steuert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ist ferner konfiguriert, als Reaktion darauf, dass das erste Ziel innerhalb des Verlaufsbereichs identifiziert wurde, zum Steuern der Lenkeinrichtung derart, dass die Anhängerkupplung an dem ersten Ziel ausgerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Detektieren einer Änderung des ersten Ziels, wobei die Änderung zu einer geänderten ersten Zielposition außerhalb des Verlaufsbereichs, wie in den Sensordaten identifiziert, führt.
Gemäß einer Ausführungsform wird das zweite Ziel berechnet durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der geänderten ersten Zielposition außerhalb des Verlaufsbereichs.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Anhängerkupplung, die an einem Fahrzeug montiert ist; eine Sensorvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, Sensordaten in einer Region nahe dem Fahrzeug, die einen Koppler eines Anhängers darstellen, zu erfassen; eine Lenkvorrichtung, die einen Lenkbereich umfasst; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren einer detektierten Position des Kopplers in den Sensordaten; Vergleichen der detektierten Position mit einem Verlaufsbereich der Anhängerkupplung basierend auf dem Lenkwinkel; als Reaktion darauf, dass sich die detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, Berechnen eines ungefähren Ausrichtungsziels basierend auf dem Verlaufsbereich; und Steuern der Lenkvorrichtung und eines Antriebsstrangsystems des Fahrzeugs zum Ausrichten der Anhängerkupplung an dem ungefähren Ausrichtungsziel.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung ein Bildgebungssystem, darunter eine oder mehrere Kameras, die am Fahrzeug montiert sind; und wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum Identifizieren der detektierten Position basierend auf den Bilddaten, die von dem Bildgebungssystem empfangen werden und den Koppler darstellen.
Gemäß einer Ausführungsform wird das ungefähre Ausrichtungsziel berechnet durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der detektierten Position.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0025]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: Identifizieren einer ersten detektierten Position eines Anhängerkopplers in Sensordaten; Identifizieren eines Verlaufsbereichs einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs basierend auf einem Lenkwinkelbereich des Fahrzeugs; als Reaktion darauf, dass die erste detektierte Position außerhalb des Verlaufsbereichs liegt, Berechnen einer nahegelegenen Position innerhalb des Verlaufsbereichs mit einem maximalen Lenkwinkel; und Manövrieren des Fahrzeugs, sodass die Anhängerkupplung an der nahegelegenen Position ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Manövrieren des Fahrzeugs zur ersten detektierten Position als Reaktion darauf, dass die erste detektierte Position innerhalb des Wegbereichs der Anhängerkupplung liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend: Detektieren einer Änderung der ersten detektierten Position des Kopplers zu einer zweiten detektierten Position, wobei die zweite detektierte Position aufgrund der in den Sensordaten identifizierten Änderung außerhalb des Verlaufsbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Änderung der ersten detektierten Position basierend auf einer Änderung der Fahrzeugposition relativ zum Anhängerkoppler detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Änderung der ersten detektierten Position als Reaktion auf eine Veränderung der Sensordaten detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die nahegelegene Stelle durch Identifizieren eines Mindestabstands zwischen einem Ausmaß des Verlaufsbereichs der Anhängerkupplung des Fahrzeugs und der zweiten detektierten Stelle berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Identifizieren eines Ausrichtungsabstands zwischen der zweiten detektierten Position und der nahegelegenen Position.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Vergleichen des Ausrichtungsabstands mit einem Ausrichtungsschwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Manövrieren des Fahrzeugs zu der nahegelegenen Position als Reaktion auf den Vergleich des Ausrichtungsabstands mit dem Ausrichtungsschwellenwert gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand größer ist als der Ausrichtungsschwellenwert, Identifizieren einer fehlgeschlagenen Ausrichtung; und als Reaktion darauf, dass der Ausrichtungsabstand den Ausrichtungsschwellenwert unterschreitet, Identifizieren einer erfolgreichen Ausrichtung.
Fahrzeugmanövriersystem, umfassend: eine Lenkvorrichtung; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren eines ersten Ziels eines Anhängerkopplers in den Sensordaten; Vergleichen des ersten Ziels mit einem Verlaufsbereich einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs; als Reaktion darauf, dass sich das erste Ziel außerhalb des Verlaufsbereichs befindet, Berechnen eines zweiten Ziels basierend auf dem Verlaufsbereich; und Steuern der Lenkvorrichtung, um die Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel auszurichten.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend: einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, die Sensordaten zu erfassen, wobei der Sensor mindestens einen Bildsensor, einen Ultraschallsensor oder einen Radarsensor umfasst.
System nach Anspruch 11, wobei der Verlaufsbereich auf einem Lenkwinkelbereich der Lenkvorrichtung basiert.
System nach einem der Ansprüche 11-13, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Ausrichten der Anhängerkupplung an dem zweiten Ziel durch Steuern eines Antriebsstrangsteuersystems, welches eine Bewegung des Fahrzeugs steuert.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: als Reaktion darauf, dass das erste Ziel innerhalb des Verlaufsbereichs identifiziert wurde, Steuern der Lenkeinrichtung derart, dass die Anhängerkupplung an dem ersten Ziel ausgerichtet ist.