DE102020117097A1

DE102020117097A1 - Reaktion auf unbeabsichtigten stillstand bei einem unterstützten kupplungsvorgang

Info

Publication number: DE102020117097A1
Application number: DE102020117097.1A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Li Xu; Roger Trombley; Donald Jacob Mattern; Yu Ling; Arnav Sharma
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-01-07
Also published as: CN112172779A; US11702077B2; US20220185285A1; US11299158B2; US20210001854A1

Abstract

Die Offenbarung stellt eine Reaktion auf unbeabsichtigten Stillstand bei einem unterstützten Kupplungsvorgang bereit. Ein System zum Unterstützen des Ausrichtens eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger beinhaltet ein Bildgebungssystem, ein Fahrzeugsteuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor und eine Steuerung beinhaltet. Die Steuerung steuert das Fahrzeug unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine Kupplungskugel am Fahrzeug an dem Koppler ausgerichtet ist, einschließlich der Überwachung eines Signals vom Fahrzeugsensor und der Verfolgung einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in Bilddaten. Wenn das Signal einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angibt, bestimmt die Steuerung einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler. Wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, steuert die Steuerung das Fahrzeugsteuersystem, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt. Wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, gibt die Steuerung einem Fahrer des Fahrzeugs den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs an.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Insbesondere stellt das System dem Benutzer verschiedene Optionen zum Unterstützen beim Kuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger und Ziele für eine Anfangsausrichtung des Fahrzeugs vor der Unterstützung beim Kuppeln bereit.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Kuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Anhängerkupplungskugel eines Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig von dem Anfangsstandort des Anhängers bezogen auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Kombination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug auf geeignete Weise zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen erheblichen Teil des zur geeigneten Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt tatsächlich von dem Fahrer gesehen werden. Dieses Fehlen von Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Anhängerkupplung basierend auf 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 geeignete Korrektur für eine nachfolgende Reihe an Manövern festzustellen. Des Weiteren bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Überschreitung bewirken kann, dass das Fahrzeug in Berührung mit dem Anhänger kommt. Dementsprechend sind weitere Verbesserungen wünschenswert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Unterstützen des Ausrichtens eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger ein Bildgebungssystem, das Bilddaten ausgibt, ein Fahrzeugsteuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor beinhaltet, der ein Signal mit Informationen ausgibt, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, und eine Steuerung. Die Steuerung steuert das Fahrzeug unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug montierte Kupplungskugel an dem Koppler ausgerichtet ist, einschließlich der Überwachung des Signals vom Fahrzeugsensor und der Verfolgung einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in den Bilddaten. Wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, bestimmt die Steuerung einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler. Wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, steuert die Steuerung das Fahrzeugsteuersystem, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt. Wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, gibt die Steuerung einem Fahrer des Fahrzeugs den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs an.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• der vorbestimmte Schwellenwert wird auf einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler eingestellt, der ausreichend ist, damit die Steuerung das Fahrzeugbremssystem und das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem steuern kann, um zu bewirken, dass das Fahrzeug den Stoppzustand des Fahrzeugs überwindet.
• der vorbestimmte Schwellenwert liegt zwischen 15 und 20 Zentimetern;
• wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, stoppt die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, ohne dass sich das Fahrzeug in die ausgerichtete Position bewegt;
• das Fahrzeugsteuersystem beinhaltet ferner ein Fahrzeugbremssystem, das eine Feststellbremse aufweist, und
• bevor die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs stoppt, verwendet die Steuerung das Fahrzeugsteuersystem, um die Feststellbremse zu betätigen;
• wenn der unbeabsichtigte Stoppzustand des Fahrzeugs angegeben wird, fordert die Steuerung den Fahrer des Fahrzeugs auf, das Fahrzeugsteuersystem zu verwenden, um das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung zu bewegen.
• wenn der Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler über den vorbestimmten Schwellenwert ansteigt, benachrichtigt die Steuerung den Fahrer und setzt das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems fort, um das Fahrzeug in die ausgerichtete Position zu bewegen;
• wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, verwendet die Steuerung ferner Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor, um eine Ursache für den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs zu bestimmen, und schließt eine Mitteilung über die Ursache ein, wenn der unbeabsichtigte Stoppstatus des Fahrzeugs dem Fahrer des Fahrzeugs angegeben wird.
• der zumindest eine Fahrzeugsensor ist zumindest einer von einem Bremspedalsensor, einer Systemfehlerüberwachung, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Fahrzeugneigungssensor und einem Raddrehungssensor, und die Steuerung verwendet Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor um die Ursache für den unbeabsichtigten Stoppzustand des Fahrzeugs aus einem der Folgenden zu bestimmen: einem vom Fahrer angewendeten Bremsereignis, einem Systemfehler, einem Zustand mit hoher Straßensteigung, einem Objektkontaktzustand, einem Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug oder einem Zustand mit unebenem Gelände;
• das Fahrzeugsteuersystem beinhaltet ein Fahrzeugbremssystem, ein Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem und ein Fahrzeuglenksystem, und das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems beinhaltet das Verwenden des Fahrzeugbremssystems, des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems und des Fahrzeuglenksystems; und
• ein unbeabsichtigter Stoppstatus des Fahrzeugs wird angegeben, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, ohne dass die Steuerung das Fahrzeugbremssystem gesteuert hat, um das Fahrzeug zu stoppen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug ein Bildgebungssystem, das Bilddaten ausgibt, ein Steuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor beinhaltet, der ein Signal mit Informationen ausgibt, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, und ein Kupplungsunterstützungssystem. Das Ausrichtungssystem steuert das Fahrzeug unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug montierte Kupplungskugel an einem Koppler des Anhängers ausgerichtet ist, einschließlich der Überwachung des Signals vom Fahrzeugsensor und der Verfolgung einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in den Bilddaten. Wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, bestimmt das Ausrichtungssystem einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler. Wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, steuert das Ausrichtungssystem das Fahrzeugbremssystem und das Fahrzeugantriebsstrangsystem, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt. Wenn der Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, gibt das Ausrichtungssystem einem Fahrer des Fahrzeugs den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs an.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Ausrichten einer am Fahrzeug montierten Kupplungskugel an einem Koppler eines Anhängers das Steuern eines Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in Richtung des Anhängers zu bewegen, das Verfolgen einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in Bilddaten, die von einem Fahrzeugbildgebungssystem empfangen werden, und das Überwachen eines Signals von einem Fahrzeugsensor mit Informationen, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen. Wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, wird ein Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler bestimmt Wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, werden das Fahrzeugbremssystem und das Fahrzeugantriebsstrangsystem gesteuert, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt. Wenn der Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, wird einem Fahrer des Fahrzeugs der unbeabsichtigte Stoppstatus des Fahrzeugs angegeben.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt Folgendes:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer ungekuppelten Position bezogen auf einen Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen eines Ausrichtens des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schrittes der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
6 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines nachfolgenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger, die die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs zeigt; und
7 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs in einem unbeabsichtigten Stoppstatus, während es in Richtung eines Anhängers zurücksetzt;
8 ist eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs nach dem Überwinden des unbeabsichtigten Stillstandstatus beim Zurücksetzen in Richtung des Anhängers während eines unterstützten Kupplungsmanövers;
9 ist ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Beispiel einer Sequenz zum Überwinden eines unbeabsichtigten Stillstandzustands zeigt;
10 ist ein beispielhaftes Diagramm von Fahrzeugdaten der Sequenz aus 9 über ein Zeitintervall;
11 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz von Schritten zum Behandeln eines unbeabsichtigten Fahrzeugstillstandzustands während eines unterstützten Kupplungsmanövers zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz von Schritten zum Bestimmen einer Ursache für einen unbeabsichtigten Fahrzeugstillstandzustand während eines unterstützten Kupplungsmanövers zeigt;
13 ist eine beispielhafte Meldung, die einem Benutzer präsentiert werden kann und einen unbeabsichtigten Stillstand an einem akzeptablen Ausrichtungsort angibt;
14 ist eine beispielhafte Meldung, die einem Benutzer präsentiert werden kann und einen unbeabsichtigten Stillstand außerhalb eines akzeptablen Ausrichtungsorts und in einem Abstand unterhalb eines Schwellenwerts angibt;
15 ist ein Flussdiagramm, das eine Sequenz von Schritten zum Bestimmen und Behandeln eines ungünstigen Fahrzeugtraktionszustands während eines unterstützten Kupplungsmanövers zeigt;
16 ist eine beispielhafte Meldung, die einem Benutzer präsentiert werden kann und einen Stillstand an einem akzeptablen Ausrichtungsort anzeigt; und
17 ist eine beispielhafte Meldung, die einem Benutzer präsentiert werden kann und angibt, dass ein unterstütztes Kupplungsmanöver fortgesetzt werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“; „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Es versteht 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 nachfolgenden 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 im Zusammenhang mit den in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines speziellen 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 1-6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsunterstützungssystem (auch als „Kupplungsassistenzsystem“ oder ein „Kuppelunterstützungssystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das System 10 ein Bildgebungssystem 18, das Bilddaten 55 ausgibt. Das System 10 beinhaltet ein Fahrzeugsteuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor 56 beinhaltet, der ein Signal mit Informationen, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, ausgibt, und eine Steuerung 26. Die Steuerung 26 steuert das Fahrzeug 12 unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug 12 in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug 12 montierte Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 ausgerichtet ist, einschließlich der Überwachung des Signals vom Fahrzeugsensor 56 und der Verfolgung einer Position 28 des Kopplers 14 bezogen auf die Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55. Wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, bestimmt die Steuerung 26 einen Abstand D_c von der Kupplungskugel 34 zum Koppler 14. Wenn der Abstand D_c über einem vorbestimmten Schwellenwert D_min liegt, steuert die Steuerung 26 das Fahrzeugsteuersystem, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug 12 bewegt. Wenn der Abstand D_c unter dem vorbestimmten Schwellenwert D_min liegt, gibt die Steuerung 26 einem Fahrer des Fahrzeugs 12 den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs an.
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 erhalten oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 22, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 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 Positionsbestimmungssystems 22 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems 82 auf Grundlage von zumindest einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels δ bestimmen. 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 ein Array davon sowie weitere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16, die den erfassten Koppler 14 beinhalten, die die Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position des Kopplers 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 auf eine solche Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich bei dem Servolenksystem 20 um ein elektrisches Servolenksystem (Electric Power-Assisted Steering system - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl 69 kann durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrades des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Allerdings ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch an die gelenkten Räder 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 mit dem 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 solchen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter fortgesetzter 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, einschließlich eines Lenkwinkels δ, bereit. Die Steuerung 26 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des erwünschtes Wegs 32 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Beispielsweise 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 aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 70 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 72, den Geschwindigkeitssensor 56 und das Positionsbestimmungssystem 22 sowie andere denkbare Mittel bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen γ̇, 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 Zurücksetzens des Anhängers 16 zu steuern. Beispielsweise kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während einer Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 14 des Anhängers 16 regeln, was die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Berührung des Anhängers 16 verringern und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stopp an einem bestimmten Endpunkt 35 des Weges 32 bringen kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 72, kann außerdem, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zu regeln, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 16 ausgerichtet wird. Wie vorstehend angeführt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Berührung des Anhängers 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface - „HMI“) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole angebrachte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Auslegen der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine einem Standort entsprechende Eingabe über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, einschließlich eines oder mehrerer Joysticks, digitaler Eingabepads oder dergleichen, können anstelle des 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/einer oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 96 kann ebenfalls die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und kann ferner in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über eine Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Des Weiteren kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen, wie etwa optische, akustische und taktile Alarme, bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 ausgelegt, 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) der Fahrt zur Ausrichtung an dem Koppler 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 Bildverarbeitungsrouting 64 und/oder einer Kupplungserfassungsroutine, einer Wegableitungsroutine 66 und einer Betriebsroutine 68. Es versteht sich, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung sein kann oder eine gemeinsame Steuerung, die in andere Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere denkbare bordeigene oder bordexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es versteht sich ferner, 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, einschließlich des Mikroprozessors 60, ausgeben kann. Ferner kann jedes System, jeder Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der die Bildverarbeitungsfunktion ausführt, wie etwa die hierin beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, ungeachtet anderer Funktionen, die es/er unter Umständen ebenfalls umsetzt (einschließlich gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
In das System 10 kann zudem ein Bildgebungssystem 18 integriert sein, das eine oder mehrere externe Kameras beinhaltet, die in dem veranschaulichten Beispiel eine hintere Kamera 48, eine Kamera 50 an einem mittigen hochmontierten Bremslicht (Center High-Mount Stop Light - CHMSL) und Seitenkameras 52a und 52b beinhalten können, auch wenn andere Anordnungen, die zusätzliche oder alternative Kameras beinhalten, möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 nur die hintere Kamera 48 beinhalten oder kann so ausgelegt sein, dass das System 10 lediglich die hintere Kamera 48 in einem Fahrzeug mit mehreren externen Kameras nutzt. In einem weiteren Beispiel können die verschiedenen, in dem Bildgebungssystem 18 beinhalteten Kameras 48, 50, 52a, 52b so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder im Allgemeinen überlappen, die jeweils der hinteren Kamera 48, der Kamera 50 an dem mittigen hochmontierten Bremslicht (CHMSL) und den entsprechenden Seitenkameras 52a und 52b entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehreren der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor in dem Bildgebungssystem 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 49, 51, 53a, 53b zu rekonstruieren, einschließlich etwaiger Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder des Kopplers 14) darin. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, verwendet werden, um anhand einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen einen Standort des Objekts bezogen auf die zwei Bildquellen zu bestimmen. Diesbezüglich kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt in den Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b in dem Bildgebungssystem 18 zu ermitteln. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen bezüglich der Positionierung der an dem Fahrzeug 12 vorhandenen oder durch das System 10 genutzten Kameras 48, 50, 52a, 52b, einschließlich Informationen bezogen auf einen Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12, beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 48, 50, 52a und 52b bezogen auf den Mittelpunkt 36 und/oder bezogen aufeinander für Objektpositionierungsberechnungen verwendet werden können und um zum Beispiel Objektpositionsdaten bezogen auf den Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 34 (1), mit bekannten Positionen bezogen auf den Mittelpunkt 36 zu erhalten. In einem Aspekt können die verschiedenen in dieser Schrift erörterten Systeme und Fahrzeugmerkmale, einschließlich des Bildgebungssystems 18, des Positionsbestimmungssystems 22, des Bremssteuersystems 70, des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Servolenksystems 20, des Näherungssensorarrays 54, des Positionsbestimmungssystems 22 und der Fahrzeugsensoren, die in dieser Schrift erörtert werden, im Allgemeinen für Zwecke der Fahrzeugsteuerung verwendet werden, wie etwa unter der Steuerung des Benutzers, einschließlich möglicherweise mit Unterstützung eines Bordcomputers oder eines anderen Prozessors, der mit den Systemen und Merkmalen kommuniziert. Auf diese Weise können die Systeme und Merkmale zusammen als Fahrzeugsteuersystem bezeichnet werden, das von der Steuerung 26 für die in dieser Schrift erörterte automatische Fahrzeugsteuerfunktionalität verwendet werden kann.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann konkret dazu programmiert oder anderweitig ausgelegt sein, den Koppler 14 in Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zunächst versuchen, beliebige Anhänger 16 in den Bilddaten 55 zu ermitteln, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Anhängers 16, einer Anzahl von verschiedenen Arten, Größen oder Auslegungen von Anhängern, die mit dem System 10 kompatibel sind, oder von Anhängern im Allgemeinen erfolgen kann. Die Steuerung 26 kann eine Bestätigung von dem Benutzer einholen, dass die Ermittlung des Anhängers 16 genau ist und es sich um den richtigen Anhänger handelt, für den ein unterstützter Kupplungsvorgang abgeschlossen werden soll, wie nachfolgend genauer beschrieben. Nachdem der Anhänger 16 ermittelt wurde, kann die Steuerung 26 den Koppler 14 dieses Anhängers 16 in den Bilddaten 55 auf ähnliche Weise auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 14 oder von Kopplern im Allgemeinen ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Markierung in Form eines Aufklebers oder dergleichen in einer vorgegebenen Position bezogen auf den Koppler 14 an dem Anhänger 16 auf eine Weise ähnlich derjenigen befestigt sein, die in dem US-Patent Nr. 9,102,271 vom gleichen Anmelder beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 64 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in Bilddaten 55 sowie der Positionierung des Kopplers 14 bezogen auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 28 des Kopplers 14 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann sich die Steuerung 26 den bestimmte Koppler 14 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 bestätigen lassen. Wenn die Bestimmung des Kopplers 14 nicht bestätigt wird, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 28 des Kopplers 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer anderen Eingabe unterstützt werden, um dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 des Kopplers 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, den die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Position 28 des Kopplers 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten 55 einzustellen.
In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 für die Anfangsstufen eines automatisierten Kupplungsvorgangs anfangs auf die Ermittlung des Anhängers 16 stützen, wobei der Weg 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 in Richtung einer zentral ausgerichteten Position in Bezug auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Weg 32 verfeinert wird, sobald der Koppler 14 ermittelt wurde. Ein solches Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, der weit genug von dem Fahrzeug 12 entfernt ist, um mit dem Zurücksetzen zu beginnen, ohne den präzisen Endpunkt 35 des Weges 32 zu kennen, und es kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, bei dem es die Auflösung der Bilddaten 55 ermöglicht, den Anhänger 16 genau zu ermitteln, der Koppler 14 jedoch nicht präzise ermittelt werden kann. Auf diese Weise kann die anfängliche Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 eine Kalibrierung verschiedener Eingaben oder Messungen des Systems 10 ermöglichen, durch die zum Beispiel die Genauigkeit von Abstandsmessungen verbessert werden kann, was dazu beitragen kann, dass die Ermittlung des Kopplers 14 genauer wird. Auf ähnliche Weise führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bildes in den Daten 55, durch die die Auflösung verbessert oder der Koppler 14 bezogen auf die übrigen Abschnitte des Anhängers 16 bewegt werden kann, sodass dieser leichter ermittelt werden kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und die Betriebsroutine 68 zusammen verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dem das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 des Anhängers 16 auszurichten. Beim Starten des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie etwa durch eine Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zum Beispiel den Koppler 14 in den Bilddaten 55 ermitteln und zumindest versuchen, die Position 28 des Kopplers 14 bezogen auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung der Bilddaten 55 gemäß einem der vorangehend erörterten Beispiele zu schätzen, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 14 und einen Versatzwinkel α_c zwischen einer Linie, die die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 verbindet, und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann außerdem dazu ausgelegt sein, den Anhänger 16 insgesamt zu ermitteln, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 einzeln oder in Kombination mit den Bilddaten des Kopplers 14 verwenden, um die Orientierung oder die Fahrtrichtung 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 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs der Fahrtrichtung 33 des Anhängers 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 auszurichten. Insbesondere macht eine solche Ausrichtung unter Umständen nicht erforderlich, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel oder kollinear zu der Fahrtrichtung 33 des Anhängers 16 verläuft, sondern einfach in einem Bereich liegen kann, der im Allgemeinen die Verbindung der Kupplungskugel 34 mit dem Koppler 14 ohne eine unbeabsichtigte Berührung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ermöglicht und ferner ein umgehendes kontrolliertes Zurücksetzen des Anhängers 16 unter Verwendung des Fahrzeugs 12 ermöglichen kann. Auf diese Weise kann der Winkelbereich derart sein, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Anhänger 16 am Ende der Betriebsroutine 68 derart ist, dass der Winkel zwischen der Längsachse 13 und der Fahrtrichtung 33 im gekuppelten Zustand kleiner als der Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ist, oder eine geeignete Schätzung davon ist. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derart sein, dass die Längsachse 13 in jeder Richtung innerhalb von etwa 30° von der Kollinearität mit der Fahrtrichtung 33 liegt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, die die Positionierung D_c, α_c des Kopplers 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 an dem Koppler 14 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 26 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 62 gespeichert haben, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, der in dieser Schrift als 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: $ρ = \frac{W}{tan δ'}$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ 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 ρ_min wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{W}{t a n δ_{m a x}} .$
Die Wegableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 34 an der geschätzten Position 28 des Kopplers 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass durch den Weg 32 der kleinstmögliche Raum und die kleinstmögliche Anzahl an Manövern 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 basieren kann, um sowohl einen seitlichen Abstand zu dem Koppler 14 als auch einen Vorwärts- und Rückwärtsabstand zu dem Koppler 14 zu bestimmen und einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Wegs 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L und bezogen auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Massenmittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren vorgegebenen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 die horizontale Bewegung Δx des Kopplers 14 in einer Fahrtrichtung durch Bestimmen der Bewegung des Kopplers 14 in der vertikalen Richtung Δy, die erforderlich ist, um die Kupplungskugel 34 in dem Koppler 14 aufzunehmen, kompensieren kann. Eine solche Funktionalität wird durch die gemeinsam angemeldeten US-Parallelpatentanmeldungen Nr. 14/736,391 und 16/038,462 genauer erörtert, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme ausdrücklich eingeschlossen ist.
Wie vorstehend erörtert, kann die Steuerung 26 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 nachstehend erörtert) zum Steuern der (Vorwärts- oder Rückwärts-)Beschleunigung des Fahrzeugs 12 steuern, sobald der gewünschte Weg 32, einschließlich eines Endpunkts 35, bestimmt wurde. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten zu der Position des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon von dem Positionsbestimmungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 nach Bedarf steuert, 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 δ abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 auf dem Weg 32 eingestellt werden, wie durch diesen vorgegeben. Des Weiteren wird angemerkt, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Einstellung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der nachverfolgten Fahrzeugposition abhängig ist.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 bestimmt werden, um die erforderliche seitliche und rückwärtige Bewegung 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 Lenken der Räder 76 in verschiedene Richtungen definiert sind, um gemeinsam die erforderliche seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 durchzuführen, während das letzte gerade Rückwärtszurücksetzsegment bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorangehend beschriebene versetzte Ausrichtung an dem Koppler 14 zu bringen. Es wird angemerkt, dass Variationen des dargestellten Weges 32 verwendet werden können. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c, α_c des Kopplers 14 genauer werden können, wenn sich das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 bewegt, einschließlich zur Positionierung des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 14 nähert. Dementsprechend können solche Schätzungen kontinuierlich abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 66 gegebenenfalls bei der Bestimmung des eingestellten Endpunktes 35 für den Weg 32 zu aktualisieren, wie vorangehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Weg 32, wie unter Verwendung der Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet, die von einer tragbaren Vorrichtung 96, wie etwa einem Smartphone, erfasst wurden, feinabgestimmt werden, sobald die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 in den Bilddaten 55 ermitteln kann, wobei fortlaufende Aktualisierungen für den Weg 32 auf ähnliche Weise abgeleitet werden, während die Bilddaten 55 bei der Annäherung an den Anhänger 16 immer eindeutiger werden. Es wird ferner angemerkt, dass, bis eine solche Bestimmung durchgeführt werden kann, die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 in seiner Bewegung entlang des Weges 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunktes 35 nachzuverfolgen.
Wie in den 4-6 gezeigt, kann, sobald der Anhänger 16 und der Koppler 14 ermittelt worden sind und das System 10 den Weg 32 bestimmt, um die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 auszurichten, die Steuerung 26, die die Betriebsroutine 68 ausführt, das Fahrzeug 12 weiter steuern, bis die Kupplungskugel 34 bezogen auf den Koppler 14 an dem gewünschten Endpunkt 35 ist, damit der Koppler 14 in Eingriff mit der Kupplungskugel 34 kommt, wenn der Koppler 14 in eine horizontalen Ausrichtung zu dieser abgesenkt wird. In dem vorstehend erörterten Beispiel überwacht die Bildverarbeitungsroutine 64 durchgehend die Positionierung D_c,α_c des Kopplers 14, ununterbrochen oder wenn verfügbar, während der Ausführung der Betriebsroutine 68, einschließlich wenn der Koppler 14 für die hintere Kamera 48 deutlicher sichtbar wird, während sich das Fahrzeug 12 durchgehend entlang des Wegs 32 bewegt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 außerdem durch die Koppelnavigationsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Position 28 des Kopplers 14 durchgehend aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 66 eingegeben wird, für den Fall, dass der Weg 32 und/oder der Endpunkt 35 präzisiert werden können/kann oder aktualisiert werden sollten/sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen zu Höhe H_c, zum Abstand D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 55), einschließlich, wenn sich das Fahrzeug näher an den Anhänger 16 bewegt, wie in den 4 und 5 gezeigt. Ferner kann davon ausgegangen werden, dass der Koppler 14 statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 durch weiteres Nachverfolgen des Kopplers 14 nachverfolgt werden kann, um die Notwendigkeit zur Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine vorbestimmte Sequenz von Manövern durchlaufen, die Lenken des Fahrzeugs 12 in oder unter einem maximalen Lenkwinkel δ_max beinhaltet, während die Position D_c, α_c des Kopplers 14 nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 mit der gewünschten Position 38d davon bezogen auf die nachverfolgte Position 28 des Kopplers 14 zu konvergieren, wie vorangehend erörtert und in 6 gezeigt.
Während eines unterstützten Kupplungsvorgangs, wie etwa in dem in Bezug auf die 4-6 beschriebenen Beispiel, erfordert das System 10 einen minimalen Längsabstandswert zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 mit einem Präzisionsgrad zu steuern, der wünschenswert ist, um die gewünschte Endposition der Kupplungskugel 34 in Bezug auf den Koppler 14 zu erreichen (d. h. ohne die gewünschte endgültige Position zu überschreiten, so dass sich die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 vorbei bewegt oder auf andere Weise die Betriebsroutine 68 zu beenden, wenn die Kupplungskugel 34 bezogen auf den Koppler 14 so positioniert ist, dass eine manuelle Bewegung des Anhängers 16 erforderlich ist). Der erforderliche Mindestabstand kann variieren, wird jedoch im Allgemeinen durch die Anforderungen der Bildverarbeitungsroutine 64 sowie die Anforderungen des Geschwindigkeitssensors 56, das Ansprechverhalten der Drossel 73 und das Fahrzeugbremssteuersystem 72 sowie die allgemeine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Steuerung 26 anderer Komponenten des Systems 10 beeinflusst. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 einen Mindestfahrabstand zur Kalibrierung davon erfordern, unter anderem zur genauen Ermittlung des Kopplers 14 und zur Unterstützung der Weiterverfolgung der Bewegung des Fahrzeugs 12. Wie nachstehend erörtert wird, kann der bestimmte Mindestabstand für eine gegebene Umsetzung des Systems 10 auf Grundlage von bekannten Werten oder Schätzungen für solche Faktoren geschätzt werden. Wenn sich das Fahrzeug 12 bei unzureichendem verbleibendem Längsabstand zwischen Kupplungskugel 34 und Koppler 14 im Stillstand befindet, ist das System 10 aufgrund der Mindestfahrstreckenanforderung dazu programmiert, entweder die Betriebsroutine 68 nicht einzuleiten oder, falls sie bereits gestartet wurde, die Betriebsroutine 68 abzubrechen, um ein Überschreiten der endgültigen Zielposition, derart dass sich die Kupplungskugel 34 über den Endpunkt 35 hinaus bewegt, zu vermeiden. In verschiedenen Beispielen kann das Fahrzeug 12 aus anderen Gründen als, dass die Betriebsroutine 68, das Anziehen der Fahrzeugbremsen 70 bewirkt, zum Stillstand gebracht werden. Insbesondere kann das Fahrzeug 12 vor Erreichen der gewünschten endgültigen Zielposition zum Stillstand kommen, weil unebenes Gelände auf die Fahrzeugräder 76 oder 77 wirkt oder dadurch, dass die Fahrzeugbremsen 70 vom Fahrer manuell betätigt werden. Da solche Ereignisse einen Stillstand eines Fahrzeugs 12 an einem beliebigen Punkt entlang des Wegs 32 bewirken können, bietet das vorliegende System 10 die Möglichkeit, ein solches Stillstandereignis zu erfassen und es unter Berücksichtigung der Fähigkeiten und Anforderungen des Systems 10 auf geeignete Weise zu behandeln. In verschiedenen Beispielen kann das System 10 einen frühen Stillstand behandeln, indem der Stillstandzustand abgebrochen, angehalten oder automatisch behoben wird.
Wie vorstehend erwähnt, ist die „Längsführung“ bei einem unterstützten Kupplungsmanöver der Teil der Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32, der durch das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem 72 und das Fahrzeugbremssystem 70 gesteuert wird, wobei die „Längsführung“ der Teil ist, der durch das Servolenksystem 20 gesteuert wird. Es versteht sich, dass die Querführung eine Bewegung des Fahrzeugs erfordert, derart dass die zwei Steuerschemata zusammenwirken, um das Fahrzeug 12 entlang des Wegs 32 zu bewegen. In dieser Hinsicht wird die Längsausrichtung des Wegs 32 an dem Koppler 14 durch die Längsführung (d. h. durch das Lenksystem 20) vorgegeben, und wird der endgültige Stopppunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 durch die Längsführung vorgegeben. In dieser Hinsicht bestimmt der endgültige Stopppunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 die Ausrichtung in Fahrtrichtung zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14. Auf diese Weise kann das System 10 in der Lage sein, das Fahrzeug 12 auf präzise Weise in die endgültige Zielposition zu bewegen, beispielsweise derart, dass der Anhänger 16 vom Benutzer nicht manuell neu positioniert werden muss, sondern einfach auf die Kupplungskugel 34 abgesenkt werden kann. In einer Umsetzung des Systems 10 kann die Genauigkeit bei der endgültigen Längsausrichtung der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 innerhalb von 1 cm von einer vollständig ausgerichteten Position (Mitte zu Mitte) liegen. Wiederum kann die bestimmte Umsetzung des Systems 10 derart sein, dass die Steuerung 26 einen Mindestlängsfahrabstandswert benötigt, um eine Sequenz von Ereignissen für die gewünschte Ausrichtung der Kupplungskugel 34 und des Kopplers 14 durchzuführen. Eine solche Sequenz kann das Erhöhen der Motordrehzahl (unter Verwendung der Drossel 73 über das Antriebsstrangsteuersystem 72) und das Verringern des Bremsdrucks (über das Bremssteuersystem 70) beinhalten, bis sich das Fahrzeug 12 zu bewegen beginnt. Die Steuerung 26 kann während der Bewegung des Fahrzeugs 12 Rückkopplungsdaten bezüglich der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und -lokalisierung (über den Geschwindigkeitssensor 56 bzw. das Positionierungssystem 22) empfangen, so dass die Steuerung 26 einen Bremsdruck anlegen und die Motordrehzahl verringern kann, um das Fahrzeug 12 an der endgültigen Zielposition mit der Kupplungskugel 32 am Endpunkt 35 zum Stillstand zu bringen. Um die Bewegung auf eine erfassbare Geschwindigkeit oder über einen erfassbaren Abstand zu beginnen und das Fahrzeug 12 (einschließlich auf angenehme Weise) zum Stehen zu bringen, erfordert die vorstehende Sequenz einen Mindestfahrabstandswert, um ausgeführt werden zu können. In einem Beispiel kann das System 10 auf Grundlage des Zustands des Fahrzeugs 12 und des Geländes in der Lage sein, das Fahrzeug 12 um mindestens 0,2 m genau zu bewegen, wobei jeder geringere Abstand nicht genau steuerbar ist. Wenn sich das Fahrzeug 12 dementsprechend aus irgendeinem Grund bei weniger als 0,2 m zwischen der Kupplungskugel 34 und dem betreffenden Koppler 14 im Stillstand befindet, ist das System 10 nicht in der Lage in die Zielposition zu fahren, ohne dass eine unerwünschte Gefahr des Überschreitens oder Unterschreitens der endgültigen Zielposition, derart dass die Kupplungskugel 34 kurz vor dem Endpunkt 35 liegt, besteht. Wie vorstehend erörtert, können die besonderen Anforderungen einer beliebigen Umsetzung des Systems 10 in verschiedener Hinsicht variieren, die sich auf den Mindestfahrabstand auswirken, der als Schwellenwertabstand D_min charakterisiert werden kann, unterhalb dessen das System 10 möglicherweise nicht in der Lage ist, eine Bewegung im Rahmen der Betriebsroutine 68 zu starten. Entsprechend solchen Variationen kann der Schwellenabstand D_min beispielsweise zwischen 15 cm und 20 cm liegen. Wiederum kann eine solche Fehlausrichtung die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass das Fahrzeug 12 den Anhänger 16 an dem Koppler 14 berührt, oder kann auf andere Weise zu einer Fehlausrichtung der Kupplungskugel 34 und des Kopplers 14 um einen Wert führen, der außerhalb der Benutzererwartungen für die Verwendung des Systems 10 liegt.
Es gibt eine Reihe von Ereignissen, die dazu führen können, dass das Fahrzeug 12 während eines unterstützten Kupplungsmanövers zum Stillstand kommt, bevor es die endgültige Zielposition erreicht hat. Wie vorstehend erörtert, bewirkt das Ausführen der Betriebsroutine 68 durch die Steuerung 26 nicht direkt, dass das Fahrzeug 12 stoppt, bis bestimmt wird, dass das Fahrzeug die endgültige Zielposition mit der am Endpunkt 35 ausgerichteten Kupplungskugel 34 erreicht hat; verschiedene Betriebsbedingungen können jedoch dazu führen, dass das Fahrzeug 12 während des Betriebs versehentlich zum Stillstand kommt. Insbesondere wird während der Ausführung der Betriebsroutine 68 eine niedrige Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 aufrechterhalten (zumindest innerhalb der letzten 1 bis 2 m bis zur endgültigen Zielposition, wie durch den Abstand zwischen der Kupplungskugel 34 und Endpunkt 35 bestimmt), um ein genaues Stoppen in der gewünschten Position am Ende des Vorgangs zu ermöglichen. Bei solch niedrigen Geschwindigkeiten hat das Fahrzeug 12 eine geringere Trägheit und wird durch eine geringere Drehmomentabgabe des Motors angetrieben, so dass das Fahrzeug 12 durch unebenes Gelände oder durch vom Fahrer betätigtes Bremsen (selbst bei einem im Allgemeinen leichten Betätigungsdruck) zum Stillstand gebracht werden kann. In einem Beispiel kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während zumindest der letzten Stufen der Ausführung der Betriebsroutine 68 in der Größenordnung von 0,1 km/h liegen. In einem Beispiel kann ein unterstütztes Kupplungsmanöver abseits einer gepflasterten Fläche erfolgen, einschließlich in unebenem Gelände, das das Fahrzeug leicht zu einem Stopp bringen kann (d. h. Erhebungen, Vertiefungen, Steine). In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 12 auf Schutt oder andere Gegenstände oder Schäden (Steine, Risse, Schlaglöcher, Erhebungen) in einer gepflasterten Fahrfläche stoßen, die die Bewegung des Fahrzeugs 12 stören können. Darüber hinaus können Fahrer während der Fahrzeugbewegung das Lenkrad aus Gewohnheit berühren oder ergreifen oder das Bremspedal betätigen, insbesondere wenn sich das Fahrzeug in der Nähe des Anhängers 16 befindet, wo sie möglicherweise nicht in der Lage sind, die Kupplungskugel 34 oder den Koppler 14 zu visualisieren.
Ein Beispiel für ein versehentliches Stillstandszenario ist in den 7 und 8 gezeigt, in denen das Vorhandensein eines Steins R bewirkt, dass das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Wenn ein Gegenstand wie ein Stein R in einer ausreichenden Größe im Weg des Fahrzeugs 12 vorhanden ist, kann dieser wie veranschaulicht der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 um einen Wert entgegenwirken, der ausreichen ist, um zu bewirken, dass das Fahrzeug 12 zu einem Stopp kommt. Wie vorstehend erörtert, erfordert das System 10 im Allgemeinen einen bestimmten Mindestabstand, um das Fahrzeug 12 genau zu bewegen. In dieser Hinsicht kann das System 10 in der Lage sein, die Anwendung der Drossel 73 langsam (oder auf andere Weise zuverlässig steuernd) zu erhöhen, um den Stein R oder ein anderes vergleichbares Hindernis oder Geländemerkmal zu überwinden, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 einzuleiten, wie in 8 gezeigt. Eine solche Funktionalität kann als „Anstoßen“ des Fahrzeugs 12 bezeichnet werden, und das System 10 kann in der Lage sein, mit einen diskreten Wert ungleich Null anzustoßen, so dass ein ähnlicher Mindestabstand erforderlich ist. Der erforderliche Anstoßabstand kann auf die Art der Betriebsroutine 68 in Bezug auf die Längsführung des Fahrzeugs 12 bezogen auf die realen Variablen oder Faktoren zurückzuführen sein, innerhalb derer das System 10 gemäß seiner Auslegung funktioniert. Insbesondere ist die Sequenz des Ausführens eines kleinen diskreten Anstoßes in 9 gezeigt. Der Anstoßabstand ND kann durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst werden, einschließlich neben weiteren Faktoren des Gefälles der Bodenoberfläche, der Geländequalität (d. h. Vorhandensein von Steinen, Erhebungen und dergleichen), der Leistung des Motorsystems (aktuelle Motordrehzahl, maximale Änderungsgeschwindigkeit für die Motordrehzahl, Aufwickelschutz und dergleichen), Leistung des Bremssystems (Temperatur der Bremsflüssigkeit und Bremsbeläge), Verschleißzustand der Bremskomponenten, Feuchtigkeitsgehalt der Bremskomponenten, Oberflächenreibung (z. B. aufgrund von Reifenverschleiß, Oberflächenrauheit, Reifenprofiltyp und dergleichen), Bremsflüssigkeitsdruck, Betätigungsverzögerungen, Raddurchmesser (der sich aufgrund von Reifenverschleiß oder Reifenbasisgröße ändern kann), Fahrzeuggewicht und Gewichtsverteilung auf jedes Rad oder Netzwerk- und Verarbeitungsverzögerungen des Systems.
Da es möglicherweise nicht machbar ist, alle vorstehend aufgeführten oder zusätzlichen Variationen zu schätzen und anzupassen (insbesondere, weil viele der Parameter dem System 10 unbekannt sein oder sich im Laufe der Zeit ändern können), kann das System 10 stattdessen eine konservative Zahl für den minimalen Anstoßabstand schätzen. In einem Beispiel kann eine solche Schätzung erreicht werden, indem eine Situation mit niedriger Leistung angenommen wird, in der ein im Allgemeinen großer Mindestfahrabstand berücksichtigt und für einen Anstoßvorgang untersucht wird. Beispielsweise kann ein konservativer Mindestanstoßabstand ND bestimmt werden, indem ein schweres Fahrzeug auf einem Gefälle bergab, bei unebenem Gelände (z. B. sind Steine vorhanden), einem heißen Bremssystem und abgenutzten Bremsen angenommen wird. Der Mindestfahrabstand vom Stillstand unter solchen Annahmen kann gemessen werden. In einem solchen Beispiel kann die Entfernung ND als das Integral der Daten bestimmt werden, die aus einer Berechnung der Zeit resultieren, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug 12 bewegt, was das Überwinden eines Objekts beinhaltet, und anschließend das Fahrzeug 12 zu stoppen. Ein Beispiel für eine solche Berechnung ist in 10 gezeigt, durch die der Mindestanstoßabstand als 0,17 m bestimmt werden kann, wobei andere Abstände auf Grundlage der besonderen Annahmen und Eigenschaften des Systems 10 möglich sind. In ähnlicher Weise wie vorstehend erörtert, kann der Mindestanstoßabstand ND als ein erforderlicher Mindestabstand angesehen werden, der zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 erforderlich ist, damit das System ein Anstoßmanöver ausführt. Wenn während eines versehentlichen Stillstands der verbleibende Abstand zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 nicht ausreichend ist, um das Manöver ordnungsgemäß abzuschließen, kann das System 10 geeignete Maßnahmen ergreifen. In einem Beispiel kann das System 10 das unterstützte Kupplungsmanöver strategisch abbrechen, indem es die Betriebsroutine beendet, wie nachstehend erläutert wird, wenn der frühe Stillstandsustand „nicht wiederherstellbar“ ist. In dem veranschaulichten Beispiel bewirkt das Überwinden des Steins R, dass das Fahrzeug die Zielposition überschreitet, da der Abstand zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 kleiner als der Mindestanstoßabstand ND ist, wenn der Stein R bewirkt, dass das Fahrzeug stoppt.
Um einen Mindestfahrabstand festzulegen, kann die vorstehende Berechnung auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Faktoren durchgeführt werden, oder eine ähnliche Berechnung kann auf Grundlage einer Teilmenge der vorstehenden Kriterien oder zusätzlichen Kriterien durchgeführt werden, die für ein bestimmtes System oder die Leistungserwartungen von diesem als relevant angesehen werden. Darüber hinaus kann ein allgemein geschätzter Sicherheitsabstand konservativ festgelegt oder auf Grundlage von realen Systemtests abgeleitet werden. Sobald der bestimmte Mindestfahrabstand D_min bestimmt wurde, wird er als konstanter Referenzparameter eingestellt, wie etwa im Speicher 62 gespeichert. Wie in 11 gezeigt, beginnt ein Verfahren 210 zum Verwenden des Mindestfahrabstands D_min in Verbindung mit einem Stillstandszenario, wenn ein unterstütztes Kupplungsmanöver eingeleitet wurde (Schritt 212). Die Steuerung 26 referenziert dann diesen Wert D_min, sobald sich das Fahrzeug im Stillstand befindet (Schritt 214), wie durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und/oder das Positionierungssystem 22 gemessen, vor dem Abschluss der Betriebsroutine 68 (Schritt 238). Wenn der verbleibende Abstand zur Endposition (d. h. der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14) kleiner als dieser Referenzwert D_min ist (Schritt 216), versucht das System 10 nicht, die Bewegung des Fahrzeugs 12 erneut einzuleiten. Stattdessen hält das System 10 das Fahrzeug 12 im Stillstand und führt eine Abhilfemaßnahme durch, die auf den Fähigkeiten der bestimmten Umsetzung des Systems 10 und/oder der gewünschte Benutzererfahrung, die dem System 10 zugeordnet ist, basiert (Schritt 218). In einem Beispiel bricht das System das Manöver ab (Schritt 220) und sichert das Fahrzeug in der Parkstellung (Schritt 222), einschließlich durch Betätigen des elektronischen Gangwählers 92 durch Kommunikation mit dem Antriebsstrangsteuersystem 72. Das System 10 informiert dann den Fahrer über den Stillstandzustand und den unzureichenden Abstand, um das Manöver abzuschließen (Schritt 224), beispielsweise durch eine Meldung, die auf der Fahrzeug-HMI 40 präsentiert wird, und beendet das Manöver (Schritt 240). In Verbindung mit der Benachrichtigung in Schritt 224 kann das System 10 dazu auffordern, dass der Fahrer das Fahrzeug 12 in Vorwärtsrichtung bewegt, um den Abstand D_c zwischen dem Koppler 14 und der Kupplungskugel 34 zu vergrößern, bevor das Manöver erneut gestartet wird (Schritt 212).
In einer weiteren Umsetzung ist das System 10 in der Lage, das Getriebe über den Gangwähler 92 aus dem Rückwärtsgang in die Fahrstellung zu schalten und ist ferner fähig vorwärts zu fahren (einschließlich durch den Einbau von einer oder mehreren nach vom gerichteten Kameras in dem Kamerasystem 18 und nach vorne gerichtetem Sensoren in dem Näherungssensorarray 54. In Zusammenhang mit einem solchen System 10, kann das System 10, wenn ein Stillstand (Schritt 214) mit unzureichendem Abstand D_c erfasst wird, um eine Rückwärtsbewegung erneut zu starten (Schritt 216), das Fahrzeug in die Fahrstellung schalten und das Fahrzeug automatisch um einen vorbestimmten Abstand vorwärts fahren (z. B. etwa 0,5 m) oder bis erfasst wird, dass D_c über dem Mindestabstand D_min liegt, so dass der verbleibende Fahrabstand D_c ausreichend ist um die Rückwärtsbewegung fortzusetzen. Nach dem Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs 12 stoppt das System das Fahrzeug 12 und schaltet in den Rückwärtsgang (Schritt 228) und setzt dann die Rückwärtsbewegung fort (Schritt 230). Das System 10 versucht dann erneut, die endgültige Zielposition 35 zu erreichen, wobei die Sequenz fortgesetzt wird, bis die Ausrichtung abgeschlossen ist (Schritt 238). In einer noch weiteren Umsetzung erlauben verschiedene Umsetzungen des Systems 10 möglicherweise keine automatische Vorwärtsbewegung, beispielsweise weil keine Frontsensoren verfügbar sind. In solchen Fällen pausiert das System 10 beim Erfassen eines Stillstands (Schritt 214) mit unzureichendem Abstand D_c, um die Rückwärtsbewegung erneut zu starten (Schritt 216), das Manöver (anstatt es abzubrechen) und fordert den Fahrer auf, vorwärts zu fahren (Schritt 232), wie etwa mit Hilfe einer Meldung, die auf der Fahrzeug-HMI 40 präsentiert wird. Unter der Annahme, dass der Fahrer der Aufforderung des Systems 10 folgt und den Gangwähler 94 in die Fahrstellung schaltet und das Fahrzeug 12 um einen ausreichenden Abstand vorwärts bewegt, kann das System 10 dem Fahrer angeben, dass das Manöver fortgesetzt werden kann, und den Fahrer auffordern, in den Rückwärtsgang zu schalten und zu bestätigen, dass der Fahrer bereit ist, das Manöver fortzusetzen (Schritt 234), was ebenfalls über die Fahrzeug-HMI 40 erfolgen kann. Wenn eine solche Bestätigung empfangen wird, setzt das System 10 das Manöver fort (Schritt 236), indem es die Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs steuert, bis die endgültige Zielposition erreicht ist (Schritt 238).
Als zusätzlicher Aspekt der Funktionalität von System 10 werden Umsetzungen in Betracht gezogen, bei denen das System 10 die Ursache eines unbeabsichtigten Stillstands bestimmen und dem Fahrer durch eine geeignete Meldung, die auf der Fahrzeug-HMI 40 präsentiert wird, eine entsprechende Angabe bereitstellen kann. In dieser Hinsicht kann das System 10 dazu ausgelegt sein, zumindest zwischen einigen des Folgenden zu unterscheiden: einem durch das Gelände verursachten Stillstand (z. B. ein Objekt oder eine ungleichmäßige Geländequalität, das/die die Bewegung des Fahrzeugs 12 behindert); hoher Neigung; einem durch den Fahrer verursachten Stillstand (d. h. durch Betätigung der Bremse 70); einem Fehler des Systems 10; oder einer versehentlichen Berührung des Anhängers 16 (d.h. durch den hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs 12). Durch Unterscheiden der Ursache des Stillstandzustands kann das System 10 den Fahrer informieren, direkt oder indirekt kommunizieren, wie der Fahrer den Zustand bei zukünftigen Manövern verhindern kann oder den Stillstandzustand im aktuellen Manöver beheben. In einem weiteren Aspekt kann das System 10 berücksichtigen, ob das Fahrzeug „nahe genug“ an einer ausgerichteten Position zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 ausgerichtet ist, um den Abschluss des Manövers anstelle eines Abbruchs zu erklären (obwohl technisch gesehen ein Abbruch erfolgt ist). Wie vorstehend erläutert, kann ein versehentlicher Stillstand gegen Ende eines unterstützten Kupplungsmanövers aus einer Reihe von Gründen auftreten, einschließlich derer, die mit den niedrigen Geschwindigkeiten verbunden sind, mit denen das Manöver ausgeführt wird, oder Eingriffen des Fahrers.
Die vorliegenden Aspekte des Systems 10 werden in Zusammenhang mit einer Umsetzung des Systems 10, wie vorstehend beschrieben, erörtert, wobei das System 10 ein unterstütztes Kupplungsmanöver aufgrund eines Stillstandzustands abbricht, der bei einem unzureichenden verbleibenden Fahrabstand D_c auftritt (Schritte 214-220, wie vorstehend in Bezug auf 11 erörtert). In dieser Hinsicht kann das System 10 zusätzlich zum Kommunizieren des Abbruchs (Schritt 224) gegenüber dem Fahrer den Grund für den Stillstand aus einer Reihe möglicher Stillstandursachen unterscheiden, wie in dem Flussdiagramm aus 12 gezeigt. In dem in 12 gezeigten Verfahren 310 beginnt das System 10 mit dem Einleiten eines unterstützten Kupplungsmanövers (Schritt 312) auf ähnliche Weise wie das vorstehend erörterte Verfahren 210. Während des Zurücksetzens des Fahrzeugs 12 unter der Steuerung des Systems 10 (Schritt 314) während des unterstützten Kupplungsmanövers überwacht die Steuerung 26 das Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und vom Positionierungssystem 22, um neben anderen Gründen zu bestimmen, ob das Fahrzeug 12 einen unbeabsichtigten Stillstand erreicht (Schritt 316). Ohne einen solchen Stillstandzustand fährt das System 10 fort, das Fahrzeug 12 (Schritt 314) zurückzusetzen, bis die endgültige Zielposition erreicht ist. Wenn ein unbeabsichtigter Stillstand erfasst wird (Schritt 316), bestimmt das System 10 (Schritt 318), ob ein ausreichender Abstand vorhanden ist, um den Stillstand zu überwinden, oder es anderweitig möglich ist, das Zurücksetzen fortzusetzen. Das System 10 führt dies diesbezüglich aus, wenn der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 ausreichend ist, um das Zurücksetzen fortzusetzen (Schritt 314). Wenn der Abstand D_c nicht ausreichend ist, um das Manöver fortzusetzen, kann das System 10 zusätzlich zur Vorgehensweise gemäß den Schritten 214-220 in 11, wie vorstehend erörtert, eine Reihe von Parameterprüfungen ausführen, um den Stillstandzustand zu bewerten und die geeignete Angabe für den Benutzer zu bestimmen.
Insbesondere kann das System 10 zuerst bestimmen, ob der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 (oder einem anderen Ausrichtungskennzeichen) eine ausreichende Positionierung der Kupplungskugel 34 bezogen auf den Koppler angibt (Schritt 320), um dem Benutzer anzugeben, dass der Prozess abgeschlossen ist (Schritt 322), wodurch das Manöver (Schritt 324) als abgeschlossenes Manöver und nicht als Abbruch beendet wird. Die bestimmte Ausrichtung, die für eine solche Angabe angestrebt wird, kann variieren, kann jedoch so bestimmt werden, dass der Koppler 14 im Allgemeinen über der Kupplungskugel 34 in Position kommt, wenn er in die gewünschte horizontale Position abgesenkt wird oder wenn nur eine geringfügige manuelle Ausrichtung erforderlich ist (d. h. indem der Benutzer die Zunge 84 des Anhängers 16 unter Krafteinwirkung manipuliert). In dieser Hinsicht wird anerkannt, dass ein Benutzer eine derart geringfügige Fehlausrichtung, selbst in einem Ausmaß, bei dem eine gewisse Bewegung des Anhängers 16 unter Krafteinwirkung erforderlich ist, gegenüber dem Vorwärtsfahren und erneuten Beginnen eines weiteren unterstützten Kupplungsvorgangs bevorzugen kann, insbesondere wenn der gleiche Zustand bewirken kann, dass ein solches nachfolgendes Manöver ähnlich erfolglos ist. In einer Umsetzung kann das System 10 bestimmen, dass ein Stillstand einer akzeptablen Endposition entspricht (Schritt 320), wenn der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 beispielsweise weniger als 4 cm oder dergleichen beträgt, oder in einer anderen Beispiel, wenn die Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55 durch den Koppler 14 verdeckt wird. Wenn eine akzeptable endgültige Stillstandposition bestimmt ist, kann das System 10 dem Benutzer ein abgeschlossenes Verfahren angeben (Schritt 322), wie etwa durch eine Meldung 86, die auf der Anzeige 44 der HMI 40 präsentiert wird, wie in 13 gezeigt. In einem Beispiel kann ein durch das Gelände verursachter Stillstand unmittelbar vor dem tatsächlichen Abschluss der Ausrichtung auftreten, aber die Endposition kann sich immer noch innerhalb eines Schwellenabstands der Ausrichtung befinden. In dieser Hinsicht wird angemerkt, dass diese Situation umso wahrscheinlicher eintreten wird, je niedriger der Mindestfahrabstandschwellenwert D_min in Schritt 318 ist und je höher der akzeptable Schwellenwert in Schritt 320 ist. Dementsprechend erklärt das System 10 dem Fahrer über die HMI 40 einen erfolgreichen Abschluss des Manövers unabhängig von der Ursache des Stillstands, wenn der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 ausreichend ist, um die Stillstandposition als „ausgerichtet“ zu betrachten.
Wenn bestimmt wird, dass der Abstand D_c zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 die Kriterien für eine akzeptable Endposition nicht erfüllt (Schritt 320), kann das System 10 dann ein Bremsbetätigungssignal von einem Bremspedalsensor 71 in dem Bremssteuersystem 70 prüfen (Schritt 326), wenn das Betätigungssignal eine Bremsposition ungleich Null angibt, kann das System 10 schließen, dass der Stillstand durch ein Eingreifen des Fahrers verursacht wurde (Schritt 328), und kann dem Fahrer über eine andere Meldung der HMI 40 angeben (Schritt 328), dass vom Fahrer ausgeführtes Bremsen den Abbruch bewirkt hat, während der Prozess beendet wird (Schritt 324). Dies hilft dem Benutzer, die Funktionsweise des Systems 10 hinsichtlich der Zulässigkeit des Bremsens nahe dem Ende des Manövers zu verstehen. Der Benutzer kann dann das Manöver mit diesem neuen Wissen wiederholen. Wenn der Fahrer den Stillstand nicht verursacht hat, prüft das System 10 dann durch Kommunikation mit der Systemfehlerüberwachung 88, die den Status der verschiedenen Sensoren und Überwachungsvorrichtungen innerhalb des Systems 10, sowie deren Kommunikationsstatus mit der Steuerung 26 und den Status der Steuerung 26 und deren Kommunikation mit den betriebsfähigen Fahrzeugsystemen und -steuerungen überwacht, ob ein Systemfehler vorliegt (Schritt 330). Wenn einer der Sensoren nicht funktioniert oder nicht mit der Steuerung 26 kommuniziert, wenn die Funktion der Steuerung oder wenn die Kommunikation der Steuerung mit dem oder die Funktion des Bremssystems 70 oder des Antriebsstrangsteuersystems 72 verringert ist, kann die Funktion des Systems 10 beeinträchtigt sein, so dass ein versehentlicher Stillstand entsteht. Während es unwahrscheinlich sein kann, dass ein Systemfehler auftritt, nachdem das Manöver begonnen hat und bis zu einem Punkt fortschreitet, der zumindest kurz vor dem Abschluss steht, wird der Zustand überprüft, um sicherzustellen, dass das System 10 voll funktionsfähig ist, bevor das System 10 mit der weiteren Bewertung fortfährt. Wenn in Schritt 330 ein Systemfehler vorliegt, stellt das System 10 eine entsprechende HMI-Meldung bereit, um den Fahrer darüber zu informieren, dass ein Systemfehler vorliegt (Schritt 332). Das System 10 kann dem Benutzer diesbezüglich empfehlen, eine Diagnosekundendienstleistung in Anspruch zu nehmen.
Wenn in Schritt 330 bestimmt wird, dass das System 10 ordnungsgemäß funktioniert, geht das System 10 dazu über, zu prüfen, ob ein Objekt (das einen Anhänger 16 oder ein anderes Umgebungsobjekt beinhalten kann) berührt wird, das die Bewegung des Fahrzeugs 12 behindert (Schritt 334). Um eine solche Berührung zu erfassen, kann das System 10 zeitbasierte Sensordaten (einschließlich des Geschwindigkeitssensors 56) für einen Zeitraum vor dem Stillstandzustand überprüfen, wobei eine Änderung der Geschwindigkeit von der bereits niedrigen Geschwindigkeit auf Null über einen kurzen Zeitraum die Berührung eines Objekts angibt. Ferner kann das Fahrzeug mit einem Berührungssensor (wie etwa in dem hinteren Stoßfänger oder dergleichen) ausgestattet sein, um eine solche Berührung zu bestimmen. Wenn eine Berührung mit einem Objekt erfasst wird, gibt das System 10 dem Fahrer die wahrscheinliche Berührung durch eine weitere Meldung auf der HMI 40 an. Wenn in Schritt 334 keine Berührung erfasst wird, kann das System 10 mit dem Fahrzeugneigungssensor 90 kommunizieren, um zu bestimmen, ob eine starke Straßensteigung den Stillstandzustand verursacht hat (Schritt 334), wobei eine geeignete HMI-Nachricht vom System 10 abgegeben wird, wenn der Prozess abgebrochen wird (Schritt 336). Aufgrund der geringen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der letzten Stufen des unterstützten Kupplungsmanövers kann eine Fahrbahnsteigung von etwa 20 % einen Stillstand verursachen, so dass ein geeigneter Schwellenwert für eine solche Berücksichtigung eingestellt werden kann. Wenn schließlich in Schritt 334 keine starke Straßensteigung erfasst wird, kann das System 10 im Wesentlichen standardmäßig darauf schließen, dass der Stillstand durch unebenes Gelände verursacht wurde, und kann den Fahrer durch eine auf der HMI 40 präsentierte Meldung 98 benachrichtigen, während das Manöver abgebrochen wird. Es wird angemerkt, dass dem Benutzer ähnliche Meldungen als Grund für die Neupositionierung des automatisierten Fahrzeugs 12 aufgrund eines Stillstands ausgegeben werden können, wie in Bezug auf die Schritte 223 bis 230 in 11 erörtert oder in Verbindung mit einem Pausieren des Systems 10 und der Aufforderung, dass der Fahrer das Fahrzeug 12 durch Vorwärtsfahren neu positioniert, wie vorstehend in Bezug auf die Schritte 232-236 in 11 erörtert.
In einem weiteren Aspekt kann das System 10 in der Lage sein, bestimmte Probleme im Zusammenhang mit dem Gelände über das einfache Ermitteln, dass ein Stillstand durch das Gelände im Allgemeinen verursacht wird, und das Abbrechen oder Anhalten eines Manövers zum Neupositionieren hinaus zu behandeln. In einer Umsetzung kann das System 10 spezifisch einen Stillstand ermitteln, der durch Radschlupf verursacht wird (d. h. aufgrund eines Traktionsverlusts, möglicherweise auch in Verbindung mit einem Hindernis, wie einer schlammigen Furche oder dergleichen), was zu einem Zustand mit festgefahrenen Fahrzeug führt. Zusätzlich oder alternativ kann das System 10 in der Lage sein, das Auftreten eines Untersteuerungsereignisses zu identifizieren, das die Fähigkeit des Systems 10 beeinflussen kann, das Fahrzeug 12 mit der Kupplungskugel 34 am Endpunkt 35 mit einem akzeptablen Genauigkeitsniveau zur endgültigen Zielposition zu navigieren. In beiden Fällen kann das System 10 in der Lage sein, zu pausieren und die Steuerung an den Fahrer zu übergeben, damit der Fahrer die Situation durch manuelle Steuerung beheben kann. Es wird angemerkt, dass diese Funktionalität der vorstehend in Bezug auf die Schritte 232- 236 in 11 beschriebenen ähnlich ist, wobei das Untersteuern jedoch nicht unbedingt einem Stillstandzustand entspricht, und Radschlupf ein spezifischer, separat ermittelbarer Stillstandzustand ist. Wenn diesbezüglich beispielsweise ein Radschlupf- oder Untersteuerungsereignis für eine bestimmte Zeit auftritt, kann das System 10 den Fahrer benachrichtigen, das Fahrzeug neu zu positionieren, und die zugrunde liegende Ursache (d. h. Radschlupf oder Untersteuern) mitteilen, so dass der Fahrer die Situation unabhängig beurteilen und die geeignete Abhilfemaßnahme bestimmen kann (z. B. vorsichtiges Herausfahren des Fahrzeugs 12 aus einer Furche oder Bewegen in ein flacheres oder weniger rutschiges Gelände). In der vorliegenden Umsetzung muss das System 10 ein unterstütztes Kupplungsmanöver aufgrund der ermittelten schwierigen Geländebedingungen nicht abbrechen. Stattdessen erhält der Fahrer die Möglichkeit, die schwierigen Bedingungen durch manuelles Manövrieren zu überwinden, und kann dann das unterstützte Kupplungsmanöver fortsetzen, sobald die schwierige Bedingung überwunden wurde. Das System 10 kann das automatisierte Manövrieren erneut aktivieren, ohne dass die Routine 68 neu gestartet werden muss, da das System 10 aktiv bleibt und den Anhänger 16 und/oder Koppler 14 während der manuellen Neupositionierung durch den Fahrer weiterverfolgt.
Wie in 15 gezeigt, ist ein Verfahren 410 zum Behandeln der vorstehend beschriebenen Geländebedingungen dargestellt, während das System 10 ein unterstütztes Kupplungsmanöver ausführt, wie vorstehend erörtert (Schritt 412). Während das Fahrzeug 12 unter der Steuerung des Systems 10 steht, um das Fahrzeug 12 zum gewünschten endgültigen Zielort (d. h. Endpunkt) 35 zurückzusetzen, überwacht die Steuerung 26 diesbezüglich kontinuierlich durch Kommunikation mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und den Raddrehungssensoren 100, die mit jedem der Fahrzeugräder 76, 77 wirkgekoppelt sind, kontinuierlich auf einen Radschlupfzustand (Schritt 414), während das unterstützte Kupplungsmanöver ausgeführt wird. Wenn der Geschwindigkeitssensor 56 diesbezüglich angibt, dass sich das Fahrzeug 12 nicht bewegt und zumindest einer der Raddrehungssensoren 100 ein sich drehendes Rad angibt, wird ein Radschlupfzustand erfasst. Wenn in Schritt 414 kein Radschlupf erfasst wird, behält das System 10 die Kontrolle über das Fahrzeug bei der Ausführung des unterstützten Kupplungsmanövers. Wenn in Schritt 414 ein Radschlupf erfasst wird, versucht die Steuerung 26 zunächst weiter, das Fahrzeug 12 durch fortgesetzte Aufbringen eines Drehmoments über das Antriebsstrangsteuersystem 72 zu bewegen. Diesbezüglich ist es nicht erwünscht, dass die Steuerung 26 den Rädern 76, 77 (insbesondere dem durchdrehenden Rad) maximale Leistung zuführt oder den Leistungsbedarf zu schnell erhöht, da dies dazu führen kann, dass das Rad mit einer hohen Geschwindigkeit durchdreht. Dementsprechend wird ein Grenzwert eingestellt (Schritt 416), um vor vorübergehender, jedoch abrupter Fahrzeugbewegung zu schützen, wenn die Traktion wiederhergestellt ist. Der Grenzwert kann in Form eines Geschwindigkeitsbegrenzers vorliegen, so dass das Drehmoment langsam erhöht wird, sowie als eine Obergrenze (z. B. auf etwa 50 % des Gesamtdrehmoments, abhängig vom insgesamt verfügbaren Drehmoment). Da eine solche Anwendung unter Umständen letztendlich nicht dazu führt, dass das Fahrzeug 12 wieder frei wird, wird ein Zeitgeber eingerichtet, der bestimmt, wie viel Zeit vergangen ist, während ein Rad durchdreht. Wenn der Radschlupfzustand länger als eine eingestellte Zeit (z.B. 1 Sekunde) anhält (Schritt 418), kann die Steuerung das Aufbringen des Motordrehmoments einstellen und die Steuerung des Fahrzeugs 12 vorübergehend an den Benutzer freigeben (Schritt 420), während eine geeignete Meldung 98 über die HMI 40 bereitgestellt wird (Schritt 422), wie in 16 gezeigt. Insbesondere kann die Meldung 98 den Fahrer auffordern, das Fahrzeug 12 neu zu positionieren, um die Traktion wiederzugewinnen. Der „Übergabeprozess“ kann auch das Sichern des Fahrzeugs durch Schalten des Gangwählers 94 in die Parkstellung oder Betätigen der Feststellbremse über das Bremssystem 70 umfassen. Die Steuerung 26 kann weiterhin bewirken, dass die HMI 40 die Neupositionierungsmeldung 102 anzeigt, bis die Steuerung (z. B. durch den Geschwindigkeitssensor 56) erfasst, dass sich das Fahrzeug 12 zu bewegen beginnt. Sobald die Bewegung des Fahrzeugs 12 erfasst wird (Schritt 424), kann die Steuerung 26 dem Fahrer die Option präsentieren, das unterstützte Kupplungsmanöver (Schritt 426) fortzusetzen, wenn die Traktion wiederhergestellt ist, und zwar über eine nachfolgende Meldung 104 auf der HMI 40, wie in 17 gezeigt. Diese Sequenz ermöglicht es dem Fahrer, das Manöver nach eigenem Ermessen und wenn er bereit ist, fortzusetzen. Wenn der Fahrer das unterstützte Kupplungsmanöver wieder aufnimmt, wie etwa durch erneutes Drücken eines Keep-Alive-Knopfes 106, erlangt die Steuerung 26 die Kontrolle über das Fahrzeug 12 zurück und versucht weiter, das Fahrzeug 12 in die gewünschte endgültige Zielposition zurückzusetzen, in der sich die Kupplungskugel 34 am Endpunkt 35 befindet. Während der Neupositionierung durch den Fahrer verfolgt die Steuerung 26 weiterhin die Position 28 des angezielten Kopplers 14 und/oder Anhängers 16, so dass das unterstützte Kupplungsmanöver wieder aufgenommen werden kann, nachdem der Fahrer das Fahrzeug 12 neu positioniert hat.
Auf ähnliche Weise kann die Steuerung 26, während sie das unterstützte Kupplungsmanöver ausführt, kontinuierlich auf Untersteuern überwachen (Schritt 430). Auf diese Weise kann die Steuerung 26 die Position des Fahrzeugs überwachen, entweder unter Verwendung eines Positionierungssystems 22, um zu beurteilen, ob das Fahrzeug 12 entlang des Weges 32 gehalten wird, oder durch Weiterverfolgen der Position 28 des Kopplers 14 beispielsweise im Vergleich zu einer erwarteten Position davon auf Grundlage des Lenkwinkels δ und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12. Wenn in Schritt 430 ein Untersteuern erfasst wird (z. B. auf Grundlage darauf, dass das Fahrzeug 12 während der Bewegung nicht dem gewünschten Weg 32 folgt), kann gefolgert werden, dass das System 10 den gewünschten Lenkwinkel δ physikalisch nicht erreichen kann. Ein solcher Zustand kann auf eine Beeinflussung durch das Gelände hinweisen (entweder ein Objekt neben dem Vorderrad oder weiches oder rutschiges Gelände, insbesondere auf einer schrägen Fläche). Ähnlich wie bei der Radschlupfbedingung wird ein Zeitgeber eingerichtet, der bestimmt, wie lange ein erfasstes Untersteuerereignis stattgefunden hat. Wenn der Untersteuerzustand länger als eine eingestellte Zeit (z. B. 1 s) anhält (Schritt 434), kann die Steuerung das Aufbringen des Motordrehmoments einstellen und die Steuerung des Fahrzeugs 12 vorübergehend an den Benutzer freigeben (Schritt 420), während eine geeignete Meldung 98 über die HMI 40 bereitgestellt wird (Schritt 422), wie in 16 gezeigt. Insbesondere kann die Meldung 98 den Fahrer auffordern, das Fahrzeug 12 neu zu positionieren, um die Traktion wiederzugewinnen, ähnlich wie bereits vorstehend erörtert. Die Steuerung 26 kann wiederum weiterhin bewirken, dass die HMI 40 die Neupositionierungsmeldung 102 anzeigt, bis die Steuerung (z. B. durch den Geschwindigkeitssensor 56) erfasst, dass sich das Fahrzeug 12 zu bewegen beginnt. Sobald die Bewegung des Fahrzeugs 12 erfasst wird (Schritt 424), kann die Steuerung 26 dem Fahrer die Option präsentieren, das unterstützte Kupplungsmanöver (Schritt 426) fortzusetzen, wenn die Traktion wiederhergestellt ist, und zwar über eine nachfolgende Meldung 104 auf der HMI40, wie in 17 gezeigt. Wenn der Fahrer das unterstützte Kupplungsmanöver wieder aufnimmt, wie etwa durch erneutes Drücken eines Keep-Alive-Knopfes 106, erlangt die Steuerung 26 die Kontrolle über das Fahrzeug 12 zurück und versucht weiter, das Fahrzeug 12 in die gewünschte endgültige Zielposition zurückzusetzen, in der sich die Kupplungskugel 34 am Endpunkt 35 befindet. Während der Neupositionierung durch den Fahrer verfolgt die Steuerung 26 weiterhin die Position 28 des angezielten Kopplers 14 und/oder Anhängers 16, so dass das unterstützte Kupplungsmanöver wieder aufgenommen werden kann, nachdem der Fahrer das Fahrzeug 12 neu positioniert hat.
Es wird angemerkt, dass, wie vorstehend erörtert, die verschiedenen Verfahren 210, 310, 410 kombiniert oder auf andere Weise angepasst werden können, um zusammen in verschiedenen Umsetzungen von System 10 verwendet zu werden, oder allein in weiteren Umsetzungen von System 10 verwendet werden können, wie in dieser Schrift beschrieben.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an dem vorstehenden System und den zugehörigen Strukturen 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 Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung im Detail beschrieben wurden, ist für einen Fachmann, der diese Offenbarung untersucht, ohne Weiteres ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des beschriebenen Gegenstandes abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die als mehrere Abschnitte gezeigt sind, können einstückig ausgebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder sonst unterschiedlich sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstellstellungen, die zwischen den Elementen bereitgestellt sind, kann variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen einer breiten Vielfalt an Materialien, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen aufgebaut werden können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass sämtliche derartige Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Weglassungen können an der Gestaltung, an Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Unterstützen des Ausrichtens eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger bereitgestellt, das ein Bildgebungssystem aufweist, das Bilddaten ausgibt; ein Fahrzeugsteuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor beinhaltet, der ein Signal mit Informationen ausgibt, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen; und eine Steuerung zum: Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug montierte Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers ausgerichtet ist, einschließlich Überwachen des Signals vom Fahrzeugsensor und Verfolgen einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in den Bilddaten; und wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten gestoppten Fahrzeugzustand angeben, Bestimmen eines Abstands von der Kupplungskugel zum Koppler, wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Steuern des Fahrzeugsteuersystems, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt, und, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Angeben des unbeabsichtigten gestoppten Fahrzeugzustands für einen Fahrer des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem ein Fahrzeugbremssystem; und der vorbestimmte Schwellenwert wird auf einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler eingestellt, der ausreichend ist, damit die Steuerung das Fahrzeugbremssystem und das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem steuern kann, um zu bewirken, dass das Fahrzeug den Stoppzustand des Fahrzeugs überwindet.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der vorbestimmte Schwellenwert zwischen 15 und 20 Zentimetern.
Gemäß einer Ausführungsform stopp die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, ohne dass sich das Fahrzeug in die ausgerichtete Position bewegt, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem ferner ein Fahrzeugbremssystem, das eine Feststellbremse aufweist, wobei: die Steuerung das Fahrzeugsteuersystem verwendet, um die Feststellbremse zu betätigen, bevor die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs stoppt.
Gemäß einer Ausführungsform fordert die Steuerung den Fahrer des Fahrzeugs auf, das Fahrzeugsteuersystem zu verwenden, um das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung zu bewegen, wenn der unbeabsichtigte Stoppzustand des Fahrzeugs angegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform führt die Steuerung folgendes aus, wenn der Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler über den vorbestimmten Schwellenwert ansteigt: sie benachrichtigt den Fahrer und setzt das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems fort, um das Fahrzeug in die ausgerichtete Position zu bewegen. Gemäß einer Ausführungsform führt die Steuerung, wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, den unbeabsichtigten angehaltenen Fahrzeugzustand angeben, ferner Folgendes aus: sie verwendet Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor, um eine Ursache für den unbeabsichtigten angehaltenen Fahrzeugzustand zu bestimmen; und schließt eine Mitteilung über die Ursache ein, wenn der unbeabsichtigte angehaltene Fahrzeugzustand dem Fahrer des Fahrzeugs angegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Fahrzeugsensor zumindest einer von einem Bremspedalsensor, einer Systemfehlerüberwachung, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Fahrzeugneigungssensor und einem Raddrehungssensor, und die Steuerung verwendet Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor um die Ursache für den unbeabsichtigten Stoppzustand des Fahrzeugs aus einem der Folgenden zu bestimmen: einem vom Fahrer angewendeten Bremsereignis, einem Systemfehler, einem Zustand mit starker Straßensteigung, einem Zustand mit Objektberührung, einem Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug oder einem Zustand mit unebenem Gelände.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeugsteuersystem: ein Fahrzeugbremssystem, ein Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem; und ein Fahrzeuglenksystem; und das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems beinhaltet das Verwenden des Fahrzeugbremssystems, des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems und des Fahrzeuglenksystems.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein unbeabsichtigter Stoppstatus des Fahrzeugs angegeben, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, ohne dass die Steuerung das Fahrzeugbremssystem gesteuert hat, um das Fahrzeug zu stoppen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Bildgebungssystem aufweist, das Bilddaten ausgibt; ein Steuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor beinhaltet, der ein Signal mit Informationen ausgibt, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen; und ein Kupplungsunterstützungssystem: Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug montierte Kupplungskugel mit einem Koppler eines Anhängers ausgerichtet ist, einschließlich Überwachen des Signals vom Fahrzeugsensor und Verfolgen einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in den Bilddaten; und wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten gestoppten Fahrzeugzustand angeben, Bestimmen eines Abstands von der Kupplungskugel zum Koppler, wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Steuern des Fahrzeugbremssystems und des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt, und, wenn der Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Angeben des unbeabsichtigten gestoppten Fahrzeugzustands für einen Fahrer des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch eine Fahrzeug-Mensch-Maschine-Schnittstelle mit einem Anzeigebildschirm gekennzeichnet, wobei: das Kupplungsunterstützungssystem dem Fahrer des Fahrzeugs den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angibt, indem veranlasst wird, dass eine Meldung auf dem Anzeigebildschirm angezeigt wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird der vorbestimmte Schwellenwert auf einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler eingestellt, der ausreichend ist, damit das Kupplungsunterstützungssystem das Fahrzeugsteuersystem verwenden kann, um zu bewirken, dass das Fahrzeug den Stoppzustand des Fahrzeugs überwindet, ohne sich über die ausgerichtete Position hinauszubewegen.
Gemäß einer Ausführungsform fordert das Kupplungsunterstützungssystem den Fahrer des Fahrzeugs auf, das Fahrzeugsteuersystem zu verwenden, um das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung zu bewegen, wenn der unbeabsichtigte Stoppzustand des Fahrzeugs angegeben wird. Gemäß einer Ausführungsform führt das Kupplungsunterstützungssystem Folgendes aus, wenn der Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler über den vorbestimmten Schwellenwert ansteigt: es benachrichtigt den Fahrer; und setzt das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems fort, um das Fahrzeug in die ausgerichtete Position zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform führt das Kupplungsunterstützungssystem, wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, den unbeabsichtigten angehaltenen Fahrzeugzustand angeben, ferner Folgendes aus: es verwendet Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor, um eine Ursache für den unbeabsichtigten angehaltenen Fahrzeugzustand zu bestimmen; und schließt eine Mitteilung über die Ursache ein, wenn der unbeabsichtigte angehaltene Fahrzeugzustand dem Fahrer des Fahrzeugs angegeben wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zumindest eine Fahrzeugsensor zumindest einer von einem Bremspedalsensor, einer Systemfehlerüberwachung, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Fahrzeugneigungssensor, und das Kupplungsunterstützungssystem verwendet die Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor um die Ursache für den unbeabsichtigten Stoppzustand des Fahrzeugs aus einem der Folgenden zu bestimmen: einem vom Fahrer angewendeten Bremsereignis, einem Systemfehler, einem Zustand mit starker Straßensteigung, einem Zustand mit Objektberührung oder einem Zustand mit unebenem Gelände.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der zumindest eine Fahrzeugsensor einen Raddrehungssensor; wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, den unbeabsichtigten Stoppzustand des Fahrzeugs angeben, verwendet das Kupplungsunterstützungssystem ferner Informationen vom Raddrehungssensor, um zu bestimmen, dass der unbeabsichtigte Stoppzustand des Fahrzeugs einem Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug entspricht, so dass das Steuern des Fahrzeugbremssystems und des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt, nicht erfolgreich ist; Auffordern des Fahrers, das Fahrzeugsteuersystem zu verwenden, um das Fahrzeug neu zu positionieren, um den Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug zu überwinden; und Wiederaufnehmen des Steuerns des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in die ausgerichtete Position zu bewegen, nachdem der Benutzer bestätigt hat, dass der Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug überwunden wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Ausrichten einer an dem Fahrzeug montierten Kupplungskugel an einem Anhänger das Steuern eines Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in Richtung des Anhängers zu bewegen; das Verfolgen einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in Bilddaten, die von einem Fahrzeugbildgebungssystem empfangen wurden; Überwachen eines Signals von einem Fahrzeugsensor mit Informationen, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen; und wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, das Bestimmen eines Abstands von der Kupplungskugel zum Koppler, wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, das Steuern des Fahrzeugbremssystems und des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt, und, wenn der Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, das Angeben des unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs für einen Fahrer des Fahrzeugs.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0018]

Claims

System zum Unterstützen des Ausrichtens eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger, das Folgendes umfasst: ein Bildgebungssystem, das Bilddaten ausgibt; ein Fahrzeugsteuersystem, das zumindest einen Fahrzeugsensor beinhaltet, der ein Signal mit Informationen, die sich auf einen Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, ausgibt, und eine Steuerung zum: Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems, um das Fahrzeug in eine ausgerichtete Position zu bewegen, in der eine am Fahrzeug montierte Kupplungskugel an einem Koppler des Anhängers ausgerichtet ist, einschließlich der Überwachung des Signals vom Fahrzeugsensor und der Verfolgung einer Position des Kopplers bezogen auf die Kupplungskugel in den Bilddaten; und wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, einen unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, Bestimmen eines Abstands von der Kupplungskugel zum Koppler, wenn der Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Steuern des Fahrzeugsteuersystems, um zu bewirken, dass sich das Fahrzeug bewegt, und, wenn der Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, Angeben des unbeabsichtigten gestoppten Fahrzeugzustands für einen Fahrer des Fahrzeugs.
System nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeugsteuersystem ein Fahrzeugbremssystem beinhaltet; und der vorbestimmte Schwellenwert auf einen Abstand von der Kupplungskugel zum Koppler eingestellt wird, der ausreichend ist, damit die Steuerung das Fahrzeugbremssystem und das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem steuern kann, um zu bewirken, dass das Fahrzeug den Stoppzustand des Fahrzeugs überwindet.
System nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Schwellenwert zwischen 15 und 20 Zentimetern liegt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems stoppt, ohne dass sich das Fahrzeug in die ausgerichtete Position bewegt, wenn der Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
System nach Anspruch 4, wobei: das Fahrzeugsteuersystem ferner ein Fahrzeugbremssystem beinhaltet, das eine Feststellbremse aufweist, wobei: bevor die Steuerung das Steuern des Fahrzeugs stoppt, die Steuerung das Fahrzeugsteuersystem verwendet, um die Feststellbremse zu betätigen.
System nach Anspruch 4, wobei wenn der unbeabsichtigte Stoppzustand des Fahrzeugs angegeben wird, die Steuerung den Fahrer des Fahrzeugs auffordert, das Fahrzeugsteuersystem zu verwenden, um das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung zu bewegen.
System nach Anspruch 5, wobei, wenn der Abstand von der Kupplungskugel zu dem Koppler über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, die Steuerung Folgendes ausführt: sie benachrichtigt den Fahrer; und setzt das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems fort, um das Fahrzeug in die ausgerichtete Position zu bewegen.
System nach Anspruch 1, wobei, wenn die Informationen, die sich auf den Fahrzeugbewegungsstatus beziehen, den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angeben, die Steuerung ferner Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor verwendet, um eine Ursache für den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs zu bestimmen.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner eine Mitteilung über die Ursache einschließt, wenn der unbeabsichtigte Stoppstatus des Fahrzeugs dem Fahrer des Fahrzeugs angegeben wird.
System nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Fahrzeugsensor zumindest einer von einem Bremspedalsensor, einer Systemfehlerüberwachung, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Fahrzeugneigungssensor und einem Raddrehungssensor ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung Informationen von dem zumindest einen Fahrzeugsensor verwendet, um die Ursache für den unbeabsichtigten Stoppzustand des Fahrzeugs aus einem der Folgenden zu bestimmen: einem vom Fahrer angewendeten Bremsereignis, einem Systemfehler, einem Zustand mit hoher Straßensteigung, einem Objektberührungszustand, einem Zustand mit festgefahrenem Fahrzeug oder einem Zustand mit unebenem Gelände.
System nach Anspruch 1, wobei: das Fahrzeugsteuersystem Folgendes beinhaltet: ein Fahrzeugbremssystem; ein Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem; und ein Fahrzeuglenksystem; und das Steuern des Fahrzeugs unter Verwendung des Fahrzeugsteuersystems das Verwenden des Fahrzeugbremssystems, des Fahrzeugantriebsstrangsteuersystems und des Fahrzeuglenksystems beinhaltet.
System nach Anspruch 12, wobei ein unbeabsichtigter Stoppstatus des Fahrzeugs angegeben wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, ohne dass die Steuerung das Fahrzeugbremssystem gesteuert hat, um das Fahrzeug zu stoppen.
Fahrzeug, das das System nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 14, das ferner eine Fahrzeug-Mensch-Maschine-Schnittstelle, die einen Anzeigebildschirm aufweist, beinhaltet, wobei: das Kupplungsunterstützungssystem dem Fahrer des Fahrzeugs den unbeabsichtigten Stoppstatus des Fahrzeugs angibt, indem es bewirkt, dass eine Meldung auf dem Anzeigebildschirm angezeigt wird.