DE102020122363A1

DE102020122363A1 - Erfassung eines eingeengten anhängers und reaktion darauf bei einem systemunterstützten kupplungsvorgang

Info

Publication number: DE102020122363A1
Application number: DE102020122363.3A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Robert Bell; Roger Trombley; Douglas Rogan; Nikhil Nagraj Rao
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-03-04
Also published as: US20210061281A1; US11180148B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Erfassung eines eingeengten Anhängers und Reaktion darauf bei einem systemunterstützten Kupplungsvorgang bereit. Ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger beinhaltet ein Fahrzeuglenksystem, ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, und eine Steuerung. Die Steuerung empfängt Objektpositionsdaten und identifiziert einen anvisierten Anhänger und mindestens ein zusätzliches Objekt innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs und steuert das Fahrzeuglenksystem zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten. Die Steuerung stellt beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler eine Anzeige dar, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Das System ist insbesondere dazu konfiguriert, zu bestimmen, ob ein anvisierter Anhänger durch ein benachbartes Objekt eingeengt ist, und einem Fahrer eine entsprechende Anzeige zu darzustellen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Kuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig vom Ausgangsstandort des Anhängers relativ zum Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Koordination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug angemessen zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen erheblichen Teil des zur geeigneten Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar, und die Kupplungskugel kann unter normalen Umständen zu keiner Zeit vom Fahrer tatsächlich gesehen werden. Dieses Fehlen von Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung 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 Übersteuern dazu führen kann, dass das Fahrzeug den Anhänger berührt. Dementsprechend sind weitere Verbesserungen wünschenswert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System ein Fahrzeuglenksystem, ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, und eine Steuerung. Die Steuerung empfängt Objektpositionsdaten und identifiziert einen anvisierten Anhänger und mindestens ein zusätzliches Objekt innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs und steuert das Fahrzeuglenksystem zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten. Die Steuerung stellt beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler eine Anzeige dar, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmalen beinhalten:

□ das System beinhaltet ferner ein Fahrzeugbremssystem und die Steuerung steuert beim Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ferner das Fahrzeugbremssystem, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten;
□ das Erfassungssystem beinhaltet mindestens eine Kamera, die an dem Fahrzeug montiert ist und ein Videosignal ausgibt, das Bilddaten des Bereichs an dem Heck des Fahrzeug beinhaltet, und die Steuerung identifiziert den anvisierten Anhänger in den Bilddaten und leitet einen Pfad zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ab, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten;
□ das Erfassungssystem beinhaltet ferner mindestens eine Radareinheit, die an dem Fahrzeug montiert ist und ein Signal ausgibt, das Punkterfassungsdaten des Bereichs an dem Heck Fahrzeug beinhaltet, und die Steuerung identifiziert durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, den anvisierten Anhänger und das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Punkterfassungsdaten;
□ die Steuerung identifiziert ferner durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten;
□ die Steuerung identifiziert das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten, wenn die Steuerung nicht dazu in der Lage ist, mindestens eines des anvisierten Anhängers und des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Punkterfassungsdaten zu identifizieren;
□ die Steuerung verwendet beim Identifizieren des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Bilddaten ein neurales Netzwerk;
□ es wird bestimmt, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet, wenn das mindestens eine zusätzliche Objekt mindestens teilweise seitlich an dem anvisierten Anhänger ausgerichtet ist;
□ der Schwellenwertabstand beträgt etwa 1 Meter;
□ die Anzeige bezieht sich auf das mindestens eine Objekt, das einen seitlichen Verdrehungsbereich des anvisierten Anhängers beschränkt; und
□ das System beinhaltet ferner eine Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle, die einen Videobildschirm aufweist und mit der Steuerung verbunden ist, wobei die Warnung auf dem Videobildschirm dargestellt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug ein Lenksystem, das die Position eines Paars von gelenkten Rädern des Fahrzeugs steuert, eine Kupplungskugel, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert ist und ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs beinhaltet. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, die das Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger durch Empfangen von Objektpositionsdaten und Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs und Steuern des Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um die montierte Kupplungskugel an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten, unterstützt. Die Steuerung stellt beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler eine Anzeige dar, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger das Empfangen von Objektpositionsdaten von einem Erfassungssystem des Fahrzeugs, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, und das Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs unter Verwendung der Objektpositionsdaten. Das Verfahren beinhaltet ferner das Steuern des Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten. Beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler wird einem Fahrer eine Anzeige dargestellt, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind für den Fachmann nach der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und nachvollziehbar.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt Folgendes:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer ungekoppelten Position bezogen auf einen Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Postion zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts 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 Schrittes der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger, welche die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungspfads zeigt;
7 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, das an einen Anhänger gekuppelt ist, der sich aufgrund eines benachbarten Objekts in einer eingeengten Position befindet;
8 ist eine Draufsicht auf das Fahrzeug, das mit dem in 7 gezeigten eingeengten Anhänger gekuppelt ist, das nach Bewegung des Anhängers durch das Fahrzeug in Berührung mit dem Objekt gezeigt ist.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine durch das System aus 2 verwendete Logik beim Bestimmen des Status eines anvisierten Anhängers als eingeengt zur Verwendung in einem nachfolgenden Prozessschritt darstellt;
10 ist eine beispielhafte Ansicht, die Radarobjektpunktdaten eines anvisierten Anhängers und benachbarter Objekte darstellt, die dazu verwendet werden können, einen eingeengten Zustand des Anhängers zu bestimmen;
11 ist eine beispielhafte Ansicht, die Radarobjektpunktdaten darstellt, denen die zu verwendenden Details fehlen können, um einen eingeengten Zustand eines Anhängers zu bestimmen;
12 ist eine beispielhafte Ansicht, die Bilddaten eines anvisierten Anhängers und eines benachbarten Anhängers darstellt, die dazu verwendet werden können, einen eingeengten Zustand des Anhängers zu bestimmen.
13 ist eine beispielhafte Systemnachricht, die auf einer Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle dargestellt wird und den Abschluss eines automatisierten Kupplungsvorgangs anzeigt;
Die 14A und 14B sind Beispiele für modifizierte Systemnachrichten, die auf Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstellen dargestellt werden und den Abschluss eines automatisierten Kupplungsvorgangs anzeigen, wenn bestimmt wird, dass der anvisierte Anhänger durch ein benachbartes Objekt eingeengt ist; und
15 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in einem Verfahren zum automatischen Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger darstellt, einschließlich Bestimmen eines eingeengten Anhängerzustands und Anzeigen dieser für einen Fahrer.

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 Orientierung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Orientierungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht es 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 Fahrzeuglenksystem 20, ein Erfassungssystem (einschließlich in verschiedenen Kombinationen ein Radarsystem 90 und ein Kamerasystem 18), das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen (einschließlich mindestens eines von Objektpunktdaten von dem Radarsystem 90 oder Bilddaten 55 von dem Kamerasystem 18) eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs 12 beinhaltet, und eine Steuerung 26. Die Steuerung 26 empfängt die Objektpositionsdaten und identifiziert einen anvisierten Anhänger 16 und mindestens ein zusätzliches Objekt (welches ein anderer Anhänger 116 oder ein zusätzliches Objekt O sein kann) innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs 12 und steuert das Fahrzeuglenksystem 20 zum Manövrieren des Fahrzeugs 12 während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel 34, die an dem Fahrzeug 12 montiert ist, an einem Koppler 14 eines anvisierten Anhängers 16 auszurichten. Die Steuerung 26 stellt beim Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 eine Anzeige 98a, 98b dar, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt 116 oder O innerhalb eines Schwellenwertabstands D einer Seite des anvisierten Anhängers 16 befindet.
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 fahrzeugstatusbezogene Informationen erlangen 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 Einlenken 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 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 Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschtes Pfads 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 auch 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 γ& zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden kann. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann ferner dem Bremssteuersystem 70 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Beispielsweise kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeug 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 mit dem Koppler 14 des Anhängers 16 regulieren, wodurch die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 verringert werden kann, und das Fahrzeug 12 an einem bestimmten Endpunkt 35 des Pfades 32 vollständig anhalten. Hierin wird offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Alarmsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 16 ausgeben 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 regulieren, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 16 ausgerichtet wird. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (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 Konfigurieren der Anzeige 44 als ein 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 Kupplungsunterstützungsystem 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 dazu in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die 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 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, dem Fahrzeugbremssteuersystem 70, dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Daraufhin können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Fahrpfad 32 (3) zum Ausrichten 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 Bildverarbeitungs- 64 und/oder Kupplungserfassungsroutine, einer Pfadableitungsroutine 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 ist. 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 äußere 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, wenngleich 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 konfiguriert sein, dass das System 10 lediglich die hintere Kamera 48 in einem Fahrzeug mit mehreren äußeren 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, dazu verwendet werden, 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 identifizieren. 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, und 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 konfiguriert sein, den Koppler 14 in Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zunächst versuchen, etwaige Anhänger 16 in den Bilddaten 55 zu identifizieren, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Anhängers 16, einer Anzahl von verschiedenen Arten, Größen oder Konfigurationen 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 Identifizierung 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 identifiziert 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 identifizieren. 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 bestimmten 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 es 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 anfänglich auf die Identifizierung des Anhängers 16 für die Anfangsphasen eines automatisierten Kupplungsvorgangs stützen, wobei der Pfad 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 in Richtung einer zentral ausgerichteten Position in Bezug auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Pfad 32 verfeinert wird, sobald der Koppler 14 identifiziert 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 Zurückfahren zu beginnen, ohne den genauen Endpunkt 35 des Pfads 32 zu kennen, und kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, in dem die Auflösung der Bilddaten 55 es ermöglicht, den Anhänger 16 genau zu identifizieren, in dem der Koppler 14 jedoch nicht genau identifiziert 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 Identifizierung 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 identifiziert werden kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und die Betriebsroutine 68 zusammen verwendet werden, um den Pfad 32 zu bestimmen, entlang dem das Kupplungsunterstützungsystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 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 identifizieren und zumindest versuchen, die Position 28 des Kopplers 14 bezogen auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung der Bilddaten 55 gemäß einem der vorstehend 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 13 des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann außerdem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 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 Pfad 32 weiter abgeleitet werden, um das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 16 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs der Fahrtrichtung 33 des Anhängers 16 mit 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 Kollision zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ermöglicht und ferner ein umgehendes kontrolliertes Zurückfahren 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 gekoppelten Zustand kleiner als der Einknickwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 oder eine realistische 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 wie vorstehend erörtert geschätzt hat, in einem Beispiel die Pfadableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugpfad 32 zu bestimmen, um die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 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 eingelenkt werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ dazu verwendet werden, einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{W}{t a n δ},$
wobei der Radstand W feststehend 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 pmin 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 Pfadableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugpfad 32 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs an der geschätzten Position 28 des Kopplers 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass durch den Pfad 32 der kleinstmögliche Raum und die kleinstmögliche Anzahl an Manövern verwendet werden. Auf diese Weise kann die Pfadableitungsroutine 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 Pfad 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 Pfads 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 Pfad 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 Pfad 32 zu halten. Insbesondere kann durch den Pfad 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 Pfad 32 eingestellt werden, wie durch diesen vorgegeben. Des Weiteren wird angemerkt, dass der Pfad 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 Fahrzeugpfad 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 Pfad 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 Zurückfahrsegment bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene versetzte Ausrichtung an dem Koppler 14 zu bringen. Es wird angemerkt, dass Variationen des dargestellten Pfads 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 Pfad 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 dazu verwendet werden, die Pfadableitungsroutine 66 gegebenenfalls bei der Bestimmung des eingestellten Endpunktes 35 für den Pfad 32 zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Pfad 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 identifizieren kann, wobei fortlaufende Aktualisierungen für den Pfad 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 dazu verwendet werden kann, den Standort des Fahrzeugs 12 in seiner Bewegung entlang des Pfads 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunktes 35 nachzuverfolgen.
Wie in den 4-6 gezeigt, kann, sobald der Anhänger 16 und der Koppler 14 identifiziert wurden und das System 10 den Pfad 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 sich die Kupplungskugel 34 bezogen auf den Koppler 14 an dem gewünschten Endpunkt 35 befindet, damit der Koppler 14 in Eingriff mit der Kupplungskugel 34 kommt, wenn der Koppler 14 in eine horizontale 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 Pfads 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 Pfadableitungsroutine 66 eingegeben wird, für den Fall, dass der Pfad 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. Weiterhin 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 zusammenzuführen, wie vorstehend 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, sodass sich die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 vorbei bewegt oder auf andere Weise die Betriebsroutine 68 beendet, 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 70 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 Identifizierung des Kopplers 14 und zur Unterstützung der Weiterverfolgung der Bewegung des Fahrzeugs 12. Wie nachstehend erörtert, 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 verbleibenden Längsabstand zwischen Kupplungskugel 34 und Koppler 14 im Stillstand befindet, ist das System 10 aufgrund der Mindestfahrstreckenanforderung im Allgemeinen dazu programmiert, entweder die Betriebsroutine 68 nicht einzuleiten oder, falls sie bereits gestartet wurde, die Betriebsroutine 68 abzubrechen, um ein Risiko des Überschreitens 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 Betätigen 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 Pfads 32 bewirken können, bietet das vorliegende System 10 die Möglichkeit, ein solches Stillstandsereignis zu erfassen und es unter Berücksichtigung der Fähigkeiten und Anforderungen des Systems 10 auf geeignete Weise anzugehen. In verschiedenen Beispielen kann das System 10 einen frühen Stillstand angehen, indem der Stillstandszustand abgebrochen, angehalten oder automatisch behoben wird.
Wie vorstehend erwähnt, ist die „Längssteuerung“ bei einem unterstützten Kupplungsmanöver der Teil der Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Pfads 32, der durch das Fahrzeugantriebsstrangsteuersystem 72 und das Fahrzeugbremssystem 70 gesteuert wird, wobei die „Quersteuerung“ der Teil ist, der durch das Servolenksystem 20 gesteuert wird. Es versteht sich, dass die Quersteuerung eine Bewegung des Fahrzeugs derart erfordert, dass die zwei Steuerschemata zusammenwirken, um das Fahrzeug 12 entlang des Pfads 32 zu bewegen. In dieser Hinsicht wird die Längsausrichtung des Pfads 32 mit dem Koppler 14 durch die Längssteuerung (d. h. durch das Lenksystem 20) vorgegeben und wird der endgültige Haltepunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Pfads 32 durch die Längssteuerung vorgegeben. In dieser Hinsicht bestimmt der endgültige Haltepunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Pfads 32 die Ausrichtung in Fahrtrichtung zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14. Auf diese Weise kann das System 10 dazu 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.
Wie in den 4-6 gezeigt, kann ein betreffender Anhänger 16 in einem „eingeengten“ Raum geparkt sein, insbesondere indem er benachbart zu anderen Objekten positioniert ist (d. h. anderen Anhängern 116 - wie in den 4-6 abgebildet, Gebäuden - wie in den 7 und 8 gezeigt usw.). Das System 10 kann dazu konfiguriert sein, den „anvisierten“ Anhänger 16 erfolgreich von dem/den zusätzlichen Objekt(en) benachbart zu dem anvisierten Anhänger 16 zu unterscheiden, einschließlich, wenn mindestens eines der zusätzlichen Objekte ein anderer Anhänger 116 ist (solange das Objekt nicht mögliche Pfade 32 blockiert, um das Fahrzeug 12 an dem Anhänger 16 auszurichten). Das Vorhandensein des zusätzlichen Objekts benachbart zu dem Anhänger 16 kann jedoch potenzielle Probleme erzeugen, wenn der Fahrer nach Abschluss des Kupplungsvorgangs und des Eingreifen des Kopplers 14 über die Kupplungskugel 34 versucht, den Anhänger 16 aus dem eingeengten Raum zu ziehen. In dieser Hinsicht kann aufgrund der Positionierung der Anhängerräder 84 in Richtung der Mitte (oder knapp hinter dem Gewichtsmittelpunkt) des Anhängers 16 eine gewisse „seitlichen Verdrehung“ (zum Beispiel LT in 8) des Anhängers 16 beobachtet werden, wenn sich die anfängliche Startposition des Fahrzeugs 12 in einem Winkel in Bezug auf den Anhänger 16 befindet. Eine derartige Anordnung kann den Anhänger 16 zunächst um einen seitlichen Verdrehungsabstand drehen (einschließlich, während der Anhänger 16 in Längsrichtung bewegt wird), wobei sich das hintere Ende 86 des Anhängers seitlich in eine Richtung bewegt, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die der Koppler 14 (wie in 8 gezeigt) gezogen wird, der den Abstand D zwischen dem Anhänger 16 und einem benachbarten Objekt O überschreiten kann. Abhängig von der Aufmerksamkeit und Erfahrung des Fahrers kann eine derartige seitliche Drehung dazu führen, dass das hintere Ende 86 des Anhängers 16 das benachbarte Objekt berührt. Ähnliches kann ebenfalls auftreten, wenn der Anhänger in einer derartigen Einstellung anfänglich rückwärts gefahren wird.
Um eine derartige unbeabsichtigte Berührung des hinteren Endes 86 des Anhängers 16 mit einem benachbarten Objekt möglicherweise zu verhindern, kann das System 10 ferner dazu konfiguriert sein, Objekte O benachbart zu dem Anhänger 16 während des unterstützten Kupplungsvorgangs zu erfassen. Wenn ein derartiges Objekt O erfasst wird, wie etwa innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertabstands D von dem Anhänger 16, kann das System 10 dem Fahrer eine Anweisungsnachricht bereitstellen, um den Fahrer auf die möglichen Berührungsrisiken aufmerksam zu machen, wie nachstehend erörtert. Nach dem Empfangen der Anweisungsnachricht kann der Fahrer auf Grundlage der erwarteten Startrichtung entscheiden, ob das Berührungsrisiko realistisch ist, und kann das Problem bei Bedarf vor dem Kuppeln des Anhängers korrigieren, einschließlich durch manuelles Bewegen des Anhängers 16 oder des benachbarten Objekts O bzw. der benachbarten Objekte O.
Im Allgemeinen kann das System 10 dazu konfiguriert sein, den Bereich an dem Heck des Fahrzeugs 12, einschließlich der Seiten des Anhängers 16, zu überwachen und Objekte O unter Verwendung der vorstehend erörterten Bildverarbeitungsroutine 64 sowie einer zusätzlichen Objekterfassungsroutine 88, die Punkterfassungsdaten verarbeitet, die von mindestens einer Radareinheit 90 innerhalb eines Fahrzeugradarsystems 92 empfangen werden, zu erfassen. Wie in den 7 und 8 gezeigt, kann das System 10 in dieser Weise auf Grundlage einer Bestimmung, dass ein oder mehrere Objekte O auf mindestens einer Seite des Anhängers 16 vorhanden sind, bestimmen, ob eine Situation eines eingeengten Anhängers 16 als ein zusätzlicher Aspekt der Betriebsroutine 68, der Pfaderfassungsroutine 66 oder dergleichen vorliegt. Die Bestimmung kann die Anwendung eines Schwellenwertabstands D zwischen dem erfassten Objekt O und der entsprechenden Seite des Anhängers 16 beinhalten. In einem Beispiel kann der Schwellenwertabstand D einem maximalen mittleren erwarteten seitlichen Verdrehungsabstand entsprechen, der einen erwarteten Größenbereich für den Anhänger 16 sowie einen erwarteten Bereich von Startwinkeln berücksichtigen kann, die ein Fahrer wahrscheinlich versuchen wird (unter Berücksichtigung, dass ein Großteil von Fahrern aufgrund von Kenntnis der seitlichen Bewegung des vorderen Abschnitts des Anhängers 16 wahrscheinlich keinen sehr großen Winkel versuchen wird). In einem komkreten Beispiel kann der Schwellenwertabstand in der Größenordnung von etwa 1 m liegen. Zusätzlich kann das System 10 eine Konfidenzmetrik für das Erfassungsschema einsetzen, die nachstehend erörtert wird, und ein Mindestkonfidenzniveau vor dem Bestimmen einer Situation eines eingeengten Anhängers 16 erfordern, sodass die Benutzererwartungen nicht durch eine Häufigkeit von falschen Anweisungen gemindert werden. Es versteht sich, dass derartige Konfidenzmetriken die Auflösung der verfügbaren Daten und verschiedene andere Faktoren berücksichtigen, die an der Erfassung des Objekts beteiligt sind. In einem Beispiel kann das System 10 eine Konfidenzmetrik von mindestens 50% oder mindestens 60% und in einer Umsetzung von mindestens 75% anstreben, bevor bestimmt wird, dass der anvisierte Anhänger 16 eingeengt ist. Wenn ein eingeengter Anhänger 16 mit der erforderlichen Konfidenz (falls anwendbar) erfasst wird, zeigt das System 10 dem Fahrer den Zustand am Ende des unterstützten Kupplungsvorgangs an (d. h., wenn das Fahrzeug 12 das Ende des Pfads 32 an dem Punkt erreicht, an dem die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 ausgerichtet ist). Indem abgewartet wird, dem Fahrer den Zustand anzuzeigen, kann das System 10 vermeiden, dem Fahrer den falschen Eindruck zu vermitteln, dass der Zustand eines eingeengten Anhängers 16 die Fähigkeit beeinflussen kann, die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 auszurichten.
Sobald das System 10 durch den Benutzer aktiviert wird (wie etwa durch Auswahl eines entsprechenden Menüpunkts oder dergleichen), wird diese Verwendung des Systems 10 beim Ausführen eines unterstützen Kupplungsmanövers während des Betriebs des Systems 10 angezeigt, wie vorstehend in Bezug auf die 4-6 erörtert. Sobald das System 10 dadurch aktiviert wurde, verwendet das System 10 den Bildverarbeitungsalgorithmus 64, um zu versuchen, einen anvisierten Anhänger 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren, die zum Beispiel von der hinteren Kamera 48 bereitgestellt werden und deren Sicht entsprechen. Sobald der anvisierte Anhänger 16 erfasst wurde (was eine bestimmte Positionierung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 16 und/oder eine Bestätigung durch den Benutzer beinhalten kann) kann das System 10 vor, nach oder während der Ausführung der Pfadableitungsroutine 66 die Objekterfassungsroutine 88 unter Verwendung von Sensordaten, wie etwa Objektpunktstandortdaten 93 von dem Radarsystem 92 ausführen, um zu bestimmen, ob der anvisierte Anhänger 16 zu Objekten O benachbart ist. In einer Hinsicht kann die Objekterfassungsroutine 88 die Identifizierung des anvisierten Anhängers 16 innerhalb der Sensordaten durch Identifizieren eines Objekts in einer Position, die mit dem Standort des erfassten anvisierten Anhängers 16 in den Bilddaten korreliert (einschließlich durch Vergleichen von Daten, die die Bilddaten 55 und die Sensordaten mit dem lokalisierten Koordinatensystem 82 des das Fahrzeug umgebenden Bereichs 12 korrelieren) beinhalten. Die Position des anvisierten Anhängers 16 innerhalb der Sensordaten und wie durch die Objekterfassungsroutine 88 bestimmt, kann dazu verwendet werden, den relativen Abstand D zwischen etwaigen zusätzlichen Objekten O, die durch die Routine 88 erfasst werden, und den Seiten des anvisierten Anhängers 16 als einen Aspekt Objekterfassungsroutine 88 zu prüfen. Sobald der anvisierte Anhänger 16 und etwaige zusätzliche Objekte O erfasst und die Objekterfassungsroutine 88 und die relativen Abstände geprüft wurden, werden die Objekt- und die Abstandsinformation, sowie in einigen Umsetzungen die Konfidenzinformationen, durch das System 10 verarbeitet, wie etwa durch die Betriebsroutine 68, um zu bestimmen, ob die Daten gemäß den voreingestellten Kriterien einen eingeengten Anhänger 16 anzeigen. Wenn keine zusätzlichen Objekte O innerhalb des vorbestimmten Schwellenwertabstands D des Anhängers 16 erfasst wurden, durchläuft das System 10 das unterstützte Kupplungsmanöver und erreicht das Ende des Betriebs des Systems 10, wie vorstehend erörtert. Wenn ein oder mehrere Objekte O innerhalb des vorbestimmten Abstands des anvisierten Anhängers 16 sicher identifiziert wurden, wird ein Flag in der Logik des Systems 10 gesetzt (d. h. an einem Datenort, der später durch die Betriebsroutine 68 referenziert wird). Ein Beispiel für die Logik 210, die beim Setzen eines solchen Flags umgesetzt wird, ist in 9 gezeigt. Bei der Ausführung einer solchen Logik verwendet das System 10 die Objektpunktstandortdaten 93 von dem Radarsystem 92, um die Seitenkanten des anvisierten Anhängers 16 (Schritt 212) und ihre Position in Bezug auf das Fahrzeug 12 sowie die Seitenkanten von einem etwaigen Objekt O (einschließlich etwaiger zusätzlicher Anhänger 116) innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs 12 und die Positionen jeglicher derartiger Kanten relativ zu dem Fahrzeug 12 (Schritt 214) zu bestimmen. Wie nachstehend erörtert, können die Schritte 212 und 214 unter Verwendung ausschließlich des Radarsystems 92 oder in Verbindung mit den vom Bildgebungssystem 18 empfangenen Bilddaten 55 ausgeführt werden. Das System 10 bestimmt dann die seitliche Entfernung des anvisierten Anhängers 16 in Bezug auf dessen erfasste Kanten und alle zusätzlichen Kanten, die auf den jeweiligen Seiten des Anhängers 16 erfasst wurden, die den Kanten entsprechen (Schritt 216). In dieser Hinsicht entspricht die seitliche Entfernung dem seitlichen Abstand D zwischen dem Anhänger 16 und dem/den derartigen Objekt(en) O, 116. Die seitlichen Abstände D werden dann in Schritt 218 mit dem Schwellenwertabstand verglichen. Wenn einer der seitlichen Abstände D unter dem Schwellenwert liegt, setzt das System 10 ein entsprechendes Flag im Speicher 62, um anzuzeigen, dass der Anhänger 16 möglicherweise eingeengt ist (Schritt 220). Wenn alle erfassten seitlichen Abstände D über dem Schwellenwert liegen, wird kein Flag oder ein Flag gesetzt, das anzeigt, dass der Anhänger 16 als nicht eingeengt erfasst wurde (Schritt 222).
In einem weiteren Aspekt des Betriebs des Systems 10 kann die Objekterfassungsroutine 88 versuchen, Objekte an dem Heck des Fahrzeugs 12, einschließlich des anvisierten Anhängers 16 und etwaiger benachbarter zusätzlicher Objekte O durch Erfassen und Identifizieren der verschiedenen Positionen von Seitenkanten oder anderweitig in der „Szene“ angezeigter Objekte, die in den relevanten Daten aufgenommen sind, zu identifizieren. In einer bestimmten Umsetzung kann das System 10 von dem Radarsystem 92 empfangene Daten (einschließlich Objektpunktdaten, die von der Radareinheit 90 oder mehreren Radareinheiten empfangen werden) sowie die Bilddaten 55 von der hinteren Kamera 48 verwenden. Die Daten des Radarsystems 92 und die Bilddaten 55 können unabhängig und zusammen verwendet werden, um das Vorhandensein und die relativen Standorte der Objekte O und des anvisierten Anhängers 16 zu bestimmen. Wie in 11 gezeigt, kann das System 10 die Objektpunktstandortdaten 93 von dem Radarsystem 90 in Form einer Radargitterkarte 94 empfangen oder kann die Radargitterkarte unter Verwendung der verfügbaren Daten von dem Radarsystem 92 erstellen. Diese Gitterkarte 94 wird mit dem Koordinatensystem 82 korreliert, das in Bezug auf das Fahrzeug 12 zum Beispiel auf Grundlage des Standorts und der Kalibrierung der Radareinheit 90 erstellt wurde, und wird analysiert, um Objekte in den Daten zu lokalisieren und das Objekt zu bestimmen, das dem anvisierten Anhänger 16 entspricht, um etwaige andere Objekte O als andere Objekte zu klassifizieren und die Position derartiger anderer Objekte O in Bezug auf den anvisierten Anhänger 16 zu bewerten. In einem Aspekt kann das Bewerten der Position der anderen erfassten Objekte O ein Prüfen beinhalten, ob ein erfasstes Objekt seitlich an dem Objekt O ausgerichtet ist, was unter Verwendung der Radardaten erfolgen kann, um die Abstände der vorderen (d. h. der am Fahrzeug 12 am nächsten gelegenen) Kanten des anvisierten Anhängers 16 und etwaiger erfasster Objekte O zu bestimmen. Wenn die erfasste vordere Kante eines Objekts O zum Beispiel innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von der vorderen Kante des anvisierten Anhängers 16 liegt, dann kann das Objekt als seitlich benachbart zu dem Anhänger 16 betrachtet werden, sodass der seitliche Abstand zwischen dem Objekt O und dem Anhänger geprüft werden kann, um zu bestimmen, ob der Anhänger 16 eingeengt ist. Wenn die Vorderkante eines etwaigen Objekts O ausreichend näher an dem Fahrzeug 12 oder weiter davon entfernt als der anvisierte Anhänger 16 ist, dann kann das Objekt O als nicht seitlich an dem Anhänger 16 ausgerichtet betrachtet werden, sodass der Anhänger unabhängig von dem seitlichen Abstand zwischen dem Objekt O und dem Anhänger 16 nicht eingeengt ist.
Es versteht sich, dass das Radarsystem 90 Objektpunktstandortdaten 93 im Laufe der Zeit bereitstellt, einschließlich durch eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Abtastungen der relevanten Szene, in denen eine ausreichende Anzahl von positiven Erfassungspunkten gesammelt wird. Ferner kann eine Bewegung des Fahrzeugs, um eine Bewegung der relevanten Szene bereitzustellen, zusätzliche Erfassungspunkte bereitstellen und/oder die Daten durch wiederholte positive Erfassungen an denselben statischen Standorten während der Bewegung des Fahrzeugs 12 verdeutlichen. Auf diese Weise können, wenn das System 10 beim Starten des Fahrzeugs 12 aktiviert wird, beim Start des Systems 10 wenig relevante Daten vorhanden sein. In einem Aspekt kann das System 10 dazu konfiguriert sein, die Objekterfassungsroutine 88 während Bewegung des Fahrzeugs 12 unter der Kontrolle des Systems 10 durch Ausführen der Betriebsroutine 68 weiter zu auszuführen, was die zusätzliche Sammlung von Daten ermöglichen kann, die ausreicht, um den anvisierten Anhänger 16 und etwaige zusätzliche Objekte innerhalb der Daten 93 des Radarsystems 92 sicher zu identifizieren, wie in 10 gezeigt. In einigen weiteren Fällen kann der von dem Fahrzeug 12 zurückgelegte Pfad 32 zu kurz sein, damit derartige zusätzliche Daten die Objekterfassung aus den Systemdaten des Radars 92 merklich verbessern, was zu Daten 93 führt, die für eine genaue Objekterfassung nicht klar genug sind, was in einem Beispiel gezeigt ist, das in 11 zu sehen ist. In einem derartigen Fall oder anderen ähnlichen Situationen können zusätzliche Daten für die Objekterfassungsroutine 88 benötigt werden.
Dementsprechend kann die Objekterfassungsroutine 88 in einem weiteren Aspekt die Bilddaten 55 von der hinteren Kamera 48 weiter verwenden, zum Beispiel durch die Umsetzung von Bildverarbeitung und/oder Kommunikation mit der Bildverarbeitungsroutine 64 mit zusätzlicher Konfiguration davon. Wie in 12 veranschaulicht, kann die Bildverarbeitungsroutine auch dazu konfiguriert sein, die Bilddaten 55 durch ein neuronales Netzwerk laufen zu lassen, das dazu konfiguriert ist, Objekte in den Bilddaten zu identifizieren, einschließlich durch Trainieren an Bilddaten, die verschiedene Anhänger und/oder andere Objekte (wie etwa Fahrzeuge und dergleichen) beinhalten, von denen wahrscheinlich ist, dass sie benachbart zu einem anvisierten Anhänger 16 positioniert sind. Andere Anwendungen maschinellen Lernens, die der Funktionsweise nach einem neuronalen Netzwerk ähnlich sind, können auf ähnliche Weise verwendet werden. Die Objektidentifizierung unter Verwendung von Bilddaten 55 kann dazu verwendet werden, das Konfidenzniveau zu erhöhen, das dem Gesamterfassungsschema zugeordnet ist und im Allgemeinen auf den Radardaten basiert. In einem derartigen Beispiel können die Bilddaten 55 zur Objektidentifizierung verwendet werden, wenn das Konfidenzniveau der radarbasierten Objekterfassung unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt (z. B. weniger als 75 % oder weniger als 60 %). In anderen Umsetzungen können anstelle von Radardaten die Bilddaten 55 zur Objekterfassung verwendet werden, wenn Bedingungen beobachtet werden, die bekanntermaßen die Effektivität der radarbasierten Objekterfassung verringern (einschließlich kurzer Fahrtstrecken, keiner Fahrzeugbewegung vor der Aktivierung des Systems 10 oder andere vorstehend erörterten Bedingungen).
Sobald die Objekterfassungsroutine 88 ausgeführt wurde (oder während die Objekterfassungsroutine weiter ausgeführt wird), verwendet das System 10, wie vorstehend erörtert, die Betriebsroutine 68, um das Fahrzeug 12 zurück in Richtung des anvisierten Anhängers 16 zu bewegen, unabhängig davon, ob eine Situation eines eingeengten Anhängers 16 identifiziert wurde, wobei jegliche derartige Situation durch Kommunikation mit der Objekterfassungsroutine 88 mit einem Flag versehen wird. Die Betriebsroutine 68 endet und das zugehörige unterstützte Kupplungsmanöver wird als abgeschlossen betrachtet, wenn die Kupplungskugel 34 unter dem Anhängerkoppler 14 ausgerichtet ist. Sobald das System 10 das Manöver abgeschlossen hat, wird dem Fahrer eine Anzeige 96 des Abschlusses auf dem Bildschirm 44 innerhalb der HMI 40 dargestellt, wie in 13 gezeigt. Wenn bestimmt wurde, dass der anvisierte Anhänger 16 nicht eingeengt ist (d. h., wenn kein mit der Erfassung eines eingeengten Anhängers 16 assoziiertes Flag vorhanden ist), wird keine zusätzliche Maßnahme ergriffen. Wenn jedoch das Flag, das mit einem eingeengten anvisierten Anhänger 16 assoziiert ist, vorhanden ist, kann dem Fahrer eine zusätzliche Rückmeldung oder Führung bereitgestellt werden. In dieser Hinsicht nutzt das System 10 die HMI 50, einschließlich des Anzeigebildschirms 44, um dem Fahrer anzuzeigen, dass der anvisierte Anhänger 16 eingeengt ist. In verschiedener Hinsicht kann eine derartige Anzeige unter Verwendung modifizierter Anzeigen 98a oder 98b erfolgen, wie in den Beispielen aus den 14A und 14B gezeigt. In beiden Beispielen sind die Anzeigen 98a, 98b dazu konfiguriert, dem Fahrer das Risiko eines Kontakts mit einem benachbarten Objekt O oder einem anderen Anhänger 116 zu kommunizieren, und dass Vorsicht geboten sein sollte, einschließlich in Bezug auf die anfängliche Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12, sobald der Anhänger 16 mit diesem verbunden ist. Es versteht sich, dass andere Umsetzungen der modifizierten Anzeigen in den Beispielen 98a, 98b verwendet werden können.
Unter Bezugnahme auf 15 beginnt in einem anderen Aspekt der Offenbarung ein Verfahren 310 zum Ausrichten des vorstehend beschriebenen Fahrzeugs 12 zum Kuppeln mit dem anvisierten Anhänger 16 mit Aktivierung der vorstehend in Schritt 312 beschriebenen Funktion des Systems 10. Das System 10 empfängt dann Objektpositionsdaten 93 von einem Erfassungssystem 102, das sich innerhalb des Fahrzeugs 12 befindet oder an diesem montiert ist, wobei das Erfassungssystem 102 ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs 12 beinhaltet. Wie vorstehend erörtert, können sich die Positionsdaten in einem oder beiden von den Punkterfassungsdaten 93 von dem Radarsystem 90 und den Bilddaten 55 von der hinteren Kamera 48 befinden. In dieser Hinsicht kann davon ausgegangen werden, dass das Erfassungssystem 102 entweder das Radarsystem 90, das Kamerasystem 18 oder beide beinhaltet, was je nach der konkreten Konfiguration des zugehörigen Systems 10 und dessen konkreten Anwendungsfall anwendbar ist, wie vorstehend erörtert. Zunächst verwendet das System 10 die Daten, um den anvisierten Anhänger 16 zu erfassen (Schritt 314). Anschließend verwendet das System 10 die Daten ebenfalls, um unter Verwendung der Objektpositionsdaten zu bestimmen (Schritt 316), ob mindestens ein zusätzliches Objekt (einschließlich eines anderen Anhängers 116 oder eines anderen Objekts) innerhalb des Bereichs an dem Heck Fahrzeug 12 vorhanden ist. Erneut können die verwendeten Objektpositionsdaten primär die Objektpunktdaten von dem Radarsystem 90 sein, können jedoch durch die Bilddaten 55 ergänzt werden. Das Verfahren beinhaltet ferner das Steuern des Fahrzeuglenksystems 20 zum Manövrieren des Fahrzeugs 12 während des Rückwärtsfahrens, um die Kupplungskugel 34, die an dem Fahrzeug 12 montiert ist, an einem Koppler 14 des anvisierten Anhängers 16 auszurichten (Schritt 320). Beim Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 wird einem Fahrer eine Anzeige 98a, 98b ( 14A, 14B) dargestellt (Schritt 324), wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt O (oder der Anhänger 116) innerhalb eines Schwellenwertabstands D einer Seite des anvisierten Anhängers 16 befindet (Schritt 318). Wenn keine Situation eines eingeengten Anhängers 16 erfasst wird, zeigt das System 10 eine standardmäßige Abschlussnachricht 98 (13) an. Nach der Anzeige einer derartigen Nachricht wird der Betrieb des Systems 10, wie bestimmt, als abgeschlossen betrachtet und die Routine 68 endet.
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, Orientierungen 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 einer breiten Vielfalt von Materialien konstruiert sein können, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen. 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 Folgendes aufweist: ein Fahrzeuglenksystem, ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, und eine Steuerung, die Folgendem dient: Empfangen der Objektpositionsdaten und Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des dem Fahrzeugs, Steuern des Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten, und Darstellen einer Anzeige beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Fahrzeugbremssystem gekennzeichnet, wobei die Steuerung beim Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ferner das Fahrzeugbremssystem steuert, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erfassungssystem mindestens eine Kamera, die an dem Fahrzeug montiert ist und Bilddaten des Bereichs an dem Heck des Fahrzeug ausgibt, wobei die Steuerung den anvisierten Anhänger in den Bilddaten identifiziert und einen Pfad zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ableitet, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erfassungssystem ferner mindestens eine Radareinheit, die an dem Fahrzeug montiert ist und ein Signal ausgibt, das Punkterfassungsdaten des Bereichs an dem Heck Fahrzeug beinhaltet, wobei die Steuerung durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, den anvisierten Anhänger und das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Punkterfassungsdaten identifiziert.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung ferner durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten, wenn die Steuerung nicht dazu in der Lage ist, mindestens eines des anvisierten Anhängers und des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Punkterfassungsdaten zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform verwendet die Steuerung beim Identifizieren des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Bilddaten ein neurales Netzwerk.
Gemäß einer Ausführungsform wird bestimmt, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet, wenn das mindestens eine zusätzliche Objekt mindestens teilweise seitlich an dem anvisierten Anhänger ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwellenwertabstand etwa 1 Meter.
Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich die Anzeige auf das mindestens eine Objekt, das einen seitlichen Verdrehungsabstand des anvisierten Anhängers beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das System ferner eine Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle, die einen Anzeigeschirm aufweist und mit der Steuerung verbunden ist, wobei die Warnung auf dem Videobildschirm dargestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das die Position eines Paars von gelenkten Rädern des Fahrzeugs steuert, eine Kupplungskugel, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert ist, ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, und eine Steuerung, die das Ausrichten des Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger durch Folgendes unterstützt: Empfangen der Objektpositionsdaten und Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des dem Fahrzeugs, Steuern des Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um die montierte Kupplungskugel an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten, und Darstellen einer Warnung beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erfassungssystem mindestens eine Kamera, die an dem Fahrzeug montiert ist und ein Videosignal ausgibt, das Bilddaten des Bereichs an dem Heck des Fahrzeug beinhaltet, wobei die Steuerung den anvisierten Anhänger in den Bilddaten identifiziert und einen Pfad zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ableitet, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erfassungssystem ferner mindestens eine Radareinheit, die an dem Fahrzeug montiert ist und Punkterfassungsdaten des Bereichs an dem Heck Fahrzeug innerhalb des Signals ausgibt, wobei die Steuerung durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, den anvisierten Anhänger und das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Punkterfassungsdaten identifiziert.
Gemäß einer Ausführungsform identifiziert die Steuerung das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten durch das Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, und identifiziert das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten, wenn die Steuerung nicht dazu in der Lage ist, mindestens eines des anvisierten Anhängers und des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Punkterfassungsdaten zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform wird bestimmt, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet, wenn das mindestens eine zusätzliche Objekt mindestens teilweise seitlich an dem anvisierten Anhänger ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Schwellenwertabstand etwa 1 Meter.
Gemäß einer Ausführungsform bezieht sich die Warnung auf das mindestens eine Objekt, das einen seitlichen Verdrehungsbereich des anvisierten Anhängers beschränkt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle gekennzeichnet, die einen Videobildschirm aufweist und mit der Steuerung verbunden ist, wobei die Steuerung die Warnung auf dem Videobildschirm dargestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger Folgendes: Empfangen von Objektpositionsdaten von einem Erfassungssystem des Fahrzeugs, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet, Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs unter Verwendung der Objektpositionsdaten, Steuern eines Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten, und Darstellen einer Warnung beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0018]

Claims

System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger, das Folgendes umfasst: ein Fahrzeuglenksystem; ein Erfassungssystem, das ein Signal ausgibt, das Objektpositionsinformationen eines Bereichs an einem Heck des Fahrzeugs beinhaltet; und eine Steuerung, die Folgendem dient: Empfangen der Objektpositionsdaten und Identifizieren eines anvisierten Anhängers und mindestens eines zusätzlichen Objekts innerhalb des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs; Steuern des Fahrzeuglenksystems zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens, um eine Kupplungskugel, die an dem Fahrzeug montiert ist, an einem Koppler des anvisierten Anhängers auszurichten; und Darstellen einer Anzeige beim Ausrichten der Kupplungskugel an dem Koppler, wenn bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb eines Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet.
System nach Anspruch 1, das ferner ein Fahrzeugbremssystem beinhaltet, wobei: die Steuerung beim Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ferner das Fahrzeugbremssystem steuert, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten.
System nach Anspruch 1, wobei das Erfassungssystem mindestens eine Kamera beinhaltet, die an dem Fahrzeug montiert ist und Bilddaten des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs ausgibt.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerung den anvisierten Anhänger in den Bilddaten identifiziert und einen Pfad zum Manövrieren des Fahrzeugs während des Rückwärtsfahrens ableitet, um die Kupplungskugel an dem Koppler auszurichten.
System nach Anspruch 3, wobei das Erfassungssystem ferner mindestens eine Radareinheit beinhaltet, die an dem Fahrzeug montiert ist und ein Signal ausgibt, das Punkterfassungsdaten des Bereichs an dem Heck des Fahrzeugs beinhaltet.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuerung durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, den anvisierten Anhänger und das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Punkterfassungsdaten identifiziert.
System nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner durch Bestimmen, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands der Seite des anvisierten Anhängers befindet, das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten identifiziert.
System nach Anspruch 7, wobei die Steuerung das mindestens eine zusätzliche Objekt in den Bilddaten identifiziert, wenn die Steuerung nicht dazu in der Lage ist, mindestens eines des anvisierten Anhängers und des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Punkterfassungsdaten zu identifizieren.
System nach Anspruch 6, wobei die Steuerung beim Identifizieren des mindestens einen zusätzlichen Objekts in den Bilddaten ein neurales Netzwerk verwendet.
System nach Anspruch 1, wobei bestimmt wird, dass sich das mindestens eine zusätzliche Objekt innerhalb des Schwellenwertabstands einer Seite des anvisierten Anhängers befindet, wenn das mindestens eine zusätzliche Objekt mindestens teilweise seitlich an dem anvisierten Anhänger ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwertabstand etwa 1 Meter beträgt.
System nach Anspruch 1, wobei sich die Anzeige auf das mindestens eine Objekt bezieht, das einen seitlichen Verdrehungsabstand des anvisierten Anhängers beschränkt.
System nach Anspruch 1, wobei: das System ferner eine Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle beinhaltet, die einen Anzeigebildschirm aufweist und mit der Steuerung verbunden ist; und die Warnung auf dem Videobildschirm dargestellt wird.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Kupplungskugel, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert ist; und das System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 14, das ferner eine Fahrzeug-Mensch-Maschinenschnittstelle beinhaltet, die einen Videobildschirm aufweist und mit der Steuerung verbunden ist, wobei: die Steuerung die Warnung auf dem Videobildschirm darstellt.