DE102020124985A1

DE102020124985A1 - Unterscheiden zwischen nahem anhänger und verbundenem anhänger

Info

Publication number: DE102020124985A1
Application number: DE102020124985.3A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Bruno Sielly Jales Costa; Nikhil Nagraj Rao; Douglas J. Rogan
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-03-25
Also published as: US11787436B2; US20210086785A1; US11390294B2; US20220315034A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Unterscheiden zwischen nahem Anhänger und verbundenem Anhänger bereit. Ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger beinhaltet ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellt, ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Anhängers empfängt, der in einem Bereich in der Nähe des Fahrzeugs angeordnet ist, und eine Steuerung. Die Steuerung detektiert innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten und als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen. Die Steuerung manövriert das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Offenbarung ein Kupplungsassistenzsystem, das in ein Anhängerrückfahrassistenzsystem integriert ist, um einen Status eines Anhängers zu klassifizieren und zu bestimmen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Kuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung in Abhängigkeit des Ausgangsstandorts des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Koordination mit mehreren Lenkmanövern erfordern, um das Fahrzeug angemessen zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung während eines erheblichen Teils des zur angemessenen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen für den Fahrer nie wirklich zu sehen sein. Dieses Fehlen von Sichtlinien erfordert eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung auf Grundlage von Erfahrung mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger und kann trotzdem noch ein mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erfordern, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für einen anschließenden Satz von Manövern zu bemerken. Noch ferner bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern dazu führen kann, dass das Fahrzeug mit dem Anhänger in Berührung kommt. Dementsprechend können weitere Verbesserungen wünschenswert sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeug zum Kuppeln an einen Anhänger ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt, ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellt, ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Anhängers empfängt, der in einem Bereich in der Nähe des Fahrzeugs angeordnet ist, und eine Steuerung. Die Steuerung detektiert innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten. Die Steuerung detektiert zudem als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen, und manövriert das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Fahrzeug ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Anhängers empfängt, und eine Steuerung. Die Steuerung detektiert innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten und als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler im Vergleich zu einem zweiten Schwellenwert hinweisen, dass die Steuerung das Fahrzeug auf Grundlage des Status mit dem Lenk- und Bremssystem manövriert.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger Detektieren eines Anhängers, der in einem Bereich in der Nähe einer Fahrzeuganhängerkupplung angeordnet ist, in den Bilddaten von einem Fahrzeugabbildungssystem, Identifizieren, dass sich eine Position eines Kopplers an dem Anhänger aus den Bilddaten innerhalb eines Schwellenabstands befindet, Detektieren eines Status des Anhängers als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler im Vergleich zu einem zweiten Schwellenwert hinweisen; und Manövrieren des Fahrzeugs über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel einstellt;
• ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit einstellt;
• ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Anhängers empfängt;
• eine Steuerung, die innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten detektiert; die als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon detektiert, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen, und die das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status manövriert;
• das Abbildungssystem beinhaltet ein radarbasiertes Detektionssystem zum Abbilden des Kopplers und eine Kamera zum Erzeugen von Bilddaten der Kupplungskugel;
• die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Status an ein Fahrzeugsteuerteilsystem zu übertragen;
• der Status wird durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten bestimmt, die auf jeden der Status hinweisen und in der Steuerung gespeichert sind;
• der Schwellenabstand weist auf einen Abstand von einem Mittelpunkt der Kupplungskugel zu einem Mittelpunkt des Kopplers hin;
• eine Schnittstelle, die dazu konfiguriert ist, den Anhänger und den Koppler aus den Bilddaten anzuzeigen, sodass eine Kennzeichnung den Anhänger hervorhebt, wobei die Kennzeichnung auf einer Anzeige der Schnittstelle einstellbar ist;
• die Kennzeichnung ist ein Fenster, das die Deichsel oder den Koppler umgibt, und ist derart einstellbar, dass das Fenster zu einer zweiten Anhängerdeichsel und einem zweiten Koppler, die durch die Steuerung detektiert werden, beweglich ist;
• ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Anhängers empfängt, der in einem Bereich in der Nähe einer Fahrzeuganhängerkupplung angeordnet ist;
• eine Steuerung, die innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten detektiert, die als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon detektiert, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler im Vergleich zu einem zweiten Schwellenwert hinweisen, und die das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status manövriert;
• das Abbildungssystem beinhaltet ein radarbasiertes Detektionssystem zum Abbilden des Anhängers und des Kopplers und eine Kamera zum Erzeugen von Bilddaten der Kupplungskugel;
• die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Status an ein Fahrzeugsteuerteilsystem zu übertragen;
• der Status wird durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten bestimmt, die auf jeden der Status hinweisen, die in der Steuerung gespeichert sind;
• der Schwellenabstand weist auf einen Abstand von einem Mittelpunkt der Kupplungskugel zu einem Mittelpunkt des Kopplers hin;
• eine Schnittstelle, die den Anhänger und den Koppler aus den Bilddaten anzeigt, sodass eine Kennzeichnung den Anhänger hervorhebt, wobei die Kennzeichnung auf einer Anzeige der Schnittstelle einstellbar ist;
• die Kennzeichnung ist ein Fenster, das den Anhänger umgibt, und ist derart einstellbar, dass das Fenster zu einem zweiten Anhänger, der durch die Steuerung detektiert wird, beweglich ist;
• Detektieren eines Anhängers, der in einem Bereich in der Nähe einer Fahrzeuganhängerkupplung angeordnet ist, in den Bilddaten von einem Fahrzeugabbildungssystem;
• Identifizieren, dass sich eine Position eines Kopplers an dem Anhänger aus den Bilddaten innerhalb eines Schwellenabstands befindet;
• Detektieren eines Status des Anhängers als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler im Vergleich zu einem zweiten Schwellenwert hinweisen;
• Manövrieren des Fahrzeugs über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status;
• Übertragen des Status an ein Fahrzeugsteuerteilsystem;
• der Status wird durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten jedes der Status bestimmt, die in der Steuerung gespeichert sind;
• der Schwellenabstand weist auf einen Abstand von einem Mittelpunkt der Kupplungskugel zu einem Mittelpunkt des Kopplers hin;
• Anzeigen des Anhängers aus den Bilddaten auf einer Schnittstelle, sodass eine Kennzeichnung den Anhänger hervorhebt, wobei die Kennzeichnung auf einer Anzeige der Schnittstelle einstellbar ist; und
• Einstellen der Kennzeichnung, die ein Fenster ist, das den Anhänger umgibt, sodass das Fenster zu einzelnen Anhängerkomponenten, die durch die Steuerung detektiert werden, beweglich ist.

Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei 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 ungekoppelten Position in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist eine Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
6 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger und zeigt die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs;
7A-7F sind perspektivische Rückansichten eines Bilds eines Anhängers, der durch eine Anhängerkomponente getrennt wird;
8 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das ein Anhängeridentifizierungs- und - klassifizierungsschema darstellt;
9 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das eine Umsetzung des Anhängerklassifizierungsschemas darstellt;
10 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das die Integration zwischen dem Anhängerklassifizierungsschema und einem Anhängerstatussteuerschema darstellt;
11A-11B sind perspektivische Rückansichten eines Anhängers, der einen nahen bzw. verbundenen Status aufweist;
12 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das eine Umsetzung eines Anhängerstatussteuerschemas darstellt;
13 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das eine alternative Umsetzung des Anhängerstatussteuerschemas darstellt; und
14 ist ein Steuerlogik-Ablaufdiagramm, das eine Umsetzung des Anhängerstatussteuerschemas darstellt.

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 spezifischen Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind spezifische 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 besagen. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Komponente, das bzw. die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es bzw. 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 1-6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsunterstützungssystem (auch als „Kupplungsassistenzsystem“ oder „Kuppelunterstützungssystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsassistenzsystems 10, wie in der Systemdarstellung aus 2 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die auf den Fahrzeugstatus bezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionsbestimmungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 22, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positionsbestimmungssystem (global positioning system - 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 mindestens einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel δ festlegen und nachverfolgen. Andere Fahrzeuginformationen, die durch das Kupplungsassistenzsystem 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 in zusätzlichen Ausführungsformen ein Näherungssensorarray 54 oder ein Array davon und andere Fahrzeugsensoren und - vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16, einschließlich des detektierten Kopplers 14, die die Steuerung 26 des Kupplungsassistenzsystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und die Position des Kopplers 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsassistenzsystems 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 betreiben, um das Fahrzeug 12 auf derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate mit 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, wodurch der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann durch das Kupplungsassistenzsystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 jedoch derart mechanisch mit den gelenkten Rädern 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, dass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch manuelle Eingriffe mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert werden. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrads erwartet wird und somit auf einen manuellen Eingriff hinweist, wodurch das Kupplungsassistenzsystem 10 den Fahrer warnen kann, den manuellen Eingriff 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 derartigen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsassistenzsystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 26 verarbeitet in der veranschaulichten Ausführungsform den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Wegs 32 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsassistenzalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit aller oder eines Teils der Informationen beinhalten, die von dem Abbildungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachstehend näher erörtert.
Wie ebenfalls in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 ebenfalls mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, bereitzustellen und Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen anhand einzelner Raddrehzahlen bestimmt werden, die durch das Bremssteuersystem 70 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann zudem neben anderen denkbaren Mitteln anhand des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Geschwindigkeitssensors 56 und des Positionsbestimmungssystems 22 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können zudem einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ̇ zu bestimmen, die dem Kupplungsassistenzsystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden kann. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kann ferner dem Bremssteuersystem 70 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsassistenzsystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurücksetzens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsassistenzsystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während einer Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 14 des Anhängers 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Berührung mit dem Anhänger 16 reduzieren und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stillstand an einem bestimmten Endpunkt 35 des Wegs 32 bringen kann. In dieser Schrift ist offenbart, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Alarmsignal ausgeben kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, bevorstehende und/oder vorweggenommene Berührung mit einem Abschnitt des Anhängers 16 entspricht. Das Antriebsstrangsteuersystem 72 kann zudem, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, mit dem Kupplungsassistenzsystem 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 Berührung mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsassistenzsystem 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 montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine einem Standort entsprechende Eingabe über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, einschließlich eines oder mehrerer Joysticks, digitaler Eingabefelder oder dergleichen, können anstelle des Touchscreens 42 oder zusätzlich zu diesem verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsassistenzsystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einem bzw. einer oder mehreren Handvorrichtungen 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. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und ferner dazu in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückmeldungsinformationen, wie etwa visuelle, akustische und taktile Warnmeldungen, bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich des Abbildungssystems 18, des Servolenksystems 20, des Fahrzeugbremssteuersystems 70, des Antriebsstrangsteuersystems 72 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit aller oder eines Teils 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 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. Zudem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 64 und/oder Kupplungsdetektionsroutine, 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 ist. Es versteht sich ferner, dass die Bildverarbeitungsroutine 64 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Abbildungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, einschließlich des Mikroprozessors 60, ausgeben kann. Ferner kann jedes beliebige System, jeder beliebige Computer, Prozessor oder dergleichen, das bzw. der die Bildverarbeitungsfunktion abschließt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, ungeachtet anderer Funktionen, die es bzw. er unter Umständen ebenfalls umsetzt (einschließlich gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
In das System 10 kann zudem ein Abbildungssystem 18 einbezogen sein, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet, die in den veranschaulichten Beispielen eine Rückkamera 48, eine Kamera 50 an einer zentralen hochgesetzten Bremsleuchte (center highmount stoplight - CHMSL) und Seitenkameras beinhalten können, obwohl andere Anordnungen, die zusätzliche oder alternative Kameras beinhalten, möglich sind. In einem Beispiel kann das Abbildungssystem 18 die Rückkamera 48 allein beinhalten oder derart konfiguriert sein, dass das System 10 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras nur die Rückkamera 48 nutzt. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Abbildungssystem 18 enthaltenen Kameras 48, 50 so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder im Allgemeinen überlappen, die der Rückkamera 48, der Kamera 50 an der zentralen hochgesetzten Bremsleuchte (CHMSL) bzw. den Seitenkameras entsprechen können. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehr der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Abbildungssystems 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 einschließlich etwaiger Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder des Kopplers 14) darin zu rekonstruieren. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die das gleiche Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, einen Standort des Objekts in Bezug auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, wenn eine bekannte räumliche Beziehung zwischen den Bildquellen gegeben ist. Diesbezüglich kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50 innerhalb des Abbildungssystems 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen bezüglich der Positionierung von etwaigen an dem Fahrzeug 12 vorhandenen oder durch das System 10 genutzten Kameras 48, 50, einschließlich zum Beispiel in Bezug auf die Mitte 36 (1) des Fahrzeugs 12, beinhalten, sodass die Positionen der Kameras 48, 50 in Bezug auf die Mitte 36 und/oder aufeinander für Berechnungen zur Objektpositionsbestimmung und zum Ergebnis von Objektpositionsdaten zum Beispiel in Bezug auf die Mitte 36 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa der Kupplungskugel 34 (1), mit bekannten Positionen in Bezug auf die Mitte 36 verwendet werden können. In einem Aspekt können die verschiedenen in dieser Schrift erörterten Systeme und Fahrzeugmerkmale, einschließlich des Abbildungssystems 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 sind, 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 durch die Steuerung 26 für die in dieser Schrift erörterte automatische Fahrzeugsteuerfunktionalität genutzt werden kann.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann insbesondere dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zunächst versuchen, etwaige Anhänger 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Anhängers 16, einer Anzahl von unterschiedlichen 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 korrekt ist und es sich um den richtigen Anhänger handelt, für den ein unterstützter Kupplungsbetrieb abgeschlossen werden soll, wie nachstehend näher beschrieben. Nachdem der Anhänger 16 identifiziert worden ist, kann die Steuerung 26 dann den Koppler 14 dieses Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 gleichermaßen auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 14 oder von Kopplern im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in der Form eines Aufklebers oder dergleichen in einer vorgegebenen Position in Bezug auf den Koppler 14 an dem Anhänger 16 befestigt sein, ähnlich wie in dem US-Patent Nr. 9,102,271 vom gleichen Anmelder beschrieben, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift einbezogen wird. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 64 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in den Bilddaten 55 sowie der Positionierung des Kopplers 14 in Bezug auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 28 des Kopplers 14 auf Grundlage der Lokalisierung der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 26 eine Bestätigung des bestimmten Kopplers 14 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 einholen. Falls die Bestimmung des Kopplers 14 nicht bestätigt wird, kann weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Einstellung der Position 28 des Kopplers 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer anderen Eingabe erleichtert werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 des Kopplers 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, was die Steuerung 26 dazu verwendet, die Bestimmung der Position 28 des Kopplers 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung der Bilddaten 55 einzustellen.
In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 für die Anfangsphasen eines automatisierten Kupplungsbetriebs zunächst auf die Identifizierung des Anhängers 16 stützen, wobei der Weg 32 derart abgeleitet wird, dass die Kupplungskugel 34 in Richtung einer zentral ausgerichteten Position in Bezug auf den Anhänger 16 bewegt wird, wobei der Weg 32 verfeinert wird, sobald der Koppler 14 identifiziert worden ist. Ein derartiges Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass der Anhänger 16 in einem ausreichend weiten Abstand von dem Fahrzeug 12 entfernt ist, um mit dem Zurücksetzen zu beginnen, ohne den präzisen Endpunkt 35 des Wegs 32 zu kennen, und kann hilfreich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, bei dem die Auflösung der Bilddaten 55 es möglich macht, den Anhänger 16 korrekt zu identifizieren, doch bei dem der Koppler 14 nicht präzise 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 dabei hilfreich sein kann, dass die Identifizierung des Kopplers 14 genauer wird. Gleichermaßen führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bilds innerhalb der Daten 55, mit der die Auflösung verbessert oder der Koppler 14 in Bezug 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 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 des Anhängers 16 aneinander auszurichten. Bei der Einleitung des Kupplungsassistenzsystems 10, wie etwa durch eine Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zum Beispiel den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 identifizieren und mindestens versuchen, die Position 28 des Kopplers 14 in Bezug 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 Winkel α_c des Versatzes zwischen einer Linie, die die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 verbindet, und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann zudem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 allein oder in Kombination mit den Bilddaten des Kopplers 14 verwenden, um die Orientierung oder den Kurs 33 des Anhängers 16 zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Weg 32 ferner derart abgeleitet werden, dass das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 16 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs des Kurses 33 des Anhängers 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 ausgerichtet wird. Insbesondere erfordert eine derartige Ausrichtung unter Umständen nicht, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel oder kollinear zu dem Kurs 33 des Anhängers 16 verläuft, sondern einfach innerhalb eines Bereichs liegen kann, der im Allgemeinen die Verbindung der Kupplungskugel 34 mit dem Koppler 14 ohne 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 dem Kurs 33 kleiner ist als der Einknickwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 im gekoppelten Zustand oder eine plausible Schätzung davon. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derart sein, dass die Längsachse 13 in jeder Richtung innerhalb von etwa 30° von der Kollinearität mit dem Kurs 33 liegt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 und mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, nachdem sie die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14 wie vorstehend erörtert geschätzt hat, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs an dem Koppler 14 zu bestimmen. 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, bis zu dem 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 Wegableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 32 derart abzuleiten, dass ein bekannter Standort der Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs an der geschätzten Position 28 des Kopplers 14 ausgerichtet wird, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass der Weg 32 den kleinstmöglichen Raum und die kleinstmögliche Anzahl an Manövern verwendet. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf der Mitte 36 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Standort an dem Koordinatensystem 82 beruhen kann, um sowohl einen lateralen Abstand zu dem Koppler 14 als auch einen Abstand von dem Koppler 14 nach vorne oder nach hinten zu bestimmen und einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche laterale Bewegung und Vorwärts-Rückwärtsbewegungen des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 20 erzielt werden. Bei der Ableitung des Wegs 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L in Bezug auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem anderen vorgegebenen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die benötigte Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 eine horizontale Bewegung Δx des Kopplers 14 in einer Fahrtrichtung durch Bestimmen der Bewegung des Kopplers 14 in der vertikalen Richtung Δy, die benötigt wird, um die Kupplungskugel 34 in den Koppler 14 aufzunehmen, kompensieren kann. Eine derartige Funktionalität wird in der US-Patentanmeldung Nr. 9,821,845 und der US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 16/038.462 , die gleichzeitig vom gleichen Anmelder anhängig sind, ausführlicher erörtert, deren gesamte Offenbarungen durch Bezugnahme in diese Schrift einbezogen werden.
Wie vorstehend erörtert, wird zugelassen, sobald der gewünschte Weg 32, einschließlich des Endpunkts 35, bestimmt worden ist, dass die Steuerung 26 mindestens das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 steuert, wobei das Antriebsstrangsteuersystem 72 und das Bremssteuersystem 70 (entweder durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert, wie nachstehend erörtert) die Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten hinsichtlich der Position des Fahrzeugs 12 während dessen Bewegung von dem Positionsbestimmungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 so steuert, wie es nötig ist, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten. Insbesondere kann der Weg 32, der auf Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 20 bestimmt worden ist, den Lenkwinkel δ wie durch den Weg 32 vorgegeben in Abhängigkeit der Position des Fahrzeugs 12 darauf einstellen. Zusätzlich ist anzumerken, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform eine Progression der Einstellung des Lenkwinkels δ umfassen kann, die von der nachverfolgten Fahrzeugposition abhängt.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 derart bestimmt werden, dass die notwendige laterale Bewegung und Rückwärtsbewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringstmöglichen Anzahl an Manövern erzielt wird. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Weg 32 zwei Abschnitte beinhalten, die durch Lenken der Räder 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um gemeinsam die erforderliche laterale Bewegung des Fahrzeugs 12 durchzuführen, während ein letztes gerades Zurücksetzsegment nach hinten bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene versetzte Ausrichtung mit dem Koppler 14 zu bringen. Es ist anzumerken, dass Variationen des dargestellten Wegs 32 verwendet werden können. Es ist ferner anzumerken, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14 genauer werden können, während das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 entlangfährt, einschließlich zum Positionieren des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16, und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 14 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzungen kontinuierlich abgeleitet und dazu verwendet werden, die Wegableitungsroutine 66 bei Bedarf bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Weg 32 zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Weg 32, wie unter Verwendung der von einer tragbaren Vorrichtung 96, wie etwa einem Smartphone, erfassten Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet, feinabgestimmt werden, sobald die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 in den Bilddaten 55 identifizieren kann, wobei fortlaufende Aktualisierungen für den Weg 32 auf ähnliche Weise abgeleitet werden, während die Bilddaten 55 während der Annäherung an den Anhänger 16 immer deutlicher werden. Es ist ferner anzumerken, dass die Koppelnavigationsvorrichtung 24 zum Nachverfolgen des Standorts des Fahrzeugs 12 bei seiner Bewegung entlang des Wegs 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunkts 35 verwendet werden kann, bis eine derartige Bestimmung getroffen werden kann.
Wie in 4-6 gezeigt, kann, sobald der Anhänger 16 und der Koppler 14 identifiziert worden sind und das System 10 den Weg 32 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 bestimmt, die Steuerung 26, die die Betriebsroutine 68 ausführt, das Fahrzeug 12 weiterhin steuern, bis sich die Kupplungskugel 34 an dem gewünschten Endpunkt 35 in Bezug auf den Koppler 14 befindet, damit der Koppler 14 mit der Kupplungskugel 34 in Eingriff tritt, wenn der Koppler 14 in eine horizontale Ausrichtung daran abgesenkt wird. In dem vorstehend erörterten Beispiel überwacht die Bildverarbeitungsroutine 64 kontinuierlich die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14, ununterbrochen oder sobald verfügbar, während der Ausführung der Betriebsroutine 68, einschließlich wenn der Koppler 14 für die Rückkamera 48 deutlicher sichtbar wird, während sich das Fahrzeug 12 weiterhin entlang des Wegs 32 bewegt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 zudem durch die Koppelnavigationsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Position 28 des Kopplers 14 kontinuierlich aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 66 eingegeben wird, für den Fall, dass der Weg 32 und/oder der Endpunkt 35 verfeinert werden können oder aktualisiert werden sollten (zum Beispiel aufgrund verbesserter Informationen zu Höhe H_c, Abstand D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 55), einschließlich wenn sich das Fahrzeug 12 näher zu dem Anhänger 16 bewegt, wie in 4 und 5 gezeigt. Noch ferner kann davon ausgegangen werden, dass der Koppler 14 statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 nachverfolgt werden kann, indem der Koppler 14 weiterhin nachverfolgt wird, damit nicht mehr die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden muss. Auf ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine vorbestimmte Sequenz von Manövern durchlaufen, die das Lenken des Fahrzeugs 12 mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max oder weniger beinhaltet, während die Position D_c , α_c des Kopplers 14 nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 mit deren gewünschter Position 38 in Bezug auf die nachverfolgte Position 28 des Kopplers 14 zu konvergieren, wie vorstehend erörtert und in 6 gezeigt.
Während eines unterstützten Kupplungsbetriebs, wie etwa in dem in Bezug auf 4-6 beschriebenen Beispiel, erfordert das System 10 einen Mindestabstand in Längsrichtung 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 erzielen (d. h. ohne den gewünschten Endstandort zu übertreffen, sodass sich die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 vorbeibewegt, oder die Betriebsroutine 68 anderweitig zu beenden, wenn die Kupplungskugel 34 in Bezug auf den Koppler 14 derart 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 des Fahrzeugbremssteuersystems 70 sowie die allgemeine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Steuerung 26 anderer Komponenten des Systems 10 beeinflusst. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine Mindestfahrstrecke zur Kalibrierung davon erfordern, unter anderem zur genauen Identifizierung des Kopplers 14 und zum Unterstützen bei der Nachverfolgung der Bewegung des Fahrzeugs 12. Wie nachstehend ausführlicher erörtert, kann der konkrete Mindestabstand für eine gegebene Umsetzung des Systems 10 auf Grundlage von bekannten Werten oder Schätzungen für derartige Faktoren geschätzt werden. Falls sich das Fahrzeug 12 bei unzureichendem verbleibendem Längsabstand zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Koppler 14 im Stillstand befindet, ist das System 10 aufgrund der Anforderung der Mindestfahrstrecke dazu programmiert, entweder die Betriebsroutine 68 nicht einzuleiten oder, falls sie bereits gestartet worden ist, die Betriebsroutine 68 abzubrechen, um ein Übertreffen der endgültigen Zielposition zu vermeiden, sodass sich die Kupplungskugel 34 über den Endpunkt 35 hinaus bewegt. In verschiedenen Beispielen kann das Fahrzeug 12 aus anderen Gründen als deswegen, dass die Betriebsroutine 68 die Betätigung 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 durch den Fahrer manuell betätigt werden. Da derartige Ereignisse einen Stillstand eines Fahrzeugs 12 an einem beliebigen Punkt entlang des Wegs 32 bewirken können, stellt das vorliegende System 10 die Fähigkeit bereit, ein derartiges Stillstandsereignis zu detektieren und es unter Berücksichtigung der Fähigkeiten und Anforderungen des Systems 10 auf angemessene Weise anzugehen. In verschiedenen Beispielen kann das System 10 einen frühen Stillstand angehen, indem die Stillstandsbedingung abgebrochen, pausiert oder automatisch behoben wird.
Wie vorstehend erwähnt, ist die „Längssteuerung“ bei einem unterstützten Kupplungsmanöver der Teil der Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32, der durch das Antriebsstrangsteuersystem 72 des Fahrzeugs und das Bremssystem 70 des Fahrzeugs gesteuert wird, wobei die „Längssteuerung“ der Teil ist, der durch das Servolenksystem 20 gesteuert wird. Es versteht sich, dass die Quersteuerung eine derartige Bewegung des Fahrzeugs erfordert, 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 Längssteuerung (d. h. durch das Lenksystem 20) vorgegeben und wird der endgültige Haltepunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 durch die Längssteuerung vorgegeben. In dieser Hinsicht bestimmt der endgültige Haltepunkt des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 die Ausrichtung in der 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, zum Beispiel derart, dass der Anhänger 16 nicht manuell durch den Benutzer 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.
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 anhält, bis bestimmt wird, dass das Fahrzeug 12 die endgültige Zielposition erreicht hat, bei der die Kupplungskugel 34 an dem Endpunkt 35 ausgerichtet ist; 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 (mindestens innerhalb der letzten 1 bis 2 m bis zu der endgültigen Zielposition, wie durch den Abstand zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Endpunkt 35 bestimmt), um ein präzises Anhalten in der gewünschten Position 38d am Ende des Betriebs zu ermöglichen. Bei derart niedrigen Geschwindigkeiten hat das Fahrzeug 12 eine geringere Trägheit und wird durch eine geringere Drehmomentabgabe des Motors angetrieben, sodass 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 Fahrzeuggeschwindigkeit mindestens während der letzten Phasen der Ausführung der Betriebsroutine 68 in der Größenordnung von 0,1 kph liegen. In einem Beispiel kann ein unterstütztes Kupplungsmanöver abseits einer gepflasterten Fläche erfolgen, einschließlich in unebenem Gelände, was das Fahrzeug leicht zum Stillstand bringen kann (d. h. Erhebungen, Vertiefungen, Steine). In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 12 auf Schutt oder andere Gegenstände oder Mängel (Steine, Risse, Schlaglöcher, Erhebungen) in einer gepflasterten Fahrfläche stoßen, die die Fahrzeugbewegung stören können. Noch ferner können Fahrer während der Fahrzeugbewegung das Lenkrad aus Gewohnheit berühren oder ergreifen oder das Bremspedal nach unten drücken, insbesondere, wenn sich das Fahrzeug 12 dem Anhänger 16 nahe befindet, wo sie unter Umständen nicht dazu in der Lage sind, die Kupplungskugel 34 oder den Koppler 14 zu visualisieren.
Unter besonderer Bezugnahme auf 7A-7F kann das Kupplungsassistenzsystem 10 dazu in der Lage sein, den Anhänger 16 sowie die Anhängerkomponenten 110 zu identifizieren und zu klassifizieren. Das Kupplungsassistenzsystem 10 detektiert den Anhänger 16 und die Anhängerkomponenten 110 in 7A-7B und verfolgt diese nach. Das Kupplungsassistenzsystem 10 klassifiziert spezifische Komponenten 110 des Anhängers 16 getrennt, zum Beispiel unter anderem eine Karosserie 112, eine Basis 114, eine Deichsel 116 und den Koppler 14 in 7C-7F. Das separate Klassifizieren der spezifischen Komponenten 110 für einen Anhänger 16 kann verwendet werden, um die Abbruch- oder Unterbindungslogik zu verbessern, um Manöver mit dem Anhänger 16 sicherzustellen, reduziert das Potential für falsch-positive Detektionen, verbessert die Ausrichtung an dem Endpunkt 35 des Manövers aufgrund eines verbesserten Urteils des Anhängers 16 und verbessert die Rückmeldung der HMI („Human Machine Interface“ - Mensch-Maschine-Schnittelle) an den Benutzer, einschließlich durch Bereitstellen einer Kennzeichnung 118 um den Anhänger 16 und/oder jede der Anhängerkomponenten 110. Das Kupplungsassistenzsystem 10 klassifiziert systematisch die spezifischen Komponenten 110 des Anhängers 16 und verwendet Komponentendaten, um den Endpunkt 35 zu schätzen.
Falls zum Beispiel der Koppler 14 nicht klassifiziert wird, wie etwa dadurch, dass die Bilddaten 55 eine derartige Auflösung aufweisen, dass der Koppler 14 nicht zuverlässig identifiziert werden kann, kann die Deichsel 116 klassifiziert werden, um den Endpunkt 35 zu schätzen, wie etwa durch Ausrichten des Endpunkts 35 an dem Ende der klassifizierten Deichsel 116 und Konturabgleichsalgorithmen. Gleichermaßen kann, falls die Deichsel 116 nicht klassifiziert wird, die Basis 114 klassifiziert werden, um den Endpunkt 35 zu schätzen, wie etwa durch Verwenden einer Schätzung einer Pose der Basis 144, und sie kann dadurch fortfahren, dass die Schätzung größer als der Konfidenzschwellenwert ist. Falls die Basis 114 nicht klassifiziert wird, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10 ein Vorhandensein eines Anhängers 16 oder eines anhängerartigen Objekts. Ein anhängerartiges Objekt kann ein beliebiges Objekt sein, das ähnliche Merkmale, Eigenschaften oder andere Ähnlichkeiten mit dem Anhänger 16 aufweist. Das Kupplungsassistenzsystem 10 unterbindet den Betrieb, falls ein Anhänger 16 nicht anders als ein anhängerartiges Objekt (nicht gezeigt) klassifiziert wird. Dies hilft dabei, die Verwendung bei Nicht-Anhängern zu verhindern, und verbessert eine Fähigkeit des Kupplungsassistenzsystems 10, einen Anhänger 16 zu detektieren, da das Kupplungsassistenzsystem 10 den Anhänger 16 getrennt von einem anhängerartigen Objekt wahrnehmen kann. Das System kann das Manöver zudem abbrechen, falls die Deichsel nicht innerhalb eines ersten Abstandsschwellenwerts zu dem Anhänger 16 klassifiziert wird.
8 stellt eine Steuerlogik dar, die zeigt, wie das Kupplungsassistenzsystem 10 Klassifizierungen der Anhängerkomponenten 110 kombinieren kann, um automatisierte Manöver unter einem ersten Schwellenwert zu unterbinden, der auf den zuvor beschriebenen Mindestabstand hinweist. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kombiniert unterschiedliche Klassifizierungen, wie zum Beispiel zwischen dem anhängerartigen Objekt und dem Anhänger und zwischen der Basis 114, der Deichsel 116 und dem Koppler 14. Das Kupplungsassistenzsystem 10 verwendet Klassifizierungen, um das automatische Manöver zu unterbinden, falls die Klassifizierung auf einer Beurteilung mit einer zugewiesenen Konfidenz unter einem Konfidenzschwellenwert beruht. Zudem bricht das Kupplungsassistenzsystem 10 das Manöver ab, falls die Deichsel 116 nicht mit einer Konfidenz innerhalb des ersten Schwellenwerts klassifiziert wird. Bei 200 verwendet das Abbildungssystem 18 Sensorverarbeitungstechniken an den Bilddaten 55, wie etwa unter anderem Kamera- und Ultraschallradarverarbeitung, um nach einem Anhänger 16 zu suchen. Das Abbildungssystem 18 kann bei 202 ein generisches Objekt detektieren. Bei 202 kann das Kupplungsassistenzsystem 10 dem detektieren Objekt, das ein feststehendes Objekt von wesentlicher Größe ist, eine Klassifizierung zuweisen, die durch Radarreflexionen detektiert werden kann. Falls das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 202 ein Objekt detektiert, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 204, ob das Objekt ein anhängerartiges Objekt ist.
Bei 204 werden bestimmte Kriterien verwendet, wie etwa ein dreieckiges Muster in den Bilddaten 55, eine Größenbeschränkung innerhalb der Bilddaten 55, eine rechteckige Form in den Bilddaten 55 und beliebige andere Eigenschaften oder Merkmale, die auf den Anhänger 16 hinweisen, um zu bestimmen, ob das Objekt ein anhängerartiges Objekt ist. Das Abbildungssystem 18 kann zudem unter Verwendung von maschinellem Lernen trainiert werden, um eine Schätzung eines Anhängererscheinungsbilds bereitzustellen, während vielfältige Anhängererscheinungsbilder auf Grundlage eines Prozesses zur Sammlung von Anhängerdaten und manuellen Annotation erfasst werden. Bei 204 kann das Kupplungsassistenzsystem 10 dazu ausgestaltet sein, viele anhängerartige Objekte in Abhängigkeit von Konfidenzschwellenwerten zu detektieren, die mit der Klassifizierung assoziiert sind. Dieser Prozess vermeidet eine Nichtdetektion von Anhängern 16 in Situationen, in denen eine Fehlidentifizierung weniger Konsequenzen hat (d. h. wenn die Bewegung des Fahrzeugs 12 in Richtung des Anhängers 16 sich verbessern oder zu einer genauen Detektion mit Raum zum Manövrieren des Fahrzeugs 12 zu einem aktualisierten Endpunkt 35 führen kann). Der Benutzer kann zudem auf Grundlage einer Kennzeichnung 118, die auf der Anzeige 44 der Schnittstelle 40 bereitgestellt wird, die nachstehend ausführlicher erörtert wird, bei 204 bestimmen, ob ein anhängerartiges Objekt detektiert wird. Falls das detektierte Objekt bei 204 nicht einem Anhänger 16 ähnelt, der als ein anhängerartiges Objekt zu klassifizieren ist, unterbindet das Kupplungsassistenzsystem 10 das Manöver, bis bei 206 ein anhängerartiges Objekt detektiert wird. Falls das Kupplungsassistenzsystem bei 204 ein anhängerartiges Objekt detektiert, fährt das Kupplungsassistenzsystem 10 damit fort, das Fahrzeug unter Verwendung des Lenk- und Bremssystems 20, 70 bei 208 automatisch entlang des Wegs 32 in Richtung des anhängerartigen Objekts zu manövrieren. Zum Beispiel wird bei 208 der Weg 32 auf Grundlage einer Schätzung einer Kopplerposition und einer detektierten Position einer Kupplungskugel 34 bestimmt, wie zuvor beschrieben. Das Kupplungsassistenzsystem 10 steuert (bei 206) die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Lenken unter Verwendung des Brems- bzw. Lenksystems, um dem Weg 32 zu dem Endpunkt 35 zu folgen.
Während es sich dem Anhänger nähert (bei 208), sucht das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 210 weiter nach der Deichsel des Anhängers 16 in den Kamerabilddaten 55. Bei 210 wird die Deichsel 116 durch Verwenden von Konturabgleich in einem A-Rahmen- oder I-Rahmen-Muster oder unter Verwendung von maschinellem Lernen oder Erkennung mit einem neuronalen Netz klassifiziert. Wenn das Fahrzeug 12 einen Abstand zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 verringert, wird die Deichsel 116 aufgrund der Verringerung des Abstands und eines Perspektivenwinkels der an dem Fahrzeug 12 angeordneten Rückkamera 48, die in Bezug auf die Deichsel 116 darüber liegt, visuell deutlicher zu sehen. Falls bei 210 die Deichsel 116 nicht in den Bilddaten 55 detektiert wird und das Fahrzeug bei 212 den Abstandsschwellenwert zu dem Anhänger 16 erreicht, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 214, dass das anhängerartige Objekt kein Anhänger ist. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kann zudem detektieren, dass Bedingungen, wie etwa Beleuchtung, unzureichend sind, um einen Anhänger 16 anhand eines anhängerartigen Objekts zu bestimmen, indem bei 210, 212 eine Deichsel 116 und ein Abstandsschwellenwert bestimmt werden. Bei 214 bricht das Kupplungsassistenzsystem 10 das Manöver ab, falls die Deichsel 116 nicht detektiert wird und sich das Fahrzeug 12 bei 210, 212 innerhalb des ersten Schwellenwerts befindet. Der Betrieb wird bei 214 abgebrochen und das Fahrzeug wird über das Lenk- und Bremssystem 20, 70 im Stillstand gesichert oder bewegt sich anderweitig nicht. Falls bei 210 eine Deichsel 116 detektiert wird oder sich das Fahrzeug 12 bei 212 nicht innerhalb des Abstandsschwellenwerts befindet oder diesen überschreitet, manövriert (bei 208) das Kupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug entlang des Wegs 32. Falls zusätzlich bei 210 keine Deichsel 116 detektiert wird und sich das Fahrzeug 12 bei 212 nicht innerhalb des Abstandsschwellenwerts befindet oder diesen überschritten hat, manövriert das Kupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug entlang des Wegs 32 (bei 208). Bei 216 bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10, ob das Fahrzeug 12 den Weg 32 zu dem Endpunkt 35 zurückgelegt hat. Falls das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 216 bestimmt, dass der Weg 32 an dem Endpunkt 35 nicht abgeschlossen ist, manövriert das Kupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug bei 208 weiterhin entlang des Wegs 32. Falls das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 216 bestimmt, dass der Weg 32 an dem Endpunkt 35 abgeschlossen ist, beendet das Kupplungsassistenzsystem 10 den Betrieb.
9 stellt zusätzliche Steuerlogik dar, die eine Klassifizierung der Anhängerkomponenten 110, wie etwa des Kopplers 14, der Deichsel 116 und der Basis 114 des Anhängers 16, zeigt. Das Klassifizieren der Anhängerkomponenten 110, wie beschrieben, kann eine robuste und genaue Ausrichtung der Kupplungskugel 34 und des Kopplers 14 an dem Endpunkt 35 des Wegs 32 bereitstellen. Daher können verfeinerte und spezifische Klassifizierungen jeder der Anhängerkomponenten 110 eine präzisere Schätzung für den Endpunkt 35 ermöglichen. Gemäß diesem Prinzip verwendet das Kupplungsassistenzsystem 10 eine spezifische Klassifizierung, um den Endpunkt 35 mit größerer Präzision zu bestimmen. Zusätzlich ist das Kupplungsassistenzsystem 10 dazu in der Lage, eine Kennzeichnung 118 auf der Anzeige 44 der Schnittstelle 40 entweder für den Anhänger 16 oder den Koppler 14, die Deichsel 116 oder die Basis 114 zu erzeugen, was durch die Klassifizierung jeder der Anhängerkomponenten 110 ermöglicht wird. Die Kennzeichnung 118 kann ein Fenster oder ein Begrenzungsrahmen sein, der den Anhänger 16 oder jede der Anhängerkomponenten 110 umgibt, wie in 7A-7F gezeigt. Das in 9 dargestellte Klassifizierungssteuerschema, das durch das Kupplungsassistenzsystem 10 verwendet wird, führt eine progressive Klassifizierung durch, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird. Bei 300 detektiert das Kupplungsassistenzsystem 10 den Anhänger 16. Wenn der Anhänger 16 bei 300 detektiert worden ist, stellt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 302 die Kennzeichnung 118 auf der Anzeige 44 der Schnittstelle 40 bereit. Bei 302 umgibt die Kennzeichnung 118 den Anhänger 16 vollständig oder kapselt ihn anderweitig ein. Die bei 302 erzeugte Kennzeichnung 118 ermöglicht es dem Benutzer, den durch das Kupplungsassistenzsystem 10 detektierten Anhänger 16 visuell zu beobachten. Falls bei 300 kein Anhänger 16 detektiert wird, ist der Benutzer dazu in der Lage, das Fahrzeug 12 neu zu positionieren, bis die Kennzeichnung 118 um den Anhänger 16 erscheint.
Falls (bei 300) ein Anhänger 16 detektiert wird, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 304 eine Position des Kopplers. Die Position des Kopplers bei 304 weist auf den Endpunkt 35 hin, zu dem das Kupplungsassistenzsystem 10 manövrieren muss. Falls (bei 304) das Kupplungsassistenzsystem 10 den Koppler 14 detektiert, wird der Endpunkt 35 bei 306 als eine Mitte des Kopplers 14 festgesetzt. Falls (bei 304) das Kupplungsassistenzsystem 10 nicht dazu in der Lage ist, den Koppler 14 zu detektieren, sucht das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 308 nach der Deichsel 116. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kann nicht dazu in der Lage sein, den Koppler 14 zu detektieren (bei 304), falls das Fahrzeug in Bezug auf den Anhänger 16 zu weit entfernt ist, damit das Abbildungssystem 18 den Koppler 14 abbilden kann, oder falls zum Beispiel die Wetterbedingungen unzureichend sind (d. h. geringe Beleuchtung). Bei 308 sucht das Kupplungsassistenzsystem 10 nach der Deichsel 116 in den Bilddaten 55 auf Grundlage von erlernten Erscheinungsbildern für vielfältige Deichseln, wie zum Beispiel durch einen Datenbankvergleich. Falls (bei 308) die Deichsel 116 detektiert wird, schätzt das Kupplungsassistenzsystem 10 den Weg 32 zu dem Endpunkt 35 durch Schätzen einer Position des Kopplers 14 unter Verwendung von Endpunkten der Deichsel 116 bei 310. Das Kupplungsassistenzsystem 10 berechnet, dass sich der Endpunkt 35 an einem Ende der Deichsel 116 minus einem konstanten Nennwert befindet (bei 310). Falls (bei 308) die Deichsel 116 nicht detektiert wird, versucht das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 312, die Basis 114 zu erkennen. Das Abbildungssystem 18 kann auf Eigenschaften von Basen 114 trainiert werden, einschließlich zum Beispiel zweier Räder unter einem Deck. Das Abbildungssystem 18 kann ferner trainiert werden, indem ein Bildsatz zum maschinellen Lernen von Anhängern 16 aus einer Datenbank bereitgestellt wird.
Falls (bei 312) die Basis 114 detektiert wird, schätzt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 314 eine Pose oder die Kursrichtung 33 des Anhängers 16. Das Detektieren des Kurses 33 bei 314 ermöglicht es dem Kupplungsassistenzsystem 10, eine Schätzung einer Position des Kopplers 14 vorzunehmen, die bei 314 als der Endpunkt 35 des Wegs 32 festgesetzt wird. Eine laterale Position der Basis 114 wird durch den Kurs 33 berechnet. Als ein Beispiel kann das Kupplungsassistenzsystem 10 unter der Annahme eines Kurses 33 von 15° bei 314 schätzen, dass der Koppler 14 um 40 % von einer Mitte 36 der Basis 114 versetzt ist. Grobe Schätzungen der Kopplerposition bei 314 können ausreichend sein, um zu ermöglichen, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 weiterhin entlang des Wegs 32 in Richtung des Anhängers 16 manövriert. Wenn sich das Fahrzeug dem Anhänger 16 nähert, nimmt die Deutlichkeit des Anhängers 16 in den Bilddaten 55 von dem Abbildungssystem 18 zu und eine verfeinerte Klassifizierung, wie vorstehend beschrieben, kann möglich werden. Zum Beispiel kann das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 6 m nur dazu in der Lage sein, eine Position des Kopplers 14 mit dem Anhänger 16 zu schätzen. Sobald es innerhalb von 4 m manövriert ist, detektiert das Kupplungsassistenzsystem 10 zum Beispiel bei 312 die Basis 114 und verfeinert eine Schätzung der Kopplerposition. Wenn es sich innerhalb von 2 m befindet, kann das Kupplungsassistenzsystem 10 die Deichsel 116 bei 308 identifizieren, wodurch der Weg 32 weiter verfeinert wird. Innerhalb von 1 m kann das Kupplungsassistenzsystem 10 den Koppler klassifizieren, um seine Position direkt zu bestimmen, bis das Fahrzeug das Manöver abschließt. Falls die Basis 114 bei 312 nicht detektiert wird, schätzt das Kupplungsassistenzsystem 10 die Kopplerposition unter Verwendung der Karosserie 112 des Anhängers 16 bei 316, um den Weg 32 zu berechnen. Durch das Durchführen der Verfeinerungen in Phasen, wie gerade beschrieben, vermeidet das Kupplungsassistenzsystem 10 abrupte Richtungsänderungen, falls das Kupplungsassistenzsystem 10 zum Beispiel von einer groben Schätzung bei 6 m, die bis 1 m verwendet wird, zu einer verfeinerten Schätzung wechselt. Daher wird die Wegplanung reibungsloser und genauer.
10 stellt Steuerlogik für das Kupplungsassistenzsystem 10 dar, um die vorstehend beschriebene Klassifizierung des Anhängers 16 und der Anhängerkomponenten 110 zu verwenden, um einen Status des Anhängers 16 zu identifizieren. Zum Beispiel kann der Status des Anhängers 16 nahe oder verbunden sein. Bei 400 kann das Kupplungsassistenzsystem 10 entweder manuell durch den Benutzer oder automatisch über Detektion des Anhängers 16 oder des anhängerartigen Objekts angeschaltet werden.
Bei 402 kann das Kupplungsassistenzsystem 10 den Anhänger 16 oder die Anhängerkomponenten 110 aus den Bilddaten 55 unter Verwendung der insbesondere durch 8 und 9 beschriebenen Klassifizierung identifizieren. Bei der Identifizierung des Anhängers 16 oder des anhängerartigen Objekts kann das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 404 einen Status des Anhängers 16 oder des anhängerartigen Objekts bestimmen. Das Kupplungsassistenzsystem 10 ist dazu konfiguriert, bei 404 eine Aktualisierung des Anhängerstatus in Echtzeit anzufordern, oder bei jeder Instanz, bei der ein Anhänger 16 oder ein anhängerartiges Objekt detektiert wird. Bei 404 lautet der Anhängerstatus entweder „keiner“, „verbunden“, „fern“ oder „nahe“. Falls der Anhängerstatus bei 404 „keiner“ ist, sodass kein Anhänger 16 in den Bilddaten 55 detektiert wird, fährt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 402 mit der Suche nach dem Anhänger 16 oder dem anhängerartigen Objekt fort. Dies ermöglicht es dem Benutzer, das Fahrzeug 12 neu zu positionieren, während das Kupplungsassistenzsystem 10 kontinuierlich die Bilddaten 55 nach dem Anhänger 16 oder dem anhängerartigen Objekt durchsucht.
Falls bei 404 der Anhängerstatus „verbunden“ ist, was darauf hinweist, dass ein Anhänger 16 mit dem Fahrzeug verbunden ist, kann es sein, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 nicht verfügbar ist, da der Koppler 14 und die Kupplungskugel 34 bereits ausgerichtet sind oder sich innerhalb des Schwellenabstands befinden, sodass das Kupplungsassistenzsystem 10 nicht angeschaltet wird, wenn der Anhänger 16 mit dem Fahrzeug 12 verbunden wird, und den Benutzer bei 406 über die Schnittstelle 40 benachrichtigt. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kann den Benutzer entweder akustisch, wobei Geräusche von der Schnittstelle 40 emittiert werden, visuell, wobei Text oder Bilder auf der Anzeige 44 der Schnittstelle 40 erscheinen, oder eine Kombination aus beidem bei 406 benachrichtigen. Falls der Status des Anhängers 16 bei 404 „fern“ ist, was darauf hinweist, dass das Fahrzeug 12 einen Abstand von dem Anhänger 16 oder dem anhängerartigen Objekt aufweist, der den ersten Schwellenwert überschreitet, fährt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 408 mit einem Manöver entlang des Wegs 32 fort. Falls der Status des Anhängers 16 bei 404 „nahe“ ist, was darauf hinweist, dass ein Abstand von dem Fahrzeug zu dem Anhänger 16 oder dem anhängerartigen Objekt innerhalb des ersten Schwellenwerts liegt, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10 bei 410, ob ein geschätzter Abstand von dem Koppler 14 zu einer Position des Fahrzeugs 12 bei einem Stillstand innerhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt.
Insbesondere wird bei 410 der geschätzte Abstand des Kopplers 14, wie auf eine Bodenebene projiziert, in Bezug auf eine Position des Fahrzeugs 12 im Stillstand mit dem zweiten Schwellenwert verglichen. Falls (bei 410) der geschätzte Abstand größer als der zweite Schwellenwert ist oder nicht innerhalb dessen liegt, fährt das Kupplungsassistenzsystem 10 wie bei 408 beschrieben fort. Falls (bei 410) der geschätzte Abstand kleiner als der zweite Schwellenwert ist, weist das Kupplungsassistenzsystem 10 nicht genügend Fahrstrecke auf, um ein erfolgreiches automatisiertes Manöver bereitzustellen. Der Benutzer wird bei 412 benachrichtigt, dass der Anhänger 16 zu nahe ist und dass das Fahrzeug 12 vorwärtsgefahren werden muss, um das Kupplungsassistenzsystem 10 zu verwenden. Wie vorstehend angegeben, kann das Kupplungsassistenzsystem 10 verwendet werden, um bei 402 während der Neupositionierung nach dem Anhänger 16 oder dem anhängerartigen Objekt zu suchen. Erneut kann, wie vorstehend beschrieben, die Benachrichtigung bei 412 akustisch, visuell oder eine Kombination aus sowohl akustischen als auch sichtbaren Informationen sein.
Unter besonderer Bezugnahme auf 11A-11B sind perspektivische Rückansichten gezeigt, die zwei klassifizierte Anhänger 16 darstellen, die identifizierte Anhängerkomponenten 110 aufweisen, die auf einen Status des Anhängers 16 hinweisen, der „nahe“ bzw. „verbunden“ lautet. Das Kupplungsassistenzsystem 10 verweigert die Anschaltung, falls ein Anhänger 16 verbunden ist, lässt jedoch die Anschaltung andernfalls zu, und ein Anhängerrückfahrassistenzsystem (nicht gezeigt) weist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, eine umgekehrte Logik auf. Wie in 11A-11B dargestellt, verwendet das Kupplungsassistenzsystem 10 die Bilddaten 55 von der Rückkamera 48, um eine Überlappungsbedingung 120 zwischen der Deichsel 116 und der Kupplungskugel 34 zu detektieren. Falls eine Überlappungsbedingung 120 vorliegt, wie in 11B gezeigt, meldet das Kupplungsassistenzsystem 10 einen Status des Anhängers 16 als „verbunden“. Falls die Kupplungskugel 34 und die Deichsel 116 keine Überlappung zeigen, wie in 11A dargestellt, bestimmt das Kupplungsassistenzsystem 10, dass ein Anhänger 16 „nahe“ ist, aber nicht mit der Kupplungskugel 34 verbunden ist. Zusätzlich ist das Kupplungsassistenzsystem 10 dazu in der Lage, den Status „nahe“ des Anhängers 16 in Verbindung mit dem zweiten Schwellenwert zu nutzen, um den Benutzer zu benachrichtigen, dass der Anhänger 16 dem Fahrzeug 12 zu nahe ist, und den Benutzer anzuleiten, vorwärtszufahren. Das Kupplungsassistenzsystem 10 erfordert einen Mindestabstand oder den ersten Schwellenwert, wobei der Mindestabstand oder der erste Schwellenwert größer als der zweite Schwellenwert ist, um das Fahrzeug 12 genau zu steuern. Zusätzlich kann das Kupplungsassistenzsystem 10 bevorzugt während eines Fahrzeugstillstands angeschaltet werden, wie beschrieben.
Die Bestimmung des Status des Anhängers 16 erfordert keine Fahrzeugbewegung, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber Systemen bereitstellt, die eine Fahrzeugbewegung erfordern, zum Beispiel unter Verwendung des Radars, um den Anhänger 16 hinter dem Fahrzeug zu detektieren. Demnach profitieren das Kupplungsassistenzsystem 10 und das Anhängerrückfahrassistenzsystem (nicht gezeigt) dadurch, dass sie während des Fahrzeugstillstands angeschaltet werden. Aktuelle Verfahren zum Detektieren eines Status, dass der Anhänger 16 verbunden ist, beinhalten Nachteile, wie etwa die Angewiesenheit auf einen elektrischen Verbinder (nicht gezeigt), der einen Anhänger 16 übersieht, der ohne den elektrischen Verbinder verbunden ist, wie zum Beispiel während eines Bootsstarts, oder umgekehrt kann eine Hilfsvorrichtung in den elektrischen Verbinder eingesteckt sein, bei der es sich nicht um einen Anhänger 16 handelt. Zusätzlich ist die Angewiesenheit auf die Detektion der Deichsel 116 selbst während des Fahrzeugstillstands wirksam, unterscheidet jedoch nicht den Status des Anhängers 16 zwischen „verbunden“ und „nahe“. Das Detektieren eines Status des Anhängers 16 hilft ferner dabei, das vorstehend beschriebene Kupplungsassistenzsystem 10 zu verbessern, und stellt somit eine Verbesserung bereit, um einen Status des Anhängers 16 zu detektieren, der entweder „nahe“, was in 11A gezeigt ist, oder „verbunden“, was in 11B gezeigt ist, lautet. Das Einbeziehen eines detektierten Status des Anhängers 16 verringert Fehler, wie etwa fälschlicherweise die Anschaltung des Kupplungsassistenzsystems 10 oder des Anhängerrückfahrassistenzsystems (nicht gezeigt) zuzulassen oder zu unterbinden.
12 stellt Steuerlogik für ein Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 dar, in das die Anhänger- und Anhängerkomponentenklassifizierung aus dem Kupplungsassistenzsystem 10 integriert ist. Mehrere Fahrzeugsteuerteilsysteme können wünschen, den Status des Anhängers 16 zu nutzen. Demnach kann jedes beliebige Fahrzeugsteuerteilsystem anfordern, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 den Status eines Anhängers 16 hinter dem Fahrzeug 12 beurteilt. Zum Beispiel wird bei 500 bei einem Start des vorstehend beschriebenen Kupplungsassistenzsystems 10 das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 angeschaltet und angewiesen, eine Beurteilung eines Status des Anhängers 16 vorzunehmen, der durch das Kupplungsassistenzsystem 10 detektiert wird. Bei 502 verarbeitet das Anhängerrückfahrassistenzsystem Bilddaten 55 von der Rückfahrkamera 48 des Bildsystems 18, um die Deichsel 116 des Anhängers 16 zu detektieren. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 kann (bei 502) eine Form und Position der Deichsel 116 zum Beispiel durch ein neuronales Netz oder eine ähnliche Strategie detektieren. Bei 504 entscheidet das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501, ob eine Deichsel 116 in den Bilddaten 55 von dem Abbildungssystem 18 wahrgenommen werden kann. Falls bei 504 keine Deichsel 116 in den Bilddaten 55 detektiert wird, setzt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 den Status des Anhängers 16 bei 506 auf „keiner“ fest. Dieses Statussignal wird durch Fahrzeugsteuerteilsysteme verwendet, um für Merkmale relevante Entscheidungen zu treffen, und wird nachstehend ausführlicher erörtert.
Falls (bei 504) eine Deichsel 116 in den Bilddaten 55 wahrgenommen wird, bestimmt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 bei 508, ob sich eine Position der Deichsel 116, insbesondere ein Endpunkt, der einem unteren Abschnitt eines Bilds aus den Bilddaten 55 nahekommt, in der Nähe des Fahrzeugs 12 befindet. Der zweite Schwellenwert kann dazu verwendet werden, den Status des Anhängers 16 als „fern“ oder „nicht fern“ abzugrenzen. Erneut kann der zweite Schwellenwert entweder als eine Pixelposition an der Kamera 48 (d. h. bei einer Pixelposition 500 oder größer wird als „fern“ betrachtet) oder als ein geschätzter Abstand auf der Bodenebene (d. h. eine Schätzung von 1 m oder mehr von dem Anhänger 16 wird als „fern“ betrachtet) angewendet werden. Falls bei 508 ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Endpunkt 35 größer als der zweite Schwellenwert ist, meldet das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 bei 510 den Status des Anhängers 16 als „fern“. Falls bei 508 ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Endpunkt 35 der Deichsel 116 geringer als der zweite Schwellenwert ist, schaltet das Anhängerrückfahrsystem 501 das Kupplungsassistenzsystem 10 an, um nach der Kupplungskugel 34 zu suchen, wie bei 512 beschrieben.
Bei 514 bestimmt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501, ob wahrgenommen wird, dass die Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55 auf eine vollständige Kupplungsbaugruppe hinweist. Falls (bei 514) die Deichsel 116 mit der Kupplungskugel 34 verbunden ist oder eine Überlappungsbedingung 120 mit dieser aufweist, ist das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 nicht dazu in der Lage, die Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55 zu unterscheiden. Die Kupplungskugel 34 kann nur dann als vollständig wahrgenommen betrachtet werden (bei 514), falls ein Spalt 122, der in 11A dargestellt ist, in den Bilddaten 55 detektiert wird und zwischen der Kupplungskugel 34 und der Deichsel 116 über einem Pixelschwellenwert vorliegt. Falls (bei 514) das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 die vollständige Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55 detektiert, wird der Anhänger 16 als dem Fahrzeug 12 „nahe“, aber nicht als „verbunden“ betrachtet, und das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 meldet den Status des Anhängers 16 bei 516 als „nahe“. Falls das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 bei 514 keine Kupplungskugel 34 in den Bilddaten 55 detektiert, was auf eine Überlappungsbedingung 120 hinweist, wird der Anhänger 16 als „verbunden“ betrachtet und der Status wird bei 518 als „verbunden“ gemeldet. Dies ist jedoch eine unvollständige Bewertung, da der Anhänger 16 zum Beispiel über der Kupplungskugel 34 schweben kann. Deshalb wird bei 518 auch ein assoziierter Konfidenzfaktor gemeldet, um zu bestimmen, ob der Anhänger 16 physisch verbunden ist, wie es das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 bestimmt.
13 stellt alternative Steuerlogik zum Ausgeben eines Status des Anhängers aus dem Rückfahrassistenzsystem 501 für den Anhänger 16 dar. Es gibt eine alternative Ausführungsform, die neuronale Netze oder Deep Learning verwendet, um Instanzen eines Status, der „verbunden“ und „nahe“ ist, zu assoziieren. Zum Beispiel kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 mit im Voraus eingespeicherten Bilddaten programmiert sein, die auf Tausende von manuell klassifizierten Bildern mit jedem der Status „keiner“, „nahe“, „fern“ und „verbunden“ hinweisen. Dies lehrt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 ein Erscheinungsbild jedes der Status und ermöglicht es dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 501, ein Urteil über ein neues, einzigartiges Szenario auf Grundlage der assoziierten Instanzen zu fällen. Zum Beispiel bestimmt anstatt des Wahrnehmens einer Deichsel 116 bei 504, des Schätzens des Endpunkts 35 bei 508 und des Wahrnehmens der Kupplungskugel 34 bei 514 aus 12 das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 den Status des Anhängers 16 (bei 602) durch Verwenden der assoziierten Instanzen, falls eine Deichsel 116 in den Bilddaten 55 (bei 502) in 12 detektiert wird. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 gibt bei 604, 606, 608 und 610 jeden der Status des Anhängers 16 auf Grundlage des Urteils des Anhängerrückfahrassistenzsystems 501 aus den assoziierten Instanzen aus. Zusätzlich kann die in 13 dargestellte Instanz mit anderen Systemen kombiniert werden, um den Status des Anhängers 16 zu bestimmen
14 stellt Steuerlogik für das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 zum Umsetzen des Status des Anhängers 16 dar. Diese Logik zeigt, wie das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 den Anhängerstatus nach der Anschaltung verwendet. Bei 700 fordert das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 einen Status des Anhängers 16 an. Die Anforderung bei 700 kann in Echtzeit oder nahezu unmittelbar gesendet werden. Bei 702 sucht das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 wie beschrieben nach einem Anhänger 16. Bei 704 bestimmt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 wie beschrieben einen Status des Anhängers 16. Bei 704 bestimmt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 den Status des Anhängers 16 entweder als „keiner“, „verbunden“, „nahe“ oder „fern“. Falls bei 704 kein Anhänger 16 mit dem Fahrzeug 12 verbunden ist und der Status entweder „keiner“, „fern“ oder „nahe“ lautet, kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 nicht fortfahren. Bei 706 wird der Benutzer benachrichtigt, den Anhänger 16 zu verbinden, bevor er erneut versucht, das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 zu verwenden. Erneut kann, wie vorstehend beschrieben, die Benachrichtigung an den Benutzer bei 706 akustisch, visuell oder eine Kombination aus akustischen und sichtbaren Informationen auf der Anzeige 44 der Schnittstelle 40 sein. Falls (bei 704) das Kupplungsassistenzsystem 10 den Status des Anhängers 16 als verbunden bestimmt, fährt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 501 bei 708 mit einem Betrieb oder Manöver fort. Wie vorstehend gezeigt und beschrieben, integriert die vorliegende Offenbarung ein Kupplungsassistenzsystem 10 in ein Anhängerrückfahrassistenzsystem 501, um das Manövrieren in Richtung des Anhängers 16 zu automatisieren und dessen Status zu bestimmen.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an dem vorstehenden System und verwandten 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 Patentansprüche 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. Obwohl nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung im Detail beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann, der diese Offenbarung prüft, 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 Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig ausgebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsstücke oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstellpositionen, 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 alle derartigen Modifikationen in den Umfang der vorliegenden Innovationen fallen. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Weglassungen können an der Ausgestaltung, den Betriebsbedingungen und 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 ist ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt; ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellt; ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Bereichs ausgibt, der sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet und ein anhängerartiges Objekt beinhaltet; und eine Steuerung, die: das anhängerartige Objekt beurteilt, um zu bestimmen, ob das anhängerartige Objekt ein Anhänger ist; innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers innerhalb der Bilddaten detektiert; als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon detektiert, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen; und das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status manövriert.
Gemäß einer Ausführungsform klassifiziert die Steuerung die Bilddaten auf Grundlage der Beurteilung und leitet eine Fahrzeugbewegung ein, die sich dem anhängerartigen Objekt nähert, wobei die Beurteilung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei ein während der Beurteilung zugewiesenes Konfidenzniveau ein Schwellenniveau überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform detektiert die Steuerung über Konturabgleich eine Deichsel in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts als Reaktion darauf, dass die Beurteilung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei ein während der Beurteilung zugewiesenes Konfidenzniveau ein Schwellenniveau überschreitet, sodass die Steuerung als Reaktion auf die Deichsel in den Bilddaten das anhängerartige Objekt als einen Anhänger festlegt.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Steuerung das Bremssystem als Reaktion darauf an, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz der Deichsel definiert, und die Position kleiner als der Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform detektiert die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz definiert, und die Position größer als der Schwellenwert ist, eine Basis über eine Schätzung einer Pose in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts.
Gemäß einer Ausführungsform manövriert die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Schätzung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei die Konfidenz unter dem Schwellenniveau liegt, auf Grundlage einer Karosserie des anhängerartigen Objekts, das in den Bilddaten identifiziert wird, zu der Position.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Status durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten bestimmt, die auf jeden der Status hinweisen und in der Steuerung gespeichert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines anhängerartigen Objekts empfängt, das in einem Bereich in der Nähe einer Fahrzeuganhängerkupplung angeordnet ist; und eine Steuerung, die: die Bilddaten auf Grundlage einer Beurteilung des anhängerartigen Objekts klassifiziert und eine Fahrzeugbewegung einleitet, die sich dem anhängerartigen Objekt nähert, wobei die Beurteilung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei ein Konfidenzniveau während der Beurteilung zugewiesen worden ist und ein Schwellenniveau überschreitet; und über Konturabgleich eine mit dem anhängerartigen Objekt assoziierte Deichsel in den Bilddaten detektiert, sodass die Steuerung als Reaktion auf die Deichsel in den Bilddaten das anhängerartige Objekt als einen Anhänger festlegt, und die innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten detektiert und das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage der Position manövriert.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Steuerung das Bremssystem als Reaktion darauf an, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz der Deichsel definiert, und die Position kleiner als der Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform detektiert die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz definiert, und die Position größer als der Schwellenwert ist, eine Basis über eine Schätzung einer Pose in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts.
Gemäß einer Ausführungsform manövriert die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Schätzung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei die Konfidenz unter dem Schwellenniveau liegt, auf Grundlage einer Karosserie des anhängerartigen Objekts, das in den Bilddaten identifiziert wird, zu der Position.
Gemäß einer Ausführungsform detektiert die Steuerung ferner als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler im Vergleich zu einem zweiten Schwellenwert hinweisen, und manövriert das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Status durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten bestimmt, die auf jeden der Status hinweisen, die in der Steuerung gespeichert sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schwellenabstand auf einen Abstand von einem Mittelpunkt der Kupplungskugel zu einem Mittelpunkt des Kopplers hin.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt; ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellt; ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Bereichs ausgibt, der sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet und ein anhängerartiges Objekt beinhaltet; und eine Steuerung, die: das anhängerartige Objekt beurteilt, um zu bestimmen, ob das anhängerartige Objekt ein Anhänger ist; innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers innerhalb der Bilddaten detektiert; die Bilddaten aus der Beurteilung klassifiziert, die darauf hinweisen, dass die Bilddaten ein Anhänger sind, wobei ein während der Beurteilung zugewiesenes Konfidenzniveau ein Schwellenniveau überschreitet, und eine Fahrzeugbewegung einleitet, die sich dem anhängerartigen Objekt nähert; über Konturabgleich eine Deichsel in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts detektiert, sodass die Steuerung als Reaktion auf die Deichsel in den Bilddaten das anhängerartige Objekt als einen Anhänger festlegt; die innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers aus den Bilddaten detektiert und das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage der Position manövriert; die als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon detektiert, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen; und die das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status manövriert.
Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Steuerung das Bremssystem als Reaktion darauf an, dass das anhängerartige Objekt eine Konturdiskrepanz der Deichsel definiert und die Position kleiner als der Schwellenwert ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Status durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten jedes der Status bestimmt, die in der Steuerung gespeichert sind.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Schwellenabstand auf einen Abstand von einem Mittelpunkt der Kupplungskugel zu einem Mittelpunkt des Kopplers hin.
Gemäß einer Ausführungsform zeigt die Steuerung auf einer Schnittstelle den Anhänger aus den Bilddaten an, sodass eine Kennzeichnung den Anhänger hervorhebt, wobei die Kennzeichnung auf einer Anzeige der Schnittstelle einstellbar ist.
In einem Aspekt der Erfindung stellt die Steuerung die Kennzeichnung, die ein Fenster ist, das den Anhänger umgibt, derart ein, dass das Fenster zu einzelnen Anhängerkomponenten, die durch die Steuerung detektiert werden, beweglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0017]
US 9821845 [0021]
US 16038462 [0021]

Claims

System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger, umfassend: ein Lenksystem, das einen Lenkwinkel des Fahrzeugs einstellt; ein Bremssystem, das eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellt; ein Abbildungssystem, das Bilddaten eines Bereichs ausgibt, der sich in der Nähe des Fahrzeugs befindet und ein anhängerartiges Objekt beinhaltet; und eine Steuerung, die: das anhängerartige Objekt beurteilt, um zu bestimmen, ob das anhängerartige Objekt ein Anhänger ist; innerhalb eines Schwellenabstands, der von einem stationären Punkt an dem Fahrzeug und dem Anhänger definiert ist, eine Position eines Kopplers innerhalb der Bilddaten detektiert; als Reaktion darauf, dass die Position kleiner als der Schwellenabstand ist, einen Status des Anhängers auf Grundlage davon detektiert, dass die Bilddaten auf eine Position einer Kupplungskugel in Bezug auf den Koppler innerhalb eines zweiten Schwellenwerts hinweisen; und das Fahrzeug über das Lenk- und Bremssystem auf Grundlage des Status manövriert.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 1, wobei die Steuerung die Bilddaten auf Grundlage der Beurteilung klassifiziert und eine Fahrzeugbewegung einleitet, die sich dem anhängerartigen Objekt nähert, wobei die Beurteilung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei ein während der Beurteilung zugewiesenes Konfidenzniveau ein Schwellenniveau überschreitet.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 2, wobei die Steuerung über Konturabgleich eine Deichsel in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts als Reaktion darauf detektiert, dass die Beurteilung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei ein während der Beurteilung zugewiesenes Konfidenzniveau ein Schwellenniveau überschreitet, sodass die Steuerung als Reaktion auf die Deichsel in den Bilddaten das anhängerartige Objekt als einen Anhänger festlegt.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 3, wobei die Steuerung das Bremssystem als Reaktion darauf anschaltet, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz der Deichsel definiert, und die Position kleiner als der Schwellenwert ist.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 1, wobei die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Beurteilung ein anhängerartiges Objekt beinhaltet, das eine Konturdiskrepanz definiert, und die Position größer als der Schwellenwert ist, eine Basis über eine Schätzung einer Pose in den Bilddaten des anhängerartigen Objekts detektiert.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 5, wobei die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Schätzung darauf hinweist, dass die Bilddaten einen Anhänger beinhalten, wobei die Konfidenz unter dem Schwellenniveau liegt, auf Grundlage einer Karosserie des anhängerartigen Objekts, das in den Bilddaten identifiziert wird, zu der Position manövriert.
System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach Anspruch 1, wobei der Status durch Assoziation der Bilddaten mit vorbestimmten Bilddaten bestimmt wird, die auf jeden der Status hinweisen und in der Steuerung gespeichert sind.
Fahrzeug, umfassend: das System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner beinhaltend eine Schnittstelle innerhalb eines Innenraums des Fahrzeugs, wobei: die Steuerung auf der Schnittstelle den Anhänger aus den Bilddaten anzeigt, sodass eine Kennzeichnung den Anhänger hervorhebt, wobei die Kennzeichnung auf einer Anzeige der Schnittstelle einstellbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Steuerung die Kennzeichnung, die ein Fenster ist, das den Anhänger umgibt, derart einstellt, dass das Fenster zu einzelnen Anhängerkomponenten, die durch die Steuerung detektiert werden, beweglich ist.