DE102020205468A1

DE102020205468A1 - Autonomes und/oder assistiertes Kuppeln eines Anhängers unter Berücksichtigung des Höhenprofils des Untergrunds

Info

Publication number: DE102020205468A1
Application number: DE102020205468.1A
Authority: DE
Inventors: Gabriela Jager; Carolin Heller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04
Also published as: WO2021219353A1

Abstract

Steuereinheit (118), die dazu eingerichtet ist, ein Höhenprofil auf Basis von Sensordaten zu erfassen (S2) und eine Positionskorrektur (Δh) für einen Kupplungskopf (101) eines Fahrzeugs (100) und/oder für ein Kupplungsauge (201) eines Anhängers auf Grundlage des Höhenprofils und auf Grundlage eines Fahrzeugmodells des Fahrzeugs (100) zu bestimmen (S6).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet der Fahrzeugsensorik und deren Datenauswertung, sowie das technische Gebiet der Fahrassistenzsysteme, insbesondere das Gebiet der Fahrassistenzsysteme zur Kupplung eines Anhängers.
Autonome oder teilautonome Fahrzeuge weisen Sensoren wie beispielsweise Kameras, Radar- und Lidar-Sensoren auf, die das Umfeld des Fahrzeugs sensorisch erfassen und deren Daten in einer Steuereinheit mittels geeigneter Software ausgewertet werden. Auf Grundlage der durch diese Datenverarbeitung gewonnenen Informationen kann eine Steuereinheit verschiedene Fahrassistenzsysteme bereitstellen.
Ein solches Fahrassistenzsystem kann beispielsweise ein Fahrassistenzsystem sein, dass einen Fahrer beim Ankuppeln eines stehenden Anhängers hilft, oder aber autonom den stehenden Anhänger ankoppelt.
US-Patentanmeldung US 2019/337343 A1 beispielsweise, stellt ein Verfahren zum Erfassen und Lokalisieren einer Kupplung einer Anhängerkupplung bereit, die einem Anhänger zugeordnet ist, der hinter einem Zugfahrzeug positioniert ist. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines interessierenden Bereichs innerhalb von Bildern von einer Rückfahrkamera.
US-Patentanmeldung US 2011/6052548 A1 stellt ein System zum Ausrichten einer an einem Fahrzeug montierten Anhängerkupplung zu einer an einem Anhänger montierten Anhängerkupplung bereit. Ein Bildgebungssystem wird bereitgestellt, um Bilddaten zur Analyse durch einen Prozessor zu erzeugen, um den ersten und zweiten Merkmalssatz zu identifizieren, der dem Anhänger zugeordnet ist.
Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 110 498 A1 stellt ein Verfahren zum Unterstützen eines Ankuppelvorgangs eines Kraftfahrzeugs an einen Anhänger bereit. Um einen präzisen Ankuppelvorgang zu gewährleisten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ankuppelvorgang automatisiert erfolgt, wobei eine Erkennung der Deichsel mit Hilfe von Parksensoren und/oder einer Rückfahrkamera durchgeführt wird und eine Führung des Kraftfahrzeugs unter aktiver Ansteuerung einer Vorderachs- und/oder Hinterachslenkung vorgenommen wird und wobei das Niveau (h) des Kraftfahrzeugs vor einem Kontakt der Anhängerkupplung mit der Deichsel abgesenkt wird.
US-Patentanmeldung US 2011/8061102 A1 stellt eine Fahrassistenzvorrichtung bereit, die ein von einer Rückfahrkamera aufgenommenes Bild erfasst, das ein Bild in einem Bereich hinter dem Zugfahrzeug einschließlich einer Anhängerkupplung aufnimmt, und das aufgenommene Bild mit einem Paar von vorhergesagten linken und rechten Kurslinien überlagert und mehreren Entfernungsanzeigelinien zur Anzeige auf einem Anzeigegerät überlagert.
US-Patentanmeldung US 2011/6375831 A1 stellt ein System und ein Verfahren zum Bereitstellen einer visuellen Unterstützung durch eine grafische Überlagerung bereit, die mit einem Rückfahrkamerabild überlagert ist, das beispielsweise auf einem Touchscreen angezeigt wird, um einen Fahrzeugführer beim Rückwärtsfahren eines Zugfahrzeugs beim Ausrichten einer Anhängerkupplung mit einem Anhänger zu unterstützen.
US-Patentanmeldung US 2011/8141397 A1 stellt ein Verfahren zum Koppeln eines Kraftfahrzeugs mit einer Anhängerkupplung an ein Kupplungselement eines Anhängers mit zumindest teilweise automatischer Betätigung des Kraftfahrzeugs auf der Grundlage von Daten, die von einem Umgebungssensorsystem, beispielsweise einem Umgebungssensorsystem des Kraftfahrzeugs, erfasst werden, bereit. Eine kontrollierte Füllstandsänderung wird an mindestens einer Achse durch ein Luftfedersystem des Kraftfahrzeugs basierend auf den erfassten Daten durchgeführt.
US-Patentanmeldung US 2019/084479 A1 stellt ein Kupplungsunterstützungssystem und -verfahren bereit. Ein Bildgerät erfasst ein oder mehrere Bilder eines Anhängers mit einer Kupplungskupplung. Ein Benutzereingabegerät ist vorgesehen, um eine Position des Kupplungskopplers in dem einen oder den mehreren aufgenommenen Bildern anzugeben. Ein Controller generiert ein Bildfeld um den benutzerdefinierten Ort, segmentiert das Bildfeld, um den Kupplungskoppler zu identifizieren, und schätzt eine Anhängerhöhe basierend auf der Höhe und der projektiven Geometrie des Bildgebers.
Mit Blick auf diesen Hintergrund ist es für den Fachmann erstrebenswert vorliegende Systeme zum assistierten bzw. autonomen Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug zu verbessern.
Dieses Ziel wird durch die Steuereinheit nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.
Die Ausführungsbeispiele zeigen eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Höhenprofil auf Basis von Sensordaten zu erfassen und eine Positionskorrektur, beispielsweise eine Höhenkorrektur, für einen Kupplungskopf eines Fahrzeugs und/oder für ein Kupplungsauge eines Anhängers auf Grundlage des Höhenprofils und auf Grundlage eines Fahrzeugmodells des Fahrzeugs zu bestimmen.
Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, in einem Fahrassistenzsystem eines Fahrzeugs ein assistiertes oder autonomes Ankuppeln des Anhängers auf unregelmäßigem Untergrund zu realisieren, wobei insbesondere der Untergrund um das Fahrzeug und ggf. auch der Anhänger erkannt wird und diese Untergrunderkennung als Input für das Fahrassistenzsystem verwendet wird.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist in der Lage, einen Anhänger auch im Falle von unebenen Untergründen, z.B. bei Spurrillen in der Straße, autonom an ein Fahrzeug anzukuppeln, bzw. beim Ankuppeln zu assistieren. Ein möglicher Einsatzfall sind hierbei kleine Zugmaschinen mit nur kleinen Rädern, die besonders von Unebenheiten im Untergrund, zum Beispiel Spurrillen in einer Straße, betroffen sind. Damit kann vermieden werden, die Fahrbahn neu zu betonieren und so die Unebenheiten aufzufüllen, was meist aufwendig und kostenintensiv ist.
Die Sensordaten zur Bestimmung des Höhenprofils können beispielsweise Daten einer Stereokamera, eines Lidarsensors, eines Ultraschallsensors, oder eines Radarsensors umfassen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, auf Grundlage der Positionskorrektur die Position eines Kupplungskopfes des Fahrzeugs und/oder die Position eines Kupplungsauges des Anhängers zu verändern, beispielsweise einen Kupplungskopf des Fahrzeugs und/oder ein Kupplungsauge des Anhängers nach oben bzw. nach unten zu verschieben. Dies hat den Vorteil, dass durch Berücksichtigung von Bodenunebenheiten ein autonomes und/oder assistiertes Kuppeln eines Anhängers verbessert wird. Insbesondere kommt auch bei Bodenunebenheiten nach der Positionskorrektur das Kupplungsauge über dem Kopplungskopf zu liegen, so dass das autonome und/oder assistierte Kuppeln erfolgreich ablaufen kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Punktwolke, die Daten eines oder mehrerer Sensoren umfasst, zur Erfassung des Höhenprofils zu nutzen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Untergrundkarte zu erzeugen, welche Zellen umfasst und wobei in jede Zelle der Untergrundkarte eine Höheninformation umfasst. Beispielsweise wird der Untergrund im gesamten Sichtfeld der Sensoren erfasst werden, oder, alternativ, wird der Untergrund nur in einem vordefinierten Bereich vor dem Anhänger erfasst, den ungefähr die Ausmaße des Fahrzeugs besitzt. Die Größe der Zellen der Untergrundkarte kann beispielsweise auf Basis der Größe der Räder des Fahrzeugs und/oder der Granularität des Untergrunds gewählt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, das Höhenprofil mittels Spline-Interpolation zu approximieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Ort des Kupplungsauge des Anhängers auf Basis von Sensordaten zu bestimmen. Die Sensordaten zur Bestimmung des Ortes des Kupplungsauges des Anhängers können beispielsweise Daten einer Stereokamera, eines Lidarsensors, eines Ultraschallsensors, oder eines Radarsensors sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, eine zweidimensionale Trajektorie für das Fahrzeug zum Ort des Kupplungsauges des Anhängers zu planen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, auf Basis der zweidimensionalen Trajektorie und dem Fahrzeugmodell eine Endposition der Räder des Fahrzeugs zu bestimmen und auf Basis der Endposition der Räder des Fahrzeugs und des Höhenprofils die Positionskorrektur zu bestimmen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, basierend auf der bestimmten zweidimensionalen Trajektorie, Fahrempfehlungen für einen Fahrer auszugeben, Fahranweisungen für autonomes Fahren zu erstellen, oder die Positionskorrektur an eine Hydraulik des Anhängers zu senden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, mehrere zweidimensionale Trajektorien für das Fahrzeug zum Ort des Kupplungsauge des Anhängers zu planen und jene zweidimensionale Trajektorie zu bestimmen und eine Optimierung der Trajektorie anhand einer oder mehrerer Randbedingungen auszuführen. Beispielsweise kann für die jeweiligen zweidimensionalen Trajektorien die erwartete Positionskorrektur bestimmt werden und als Randbedingung verwendet werden, dass die erwartete Positionskorrektur für die auszuwählende Trajektorie minimal wird.
Die Randbedingung kann beispielsweise auch darin bestehen, dass die Endposition des Fahrzeugs auf der optimierten Trajektorie keine auf einer Belegungskarte als „belegt“ markierte Orte belegt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen auch ein Verfahren, umfassend das Erfassen eines Untergrunds auf Basis von Sensordaten und das Bestimmen einer Positionskorrektur für einen Kupplungskopf eines Fahrzeugs und/oder für ein Kupplungsauge eines Anhängers aufgrund des Untergrunds und eines Fahrzeugmodells des Fahrzeugs. Bei dem Verfahren kann es sich beispielsweise um ein computerimplementiertes Verfahren handeln. Die Ausführungsbeispiele betreffen auch ein Computerprogramm, das Programminstruktionen umfasst, um das Verfahren auszuführen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
2a zeigt ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuereinheit für autonomes Fahren.
2b zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Sensorverarbeitungseinheit.
3 zeigt einen beispielhaften Umfeldsensor, hier insbesondere einen Radarsensor.
Die 4a, b, c zeigen die Gewinnung einer zweidimensionalen Rasterkarte aus Detektionsereignissen eines Radarsensors.
5 zeigt ein Fahrzeug und einen Anhänger aus der Vogelperspektive.
6 zeigt das Fahrzeug aus 5 an drei verschiedenen Stellen mit unterschiedlichem Boden-Höhenprofil.
7 zeigt die Szenerie aus 5 im Seitenprofil.
8 zeigt das Anheben des Anhängers um eine von der erfindungsgemäßen Steuereinheit bestimmten Höhenkorrektur.
9 zeigt ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit implementierte werden kann.
10a zeigt eine Untergrunderfassung durch einen Umfeldsensor auf/in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug zur Bestimmung einer Höhenkorrektur für einen erfindungsgemäßen (autonomen) Anhänger-Assistenten, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt.
10b zeigt das Ergebnis der Untergrunderfassung aus 10a.
Die 11a, 11b und 11 c zeigen, wie eine Untergrundkarte basierend auf der gemessenen Punktwolke aus 10b erzeugt werden kann.
12a zeigt ein Fahrzeugmodell, bei dem das Fahrzeug als ein starrer Körper behandelt wird.
12b zeigt, wie mit Hilfe eines Fahrzeugmodells und basierend auf einer 2D-Trajektorie die Endpositionen der Räder bestimmt werden können und wie basierend auf der Endpositionen der Räder die Lage der Kupplung bestimmt werden kann.
13a zeigt eine Verwendung der ermittelten Höhenkorrektur in einem Fahrassistenzsystem.
13b zeigt eine Verwendung der ermittelten Höhenkorrektur in einem autonomen Ankuppel-Assistenten.
14 zeigt eine Untergrunderfassung durch einen Umfeldsensor auf/in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug zur Bestimmung einer Höhenkorrektur für einen erfindungsgemäßen (autonomen) Anhänger-Assistenten, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, wobei nur ein bestimmter vordefinierter Bereich für die Untergrunderfassung verwendet wird
15 zeigt den erfindungsgemäßen Einsatz eines Lidarsensors an/auf einem Fahrzeug mit Sichtbereich zur Untergrunderfassung.
16 zeigt ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit implementierte werden kann.
17 zeigt ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit implementierte werden kann.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der folgenden Figuren beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Fahrzeugs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Fahrzeug 100 umfasst mehrere elektronische Komponenten, welche via eines Fahrzeugkommunikationsnetzwerks 128 miteinander verbunden sind. Das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk 128 kann beispielsweise ein im Fahrzeug eingebautes standardgemäßes Fahrzeugkommunikationsnetzwerk wie etwa ein CAN-Bus (Controller Area Network), ein LIN-Bus (Local Interconnect Network), ein LAN-Bus (Local Area Network), ein MOST-Bus und/oder ein FlexRay-Bus oder dergleichen sein.
In dem in 1 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeug 100 eine Steuereinheit 112 (ECU 1) für ein Bremssystem. Das Bremssystem bezieht sich dabei auf die Komponenten, die ein Bremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 114 (ECU 2), die einen Antriebsstrang steuert. Der Antriebsstrang bezieht sich dabei auf die Antriebskomponenten des Fahrzeugs. Der Antriebsstrang kann einen Motor, ein Getriebe, eine Antriebs-/ Propellerwelle, ein Differential und einen Achsantrieb umfassen. Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine Steuereinheit 116 (ECU 3), die ein Lenksystem steuert. Das Lenksystem bezieht sich dabei auf die Komponenten, die eine Richtungssteuerung des Fahrzeugs ermöglichen.
Die Steuereinheiten 112, 114, 116 118, und 122 können ferner von den oben genannten Fahrzeugsubsystemen Fahrzeugbetriebsparameter empfangen, die diese mittels einem oder mehreren Fahrzeugsensoren erfassen. Fahrzeugsensoren sind vorzugsweise solche Sensoren, die einen Zustand des Fahrzeugs oder einen Zustand von Fahrzeugteilen erfassen, insbesondere deren Bewegungszustand. Die Sensoren können einen Fahrgeschwindigkeitssensor, einen Gierraten-Sensor, einen Beschleunigungssensor, einen Lenkradwinkelsensor, einen Fahrzeuglastsensor, Temperatursensoren, Drucksensoren und dergleichen umfassen. Beispielsweise können auch Sensoren entlang der Bremsleitung angeordnet sein, um Signale auszugeben, die den Bremsflüssigkeitsdruck an verschiedenen Stellen entlang der hydraulischen Bremsleitung anzeigen. Andere Sensoren in der Nähe des Rades können vorgesehen sein, welche die Radgeschwindigkeit und den Bremsdruck erfassen, der am Rad aufgebracht wird.
Die Fahrzeugsensorik des Fahrzeugs 100 des Ausführungsbeispiels umfasst darüber hinaus eine Satellitennavigationseinheit 124 (GNSS-Einheit). Es sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vorliegenden Erfindung GNSS stellvertretend für sämtliche Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) steht, wie z.B. GPS, AGPS, Galileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien) und dergleichen.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner ein oder mehrere Sensoren, welche dazu ausgelegt sind, das Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen, wobei die Sensoren am Fahrzeug montiert sind und Bilder des Umfelds des Fahrzeugs erfassen, oder Objekte oder Zustände im Umfeld des Fahrzeugs erkennen. Die Umfeldsensoren 126 umfassen insbesondere Kameras, Radar-Sensoren, Lidar-Sensoren, Ultraschall-Sensoren oder dergleichen. Die Umfeldsensoren 126 können innerhalb des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs (z. B. an der Außenseite des Fahrzeugs) angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Kamera in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs 100 zur Aufnahme von Bildern eines vor dem Fahrzeug befindlichen Bereichs vorgesehen sein.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine Sensorverarbeitungseinheit 122 (ECU 4), die in der Lage ist empfangene Sensordaten zu verarbeiten und den anderen Steuereinheiten 112, 114, 116 und 118, sowie anderen Fahrzeugsystemen zur Verfügung zu stellen. Diese Verarbeitung von Sensordaten kann die Fusion von Daten verschiedener Sensoren bzw. Sensortypen, das Berechnen und Eintragen von Belegungswahrscheinlichkeiten in eine Gridkarte, das Filtern bzw. Komprimieren von Sensordaten, Objekterkennung innerhalb der Sensordaten, und/oder ähnliches umfassen.
Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuereinheit für autonomes Fahren 118 (ECU 5). Diese Steuereinheit ist in der Lage eine Trajektorienplanung durchzuführen und Fahranweisungen zu erstellen und zur Ausführung anzuweisen. Die Steuereinheit für autonomes Fahren 118 (ECU 5) ist hierbei eingerichtet, um verarbeitete Sensordaten von der Sensorverarbeitungseinheit 122 oder unverarbeitete bzw. nur vorverarbeitete Sensordaten von den Umfeldsensoren 126 zu empfangen. Auf Basis dieser Sensordaten kann die Steuereinheit für autonomes Fahren 118 (ECU 5) die Trajektorienplanung durchführen.
Das Fahrzeug 100 umfasst ferner eine Benutzerschnittstelle 132 (HMI = Human-Machine-Interface), die einem Fahrzeuginsassen ermöglicht, mit einem oder mehreren Fahrzeugsystemen in Interaktion zu stehen. Diese Benutzerschnittstelle 132 (beispielsweise eine GUI = Graphical User Interface) kann eine elektronische Anzeige zum Ausgeben einer Graphik, von Symbolen und/oder Inhalt in Textform, und eine Eingabeschnittstelle zum Empfangen einer Eingabe (beispielsweise manuelle Eingabe, Spracheingabe und Eingabe durch Gesten, Kopf- oder Augenbewegungen) umfassen. Die Eingabeschnittstelle kann beispielsweise Tastaturen, Schalter, berührungsempfindliche Bildschirme (Touchscreen), Eye-Tracker und dergleichen umfassen.
2a zeigt ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuereinheit für autonomes Fahren 118 (ECU 5). Bei der Steuereinheit kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät (electronic control unit ECU oder Electronic Control Module ECM) handeln.
Die gezeigte Steuereinheit umfasst einen Prozessor 41. Bei dem Prozessor 41 kann es sich beispielsweise um eine Recheneinheit wie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) handeln, die Programminstruktionen ausführt. Der Prozessor der Steuereinheit für autonomes Fahren 118 ist beispielsweise dazu ausgelegt, beim Fahren je nach geplantem Fahrmanöver, basierend auf Informationen eines sensorbasierten Umfeldmodells, eine optimale Fahrposition (beispielsweise Folgeabstand oder Lateralversatz zu einem Vorausfahrzeug oder dergleichen) unter Berücksichtigung des zulässigen Fahrspurbereichs zu berechnen. Die errechnete optimale Fahrposition wird zur Steuerung von Aktuatoren der Fahrzeugsubsysteme 112, 114 und 116, beispielsweise von Brems-, Antriebs- und/oder Lenkaktuatoren, verwendet. Ferner ist der Prozessor der Steuereinheit ausgelegt, um eine Trajektorienplanung zum Ort eines Kupplungsauges an einem Anhänger durchzuführen und zur Ausführung anzuweisen.
Die Steuereinheit für autonomes Fahren 118 umfasst ferner einen Speicher und eine Eingabe/ Ausgabe-Schnittstelle. Der Speicher kann aus einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Medien bestehen und umfasst mindestens einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der Programmspeicherbereich und der Datenspeicherbereich können Kombinationen von verschiedenen Arten von Speicher umfassen, beispielsweise von einem Nur-Lese-Speicher 43 (ROM = Read-Only Memory) und einem Direktzugriffsspeicher 42 (RAM = Random Access Memory) (z. B. dynamischer RAM („DRAM“), synchron DRAM („SDRAM“) usw.). Ferner kann die Steuereinheit für autonomes Fahren 118 ein externes Speicherlaufwerk 44, wie beispielsweise ein externes Festplattenlaufwerk (hard disk drive: HDD), ein Flashspeicher-Laufwerk oder ein nicht flüchtiges Festkörperlaufwerk (solid state drive: SSD) umfassen. Die Steuereinheit für autonomes Fahren 118 umfasst ferner eine Kommunikationsschnittstelle 45, über welche die Steuereinheit mit dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (128 in 2) kommunizieren kann.
2b zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Sensorverarbeitungseinheit 122. Alle Bestandteile der Sensorverarbeitungseinheit 122 sind über ein internes Kommunikationsnetzwerk 46 verbunden. Die Sensorverarbeitungseinheit 122 umfasst einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis 47 (ASIC oder auch FPGA). Bei dem integrierten Schaltkreis 47 kann es sich beispielsweise um eine GPU oder ein GPU Cluster handeln. Der integrierte Schaltkreis 47 ist derart konfiguriert, dass es Sensordaten in Form einer Punktwolke in eine Belegungsrasterkarte für das Sichtfeld des Sensors überführt. Die Sensorverarbeitungseinheit 122 umfasst einen Prozessor 41. Bei dem Prozessor 41 kann es sich beispielsweise um eine Recheneinheit wie eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) handeln, die Programminstruktionen ausführt, um beispielsweise Informationen für die Verarbeitung durch den integrierten Schaltkreis 47 aufzubereiten. Die Sensorverarbeitungseinheit 122 umfasst ferner einen Speicher und eine Eingabe/ Ausgabe-Schnittstelle. Der Speicher kann aus einem oder mehreren nichtflüchtigen computerlesbaren Medien bestehen und umfasst mindestens einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der Programmspeicherbereich und der Datenspeicherbereich können Kombinationen von verschiedenen Arten von Speicher umfassen, beispielsweise von einem Nur-Lese-Speicher 43 (ROM = Read-Only Memory) und einem Direktzugriffsspeicher 42 (RAM = Random Access Memory) (z. B. dynamischer RAM („DRAM“), synchron DRAM („SDRAM“) usw.). Ferner kann die Sensorverarbeitungseinheit 122 ein externes Speicherlaufwerk 44, wie beispielsweise ein externes Festplattenlaufwerk (hard disk drive: HDD), ein Flashspeicher-Laufwerk oder ein nicht flüchtiges Festkörperlaufwerk (solid state drive: SSD) umfassen. Die Sensorverarbeitungseinheit 122 umfasst ferner eine Kommunikationsschnittstelle 45, über welche die Steuereinheit mit dem Fahrzeugkommunikationsnetzwerk (128 in 2) kommunizieren kann.
3 zeigt einen beispielhaften Umfeldsensor 126, hier insbesondere einen Radarsensor. Der Radarsensor 126 ist ein Erkennungs- und Ortungsgerät auf der Basis elektromagnetischer Wellen im Radiofrequenzbereich. Der Radarsensor sendet ein Signal als gebündelte elektromagnetische Welle aus (Primärsignal) und empfängt die von Objekten reflektierten Echos (Sekundärsignal). Über daraus erhaltene Informationen wie beispielsweise Laufzeitunterschiede werden Informationen über Detektionsereignisse („Zielpunkte“) P₁(r₁, φ₁, θ₁, v₁, I₁), P₂(r₂,φ₂, θ₂,v₂,I₂),P₃(r₃, φ₃,θ₃, v₃,I₃) ..., P_i(r_i, φ_i, θ_i, v_i, I_i) gewonnen, wie beispielsweise Azimutwinkel φ_i und Elevationswinkel θ_i, welche die Richtung zum Zielpunkt beschreiben, die Entfernung r_i zum Zielpunkt, die Radialgeschwindigkeit v_i und die Lateralgeschwindigkeit I_i, welche die Relativbewegung zwischen Radarsensor 126 und Zielpunkt P_i beschreiben. Die Relativbewegung kann beispielsweise durch den Doppler-Effekt aus der Verschiebung der Frequenz des reflektierten Signals berechnet werden. Durch Aneinanderreihen einzelner Messungen kann ggf. die Wegstrecke und die Absolutgeschwindigkeit eines Zielpunktes P_i ermittelt werden. Indem eine große Menge an Zielpunkten P_i (genannt „Punktwolke“) in ihrer Gesamtheit ausgewertet werden, können Zielpunkte P_i als zu einem eindeutigen Objekt zugehörig identifiziert werden (Clustering-Verfahren), Konturen von Objekten erkannt werden und bei ausreichender Auflösung des Radarsensors 126 Bilder der Objekte gewonnen werden.
Die 4a, b, c zeigen die Gewinnung einer zweidimensionalen Rasterkarte aus Detektionsereignissen eines Radarsensors. In 4a liegt ein Sichtbereich 31 eines Radarsensors vor dem Fahrzeug 100, auf dem der Radarsensor installiert ist. Im Sichtbereich 31 des Radarsensors befindet sich ein Objekt 32. Die am Objekt 32 reflektierten Radarwellen erzeugen im Radarsensor Detektionsereignisse, welche der Radarsensor in Form von Zielpunkten P_i ausgibt. Die Gesamtheit der auf diese Weise detektierten Detektionsereignisse liegen in Form einer Punktwolke vor, welche in einer Auswerteeinheit beim Sensor (oder auch extern) ausgewertet werden kann.
4b zeigt eine zweidimensionale Rasterkarte 33 (auch kurz „Grid“ genannt), welche so ausgelegt ist, dass sie den Sichtbereich 31 des Radarsensors kartesisch in Zellen gliedert. Durch die dem Fachmann bekannte Transformation der Ortskoordinaten aus dem Polarkoordinatensystem des Radarsensors in das kartesische Koordinatensystem der Rasterkarte 33 kann jeder Zielpunkt P_i eindeutig einer Zelle der Rasterkarte zugeordnet werden. In 4c sind jene Zellen, in denen jeweils mindestens ein Zielpunkt P_i enthalten ist, schraffiert dargestellt, wogegen jene Zellen, denen keine Zielpunkte P_i zugeordnet werden können, nicht schraffiert dargestellt sind.
In eine derartige Rasterkarte werden sämtliche Sensordaten, hauptsächlich Punkwolken eingetragen. Mittels bekannter Techniken der Sensorfusion können in eine derartige Rasterkarte die Detektionsereignisse und daraus abgeleiteten Informationen mehrerer Umgebungssensoren eingeordnet werden. Dabei kann es sich auch um die Detektionsereignisse von Sensoren unterschiedlicher Sensortypen handeln, beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Ultraschall oder dergleichen. Sind die Sensoren um das Fahrzeug verteilt, kann solch eine Rasterkarte die Umgebung rund um das Fahrzeug abbilden.
Durch Unterscheidung statischer und dynamischer Ziele kann die statische Umgebung des Fahrzeugs 100 erkannt werden. Auf diese Weise, und/oder durch Heranziehen von Informationen über die Eigenbewegung des Fahrzeugs 100 (auch „Ego-Bewegung“ genannt), wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugposition (siehe GNSS 124 in 1) können die Informationen der Rasterkarte 33 aus den 4a, b, c in eine akkumulierte Rasterkarte eingetragen werden. Das Fahrzeug 100 bewegt sich auf dieser akkumulierten Rasterkarte und die neue Position des Fahrzeugs 100 wird kontinuierlich neu berechnet. Die Sensordaten werden in jedem Messzyklus mit einer kompensierten Fahrzeugposition in die akkumulierte Rasterkarte eingetragen. Mit diesem Ansatz können Sensordaten über die Zeit akkumuliert und statistisch (im Bezug zu einem „globalen“ Koordinatensystem) erfasst und ausgewertet werden.
Die hier gezeigte Technik wird in den im Folgenden vorgestellten Ausführungsbeispielen auf verschiedene Art und Weise eingesetzt. Zum einen können die in 3 und 4a, 4b und 4c zur Erstellung einer Belegungs-Gridkarte des Umfelds eines Fahrzeugs mit erfindungsgemäßer Steuereinheit (118 in 1) herangezogen werden (siehe Schritt S10 in 13) oder aber unter Verwendung eines Lidar-Sensors, dessen Blickfeld auf den Boden ausgerichtet wird (siehe auch 15) zur Erstellung eines Höhenprofils des Untergrunds um und hinter dem Fahrzeug verwendet werden.
5 zeigt ein Fahrzeug 100 und einen Anhänger 200 aus der Vogelperspektive. Die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) ist ausgelegt, um eine Trajektorie T₁ in der x-y-Ebene für das Fahrzeug 100 zu planen, sodass durch das Abfahren der Trajektorie T₁ erreicht wird, dass der Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs 100 direkt unter dem Kupplungsauge 201 des Anhängers lokalisiert ist, sodass ein einfaches Absenken des Kupplungsarms 202 des Anhängers zum Ankuppeln des Anhängers 200 an das Fahrzeug 100 führt. Techniken zum Planen einer 2D-Trajektorie für ein Fahrzeug, um an ein mittels Sensoren erkanntem Kupplungsauge eines Anhängers heranzufahren, wie sie in dieser Erfindung zum Einsatz kommen, können aus den im Stand der Technik genannten Dokumenten insbesondere aber der Veröffentlichung US 2016/052548 A1 entnommen werden. Insbesondere der Grand-Plain-Reconstruction Algorithmus zur Trajektorienplanung sei an dieser Stelle erwähnt.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Höhe des Kupplungsauges 201 und die Höhe des Kupplungsarms 202 fernsteuerbar, zum Beispiel, weil der Anhänger 200 über eine Hydraulik-Steuerung oder einen Elektromotor zur Steuerung der Kupplungsarm- bzw. Kupplungsaugenhöhe verfügt. Gleichzeitig kann das Fahrzeug 100 dazu ausgelegt sein, die Höhe des Kupplungskopfes 101 zu variieren, zum Beispiel durch eine autonome Einstellung der Dämpferhöhen des Stoßdämpfers. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit (118 in 1) ferner dazu ausgelegt, ein Signal an den Anhänger 200 zu senden, um ein Ankuppeln des Anhängers 200 an das Fahrzeug 100 auszulösen.
6 zeigt das Fahrzeug 100 aus 5 an drei verschiedenen Stellen mit unterschiedlichem Boden-Höhenprofil. In einem ersten Fall 100' steht das Fahrzeug 100 auf ebenem Untergrund. In einem zweiten Fall 100" steht das Fahrzeug 100 auf einem unebenen Untergrund, sodass das Fahrzeug 100 von vorne betrachtet nach links geneigt steht. In einem dritten Fall 100" steht das Fahrzeug 100 auf einem unebenen Untergrund, sodass das Fahrzeug 100 von vorne betrachtet nach rechts geneigt steht.
Wie in 6 gezeigt, ist das Bodenprofil eines Untergrunds, zum Beispiel ein Feldweg oder eine Straße, nicht immer eben. Im gezeigten Fall variiert die Höhe der Elemente der Kupplung zueinander abhängig von der Lage des Fahrzeugs 100 und des hier nicht gezeigten Anhängers (200 in 5) auf dem unebenen Untergrund. Dies kann im Falle einer 2D-Trajektoreinplanung, wie bereits in 5 angedeutet, zu Fehlern führen, da sich aufgrund des unebenen Untergrundes der Kupplungskopf (101 in 5) des Fahrzeugs oder das Kupplungsauge (201 in 5) des Anhängers nicht an der geplanten Stelle befindet. Dies würde dann zu einem nicht-erfolgreichen Ankupplungsversuch führen. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) ferner eingerichtet um von der Sensorverarbeitungseinheit (122 in 1) Untergrundinformationen zu empfangen und basierend auf diesen Untergrundinformationen die Trajektorienplanung durchzuführen.
7 zeigt die Szenerie aus 5 im Seitenprofil. Wie dargestellt, stehen das Fahrzeug 100 und der Anhänger 200 auf unebenem Untergrund. Diese Unebenheiten im Untergrund würde bei einer simplen 2D-Trajektorienplanung, die die Trajektorie T₁ ausschließlich in der x-y-Ebene plant, dazu führen, dass der Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs am Ende der Trajektorie T₁ zu hoch positioniert ist, als dass das Kupplungsauge 201 des Anhängers darüber gekuppelt werden könnte.
Aus diesem Grund bestimmt die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) zusätzlich zu der bereits weiter oben unter Bezug auf 5 beschriebenen 2D-Trajektorie in der x-y-Ebene eine Positionskorrektur, beispielsweise eine Höhenkorrektur in z-Richtung um die entweder der Kupplungsarm 202 des Anhängers gehoben, oder der Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs abgesenkt werden sollte, um ein Ankuppeln des Anhängers 200 an das Fahrzeug 100 zu ermöglichen. Zusätzlich zur Höhenkorrektur könnte die Steuereinheit aus eine seitliche Positionskorrektur ermitteln. Da im normalen Straßenverkehr die Bodenunebenheiten in der Regel gering ausfallen, können solch seitliche Positionskorrekturen auch vernachlässigt werden. In den Ausführungsbeispielen unten wird das Prinzip der Erfindung deswegen anhand einer Höhenkorrektur genauer beschrieben. Der Fachmann kann das Prinzip der Höhenkorrektur aber gleichermaßen auch auf seitliche Positionskorrekturen anwenden, die beispielsweise bei der Trajektorienplanung oder beim Kupplungsvorgang berücksichtigt werden können.
8 zeigt das Anheben des Anhängers 200 um eine von der erfindungsgemäßen Steuereinheit (118 in 1) bestimmten Höhenkorrektur Δh. Im gezeigten Fall ist das Fahrzeug 100 aus 7, bereits an den Anhänger 200 herangefahren, sodass sich das Fahrzeug am Ende der bestimmten 2D-Trajektorie befindet. Wie dargestellt, befindet sich aufgrund des unebenen Untergrundes der Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs 100 zu hoch, um das Kupplungsauge 201 des Anhängers darüber zu koppeln. Aus diesem Grund sollte der Anhänger um eine Höhenkorrektur Δh nach oben bewegt werden, sodass sich der Anhänger 200 in einer Position 200' befindet. Dann kann der Anhänger 200 an das Fahrzeug 100 angekuppelt werden. Ein solches gezeigtes Anheben des Anhängers 200 kann zum Beispiel durch das manuelle hochkurbeln des Kupplungsarms, durch ein Einstellen der Dämpferhöhen der Stoßdämpfer im Fahrzeug 100 oder durch eine im Anhänger 200 verbaute Hydraulik-Einrichtung erreicht werden.
9 zeigt ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit (118 in 1) implementierte werden kann.
In einem ersten Schritt S1 wird der Ort des Kupplungsauges (201 in 7 und 8) des Anhängers basierend auf den Daten einer Stereokamera bestimmt. Alternativ können die Sensordaten der Stereokamera auch durch weitere Sensordaten ergänzt werden, zum Beispiel durch Bilddaten weiterer Kameras, Daten von einem oder mehreren Radar- bzw. Lidarsensoren, Daten von einem oder mehreren Ultraschallsensoren, o.ä. Methoden, um ein Objekt und dessen Ort basierend auf Sensordaten, wie Kamerabildern, Radar-/Lidardaten, o.ä. zu bestimmen sind dem Fachmann hinreichend bekannt und können zum Beispiel aus den weiter oben als Stand der Technik gewürdigten Dokumenten, insbesondere Dokument US 2016/052548 A1 , entnommen werden.
In einem zweiten Schritt S2 wird der Untergrund um das Fahrzeug 100 herum und hinter dem Fahrzeug 100, insbesondere der Untergrund zwischen Fahrzeug 100 und Anhänger 200, erfasst. Diese Untergrunderfassung liefert als Ergebnis eine 3D-Punktwolke, die den Untergrund abbildet, und gelingt auf der Basis der Sensordaten eines in 15 gezeigten Lidarsensors (127 in 15). Ergänzende bzw. alternativ können weitere Sensoren verwendet werden, sowohl solche deren Sensordaten bereits zur Bestimmung des Kupplungsauge-Ortes verwendet wurden als auch zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel einem Ultraschallsensor zur Bestimmung eines Untergrundprofiles. Das Erfassen des Untergrunds in einer Punktwolke wird weiter unten mit Bezug auf 10a und 10b näher beschrieben.
In einem dritten Schritt S3 wird die Punktwolke, die den Untergrund abbildet, verwendet, um eine Untergrundkarte zu erstellen. Bei dieser Untergrundkarte handelt es sich um eine Gridkarte, in die basierend auf der Punktwolke mittlere gemessene Höhenwerte eingetragen werden. Das Erzeugen einer Untergrundkarte auf Basis einer 3D-Punktwolke wird weiter unten mit Bezug auf 11a, 11b und 11c näher beschrieben.
In einem vierten Schritt S4 wird anhand der Untergrundkarte festgestellt, ob sich Hindernisse auf dem Untergrund befinden. Je nach Fahrzeug werden „positive“ Hindernisse oder negative“ Hindernisse bestimmt. Zum Beispiel erfasst die Steuereinheit (118 in 1) ein Hindernis als „positives“ Hindernis (Hindernisse höher als der Untergrund; Steine, usw.), wenn die Höhe der Unebenheit (Hindernis) höher als eine vorgegebene maximal tolerierte Höhe ist. Wenn die Karte eine negative Höhe anzeigt (Hindernisse tiefer als der Untergrund; Schlaglöcher, usw.), kann die Steuereinheit (118 in 1) die negative Höhe als „negatives“ Hindernis erfassen, wenn der negative Höhenbereich breiter ist als die Radbreite der Räder des Fahrzeugs (100 in 5-9). Alternativ kann die Breite des „negativen“ Hindernisses vordefiniert werden, z.B. kann die Breite mit 10 cm vordefiniert werden.
In einem fünften Schritt S5, wird eine 2D-Trajektorie (x-y-Ebene) zu dem in Schritt S1 bestimmten Kupplungsauges (201 in 7 und 8) des Anhängers 200 geplant. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Grand-Plain-Reconstruction Algorithmus eingesetzt werden, oder eine Technik, wie sie in den weiter oben als Stand der Technik gewürdigten Dokumenten beschrieben wird, insbesondere Dokument US 2016/052548 A1 . Die Bestimmung der 2D-Trajektorie (x-y-Ebene) basiert auch auf der Information über das Vorhandensein von Hindernissen (Schritt S4). Eine 2D-Trajektorie (x-y-Ebene) wird bestimmt, wenn sich keine Hindernisse in der Trajektorie befinden.
In einem sechsten Schritt S6 wird der erwartete Fahrschlauch des Fahrzeugs (100 in 5-9) und die erwarteten Orte der Räder des Fahrzeugs am Ende der ermittelten Trajektorie bestimmt. Hierfür wird ein Modell des Fahrzeugs auf den Endpunkt der Trajektorie projiziert, sodass sich der finale Ort der Räder des Fahrzeugs, ergibt.
Da die Kamera den Untergrund abtastet, kann die Endposition der Räder des Fahrzeugs (100 in 7 und 8) geschätzt werden, bevor die Räder ihre Endposition tatsächlich erreichen. Diese Schätzung der Endposition ist zur rechtzeitigen und akkuraten Schätzung der Lage der Kupplung-Elemente ausreichend, bevor das Fahrzeug die gesamte geplante 2D-Trajektorie abgefahren ist.
In einem siebten Schritt S7 wird eine Schätzung der benötigten Positionskorrektur (Δh in 8) für beispielsweise den Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs und/oder für das Kupplungsauge 201 des Anhängers (bzw. dessen Relativposition) basierend auf der Untergrundkarte aus Schritt S3 und der Position der Räder aus Schritt S6 bestimmt. Hierfür kann beispielsweise die zukünftige Lage des Fahrzeugs (100 in 7 und 8) und des zugehörigen Kupplungskopfes (101 in 7 und 8) auf dem parametrisierten Untergrund basierend auf einem Modell des Fahrzeugs berechnet werden, wie dies unten unter Bezug auf die 12a und 12b näher beschrieben ist.
Im Fall von beispielsweise Spurrillen im Untergrund, je nach geplanter Trajektorie, wird das Fahrzeug z.B. keine, eine oder beider der Spurrillen „treffen“. Die Höhe das Untergrunds sollte also möglichst genau für die Position der Räder zum Anhängepunkt ausgewertet werden. Unter der Berücksichtigung der (vorher bestimmten) 2D-Trajektorie, der erwarteten Endposition der Räder des Fahrzeugs, der erwarteten Endposition des Fahrzeugs in Kombination mit dem Ergebnis der Untergrunderfassung, sowie der (geschätzten) Lage des Fahrzeugs und der Lage des Kupplungskopfes des Fahrzeugs, sowie des erkannten Ortes des Kupplungsauges des Anhänger kann eine Positionskorrektur, beispielsweise eine Höhenkorrektur, geschätzt werden, die benötigt wird, um den Anhänger auch auf dem erkannten, unebenen Untergrund erfolgreich an das Fahrzeug anzukuppeln.
Schritt S6, also die Bestimmung der Endpositionen der Räder, und Schritt S7 die Schätzung einer benötigten Positionskorrektur basierend auf der Untergrundkarte und der Endpositionen der Räder werden weiter unten mit Bezug auf 12 näher beschrieben.
10a zeigt eine Untergrunderfassung durch einen Umfeldsensor 126 auf/in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug 100 zur Bestimmung einer Positionskorrektur für einen erfindungsgemäßen (autonomen) Anhänger-Assistenten, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt. Gezeigt ist das erfindungsgemäße Fahrzeug 100 auf dem mindestens ein Umfelderfassungssensor 126 montiert ist. Bei dem Umfelderfassungssensor 126 handelt es sich um einen Lidarsensor. Es kann sich ferner auch um eine Stereokamera oder einen Radarsensor handeln. Alternativ zur Darstellung in 10a kann der Sensor/können die Sensoren auch im Chassis des Fahrzeugs 100 verbaut sein.
Der Umfeldsensor 126 besitz hierbei ein Sichtfeld 126-1, wobei der Untergrund vor dem Anhänger 200 innerhalb des Sichtfelds 126-1.
10b zeigt das Ergebnis der Untergrunderfassung aus 10a. Wie bereits weiter oben mit Bezug auf 3 und 4a erfasst der Sensor einzelne Punkte einer Oberfläche in seinem Blickfeld und akkumuliert diese Punkte zu einer Punktwolke 126-2. Wie dargestellt umfasst die Punktwolke 126-2 sowohl Punkte der Oberfläche des Anhängers 200, also auch des Untergrunds. Aus diesem Grund wird zunächst eine Auswahl der detektierten Punktwolke getroffen, sodass nur Punkte im Bereich 126-3, die zum Untergrund gehören, im Folgenden weiter verarbeitet werden. Eine Möglichkeit, um die Punkte des Bereichs 126-3 auszuwählen, ist eine maximale Höhe H zu definieren, z. Bsp. H = 50 cm, und nur solche Punkte zu berücksichtigen deren z-Koordinate kleiner als die maximale Höhe H ist. Ferner können auch Strukturerkennungsalgorithmen oder ein künstliches neuronales Netz zur Auswahl der Punkte, die zum Untergrund gehören, verwendet werden.
Die 11a, 11b und 11c zeigen wie eine Untergrundkarte basierend auf der gemessenen Punktwolke aus 10b erzeugt werden kann. Zur Vereinfachung wird hier nur ein zweidimensionales (x-z-Ebene) Beispiel gezeigt. Im Allgemeinen kann jedoch auch eine zweidimensionales Gridkarte verwendet, und somit eine dreidimensionale Untergrundkarte erzeugt werden.
Zuerst wird eine Gridkarte mit jeweils gleich großen Gridzellen Z₁ bis Z₁₅ über die gemessene Punktwolke gelegt. Dann werden aus den z-Werten der Punkte innerhalb einer Gridzelle eine mittlere Höhe bestimmt und in die Gridzellen eingetragen, sodass die Gridkarte nun ortspezifische Höheninformation enthält und daher als Untergrundkarte verwendet werden kann.
11a zeigt eine Punktwolke, als Ergebnis einer Lidar-Messung zur Untergrunderkennung. Im gezeigten Fall wurde die Punktwolke (126-2 in 10b) bereits derart ausgewertet, dass alle Punkte der gezeigten Punktwolke zum erfassten Untergrund (126-3 in 10b) gehören und nicht zum Anhänger 200 oder zu anderen Objekten.
Wie bereits in 3 erklärt, besteht die Punktwolke aus einer Anzahl Detektionen P₁ bis P_i. Jeder Punkt entsprich einem gemessenen Reflektionspunkt auf der Oberfläches des erfassten Untergrunds. Daher kann die gezeigte Punktwolke als Repräsentation des Untergrunds verstanden werden.
11b zeigt das Legen einer Gridkarte mit Gridzellen Z₁ bis Z₁₅ über die gemessene Punktwolke aus 11a. Wie gezeigt, wird über die Punktwolke eine Gridkarte mit jeweils gleichgroßen Gridzellen Z₁ bis Z₁₅ gelegt, sodass Punkte der Punktwolke den einzelnen Gridzellen zugeordnet werden können.
Die Größe der einzelnen Gridzellen wird hierbei so gewählt, dass die Fläche der einzelnen Gridzellen kleiner als die Auflagefläche der Räder des Fahrzeugs (100 in 7 und 8) auf dem Boden ist. Ferner kann die Granularität des Bodens (Steine, Erde, Asphalt, ...), messbar durch beispielsweise eine Kamera, bei der Wahl der Gridzellengröße berücksichtigt werden.
11c zeigt das Eintragen mittlerer Höhenwerte in die Gridzellen Z₁ bis Z₁₅ . Hierbei werden alle z-Koordinaten z_j von Punkten P_j, deren x-Koordinaten innerhalb einer Gridzelle Z_i liegen, gemittelt, sodass eine mittlere Höhe $h_{i} = \frac{1}{N_{i}} \sum_{j = 1}^{N_{i}} z_{j}$
bestimmt wird, wobei N die Gesamtzahl aller Punkte innerhalb der Gridzelle bezeichnet. Diese mittleren Höhen h₁ bis h₁₅ werden dann in die zugehörigen Gridzellen Z₁ bis Z₁₅ eingetragen. Dadurch enthält die Gridkarte nun ortsspezifische Höheninformationen und kann als Untergrundkarte verwendet werden.
12a zeigt ein beispielhaftes Fahrzeugmodell, bei dem das Fahrzeug als ein starrer Körper behandelt wird. Das Fahrzeugmodell stellt eine Repräsentation des Fahrzeugs (100 in vorherigen Figuren) dar. Das Fahrzeugmodell umfasst einen Referenzpunkt P0, der als Ursprung eines Fahrzeugkoordinatensystems behandelt werden kann. Im abgebildeten Fall ist der Referenzpunkt P0 am Heck des Fahrzeugs lokalisiert, er kann jedoch auch im Schwerpunkt des Fahrzeugs oder in der Front des Fahrzeugs lokalisiert sein. Bezüglich der 2D-Trajektorienplanung wird der Ort des Referenzpunktes als Ort des Fahrzeugs gewertet. Wenn das Fahrzeug autonom die geplante 2D-Trajektorie abfährt, so bedeutet dies, dass sich der Referenzpunkt entlang der geplanten Trajektorie bewegt.
Das Fahrzeugmodell umfasst ferner vier Vektoren r₁, r₂, r₃, r₄ die die Positionen P1, P2, P3 und P4 der vier Räder relativ zum Referenzpunkt P0 angeben. Das Fahrzeugmodell umfasst ferner einen Orientierungsvektor O, der die Orientierung des Fahrzeugs in der x-y-Ebene angibt. Das Fahrzeugmodell umfasst ferner einen Vektor K der die Position PK des Kupplungskopfes relativ zum Referenzpunkt P0 angibt. Das Fahrzeugmodell umfasst ferner einen Vektor S der die Position PS des Schwerpunktes des Fahrzeugs relativ zum Referenzpunkt P0 angibt.
Gemäß diesem beispielhaften starren Fahrzeugmodell weisen die Ortsvektoren r₁, r₂, r₃, r₄ der Räder und der Ortsvektor K des Kupplungskopfes eine unveränderliche Länge auf und können nur gemeinsam gedreht werden, d.h. sie liegen in derselben Ebene.
In weiteren Ausführungsformen des Fahrzeugmodells können komplexere Fahrzeugmodelle zum Einsatz kommen, die beispielsweise auch die Stoßdämpfer des Fahrzeugs modellieren. In solch ein komplexeres Modell können weitere Fahrzeugparameter eingehen. Beispielweise könnten die Vektoren r₁, r₂, r₃, r₄, K, S, O auch von Sensordaten, den Ergebnissen einer numerischen Simulation, o.ä. abhängen. Die Längen und Richtungen der Vektoren r₁, r₂, r₃, r₄, K, S, O können auch beispielsweise mit Hilfe einer Look-up-Tabelle, einer Computer-Simulation oder mittels Regression oder Interpolation aus gespeicherten Werten bestimmt werden.
12b zeigt, wie mit Hilfe eines Fahrzeugmodells und basierend auf der bereits ermittelten 2D-Trajektorie T₁ die Endpositionen der Räder bestimmt werden können und wie basierend auf der Endpositionen der Räder die Lage der Kupplung PK bestimmt werden kann. Wie bereits erwähnt wird die geplante 2D-Trajektorie T₁ derart abgefahren, dass sich der Referenzpunkt P0 des Fahrzeugs entlang dieser Trajektorie bewegt. Durch den Endpunkt der Trajektorie T₁ ist gleichzeitig die Endposition P0e des Referenzpunktes P0 des Fahrzeugs am Ende der Trajektorie T₁ im Koordinatensystem der Untergrundkarte bekannt. Hierdurch kann basierend auf den vom Fahrzeugmodell zur Verfügung gestellten Ortsvektoren r₁, r₂, r₃ und r₄ die Endpositionen der Räder bestimmt werden.
Anschließend kann aus den Gridzellen der Untergrundkarte, auf denen die Endpositionen der Räder jeweils liegen, hier die Gridzellen Z_7,10, Z_9,14, Z_10,9 und Z_11,13, die Höhe dieser Gridzellen ausgelesen werden, um die voraussichtliche Höhe aller vier Räder zu bestimmen. Aus diesen Höheninformationen kann mit Hilfe des Ortsvektors K, den das Fahrzeugmodell berechnet, die voraussichtliche Lage des Kupplungskopfes und somit eine benötigte Höhenkorrektur bestimmt werden. Im Falle des starren Fahrzeugmodells kann dabei eines der vier Räder in der Luft hängen. Welches Rad in der Luft hängt, bzw. die gesamte dreidimensionale Lage des Fahrzeugs auf dem Untergrund, kann bestimmt werden, indem berechnet wird, in welcher möglichen Lage des Fahrzeugs auf dem Untergrund der Schwerpunkt PS des Fahrzeugmodells am tiefsten liegt. Ist die Lage des Fahrzeugs auf dem Untergrund bestimmt, kann mit Hilfe des Vektors K die Position des Kupplungskopfes des Fahrzeugs bestimmt werden.
Basierend auf der z-Koordinate z_real der Position des Kupplungskopfes des Fahrzeugs und der z-Koordinate z_Ebene hypothetischen Position des Kupplungskopfes auf einem perfekt ebenen Untergrund, der ebenfalls mithilfe des Fahrzeugmodells bestimmt werden kann, kann dann eine Positionskorrektur, hier zur Vereinfachung der Darstellung eine Höhenkorrektur Δh, bestimmt werden: $Δ h = z_{r e a l} - z_{E b e n e}$
13a zeigt eine Verwendung der ermittelten Höhenkorrektur in einem Fahrassistenzsystem. Nachdem in einem Schritt S16, der die in 9 gezeigten Schritte S1 bis S6 umfasst, in welchem die benötigte Höhenkorrektur basierend auf Untergrunderkennung und Trajektorienplanung ermittelt wurden, empfiehlt die Steuereinheit (118 in 1) in einem Schritt S7 basierend auf der bestimmten 2D-Trajektorie an den Fahrer des Fahrzeugs (100 in 7 und 8) einen Lenkwinkel, zum Beispiel in dem Fahrer auf einem Display eine entsprechende Gradzahl angezeigt wird.
In einem nächsten Schritt S8, wird auf Basis der bestimmten Höhenkorrektur (Δh in 8) ein Höhenkorrekturvorschlag an den Fahrer ausgegeben, zum Beispiel indem dem Fahrer auf einem Display eine entsprechende Angabe in Form von Zahlen anzeigt, die der benötigten Höhenkorrektur in Zentimetern entsprechen.
13b zeigt eine Verwendung der ermittelten Höhenkorrektur in einem autonomen Ankuppel-Assistenten. Nachdem in einem Schritt S16, der die in 9 gezeigten Schritte S1 bis S6 umfasst, in welchem die benötigte Höhenkorrektur basierend auf Untergrunderkennung und Trajektorienplanung ermittelt wurden, sendet die Steuereinheit (118 in 1) eine entsprechende Fahranweisung an andere Systeme des Fahrzeugs, zum Beispiel eine Steuereinheit für autonomes Fahren (112, 114, 116, 122 in 1) und/oder an den Anhänger (200 in 7 und 8) um das Abfahren der geplanten 2D-Trajektorie zu realisieren.
In einem nächsten Schritt S8, exekutiert die Steuereinheit (118 in 1) auf Basis der bestimmten Höhenkorrektur (Δh in 8) eine Höhenänderung des Kupplungskopfes (101 in 7) zum Beispiel durch eine Höhenänderung der Stoßdämpfer, damit nicht der Fahrer des Fahrzeugs diese Höhenkorrektur manuell vornehmen muss.
Um die Dämpferhöhen des Stoßdämpfers einzustellen, wartet die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) bis das Fahrzeug (100 in 8) in den Abtastbereich (162-2 in 8) vor dem Anhänger (200 in 8) einfährt bzw. wenn das Fahrzeug (100 in 8) das Kupplungsauge (201 in 8) erreicht und entscheidet dann, ob die geschätzte Höhenkorrektur von der Fahrzeugseite alleine kompensiert werden kann oder nicht. Kann die geschätzte Höhenkorrektur von der Fahrzeugseite voraussichtlich nicht allein kompensiert werden, so schickt die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) eine entsprechende Warnung an den Fahrer und/oder weitere Fahrzeugsysteme. In diesem Fall sollte entweder der Anhänger autonom gegensteuern, oder der Fahrer sollte manuell am Anhänger durch Drehung der Kurbel korrigieren. Kann die geschätzte Höhenkorrektur von der Fahrzeugseite voraussichtlich kompensiert werden, so schickt die erfindungsgemäße Steuereinheit (118 in 1) eine Bestätigung, dass nach der Korrektur am Anhänger die Höhendifferenz von Fahrzeug kompensiert werden, kann an den Fahrer und andere Fahrzeugsysteme und weist das Absenken/Anheben der Dämpferhöhen des Stoßdämpfers zur Ausführung an.
14 zeigt eine Untergrunderfassung durch einen Umfeldsensor 126 auf/in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug 100 zur Bestimmung einer Höhenkorrektur für einen erfindungsgemäßen (autonomen) Anhänger-Assistenten, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, wobei nur ein bestimmter vordefinierter Bereich 126-4 für die Untergrunderfassung verwendet wird. Das Fahrzeug 100 nimmt auf dem Untergrund einen Bereich der Länge L100 ein. Aus diesem Grund ist vor allem ein Bereich 126-4 vor dem Anhänger 200 interessant für den erfindungsgemäßen Anhänger-Assistenten, da dieser ebenfalls ungefähr die Ausdehnung des Fahrzeugs 100 besitzt und indem komplett die erwartete zukünftige Lage L100' des Fahrzeugs während des Ankuppelns liegt. Zur Reduktion der analysierten und verarbeiteten Sensordatenmenge kann daher die Umfelderfassung und Umfeldparametrisierung auf den Bereich 126-4, insbesondere den Boden innerhalb des Bereichs 126-4, eingeschränkt werden.
Zur Umfelderfassung wird im Umkreis des Anhängers um das Kupplungsauge 201 des Anhängers 200 der Bereich 126-4 vorgegeben. Dieser Bereich wird derart gewählt, dass eine vollständige Abdeckung der Menge aller möglichen Positionen des Fahrzeugs 100 vor dem Anhänger 200 mit unterschiedlichen Standwinkeln zum Anhänger 200 abgedeckt sind.
Vor allem die genaue Rekonstruktion des Untergrunds in diesem Bereich ist interessant, um die genaue Lage des Fahrzeuges 100 zum Anhänger 200 je nach Untergrund-Topographie schätzen zu können. Orte außerhalb dieses Bereichs 126-4 sind weniger relevant für die Schätzung und Betrachtung der Endlage des Fahrzeugs 100 zum Anhänger 200.
Der Bereich 126-4 kann wie folgt bestimmt werden: Entweder in einer „langen“ Variante, wobei sich der Bereich 126-4 als Länge vom Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs 100 bis zu den vorderen Rädern des Fahrzeugs plus eine gewisse Toleranzlänge ergibt oder in einer „kurzen“ Variante, wobei sich der Bereich 126-4 als Länge vom Kupplungskopf 101 des Fahrzeugs 100 bis zu den hinteren Rädern des Fahrzeugs plus eine gewisse Toleranzlänge ergibt. Die Verwendung der „langen Variante“ als Bereichsdefinition besitzt den Vorteil verbesserter Genauigkeit, während die Verwendung der „kurzen Variante“ als Bereichsdefinition den Vorteil geringeren Rechenaufwandes besitzt.
Die Umfelderfassung kann am Anfang des Ankuppelvorgangs als optionale Eingabe der Trajektorienplanung oder kontinuierlich, als übliche Assistenten im Betriebsmodus, zur live-Hinderniserkennung stattfinden.
Viele heutige Fahrzeuge verfügen bereits über diverse Sensorsets zur Erfassung des Umfelds, zum Beispiel Sensoren zum Parken. Solche Sensoren zum Parken sind meistens horizontal ausgerichtet, wie der hier gezeigte Umfelderfassungssensor 126. Diese Ausrichtung reicht jedoch häufig nicht aus, um den Untergrund um das Fahrzeug herum ausreichend zu erfassen. Aus diesem Grund verwendet die vorliegende Erfindung Sensor-Sets, deren Sichtfeld explizit auch den Untergrund miterfassen kann. Ein Beispiel für einen solchen Sensor, bzw. dessen Montage zeigt 10.
Alternativ zur Verwendung bereits im Fahrzeug verfügbarerer Sensoren können auch zusätzliche Kameras / 3D Sensoren für eine gezielte Untergrunderfassung in das Fahrzeug 100 eingebaut werden, zum Beispiel ein Sensorset aus einer oder mehreren Kameras und mindestens einem Fahrzeug-Odometrie-System deren Daten mit Hilfe eines Structure Form Motion Algorithmus ausgewertet werden.
Falls eine Sensor-Messung nicht ausreichend Daten zur zuverlässigen Untergrunderfassung liefert, können auch die Messdaten mehrerer Messungen unter Einbeziehung der registrierten Fahrzeugbewegung akkumuliert werden. Zum Beispiel sollte im Falle eines 2D Lidar-Sensors dieser rückwärts und zum Boden ausgerichtet werden und dessen Daten Stück für Stuck akkumuliert werden.
15 zeigt den erfindungsgemäßen Einsatz eines Lidarsensors 127 an/auf einem Fahrzeug 100 mit Sichtbereich 127-1 zur Untergrunderfassung. Der Lidarsensor 127 wird derart auf/an dem Fahrzeug 100 befestigt, sodass sein Sichtfeld 127-1 den Untergrund hinter dem Fahrzeug 100 erfasst. Da Lidarsensoren über eine gute Abstandserfassung verfügen, kann beim gezeigten Einsatz der Untergrund genau abgetastet werden und diese Sensordaten für eine weitere Untergrundparametrisierung zur Verfügung gestellt werden.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Erfassung des Umfeldes und die Erfassung des Untergrundes nicht zwangsläufig mit den gleichen Sensoren erfolgen müssen. Eventuell reicht eine Monokamera nicht, um beide Funktionen zuverlässig zu erfüllen. Weitere Möglichkeiten wäre z.B. die Erfassung von Untergrund und Umfeld mittels einer oder mehrerer Stereo-Kameras oder mit Hilfe von 3D Punkt-gebende Sensoren, wie z.Bsp. einem Velodyne-Sensor, oder aber die Untergrund-Erfassung mittels Mono-Kamera auszuführen, während die Umfelderfassung mittels Parkplatz-Sensoren erfolgt.
Falls eine Messung des Lidarsensors 127 nicht ausreichend Daten zur zuverlässigen Untergrunderfassung liefert, können auch die Messdaten mehrerer Messungen unter Einbeziehung der registrierten Fahrzeugbewegung akkumuliert werden.
Es sei ferner angemerkt, dass die Erfassung des Untergrunds kontinuierlich erfolgt, sobald sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt und noch kein Anhänger erfasst wurde. Sobald jedoch, das Kupplungsauge des Anhängers im Sichtfeld liegt, wird die Erfassung des Untergrunds pausiert bzw. die Darstellung des Untergrunds wird nicht mehr erweitert. Je länger sich das Fahrzeug zum Kupplungsauge des Anhängers bewegt oder je näher das Fahrzeug zum Anhänger steht, desto akkurater ist oft die Darstellung des Untergrunds.
Alternativ zur Nutzung einer Gridkarte mit mittleren Höhen zur Untergrundparametrisierung kann ein mathematisches 3D-Höhenprofil auch mittels Spline-Interpolation aus den einzelnen Punkte der 3D-Punktwolke berechnet und zur Untergrundparametrisierung genutzt werden.
16 zeigt ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßes Verfahren, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit (118 in 1) implementierte werden kann. Schritte, die sich im Vergleich zu 9 nicht verändert haben, werden mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und daher nicht näher erläutert.
Im Unterschied zu dem in 9 gezeigten Verfahren wird in dem in 16 gezeigten Verfahren werden Schritt S6 und Schritt S4 mit einer Feedbackschleife verbunden, sodass mehrfach Trajektorien bestimmt und für diese Trajektorien jedes Mal die erwartete Höhenkorrektur bestimmt wird. Dies ermöglicht eine Trajektorienplanung mit der Randbedingung, dass die Höhenkorrektur minimiert werden soll.
Dies resultiert in einem modifizierten Schritt S4', indem die 2D-Trajektorie derart generiert bzw. aus allen möglichen Trajektorien derart ausgewählt wird, dass eine oder mehrere vorher definierte Randbedingungen erfüllt werden, z.Bsp. dass der Endwinkel des Fahrzeugs zum Anhänger 15° beträgt oder dass alle Räder des Fahrzeugs außerhalb erkannter Spurrillen liegen. Insbesondere wird als Randbedingung verwendet, dass die benötigte Höhenkorrektur zwischen Kupplungskopf des Fahrzeugs und Kupplungsauge des Anhängers minimiert wird. Es werden also innerhalb eines vordefinierten, maximalen Offsets zum Fahrzeug bei minimaler vordefinierter Abtastung des Untergrunds verschiedene Trajektorien generiert, wobei entweder alle möglichen Trajektorien aufgestellt werden (rechenintensiv) oder iterativ Trajektorien bestimmt werden, wobei beginnend mit der kürzesten Trajektorie nach und nach Trajektorien bestimmt werden, die eine kleinere Höhenkorrektur benötigen. Hierbei wird die Höhenkorrektur unter Berücksichtigung der Darstellung des Untergrundes mit der Trajektorie und der Fahrzeug-Geometrie bestimmt, wobei aus diesen Größen die Lage des Kupplungskopfes des Fahrzeugs über dem Boden und die Lage des Kupplungsauges des Anhängers über den Boden bestimmt werden aus deren Subtraktion die benötigte Höhenkorrektur berechnet werden kann.
17 zeigt ein Flussdiagramm für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in der erfindungsgemäßen Steuereinheit (118 in 1) implementierte werden kann. Schritte, die sich im Vergleich zu 9 und/oder 16 nicht verändert haben, werden mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und daher nicht näher erläutert.
Im Vergleich zu dem in 16 gezeigten Verfahren, wird vor den ersten Schritt S1 ein zusätzlicher Schritt S10 vorgeschoben, der das Erstellen einer Belegungskarte des Umfelds beinhaltet. Bei einer Belegungskarte handelt es sich um eine oft zweidimensionale Karte des Umfelds des Fahrzeugs, die in einzelne Zellen („Grids“) eingeteilt ist, wobei jeder Zelle ein Wert 1 (belegt) oder 0 (frei) zugewiesen wird. Alternativ kann in jede Zelle auch die Wahrscheinlichkeit eingetragen werden, dass die jeweilige Zelle belegt ist. Eine solche Belegungskarte kann zum Beispiel basierend auf Radar- oder Lidar-Sensordaten erstellt werden. Techniken, zur Erstellung einer Belegungskarte basierend auf Sensordaten, zum Beispiel Radar- oder Lidar-Sensordaten, sind dem Fachmann hinreichend bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert.
Die in Schritt S7 erstellte Belegungskarte wird in einem modifizierten Trajektorienplanungsschritt S4" verwendet, in dem zusätzlich zur Minimierung der geschätzten Höhenkorrektur als weitere Randbedingung zur 2D-Trajektorienplanung das Vermeiden belegter Gridzellen verwendet wird. In Schritt S4" wird als zusätzliche Randbedingung zur Trajektorienplanung die Bedingung verwendet, dass das Fahrzeug kein Hindernis aus der Belegungskarte treffen soll. Dass folglich das Fahrzeug am Ende der Trajektorie keine Zellen der Belegungskarte belegen soll, die als belegt markiert sind. Hierbei wird das Kupplungsauge des Anhängers selbst als Hindernis betrachtet und als „belegt“ in der Belegungskarte markiert).
Bezugszeichenliste

31: Sichtfeld
32: Objekt
33: Gridkarte
34: Gridzelle
35: Gridzelle
41: CPU
42: RAM
43: ROM
44: Speicher
45: CAN-IF
46: Kommunikationssystem
47: ASIC
100: Fahrzeug
101: Kupplungskopf des Fahrzeugs
112: ECU 1 Bremssystem
114: ECU 2 Antriebsstrang
116: ECU 3 Lenksystem
118: ECU 5 Anhänger-Assistent
122: ECU 4 Sensorverarbeitung
124: GNSS
125: HMI
126: Umfeldsensoren (Radar, Lidar, Kamera, etc.)
126-1: Sichtfeld des Umfeldsensors 126
126-2: Punktwolke
126-3: Menge an Punkten, die zum Untergrund gehören
126-4: Relevanter Bereich für Umfelderfassung
127: Umfeldsensor (Lidar)
127-1: Sichtfeld des Umfeldsensors 127
L100: Ort des Fahrzeugs
L100': Erwarteter Ort des Fahrzeugs
128: Fahrzeugkommunikationssystem
200: Anhänger
201: Kupplungsauge des Anhängers
202: Kupplungsarm des Anhängers
T1: 2D-Trajektorie in x-y-Ebene
Δh: Höhenkorrektur
Z1: Gridzelle
Z2: Gridzelle
Z3: Gridzelle
Z15: Gridzelle
h1: mittlere Höhe
h2: mittlere Höhe
h3: mittlere Höhe
h15: mittlere Höhe
P0: Referenzpunkt
P1: Ort des ersten Rads
P2: Ort des zweiten Rads
P3: Ort des dritten Rads
P4: Ort des vierten Rads
PK: Ort des Kupplungskopfes
O: Orientierungsvektor
K: Vektor zum Kupplungskopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2019/337343 A1 [0004]
US 2011/6052548 A1 [0005]
DE 102014110498 A1 [0006]
US 2011/8061102 A1 [0007]
US 2011/6375831 A1 [0008]
US 2011/8141397 A1 [0009]
US 2019/084479 A1 [0010]
US 2016052548 A1 [0048, 0056, 0060]

Claims

Steuereinheit (118), die dazu eingerichtet ist, ein Höhenprofil auf Basis von Sensordaten zu erfassen (S2) und eine Positionskorrektur (Δh) für einen Kupplungskopf (101) eines Fahrzeugs (100) und/oder für ein Kupplungsauge (201) eines Anhängers auf Grundlage des Höhenprofils und auf Grundlage eines Fahrzeugmodells des Fahrzeugs (100) zu bestimmen (S6).
Steuereinheit (118) nach Anspruch 1, die dazu eingerichtet ist, auf Grundlage der Positionskorrektur (Δh) die Position eines Kupplungskopfes (101) des Fahrzeugs (100) und/oder die Position eines Kupplungsauges (201) des Anhängers (200) zu verändern.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, eine Punktwolke (126-2), die Daten eines oder mehrerer Sensoren umfasst, zur Erfassung des Höhenprofils zu nutzen.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, eine Untergrundkarte zu erzeugen, welche Gridzellen (Z₁, Z₂, Z₃) umfasst und wobei in jede Zelle der Untergrundkarte eine Höheninformation umfasst.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die dazu eingerichtet ist, das Höhenprofil mittels Spline-Interpolation zu approximieren.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, den Ort des Kupplungsauge (201) des Anhängers (200) auf Basis von Sensordaten zu bestimmen (S1).
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, eine zweidimensionale Trajektorie für das Fahrzeug (100) zum Ort des Kupplungsauges (201) des Anhängers (200) zu planen (S4).
Steuereinheit (118) nach Anspruch 7, die ferner dazu eingerichtet ist, auf Basis der zweidimensionalen Trajektorie und dem Fahrzeugmodell eine Endposition der Räder des Fahrzeugs (100) zu bestimmen (S5) und auf Basis der Endposition der Räder des Fahrzeugs (100) und des Höhenprofils die Positionskorrektur (Δh) zu bestimmen.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, basierend auf der bestimmten zweidimensionalen Trajektorie, Fahrempfehlungen für einen Fahrer auszugeben, Fahranweisungen für autonomes Fahren zu erstellen, oder die Positionskorrektur (Δh) an eine Hydraulik des Anhängers (200) zu senden.
Steuereinheit (118) nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner dazu eingerichtet ist, mehrere zweidimensionale Trajektorien für das Fahrzeug (100) zum Ort des Kupplungsauge (201) des Anhängers (200) zu planen und jene zweidimensionale Trajektorie zu bestimmen und eine Optimierung der Trajektorie anhand einer oder mehrerer Randbedingungen auszuführen.
Steuereinheit (118) nach Anspruch 10, wobei die Randbedingung darin besteht, dass die Endposition des Fahrzeugs (100) auf der optimierten Trajektorie keine auf einer Belegungskarte als „belegt“ markierte Orte belegt.
Verfahren, umfassend das Erfassen (S2) eines Untergrunds auf Basis von Sensordaten und das Bestimmen (S6) einer Positionskorrektur (Δh) für einen Kupplungskopf (101) eines Fahrzeugs (100) und/oder für ein Kupplungsauge (201) eines Anhängers (200) aufgrund des Untergrunds und eines Fahrzeugmodells des Fahrzeugs (100).