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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein System zur Bereitstellung eines automatisierten Anhängerrückwärtsfahrsystems in einem Kraftfahrzeug. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zur Bereitstellung einer Benutzerschnittstelle mit einer erweiterten Anhängerrückansicht mit einer aktiven Führungsschicht und Fahrzeugsteuereingaben in einer Anhängeranwendung mit einem Kraftfahrzeug.
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Das Ziehen eines Anhängers mit einem Zugfahrzeug war und ist für viele Fahrer und automatisierte Fahrsysteme ein kompliziertes Unterfangen. Als Anhängerverbindung wird typischerweise eine Kugelkopfkupplung eingesetzt, die eine Verbindung zwischen Zugfahrzeug und Anhänger herstellt. Beim Einlenken des Anhängers wird das Heck des Zugfahrzeugs in die entgegengesetzte Richtung der gewünschten Richtung des Anhängers gedreht. Die Geometrie des Rückwärtsfahrens eines Anhängers und die Tatsache, dass der Anhänger an der gewünschten Stelle endet, kann für viele Fahrer eine entmutigende Aufgabe sein. Außerdem sind die Sichtlinien des Fahrers oft durch den Anhänger behindert, so dass eine zweite Person außerhalb des Fahrzeugs erforderlich ist, um eine visuelle Bestätigung zu erhalten und dem Fahrer während des Rückwärtsfahrens eine Rückmeldung zu geben.
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Darüber hinaus erfordern die derzeit eingesetzten Systeme zusätzliche Hardware, wie z. B. Drehknöpfe, und erhöhen die Kosten und die optische Komplexität des Fahrzeugs. Es wäre wünschenswert, eine verbesserte Steuerung des Anhängers für den Fahrzeugführer beim Rückwärtsfahren zu ermöglichen und gleichzeitig die oben genannten Probleme zu überwinden.
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Die oben genannten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören und die einer Person mit gewöhnlichem Fachwissen bereits bekannt sind.
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BESCHREIBUNG
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Hierin werden Fahrzeugsteuerungsverfahren und -systeme und die zugehörige Steuerlogik zur Bereitstellung von Fahrzeugsystemen, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betrieb solcher Systeme sowie Kraftfahrzeuge, die mit Onboard-Steuersystemen ausgestattet sind, offengelegt. Beispielhaft und nicht einschränkend werden hier verschiedene Ausführungsformen von Systemen für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Anhängerrückwärtsfahrens für Anhängerbetrieb in einem Kraftfahrzeug offenbart.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung eine Kamera auf, die so betreibbar ist, dass sie ein Bild eines Anhänger-Sichtfeldes erfasst, eine interaktive Benutzerschnittstelle, die so arbeitet, dass sie eine grafische Benutzerschnittstelle anzeigt, wobei die grafische Benutzerschnittstelle einen virtuellen Schiebeknopf enthält und eine Benutzereingabe in Reaktion auf eine Benutzerpositionierung des virtuellen Schiebeknopfes empfängt, einen Prozessor, der so betreibbar ist, dass er die grafische Benutzerschnittstelle in Reaktion auf die Benutzereingabe erzeugt, wobei die Benutzereingabe ein Anhängerziel angibt, wobei der Prozessor ferner betreibbar ist, um einen linken Manövrierbarkeitsrand und einen rechten Manövrierbarkeitsrand als Reaktion auf eine Anhängerabmessung und einen Kupplungswinkel und einen projizierten Anhängerpfad als Reaktion auf das Anhängerziel zu erzeugen, wobei die grafische Benutzeroberfläche das Bild und eine Vielzahl von Grafiken enthält, die dem Bild überlagert sind und den linken Manövrierbarkeitsrand, den rechten Manövrierbarkeitsrand, den projizierten Anhängerpfad und das Anhängerziel angeben, und eine Fahrzeugsteuerung, die betreibbar ist, um einen Anhängerrückwärtsfahrvorgang als Reaktion auf das Steuersignal durchzuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der virtuelle Schiebeknopf auf der grafischen Benutzeroberfläche angezeigt, wobei die interaktive Benutzeroberfläche ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der projizierte Weg des Anhängers in Abhängigkeit vom Kupplungswinkel, dem Zielort des Anhängers und einer Anhängerabmessung bestimmt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeugsteuerung so betreibbar, dass sie den Anhänger-Rückwärtsfahrbetrieb in Reaktion auf eine Benutzerbestätigung durchführt, die eine Bestätigung des Anhängerziels und des projizierten Anhängerpfads durch den Benutzer anzeigt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Prozessor ferner in der Lage, als Reaktion auf den Empfang der Benutzereingabe, die das Ziel des Anhängers angibt, eine Anforderung für eine Benutzerbestätigung zu erzeugen, und wobei ein Hinweis auf die Anforderung für die Benutzerbestätigung auf der interaktiven Benutzeroberfläche angezeigt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrzeugsteuerung ferner in der Lage, einen Anhänger entlang des projizierten Anhängerpfades in Reaktion auf das Steuersignal zu steuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Tiefensensor zur Bestimmung einer Tiefeninformation innerhalb des Anhänger-Sichtfeldes vorgesehen, wobei der projizierte Anhängerpfad in Abhängigkeit von der Tiefeninformation bestimmt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden der rechte Manövrierbarkeitsrand und der linke Manövrierbarkeitsrand in Abhängigkeit von dem Kupplungswinkel, einer Anhängerlänge und einer Kupplungslänge erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Erfassen eines Bildes durch eine Kamera, wobei das Bild ein hinteres Sichtfeld eines Anhängers enthält, das Erzeugen eines linken Manövrierbarkeitsrandes und eines rechten Manövrierbarkeitsrandes durch einen Prozessor in Abhängigkeit von einem Kupplungswinkel und einer Anhängerabmessung, das Anzeigen des Bildes, des linken Manövrierbarkeitsrandes und des rechten Manövrierbarkeitsrandes auf einer berührungsempfindlichen Benutzerschnittstelle, Empfangen einer Benutzereingabe, die ein Anhängerziel zwischen dem linken Manövrierbarkeitsrand und dem rechten Manövrierbarkeitsrand angibt, Erzeugen, durch den Prozessor, eines projizierten Anhängerpfades in Reaktion auf das Anhängerziel, Steuern, unter Verwendung der Fahrzeugsteuerung, eines Anhängerrückwärtsfahrvorgangs entlang des projizierten Anhängerpfades zu dem Anhängerziel.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den projizierten Anhängerpfad auf der berührungsempfindlichen Benutzeroberfläche als Reaktion auf die Erzeugung des projizierten Anhängerpfads anzuzeigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der dazu dient, eine Benutzerbestätigungsanforderung als Reaktion auf das Erzeugen des projizierten Anhängerpfads anzuzeigen, und wobei der Anhängerrückwärtsfahrvorgang als Reaktion auf eine bestätigende Benutzerantwort auf die Benutzerbestätigungsanforderung eingeleitet wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Ziel des Anhängers in Abhängigkeit von einer Position eines virtuellen Schiebereglers empfangen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Standard-Anhängerziel und einen Standard-Anhängerpfad in Abhängigkeit von dem linken Manövrierfähigkeitsrand und dem rechten Manövrierfähigkeitsrand zu erzeugen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kamera an der Rückseite des Anhängers angebracht und das Bild wird über ein Anhänger-Schnittstellenmodul empfangen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die berührungsempfindliche Benutzerschnittstelle ein Mittelkonsolen-Fahrzeugdisplay innerhalb einer Fahrzeugkabine.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden der rechte Manövrierbarkeitsrand und der linke Manövrierbarkeitsrand in Abhängigkeit von dem Kupplungswinkel, einer Anhängerlänge und einer Kupplungslänge erzeugt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein fortschrittliches Fahrerassistenzsystem eine Kamera zum Erfassen eines Sichtfeldes zur Rückseite eines Anhängers, eine Benutzerschnittstelle zum Anzeigen einer grafischen Benutzerschnittstelle und zum Empfangen einer Benutzereingabe, die ein endgültiges Anhängerziel angibt, einen Prozessor, der betreibbar ist, um einen linken Manövrierbarkeitsrand und einen rechten Manövrierbarkeitsrand in Reaktion auf einen Kupplungswinkel, eine Anhängerlänge und eine Kupplungslänge zu schätzen, einen Prozessor, der ferner betreibbar ist, um einen standardmäßig projizierten Anhängerpfad in Reaktion auf ein standardmäßiges Anhängerziel zu erzeugen und eine grafische Benutzeroberfläche zu erzeugen, die das Bild, den linken Manövrierbarkeitsrand, den rechten Manövrierbarkeitsrand, das standardmäßige Anhängerziel und den standardmäßig projizierten Anhängerpfad enthält, wobei der Prozessor ferner betreibbar ist, um einen endgültigen projizierten Anhängerpfad in Reaktion auf die Benutzereingabe, die das endgültige Anhängerziel angibt, zu erzeugen, und eine Fahrzeugsteuerung, die konfiguriert ist, um einen unterstützten Fahrbetrieb in Reaktion auf den endgültigen projizierten Anhängerpfad durchzuführen.
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Das fortschrittliche Fahrerassistenzsystem nach Anspruch 17 umfasst ferner einen Lidar zum Erfassen einer Tiefeninformation innerhalb des Sichtfelds des Anhängers, und wobei der endgültige projizierte Anhängerpfad in Reaktion auf die Tiefeninformation bestimmt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Benutzerschnittstelle ein berührungsempfindliches Display, das in einer Zugfahrzeugkabine montiert ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die grafische Schnittstelle ferner einen virtuellen Schieberegler, und wobei das endgültige Ziel des Anhängers in Abhängigkeit von einer Position eines virtuellen Schiebers auf dem virtuellen Schieberegler bestimmt wird.
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Figurenliste
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Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
- 1 zeigt eine Anwendung für das Verfahren und die Vorrichtung für ein automatisiertes Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 zeigt ein Bild einer beispielhaften Benutzerschnittstelle zur Verwendung in einem automatischen Anhänger-Rückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für ein automatisiertes Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
- 5 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Systems für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren für ein automatisiertes Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Die hier dargestellten Beispiele veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Beispiele sind nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung in irgendeiner Weise zu verstehen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Anwendung und Verwendungen nicht einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an irgendwelche ausdrücklichen oder impliziten Theorien gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder als Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bieten.
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In 1 ist eine beispielhafte Umgebung 100 für das Verfahren und die Vorrichtung für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die beispielhafte Umgebung 100 zeigt ein Zugfahrzeug 110, das mit dem beispielhaften System ausgestattet ist, und einen Anhänger 120. Die beispielhafte Umgebung 100 zeigt auch ein Paar von Manövrierbarkeitsrändern, die einen Bereich möglicher Pfade für den Anhänger 120 angeben, eine Ziellinie 140, die eine aktuell gewünschte Navigationsmittellinie und ein Ziel für den Anhänger 120 angibt, und einen projizierten Pfad 150, der den Pfad angibt, der von dem Anhänger 120 unter Berücksichtigung der physikalischen Abmessungen des Anhängers 120 zu navigieren ist.
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Es ist wünschenswert, ein System bereitzustellen, das Fahrer beim Rückwärtsfahren eines Anhängers mit einem Zugfahrzeug unterstützt. Selbst erfahrene Fahrer von Anhängern haben manchmal Schwierigkeiten, die Abmessungen und die Geometrie eines Rückwärtsfahrvorgangs eines Anhängers zu beurteilen und müssen den Vorgang unter Umständen mehrmals wiederholen, bevor der Anhänger an der gewünschten Stelle landet. Dieser Vorgang kann auch die Hilfe einer zweiten Person erfordern, um eine Rückmeldung über die Position des Anhängers zu geben, da die Sicht des Fahrers oft durch den Anhänger blockiert wird. Frühere Systeme, die zur Unterstützung dieser Anhängervorgänge vorgeschlagen wurden, erforderten zusätzliche Hardware, wie z. B. einen Drehknopf oder ähnliches, damit der Fahrer den Anhänger 120 konventionell „lenken“ konnte, während das Fahrzeugsteuersystem den Drehpunkt der Anhängevorrichtung und der Anhängevorrichtung kompensierte. Die hier vorgestellte Methode und Vorrichtung kann mit jeder Art von Kupplung verwendet werden und funktioniert auch mit einem Anhänger vom Typ „5th Wheel“ usw. Es wäre wünschenswert, ein System bereitzustellen, das es dem Fahrer ermöglicht, ein gewünschtes Ziel des Anhängers anzugeben und dem Fahrer eine visuelle Rückmeldung über den resultierenden projizierten Weg 150 des Anhängers zu geben.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die erweiterte Anzeige Linien darstellen, die zwei Arten von Wegindikatoren anzeigen können. Der Rückwärtspfad des Anhängers kann der vorhergesagte Pfad sein, auf dem der Anhänger fahren wird, wenn der Benutzer die Richtung beibehält/den Finger an der aktuellen Schiebereglerposition hält. Die Manövrierbarkeitsränder oder die Leitlinien am Rande der Anzeige können die „knickfreien linken und rechten Manövrierbarkeitsränder“ veranschaulichen. Innerhalb des Bereichs, der von diesen „knickfreien Manövrierbarkeitsrändern“ umschlossen wird, führt das Zurücksetzen des Anhängers nicht zu einem Knick. Wenn der Benutzer den vorausberechneten Weg außerhalb dieser Bereiche wählt, wird der Anhänger schließlich in einen Knick geraten. Diese Linien markieren also den Bereich, in dem es sicher ist, rückwärts zu fahren.
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In 2 ist eine beispielhafte Umgebung 200 für das Verfahren und die Vorrichtung für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die beispielhafte Umgebung 200 zeigt eine Benutzerschnittstelle 210, die auf einem Fahrzeug-Mittelkonsolenbildschirm 220 angezeigt wird. Die beispielhafte Benutzerschnittstelle 210 erleichtert es einem Fahrer, ein Anhängerziel über den Mittelkonsolenbildschirm 220 unter Verwendung eines Berührungssteuerungsschiebers 230 auszuwählen, während die Anhängerrückansicht mit aktiven Führungsindikatoren erweitert wird, die den Zielpunkt 260, Manövrierbarkeitsränder 240, den projizierten Anhängerpfad 250 und den Sensorerkennungsbereich 270 anzeigen. Mit Hilfe der beispielhaften Benutzeroberfläche 210 kann der Fahrer den Schieberegler 230 verwenden, um eine Position des Zielpunkts 260 innerhalb der Manövrierbarkeitsränder 240 festzulegen. Während der Einstellung des Zielpunkts 260 mit dem Schieberegler 230 wird der projizierte Anhängerpfad 250 aktualisiert, der dem Fahrer die Navigationsroute anzeigt, die der Anhänger auf dem Weg zum Zielpunkt 260 zu durchfahren hat, so dass mögliche Hindernisse vom Fahrer bei der Festlegung des Zielpunkts 260 vorhergesagt werden können. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann das Touch-Interface weiterhin dazu verwendet werden, den Abstand des Zielpunktes 260 vom Heck des Anhängers zu vergrößern. Als Reaktion darauf würden das Sichtfeld des Bildes innerhalb der Benutzeroberfläche 210 und der projizierte Anhängerpfad 250 entsprechend angepasst.
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Bei Verwendung der beispielhaften Benutzeroberfläche 220 werden dem Fahrer die Manövrierbarkeitsgrenzen 240, der Zielpunkt 260 und der projizierte Pfad 250 angezeigt, während der Fahrer den Zielpunkt 260 bestimmt. Ein fortschrittliches Fahrassistenzsystem (ADAS) kann dann das Fahrzeug automatisch zum gewählten Zielpunkt 260 lenken. Das beispielhafte System beseitigt vorteilhaft die Schwierigkeiten, die beim manuellen Rückwärtsfahren eines Anhängers auftreten, und macht eine zusätzliche physische Steuerung für das Rückwärtsfahrassistenzsystem überflüssig.
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In einer beispielhaften Ausführungsform nutzt das System zur Automatisierung von Rückwärtsfahrvorgängen in einem Anhängermodus unter Verwendung des Mittelkonsolenbildschirms mit einer komfortablen und menschlich-maschinellen Schnittstelle ein von einer Anhänger-Rückwärtsfahrkamera aufgenommenes Bild, das als Teil der Benutzeroberfläche 220 auf dem Mittelkonsolenbildschirm 210 angezeigt wird. Ein Fahrzeugbediener kann dann mit Hilfe eines Schiebereglers 230 einen Zielpunkt 260 auf einem definierten Radius in der Benutzeroberfläche angeben. Die Fahrzeugbedienung profitiert von einer erweiterten Anzeige der Rückansicht einschließlich Führungslinien wie Manövrierbarkeitsgrenzen 240 und einem projizierten Anhängerpfad 250. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Schieberegler 230 durch einen Drehknopf oder eine andere geeignete Art von Touchscreen-Steuerung, Taste oder Benutzereingabeoberfläche ersetzt werden.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann das ADAS als Reaktion auf die Auswahl des Zielpunkts durch den Fahrzeugführer verschiedene Algorithmen ausführen, wie z. B. die Schätzung des Kupplungswinkels, die Schätzung der Zielpunktkoordinaten, die Lenksteuerung, die Berechnung des projizierten Wegs und die Berechnung der Manövrierbarkeitsränder.
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In 3 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 300 für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Das System 300 kann einen Prozessor 330, eine Fahrzeugsteuerung 345, ein Benutzerschnittstellenmodul 320, eine Anhängerschnittstelle 350, ein Lidar 312 und eine Kamera 310 umfassen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Kamera 310 an der Rückseite eines Anhängers montiert werden, und die erfassten Bilder können über ein Anhänger-Schnittstellenmodul 350 mit dem Prozessor gekoppelt werden.
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Alternativ kann es sich bei der Kamera 310 um eine oder mehrere von mehreren Kameras handeln, die am Zugfahrzeug montiert sind und Bilder eines individuellen Kamera-Sichtfelds (FOV) erfassen. Die einzelnen der individuellen FOVs können kombiniert werden, um ein zusammengesetztes FOV zu erzeugen, das ein sind eine Rückwärtsfahrkamera, die am Heck des Fahrzeugs montiert ist, so dass die Anhängerkupplungsbaugruppe innerhalb des von der Kamera aufgenommenen Bildes sichtbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera 310 eine von mehreren Kameras sein, die an separaten Stellen um das Fahrzeug herum montiert und dann zu einer Panorama- oder Draufsicht zusammengefügt werden. Die Kamera 310 kann ein Bild oder eine Reihe von Bildern an den Prozessor 330 oder an einen Videocontroller zur Verarbeitung der Bilder und zur Kopplung dieses Signals an den Prozessor 330 übertragen. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die Bilder mit Daten von einem Lidar 312 oder Radar ergänzt werden, um Tiefeninformationen und Informationen über verdeckte oder teilweise verdeckte Bereiche des Bildes oder Bereiche mit wenig Licht oder übermäßig gesättigte Bereiche des Bildes bereitzustellen. Das beispielhafte System kann außerdem ein Lidar 312 enthalten, das Tiefeninformationen zu Objekten und Oberflächen innerhalb des Kamera-FOV erfasst. Das Lidar 312 kann an der Rückseite des Anhängers montiert oder in das Zugfahrzeug integriert sein. In einer anderen alternativen Ausführungsform könnten auch andere Tiefenerfassungs- oder Bildgebungstechnologien wie Lidar, ein Satz von Stereokameras oder hochauflösender Ultraschall verwendet werden.
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Die Benutzerschnittstelle 320 kann ein Touchscreen-Display umfassen, das eine erweiterte Benutzerschnittstelle mit dem Bild der Anhängerrückansicht anzeigt und eine Benutzereingabe auf einem angezeigten Benutzereingabegerät, wie z. B. einer Touchscreen-Schiebeleiste, empfängt. Die Benutzerschnittstelle 350 kann so betrieben werden, dass sie eine Benutzereingabe empfängt, die die Anforderung anzeigt, einen Anhängerbetriebsmodus zu initiieren oder ein Verfahren zu initiieren, das sich auf den Anhängerbetriebsmodus bezieht, z. B. kann ein Fahrzeugbediener einen Anhängerbetriebsmodus für ein Zugfahrzeug unter Verwendung des Benutzerschnittstellenmoduls 350 initiieren.
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Der Prozessor 330 kann ein ADAS-Prozessor sein und als Reaktion auf die Auswahl des Zielpunkts durch den Fahrzeugführer verschiedene Algorithmen ausführen, wie z. B. die Schätzung des Kupplungswinkels, die Schätzung der Zielpunktkoordinaten, die Lenksteuerung, die Berechnung des projizierten Weges und die Berechnung der Manövrierbarkeitsmargen. Als Reaktion auf die Auswahl des Zielpunkts durch den Fahrzeugführer kann der Prozessor eine grafische Benutzeroberfläche erzeugen, um die Manövrierbarkeitsspannen, den Standardzielpunkt, den projizierten Fahrzeugpfad und Ähnliches als erweiterte Anzeige über dem von der Kamera empfangenen Bild anzuzeigen. So kann der Fahrzeugbediener als Reaktion auf die grafische Benutzeroberfläche den projizierten Weg des Anhängers während eines Rückwärtsfahrvorgangs, das projizierte Ziel und die Manövrierbarkeitsmargen, innerhalb derer der Anhänger möglicherweise positioniert ist, erkennen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 330 dann in der Lage sein, ein Steuersignal als Reaktion auf den projizierten Anhängerpfad zu erzeugen und diese Steuersignale mit der Fahrzeugsteuerung 345 zu verbinden. Der Prozessor kann einen ADAS-Algorithmus oder ähnliches ausführen, um die Steuersignale zu erzeugen, um den Anhänger entlang des projizierten Anhängerpfads zu führen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Prozessor 330 ein ADAS-Steuergerät und die Berechnung der Anhängerroute wird von einem ADAS-Steuergerät durchgeführt. Das ADAS-Steuergerät kann dazu dienen, den Antrieb des Fahrzeugs entlang eines Weges zu steuern, der in Reaktion auf den von einem Fahrzeugführer angegebenen Zielpunkt berechnet wurde. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 330 das Fahrzeugsteuergerät 345 enthalten, das direkt mit einem Drosselklappensteuergerät, Bremssteuergerät und/oder Lenkungssteuergerät kommunizieren kann.
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Das Fahrzeugsteuergerät 345 kann Steuersignale vom Prozessor 330 empfangen und ein Fahrzeug in Reaktion auf die Steuersignale steuern. Die Steuersignale können spezifische Navigationsrouteninformationen, den Zielort oder spezifische Anweisungen zur Lenkung, Drosselklappensteuerung und Bremssteuerung enthalten.
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In 4 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Verfahren zunächst in der Lage, eine Anforderung zu empfangen 410, um das automatische Anhängerrückwärtsfahrsystem zu initiieren. Diese Anforderung kann als Reaktion darauf erzeugt werden, dass sich das Zugfahrzeug in einem Anhängermodus befindet und das Getriebe des Zugfahrzeugs in eine Rückwärtsgangposition geschaltet wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Anhängermodus als Reaktion auf die Verbindung eines Anhängers mit einer Fahrzeug-Anhängerkupplung oder mit einem Anhänger-Schnittstellenmodul initiiert werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Anhängermodus durch einen Fahrzeugführer eingeleitet werden, der einen Anhängermodus über eine Fahrzeugbenutzerschnittstelle auswählt oder die Einleitung des automatischen Anhängerrückwärtsfahrsystems und/oder der Benutzerschnittstelle anfordert.
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Als Nächstes empfängt 420 das Verfahren ein Bild von einer Rückwärtsfahrkamera oder ähnlichem, die eine Sichtfeldperspektive vom Heck des Anhängers hat. Das Bild kann von einer an der Rückseite des Anhängers montierten Kamera aufgenommen werden oder als Reaktion auf eine Anzahl von Bildern erzeugt werden, die von einer Vielzahl von Kameras aufgenommen wurden, die jeweils ein unterschiedliches Sichtfeld haben. Die Anzahl der Bilder kann mit Hilfe von Bildverarbeitungstechniken kombiniert werden, um ein zusammengesetztes Bild des FOV an der Rückseite des Anhängers zu erzeugen.
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Als Nächstes bestimmt 430 das Verfahren einen Fahrzeugkupplungswinkel als Eingabe für einen Lenkungssteuerungsalgorithmus. Die Fahrzeugkupplung kann als Reaktion auf ein Bild bestimmt werden, das von einer am Heck des Zugfahrzeugs montierten Kamera aufgenommen wurde. Das System kann dann bestimmen, dass Bildverarbeitungstechniken, wie z. B. Kantenerkennung, verwendet werden, um einen Kupplungswinkel zwischen der Mittellinie des Zugfahrzeugs und dem Anhänger zu schätzen. Alternativ kann der Kupplungswinkel in Reaktion auf kinetische Sensoren im Zugfahrzeug, im Anhänger oder in der Kupplungsbaugruppe bestimmt werden. Der Kupplungswinkel kann z. B. als Reaktion auf Seitenkräfte geschätzt werden, die während der Fahrzeugbewegung an der Anhängerkupplung auftreten und erfasst werden.
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Als Nächstes bestimmt 440 das Verfahren Manövrierbarkeitsränder für den Anhänger. Die Manövrierbarkeitsränder können in Abhängigkeit vom maximalen Kupplungswinkel für die Anhänger-Fahrzeug-Kombination und über eine Rückwärtsfahrstrecke ermittelt werden. Die Manövrierbarkeitsränder stellen die maximale seitliche Position des Anhängers während des Rückwärtsfahrens dar. In einer beispielhaften Ausführungsform darf der Fahrzeugführer nur einen Zielpunkt innerhalb der Manövrierbarkeitsränder wählen. Jeder Zielpunkt außerhalb der Manövrierbarkeitsränder würde erfordern, dass sich das Zugfahrzeug vorwärts bewegt, um einen Startpunkt des Rückwärtsfahrvorgangs zurückzufahren.
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Als nächstes bestimmt 450 das Verfahren einen standardmäßigen projizierten Pfad. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der standardmäßig projizierte Pfad als Reaktion auf einen Zielpunkt festgelegt werden, der zwischen den Manövrierbarkeitsränder an der Kamerareichweitengrenze oder in einem Standardabstand vom Heck des Anhängers zentriert ist. Der standardmäßig projizierte Pfad kann ein anfänglich ermittelter Projektionspfad sein, von dem aus der Fahrzeugbediener den Zielpunkt anpassen kann, um einen aktualisierten projizierten Pfad zu erstellen.
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Als Nächstes generiert 455 das Verfahren ein Benutzeroberflächen-Overlay zur Anzeige auf dem Bildschirm der Mittelkonsole des Zugfahrzeugs. Die Benutzeroberfläche kann ein erweitertes Bild enthalten, bei dem die Manövrierbarkeitsgrenzen, der projizierte Standardpfad und ein Standardzielpunkt auf dem erfassten Bild überlagert sind. Zusätzlich kann die Benutzerschnittstelle eine Schiebereglerleiste zur Berührungssteuerung mit einer virtuellen Schiebetaste enthalten. Die Standardposition des virtuellen Schiebereglers entspricht der Position des Standardzielpunkts. Wenn sich der Standardzielpunkt beispielsweise in der Mitte zwischen den Manövrierbarkeitsrändern befindet, befindet sich die Standardposition des virtuellen Schiebereglers in der Mitte der Schiebereglerleiste zur Berührungssteuerung.
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Als Nächstes empfängt 460 das Verfahren eine Benutzereingabe eines Zielpunkts, der das endgültige Ziel des Anhängers angibt. Die Benutzereingabe des Zielpunkts kann als Reaktion auf eine Benutzerpositionierung des virtuellen Schiebereglers auf der Schiebereglerleiste der Berührungssteuerung erstellt werden. Zum Beispiel kann der Benutzer den virtuellen Schiebeknopf entlang der Schiebereglerleiste der Berührungssteuerung schieben, und als Reaktion darauf bewegt sich der projizierte Zielpunkt entsprechend entlang eines Pfades zwischen den Manövrierbarkeitsrändern. In einer beispielhaften Ausführungsform wird nach Ablauf einer Zeitspanne die Position des virtuellen Schiebereglers verwendet, um einen aktualisierten Zielpunkt in Reaktion auf die Benutzereingabe zu bestimmen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann der Benutzer den Anhängerpfad während der Bewegung des Fahrzeugs so anpassen, dass inkrementelle Richtungsänderungen zum Zielpunkt vorgenommen werden.
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Als Nächstes bestimmt 470 das Verfahren einen aktualisierten projizierten Pfad in Abhängigkeit von dem aktualisierten Zielpunkt. Das Verfahren aktualisiert dann die grafische Benutzeroberfläche mit dem aktualisierten projizierten Pfad. Das Verfahren dient als nächstes dazu, eine Benutzerbestätigung zu empfangen 480, dass der aktualisierte Zielpfad und der aktualisierte Zielpunkt der gewünschte endgültige Zielpunkt und der entsprechende projizierte Pfad sind. Die Benutzerbestätigung kann als Reaktion auf eine Systemaufforderung, einen virtuellen Tastendruck oder eine andere bestätigende Benutzereingabe empfangen werden.
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Als Nächstes steuert 490 das Verfahren das Fahrzeug in Reaktion auf den projizierten Weg und den Zielpunkt. Das Fahrzeug kann als Reaktion auf ein oder mehrere Steuersignale gesteuert werden, die von einem ADAS-Prozessor erzeugt werden, der einen unterstützten Rückwärtsfahrvorgang oder Ähnliches durchführt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug den Rückwärtsfahrvorgang als Reaktion auf eine Bremsbetätigung durch den Fahrzeugführer oder eine andere Benutzereingabe stoppen, die eine Anforderung zum Stoppen des Rückwärtsfahrvorgangs anzeigt.
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In 5 ist ein Blockdiagramm dargestellt, das ein System 500 für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das beispielhafte System umfasst eine Kamera 510, eine interaktive Benutzeroberfläche 520, einen Prozessor 530 und eine Fahrzeugsteuerung 540.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Kamera 510 ein Bild des Sichtfelds eines Anhängers erfassen. Die Kamera 510 kann an der Rückseite eines Anhängers angebracht sein oder eine oder mehrere Kameras sein, die auf dem Zugfahrzeug angebracht sind, wobei ihr kombiniertes Sichtfeld dazu dienen kann, ein Sichtfeld eines Bereichs hinter dem Anhänger zu erfassen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Kamera 510 einen Tiefensensor, wie z. B. einen Lidar oder ein Radar, enthalten, der zur Bestimmung einer Tiefeninformation innerhalb des Anhänger-FOV dient. Ein projizierter Weg des Anhängers kann in Abhängigkeit von der Tiefeninformation bestimmt werden.
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Das beispielhafte System kann ferner eine Benutzerschnittstelle 520, wie z. B. eine interaktive Benutzerschnittstelle, enthalten, die eine grafische Benutzerschnittstelle anzeigt, wobei die grafische Benutzerschnittstelle eine virtuelle Schiebetaste enthält, und die eine Benutzereingabe als Reaktion auf eine Benutzerpositionierung der virtuellen Schiebetaste empfängt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die virtuelle Schiebetaste auf der grafischen Benutzerschnittstelle angezeigt, und wobei die interaktive Benutzerschnittstelle ein berührungsempfindlicher Anzeigebildschirm ist. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die Benutzerschnittstelle 520 ein Touchpad oder eine andere berührungsempfindliche Benutzerschnittstelle 520 sein. Das Touchpad kann in Verbindung mit einem Display verwendet werden.
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Das beispielhafte System kann ferner einen Prozessor 530 umfassen, der die grafische Benutzeroberfläche als Reaktion auf die Benutzereingabe erzeugt, wobei die Benutzereingabe ein Anhängerziel angibt, wobei der Prozessor ferner einen linken Manövrierbarkeitsrand und einen rechten Manövrierbarkeitsrand als Reaktion auf eine Anhängerabmessung und einen Kupplungswinkel und einen projizierten Anhängerpfad als Reaktion auf das Anhängerziel erzeugt, wobei die grafische Benutzeroberfläche das Bild und eine Vielzahl von Grafiken umfasst, die dem Bild überlagert sind und den linken Manövrierbarkeitsrand, den rechten Manövrierbarkeitsrand, den projizierten Anhängerpfad und das Anhängerziel angeben. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der projizierte Anhängerpfad als Reaktion auf den Kupplungswinkel, das Anhängerziel und eine Anhängerabmessung bestimmt werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist der Prozessor 530 in der Lage, als Reaktion auf den Empfang der Benutzereingabe, die das Anhängerziel angibt, eine Anforderung für eine Benutzerbestätigung zu erzeugen, und wobei ein Hinweis auf die Anforderung für die Benutzerbestätigung auf der interaktiven Benutzeroberfläche angezeigt wird. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können der rechte Manövrierbarkeitsrand und der linke Manövrierbarkeitsrand in Reaktion auf den Kupplungswinkel, eine Anhängerlänge und eine Kupplungslänge erzeugt werden.
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Das beispielhafte System kann ferner eine Fahrzeugsteuerung 540 umfassen, die in der Lage ist, als Reaktion auf das Steuersignal einen Anhängerrückwärtsfahrvorgang durchzuführen. Die Fahrzeugsteuerung ist in der Lage, den Anhängerrückwärtsfahrvorgang als Reaktion auf eine Benutzerbestätigung durchzuführen, die eine Benutzerbestätigung des Anhängerziels und des projizierten Anhängerpfades anzeigt, die Fahrzeugsteuerung ist ferner in der Lage, als Reaktion auf das Steuersignal einen Anhänger entlang des projizierten Anhängerpfades zu steuern.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das beispielhafte System 500 ein fortschrittliches Fahrerassistenzsystem sein, das eine Kamera 510 zum Erfassen eines Sichtfeldes zur Rückseite eines Anhängers, eine Benutzerschnittstelle 520 zum Anzeigen einer grafischen Benutzerschnittstelle und zum Empfangen einer Benutzereingabe, die einen endgültigen Zielort des Anhängers angibt, einen Prozessor 530, der so arbeitet, dass er einen linken Manövrierbarkeitsrand und einen rechten Manövrierbarkeitsrand in Reaktion auf einen Kupplungswinkel, eine Anhängerlänge und eine Kupplungslänge schätzt, umfasst, wobei der Prozessor weiterhin betriebsfähig ist, um einen standardmäßig projizierten Anhängerpfad in Reaktion auf ein standardmäßiges Anhängerziel zu erzeugen und eine grafische Benutzeroberfläche zu erzeugen, die das Bild, den linken Manövrierbarkeitsrand, den rechten Manövrierbarkeitsrand, das standardmäßige Anhängerziel und den standardmäßig projizierten Anhängerdurchgang enthält, wobei der Prozessor weiterhin betreibbar ist, um einen endgültigen projizierten Anhängerpfad in Reaktion auf die Benutzereingabe zu erzeugen, die das endgültige Anhängerziel angibt, und eine Fahrzeugsteuerung 540, die konfiguriert ist, um einen unterstützten Fahrbetrieb in Reaktion auf den endgültigen projizierten Anhängerpfad durchzuführen.
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Das fortschrittliche Fahrerassistenzsystem 500 kann ferner einen Tiefensensor, wie z. B. einen Lidar, zum Erfassen einer Tiefeninformation innerhalb des Sichtfelds des Anhängers umfassen, und wobei der endgültige projizierte Anhängerpfad in Reaktion auf die Tiefeninformation bestimmt wird. Die Benutzerschnittstelle 520 kann ein berührungsempfindliches Display sein, das in der Kabine des Zugfahrzeugs angebracht ist und die grafische Schnittstelle mit einem virtuellen Schieberegler anzeigt, wobei das endgültige Ziel des Anhängers in Abhängigkeit von der Position eines virtuellen Schiebers auf dem virtuellen Schieberegler bestimmt wird.
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In 6 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Verfahren 600 für ein automatisches Anhängerrückwärtsfahrsystem in einem Kraftfahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das beispielhafte Verfahren 600 dient zunächst zum Erfassen 610 eines Bildes durch eine Kamera, wobei das Bild ein hinteres Sichtfeld eines Anhängers umfasst. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Kamera an der Rückseite des Anhängers angebracht sein, und das Bild wird über ein Anhänger-Schnittstellenmodul empfangen.
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Als Nächstes erzeugt das Verfahren 620 durch einen Prozessor einen linken Manövrierbarkeitsrand und einen rechten Manövrierbarkeitsrand in Abhängigkeit von einem Kupplungswinkel und einer Anhängerabmessung.
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Das Verfahren kann dann 630 das Bild, den linken Manövrierbarkeitsrand und den rechten Manövrierbarkeitsrand auf einer berührungsempfindlichen Benutzeroberfläche anzeigen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren als Reaktion auf den linken Manövrierbarkeitsrand und den rechten Manövrierbarkeitsrand ein standardmäßiges Anhängerziel und einen standardmäßigen projizierten Anhängerpfad erzeugen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können der rechte Manövrierbarkeitsrand und der linke Manövrierbarkeitsrand in Reaktion auf den Kupplungswinkel, eine Anhängerlänge und eine Kupplungslänge erzeugt werden.
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Das Verfahren ist als nächstes so konfiguriert, dass es 640 eine Benutzereingabe empfängt, die ein Anhängerziel zwischen dem linken Manövrierbarkeitsrand und dem rechten Manövrierbarkeitsrand angibt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Anhängerziel als Reaktion auf eine Position eines virtuellen Schiebereglers empfangen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die berührungsempfindliche Benutzeroberfläche ein mittleres Fahrzeugdisplay in einer Fahrzeugkabine sein.
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Als Nächstes erzeugt das Verfahren 650 durch den Prozessor einen projizierten Anhängerpfad als Reaktion auf das Anhängerziel. Das Verfahren kann dann den projizierten Anhängerpfad auf der berührungsempfindlichen Benutzeroberfläche in Reaktion auf die Erzeugung des projizierten Anhängerpfads anzeigen.
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Das Verfahren dient dann dazu, mit Hilfe der Fahrzeugsteuerung 660 einen AnhängerRückwärtsfahrvorgang entlang des projektierten Anhängerpfades zum Anhängerziel zu steuern.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren weiterhin dazu dienen, als Reaktion auf das Erzeugen des projizierten Anhängerpfads eine Benutzerbestätigungsanforderung anzuzeigen, wie z. B. einen Pop-up-Bildschirm, eine Audioaufforderung oder eine virtuelle Benutzereingabe, wie z. B. eine auf der Benutzerschnittstelle angezeigte Schaltfläche, und wobei der Anhängerrückwärtsfahrvorgang als Reaktion auf eine bestätigende Benutzerantwort auf die Benutzerbestätigungsanforderung eingeleitet wird.
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Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine große Anzahl von Variationen gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen geben. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen und den gesetzlichen Äquivalenten davon dargelegt, abzuweichen.
