DE102021104898A1

DE102021104898A1 - Erneuter versuch der automatischen ausrichtung in einem automatischen kupplungsvorgang

Info

Publication number: DE102021104898A1
Application number: DE102021104898.2A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Roger Arnold Trombley; Kyle Simmons; Shannon Brooks-Lehnert
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2021-09-09
Also published as: US11279187B2; US20210276378A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt einen erneuten Versuch der automatischen Ausrichtung in einem automatischen Kupplungsvorgang bereit. In dieser Schrift ist ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe und eine Kupplung zu detektieren. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler zu bestimmen. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage davon, dass der Versatz einen Versatzschwellenwert überschreitet, zu erzeugen. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum darauffolgenden Manövrieren des Fahrzeugs rückwärts entlang eines Ausrichtungswegs zu erzeugen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, das Beenden des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler durch Ausführung des Ausrichtungswegs machbar ist, zu veranlassen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Fahrzeugkupplungsassistenzsystem, das für erneute Versuche der automatischen Ausrichtung durch ein Fahrzeug relativ zu einem Anhänger konfiguriert ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Prozess des Kuppelns eines Fahrzeugs an einen Anhänger kann schwierig sein, besonders für diejenigen, denen es an Erfahrung fehlt. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem System, das den Prozess für einen Benutzer vereinfacht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Kuppeln mit einem Anhänger ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugkupplungsbaugruppe und einen Anhängerkoppler getrennt zu detektieren. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, eine Anfangsposition eines Abschnitts der Kupplungsbaugruppe relativ zu dem Koppler als eine versuchte Ausrichtungsposition zu bezeichnen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler an der versuchten Ausrichtungsposition zu bestimmen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage davon, dass Versatz einen Versatzschwellenwert überschreitet, zu erzeugen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Rückwärtsausrichtungsweg zu erzeugen. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, das Beenden des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler durch Ausführung des Ausrichtungswegs machbar ist, zu veranlassen.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:

- der Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler wird bestimmt, während das Fahrzeug gestoppt ist;
- das Erfassungssystem beinhaltet eine oder mehrere Kameras;
- mindestens eine der einen oder der mehreren Kameras befindet sich an einer Rückseite des Fahrzeugs und ist dazu angeordnet, ein oder mehrere Bilder einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen;
- die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Lenkwinkel von einem Paar von gelenkten Rädern des Fahrzeugs während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs in einem festen Winkel beizubehalten;
- die Kupplungsbaugruppe umfasst eine Kupplungskugel und die Kupplung umfasst eine Kopplerkugelaufnahme und der Versatz wird zwischen der Kupplungskugel und der Kopplerkugelaufnahme bestimmt;
- der Versatzschwellenwert beträgt etwa die Hälfte eines Durchmessers der Kupplungskugel; und
- die Steuerung beendet nur das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, nachdem ein Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Fahrzeug überschritten wurde.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, ist ein Verfahren zum Korrigieren von Fehlausrichtung zwischen einer Fahrzeugkupplungsbaugruppe und einem Anhängerkoppler bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Bestimmens eines Versatzes einer Kupplungskugel der Kupplungsbaugruppe relativ zu dem Koppler. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Manövrierens des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage davon, dass der Versatz einen Versatzschwellenwert überschreitet. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Berechnens eines Ausrichtungswegs, um die Kupplungskugel mit dem Koppler auszurichten. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Stoppens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage von mindestens einem einer Bestimmung, dass die Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, und davon, dass ein Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs erfüllt ist. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Manövrierens des Fahrzeugs rückwärts entlang des Ausrichtungswegs. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Stoppens des Rückwärtsmanövers des Fahrzeugs an einem Ende des Ausrichtungswegs. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt des Neuberechnens des Versatzes der Kupplungskugel relativ zu dem Koppler.
Ausführungsformen des vorliegenden Aspekts der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Schritten und Merkmalen beinhalten:

- wenn, in dem Schritt des Stoppens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs, das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung gestoppt wird, dass die Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, wird das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs nur gestoppt, nachdem ein Mindestvorwärtsfahrtentfernungsschwellenwert durch das Fahrzeug während des Vorwärtsmanövers überschritten wurde;
- wenn, in dem Schritt des Stoppens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs, das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage davon gestoppt wird, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert erfüllt ist, überschreitet der neu berechnete Versatz den Versatzschwellenwert und das Fahrzeug wird im Wesentlichen vorwärts manövriert, auf Grundlage davon, dass der berechnete Versatz den Versatzschwellenwert überschreitet;
- wenn das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung gestoppt wird, dass die Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, ist die in dem Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs gefahrene Entfernung geringer als der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert;
- Beibehalten eines im Wesentlichen konstanten Lenkwinkels der gelenkten Räder des Fahrzeugs, während das Fahrzeug vorwärts manövriert wird;
- der im Wesentlichen konstante Lenkwinkel beträgt etwa 0°; und
- ein maximaler Lenkwinkel des Fahrzeugs wird beibehalten, während das Fahrzeug entlang des Ausrichtungswegs rückwärts manövriert wird, wenn das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage davon gestoppt wird, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs erfüllt ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs mit einem Anhänger bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und einen Koppler des Anhängers getrennt zu detektieren. Eine Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs zu einem Endpunkt zu erzeugen, um die Kupplungsbaugruppe in einer Ausgangsposition benachbart zu dem Koppler zu positionieren. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs von dem Endpunkt vorwärts zu erzeugen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, einen Befehl zum Beenden des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler durch eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeug in einem bestimmten Höchstlenkwinkel machbar ist, zu erzeugen. Die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum darauffolgenden Manövrieren des Fahrzeugs rückwärts entlang eines Ausrichtungswegs zu erzeugen, sodass die Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler bei Abschluss des Ausrichtungswegs ausgerichtet ist.
Ausführungsformen des vorliegenden Aspekts der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges oder eine Kombination aus den folgenden Merkmalen beinhalten:

- ein Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler wird bestimmt, während das Fahrzeug an dem Endpunkt gestoppt ist;
- die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs von dem Endpunkt aus vorwärts auf Grundlage einer Bestimmung zu erzeugen, dass der Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler einen Versatzschwellenwert überschreitet;
- die Steuerung bestimmt den Positionierungsweg des Fahrzeugs über die Ausführung einer Wegableitungsroutine und bestimmt den Ausrichtungsweg des Fahrzeugs über eine nachfolgende Ausführung der Wegableitungsroutine; und
- die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum Beibehalten von einem Paar von gelenkten Rädern des Fahrzeugs während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs in einem festen Winkel zu erzeugen.

Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt Folgendes:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer ungekuppelten Position in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
6 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger und zeigt die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs;
7 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, die die Kupplungskugel des Fahrzeugs von einem Koppler des Anhängers um einen Abstand versetzt zeigt, der größer als ein Versatzschwellenwert ist,
8A ist eine schematische Draufsicht auf eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer fehlausgerichteten Position relativ zu dem Koppler zeigt;
8B ist eine schematische Draufsicht auf die Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe aus der fehlausgerichteten Position vorwärts manövriert zeigt;
8C ist eine schematische Draufsicht auf eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer ausgerichteten Position relativ zu dem Koppler zeigt;
9A ist eine schematische Draufsicht auf eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer fehlausgerichteten Position relativ zu dem Koppler zeigt;
9B ist eine schematische Draufsicht auf die Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Kopplers des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer Position vor der fehlausgerichteten Position zeigt;
9C ist eine schematische Draufsicht auf die Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe aus der fehlausgerichteten Position um einen Abstand vorwärts manövriert zeigt, der einen Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert überschreitet;
9D ist eine schematische Draufsicht auf eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer ausgerichteten Position relativ zu dem Koppler zeigt;
10A ist eine schematische Draufsicht auf eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe in einer fehlausgerichteten Position relativ zu dem Koppler zeigt;
10B ist eine schematische Draufsicht auf die Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und den Koppler des Anhängers, die die Kupplungsbaugruppe aus der fehlausgerichteten Position um einen Abstand vorwärts manövriert zeigt, der einen Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert erfüllt; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Logik darstellt, die durch ein System gemäß einem Verfahren zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler umgesetzt wird.

DETAIILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Orientierung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der nachfolgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften im Zusammenhang mit den in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Komponente, das bzw. die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es bzw. sie sich nur in einer derartigen Richtung oder in einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1-6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsassistenzsystem (auch als „Kupplungsunterstützungssystem“ oder „Kuppelassistenzsystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das System 10 eine Steuerung 26, die Positionsdaten eines Kopplers 14 eines Anhängers 16 erlangt und einen Fahrzeugpositionsweg 32 ableitet (3), um eine Kupplungsbaugruppe 23 des Fahrzeugs 12 mit dem Koppler 14 auszurichten. In einigen Beispielen kann die Kupplungsbaugruppe 23 eine Kugelhalterung 25 beinhalten, die eine Kupplungskugel 34 stützt. Die Kupplungskugel 34 kann an der Kugelhalterung 25 befestigt sein, die sich von dem Fahrzeug 12 erstreckt, und/oder die Kupplungskugel 34 kann an einem Abschnitt des Fahrzeugs 12 befestigt sein, wie etwa einem Stoßfänger des Fahrzeugs 12. Die Kugelhalterung 25 kann sich mit einer Aufnahmevorrichtung 27 koppeln, die am Fahrzeug 12 befestigt ist.
Im Hinblick auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie es in dem Systemdiagramm aus 2 veranschaulicht ist, beinhaltet das System 10 ein Erfassungssystem 15, das verschiedene Sensoren und Vorrichtungen beinhaltet, die fahrzeugstatusbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen (z. B. ein Bildgebungssystem 18, eine Näherungssensoranordnung 54, ein Positionierungssystem 22, Fahrzeugsensoren usw.). Zum Beispiel kann das Erfassungssystem 15 in einigen Fällen ein Positionsbestimmungssystem 22 zum Bereitstellen von Positionsinformationen beinhalten, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder als Alternative ein globales Positionsbestimmungssystem (global positioning system - GPS) zum Bestimmen eines Koordinatenstandorts des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen innerhalb des Positionsbestimmungssystems 22 beinhalten kann. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalen Koordinatensystems 82 mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels δ ermitteln und nachverfolgen. Andere Fahrzeuginformationen, die durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder eine Anordnung davon und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16 einschließlich des detektierten Kopplers 14, die die Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe und Position des Kopplers 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12, bei dem es sich um ein Servolenksystem 20 handeln kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betreiben, um das Fahrzeug 12 auf eine derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich bei dem Servolenksystem 20 um ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann durch das Kopplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkopplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrades des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Allerdings ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch an die gelenkten Rädern 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrads erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen hinweist, wodurch das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, das manuelle Eingreifen mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 20 auf, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines derartigen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 einschließlich eines Lenkwinkels δ bereit. Die Steuerung 26 verarbeitet in der veranschaulichten Ausführungsform den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Positionierungswegs 32 zu lenken (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachstehend genauer erörtert.
Wie ebenfalls in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 ebenfalls mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, bereitzustellen und Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen anhand einzelner Raddrehzahlen bestimmt werden, die durch das Bremssteuersystem 70 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann zudem anhand des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Geschwindigkeitssensors 56 und des Positionsbestimmungssystems 22 neben anderen denkbaren Mitteln bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ̇ zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden kann. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann ferner dem Bremssteuersystem 70 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurücksetzens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während einer Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 14 des Anhängers 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 reduzieren und das Fahrzeug 12 an einem bestimmten Endpunkt 35 des Positionierungswegs 32 vollständig zum Stillstand bringen kann. In dieser Schrift wird offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal ausgeben kann, das einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 16 entspricht. Das Antriebsstrangsteuersystem 72 kann zudem, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zu regulieren, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 16 ausgerichtet wird. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - „HMI“) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als ein Abschnitt eines Touchscreens 42 mit Schaltungen 46 umgesetzt sein kann, um eine einem Standort entsprechende Eingabe über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, einschließlich eines oder mehrerer Joysticks, digitaler Eingabepads oder dergleichen, können anstelle des oder zusätzlich zu dem Touchscreen 42 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren Handvorrichtungen oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 96 kann ebenfalls die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und ferner dazu in der Lage sein, Fernzugriffsbenutzereingaben über die Berührungseingabeschaltungen 46 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen bereitstellen, wie etwa optische, akustische und taktile Warnhinweise.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, die das Erfassungssystem 15, das Servolenksystem 20, das Fahrzeugbremssteuersystem 70, das Antriebsstrangsteuersystem 72 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen beinhalten. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und - befehle dem Servolenksystem 20 zum Beeinflussen des Lenkens des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden, um einen befohlenen Positionsweg 32 (3) zum Fahren zum Ausrichten an dem Koppler 14 des Anhängers 16 zu erzielen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Zudem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern von einer oder mehreren Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 64 und/oder Kupplungsdetektionsroutine, einer Wegableitungsroutine 66, einer Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung und einer Betriebsroutine 68. Es versteht sich, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung sein kann oder eine gemeinsame Steuerung, die in andere Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in das Fahrzeugerfassungssystem 15, das Servolenksystem 20 und andere denkbare bordeigene oder bordexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert ist. Es versteht sich ferner, dass die Bildverarbeitungsroutine 64 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, einschließlich des Mikroprozessors 60, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebige(s/r) System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das bzw. der die Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, ungeachtet anderer Funktionalität, die es bzw. er ebenfalls umsetzen kann (einschließlich gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
In das System 10 kann zudem ein Bildgebungssystem 18 einbezogen sein, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet, die in dem veranschaulichten Beispiel eine Rückfahrkamera 48, eine Kamera 50 an einer mittigen hochgesetzten Bremsleuchte (center high-mount stop light - CHMSL) und Seitenkameras 52a und 52b beinhalten können, obwohl andere Anordnungen, die zusätzliche oder alternative Kameras beinhalten, möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 allein die Rückfahrkamera 48 beinhalten oder derart konfiguriert sein, dass das System 10 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras lediglich die Rückfahrkamera 48 nutzt. Die hintere Kamera 48 kann sich an einer Rückseite des Fahrzeugs 12 befinden und kann dazu angeordnet sein, ein oder mehrere Bilder einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 18 beinhalteten Kameras 48, 50, 52a, 52b so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder, die der Rückfahrkamera 48, der Kamera 50 an der mittigen hochgesetzten Bremsleuchte (center high-mount stop light - CHMSL) bzw. den Seitenkameras 52a und 52b entsprechen können, im Allgemeinen überlappen. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehreren der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor in dem Bildgebungssystem 18 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. In einer Erweiterung eines derartigen Beispiels können die Bilddaten 55 verwendet werden, um stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereiches oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 49, 51, 53a, 53b zu rekonstruieren, einschließlich etwaiger Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder des Kopplers 14) darin. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die das gleiche Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, anhand einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen einen Standort des Objekts relativ zu den beiden Bildquellen zu bestimmen. In diesem Hinblick kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen bezüglich der Positionierung der an dem Fahrzeug 12 vorhandenen oder durch das System 10 genutzten Kameras 48, 50, 52a und 52b, einschließlich Informationen relativ zu einem Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12, beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 48, 50, 52a und 52b relativ zu dem Mittelpunkt 36 und/oder relativ zueinander für Objektpositionierungsberechnungen verwendet werden können und um zum Beispiel Objektpositionsdaten relativ zu dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 oder anderen Merkmalen des Fahrzeugs 12, wie etwa der Kupplungskugel 34 (1), mit bekannten Positionen relativ zu dem Mittelpunkt 36 zu erhalten. In einem Aspekt können die verschiedenen in dieser Schrift erörterten Systeme und Fahrzeugmerkmale, einschließlich des Erfassungssystems 15, des Bildgebungssystems 18, des Positionsbestimmungssystems 22, des Bremssteuersystems 70, des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Servolenksystems 20, der Näherungssensoranordnung 54, des Positionsbestimmungssystems 22 und der Fahrzeugsensoren, die in dieser Schrift erörtert werden, im Allgemeinen für Zwecke der Fahrzeugsteuerung verwendet werden, wie etwa unter der Steuerung des Benutzers, einschließlich möglicherweise mit Unterstützung eines Bordcomputers oder eines anderen Prozessors, der mit den Systemen und Merkmalen kommuniziert. Auf diese Weise können die Systeme und Merkmale gemeinsam als Fahrzeugsteuersystem bezeichnet werden, das durch die Steuerung 26 für die in dieser Schrift erörterte automatische Fahrzeugsteuerfunktionalität genutzt werden kann.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann konkret dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zunächst versuchen, etwaige Anhänger 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Anhängers 16, einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Arten, Größen oder Konfigurationen von Anhängern, die mit dem System 10 kompatibel sind, oder von Anhängern im Allgemeinen erfolgen kann. Die Steuerung 26 kann eine Bestätigung von dem Benutzer einholen, dass die Identifizierung des Anhängers 16 korrekt ist und es sich um den richtigen Anhänger handelt, für den ein unterstützter Kupplungsvorgang abgeschlossen werden soll, wie nachstehend genauer beschrieben. Nachdem der Anhänger 16 identifiziert ist, kann die Steuerung 26 dann den Koppler 14 dieses Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 gleichermaßen auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 14 oder von Kopplern im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in Form eines Aufklebers oder dergleichen in einer konkreten Position relativ zu dem Koppler 14 an dem Anhänger 16 auf eine Weise befestigt sein, die derjenigen ähnelt, die in dem US-Patent Nr. 9,102,271 vom gleichen Anmelder beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 64 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in den Bilddaten 55 sowie der Positionierung des Kopplers 14 relativ zu einer derartigen Markierung programmiert sein, sodass die Position 28 des Kopplers 14 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Steuerung 26 eine Bestätigung des bestimmten Kopplers 14 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 einholen. Falls die Bestimmung des Kopplers 14 nicht bestätigt wird, kann weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Einstellung der Position 28 des Kopplers 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer anderen Eingabe erleichtert werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 des Kopplers 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, was die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Position 28 des Kopplers 14 im Hinblick auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung der Bilddaten 55 einzustellen.
In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 für die Anfangsphasen eines automatisierten Kupplungsvorgangs anfänglich auf die Identifizierung des Anhängers 16 stützen, wobei der Positionierungsweg 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 in Richtung einer mittig ausgerichteten Position im Hinblick auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Positionierungsweg 32 präzisiert wird, sobald der Koppler 14 identifiziert ist. Ein derartiges Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, der weit genug von dem Fahrzeug 12 entfernt ist, um mit dem Zurücksetzen zu beginnen, ohne den genauen Endpunkt 35 des Positionierungswegs 32 zu kennen, und kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, in dem die Auflösung der Bilddaten 55 es ermöglicht, den Anhänger 16 genau zu identifizieren, in dem der Koppler 14 jedoch nicht genau identifiziert werden kann. Auf diese Weise kann die anfängliche rückwärtige Bewegung des Fahrzeugs 12 eine Kalibrierung verschiedener Eingaben oder Messungen des Systems 10 ermöglichen, durch die zum Beispiel die Genauigkeit von Abstandsmessungen verbessert werden kann, was dazu beitragen kann, dass die Identifizierung des Kopplers 14 genauer wird. Auf ähnliche Weise führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bilds innerhalb der Daten 55, was die Auflösung verbessern oder den Koppler 14 relativ zu den übrigen Abschnitten des Anhängers 16 bewegen kann, sodass dieser leichter identifiziert werden kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und die Betriebsroutine 68 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Positionierungsweg 32 zu bestimmen, entlang welchem das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 des Anhängers 16 aneinander auszurichten. Bei der Einleitung des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie zum Beispiel durch eine Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 identifizieren und mindestens versuchen, die Position 28 des Kopplers 14 in Bezug auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung der Bilddaten 55 gemäß einem der vorstehend erörterten Beispiele zu schätzen, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 14 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen einer die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 verbindenden Linie und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann außerdem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 einzeln oder in Kombination mit den Bilddaten des Kopplers 14 verwenden, um die Ausrichtung oder die Fahrtrichtung 33 des Anhängers 16 zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Positionsweg 32 weiter abgeleitet werden, um das Fahrzeug 12 im Hinblick auf den Anhänger 16 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches der Fahrtrichtung 33 des Anhängers 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 auszurichten. Es ist anzumerken, dass eine derartige Ausrichtung unter Umständen nicht erfordert, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel zu oder kollinear mit dem Kurs 33 des Anhängers 16 verläuft, sondern einfach innerhalb eines Bereichs liegen kann, der im Allgemeinen eine Verbindung der Kupplungskugel 34 mit dem Koppler 14 ohne eine Kollision zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ermöglicht, und ferner ein unmittelbares kontrolliertes Rückwärtsfahren des Anhängers 16 unter Verwendung des Fahrzeugs 12 ermöglichen kann. Auf diese Weise kann der Winkelbereich derart sein, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Anhänger 16 am Ende der Betriebsroutine 68 derart ist, dass der Winkel zwischen der Längsachse 13 und dem Kurs 33 im gekoppelten Zustand kleiner als der Ausbrechwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 oder eine realistische Schätzung davon ist. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derart sein, dass die Längsachse 13 in jeder Richtung innerhalb von etwa 30° von der Kollinearität mit der Fahrtrichtung 33 liegt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, nachdem sie die Positionierung D_c, α_c des Kopplers 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugpositionierungsweg 32 zum Ausrichten der Fahrzeugkupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Insbesondere können verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 62 der Steuerung 26 gespeichert sein, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, der in dieser Schrift als L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max, in den die gelenkten Räder 76 eingeschlagen werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ dazu verwendet werden, einen entsprechenden Wenderadius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{W}{t a n δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 26 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Wenderadius ρ_min wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{W}{t a n δ_{m a x}} .$
Die Wegableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugpositionierungsweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 34 an der geschätzten Position 28 des Kopplers 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindestwenderadius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass der Positionierungsweg 32 den kleinstmöglichen Raum und die kleinstmögliche Anzahl an Manövern verwendet. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 82 beruhen kann, um sowohl einen seitlichen Abstand von dem Koppler 14 als auch einen vorderen oder hinteren Abstand zu dem Koppler 14 zu bestimmen und einen Positionierungsweg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche seitliche und vorwärtige sowie rückwärtige Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Einschränkungen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Positionierungswegs 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L relativ zu dem nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem anderen konkreten, bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die notwendige Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine horizontale Bewegung des Kopplers 14 in einer Fahrtrichtung durch Bestimmen der Bewegung des Kopplers 14 in der vertikalen Richtung, die notwendig ist, um die Kupplungskugel 34 innerhalb des Kopplers 14 aufzunehmen, kompensieren kann. Eine solche Funktionalität wird in dem gleichzeitig anhängigen US-Patent Nr. 9,821,845 vom gleichen Anmelder und die US-Patentanmeldung Nr. 2020/0023695 genauer erörtert, deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme ausdrücklich eingeschlossen sind.
Wie vorstehend erörtert, wird dann ermöglicht, dass die Steuerung 26, sobald der gewünschte Positionierungsweg 32 einschließlich des Endpunkts 35 bestimmt worden ist, mindestens das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 steuert, wobei das Antriebsstrangsteuersystem 72 und das Bremssteuersystem 70 (entweder durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert, wie nachstehend erörtert) die Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten bezüglich der Position des Fahrzeugs 12 während dessen Bewegung von dem Positionsbestimmungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 so steuert, wie es nötig ist, um das Fahrzeug 12 auf dem Positionierungsweg 32 zu halten. Insbesondere kann der Positionierungsweg 32, der auf Grundlage des Fahrzeug 12 und der Geometrie des Lenksystems 20 bestimmt worden ist, den Lenkwinkel δ wie durch den Positionierungsweg 32 vorgegeben in Abhängigkeit der Position des Fahrzeugs 12 darauf einstellen. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Positionierungsweg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Einstellung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der nachverfolgten Fahrzeugposition abhängig ist.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugpositionierungsweg 32 bestimmt werden, um die notwendige seitliche und rückwärtige Bewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringsten Anzahl von Manövern zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Positionierungsweg 32 zwei Abschnitte beinhalten, die durch das Lenken der Räder 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um die notwendige seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückzulegen, während das schlussendliche gerade, rückwärtige Rücksetzsegment bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene Versatzausrichtung an dem Koppler 14 zu bringen. Es wird angemerkt, dass Variationen des dargestellten Positionierungswegs 32 verwendet werden können. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c, α_c des Kopplers 14 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Positionierungsweg 32 zurücklegt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 14 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzungen kontinuierlich abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 66 nach Bedarf bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Positionsweg 32 zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Positionsweg 32, der unter Verwendung der von einer tragbaren Vorrichtung 96, wie etwa einem Smartphone, abgerufenen Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet ist, feinabgestimmt werden, sobald die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 in den Bilddaten 55 identifizieren kann, wobei kontinuierliche Aktualisierungen für den Positionsweg 32 auf ähnliche Weise abgeleitet werden, wenn die Bilddaten 55 während der Annäherung an den Anhänger 16 immer eindeutiger werden. Es wird ferner angemerkt, dass, bis eine derartige Bestimmung durchgeführt werden kann, die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 bei seiner Bewegung entlang des Positionswegs 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunkts 35 nachzuverfolgen.
Wie in 4-6 gezeigt, kann, sobald der Anhänger 16 und der Koppler 14 identifiziert worden sind und das System 10 den Positionsweg 32 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 bestimmt, die Steuerung 26, die die Betriebsroutine 68 ausführt, das Fahrzeug 12 weiterhin steuern, bis sich die Kupplungskugel 34 an dem gewünschten Endpunkt 35 relativ zu dem Koppler 14 befindet, damit der Koppler 14 mit der Kupplungskugel 34 in Eingriff tritt, wenn der Koppler 14 in eine horizontale Ausrichtung daran abgesenkt wird. In dem vorstehend erörterten Beispiel überwacht die Bildverarbeitungsroutine 64 kontinuierlich die Positionierung D_c,α_c des Kopplers 14, ununterbrochen oder sobald dies verfügbar ist, während der Ausführung der Betriebsroutine 68, einschließlich wenn der Koppler 14 für die Rückfahrkamera 48 deutlicher sichtbar wird, wobei sich das Fahrzeug 12 weiterhin entlang des Positionswegs 32 bewegt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 außerdem durch die Koppelnavigationsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Position 28 des Kopplers 14 kontinuierlich aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 66 eingegeben wird, für den Fall, dass der Positionsweg 32 und/oder der Endpunkt 35 verfeinert werden können/kann oder aktualisiert werden sollten/sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen zur Entfernung D_c oder zum Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 55), einschließlich, wenn sich das Fahrzeug näher an den Anhänger 16 bewegt, wie in den 4 und 5 gezeigt. Weiterhin kann davon ausgegangen werden, dass der Koppler 14 statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 durch weiteres Nachverfolgen des Kopplers 14 nachverfolgt werden kann, um die Notwendigkeit zur Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine vorbestimmte Sequenz von Manövern durchlaufen, die ein Lenken des Fahrzeugs 12 mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max oder weniger beinhaltet, während die Position D_c, α_c des Kopplers 14 nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 mit deren gewünschter Position 38 in Bezug auf die nachverfolgte Position 28 des Kopplers 14 zusammenzuführen, wie vorstehend erörtert und in 6 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 7 ist das beabsichtigte Ergebnis des Manövrierens des Fahrzeugs 12 entlang des Positionierungswegs 32 zu dem Endpunkt 35 eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 des Anhängers 16, wie vorstehend erörtert. Wie weiter unten erörtert, kann die Position der Kupplungsbaugruppe 23 relativ zu dem Koppler 14 jedoch, wenn das Fahrzeug 12 den Endpunkt 35 erreicht hat, unter verschiedenen Umständen aufgrund einer Vielzahl von Faktoren variieren. Demnach kann die Steuerung 26 dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, ob eine akzeptable Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 oder einem Abschnitt davon (z. B. der Kupplungskugel 34) und dem Koppler 14 bei Abschluss der Bewegung entlang des Positionierungswegs 32 durch das Fahrzeug 12 tatsächlich erfolgt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann dies durch Bestimmen der Position der Kupplungsbaugruppe 23 in Bezug auf die Position des Kopplers 14 erreicht werden. In einigen Beispielen kann ein Versatz Δc zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler 14 berechnet und mit einem Versatzschwellenwert Δc_max verglichen werden.
Eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 des Anhängers 16 kann auftreten, wenn es einen geringen oder keinen erkennbaren Versatz Δc zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 des Anhängers 16 gibt, sodass die Kupplungsbaugruppe 23 und der Koppler 14 ohne zusätzliche Bewegung des Fahrzeugs 12 ausgerichtet werden können. In einigen Ausführungsformen kann die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 des Anhängers 16 erfolgen, wenn ein Versatz Δc zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 vorhanden ist, der Versatz Δc den Versatzschwellenwert Δc_max jedoch nicht überschreitet.
Der Versatzschwellenwert Δc_max des Abstands kann auf Grundlage der Fähigkeit eines Benutzers festgelegt werden, die Kupplungsbaugruppe 23 an dem Koppler 14 zu befestigen, indem der Koppler 14 des Anhängers 16 abgesenkt wird und/oder die Kupplungsbaugruppe 23 des Fahrzeugs 12 angehoben wird, ohne eine zusätzliche Vorwärts- und/oder Rückwärtsverstellung des Fahrzeugs 12 und/oder des Anhängers (d. h., das Anbringen kann ohne zusätzliche Drehung der Räder 76 oder 77 des Fahrzeugs 12 und/oder des Anhängers 16 erfolgen). Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen, in denen die Kupplungsbaugruppe 23 die Kupplungskugel 34 beinhaltet und der Koppler 14 eine entsprechende Kupplungskugelaufnahme 19 beinhaltet, die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 mit der Kupplungskugelaufnahme 19 ausgerichtet sein, wenn der Versatz Δc zwischen der Kupplungskugel 34 und der Kupplungskugelaufnahme 19 nicht verhindert, dass die Kupplungskugel 34 über eine vertikale Bewegung der Kupplungskugel 34 und/oder des Kopplers 14 in der Kupplungskugelaufnahme 19 sitzt - ohne die Notwendigkeit einer weiteren Drehung der Räder des Anhängers 16 und/oder des Fahrzeugs 12. In derartigen Beispielen kann der Versatzschwellenwert Δc_max etwa die Hälfte des Durchmessers der Kupplungskugel 34 betragen. Demnach kann bestimmt werden, dass die Kupplungskugel 34 mit der Kugelaufnahme 19 des Kopplers 14 ausgerichtet ist, wenn ein Mittelpunkt 140 der Kupplungskugel 34 um nicht mehr als eine Hälfte des Durchmessers der Kupplungskugel 34 von dem Mittelpunkt der Kupplungskugelpfanne 19 versetzt ist. Die in 7 veranschaulichte Ausführungsform bildet zum Beispiel einen Versatz Δc zwischen der Kupplungskugel 34 und der Kupplungskugelaufnahme 19 ab, der größer als der Versatzschwellenwert Δc_max ist. Dementsprechend ist keine akzeptable Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 aufgetreten. Es wird in Betracht gezogen, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Versatzschwellenwert Δc_max einer oder mehrere von einer Vielzahl von Abständen sein kann und innerhalb der Steuerungslogik und/oder des Speichers 62 auf Grundlage von einem oder mehreren einer Vielzahl von Faktoren (z. B. Anhängerkupplungsbaugruppe 23 und/oder Größe, Art, relative Position usw. des Kopplers 14) eingestellt sein kann.
Unter Bezugnahme nun auf 7-10B, kann, wie vorstehend erwähnt, eine Fehlausrichtung zwischen dem Koppler 14 und der Kupplungsbaugruppe 23 (z.B. die Kupplungsbaugruppe 23, die um einen Abstand versetzt ist, der den Versatzschwellenwert Δc_max überschreitet) vorhanden sein, wenn sich das Fahrzeug 12 am Endpunkt 35 des Wegs 32 aufgrund eines Fehlers aus einem breiten Bereich von Variablen oder anderen Faktoren befindet. Zum Beispiel können verschiedene Zustände des Bremssystems, verschiedene Arten von Straßenbelägen, Schwankungen des Fahrzeuggewichts, verschiedene Reifengestaltungen, ein Maß an Reifenverschleiß, ein Gradient des Geländes, Software-Latenz, Netzwerkinterferenz usw. das Niveau der Präzision, die das Fahrzeug 12 beim Ausrichten der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kupplers 14 erreichen kann, beeinflussen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 dazu konfiguriert sein, eine Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung auszuführen, die versuchen kann, die vorstehend erörterte anfängliche Fehlausrichtung zu beheben. Die Ausführung der Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung kann das Fahrzeug 12 dazu auffordern, eine Vielzahl von Manövern durchzuführen. In einigen Beispielen kann die Steuerung 26, wenn bestimmt wird, dass eine Fehlausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 vorliegt, die Routine ausführen, indem sie einen Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs 12 von dem Endpunkt 35 vorwärts erzeugt und einen Befehl zum anschließenden Manövrieren des Fahrzeugs 12 rückwärts entlang eines Ausrichtungswegs 98 erzeugt. Wie hierin weiter beschrieben, kann die Steuerung 26 in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von Vorwärts- und Rückwärtsmanövern des Fahrzeugs 12 im Verlauf des Ausführens der Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung veranlassen.
Unter Bezugnahme auf die 8A-10B kann der Abstand des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 während der Ausführung der Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung auf Grundlage von einem oder mehreren einer Vielzahl von Faktoren bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand des Vorwärtsmanövers auf der Durchführbarkeit des Erreichens einer Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 über ein anschließendes Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 aus der nach vorn manövrierten Position des Fahrzeugs 12 beruhen. Anders ausgedrückt, kann die Entfernung, die das Fahrzeug 12 vor der Beendigung des Vorwärtsmanövers zurücklegt, auf dem Abstand beruhen, den das Fahrzeug 12 von dem Anhänger 16 entfernt sein muss, damit die Kupplungsbaugruppe 23 des Fahrzeugs 12 über ein anschließendes Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 erfolgreich an dem Koppler 14 des Anhängers 16 ausgerichtet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 8A und 8B kann die Steuerung 26 in verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit verschiedenen anderen Fahrzeugkomponenten und/oder -systemen (z. B. dem Erfassungssystem 15) die Durchführbarkeit des Ausrichtens der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 bestimmen, wenn sich das Fahrzeug 12 in einer gegebenen Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 26 eine Bestimmung hinsichtlich der Durchführbarkeit der Ausrichtung auf Grundlage davon treffen, ob die Kupplungsbaugruppe 23 den Koppler 14 schneiden würde, wenn das Fahrzeug 12 bei einem maximalen Lenkwinkel δ_max rückwärts fahren würde. Anders gesagt kann, ob die Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 von der Steuerung 26 an einer gegebenen Position des Fahrzeugs 12 als durchführbar erachtet wird, darauf beruhen, ob sich eine Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 ergeben würde, wenn das Fahrzeug 12 ein Rückwärtsmanöver bei dem maximalen Lenkwinkel δ_max von der gegebenen Position des Fahrzeugs 12 ausführen würde. Im Betrieb gemäß dem veranschaulichten Beispiel ist die Kupplungsbaugruppe 23 anfänglich mit dem Koppler 14 fehlausgerichtet, wenn sich das Fahrzeug 12 an dem Endpunkt 35 befindet, wie in 8A gezeigt. Wie in 8B veranschaulicht, manövriert das Fahrzeug 12 entlang der Linie 100 von dem Endpunkt 35 vorwärts, bis die Steuerung 26 bestimmt, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 des Anhängers 16 über ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 mit dem maximalen Lenkwinkel δ_max (dargestellt durch die Linie 102, die einem durch die Steuerung 26 erzeugten Ausrichtungsweg entspricht) aus der vorwärts manövrierten Position 106 des Fahrzeugs 12 machbar ist. Wenn die Position 106 erreicht ist, erzeugt die Steuerung 26 einen Befehl zum Beenden des Vorwärtsmanövers und zum Anhalten des Fahrzeugs 12.
In einigen Aspekten kann die Steuerung 26 die Durchführbarkeitsbestimmung auf Grundlage von zusätzlichen und/oder alternativen Faktoren vornehmen. Zum Beispiel kann die Steuerung 26 zusätzlich zum Basieren der Machbarkeit auf der erwarteten Kreuzung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 bei einem maximalen Lenkwinkel δ_max die Machbarkeit der Ausrichtung darauf basieren, ob das Fahrzeug 12 einen Abstand über die Fahrzeugposition hinaus fährt, wo die erwartete Kreuzung zuerst bestimmt wird (z. B. Endpunkt 35). Anders ausgedrückt kann die Steuerung 26 dazu konfiguriert sein, nicht zu bestimmen, dass eine Ausrichtung durchführbar ist, bis das Fahrzeug 12 eine Strecke über den Punkt hinaus fährt, an dem das Kupplungsunterstützungssystem 10 anfänglich bestimmt, dass ein Schnittpunkt zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 über ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 mit dem maximalen Lenkwinkel δ_max erfolgen kann. In verschiedenen Ausführungsformen kann dieser zusätzliche Faktor beim Bestimmen der Durchführbarkeit der Ausrichtung dazu beitragen, Fehler und/oder Unsicherheiten zu minimieren, die beim Bestimmen eines geplanten Wegs des Fahrzeugs 12 auftreten können. Es wird in Betracht gezogen, dass in einigen Umsetzungen, wenn das Fahrzeug 12 die zusätzliche Strecke fährt, die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die Kupplungsbaugruppe 23 über das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 erfolgreich an dem Koppler 14 ausgerichtet wird.
Die Steuerung 26 kann die Durchführbarkeitsbestimmung auf Grundlage davon treffen, ob die Steuerung 26 bestimmt, dass die Ausrichtung erreicht werden kann, indem ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 unter Verwendung der Wegableitungsroutine 66 ausgeführt wird. Mit anderen Worten kann die Steuerung 26 die Machbarkeit auf Grundlage der Ausgaben der Wegableitungsroutine 66 bestimmen, die auch beim Ableiten des Positionierungswegs 32 des Fahrzeugs 12 verwendet wird. Es wird in Betracht gezogen, dass eine zusätzliche Entfernung in die Bestimmung einbezogen werden kann.
Ein Beispiel für die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei denen es erforderlich sein kann, dass ein Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin durch das Fahrzeug 12 während des Vorwärtsmanövers überschritten wird, bevor das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 gestoppt wird, auf Grundlage der Bestimmung, dass die Ausrichtung machbar ist, ist in 9A und 9B gezeigt. Wie vorstehend erörtert, kann die Steuerung 26 dazu konfiguriert sein, keine Beendigung des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 zu veranlassen, wenn das Fahrzeug 12 einen Mindestvorwärtsfahrschwellenwert Tmin nicht überschritten hat, obwohl die Steuerung 26 bestimmt, dass die Ausrichtung zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 über ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 mit dem maximalen Lenkwinkel δ_max (oder mit einem Lenkwinkel δ, der geringer ist als der maximale Lenkwinkel δ_max, der in der Wegableitungsroutine 66 verwendet wird) erfolgen kann. Ferner kann in einigen Ausführungsformen die Beendigung des Vorwärtsmanövers durch die Steuerung 26 nicht veranlasst werden, obwohl das Fahrzeug 12 den zusätzlichen Abstand über den Punkt hinaus fährt, an dem das Kupplungsunterstützungssystem 10 anfänglich bestimmt, dass das Kreuzen zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 erfolgen kann, auf Grundlage davon, dass das Fahrzeug 12 den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert T_min nicht überschritten hat.
Im Betrieb des Systems 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel der 9A-9C ist die Kupplungsbaugruppe 23 anfänglich mit dem Koppler 14 fehlausgerichtet, wenn sich das Fahrzeug 12 an dem Endpunkt 35 befindet, wie in 9A gezeigt. Wie in 9B veranschaulicht, manövriert das Fahrzeug 12 entlang der Linie 100 von dem Endpunkt 35 vorwärts zu der Position 106 an welcher die Steuerung 26 bestimmt, dass ein Kreuzen der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 über ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 mit dem maximalen Lenkwinkel δ_max (dargestellt durch die Linie 102) erwartet ist. Wie dargestellt, überschreitet jedoch der entlang der Linie 100 zur Position 106 zurückgelegte Abstand den Mindestvorwärtsfahrtentfernungsschwellenwert T_min trotz eines erwarteten Schnittpunkts der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 über ein Rückwärtsmanöver aus der Position 106 nicht. Dementsprechend, wie in 9C gezeigt, wird das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 entlang der Linie 100 fortgesetzt, bis der Mindestvorwärtsfahrtentfernungsschwellenwert Tmin an der vorwärts manövrierten Position 108 des Fahrzeugs 12 überschritten wurde. Wenn die Position 108 erreicht ist, erzeugt die Steuerung 26 einen Befehl zum Beenden des Vorwärtsmanövers und zum Anhalten des Fahrzeugs 12.
Der Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin kann bei der Bestimmung berücksichtigt werden, wann das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 beendet wird, um dabei zu helfen, Fehler zu minimieren, die zu einer Fehlausrichtung nach einem nachfolgenden Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 führen können. Insbesondere kann eine Routine, die den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin verwendet, genauere nachfolgende Rückwärtsfahrzeugmanöver ermöglichen als eine Routine, die die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 beendet, wenn die erwartete Kreuzung bestimmt wird, unabhängig davon, wie nahe sich das Fahrzeug 12 an dem Anhänger 16 befindet. In einigen Fällen kann das Verwenden des Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwerts Tmin das System dabei unterstützen, jegliche Ungenauigkeit zu vermeiden, die sich aus dem Versuch ergeben kann, das Fahrzeug 12 über eine oder mehrere kurze Bewegungen oder „Stöße“ des Fahrzeugs 12 in die Rückwärtsrichtung genau zu positionieren. Das „Anstoßen“ des Fahrzeugs 12 auf diese Weise kann einen Fehler verursachen, der zu einer Fehlausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 führt. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 12 in einigen Ausführungsformen, wenn das Fahrzeug 12 gestoppt wird, bevor das Fahrzeug 12 den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin überschreitet, beim Lösen der Bremsen rückwärts schaukeln, was sich negativ auf die Genauigkeit des nachfolgenden Rückwärtsmanövers auswirken kann. Es wird in Betracht gezogen, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin auf eine oder mehrere einer Vielzahl von Entfernungen auf Grundlage von einem oder mehreren einer Vielzahl von Faktoren und/oder Parametern eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann in einigen Umsetzungen der Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert derart festgelegt sein, dass eine vollständige Drehung eines Rads des Fahrzeugs 12 erfolgen muss, bevor der Schwellenwert überschritten wird.
Unter Bezugnahme auf 10A und 10B kann die Entfernung des Vorwärtsmanövers in einem anderen Beispiel teilweise darauf beruhen, ob ein Vorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 erfüllt wird. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 26 dazu konfiguriert sein, einen Befehl zum Stoppen des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 zu erzeugen, wenn der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 erfüllt wird. Ferner kann die Steuerung 26 dazu konfiguriert sein, den Befehl zum Stoppen des Vorwärtsmanövers zu erzeugen, obwohl sich das Fahrzeug 12 in einer Position befindet, in der die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 nicht als durch Ausführen eines nachfolgenden Rückwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 machbar bestimmt ist.
Im Betrieb des Systems 10 in dem vorliegenden Beispiel, ist die Kupplungsbaugruppe 23 anfänglich mit dem Koppler 14 fehlausgerichtet, wenn sich das Fahrzeug 12 an dem Endpunkt 35 befindet, wie in 10A gezeigt. Wie in 10B veranschaulicht, manövriert das Fahrzeug 12 entlang der Linie 100 von dem Endpunkt 35. Währenddessen bewertet die Steuerung 26, ob eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 an den sich ändernden Positionen des Fahrzeugs 12 entlang der Linie 100 machbar wäre. Wie in 10B gezeigt, wird der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax des Fahrzeugs 12 an der Position 110 des Fahrzeugs 12 erfüllt, und die Steuerung 26 beendet das Vorwärtsmanöver, um das Fahrzeug 12 anzuhalten, obwohl die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 über ein Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 bei dem maximalen Lenkwinkel δ_max (dargestellt durch die Linie 102) aus der Position 110 des Fahrzeugs 12 nicht machbar ist.
Es wird in Betracht gezogen, dass in verschiedenen Ausführungsformen der Höchstvorwärtsentfernungsschwellenwert Tmax auf eine Reichweite von Werten auf Grundlage von einem oder mehreren einer Vielzahl von Faktoren und/oder Parametern eingestellt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die maximale Vorwärtsfahrentfernung auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 2 Fuß usw.) eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann der Vorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax auf Grundlage bestimmter Bedingungen variieren. Zum Beispiel kann der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax auf der Umgebung des Fahrzeugs 12 beruhen, wie sie durch das Erfassungssystem 15 erfasst ist. Zur Veranschaulichung kann in einem nicht einschränkenden Beispiel der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax in einem ersten Fall auf zwei Fuß eingestellt werden, auf Grundlage der Tatsache, dass ein Hindernis durch das Erfassungssystem 15 etwas mehr als zwei Fuß von der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 12 entfernt detektiert wird, sodass ein unbeabsichtigter Kontakt aufgrund des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 vermieden würde. In einem zweiten Fall kann der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax auf drei Fuß eingestellt werden, auf Grundlage davon, dass ein Hindernis durch das Erfassungssystem 15 etwas mehr als drei Fuß von der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 12 detektiert ist. Es wird in Betracht gezogen, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert T_max in einigen Ausführungsformen auf Grundlage sich ändernder Umgebungsbedingungen und/oder anderer Faktoren eingestellt werden kann. Ferner versteht es sich, dass sich der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax auf die durch das Fahrzeug 12 zurückgelegte Strecke und/oder die Position des Fahrzeugs 12 beziehen kann, in einigen Ausführungsformen (z. B. die Position des Fahrzeugs 12 im Allgemeinen relativ zu Endpunkt 35, relativ zu dem Anhänger 16 usw.).
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Lenkwinkel δ des Fahrzeugs 12 während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 im Allgemeinen, im Wesentlichen, hauptsächlich und/oder vollständig konstant sein. In einigen Ausführungsformen kann der Lenkwinkel δ während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 festgelegt sein. In einigen Beispielen kann die Bewegung des Fahrzeugs 12 beim Manövrieren vorwärts im Allgemeinen, im Wesentlichen, hauptsächlich und/oder vollständig gerade sein. Anders ausgedrückt kann der Lenkwinkel δ anfänglich so eingestellt sein, dass das Festlegen des Lenkwinkels δ vor dem Vorwärtsmanöver dazu führt, dass das Fahrzeug 12 während des Vorwärtsmanövers geradeaus in die Fahrzeugvorwärtsrichtung fährt. Es wird in Betracht gezogen, dass das Fahrzeug 12 in anderen Aspekten während des Vorwärtsmanövers abbiegen kann. Ferner wird in Betracht gezogen, dass in noch weiteren Aspekten der Lenkwinkel δ des Fahrzeugs 12 im Verlauf des Vorwärtsmanövers variieren kann.
Das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 endet, wenn die Steuerung 26 einen Befehl erzeugt, der ein oder mehrere Systeme (z. B. Bremssteuersystem, Antriebsstrangsteuersystem usw.) des Fahrzeugs 12 dazu auffordert, die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu beenden. Das eine oder die mehreren Systeme können dann den Befehl zum Stoppen des Fahrzeugs 12 ausführen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8A-10B, kann die Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung auch das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 beinhalten, nachdem das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 abgeschlossen ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 12 entlang des Ausrichtungswegs 98 rückwärts manövriert werden. Der Ausrichtungsweg 98 kann der Weg des Fahrzeugs 12 sein, von dem vorhergesagt wird, dass er, wenn er gefahren wird, dazu führt, dass das Fahrzeug 12 derart positioniert ist, dass die Kupplungsbaugruppe 23 und der Koppler 14 ausgerichtet oder im Allgemeinen so nahe wie möglich an der Ausrichtung sind, unter Berücksichtigung der Startposition des Fahrzeugs 12 und/oder anderer Faktoren. In einigen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Ausrichtungsweg 98 des Fahrzeugs 12 durch Ausführen der Wegableitungsroutine 66 bestimmen. Somit kann in einigen Ausführungsformen die gleiche Routine ausgeführt werden, um den Positionierungsweg 32 und den Ausrichtungsweg 98 des Fahrzeugs 12 zu bestimmen (die Wegableitungsroutine 66). Es wird in Betracht gezogen, dass in einigen Ausführungsformen unterschiedliche Verfahren, Ansätze und/oder Routinen verwendet werden können, um den Ausrichtungsweg 98 und/oder den Positionierungsweg 32 zu bestimmen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 8A-10B, wie vorstehend kurz beschrieben, kann erwartet werden, dass eine Bewegung entlang des Ausrichtungswegs 98 über das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 entweder (1) eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 oder (2) eine Positionierung des Fahrzeugs 12 relativ zu dem Anhänger 16 ergibt, was dazu führt, dass die Kupplungsbaugruppe 23 und der Koppler 14 angesichts der Position des Fahrzeugs 12 relativ zu dem Anhänger 16 zu Beginn des Rückwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 so nahe wie möglich an der Ausrichtung positioniert sind. In verschiedenen Beispielen kann erwartet werden, dass die Ausführung des Rückwärtsmanövers entlang des Ausrichtungswegs 98 (aber aufgrund eines möglichen Fehlers bei Betriebsfunktionen und/oder anderen Faktoren nicht garantiert) zu einer Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 führt, wenn die Steuerung 26 bestimmt hat, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 an der Position des Fahrzeugs 12 machbar ist, von der aus das Rückwärtsmanöver eingeleitet wird. Zum Beispiel wäre die Ausrichtung das erwartete Ergebnis des Manövrierens des Fahrzeugs 12 entlang der Ausrichtungswege 98, die in 8B und 9C gezeigt und in 8C und 9D ausgeführt sind, da die Steuerung 26 bestimmt hatte, dass die Ausrichtung machbar war. Jedoch kann erwartet werden, dass die Ausführung des Rückwärtsmanövers entlang des Ausrichtungswegs 98 nicht zu einer Ausrichtung führt, wenn die Steuerung 26 bestimmt, dass eine Ausrichtung an der Position des Fahrzeugs 12, in der das Rückwärtsmanöver eingeleitet wird, nicht machbar ist (oder noch bestimmen muss, dass eine Ausrichtung machbar ist). Dies kann auftreten, wenn das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 gestoppt wird, bevor die Ausrichtung durchführbar wird, da der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax des Fahrzeugs 12 erfüllt ist, bevor eine Position erreicht wird, bei der das Rückwärtsfahren entlang des Ausrichtungswegs tatsächlich zu einer Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 führt, wie in 10B gezeigt. In einem derartigen Fall kann ein nachfolgendes Manöver das Fahrzeug 12 derart positionieren, dass die Kupplungsbaugruppe 23 und der Koppler 14 auf Grundlage der Fahrzeugstartposition 110 so nahe wie möglich an der Ausrichtung positioniert sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Ausrichtungswegs 98 in einer derartigen Situation dazu führen, dass der maximale Lenkwinkel δ_max durch die Steuerung 26 während des Rückwärtsmanövers entlang des Ausrichtungswegs 98 befohlen wird. Es wird in Betracht gezogen, dass in einigen Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ zu dem maximalen Lenkwinkel δ_max andere, kleinere Lenkwinkel verwendet werden können.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 entlang des Ausrichtungswegs 98 im Allgemeinen eine kontinuierliche Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 sein. In einigen Ausführungsformen kann das Rückwärtsmanöver nicht durch eingreifende Vorwärtsbewegungen des Fahrzeugs 12 unterbrochen werden. In einigen Beispielen kann das Rückwärtsmanöver ununterbrochen durch Zwischenstopps des Fahrzeugs 12 vor dem Abschluss des Rückwärtsmanövers unterbrochen werden, wobei das Fahrzeug 12 angehalten wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausrichtungsweg 98 aktualisiert werden, während das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 ausgeführt wird. Dies kann die Chancen einer erfolgreichen Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 verbessern, da die Position des Anhängers 16 und des Kopplers 14 des Anhängers 16 durch das Erfassungssystem 15 deutlicher erkennbar werden kann, wenn der Abstand zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 abnimmt.
Wenn das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 entlang des Ausrichtungswegs 98 abgeschlossen ist, kann die Steuerung 26 einen Befehl erzeugen, der ein oder mehrere Systeme (z. B. Bremssteuersystem, Antriebsstrangsteuersystem usw.) des Fahrzeugs 12 dazu auffordert, die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu beenden. Das eine oder die mehreren Systeme führen dann den Befehl zum Stoppen des Fahrzeugs 12 aus. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Bremssteuersystem des Fahrzeugs 12 dazu aufgefordert werden, das Fahrzeug 12 bei Beendigung des Rückwärtsmanövers des Fahrzeugs 12 bis zu einem oder mehreren anderen Schritten der Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung in einer im Allgemeinen festen Position zu halten (d. h. der Bremsdruck wird weiterhin angewendet), wie nachstehend weiter erörtert.
In verschiedenen Ausführungsformen, wenn das Rückwärtsmanöver des Fahrzeugs 12 beendet ist, kann die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 in Bezug auf den Koppler 14 durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 neu berechnet werden, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug 12 in der ausgerichteten Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 nach Abschluss des Rückwärtsmanövers den Versatz Δc zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 neu berechnen. Nachdem der Versatz Δc neu berechnet wurde, kann die Steuerung 26 den Versatz Δc mit dem Versatzschwellenwert Δc_max vergleichen, um zu bestimmen, ob die Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 ausgerichtet ist (d. h., zu bestimmen, ob der Versatz Δc innerhalb des Versatzschwellenwerts Δc_max liegt oder diesen überschreitet). In verschiedenen Ausführungsformen, wenn die Kupplungsbaugruppe 23 nicht mit dem Koppler 14 ausgerichtet ist, kann die Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung die Schritte des Manövrierens des Fahrzeugs 12 vorwärts und des anschließenden Manövrierens des Fahrzeugs 12 rückwärts entlang des Ausrichtungswegs 98 ein oder mehrere Male wiederholen, bis die Kupplungsbaugruppe 23 schließlich mit dem Koppler 14 ausgerichtet ist. Alternativ kann die Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung nach einem oder mehreren erfolglosen Versuchen, die Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 über die Vorwärts- und Rückwärtsmanöver neu auszurichten, enden. Wie hierin weiter erörtert, kann die Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung zusätzlich zum Manövrieren des Fahrzeugs 12 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung Schritte beinhalten. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die anfängliche Berechnung und die anschließende Neuberechnung des Versatzes Δc und/oder der anfängliche oder nachfolgende Vergleiche der berechneten Versätze Δc und der Versatzschwellenwerte Δc_max Schritte sein, die in der Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung beinhaltet sind. Ferner wird in Betracht gezogen, dass die Routine 84 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung in einigen Ausführungsformen andere Schritte beinhalten kann, die nachstehend ausführlicher erörtert werden, sowie verschiedene andere Schritte, die hierin nicht erörtert sind.
Unter Bezugnahme auf 11 ist ein Verfahren 146 zum Betreiben des Kupplungsunterstützungssystems 10 beispielhaft in einem Ablaufdiagramm veranschaulicht. Innerhalb des umfassenderen Verfahrens, das durch das System 10 umgesetzt wird, ist ein Verfahren ausgeführt, wie es unter Bezugnahme auf 3-7 zum Korrigieren einer Fehlausrichtung zwischen einer Kupplungsbaugruppe 23 und einem Koppler 14 (Schritte 158-180) beschrieben ist. Bei Schritt 148 wird das Kupplungsunterstützungssystem 10 gestartet. In einigen Beispielen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 an einem beliebigen Punkt gestartet werden, wenn sich der Koppler 14 in dem Sichtfeld 49, 51, 53a, 53b von mindestens einer Kamera 48, 50, 52a, 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 befindet. Dementsprechend, sobald das Kupplungsunterstützungssystem 10 eingeleitet ist, kann die Steuerung 26 das Bildgebungssystem 18 verwenden, um die darstellbare Szene bei Schritt 150 unter Verwendung beliebiger oder aller der Kameras 48, 50, 52a, 52b abzutasten. Die Szenenabtastung in Schritt 150 kann das Bildstück erzeugen, das dazu verwendet werden kann, den Koppler 14 und gegebenenfalls den zusammenhängenden Anhänger 16 zu identifizieren.
Bei Schritt 152 kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Positionierungsweg 32 des Fahrzeugs 12 bestimmen, der die Kupplungsbaugruppe 23 in der Nähe des Kopplers 14 platziert (d. h. in Ausrichtung mit dem Koppler 14 oder so nahe wie möglich an der Ausrichtung mit dem Koppler 14). In verschiedenen Ausführungsformen kann Schritt 152 des Bestimmens des Positionierungswegs 32 den Teilschritt des Bestimmens des Endpunkts 35 des Positionierungswegs 32 beinhalten, der die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 nahe beieinander platziert. Die Steuerung 26 verwendet die Wegableitungsroutine 66, um den Positionierungsweg 32 dazu zu bestimmen, das Fahrzeug 12 mit dem Endpunkt 35 auszurichten. Sobald der Positionierungsweg 32 abgeleitet worden ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer U dazu auffordern, die Kontrolle von zumindest dem Lenkrad des Fahrzeugs 12 (und gegebenenfalls der Drossel 73 und des Bremssteuerungssystems 70 in verschiedenen Umsetzungen des Kupplungsunterstützungssystems 10, wobei die Steuerung 26 die Steuerung des Antriebsstrangsteuerungssystems 72 und Bremssteuerungssystems 70 während der Ausführung der Betriebsroutine 68 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 entlang des Positionierungswegs 32 manövriert wird (3).
Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 20 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 80) zu steuern, beginnt die Steuerung 26 bei Schritt 154, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Positionierungswegs 32 zu bewegen. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmen, ob sich ein Getriebesystem 92 im richtigen Gang befindet, und kann in den gewünschten Gang wechseln oder den Benutzer U dazu auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dann das Lenksystem 20 steuern, um das Fahrzeug 12 auf dem Positionsweg 32 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 26 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems 72 und des Bremssteuersystems 70 steuert. Wie in dieser Schrift erläutert, können die Steuerung 26 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem 20 steuern, während die Position 28 des Kopplers 14 nachverfolgt wird, bis das Fahrzeug 12 den Endpunkt 35 erreicht. Es ist vorgesehen, dass das Manövrieren des Fahrzeugs 12 manuell, halbautonom oder autonom erfolgen kann. In halbautonomen oder autonomen Beispielen des Kupplungsunterstützungssystems 10 erzeugt die Steuerung 26 Befehle, die an das Fahrzeugbremssteuerungssystem 70, das Antriebsstrangsteuerungssystem 72 und/oder das Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Fahrzeug 12 in Richtung des Anhängers 16 zu manövrieren, sodass die Kupplungsbaugruppe 23 an dem Endpunkt 35 ankommt. In halbautonomen Beispielen kann der Fahrer des Fahrzeugs 12 angefordert werden, Gas zu geben und/oder die Bremse zu betätigen, während die Steuerung 26 das Fahrzeug 12 lenkt. In noch weiteren Beispielen kann der Benutzer U das Fahrzeug 12 zu dem gewünschten Endpunkt 35 bewegen. Somit können in einigen Ausführungsformen die Schritte 148-154 zugunsten einer manuellen Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 beseitigt werden. In derartigen Ausführungsformen kann das nachstehend beschriebene Verfahren 146 eines erneuten Versuchs der Ausrichtung erneut ausgeführt werden.
Bei Schritt 156 bringt das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 zu einem Stillstand an dem Endpunkt 35. Sobald das Fahrzeug 12 in Schritt 156 zu einem Stillstand kommt, bestimmt das Kupplungsunterstützungssystem 10 in Schritt 158, ob die Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 versetzt ist. Ob der Versatz Δc existiert und dessen Ausmaß, kann durch Verwenden verschiedener Sensoren und Vorrichtungen des Erfassungssystems 15 in Verbindung mit Steuerungslogik bestimmt werden. Wenn das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmt, dass die Kupplungsbaugruppe 23 nicht von dem Koppler 14 versetzt ist, geht das Verfahren zu dem Schritt 160 des Haltens des Fahrzeugs 12 im Stillstand über. Dies kann über einen Befehl von der Steuerung 26 an das Fahrzeugbremssteuersystem 70 erreicht werden, um die Bremsen zu betätigen. Das Verfahren würde dann nach Schritt 160 enden.
Wenn jedoch das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 158 bestimmt, dass die Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 versetzt ist, dann geht das Verfahren 146 zu dem Schritt 162 des Berechnens des Versatzes Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 über. Dies kann durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 durch Analyse der Positionsdaten der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 erreicht werden, was über Eingänge von dem Fahrzeugerfassungssystem 15 erfasst werden kann (z. B. die hintere Kamera 48 in Verbindung mit Bildverarbeitungsalgorithmen, die die Position von jedem Objekt bestimmen, Näherungssensoren usw.). Der Positionsunterschied kann als der Ausrichtungsfehler definiert sein. Der Ausrichtungsfehler kann in Verbindung mit den Positionsdaten verwendet werden, um eine Menge und eine Richtung von Versatz Δc zwischen der Kupplungsbaugruppe 23 und dem Koppler 14 zu bestimmen.
Nachdem der Versatz Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 berechnet wurde, wird als Nächstes bei Schritt 164 bestimmt, ob der Versatz Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 den Versatzschwellenwert Δc_max überschreitet. Wenn das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmt, dass der Versatz Δc den Versatzschwellenwert Δc_max nicht überschreitet, geht das Verfahren zu dem Schritt 160 des Haltens des Fahrzeugs 12 im Stillstand über. Wenn das Kupplungsunterstützungssystem 10 jedoch bestimmt, dass der berechnete Versatz Δc den Versatzschwellenwert Δc_max überschreitet, geht das Verfahren zu den Schritten 166 und/oder 168 über, wie nachstehend beschrieben. Es wird in Betracht gezogen, dass der Schritt 158 des Bestimmens, ob die Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 versetzt ist, der Schritt 162 des Berechnens des Versatzes Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 und/oder der Schritt 164 des Bestimmens, ob der Versatz Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 den Versatzschwellenwert Δc_max überschreitet, in einigen Ausführungsformen kombiniert und/oder im Allgemeinen gleichzeitig miteinander ausgeführt werden können.
Nach der Bestimmung bei Schritt 164, dass der Versatz Δc der Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 den Versatzschwellenwert Δc_max überschreitet, geht das Verfahren 146 zu dem Schritt 166 des Manövrierens des Fahrzeugs 12 vorwärts und/oder dem Schritt 168 des Bestimmens des Ausrichtungswegs 98 des Fahrzeugs 12 über. In verschiedenen Ausführungsformen können Schritt 168 und Schritt 166 gleichzeitig durchgeführt werden. Anders ausgedrückt kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Ausrichtungsweg 98 des Fahrzeugs 12 in Schritt 168 bestimmen, während das Fahrzeug 12 in Schritt 166 vorwärts manövriert. Variationen in der Reihenfolge werden in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein Ausrichtungsweg 98 bestimmt werden, bevor das Fahrzeug 12 vorwärts manövriert wird, oder kann bestimmt werden, nachdem das Fahrzeug 12 eine vorbestimmte Strecke vorwärts manövriert hat. Wie vorstehend erörtert, kann die Bestimmung des Ausrichtungswegs 98 in einigen Ausführungsformen durch die Steuerung 26 ausgeführt werden, die die Wegableitungsroutine 66 ausführt.
Während der Ausführung der Schritte 166 und/oder 168 bestimmt das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 170, ob eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 über Fahren des Fahrzeugs 12 entlang des bestimmten Ausrichtungswegs 98 aus der Position des Fahrzeugs 12 machbar ist. Wenn das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmt, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 über eine Bewegung entlang des Ausrichtungswegs 98 an der aktuellen Position des Fahrzeugs 12 nicht machbar ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 die Schritte 166 und/oder 168 weiterhin ausführen, wie vorstehend erörtert. In einigen Ausführungsformen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 während der Ausführung der Schritte 166 und/oder 168 zusätzlich bestimmen, ob das Fahrzeug 12 den Schwellenwert für die maximale Vorwärtsfahrstrecke Tmax in seinem Vorwärtsmanöver erfüllt hat (Schritt 172, gestrichelt gezeigt), während das Kupplungsunterstützungssystem 10 ebenfalls beurteilt, ob eine Ausrichtung bei Schritt 170 machbar ist. Dementsprechend kann, wenn bei Schritt 170 bestimmt wird, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 und des Kopplers 14 an der Position des Fahrzeugs 12 nicht machbar ist, das weitere Vorwärtsmanövrieren des Fahrzeugs 12 über die Ausführung von Schritt 166 davon abhängig sein, ob der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax erfüllt wurde. Wenn bei Schritt 172 bestimmt ist, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax des Fahrzeugs 12 nicht erfüllt wurde, wird der Schritt 166 des Manövrierens des Fahrzeugs 12 vorwärts fortgesetzt. Wenn jedoch bestimmt wird, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax erfüllt wurde, wird die Ausführung von Schritt 166 beendet und wird das Fahrzeug 12 bei Schritt 176 angehalten.
Falls das Kupplungsunterstützungssystem 10, während der Ausführung der Schritte 166 und/oder 168, bei Schritt 170 bestimmt, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe 23 mit dem Koppler 14 über Fahren des Fahrzeugs 12 entlang des bestimmten Ausrichtungswegs 98 in der aktuellen Position des Fahrzeugs 12 machbar ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 stoppen (Schritt 176). Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann zusätzlich auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung an der Position des Fahrzeugs 12 (Schritt 170) machbar ist, bestimmen, ob das Fahrzeug 12 den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmin überschritten hat (Schritt 174, gestrichelt gezeigt), bevor das Fahrzeug 12 gestoppt wird (Schritt 176). Wenn bei Schritt 174 bestimmt wird, dass die Fahrt des Fahrzeugs 12 den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert T_min überschritten hat (und die Ausrichtung bei Schritt 170 als machbar erachtet wird), geht das Verfahren 146 zu Schritt 176 über, wobei das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 stoppt. Wenn bei Schritt 174 bestimmt ist, dass das Fahrzeug 12 den Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert T_min nicht überschritten hat, fährt der Schritt 166 und/oder 168 fort und das Fahrzeug 12 manövriert weiter vorwärts. Es wird in Betracht gezogen, dass verschiedene Kombinationen der Schritte 166-174 in dem Verfahren 146 gleichzeitig ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen jeden der Schritte 166-174 gleichzeitig während bestimmter Abschnitte der Routine 84 eines Versuchs der erneuten Ausrichtung ausführen.
Nachdem das Fahrzeug 12 bei Schritt 176 gestoppt wurde, wird das Fahrzeug 12 bei Schritt 178 entlang des Ausrichtungswegs 98 manövriert. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Manövrieren des Fahrzeugs 12 entlang des Ausrichtungswegs 98 im Allgemeinen den gleichen Prozess beinhalten wie das Manövrieren des Fahrzeugs 12 entlang des vorstehend beschriebenen Positionierungswegs 32. Nach Abschluss des Manövers entlang des Ausrichtungswegs 98 stoppt das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 bei Schritt 180. Nach Stoppen des Fahrzeugs 12, fährt die Routine fort mit Bestimmen durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 in Schritt 158, ob die Kupplungsbaugruppe 23 von dem Koppler 14 versetzt ist, wie vorstehend erörtert. Die Routine kann dann wie vorstehend beschrieben von Schritt 158 fortfahren. Es wird in Betracht gezogen, dass das Verfahren 146 in einigen Ausführungsformen verschiedene andere Schritte beinhalten kann, die nicht ausdrücklich erwähnt sind.
Aus der Verwendung der vorliegenden Offenbarung lassen sich viele verschiedene Vorteilen ableiten. Zum Beispiel stellt die Verwendung des offenbarten Kupplungsunterstützungssystems 10 ein System zum Korrigieren einer Fehlausrichtung zwischen einer Kupplungsbaugruppe 23 und einem Koppler 14 bereit, die aus einem Menschen- oder Maschinenfehler resultieren kann. Ferner kann das Stoppen von Vorwärtsmanövern des Fahrzeugs 12 während der Korrektur einer Fehlausrichtung auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung bei einem maximalen Lenkwinkel δ_max des Fahrzeugs 12 machbar ist, zu einer effizienteren Nutzung von Zeit und Raum während der Fehlausrichtungskorrektur führen. Zusätzlich kann das Beschränken von Vorwärtsmanövern des Fahrzeugs 12 während einer Fehlausrichtungskorrektur auf Abstände zwischen dem Höchst- und Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert Tmax, Tmin die Präzision der Bewegungen des Fahrzeugs 12 verbessern und Hindernisse auf dem Fahrweg des Fahrzeugs 12 berücksichtigen.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an dem vorangehenden System und den zugehörigen Strukturen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung im Detail beschrieben wurden, ist für einen Fachmann, der diese Offenbarung untersucht, ohne Weiteres ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des beschriebenen Gegenstandes abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig gebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig gebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstellpositionen, die zwischen den Elementen bereitgestellt sind, kann variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer breiten Vielfalt von Materialien konstruiert sein können, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Veränderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, an Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Kuppeln mit einem Anhänger bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugkupplungsbaugruppe und einen Anhängerkoppler getrennt zu detektieren; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Bezeichnen einer anfänglichen Position eines Abschnitts der Kupplungsbaugruppe relativ zu dem Koppler als eine versuchte Ausrichtungsposition; Bestimmen eines Versatzes zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler an der versuchten Ausrichtungsposition; Erzeugen eines Befehls zum Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage darauf, dass der Versatz einen Versatzschwellenwert überschreitet; Erzeugen eines Rückwärtsausrichtungswegs; und Auffordern eines Beendens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler durch Ausführung des Ausrichtungswegs machbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler bestimmt, während das Fahrzeug gestoppt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Erfassungssystem eine oder mehrere Kameras.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich mindestens eine der einen oder mehreren Kameras an einer Rückseite des Fahrzeugs und ist dazu angeordnet, ein oder mehrere Bilder einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, einen Lenkwinkel von einem Paar von gelenkten Rädern des Fahrzeugs während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs in einem festen Winkel beizubehalten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kupplungsbaugruppe eine Kupplungskugel und die Kupplung umfasst eine Kopplerkugelaufnahme und der Versatz wird zwischen der Kupplungskugel und der Kopplerkugelaufnahme bestimmt.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Versatzschwellenwert etwa die Hälfte eines Durchmessers der Kupplungskugel.
Gemäß der Ausführungsform beendet die Steuerung nur das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, nachdem ein Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Fahrzeug überschritten wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Korrigieren einer Fehlausrichtung zwischen einer Fahrzeuganhängerkupplungsbaugruppe und einem Anhängerkoppler die folgenden Schritte: Bestimmen eines Versatzes einer Kupplungskugel der Anhängerkupplungsbaugruppe relativ zu dem Koppler; Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage davon, dass der Versatz einen Versatzschwellenwert überschreitet; Berechnen eines Ausrichtungswegs zum Ausrichten der Kupplungskugel mit dem Koppler; Stoppen des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage von mindestens einem von einer Bestimmung, dass eine Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler durch Ausführung des Ausrichtungswegs machbar ist, und davon, dass ein Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs erfüllt ist; Manövrieren des Fahrzeugs rückwärts entlang des Ausrichtungswegs; Stoppen des Rückwärtsmanövers des Fahrzeugs an einem Ende des Ausrichtungswegs; und erneutes Berechnen des Versatzes der Kupplungskugel relativ zu dem Koppler.
In einem Aspekt der Erfindung, wenn, in dem Schritt des Stoppens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs, das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung gestoppt wird, dass die Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungsweg machbar ist, wird das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs nur gestoppt, nachdem ein Mindestvorwärtsfahrtentfernungsschwellenwert durch das Fahrzeug während des Vorwärtsmanövers überschritten wurde.
In einem Aspekt der Erfindung, wenn, in dem Schritt des Stoppens des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs, das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage davon gestoppt wird, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert erfüllt ist, überschreitet der neu berechnete Versatz den Versatzschwellenwert und das Verfahren beinhaltet ferner einen nachfolgenden Schritt des Manövrierens des Fahrzeugs, auf Grundlage davon, dass der berechnete Versatz den Versatzschwellenwert überschreitet.
In einem Aspekt der Erfindung, wenn das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung gestoppt ist, dass die Ausrichtung der Kupplungskugel mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, ist die in dem Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs gefahrene Entfernung geringer als der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwell enwert.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren den folgenden Schritt: Beibehalten eines im Wesentlichen konstanten Lenkwinkels der gelenkten Räder des Fahrzeugs, während das Fahrzeug vorwärts manövriert wird.
In einem Aspekt der Erfindung beträgt der im Wesentlichen konstante Lenkwinkel etwa 0°.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein maximaler Lenkwinkel des Fahrzeugs beibehalten, während das Fahrzeug entlang des Ausrichtungswegs rückwärts manövriert wird, wenn das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage davon gestoppt wird, dass der Höchstvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs erfüllt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Ausrichten mit einem Anhänger bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs und einen Koppler des Anhängers getrennt zu detektieren; und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Befehle für Folgendes zu erzeugen: Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Positionierungswegs zu einem Endpunkt, um die Kupplungsbaugruppe in einer anfänglichen Position benachbart zu dem Koppler zu positionieren; Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts von dem Endpunkt; Beenden des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler über eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs mit einem bezeichneten Höchstlenkwinkel machbar ist; und nachfolgendes Bewegen des Fahrzeugs rückwärts entlang eines Ausrichtungswegs derart, dass die Kupplungsbaugruppe bei Abschließen des Ausrichtungswegs mit dem Koppler ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler bestimmt, während das Fahrzeug an dem Endpunkt gestoppt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung dazu konfiguriert, den Befehl zum Manövrieren des Fahrzeugs von dem Endpunkt vorwärts auf Grundlage einer Bestimmung zu erzeugen, dass der Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler einen Versatzschwellenwert überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die Steuerung den Positionierungsweg des Fahrzeugs über die Ausführung einer Wegableitungsroutine und bestimmt den Ausrichtungsweg des Fahrzeugs über eine nachfolgende Ausführung der Wegableitungsroutine.
Gemäß einer Erfindung ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, einen Befehl zum Beibehalten von einem Paar von gelenkten Rädern des Fahrzeugs während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs in einem festen Winkel zu erzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0020]
US 9821845 [0024]
US 2020/0023695 [0024]

Claims

System zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Kuppeln an einen Anhänger, das Folgendes umfasst: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, eine Fahrzeugkupplungsbaugruppe und einen Anhängerkoppler getrennt zu detektieren; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Bezeichnen einer anfänglichen Position eines Abschnitts der Kupplungsbaugruppe relativ zu dem Koppler als eine versuchte Ausrichtungsposition; Bestimmen eines Versatzes zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler an der versuchten Ausrichtungsposition; Erzeugen eines Befehls zum Manövrieren des Fahrzeugs vorwärts auf Grundlage davon, dass der Versatz einen Schwellenwertversatz überschreitet; Erzeugen eines Rückwärtsausrichtungswegs; und Veranlassen einer Beendung des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs auf Grundlage einer Bestimmung, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs möglich ist.
System nach einem der Ansprüche 1, wobei der Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe und dem Koppler bestimmt wird, während das Fahrzeug gestoppt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Erfassungssystem eine oder mehrere Kameras beinhaltet.
System nach Anspruch 3, wobei sich mindestens eine der einen oder mehreren Kameras an einer Rückseite des Fahrzeugs befindet und dazu angeordnet ist, ein oder mehrere Bilder einer Szene hinter dem Fahrzeug aufzunehmen.
System nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, einen Lenkwinkel von einem Paar von gelenkten Rädern des Fahrzeugs während des Vorwärtsmanövers des Fahrzeugs in einem festen Winkel beizubehalten.
System nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei: die Kupplungsvorrichtung eine Kupplungskugel umfasst und der Koppler eine Kopplerkugelaufnahme umfasst; und der Versatz zwischen der Kupplungskugel und der Kopplerkugelaufnahme bestimmt ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Versatzschwellenwert etwa eine Hälfte eines Durchmessers der Kupplungskugel ist.
System nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Steuerung nur das Vorwärtsmanöver des Fahrzeugs auf Grundlage der Bestimmung beendet, dass die Ausrichtung der Kupplungsbaugruppe mit dem Koppler über Ausführen des Ausrichtungswegs machbar ist, nachdem ein Mindestvorwärtsfahrentfernungsschwellenwert durch das Fahrzeug überschritten wurde.