DE112018004150B4

DE112018004150B4 - Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem

Info

Publication number: DE112018004150B4
Application number: DE112018004150.6T
Authority: DE
Inventors: Greg Sypitkowski; James Stephen Miller; Gary Ward
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: AU2018333452A1; US20200353969A1; WO2019052773A1; US11370490B2; DE112018004150T5

Abstract

Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) zur Steuerung von Rückwärtsfahrvorgängen eines Fahrzeugs (10) und eines mit dem Fahrzeug (10) verbundenen Anhängers (80), aufweisend:ein Anhängerwinkeldetektionsmodul (50), das dazu eingerichtet ist, einen Winkel (θ) zwischen einer Längsachse (82) des Anhängers (80) und einer Längsachse (12) des Fahrzeugs (10) zu detektieren und ein Anhängerwinkelsignal, das dem detektierten Winkel (θ) entspricht, auszugeben,eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20), die eine Schnittstelle für einen Fahrzeugbediener bereitstellt und die dazu eingerichtet ist, ein Ausgangssignal basierend auf einer Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener bereitzustellen, wobei das bereitgestellte Ausgangssignal Informationen zum Betrag und zur Richtung der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener umfasst und das Ausgangssignal einer gewünschten Solltrajektorie und/oder einer gewünschten Anhänger-Solltrajektorienkorrektur entspricht,eine Steuerung (46), die dazu eingerichtet ist,als Eingaben das Ausgangssignal und das Anhängerwinkelsignal, die zum Zeitpunkt der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener erzeugt werden, zu empfangen,eine Berechnung einer Anhängertrajektorie, die den Anhänger (80) an einem Zielort positioniert, und/oder eine Berechnung einer Anhänger-Trajektorienkorrektur gegenüber der Anhängertrajektorie durchzuführen, wobei die Berechnung unter Verwendung des Ausgangssignals entsprechend einer Änderung bezüglich des detektierten Winkels (θ) durchgeführt wird und der detektierte Winkel (θ) dem zum Zeitpunkt der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener erzeugten Anhängerwinkelsignal entspricht, undeinen Lenkwinkel des Fahrzeugs (10) und einen Motor des Fahrzeugs (10) derart zu steuern, dass der Anhänger (80) an dem Zielort basierend auf der Anhängertrajektorie positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dassdie Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) ein stufenlos drehbarer Knopf (23) aufweist, der ein erstes Ende (26), ein zweites Ende (27) gegenüber dem ersten Ende (26) und eine Knopfachse (28), die sich zwischen dem ersten Ende (26) und dem zweiten Ende (27) erstreckt, aufweist,der Knopf (23) um die Knopfachse (28) drehbar ist undder Betrag einer Drehung des Knopfs (23) um die Knopfachse (28) proportional zu einer Änderung des Lenkwinkels des Fahrzeugs in Bezug auf einen gegenwärtigen Lenkwinkel des Fahrzeugs (10) ist, um einen neuen Winkel (θ) zwischen dem Fahrzeug (10) und dem Anhänger (80) in Bezug auf einen gegenwärtigen Winkel (θ) zwischen dem Fahrzeug (10) und dem Anhänger (80) zu erzielen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem zur Steuerung von Rückwärtsfahrvorgängen eines Fahrzeugs und eines mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND
Das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs mit einem angehängten Anhänger kann für viele Leute ein schwieriges Manöver darstellen. Für diese Schwierigkeit gibt es viele Gründe. Beispielsweise muss das Fahrzeug während des Rückwärtsfahrvorgangs in Bezug auf die Sollrichtung für den Anhänger gegengelenkt werden, was oftmals nicht dem Instinkt entspricht. Darüber hinaus sind viele Bediener nicht hinreichend mit dem Rückwärtsfahrvorgang vertraut, um zu wissen, welches Ausmaß an Lenkung zur Erzielung einer gegebenen Anhängerbewegung erforderlich ist. Des Weiteren erfordert der Rückwärtsfahrvorgang oftmals mehrfache Präzisionskorrekturen zum geraden Zurücksetzen mit einem Anhänger. Weiterhin besteht die Gefahr, dass der Anhänger beim Rückwärtsfahren in einen so großen Winkel zum Fahrzeug gelenkt wird, dass es nicht mehr möglich ist, den Anhänger während des Rückwärtsfahrens zurück in die Ausrichtung auf das Fahrzeug zu lenken (was als Ausbrechen des Anhängers bezeichnet wird).
Die DE 10 2016 121 514 A1 und die DE 10 2008 034 720 A1 offenbaren jeweils ein gattungsgemäßes Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Als interner Stand der Technik ist ein Fahrzeugfahrassistenzsystem entwickelt worden, die Lenkung beim Rückwärtsfahren mit einem Anhänger als Reaktion auf einen von dem Fahrer eingegebenen Anhängersollwinkel automatisch zu steuern. Bei diesem System gibt es ein Verfahren zum Messen des Winkels zwischen dem Anhänger und dem Fahrzeug, des Steuerns der Fahrzeuglenkung, und des Wählens eines Anhängersollwinkels basierend auf einer Benutzereingabe.
Jedoch kann das Rückwärtsfahren eines Anhängers mit dem Fahrzeugfahrassistenzsystem dennoch erfordern, dass der Benutzer dies übt, um mit dem Eingeben des Anhängersollwinkels und dem Erzielen der Anhängersolltrajektorie vertraut zu werden, und oftmals stellen sich dabei dieselben Herausforderungen gemäß obiger Beschreibung für Rückwärtsfahrvorgänge ohne Assistenz. Dies kann zum Übersteuern des Fahrzeugs und des Anhängers führen und erfordern, dass das Fahrzeug nochmals vorwärtsgefahren wird, um die Sollausrichtung des Anhängers zu erzielen.
KURZDARSTELLUNG
Die Lösung vorstehend genannter Problematik erfolgt durch ein Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem zur Steuerung der Rückwärtsfahrvorgänge eines Fahrzeugs und eines mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem geht die oben beschriebenen Schwierigkeiten an und verbessert die Nutzerfreundlichkeit. Bei dem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem wird eine Benutzereingabe des Anhängersollwinkels in eine Fahrzeuglenkreaktion umgewandelt. Darüber hinaus kann der Benutzer bei dem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem den Anhängerwinkel dynamisch aktualisieren, und das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem kann des Weiteren eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Elemente umfassen:
Die Fähigkeit, eine Anhängersolltrajektorie basierend auf einem festgesetzten Anhängerwinkel zum Fahrzeug festzulegen. Dadurch würde eine Bewegung auf einem festgesetzten Krümmungsradius erzeugt.
Die Fähigkeit, einen Anhängersollpfad basierend auf einem festgesetzten Anhängerwinkel zu einer Richtung auf dem Boden festzulegen. Dadurch würde der Anhänger in die ausgerichtete Richtung auf dem Boden gelenkt und auch das Fahrzeug auf den Anhänger entlang demselben Pfad ausgerichtet.
Die Fähigkeit, eine Soll-Endposition und -Anhängerausrichtung an einer Position auf dem Boden festzulegen. Dadurch würden das Fahrzeug und der Anhänger so gefahren, dass diese Position und Ausrichtung erzielt werden.
Die Fähigkeit, die Anhängersollrichtung schnell so festzulegen, dass sie der gegenwärtigen Richtung entspricht. Dies ist dann von Nutzen, wenn der Anhänger dynamisch gelenkt wird und wenn er eine Sollrichtung erzielt hat, um das Fahrzeug und den Anhänger dann in dieser Richtung auszurichten.
Die Fähigkeit, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu beschränken, um zu verhindern, dass eine Ausbrechposition schnell erreicht wird.
Die Fähigkeit, die Empfindlichkeit der Benutzereingabe (das Mapping der Eingabebewegung mit dem Anhängersollwinkel) basierend auf der Einfachheit des Ausbrechens des Anhängers automatisch festzulegen. Beispielsweise haben kürzere Anhänger einen kleineren Ausbrechwinkel. Das Mapping des Höchstbereichs der Benutzereingabe könnte also auf diesen kleineren Ausbrechwinkel im Vergleich zu dem Winkelbereich, der für einen längeren Anhänger gestattet würde, erfolgen.
Gleichermaßen wäre die Empfindlichkeit der Benutzereingabe gegenüber dem Anhängerwinkel bei höheren Geschwindigkeiten niedriger, da bei höheren Geschwindigkeiten die Dauer bis zum Ausbrechen des Anhängers kürzer ist.
Die Fähigkeit, den gewählten Anhängerwinkel zur Vermeidung des Ausbrechzustands zu beschränken, jedoch eine Aufhebung zum Überschreiten des Ausbrechwinkels basierend auf einer zusätzlichen Benutzereingabe oder -handlung zu erlauben.
Weitere Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung werden bei Betrachtung der detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Schemadiagramm eines Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs und des mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhängers, die den Winkel θ zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger darstellt.
3 ist eine Seitenansicht eines Knopfs in einer ersten axialen Position.
4 ist eine Seitenansicht des Knopfs von 3 in einer zweiten axialen Position.
5 ist eine Draufsicht des Knopfs von 3.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems gemäß einer Ausführungsform darstellt.
7 stellt ein Anzeigevorrichtungsbild dar, das das Kamerablickfeld, das die Sicht vom Fahrzeug nach hinten einschließlich des Anhängers darstellt, und eine erste Konfiguration einer Einblendung zeigt.
8 stellt ein Anzeigevorrichtungsbild dar, das das Kamerablickfeld, das die Sicht vom Fahrzeug nach hinten einschließlich des Anhängers darstellt, und eine zweite Konfiguration einer Einblendung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein Fahrzeug 10 mit einem Anhänger 80 gekoppelt und ist mit einem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 zur Steuerung von Rückwärtsfahrvorgängen des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 80 ausgestattet. Das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 umfasst eine Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40, die eine Benutzereingabe eines Anhängersollwinkels in eine Fahrzeuglenkreaktion umwandelt und Module 46, 48, 50 umfasst, die mit verschiedenen Fahrzeugsystemen und Vorrichtungen, wie z. B. einer Kamera/Fahrzeugkamera 60, Geschwindigkeits- und Lenkwinkelsensoren 62, 64, einer Motordrehmomentsteuerung 66, einer Servolenkungssteuerung 68 usw. dahingehend in Verbindung stehen, einen gegenwärtigen Status des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 80 zu beurteilen und die Bewegung des Fahrzeugs und des Anhängers 80 zu steuern, wie nachstehend genauer erörtert wird. Das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 umfasst des Weiteren eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (MMS-Einheit) 20, die eine Schnittstelle bereitstellt, durch die ein Benutzer mit dem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 interagieren kann. Die MMS-Einheit 20 umfasst eine MMS-Vorrichtung 22, die gestattet, dass ein Benutzer Richtungssteuerungen in die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 einübt, und eine Anzeigevorrichtung 30, die gestattet, dass der Benutzer Informationen (z. B. Text, Bilder, Video, grafische Darstellungen, darunter Einblendungen usw.) von der Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 empfängt. Beispielsweise kann der Benutzer die MMS-Vorrichtung 22 dazu verwenden, eine Ziel-Anhängertrajektorie, einen Zielort für den Anhänger usw. einzugeben. Darüber hinaus kann der Benutzer während eines Rückwärtsfahrvorgangs die MMS-Vorrichtung 22 dazu benutzen, Trajektoriekorrekturen basierend auf einer Beobachtung der Trajektorie unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 30 einzugeben. Derartige Korrekturen werden als „dynamisch“ erachtet, da der Anhängerwinkel während des Rückwärtsfahrvorgangs korrigiert und/oder aktualisiert werden kann. Die MMS-Vorrichtung 22 und die Anzeigevorrichtung 30 werden nachstehend genauer beschrieben.
Die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 15 umfasst ein Funktionssteuerungsmodul 46, ein Lenkwinkelberechnungsmodul 48 und ein Anhängerwinkeldetektionsmodul 50, die dahingehend mit Fahrzeugsystemen und -vorrichtungen in Verbindung stehen, einen gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 80 zu beurteilen und die Bewegung des Fahrzeugs und des Anhängers 80 zu steuern.
Das Funktionssteuerungsmodul 46 ist eine Steuerung, die die verschiedenen Funktionen, die von der Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 15 bereitgestellt werden, steuert und implementiert. Das Funktionssteuerungsmodul 46 kann eigens vorgesehene Verarbeitungsschaltungen umfassen, darunter einen elektronischen Prozessor und Speicher zum Empfang von Daten, zur Verarbeitung von Daten und zur Übertragung von Daten. Das Funktionssteuerungsmodul 46 ist dazu konfiguriert, Eingänge von der MMS-Einheit 20, dem Lenkwinkelberechnungsmodul 48 und Fahrzeugsensoren, wie z. B. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 62 und dem Lenkwinkelsensor 64, zu empfangen. Basierend auf diesen Eingängen stellt das Funktionssteuerungsmodul 46 eine Ausgabe zu geeigneten automatisierten Steuersystemen in dem Fahrzeug, darunter dem Lenkwinkelberechnungsmodul 48 und der Motordrehmomentsteuerung 66, bereit. Andere Steuersysteme, die unter gewissen Umständen geeignet sein können, umfassen beispielsweise automatisierte Bremssteuerung (nicht gezeigt), automatisierte Geschwindigkeitssteuerung (nicht gezeigt) und dergleichen. Jedes der Fahrzeugsteuerungssysteme kann eine eigens vorgesehene oder geteilte Steuereinheit, die separat von der Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 15 vorliegt, aufweisen. Die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 15 kann Steuersignale zum Einleiten des Durchführens eines automatisierten Fahrmanövers zu Fahrzeugsteuerungssystemen senden. Beispielsweise können die Fahrzeugsteuerungssysteme die Funktionen implementieren, die zur Durchführung von automatisiertem Parken, automatisierter Anhängerausrichtung usw. erforderlich sind.
Das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 ist eine Steuerung, die einen Lenkwinkel des Fahrzeugs 10, der die Solltrajektorie des Anhängers 80 während eines Rückwärtsfahrvorgangs bereitstellt, berechnet. Das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 kann eigens vorgesehene Verarbeitungsschaltungen, darunter einen elektronischen Prozessor und Speicher zum Empfang von Daten, zur Verarbeitung von Daten und zur Übertragung von Daten, umfassen. Das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 ist dazu konfiguriert, Eingänge von der MMS-Vorrichtung 22, dem Anhängerwinkeldetektionsmodul 50, und dem Funktionssteuerungsmodul 46 zu empfangen. Basierend auf diesen Eingängen berechnet das Lenkwinkelberechnungsmodul einen Lenkwinkel und gibt diesen an die Fahrzeugservolenkungssteuerung 68 aus.
Das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 ist eine Steuerung, die einen Winkel θ zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 80 detektiert, wobei der Winkel θ dem Winkel zwischen einer Längsachse 12 des Fahrzeugs 10 und einer Längsachse 82 des Anhängers 80 entspricht. Das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 kann eigens vorgesehene Verarbeitungsschaltungen, darunter einen elektronischen Prozessor und Speicher zum Empfang von Daten, zur Verarbeitung von Daten und zur Übertragung von Daten, umfassen. Das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 empfängt einen Eingang von einer Fahrzeugumgebungsabbildungsvorrichtung, die mindestens eine Kamera 60, z.B. darunter eine Weitwinkelrückfahrkamera 60, umfassen kann. Die Kamera 60 kann verschiedener Konstruktion und Art sein. Beispielsweise kann die Kamera 60 eine Weitwinkelpanoramakamera (beispielsweise eine Kamera mit Fisheye-Objektiv) oder eine Rundumkamera, die ein Rundumbild oder ein Nahezu-Rundumbild der Umgebung des Fahrzeugs 10 erzeugt, sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Kamera 60 eine extern oder intern befestigbare Videokamera sein, die zur Befestigung an einem Heck des Fahrzeugs 10 konfiguriert sein kann. Bei einigen Ausführungsformen ist die Kamera 60 eine kalibrierte Kamera, die eine Registrierung zwischen dem von der Kamera 60 aufgenommenen Bild und Weltkoordinaten bereitstellt.
Die Kamera 60 kann intern gesteuert werden und kann Videoaufnahmen oder Bilder entsprechend von intern positionierter Hardware, darunter einem elektronischen Prozessor oder einem ASIC, verarbeiten. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Kamera 60 Bilder aufnehmen und die Rohbilder an die Steuerung übertragen, die die von der Kamera 60 erzeugten Rohbilder dann verarbeiten kann. Demzufolge kann entweder die Kamera 60 oder die Steuerung alle oder einige der Verarbeitungsschritte zur Bilderzeugung (d. h. Bildumwandlung, Symmetriedetektion, Formerkennung usw.) durchführen.
Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform bei dem Anhängerwinkeldetektionsmodul eine Fahrzeugheckkamera 60 eingesetzt wird, können andere Fahrzeugkameras (d. h. Seitenkameras), nicht am Fahrzeug befestigte Kameras (d. h. am Anhänger befestigte Kameras, an der Straße oder der Infrastruktur befestigte Kameras) und/oder Abbildungssensoren, wie z. B. CCD-Detektoren usw., oder Kombinationen daraus zur Bestimmung des Winkels θ und/oder zur Bereitstellung eines Bilds zur Anzeige auf der Anzeigeeinheit 30 verwendet werden. Basierend auf dem Eingang von der Fahrzeugumgebungsabbildungsvorrichtung (den Fahrzeugumgebungsabbildungsvorrichtungen) berechnet das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 den Winkel θ und gibt ihn an das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 aus. Darüber hinaus führt das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 der Anzeigevorrichtung 30 ein Bild, das beispielsweise den Anhängerwinkel darstellt, zu, wie nachstehend weiter erörtert wird.
Die Kommunikation zwischen den Modulen 46, 48, 50 und den verschiedenen Fahrzeugsystemen und Vorrichtungen kann unter Verwendung einer geteilten Kommunikationsverbindung, wie z. B. eines Fahrzeugkommunikationsbusses (beispielsweise eines CAN-Busses) oder eines Fahrzeugnetzes (beispielsweise einer drahtlosen Verbindung), erzielt werden.
Die MMS-Einheit 20 umfasst die MMS-Vorrichtung 22 und eine Anzeigevorrichtung 30. Bei den dargestellten Ausführungsformen kann die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 fahrzeugbezogene Informationen an die Anzeigevorrichtung 30 senden und vom Benutzer ausgewählte Anweisungen von der MMS-Vorrichtung 22 in Bezug auf die Steuerung des Fahrzeugs 10 empfangen. Die MMS-Einheit 20 ist intern in dem Fahrzeug 10 positioniert. Beispielsweise kann die MMS-Einheit 20 in einem Navigationssystem, einem Soundsystem oder verschiedenen anderen Benutzerschnittstellen integriert sein. Bei jeder dieser oben beschriebenen Ausführungsformen kann die MMS-Einheit 20 Steuerungsinformationen zum Betrieb des Fahrzeugs 10 an die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 übertragen, darunter einen manuell gewählten Anhängerparkwinkel, eine manuell gewählte Rückwärtsfahrgeschwindigkeit und dergleichen.
Wie in 3-5 gezeigt ist, ist die MMS-Vorrichtung 22 ein stufenlos drehbarer Knopf 23. Der Knopf 23 umfasst einen Kopf 24 an einem ersten Ende 26 und einen Schaft 25, der von dem Kopf 24 vorragt. Ein freies Ende des Schafts 25 entspricht einem zweiten Ende 27 des Knopfs 23. Der Knopf 23 umfasst eine Knopfachse 28, die sich zwischen dem ersten Ende 26 und dem zweiten Ende 27 erstreckt und mit dem Schaft 25 konzentrisch ist. Die Knopfachse 28 definiert eine Drehachse des Knopfs 23. Der Knopf 23 umfasst einem Positionssensor 29, beispielsweise einen optischen Codierer oder eine andere geeignete Vorrichtung, der das Ausmaß und die Richtung einer Drehung des Knopfs 23 bestimmt.
Der Knopf 23 ist um die Knopfachse 28 herum frei drehbar und ist nicht dahingehend vorgespannt (d. h. federvorgespannt), zu irgendeinem externen Bezugsort, wie z. B. einer neutralen Position oder einer Nullwinkelposition, zurückzukehren. Dies ist aus vielen Gründen vorteilhaft. In einem Beispiel kann der Benutzer einen Eingabewinkel, der einem Ausmaß einer manuellen Drehung des Knopfs 23 entspricht, wählen und dann den Knopf loslassen. Da der Knopf 23 nicht vorgespannt ist, bleibt der Knopf 23 in der ausgewählten Position (im Vergleich zu einer dahingehenden Vorspannung, zu einer neutralen oder Nullwinkelposition zurückzukehren). Da der Knopf 23 in einer ausgewählten Position bleibt, ist die Eingabe in das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 konstant.
Bei einigen Ausführungsformen gibt der Benutzer eine Sollwinkeländerung durch Drehung des Knopfs 23 um die Knopfachse 28 ein. Das durch die MMS-Vorrichtung 22 erzeugte Ausgangssignal umfasst Informationen zum Ausmaß und der Richtung der Betätigung der MMS-Vorrichtung 22 basierend auf der Änderung der Position (z. B. des Ausmaßes einer Winkeldrehung) der MMS-Vorrichtung 22 während einer Betätigung durch den Benutzer. Da die MMS-Vorrichtung 22 keine Bezugsposition, die einer neutralen Position oder einer Nullwinkelposition entspricht, aufweist, wird die Änderung der Position der MMS-Vorrichtung 22 während einer Betätigung durch den Benutzer in Bezug auf die Position des Knopfs 23 unmittelbar davor gemessen. Darüber hinaus berechnet die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 die Ziel-Trajektorie oder Winkelkorrektur durch Bestimmen einer Differenz zwischen dem Winkel θ zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 80, der zum Zeitpunkt der Benutzereingabe detektiert wird.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Knopf 23 auch entlang der Knopfachse 28 zwischen einer ausgezogenen Position x1 (3) und einer eingezogenen Position x2 (4) beweglich, wodurch dem Knopf 23 zusätzliche Funktionalität verliehen wird. Beispielsweise bestimmt der Positionssensor 29 eine axiale Position des Knopfs 23, und die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 interpretiert das Ausgangssignal basierend auf der axialen Position des Knopfs 23.
Im Gebrauch ist der Knopf 23 um die Knopfachse 28 zwischen einer ersten Drehposition α1 und einer zweiten Drehposition α2 drehbar (5). Bei einigen Ausführungsformen ist das Ausmaß einer Drehung des Knopfs 23 um die Knopfachse 28 proportional zum Ausmaß der Solländerung des Fahrzeuglenkwinkels zur Erzielung eines neuen Winkels θ zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 80 in Bezug auf einen gegenwärtigen Winkel θ zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 80.
Bei einigen Ausführungsformen ist der Knopf 23, wenn er sich in der ersten axialen Position x1 befindet, um die Knopfachse 28 frei drehbar, und Winkelkorrekturen können in die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 eingegeben werden, und wenn sich der Knopf 23 in der zweiten axialen Position x2 befindet, wird er an einer Drehung um die Knopfachse 28 gehindert, und es können keine Winkelkorrekturen in die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheiten eingegeben werden. Bei dieser Ausführungsform stellt der Knopf 23 eine Aussperrfunktion bereit, die das weitere Eingeben von Winkelkorrekturen verhindert.
Bei einigen Ausführungsformen weist, wenn sich der Knopf 23 in der ersten axialen Position x1 befindet, ein Ausgangssignal, das dem Ausmaß einer Drehung des Knopfs 23 entspricht, eine erste Empfindlichkeit auf (z. B. Signalverstärkung). Darüber hinaus weist, wenn sich der Knopf 23 in der zweiten axialen Position x2 befindet, ein Ausgangssignal, das dem Ausmaß einer Drehung des Knopfs 23 entspricht, eine zweite Empfindlichkeit auf. Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich die zweite Verstärkung von der ersten Verstärkung.
Bei einigen Ausführungsformen stellt der Knopf 23, wenn sich der Knopf 23 in der ersten axialen Position x1 befindet und sich um die Knopfachse 28 dreht, ein erstes Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs um die Knopfachse 28 entspricht, bereit. Darüber hinaus stellt der Knopf 23, wenn sich der Knopf 23 in der zweiten axialen Position x2 befindet und sich um die Knopfachse 28 dreht, ein zweites Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs 23 um die Knopfachse 28 entspricht, bereit. Bei dieser Ausführungsform beeinflusst das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15 (stellt beispielsweise ein an die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 auszugebendes Ausmaß der Sollwinkeländerung bereit), und das zweite Ausgangssignal beeinflusst die Steuerung einer zweiten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15 (wählt beispielsweise, welche Informationen, wie z. B. Kamerablickfelder, verwendeten Einblendungsarten usw., auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden), wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
Die Anzeigevorrichtung 30 gestattet die Darbietung von Informationen und Zustand für einen Benutzer des Fahrzeugs 10. Bei einigen Ausführungsformen kann die Anzeigevorrichtung 30 Videoaufnahmen oder Bilder, die von der Kamera 60 erfasst wurden, anzeigen. Demzufolge kann die MMS-Einheit 20 einen Fahrer unterstützen, indem sie die Sicht vom Fahrzeug 10 nach hinten einschließlich des Anhängers 80 darstellt. Die Anzeigevorrichtung 30 kann des Weiteren grafische Anzeigemittel, darunter Orientierungslinien, Anzeigemittel für den Bewegungspfad, Warnanzeigen und dergleichen, die von der Kamera 60, von einer anderen Kamera oder einem anderen Detektor, wie z. B. einer an dem Anhänger befestigten Kamera oder der Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 erzeugt werden, umfassen.
6 stellt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Betätigung des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15 gemäß einer Ausführungsform dar. Bei der veranschaulichenden Ausführungsform von 3 kann die Fahrzeugrückwärtsfahrassistenzfunktion von dem Benutzer über die MMS-Vorrichtung 22 eingeleitet werden. Bei Einleitung durch den Benutzer wird ein Aktivierungssignal von dem Funktionssteuerungsmodul 46 empfangen (Block 200) .
Zu diesem Zeitpunkt empfängt das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 ein Signal von der Kamera 60, das einen Bereich hinter dem Fahrzeug 10 darstellt (Block 202). Bei einigen Ausführungsformen nimmt die Kamera 60 ein Bild auf, das einen hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 10, den Bereich hinter dem Fahrzeug 10 und Gegenstände hinter dem Fahrzeug 10, einschließlich des Anhängers 80, enthält.
Das Funktionssteuerungsmodul 50 führt der Anzeigevorrichtung 30 ein Bild zu. Bei einigen Ausführungsformen kann das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 das Signal von der Kamera 60 in ein Bild von oben nach unten des Bereichs hinter dem Fahrzeug 10 umwandeln und das Bild an die Anzeigeeinheit 30 ausgeben. Bei anderen Ausführungsformen führt das Anhängerwinkeldetektionsmodul 50 der Anzeigeeinheit 30 das Kamerablickfeld so, wie es von der Kamera 60 gesehen wird, zu. Die Anzeigeeinheit 30 kann eine Einblendung umfassen, die den gegenwärtigen Anhängerwinkel θ darstellt (Block 204).
Die Winkel und Trajektorien, die von dem Benutzer unter Verwendung der MMS-Vorrichtung 22 gewählt werden, können verschiedenartig angezeigt werden. Dies umfasst die Anzeige als eine grafische Darstellung auf einem Bild eines Modells des Fahrzeugs und des Anhängers; oder als eine Einblendung auf dem Bild von einer Rückfahrkamera, Seitenkamera oder Kombination dieser, wie z. B. in einem 2-D- oder 3-D-Rundumansichtsbild. Darüber hinaus könnte das gezeigte Bild das komplette Fisheye-Bild der Kameras oder ein Bild einer perspektivischen Ansicht des Bereichs um die Anhängersolltrajektorie herum sein. In Fällen, in denen die Trajektorie in dem Bild der Sicht nach hinten von dem Anhänger verdeckt würde, ist es möglich, die Trajektorie als eine transparente Einblendung auf dem Anhängerbild zu zeigen, wobei der Bodenbereich hinter dem Anhänger als ein Gitter oder Raster aus Punkten angezeigt wird.
Basierend auf den Informationen, die in dem auf der Anzeigevorrichtung 30 gezeigten Bild bereitgestellt werden, kann der Benutzer eine Eingabe, beispielsweise einen Eingabewinkel, über die MMS-Vorrichtung 22 bereitstellen. Die Eingabe kann einer Anhängersolltrajektorie, die den Anhänger 80 an einem Zielort positioniert, oder einer Anhängertrajektoriekorrektur entsprechen. Das Funktionssteuerungsmodul 50 wandelt die Benutzereingabe in eine Ziel-Trajektorie-Einblendung, die eine Ziel-Trajektorie darstellt, um und gibt die Ziel-Trajektorie-Einblendung an die Anzeigevorrichtung 30 aus (Block 206).
Das Funktionssteuerungsmodul 50 und das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 stellen jeweils Betriebsanweisungen für verschiedene Fahrzeugsysteme, darunter die Motordrehmomentsteuerung 66 und die Servolenkungssteuerung 68, bereit, und das Fahrzeug geht zu einem Rückwärtsfahrvorgang entsprechend der Ziel-Trajektorie über (Block 208), wobei das Fahrzeug entlang der Ziel-Trajektorie gesteuert wird.
Während des Rückwärtsfahrvorgangs detektiert und berechnet das Anhängerwinkeldetektionsmodul fortlaufend den Anhängerwinkel Θ. Diese Information wird an die Anzeigevorrichtung 30 ausgegeben. Der Benutzer kann den gegenwärtigen Anhängerwinkel θ sowie die Ziel-Trajektorie auf der Anzeigevorrichtung 30 sehen.
Basierend auf den von der Anzeigevorrichtung 30 bereitgestellten Informationen kann der Benutzer die MMS-Vorrichtung 22 dahingehend betätigen, eine Korrektur der Fahrzeugtrajektorie bereitzustellen. Das Lenkwinkelsteuermodul 48 empfängt die Eingabe von der MMS-Vorrichtung 22 und bestimmt, ob eine neue Trajektorie erforderlich ist (Block 210).
Wenn eine neue Trajektorie erforderlich ist, berechnet das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 eine neue Ziel-Trajektorie und gibt diese Information an das Funktionssteuerungsmodul 50 aus. Das Funktionssteuerungsmodul 50 und das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 führen jeweils verschiedenen Fahrzeugsystemen, darunter der Motordrehmomentsteuerung 66 und der Servolenkungssteuerung 68 aktualisierte Betriebsanweisungen zu (Block 212). Dann geht das Fahrzeug zu einem Rückwärtsfahrvorgang entsprechend der neuen Ziel-Trajektorie über (Block 208), und der Anzeigeeinheit 30 werden aktualisierte Informationen zugeführt.
Wenn keine neue Trajektorie erforderlich ist, bestimmt das Lenkwinkelsteuermodul 48, ob der Benutzer über die MMS-Vorrichtung 22 eine gerade rückwärts gerichtete Trajektorie (z. B. eine Trajektorie, bei der der Winkel Θ null beträgt) anfordert (Block 214).
Wenn der Benutzer eine gerade rückwärts gerichtete Trajektorie angefordert hat, wird eine neue Trajektorie entsprechend dem gegenwärtigen Anhängerwinkel θ festgelegt und das Lenkungssteuerungsmodul 48 gibt diese Information an das Funktionssteuerungsmodul 50 aus (Block 216). Das Funktionssteuerungsmodul 50 und das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 führen jeweils verschiedenen Fahrzeugsystemen, darunter der Motordrehmomentsteuerung 66 und der Servolenkungssteuerung 68, aktualisierte Betriebsanweisungen zu, das Fahrzeug fährt mit einem Rückwärtsfahrvorgang gemäß der neuen Ziel-Trajektorie fort (Block 208) und der Anzeigeeinheit 30 werden aktualisierte Informationen zugeführt.
Wenn der Benutzer keine gerade rückwärts gerichtete Trajektorie angefordert hat, berechnet das Lenkungssteuerungsmodul 48 keine neue Ziel-Trajektorie und das Funktionssteuerungsmodul 50 und das Lenkwinkelberechnungsmodul 48 führen jeweils den verschiedenen Fahrzeugsystemen Betriebsanweisungen zum Beibehalten eines Rückwärtsfahrpfads, der der Ziel-Trajektorie folgt, zu, und die Steuerung kehrt zu Block 210 zurück, wo das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 auf eine Änderung der Trajektorie hin überwacht. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis der Anhänger 80 den Zielort erreicht hat.
Die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 kann ein oder mehrere Merkmale, die in den folgenden Beispielen angeführt werden, umfassen, die den Betrieb des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15 weiter verbessern und somit die Nutzerfreundlichkeit verbessern.
In einem Beispiel ist das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, den Anhänger in die ausgerichtete Richtung auf dem Boden zu lenken und auch das Fahrzeug 10 auf den Anhänger 80 entlang demselben Pfad auszurichten. In diesem Beispiel kann die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 dazu konfiguriert sein, eine Ziel-Anhängertrajektorie basierend auf einer bodenbasierten Bezugsrichtung und einem detektierten Winkel des Anhängers zum Fahrzeug festzulegen. Die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 steuert dann die Fahrzeugbewegung so, dass der Anhänger 80 dahingehend gelenkt wird, sich entlang einem Pfad, der der Ziel-Anhängertrajektorie entspricht, zu bewegen, und das Fahrzeug 10 entlang der Ziel-Anhängertrajektorie auf den Anhänger 80 ausgerichtet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die bodenbasierte Bezugsrichtung basierend auf einer Eingabe von der MMS-Vorrichtung 22 festgelegt. Darüber hinaus wird eine Einblendung auf einem Bild, das auf der Anzeigevorrichtung 30 angezeigt wird, bereitgestellt. Das Bild wird durch eine Fahrzeugkamera 60 bereitgestellt, wobei die Fahrzeugkamera 60 eine kalibrierte Kamera ist, die die Ziel-Trajektorie, die Fahrzeugposition und die Anhängerposition in Weltkoordinaten bereitstellen kann, so dass das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs die Winkel von sowohl dem Anhänger als auch dem Fahrzeug zur Ziel-Trajektorie berechnet.
In einem weiteren Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, eine Bewegung entlang einem festgesetzten Krümmungsradius zu erzeugen. In diesem Beispiel kann die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 dazu konfiguriert sein, eine Anhängersolltrajektorie basierend auf einem festgesetzten Anhängerwinkel zum Fahrzeug festzulegen.
In einem weiteren Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, das Fahrzeug und den Anhänger dahingehend zu fahren, eine angeforderte Position und Ausrichtung zu erzielen. In diesem Beispiel kann die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 eine Steuerung umfassen, die dazu konfiguriert ist, eine Soll-Endposition und Anhängersollausrichtung bei einer Position auf dem Boden festzulegen.
In einem weiteren Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, den Anhänger dynamisch zu lenken, und dann, wenn das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 eine Sollrichtung erzielt hat, das Fahrzeug und den Anhänger in dieser Richtung auszurichten. In diesem Beispiel unterstützt die MMS-Vorrichtung 22 eine einzige Betätigung der MMS-Vorrichtung 22, wie z. B. das dahingehende Drücken eines Knopfs 23 oder einer Taste, die gegenwärtige Anhängerrichtung als die Sollrichtung anzugeben. Die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 umfasst eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, dann die Lenkungssteuerung dahingehend zu ändern, das Fahrzeug und den Anhänger in der gegenwärtigen Anhängerrichtung auszurichten.
In einem anderen Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, zu vermeiden, dass eine Ausbrechposition schnell erreicht wird. In diesem Beispiel umfasst die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu beschränken.
In einem weiteren Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, die Empfindlichkeit der Benutzereingabe zum Ausgleich einer Wahrscheinlichkeit des Ausbrechens des Anhängers 80 einzustellen. In diesem Beispiel umfasst die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Empfindlichkeit der Benutzereingabe (das Mapping der Eingabebewegung mit dem Anhängersollwinkel) basierend auf der Wahrscheinlichkeit des Ausbrechens des Anhängers automatisch festzulegen. Beispielsweise haben kürzere Anhänger einen kleineren Ausbrechwinkel. Das Mapping des Höchstbereichs der Benutzereingabe könnte also auf diesen kleineren Ausbrechwinkel im Vergleich zu dem Winkelbereich, der für einen längeren Anhänger gestattet würde, erfolgen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Auswirkung der Anhängerlänge auf das Ausbrechen zur Bestimmung einer Empfindlichkeit der Benutzereingabe verwendet werden. Dies liegt daran, dass die Anhängerlänge die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens beeinflusst, wobei ein kürzerer Anhänger einen kleineren Ausbrechwinkel hat. Also kann die Empfindlichkeit der Benutzereingabe so festgelegt werden, dass sie zu einem Verhältnis der Ist-Anhängerlänge zu einer Bezugsanhängerlänge proportional ist. Die Bezugsanhängerlänge kann eine durchschnittliche Anhängerlänge sein.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Auswirkung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Bestimmung einer Empfindlichkeit der Benutzereingabe verwendet werden. Dies liegt daran, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens beeinflusst, wobei eine schnellere Fahrzeuggeschwindigkeit einer kürzeren Zeit zum Erreichen eines Ausbrechwinkels entspricht. Somit wird die Empfindlichkeit der Benutzereingabe gegenüber dem Anhängerwinkel bei höheren Geschwindigkeiten in Bezug auf eine Bezugsempfindlichkeit reduziert, da die Dauer bis zum Ausbrechen des Anhängers bei höheren Geschwindigkeiten kürzer ist.
Bei einigen Ausführungsformen wird die Eingabeempfindlichkeit basierend auf sowohl der Anhängerlänge als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt.
Bei einigen Ausführungsformen wird ein Ausbrechwinkel basierend auf einer Anhängerlänge und/oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und die Benutzereingabeempfindlichkeit wird basierend auf einem Verhältnis des gemessenen Winkels θ zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 80 und des Ausbrechwinkels festgelegt.
In einem weiteren Beispiel kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 dazu konfiguriert sein, die Größe des gewählten Anhängerwinkels zu beschränken, was in solchen Fällen von Vorteil ist, in denen die Anhängerbewegung beschränkt ist und/oder der Bewegungsabstand relativ kurz ist. In diesem Beispiel umfasst die Anhängerrückwärtsfahrassistenzeinheit 40 eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, den gewählten Anhängerwinkel zur Vermeidung des Ausbrechzustands zu beschränken, jedoch eine Aufhebung zum Überschreiten des Ausbrechwinkels basierend auf einer zusätzlichen Benutzereingabe oder -handlung zu erlauben.
Somit stellen Ausführungsformen der Erfindung unter anderem ein Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 und ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, das mit dem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 ausgestattet ist, bereit. Das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 und zugehörige Verfahren bestimmen eine Ziel-Trajektorie des Anhängers basierend auf einer Benutzereingabe über die MMS-Vorrichtung 22 und führen ein automatisiertes Fahrzeugmanöver basierend auf der Ziel-Trajektorie durch.
Als ein Beispiel für die MMS-Einheit 20, die das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 unterstützt, wird ein stufenlos drehbarer Knopf 23 beschrieben, der auch eine Drucktastenaktion unterstützt, einschließlich wie der Knopf 23 zur Erzielung der oben beschriebenen Benutzerschnittstelle verwendet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 zeigt zu Beginn einer Verwendung der Funktion die Einblendung 100 (in fett gedruckten Linien gezeigt) die gegenwärtige Ausrichtung des Anhängers 80 als den gewählten Winkel oder die gewählte Richtung für die Bewegung des Anhängers 80 (7). Sie kann optional, mit einer halbtransparenten Einblendung, auch einen möglichen Endpunkt oder Parkort für den Anhänger 80 zeigen, wie auch in der Figur dargestellt wird. Durch die Verwendung eines Knopfs 23 oder einer anderen Eingabevorrichtung kann bzw. können die gewählte Richtung und/oder der gewählte Parkort gewählt und dem Benutzer über eine Einblendung 100 (in fett gedruckten Linien gezeigt) auf dem Heckkamerabild gezeigt werden (8). Das Fahrzeug 10 würde dann ein Manöver zur Erzielung dieser Anhängerrichtung durchführen. Während des Manövers hätte der Benutzer die Möglichkeit, die Richtung durch Bewegen des Knopfs 23 weiter zu korrigieren. Die Drehung des Knopfs 23 würde als eine Änderung in Bezug auf die gegenwärtige Anhängerrichtung interpretiert und nicht basierend auf einer absoluten Drehstellung des Knopfs 23.
Ein anderer Benutzungsfall ist die fortlaufende Steuerung der Anhängerrichtung über die Benutzereingabe. Gemäß der Darstellung in 7 wäre die Anhängerausgangsposition die gewählte Richtung. Basierend auf einer Drehung eines Knopfs 23 oder einer anderen Bewegungserfassungseingabevorrichtung kann eine neue Richtung für den Anhänger 80 angezeigt werden. Diese Richtung kann beim Rückwärtsfahren von dem Benutzer fortwährend aktualisiert werden. Wenn eine Anhängersollrichtung erreicht ist, würde durch Drücken auf den Knopf 23 oder alternativ dazu keine weitere Drehung des Knopfs 23 die gegenwärtige Anhängerrichtung als die Sollrichtung festgesetzt.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die MMS-Vorrichtung 22 ein stufenlos drehbarer Knopf 23, der in dem Fahrzeug 10 befestigt ist. Die MMS-Vorrichtung 22 ist jedoch nicht darauf beschränkt, eine Knopfkonfiguration aufzuweisen. Beispielsweise kann es sich bei der MMS-Vorrichtung 22 alternativ dazu um andere Vorrichtungen, die von dem Benutzer zur Bereitstellung einer Eingabe in das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 manipuliert werden können, handeln und/oder diese auch enthalten. Es werden nun MMS-Vorrichtungen 22 alternativer Ausführungsformen beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 fahrzeugbezogene Informationen zu der Anzeige 30 senden und vom Benutzer gewählte Anweisungen von der MMS-Vorrichtung 22 bezüglich der Steuerung des Fahrzeugs 10 empfangen.
In einem Beispiel ist eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform ein Knopf, der als ein Joystick wirkt. In diesem Beispiel ist der Knopf um eine Querachse, die zu der Knopfachse 28 quer verläuft und durch das zweite Ende 27 des Knopfs hindurchgeht, drehbar. Wenn sich der Joystick um die Knopfachse dreht, stellt der Joystick ein erstes Ausgangssignal entsprechend der Drehung des Joysticks um die Knopfachse 28 bereit, und wenn sich der Joystick um die Querachse dreht, stellt der Joystick ein zweites Ausgangssignal entsprechend der Drehung des Joysticks um die Querachse bereit. In diesem Fall beeinflusst das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15, und das zweite Ausgangssignal beeinflusst die Steuerung einer zweiten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15, wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
In einem weiteren Beispiel ist eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform ein Knopf, der sich innerhalb eines Schlitzes hin- und herbewegt und als ein Schiebeschalter wirkt. In diesem Beispiel ist der Knopf linear entlang einer Schiebeachse, die zu der Knopfachse nicht parallel ist, zwischen einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle, die von der ersten Stelle beabstandet ist, beweglich. Das Ausmaß der Verschiebung des Knopfs entspricht einem Ausmaß der Winkeländerung, und die Bewegungsrichtung des Knopfs innerhalb des Schlitzes entspricht einer Richtung der Winkeländerung.
In einem weiteren Beispiel ist eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform ein Knopf, der sich innerhalb eines Schlitzes hin- und herbewegt und als ein Schiebeschalter wirkt und auch axial entlang der Knopfachse zwischen einer ersten axialen Position x1 und einer zweiten axialen Position x2 beweglich ist. Wenn sich der Knopf in der ersten axialen Position befindet und sich entlang der Schiebeachse bewegt, stellt der Knopf ein erstes Ausgangssignal entsprechend einer Position des Knopfs entlang der Schiebeachse bereit. Darüber hinaus stellt der Knopf, wenn sich der Knopf in der zweiten axialen Position befindet und sich entlang der Schiebeachse bewegt, ein zweites Ausgangssignal entsprechend einer Position des Knopfs entlang der Schiebeachse bereit. In diesem Fall beeinflusst das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15, und das zweite Ausgangssignal beeinflusst die Steuerung einer zweiten Funktion des Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystems 15, wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
In einem weiteren Beispiel umfasst eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform mindestens eine Drucktaste, wobei eine Betätigung der Drucktaste zu einem Ausgangssignal entsprechend einer Soll-Bewegungsrichtung führt und die Dauer der Betätigung der Drucktaste einer Stärke der Betätigung entspricht. Bei einer Ausführungsform umfasst die MMS-Vorrichtung fünf Drucktasten. Vier der fünf Drucktasten sind dazu konfiguriert, ein Ausgangssignal entsprechend einer Soll-Bewegungsrichtung bereitzustellen, wobei jede der vier Drucktasten einer einzelnen Richtung entspricht. Die fünfte Drucktaste der fünf Drucktasten stellt ein Ausgangssignal bereit, das nicht mit einer Bewegungsrichtung in Zusammenhang steht. Beispielsweise kann die fünfte Taste eine Sperrfunktion bereitstellen, so dass, wenn sie gedrückt wird, die gegenwärtige Auswahl beibehalten wird, bis die fünfte Taste zum Aufheben der Sperrfunktion erneut gedrückt wird.
In einem weiteren Beispiel ist eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform ein Kippschalter.
In einem weiteren Beispiel ist eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform ein Touchpad.
In einem weiteren Beispiel umfasst eine MMS-Einheit einer alternativen Ausführungsform einen Touchscreen in dem Fahrzeug 10, der als die Anzeigeeinheit 30 sowie die MMS-Vorrichtung 22 dient.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die MMS-Vorrichtung 22 intern innerhalb des Fahrzeugs 10 positioniert. Die MMS-Vorrichtung 22 und/oder die MMS-Einheit 20 sind jedoch nicht auf die interne Positionierung beschränkt. Beispielsweise ist die MMS-Einheit 20, einschließlich der MMS-Vorrichtung 22, bei einigen Ausführungsformen extern von dem Fahrzeug 10 positioniert und ist dazu konfiguriert, entfernte Überwachung und Steuerung des Fahrzeugs 10 durch den Benutzer bereitzustellen. Beispielsweise kann die MMS-Einheit 20 eine mobile Vorrichtung (beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Laptop, ein Tablet und dergleichen), die über eine drahtlose Verbindung (beispielsweise WiFi, Bluetooth und dergleichen) kommunikativ mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt ist, sein. In diesem Fall umfasst die MMS-Einheit 20 eine auf einer mobilen Informationsverarbeitungsvorrichtung gespeicherte Applikation, und ein Touchscreen der mobilen Informationsverarbeitungseinrichtung stellt die Anzeigevorrichtung 30 bereit.
Das hier beschriebene Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 umfasst mehrere elektrische und elektronische Komponenten, die Strom, Betriebssteuerung und Schutz für die Komponenten und Module in dem Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 bereitstellen. Das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 umfasst die Module 46, 48, 50, die jeweils unter anderem einen elektronischen Prozessor (wie z. B. einen programmierbaren elektronischen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder eine ähnliche Vorrichtung), einen Speicher (beispielsweise nichtflüchtigen, maschinenlesbaren Speicher) und ASICs zur Abwicklung von Eingabe-/Ausgabefunktionen, Verarbeitung von Signalen und Anwendung der oben aufgelisteten Verfahren umfassen. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 zusätzliche, weniger oder andere Komponenten. Darüber hinaus kann das Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem 15 in einigen unabhängigen Steuerungen (beispielsweise elektronischen Steuergeräten), die jeweils dazu konfiguriert sind, spezielle Funktionen oder Unterfunktionen durchzuführen, implementiert sein.
Mehrere hardware- und softwarebasierte Vorrichtungen sowie mehrere unterschiedliche Strukturkomponenten können zur Implementierung von hier erörterten Ausführungsformen verwendet werden. Darüber hinaus können Ausführungsformen Hardware, Software und elektronische Komponenten oder Module umfassen, die zum Zwecke der Erörterung möglicherweise so dargestellt und beschrieben werden, als ob der Großteil der Komponenten lediglich in Hardware implementiert wäre. Jedoch würde ein Durchschnittsfachmann, und basierend auf der Lektüre dieser detaillierten Beschreibung, feststellen, dass die elektronikbasierten Aspekte bei mindestens einer Ausführungsform in Software (beispielsweise auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert), die von einem oder mehreren Prozessoren ausführbar ist, implementiert sein können. Somit können mehrere hardware- und softwarebasierte Vorrichtungen sowie mehrere unterschiedliche Strukturkomponenten zur Implementierung verschiedener Ausführungsformen verwendet werden. Beispielsweise können „Steuereinheiten“ und „Steuerungen“, die in der Patentschrift beschrieben werden, einen oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere Speichermodule, darunter nichtflüchtiges Computerlesbares Medium, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen (beispielsweise einen Systembus), der die Komponenten verbindet, umfassen.

Claims

Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) zur Steuerung von Rückwärtsfahrvorgängen eines Fahrzeugs (10) und eines mit dem Fahrzeug (10) verbundenen Anhängers (80), aufweisend: ein Anhängerwinkeldetektionsmodul (50), das dazu eingerichtet ist, einen Winkel (θ) zwischen einer Längsachse (82) des Anhängers (80) und einer Längsachse (12) des Fahrzeugs (10) zu detektieren und ein Anhängerwinkelsignal, das dem detektierten Winkel (θ) entspricht, auszugeben, eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20), die eine Schnittstelle für einen Fahrzeugbediener bereitstellt und die dazu eingerichtet ist, ein Ausgangssignal basierend auf einer Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener bereitzustellen, wobei das bereitgestellte Ausgangssignal Informationen zum Betrag und zur Richtung der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener umfasst und das Ausgangssignal einer gewünschten Solltrajektorie und/oder einer gewünschten Anhänger-Solltrajektorienkorrektur entspricht, eine Steuerung (46), die dazu eingerichtet ist, als Eingaben das Ausgangssignal und das Anhängerwinkelsignal, die zum Zeitpunkt der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener erzeugt werden, zu empfangen, eine Berechnung einer Anhängertrajektorie, die den Anhänger (80) an einem Zielort positioniert, und/oder eine Berechnung einer Anhänger-Trajektorienkorrektur gegenüber der Anhängertrajektorie durchzuführen, wobei die Berechnung unter Verwendung des Ausgangssignals entsprechend einer Änderung bezüglich des detektierten Winkels (θ) durchgeführt wird und der detektierte Winkel (θ) dem zum Zeitpunkt der Betätigung der Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) durch den Fahrzeugbediener erzeugten Anhängerwinkelsignal entspricht, und einen Lenkwinkel des Fahrzeugs (10) und einen Motor des Fahrzeugs (10) derart zu steuern, dass der Anhänger (80) an dem Zielort basierend auf der Anhängertrajektorie positioniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) ein stufenlos drehbarer Knopf (23) aufweist, der ein erstes Ende (26), ein zweites Ende (27) gegenüber dem ersten Ende (26) und eine Knopfachse (28), die sich zwischen dem ersten Ende (26) und dem zweiten Ende (27) erstreckt, aufweist, der Knopf (23) um die Knopfachse (28) drehbar ist und der Betrag einer Drehung des Knopfs (23) um die Knopfachse (28) proportional zu einer Änderung des Lenkwinkels des Fahrzeugs in Bezug auf einen gegenwärtigen Lenkwinkel des Fahrzeugs (10) ist, um einen neuen Winkel (θ) zwischen dem Fahrzeug (10) und dem Anhänger (80) in Bezug auf einen gegenwärtigen Winkel (θ) zwischen dem Fahrzeug (10) und dem Anhänger (80) zu erzielen.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei der Knopf (23) um die Knopfachse (28) zwischen einer ersten Drehposition (α1) und einer zweiten Drehposition (α2) drehbar ist, und der Knopf (23) nicht in irgendeine gegebene Knopfdrehposition vorgespannt ist.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 2, wobei der Knopf (23) entlang der Knopfachse (28) zwischen einer ersten axialen Position (x1) und einer zweiten axialen Position (x2) beweglich ist, wobei sich der Knopf (23), wenn er sich in der ersten axialen Position (x1) befindet, ungehindert um die Knopfachse (28) drehen kann, und der Knopf (23), wenn er sich in der zweiten axialen Position (x2) befindet, an einer Drehung um die Knopfachse (28) gehindert wird.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 2, wobei der Knopf (23) entlang der Knopfachse (28) zwischen einer ersten axialen Position (x1) und einer zweiten axialen Position (x2) beweglich ist, wenn sich der Knopf (23) in der ersten axialen Position (x1) befindet, ein dem Betrag der Drehung des Knopfs (23) entsprechendes Ausgangssignal eine erste Verstärkung aufweist, und wenn sich der Knopf (23) in der zweiten axialen Position (x2) befindet, ein dem Betrag der Drehung des Knopfs (23) entsprechendes Ausgangssignal eine zweite Verstärkung aufweist und sich die zweite Verstärkung von der ersten Verstärkung unterscheidet.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 2, wobei der Knopf (23) entlang der Knopfachse (28) zwischen einer ersten axialen Position (x1) und einer zweiten axialen Position (x2) beweglich ist, wenn sich der Knopf (23) in der ersten axialen Position (x1) befindet und sich um die Knopfachse (28) dreht, der Knopf (23) ein erstes Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs (23) um die Knopfachse (28) entspricht, bereitstellt, wenn sich der Knopf (23) in der zweiten axialen Position (x2) befindet und sich um die Knopfachse (28) dreht, der Knopf (23) ein zweites Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs (23) um die Knopfachse (28) entspricht, bereitstellt, das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Systems (15) beeinflusst, und das zweite Ausgangssignal die Steuerung einer zweiten Funktion des Systems (15) beeinflusst, wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 2, wobei der Knopf (23) um eine Querachse, die quer zu der Knopfachse (28) verläuft und durch das zweite Ende des Knopfs (23) hindurchgeht, drehbar ist, wenn sich der Knopf (23) um die Knopfachse (28) dreht, der Knopf (23) ein erstes Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs (23) um die Knopfachse (28) entspricht, bereitstellt, wenn sich der Knopf (23) um die Querachse dreht, der Knopf (23) ein zweites Ausgangssignal, das der Drehung des Knopfs (23) um die Querachse entspricht, bereitstellt, das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Systems (15) beeinflusst, und das zweite Ausgangssignal die Steuerung einer zweiten Funktion des Systems (15) beeinflusst, wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei der Knopf (23) linear entlang einer Schiebeachse, die zu der Knopfachse (28) nicht parallel ist, zwischen einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle, die von der ersten Stelle beabstandet ist, beweglich ist.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 7, wobei der Knopf (23) entlang der Knopfachse (28) zwischen einer ersten axialen Position (x1) und einer zweiten axialen Position (x2) beweglich ist, wenn sich der Knopf (23) in der ersten axialen Position (x1) befindet und sich entlang der Schiebeachse bewegt, der Knopf (23) ein erstes Ausgangssignal, das einer Position des Knopfs (23) entlang der Schiebeachse entspricht, bereitstellt, wenn sich der Knopf (23) in der zweiten axialen Position (x2) befindet und sich entlang der Schiebeachse bewegt, der Knopf (23) ein zweites Ausgangssignal, das einer Position des Knopfs (23) entlang der Schiebeachse entspricht, bereitstellt, das erste Ausgangssignal die Steuerung einer ersten Funktion des Systems (15) beeinflusst, und das zweite Ausgangssignal die Steuerung einer zweiten Funktion des Systems (15) beeinflusst, wobei sich die erste Funktion von der zweiten Funktion unterscheidet.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) mindestens eine Drucktaste umfasst, wobei eine Betätigung der Drucktaste zu einem Ausgangssignal entsprechend einer Soll-Bewegungsrichtung führt und die Dauer der Betätigung der Drucktaste einem Betrag der Betätigung entspricht.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 9, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) fünf Drucktasten umfasst und vier der fünf Drucktasten dazu konfiguriert sind, ein Ausgangssignal entsprechend einer Soll-Bewegungsrichtung bereitzustellen, jede Drucktaste ein Ausgangssignal entsprechend einer einzelnen Bewegungsrichtung bereitstellt die fünfte Drucktaste der fünf Drucktasten ein Ausgangssignal bereitstellt, das nicht mit einer Bewegungsrichtung in Zusammenhang steht.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) einen Kippschalter umfasst.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) ein Touchpad umfasst.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend: eine Fahrzeugkamera (60) und einen Anzeigebildschirm (30) aufweist, der dazu eingerichtet ist, von der Fahrzeugkamera (60) bereitgestellte Bilder anzuzeigen, wobei der Anzeigebildschirm (30) ein Touchscreen ist, der als die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) dient.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (46) in dem Fahrzeug (10) positioniert ist und die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) drahtlos mit der Steuerung kommuniziert.
Anhängerrückwärtsfahrassistenzsystem (15) nach Anspruch 1, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinheit (20) eine Applikation, die auf einer mobilen Informationsverarbeitungsvorrichtung gespeichert ist, und einen Touchscreen der mobilen Informationsverarbeitungsvorrichtung umfasst.