JP6748212B2 - 標的物を必要としないヒッチ角度検出およびトレーラ形状学習を有する車両−トレーラ後退システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車に関し、より詳細には自動車のための先進運転支援システムに関する。

トレーラは、一般的に、トレーラヒッチを介して牽引車両に連結されている。トレーラヒッチによって、トレーラはヒッチを軸にして水平方向に旋回することができ、それによって車両−トレーラユニットはコーナを曲がることができる。しかしながら、車両が後退移動する際には、コーナを曲がることが困難になる可能性がある。車両が後退する際、車両によってトレーラが押される。特定の状況下では、トレーラが意図した経路を直進するか、または意図した経路に沿って移動することが重要になる。運転手は、トレーラの向きを所望の向きに変更するためには、車両ステアリングホイールをどちらの方向に回せばよいのか分からなくなることが多い。また、不正確なステアリング角度で車両が操作されると、車両−トレーラユニットがくの字に折れ曲がり（jack-knife）、トレーラ自体が進路から逸れる可能性がある。

したがって、車両に取り付けられたトレーラの後退は、車両を効果的に制御し、かつ車両およびトレーラの移動に要求される経路を指示するために複数人の人間が要求されることが多い。さらに、車両およびトレーラシステムの操作に不慣れな人間は、車両およびトレーラを後退させながらトレーラの経路を正確に制御することに関して何らかの問題を抱える可能性がある。

上記した背景技術に関する説明は、本開示のコンテキストを一般的に表すためのものである。この背景技術の項に記載されている限りでの本願に挙げられた発明者の研究、ならびに出願時点において先行技術と認定されることはない本願の種々の態様は、明示的にも暗示的にも本発明についての先行技術とは認められない。

１つの例示実施形態では、車両およびトレーラアセンブリのための後退システムを制御するための方法は、車両に取り付けられているカメラを用いて、車両およびトレーラアセンブリに関するヒッチの画像を記録することを含む。本方法は、また、電子制御ユニットを用いて、車両およびトレーラの形状（geometry）に関連付けられた複数の距離を学習すること、またトレーラにおける複数の基準点を識別することを含む。本方法は、さらに、電子制御ユニットを用いて、複数の基準点に関連付けられた複数の基準距離を学習することを含む。本方法は、また、複数の基準距離および形状距離を使用して、現在のヒッチ角度を求めることを含む。

１つの例示実施形態では、車両およびトレーラアセンブリのための後退システムが、制御デバイスおよび電子制御ユニットを含む。電子制御ユニットは、制御デバイスと通信し、制御デバイスから少なくとも１つの入力を受信する。電子制御ユニットは、制御デバイスから始動システム入力を受信すると、後退システムのための電子制御ユニットを用いて後退システムモードを開始するための命令、また車両に取り付けられたカメラを用いて車両およびトレーラアセンブリに関するヒッチの画像を記録するための命令を有する。電子制御ユニットは、また、電子制御ユニットを用いて、車両およびトレーラの幾何学に関連付けられた複数の形状距離を学習するための命令、またトレーラにおける複数の基準点を識別するための命令を有する。電子制御ユニットは、さらに、電子制御ユニットを用いて、複数の基準点に関連付けられた複数の基準距離を学習するための命令、また複数の基準距離および形状距離を使用して現在のヒッチ角度を求めるための命令を含む。

本開示は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるであろう。

トレーラ後退システムを有している車両およびトレーラアセンブリの概略図を示す。 ヒッチおよびトレーラのカメラ視野が示されている、図１のトレーラ後退システムに関する第１の実施形態を示す。

以下の記述は、単に例示的な性質のものに過ぎず、本開示、その用途、または使用を制限することを一切意図していない。明確さのために、図面においては、類似の要素を識別するために同一の参照番号を使用する。図１は、車両１０およびトレーラ１１を示す。車両１０は、自動車、トラック、トラクタなどであってよい。トレーラ１１は、車両１０に制御可能に固定され、車両およびトレーラアセンブリ１２を形成する。車両およびトレーラアセンブリ１２は、本明細書に記載するようなトレーラ後退システム１４を使用する。本明細書全体を通して、前方および後方の相対的な方向は、慣例のように用いられる。つまり、それらの向きは、車両１０の操作者が車両１０を運転する際に、その操作者が通常面している方向を基準とする。したがって、トレーラ後退プログラム１４の実行時には、車両１０のギアはリバースにあり、また図２における矢印１３によって表されているように、車両およびトレーラアセンブリ１２は後方に移動する。後退システム１４の使用中に、システム１４の操作者は、車両−トレーラユニット１２が移動している方向と同じ方向で、「後方」を向いているか、「後方」に歩いている場合もある。

図１および図２を参照して、トレーラ後退システム１４を使用するための例示実施形態を説明する。制御デバイス１６は、電子制御ユニット（「ＥＣＵ」）２２と通信し、それによって、ユーザはＥＣＵ２に対して命令を入力することができる。制御デバイス１６は、操作者と後退システム１４との間のヒューマン・マシン・インタフェース（「ＨＭＩ」）として機能する。ＥＣＵ２２は、車両およびトレーラアセンブリ１２の移動を制御および指示するために、種々の車両システム２４、例えばパワートレインシステム、ステアリングシステム、ブレーキシステムなどと通信することができる。ＥＣＵ２２は、ユーザ入力に基づいて、車両およびトレーラアセンブリ１２を所望の後退経路１８に沿って最終的な位置２０まで移動させるために、命令を車両システム２４に送信する。

制御デバイス１６は車両１０に組み込まれていてもよいし、図示されているように、例えば無線通信技術を介して車両１０と通信する別個の装置であってもよい。制御デバイス１６は、車両１０の外部から操作することができるタブレットまたは他のモバイルデバイスであってよい。したがって、トレーラ後退システム１４によって、ユーザは車両１０の外部にいながら車両１０を制御することができる。例えば、ユーザは、車両１０のギアをパーキングからリバースにし、またリバースからパーキングにシフトチェンジすることができる。無線式の制御デバイス１６によって、ユーザは車両１０を、ひいてはトレーラ１１を操作することができる。制御デバイス１６は、（無線式のギアシフトチェンジを実現するための）ギアセレクタ、アクセルペダル、ブレーキペダル、ディジタル速度計、サラウンドビューおよび緊急停止ボタンに関する、ＨＭＩ入力部のボタンおよび／または仮想ディスプレイを含む、車両１０を制御するための種々の入力オプションを有することができる。緊急停止ボタンを安全対策として実現することができ、また無線制御がアクティブであれば、車両１０は即座に停止され、車両１０は「パーキング」状態にシフトチェンジされる。

ＥＣＵ２２は、後退システム２２を備えた車両およびトレーラアセンブリ１２を制御するために、制御デバイス１６から種々の入力を受信する。ＥＣＵ２２は、種々の入力を翻訳し、その入力２６が要求している所望の車両動作を決定する。車両およびトレーラアセンブリ１２の現在の状態、および所望の車両動作に基づいて、ＥＣＵ２２は、その所望の車両動作を達成するために必要とされる、要求される車両応答を決定し、適切な（１つまたは複数の）信号を送信することによって、種々の車両システム２４に対して、計算された車両応答を実行するように指示する。後退システム１４は、種々の入力リクエストを組み合わせて、車両１０外部からの車両およびトレーラアセンブリ１２の完全なユーザ制御を提供することができる。特に、後退システム１４は、車両１０とトレーラ１１との間のヒッチ角度４０を使用して、補整車両−トレーラ位置を決定し、また所望の車両動作、すなわち必要とされるヒッチ角度の変化を達成するために必要とされる車両応答を決定する。

後退システム１４は、車両１０のリアビューを提供するために、車両１０における１つまたは複数のカメラ４４を使用することができる。ここでは、カメラ４４が、図２において破線で示されている視野角を有している。１つの例示実施形態では、カメラ４４を、バックアップカメラとして、またはサラウンドビューカメラとして車両１０において使用することもできる。カメラ４４は、画像を取得し、ＥＣＵ２２による画像解析が、測定されたヒッチ角度４０を計算するために使用される。測定されたヒッチ角度４０は、ＥＣＵ２２によって使用されて、要求されるヒッチ角度に基づいて、所望のステアリング角度が求められる。現在のヒッチ角度４０も、ユーザ情報として、デバイス１６に表示することができる。

図１および図２を参照して、ヒッチ角度４０がどのように求められるかをさらに詳細に説明する。ＥＣＵ２２は、画像解析を使用して現在のヒッチ角度４０を求め、またトレーラ後退システム１４は、トレーラ１１における基準点４５、例えばトレーラの隅、ヒッチ取り付け点、製造業者によって設けられたボディデカールなどを使用することができる。基準点４５は、垂直方向および／または水平方向において相互に距離を置くことができる。例示実施形態では、少なくとも３つの基準点４５が使用される。ＥＣＵ２２は、システム１４が最初に使用されるときに、既知のヒッチ角度４０での各基準点４５の相対距離（ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃など）を学習するために学習モードを使用することができる。したがって、トレーラ１１が既知の角度、例えば０°のヒッチ角度で車両１０に連結されると、トレーラ後退システム１４は、各マーキング４５間の相対距離（ｄ₁〜ｄ_n）を学習することができる。

基準点４５の相対距離（ｄ₁〜ｄ_n）を学習する以外に、後退システム１４は学習モードにおいてトレーラ形状を使用することもできる。基準点４５の相対距離（ｄ₁〜ｄ_n）およびトレーラ形状を使用することによって、ＥＣＵ２２は、車両／トラクタ１０とトレーラ１１との間の関節角度（ヒッチ角度４０）を計算することができ、またヒッチ角度４０の変化をリアルタイムで追跡することができる。ＥＣＵ２２は、車両ホイールベース（ｂｖ）、後車軸から車両上のヒッチ点までの距離（ｈ）、トレーラの長さ（ｃ）、ヒッチ点からトレーラ上の先車軸までの距離（ａ）、地面からヒッチ点までの高さ（ｇ）、およびトレーラの前面の何らかの形状、すなわち基準点４５を含む、車両１０およびトレーラ１１の形状を使用することができる。

前方（または場合によっては後方１３）に動いたトレーラ１１の先行の移動に基づいて、トレーラ１１の形状および長さを自己学習するためのさらなる拡張も考えられる。各トレーラ１１は、トレーラ１１の長さに強く依存する制御の特定の特徴を有している。車両−トレーラシステム１２が動いている間のトレーラ１１の移動の監視によって、トレーラ１１の形状の自己学習が実現され、またトレーラ角度４０のリアルタイムでの追跡が開始される。

車両−トレーラユニット１２のより良好な視野を提供し、またトレーラ１１の形状をより正確に求める、付加的なカメラ４４を有するようにサラウンドビューを使用することも可能である。トレーラ形状およびトレーラヒッチ角度４０を求めるために、同時に複数台のカメラ４４の視野を使用することもできる。また、システム１４の視野においてトラクタトレーラ１１を捉えている、取り付けられたすべてのカメラにおけるトレーラ１１の推定された角度および形状を相互に照合することも可能である。例えば、車両１０のサイドミラーに取り付けられているか、またはそれらの位置の近傍に取り付けられている左側および右側のカメラ４４も、トレーラ角度４０を追跡することができ、またトレーラ形状を自己学習することができる。

自己学習が車両ダイナミクスの入力および供給される（１つまたは複数の）動画を要求できることに留意することは重要である。トレーラ１１の長さを求めることを、ブラインドスポットレーダ／ライダを使用することによって支援することができる。

ヒッチ角度を計算する他に、カメラ４４からの画像を、ディスプレイ４６に表示することができる。複数のカメラ４４が使用される場合には、車両１０のサラウンドビューもディスプレイ４６に統合することができる。さらに、サラウンドビュー画像４６上の物体４８をハイライト表示し、起こり得る衝突についてドライバに警告を発することができる。特に、ユーザが車両１０の前方付近にいる場合には、車両１０が、物体４８の周りを予測された速度よりも速く回転する可能性があり、また最初は十分遠くに現れたその物体４８に、場合によってはより早期に衝突する可能性がある。

サラウンドビュー機能は、ドライバに、車両１０の直近距離ならびに中間距離の両方にある地上の障害物のない視界を提供する、動的な一連の人工的な視点を提供する。視点は完全に設定可能であり、また駐車操作および後退操作にとって有用である。１つの実施形態では、視認性を高めるために、トレーラ１１の後部に接続されている別のカメラ４４を使用することによって、拡張サラウンドビュー能力を提供することができる。

本発明のトレーラ後退システム１４を用いることによって、直観的な使用で、他者からの支援を必要とすることなく（補助者は必要ない）、１人のユーザによってトレーラを所望の最終的な位置まで後退させることができる。

本発明を実施するための最善の方式を詳細に説明したが、本開示の実際の範囲はこれに限定されるものではない。何故ならば、本発明に関連する分野に精通するものであれば、添付の特許請求の範囲内で本発明を実施するために、種々の代替的な設計および実施形態を認識できるからである。

Claims (14)

1. 車両およびトレーラアセンブリのための後退システムを制御するための方法であって、 前記車両に取り付けられているカメラを用いて、前記車両およびトレーラアセンブリに関するヒッチの画像を記録し、
   電子制御ユニットを用いて、既知のヒッチ角度の前記ヒッチの画像における前記トレーラの形状に関連付けられた複数の形状距離を、学習モードで学習し、前記形状距離は、前記トレーラの長さおよびヒッチ点からトレーラ上の先車軸までの距離の少なくともいずれかを含み、
   前記トレーラにおける複数の基準点を識別し、前記基準点は、前記トレーラの隅、ヒッチ取り付け点、および前記トレーラのボディデカールのうちの少なくとも１つを含み、前記基準点は、垂直方向および水平方向の少なくともいずれかの方向において相互に距離を置き、前記基準点は、前記車両の製造業者によって設けられ、
   前記電子制御ユニットを用いて、既知のヒッチ角度の前記ヒッチの画像における前記複数の基準点間の複数の相対距離を、学習モードで学習し、
   前記複数の相対距離および前記複数の形状距離に基づいて、前記車両と前記トレーラ間の現在のヒッチ角度を求める
   ことを含む方法。
2. 前記カメラは、後方に向けられたバックアップカメラである、請求項１記載の方法。
3. 前記複数の形状距離を学習することは、さらに、ユーザによるユーザ入力を介した前記電子制御ユニットへの前記距離の入力を含む、請求項１または２記載の方法。
4. 前記車両およびトレーラアセンブリを、前記電子制御ユニットによって受信された入力に応じてリアルタイムで移動させる、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記現在のヒッチ角度を、前記電子制御ユニットによって受信された入力に応じてリアルタイムで計算する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 制御デバイスは、ユーザからの入力リクエストを受信できるヒューマン・マシン・インタフェースとなるように構成されている表示画面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記電子制御ユニットは、さらに、前記トレーラにおける相互に離間された複数の基準点間の各距離を既知のヒッチ角度において記録し、前記相対距離を、前記カメラの画像において前記電子制御ユニットによって測定された現在の距離と比較する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 車両およびトレーラアセンブリのための後退システムであって、
   制御デバイスと、
   前記制御デバイスと通信し、前記制御デバイスから少なくとも１つの入力を受信する電子制御ユニットと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットは、
   制御デバイスから始動システム入力を受信すると、後退システムのための電子制御ユニットを用いて後退システムモードを開始するための命令と、
   前記車両に取り付けられたカメラを用いて前記車両およびトレーラアセンブリに関するヒッチの画像を記録するための命令と、
   前記電子制御ユニットを用いて、既知のヒッチ角度の前記ヒッチの画像における前記トレーラの形状に関連付けられた複数の形状距離を、学習モードで学習するための命令であって、前記形状距離は、前記トレーラの長さおよびヒッチ点からトレーラ上の先車軸までの距離の少なくともいずれかを含む、命令と、
   前記トレーラにおける複数の基準点を識別するための命令であって、前記基準点は、前記トレーラの隅、ヒッチ取り付け点、および前記トレーラのボディデカールのうちの少なくとも１つを含み、前記基準点は、垂直方向および水平方向の少なくともいずれかの方向において相互に距離を置き、前記基準点は、前記車両の製造業者によって設けられる、命令と、
   前記電子制御ユニットを用いて、既知のヒッチ角度の前記ヒッチの画像における前記複数の基準点間の複数の相対距離を、学習モードで学習するための命令と、
   前記複数の相対距離および前記複数の形状距離に基づいて前記車両と前記トレーラ間の現在のヒッチ角度を求めるための命令と、
   を有することを特徴とする、後退システム。
9. 前記カメラは、後方に向けられたバックアップカメラである、請求項８記載のシステム。
10. 前記複数の形状距離を学習することは、さらに、ユーザによるユーザ入力を介した前記電子制御ユニットへの前記距離の入力を含む、請求項８または９記載のシステム。
11. 前記車両およびトレーラアセンブリは、前記電子制御ユニットによって受信された入力に応じてリアルタイムで移動する、請求項８から１０までのいずれか１項記載のシステム。
12. 前記現在のヒッチ角度は、前記電子制御ユニットによって受信された入力に応じてリアルタイムで計算される、請求項８から１１までのいずれか１項記載のシステム。
13. 前記制御デバイスは、ユーザからの入力リクエストを受信できるヒューマン・マシン・インタフェースとなるように構成されている表示画面を有している、請求項８から１２までのいずれか１項記載のシステム。
14. 前記電子制御ユニットは、さらに、前記トレーラにおける相互に離間された複数の基準点間の各距離を既知のヒッチ角度において記録するための命令と、前記相対距離を、前記カメラの画像において前記電子制御ユニットによって測定された現在の距離と比較するための命令と、を用いて構成される、請求項８から１３までのいずれか１項記載のシステム。

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