WO2023001819A1 - Verfahren zum ausgerichteten abstellen eines anhängers - Google Patents

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WO2023001819A1
WO2023001819A1 PCT/EP2022/070190 EP2022070190W WO2023001819A1 WO 2023001819 A1 WO2023001819 A1 WO 2023001819A1 EP 2022070190 W EP2022070190 W EP 2022070190W WO 2023001819 A1 WO2023001819 A1 WO 2023001819A1
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WO
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trailer
trajectory
topography
wheels
parking
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/070190
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jacob Eiche
Udo Schulz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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Publication of WO2023001819A1 publication Critical patent/WO2023001819A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/0285—Parking performed automatically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
    • B62D13/06—Steering specially adapted for trailers for backing a normally drawn trailer

Definitions

  • Trailers of towing vehicles and in particular caravans should be aligned horizontally for parking, in particular in relation to a transverse axis, in order to be able to achieve the desired level of comfort. According to the state of the art, this can be done by taking measures to level the ground after the trailer has been set up.
  • the object of the invention is to support a search for a ground that is as horizontal as possible for wheels of at least one axle of a trailer in a ground topography of an environment in which the trailer, and in particular a caravan, is to be parked.
  • the present invention discloses a method for oriented parking of a trailer and a system for oriented parking of a trailer according to the features of the independent claims.
  • Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
  • a method for parking a trailer in an aligned manner comprising the following steps.
  • a topography of a floor area surrounding the trailer is determined.
  • a distance between contact points of at least two wheels of an axle of the trailer is determined.
  • At least one pair of target positions on the floor area surrounding the trailer is determined in order to park the trailer in the transverse direction, based on the distance between the contact points of the at least two wheels on the axle of the trailer and the topography of the floor area surrounding the trailer .
  • the at least one pair of target positions for the aligned parking of the trailer is provided.
  • the proposed method for aligned parking enables a search and display of at least one parking space with a pair of target positions, and in particular trajectories to the parking space with the pair of target positions, for horizontal parking of trailers.
  • the axle of the trailer can be a rear axle of a caravan.
  • the topography of the floor area i.e. in particular a height map, of an area surrounding the trailer can be determined with the method using optical images, for example a stereo camera, or a large number of optical images in accordance with a structure-by-motion method ) are determined.
  • the topography can be determined using radar recordings or lidar recordings of the ground area around the trailer.
  • a mobile device for example a smart phone to determine the topography of the floor area
  • the position and pose of the mobile device in the topography must also be determined.
  • camera systems and acceleration and yaw rate sensors of the smartphone can be used to determine one's own movement.
  • the sensor principle of an optical camera means that, for example, solid ground in the vicinity of the trailer cannot be reliably imaged from a lateral perspective due to obscuring taller grass in order to determine the topography of the ground area. Then you can, in particular with a mobile device, vertical optical recordings are generated from a top view of the ground surface and the deepest points are identified with these optical recordings and an extrapolated subsurface map is created.
  • a mobile device with an optical camera can be a smart phone, for example.
  • a user of the method can manually scan an intended maneuvering route and/or a desired positioning area of the trailer using such vertical recordings.
  • the mobile device can then use a display to indicate areas with suitable contact points and/or trajectories to these contact points. In this way, the method ultimately generates trajectories and/or areas with contact points that are as horizontal as possible, which can be shown on a display.
  • the mobile device for example, can recognize high grass and exclude areas with high grass as contact points or target positions.
  • camera systems or imaging sensors can be mechanically coupled to a towing vehicle of the trailer and/or mechanically coupled to the trailer and/or stationary camera systems, i.e. infrastructure camera systems, which capture the corresponding environment of the map trailers that generate optical images to determine the topography of the ground surface.
  • stationary camera systems i.e. infrastructure camera systems
  • the camera systems can be integrated into mobile devices in order to use them to determine and/or generate the topography of the floor area, or a height map, of an area surrounding the trailer.
  • a three-dimensional topography of the floor area ie in particular the topography of an uneven subsoil, can be generated or determined.
  • This three-dimensional topography can be presented two-dimensionally on a display, for example in a plan view of the surroundings, and/or three-dimensionally.
  • a representation can be fused with data indicating a location and orientation or pose of the trailer and/or location and pose of the camera system.
  • This data can be stored and/or displayed together with the topography in a two-dimensional or three-dimensional map.
  • a target position for the trailer can be identified with the distance between the contact points of the wheels of the axle by searching the topography of the surroundings for two points at the distance from the contact points that have the smallest possible difference in height.
  • a desired position and pose of the trailer with the outer contours of the trailer can also be specified in a larger area in a map of the topography of the ground area for the method for aligned parking.
  • This can be specified, for example, by manual input by looking at the map of the topography of the ground surface using a touch display of a mobile device, such as a smartphone and/or a permanently installed device, e.g. with a display in the towing vehicle or in the trailer will.
  • a longitudinal and transverse inclination of the trailer can also be determined, in particular in advance, for a journey along a trajectory.
  • a current position of the wheels of the trailer can also be determined or derived by using images from a rear camera of the towing vehicle by inferring the wheel position from the shape and position of the trailer, of which only parts can be seen, for example.
  • trajectories and positions of the wheels of the trailer can be predicted and displayed, which lead to contact points with a topographical height that is as identical as possible.
  • parts of a trajectory in which the trailer would have a largely horizontal axis could be marked in a graphical representation by means of a display.
  • areas can also be marked where the trailer will have a substantially level axis.
  • ADA system advanced driver assistant
  • the trailer can automatically follow a trajectory previously determined using the method for aligned parking and/or a user is provided with the corresponding trajectory to the pair of target positions and/or graphically shown.
  • the method for parking the trailer in an aligned manner can be used to quickly and efficiently park the trailer in an aligned manner without any further alignment effort. It is thus possible to support the parking of a trailer as horizontally as possible, based on images from optical cameras.
  • the method can be implemented using a smart phone.
  • a user of the method can capture a towing vehicle and/or a trailer with the smartphone in order to localize it.
  • the camera of the smartphone should then have the towing vehicle or trailer in its field of view, or the smartphone is fixed at a point on or in the towing vehicle and/or trailer.
  • the method can be expanded to include a contact point for a support wheel of the trailer with a known or predetermined height or height of a trailer hitch above ground or multi-axle trailers.
  • the method can be improved by further cameras on the towing vehicle and/or on the trailer and/or an infrastructure whose data or images are merged, since other perspectives of the scene are possible, particularly in the case of redundant fields of vision, which can contribute to image improvement and accuracy, or an increased detection rate, by means of image fusion.
  • a different perspective can be generated for a user of the method, corresponding to a virtual camera, than through the position and pose of the cameras and/or the orientation of the displays, in that image data and map data are transformed, in particular rotated and/or or shifted and/or zoomed, or transformed into other coordinate systems.
  • the user of the method can, for example, "move" in a map that shows the topography of the scene and/or the ground area via touch display.
  • the topography of the ground around the trailer be determined by means of at least two optical images of the ground area around the trailer and/or radar images of the ground area around the trailer and/or lidar images of the ground area around the trailer .
  • the method can be adapted to different circumstances.
  • the topography of the ground surface can be determined using a first camera system that is mechanically coupled to the towing vehicle and/or a second camera system that is mechanically coupled to the trailer.
  • the at least two optical images of the floor area surrounding the trailer be based on a stereo image of the floor area surrounding the trailer and/or be based on at least two images of the floor area surrounding the trailer, the at least two images map the ground surface surrounding the trailer from different perspectives to determine the topography of the ground surrounding the trailer.
  • Such a stereo image of the floor area surrounding the trailer can be generated using a stereo camera.
  • the method determines at least one trajectory for the aligned parking of the trailer, which trajectory connects a current position of the at least two wheels of the trailer with the at least one pair of target positions.
  • different applications use these trajectories, for example, to indicate a deviation from such a trajectory and/or automatically guide the trailer to the pair of target positions.
  • a prior definition of the target area and/or a predetermined maximum gradient and/or a maximum lateral inclination is an advantageous option of the method.
  • Such an input, as well as a display of the map with the topography of the ground area, with actual and target trajectories and/or target position for contact points that are as horizontal as possible, or contact areas that are as horizontal as possible, can be implemented using a mobile device.
  • a load calculation for the trailer can also be determined using a predicted trajectory and/or optionally displayed and/or with different maneuvering options, either manually and/or with an electric axle and/or a mover and/or a towing vehicle , are compared in order to avoid, for example, getting stuck or rolling back or tipping over.
  • the display of the trajectory with the lowest incline or power requirement is particularly helpful when maneuvering manually.
  • Impermissible or possibly specifiable maximum gradients and/or maximum lateral inclinations of the vehicle combination, but especially of the trailer, can be avoided in this way.
  • the trailer is maneuvered to the parking space in the team, only the trajectories predicted from the steering angle of a towing vehicle can be displayed in addition to the contact points that are as horizontal as possible. If the user of the method does not find any contact points that are as horizontal as possible, the user can change a steering angle of the towing vehicle until at least two parallel contact points on a predicted trajectory are shown on a display in a desired area.
  • the at least one trajectory is determined by determining a trajectory in the topography of the ground surface that matches the current position of the at least two wheels of the trailer with the at least one pair of target positions with a minimum of uneven ground and/or an optimized incline course.
  • a user of the method with a trajectory optimized in this way can guide the trailer to the desired target position with a minimum of effort.
  • the distance between the contact points of the at least two wheels of an axle of the trailer is determined based on at least two images of the wheels of the trailer using triangulation, with the at least two images being generated with different perspectives of the at least two wheels.
  • the method can be easily adapted to different trailers and circumstances, even if not all of the trailer data relating to the distance between the contact points of the at least two wheels are known.
  • the at least one pair of target positions and/or the trajectory be provided using a graphic display.
  • a target position can be selected by a user of the method using the graphical display.
  • a three-dimensional environment of the trailer is determined along the at least one trajectory based on at least two images of the environment, and the at least one trajectory is determined based on a three-dimensional extension of the trailer for parking the trailer.
  • Such obstacles on or near a trajectory in the vicinity of the trailer such as infrastructure and / or supply pylons and / or manhole covers and / or stones and / or curbs, etc., can be detected using object recognition and classification and included in the map of the topography of the ground area are entered and displayed.
  • the at least one trajectory is transmitted to a control unit of the trailer, the control unit being set up to guide and/or maneuver the trailer along the trajectory based on data from an odometry system of the trailer. If the map with the topography of the ground surface is transferred to a corresponding system of the trailer, then even after uncoupling, the movement and position of the trailer in this map can be recorded, starting from the last position and pose of the combination determined by the camera, e.g. by means of the Odometry are determined in the trailer, ie the position and pose and the contact points and thus the lateral inclination of the trailer are still known and can be forecast depending on the planned trajectory.
  • a system for the aligned parking of a trailer which contains at least one imaging system and a device for data processing, which is coupled in terms of signals to at least one imaging system.
  • the device for data processing is set up with a computing unit and/or a system-on-chip to determine a topography of a floor area surrounding the trailer, and at least one pair of target positions on the floor area surrounding the trailer, based on a provided distance of Contact points of the at least two wheels of an axle of the trailer, and based on the topography of the ground surface around the trailer to determine for parking the trailer aligned in the transverse direction.
  • the device for data processing has an output for providing the at least one pair of target positions for the aligned parking of the trailer.
  • the imaging system of the system for aligned parking is mechanically coupled to the trailer and/or is mechanically coupled to a towing vehicle of the trailer; and/or is a portable imaging system with mobile data processing and mobile data transmission; and the imaging system is an optical system and/or a radar system and/or a lidar system; and the imaging system is set up to provide data for determining the topography of the floor area in the vicinity of the trailer to the device for data processing.
  • the output of the device for data processing, the system for aligned parking is coupled to a graphic display in order to graphically provide the at least one pair of target positions.
  • the device for data processing of the system for aligned parking is set up to determine at least one trajectory for aligned parking of the trailer, the trajectory being a current position of the at least two wheels of the trailer with the at least one pair of connects target positions.
  • the system for aligned parking has an electric drive that is set up to be mechanically coupled to the trailer in order to maneuver the trailer along the at least one trajectory to the at least one pair of target positions.
  • FIG. 1 Exemplary embodiments of the invention are illustrated with reference to FIG. 1 and explained in more detail below. Show it:
  • FIG. 1 sketches a topography of an uneven ground surface of an environment with trajectories for two wheels of one axle.
  • FIG. 1 schematically sketches contour lines 100 of the topography of an uneven ground surface in a surrounding area, as well as trajectories 112, 114 for two wheels on one axle.
  • different dashed lines identify different height ranges of the contour lines 100.
  • a dash-dot line characterizes a neutral height range with a base level;
  • a solid line characterizes a ground relief that is 10 cm to 20 cm lower;
  • bold broken lines indicate a ground relief that is 10 cm higher;
  • the contour lines 100 of the topography were generated with a large number of optical images from a video sequence of a stereo camera and by means of an image depth measurement or a distance measurement according to a disparity principle of the stereo camera.
  • the stereo camera was mechanically coupled to a towing vehicle and the movement of the towing vehicle was compensated for using known methods, such as acceleration sensors and/or position sensors.
  • a channel in the topography along which the two trajectory lines 112, 114 were planned can be clearly seen in FIG.
  • These two parallel trajectories Lines 112, 114 which run into the rear middle image area, represent predicted wheel tracks at a current steering angle, ie the wheels of the towing vehicle would follow the represented height profile of the trajectory lines 112, 114 (engl.: augmented reality).
  • a corresponding height profile of a height h over a trajectory section x of the trajectories 120, 130 is shown separately as a diagram in FIG.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers mit den folgenden Schritten vorgeschlagen: Bestimmen einer Topographie einer Bodenfläche einer Umgebung des Anhängers; Bestimmen eines Abstands von Aufstandspunkten von zumindest zwei Rädern einer Achse des Anhängers; Bestimmen zumindest eines Paars von Zielpositionen auf der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, zum in Querrichtung ausgerichteten Abstellen des Anhängers, basierend auf dem Abstand der Aufstandspunkte der zumindest zwei Räder der Achse des Anhängers und der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers; und Bereitstellen des zumindest einen Paars von Zielpositionen, zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers
Stand der Technik
Anhänger von Zugfahrzeugen und insbesondere Wohnanhänger sollen zum Abstellen, insbesondere in Bezug auf eine Querachse, waagerecht ausgerichtet sein, um einen angestrebten Komfort erreichen zu können. Dies kann nach dem Stand der Technik durch den Untergrund ausgleichende Maßnahmen nach einem Aufstellen des Anhängers erfolgen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist eine Suche eines möglichst waagerechten Untergrundes für Räder von zumindest einer Achse eines Anhängers in einer Boden-Topographie einer Umgebung zu unterstützen, in der der Anhänger, und dabei insbesondere ein Wohnanhänger, abgestellt werden soll.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers und ein System zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
In dieser gesamten Beschreibung der Erfindung ist die Abfolge von Verfahrensschritten so dargestellt, dass das Verfahren leicht nachvollziehbar ist. Der Fachmann wird aber erkennen, dass viele der Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden können und zu dem gleichen Ergebnis führen. In diesem Sinne kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte entsprechend geändert werden und ist somit auch offenbart. Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers mit den folgenden Schritten vorgeschlagen. In einem Schritt wird eine Topographie einer Bodenfläche einer Umgebung des Anhängers bestimmt. In einem weiteren Schritt wird ein Abstand von Aufstandspunkten von zumindest zwei Rädern einer Achse des Anhängers bestimmt. In einem weiteren Schritt wird zumindest ein Paar von Zielpositionen auf der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers bestimmt, um den Anhänger, basierend auf dem Abstand der Aufstandspunkte der zumindest zwei Räder der Achse des Anhängers und der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers in Querrichtung ausgerichtet abzustellen. In einem weiteren Schritt wird das zumindest eine Paar von Zielpositionen, zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers, bereitgestellt.
Mit anderen Worten ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eine Suche und Anzeige zumindest eines Stellplatzes mit einem Paar von Zielpositionen, und insbesondere von Trajektorien zu dem Stellplatz mit dem Paar von Zielposition, zum waagerechten Abstellen von Anhängern. Insbesondere kann die Achse des Anhängers eine Hinterachse eines Wohnanhängers sein.
Die Topographie der Bodenfläche, also insbesondere eine Höhenkarte, einer Umgebung des Anhängers kann mit dem Verfahren mittels optischer Bilder, beispielsweise eine Stereokamera, oder einer Vielzahl von optischen Bildern entsprechend eine Struktur-durch-Bewegung Verfahrens (engl.: structure-by- motion method) bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Topographie mit Radaraufnahmen oder Lidar-Aufnahmen der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers bestimmt werden.
Bei der Verwendung eines mobilen Gerätes, bspw. Smart Phone für die Bestimmung der Topographie der Bodenfläche ist die Position und Pose des mobilen Gerätes in der Topographie ebenfalls zu bestimmen. Dazu können Kamerasysteme und Beschleunigungs- und Drehratensensoren des Smart Phone zur Bestimmung der Eigenbewegung verwendet werden.
Das Sensorprinzip einer optischen Kamera bedingt, dass bspw. ein fester Untergrund der Umgebung des Anhängers durch verdeckendes höherstehendes Gras aus einer seitlichen Perspektive nicht zuverlässig abgebildet werden kann, um die Topographie der Bodenfläche zu bestimmen. Dann können, insbesondere mit einem mobilen Gerät, senkrechte optische Aufnahmen aus einer Aufsicht auf die Bodenfläche generiert werden und mit diesen optischen Aufnahmen tiefste Punkten identifiziert werden und eine extrapolierten Untergrund karte erstellt werden. Ein solches mobiles Gerät mit optischer Kamera kann beispielsweise ein Smart Phone sein. Um die Topographie der Bodenfläche für eine topographische Karte zu erstellen, kann ein Anwender des Verfahrens manuell einen beabsichtigten Rangierweg und/oder einen gewünschten Stellbereich des Anhängers mittels solcher senkrechten Aufnahmen scannen. Das mobile Gerät kann dann mittels eines Displays Bereiche mit geeigneten Aufstandspunkten und/oder Trajektorien zu diesen Aufstandspunkten anzeigen. So generiert das Verfahren letztlich Trajektorien und/oder Bereiche mit möglichst waagerechten Aufstandspunkten, die mit einem Display angezeigt werden können. Durch Muster- oder Bilderkennung kann das, beispielsweise mobile, Gerät hohes Gras erkennen und Gebiete mit hohem Gras als Aufstandspunkte, bzw. Zielpositionen, ausschließen.
Um optische Bilder der Umgebung zu generieren, können Kamerasysteme, bzw. bildgebende Sensoren mechanisch mit einem Zugfahrzeug des Anhängers gekoppelt sein und/oder mit dem Anhänger mechanisch gekoppelt sein und/oder es können ortsfeste Kamerasysteme, also Infrastruktur- Kamerasysteme, die die entsprechende Umgebung des Anhängers abbilden, die optischen Bilder zur Bestimmung der Topographie der Bodenfläche generieren.
Alternativ oder zusätzlich können die Kamerasysteme in Mobilgeräten integriert sein, um sie zur Bestimmung und/oder Generierung der Topographie der Bodenfläche, bzw. eine Höhenkarte, einer Umgebung des Anhängers zu verwenden.
Mittels der Kamerasysteme und Algorithmen zur Bildverarbeitung und Objekterkennung und Klassifikation, entsprechend dem Verfahren, kann eine dreidimensionale Topographie der Bodenfläche, also insbesondere die Topographie eines unebenen Untergrunds generiert bzw. bestimmt werden.
Diese dreidimensionale Topographie kann auf einem Display zweidimensional, beispielsweise in eine Aufsicht auf die Umgebung und/oder dreidimensional dargestellt werden. Eine solche Darstellung kann mit Daten fusioniert werden, die einen Ort und einer Ausrichtung bzw. Pose des Anhängers und/oder Ort und Pose des Kamerasystems angeben. Diese Daten können zusammen mit der Topographie in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Karte gespeichert und/oder dargestellt werden. Basierend auf der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers kann mit dem Abstand der Aufstandspunkte der Räder der Achse eine Zielposition für den Anhänger identifiziert werden, indem die Topographie der Umgebung nach zwei Stellen im Abstand der Aufstandspunkte abgesucht wird, die einen möglichst geringen Höhenunterschied aufweisen.
Vor einer Identifikation einer Zielposition kann für das Verfahren zum ausgerichteten Abstellen in einer Karte der Topographie der Bodenfläche eine gewünschte Position und Pose des Anhängers mit den äußeren Umrissen des Anhängers auch in einem größeren Bereich vorgeben werden. Dies kann bspw. durch manuelle Eingabe mittels einer Aufsicht auf die Karte der Topographie der Bodenfläche mittels eines Touch-Displays eines mobilen Gerätes, wie bspw. eines Smart Phone und/oder eines fest verbauten Gerätes, bspw. mit Display im Zugfahrzeugs oder im Anhänger vorgegeben werden.
Mit einem Kamerasystem, das mechanisch mit einem Zugfahrzeug, bspw. hinter der Scheibe mit bekannter Position und Pose, gekoppelt ist und mit bekannter konstruktionsbedingte Kinematik und Dynamik, die beispielsweise mit einer inertialen Messeinheit (IMU), die mit einer räumlichen Kombination mehrerer Inertialsensoren, wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, eine aktuelle Dynamik erfasst, sowie mit bekannter Position der Räder des Anhängers, kann für eine Fahrt entlang einer Trajektorie auch eine Längs- und Querneigung des Anhängers, insbesondere im Voraus, bestimmt werden. Eine aktuelle Position der Räder des Anhängers kann auch durch eine Verwendung von Bildern einer rückwärtigen Kamera des Zugfahrzeugs bestimmt, bzw. abgeleitet werden, indem aus der Form und Position des Anhängers, von dem beispielsweise nur Teile erkennbar sind, auf die Radposition zurück geschlossen wird.
Aus der bekannten Kinematik eines Gespannes aus Zugfahrzeug und Anhänger können, ausgehend von einem aktuellen Ort und Pose des Gespanns, Trajektorien und Standpunkte der Räder des Anhängers prognostiziert und angezeigt werden, die zu Aufstandspunkten mit möglichst identischer topographischer Höhe führen. Bspw. könnten in einer grafischen Darstellung mittels eines Displays Teile einer Trajektorie markiert werden, bei denen der Anhänger eine weitgehend waagerecht ausgerichtete Achse haben würde. Bei mehreren nebeneinanderliegenden Trajektorien können auch Bereiche markiert werden, in denen der Anhänger eine weitgehend waagerecht ausgerichtete Achse aufweisen wird.
Verfügt das Gespann und/oder der Anhänger über ein ADA System (engl.: advanced driver assistant) zum automatischen Fahren und/oder Rangieren, so kann bspw. nach Festlegung eines Zielbereichs, wie eine Umgebung einer Versorgungspylone und/oder Aufstandspunkte in einem Zielbereich, ein automatisches Fahren und Parken des Gespannes bzw. des Anhängers erfolgen, das der Anhänger möglichst waagerecht bzw. eben abstellt.
Sofern der Anhänger einen eigenen Antrieb, wie beispielsweise einem Mover, aufweist, kann der Anhänger einer, mit dem Verfahren zum ausgerichteten Abstellen vorher bestimmten, Trajektorie automatisiert folgen und/oder einem Nutzer wird die entsprechende Trajektorie zu dem Paar von Zielpositionen bereitgestellt und/oder grafisch dargestellt.
Vorteilhafterweise kann mit dem Verfahren zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers auf einfache und effiziente Weise ein schnelles ausgerichtetes Abstellen des Anhängers ohne weiteren Ausrichtaufwand erreicht werden. Somit kann ein möglichst waagerechtes Abstellen eines Anhängers, basierend auf Bildern von optischen Kameras, unterstützt werden.
Insbesondere kann das Verfahren mittels eines Smart Phone realisiert werden. Neben einem Zielbereich kann ein Anwender des Verfahrens ein Zugfahrzeug und/oder einen Anhänger mit dem Smart Phone erfassen, um es zu lokalisieren. Während des Rangierens sollte dann die Kamera des Smart Phone das Zugfahrzeug bzw. den Anhänger im Sichtfeld haben oder das Smart Phone wird an einer Stelle am bzw. im Zugfahrzeug und/oder am Anhänger fixiert.
Für die Ausrichtung des Anhängers in Längsrichtung kann das Verfahren um einen Aufstandspunkt für ein Stützrad des Anhängers mit einer bekannten oder vorgegebenen Höhe oder Höhe einer Anhängerkupplung über Grund oder mehrachsige Anhänger entsprechend ausgeweitet werden.
Optional oder zusätzlich kann das Verfahren durch weitere Kameras am Zugfahrzeug und/oder am Anhänger und/oder eine Infrastruktur, deren Daten bzw. Abbildungen fusioniert werden, verbessert werden, da insbesondere bei redundantem Sichtbereichen andere Perspektiven auf die Szene möglich sind, die mittels einer Bildfusion zur Bildverbesserung und Genauigkeit, bzw. einer erhöhten Detektionsrate, beitragen können.
Mittels der Vielzahl von optischen Abbildungen einer relevanten Szene kann einem Nutzer des Verfahrens, entsprechend einer virtuellen Kamera, eine andere Perspektiven als eine durch die Position und Pose der Kameras und/oder Ausrichtung Displays erzeugt werden, indem Bilddaten und Kartendaten transformiert, insbesondere rotiert und/oder verschoben und/oder gezoomt, bzw. in andere Koordinatensysteme transformiert werden. Dazu kann sich bspw. der Nutzer des Verfahrens in einer Karte, die die Topographie der Szene und/oder der Bodenfläche darstellt per Touch-Display „bewegen“.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Topographie des Bodens der Umgebung des Anhängers mittels zumindest zweier optischer Bilder der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers und/oder Radaraufnahmen der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers und/oder Lidar-Aufnahmen der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers bestimmt wird.
Mit diesen unterschiedlichen bildgebenden Systemen kann das Verfahren an unterschiedliche Gegebenheiten angepasst werden.
Insbesondere kann die Topographie der Bodenfläche mittels eines ersten Kamerasystems, das mechanisch mit dem Zugfahrzeug gekoppelt ist und/oder einem zweiten Kamerasystem, das mechanisch mit dem Anhänger gekoppelt ist, bestimmt werden.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei optischen Bilder der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers auf einem Stereo-Bild der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers basieren und/oder auf zumindest zwei Bildern der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers basieren, wobei die zumindest zwei Bilder die Bodenfläche der Umgebung des Anhängers aus unterschiedlichen Perspektiven abbilden, um die Topographie des Bodens der Umgebung des Anhängers zu bestimmen.
Ein solches Stereo-Bild der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers kann mittels einer Stereokamera generiert werden.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zumindest eine Trajektorie zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers bestimmt, die eine aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen verbindet. Vorteilhafterweise können unterschiedliche Anwendungen diese Trajektorien verwenden, um beispielsweise eine Abweichung von einer solchen Trajektorie anzuzeigen und/oder den Anhänger automatisiert zu dem Paar von Zielpositionen zu führen.
Da bei einem einachsigen abgekoppelten Anhänger vielfältige Trajektorien möglich sind, ist eine vorherige Zielbereichsdefinition und/oder eine vorgegebene maximale Steigung und/oder eine maximale seitliche Neigung eine vorteilhafte Option des Verfahrens. Eine solche Eingabe, sowie eine Anzeige der Karte mit der Topographie der Bodenfläche, mit Ist- und Soll-Trajektorien und/oder Zielposition für möglichst waagerechte Aufstandspunkten, bzw. möglichst waagerechten Aufstandsbereichen, kann mittels eines mobilen Gerätes realisiert werden.
Statt einer maximalen Steigungsvorgabe kann auch eine Lastberechnung für den Anhänger übereine prognostizierte Trajektorie bestimmt werden und/oder optional angezeigt werden und/oder mit unterschiedlichen Möglichkeiten des Rangierens, entweder manuell und/oder mit einer elektrischen Achse und/oder einem Mover und/oder einem Zugfahrzeug, verglichen werden, um bspw. ein Steckenbleiben oder Zurückrollen oder Kippen zu vermeiden. Insbesondere bei manuellem Rangieren ist die Anzeige der Trajektorie mit der geringsten Steigung bzw. Kraftbedarf hilfreich.
Unzulässige bzw. eventuell vorgebbare maximale Steigungen und/oder maximale seitliche Neigungen des Gespannes, insbesondere aber des Anhängers, können so vermieden werden.
Wird der Anhänger bis zum Stellplatz im Gespann rangiert, können auch nur die aus dem Lenkwinkel eines Zugfahrzeugs prädizierten Trajektorien zusätzlich zu den möglichst waagerechten Aufstandspunkten angezeigt werden. Findet der Anwender des Verfahrens keine möglichst waagerechten Aufstandspunkte, so kann der Anwender einen Lenkwinkel des Zugfahrzeugs ändern, bis in einem gewünschten Bereich mindesten zwei parallele Aufstandspunkte auf einer prädizierten Trajektorie mittels eines Displays angezeigt werden.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Trajektorie bestimmt wird, indem in der Topographie der Bodenfläche eine Trajektorie bestimmt wird, die die aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen mit einem Minimum von Bodenunebenheiten und/oder einem optimierten Steigungs-Verlauf verbindet. Vorteilhafterweise kann ein Anwender des Verfahrens mit einer so optimierten Trajektorie den Anhänger mit einem minimalen Aufwand zur gewünschten Zielposition führen.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass der Abstand der Aufstandspunkte der zumindest zwei Rädern einer Achse des Anhängers basierend auf zumindest zwei Bildern der Räder des Anhängers mittels Triangulation bestimmt wird, wobei die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Perspektive auf die zumindest zwei Räder generiert wurden.
Dadurch kann das Verfahren leicht an unterschiedliche Anhänger und Gegebenheiten angepasst werden, auch wenn nicht alle Daten des Anhängers bezüglich des Abstands der Aufstandspunkte der zumindest zwei Räder bekannt sind.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Paar von Zielpositionen und/oder die Trajektorie mittels eines grafischen Displays bereitgestellt wird.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass eine Zielposition mittels des grafischen Displays von einem Benutzer des Verfahrens ausgewählt werden kann.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass eine dreidimensionale Umgebung des Anhängers entlang der zumindest einen Trajektorie, basierend auf zumindest zwei Umgebungs-Bildern bestimmt wird, und die zumindest eine Trajektorie basierend auf einer dreidimensionalen Ausdehnung des Anhängers zum Abstellen des Anhängers bestimmt wird.
Dadurch kann auch berücksichtigt werden, dass ein Gespann und/oder ein Anhänger mit seinen äußeren Maßen nicht mit Objekten oder Hindernissen in der Nähe einer prognostizierten Trajektorie und den Zielpositionen kollidiert.
Solche Hindernisse auf bzw. in der Nähe einer Trajektorie in der Umgebung des Anhängers, wie bspw. Infrastruktur und/oder Versorgungspylonen und/oder Kanaldeckel und/oder Steine und/oder Bordsteinkanten usw., können mittels Objekterkennung und Klassifikation erkannt und in die Karte mit der Topographie der Bodenfläche eingetragen und angezeigt werden.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Trajektorie auf ein Steuergerät des Anhängers übertragen wird, wobei das Steuergerät eingerichtet ist den Anhänger basierend auf Daten eines Odometrie-Systems des Anhängers entlang der Trajektorie zu führen und/oder zu manövrieren. Wird die Karte mit der Topographie der Bodenfläche in ein entsprechendes System des Anhängers übertragen, so kann selbst nach dem Abkoppeln die Bewegung und Position des Anhängers in dieser Karte, ausgehend von der letzten mittels der Kamera bestimmten Position und Pose des Gespannes, bspw. mittels der Odometrie im Anhänger bestimmt werden, d.h. die Position und Pose und die Aufstandspunkte und damit Querneigung des Anhängers sind weiterhin bekannt und können je nach geplanter Trajektorie prognostiziert werden.
Es wird ein System zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers vorgeschlagen, das zumindest ein bildgebendes System enthält, sowie eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, die mit zumindest einen bildgebenden System signalmäßig gekoppelt ist. Die Vorrichtung zur Datenverarbeitung ist mit einer Recheneinheit und/oder einem System-On-Chip eingerichtet, eine Topographie einer Bodenfläche einer Umgebung des Anhängers zu bestimmen, und zumindest ein Paar von Zielpositionen auf der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, basierend auf einem bereitgestellten Abstand von Aufstandspunkten der zumindest zwei Räder einer Achse des Anhängers, und basierend auf der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, zum in Querrichtung ausgerichteten Abstellen des Anhängers zu bestimmen. Dabei hat die Vorrichtung zur Datenverarbeitung einen Ausgang zur Bereitstellung des zumindest einen Paars von Zielpositionen, zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass das bildgebende System, des Systems zum ausgerichteten Abstellen, mit dem Anhänger mechanisch gekoppelt ist und/oder an ein Zugfahrzeug des Anhängers mechanisch gekoppelt ist; und/oder ein tragbares bildgebendes System mit mobiler Datenverarbeitung und mobiler Datenübertragung ist; und das bildgebende System ein optisches System und/oder ein Radarsystem und/oder ein Lidar-System ist; und das bildgebende System eingerichtet ist, Daten für die Bestimmung der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers der Vorrichtung zur Datenverarbeitung bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass der Ausgang der Vorrichtung zur Datenverarbeitung, des Systems zum ausgerichteten Abstellen, mit einem grafischen Display gekoppelt ist, um das zumindest eine Paar von Zielpositionen grafisch bereitzustellen. Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zur Datenverarbeitung, des Systems zum ausgerichteten Abstellen, eingerichtet ist, zumindest eine Trajektorie zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers zu bestimmen, wobei die Trajektorie eine aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen verbindet.
Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass das System zum ausgerichteten Abstellen einen elektrischen Antrieb aufweist, der eingerichtet ist, mit dem Anhänger mechanisch gekoppelt zu werden, um den Anhänger entlang der zumindest einen Trajektorie zu dem zumindest einen Paar von Zielpositionen zu manövrieren.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die Figur 1 dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 skizziert eine Topographie einer unebenen Bodenfläche einer Umgebung mit Trajektorien für zwei Räder einer Achse.
Die Figur 1 skizziert schematisch Höhenlinien 100 der Topographie einer unebenen Bodenfläche einer Umgebung sowie Trajektorien 112, 114 für zwei Räder einer Achse. Dabei kennzeichnen unterschiedliche gestrichelten Linien unterschiedliche Höhenbereiche der Höhenlinien 100. Eine Strich-Punkt Linie charakterisiert einen neutralen Höhenbereich mit einem Grundniveau; eine durchgezogene Linie charakterisiert ein Bodenrelief, das 10 cm bis 20 cm tiefer liegen; fette unterbrochene Linien kennzeichnen ein Bodenrelief, das 10 cm höher liegt; und Linien mit zwei länglichen Unterbrechungen kennzeichnen einen wurden Relief, das zwischen 10 cm und 20 cm höher liegt.
Die Höhenlinien 100 der Topographie wurden mit einer Vielzahl von optischen Bildern aus einer Videosequenz einer Stereokamera generiert und mittels einer Bildtiefen-Messung, bzw. eine Entfernungsmessung entsprechend einem Disparitätsprinzip der Stereokamera, generiert. Die Stereokamera war dabei an ein Zugfahrzeug mechanisch gekoppelt und die Eigenbewegung des Zugfahrzeugs wurde mit bekannten Verfahren, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren und/oder Lagesensoren kompensiert. In der Figur 1 ist deutlich eine Rinne in der Topographie zu erkennen entlang derer die beiden Trajektorien-Linien 112, 114 geplant wurden. Diese zwei parallelen Trajektorien- Linien 112, 114, die in den hinteren mittleren Bildbereich laufen, stellen prognostizierte Radspuren bei einem aktuellen Lenkwinkel dar, d.h. die Räder des Zugfahrzeugs würden dem dargestellten Höhenprofil der Trajektorien-Linien 112, 114 folgen (engl.: augmented reality). Ein entsprechender Höhen-Verlauf einer Höhe h über eine Trajektorien-Strecke x der Trajektorien 120, 130 sind separat als Diagramme in die Figur 1 eingezeichnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers, mit:
Bestimmen einer Topographie einer Bodenfläche (100) einer Umgebung des
Anhängers;
Bestimmen eines Abstands von Aufstandspunkten von zumindest zwei Rädern einer Achse des Anhängers;
Bestimmen zumindest eines Paars von Zielpositionen auf der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, zum in Querrichtung ausgerichteten Abstellen des Anhängers, basierend auf dem Abstand der Aufstandspunkte der zumindest zwei Räder der Achse des Anhängers und der T opographie der Bodenfläche (100) der Umgebung des Anhängers; und
Bereitstellen des zumindest einen Paars von Zielpositionen, zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Topographie des Bodens (100) der Umgebung des Anhängers mittels zumindest zweier optischer Bilder der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers und/oder Radaraufnahmen der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers und/oder Lidar-Aufnahmen der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers bestimmt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei die zumindest zwei optischen Bilder der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers auf einem Stereo-Bild der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers basieren und/oder auf zumindest zwei Bildern der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers basieren, wobei die zumindest zwei Bilder die Bodenfläche der Umgebung des Anhängers aus unterschiedlichen Perspektiven abbilden, um die Topographie des Bodens der Umgebung des Anhängers zu bestimmen.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren zumindest eine Trajektorie (112, 114) zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers bestimmt, die eine aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen verbindet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die zumindest eine Trajektorie bestimmt wird, indem in der Topographie der Bodenfläche (100) eine Trajektorie bestimmt wird, die die aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen mit einem Minimum von Bodenunebenheiten und/oder einem optimierten Steigungs-Verlauf verbindet.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand der Aufstandspunkte der zumindest zwei Rädern einer Achse des Anhängers basierend auf zumindest zwei Bildern der Räder des Anhängers mittels Triangulation bestimmt wird, wobei die zumindest zwei Bilder mit unterschiedlicher Perspektive auf die zumindest zwei Räder generiert wurden.
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Paar von Zielpositionen und/oder die Trajektorie gemäß Anspruch 4 oder 5 mittels eines grafischen Displays bereitgestellt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei eine dreidimensionale Umgebung des Anhängers entlang der zumindest einen Trajektorie, basierend auf zumindest zwei Umgebungs-Bildern bestimmt wird, und die zumindest eine Trajektorie (112, 114) basierend auf einer dreidimensionalen Ausdehnung des Anhängers zum Abstellen des Anhängers bestimmt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die zumindest eine Trajektorie (112, 114) auf ein Steuergerät des Anhängers übertragen wird, wobei das Steuergerät eingerichtet ist den Anhänger basierend auf Daten eines Odometrie-Systems des Anhängers entlang der Trajektorie (112, 114) zu führen und/oder zu manövrieren.
10. System zum ausgerichteten Abstellen eines Anhängers, mit: zumindest einem bildgebenden System; einer Vorrichtung zur Datenverarbeitung, die mit zumindest einem bildgebenden System signalmäßig gekoppelt ist; und die Vorrichtung zur Datenverarbeitung mit einer Recheneinheit und/oder einem System-On-Chip eingerichtet ist: eine Topographie einer Bodenfläche (100) einer Umgebung des Anhängers zu bestimmen; und zumindest ein Paar von Zielpositionen auf der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, basierend auf einem bereitgestellten Abstand von Aufstandspunkten der zumindest zwei Räder einer Achse des Anhängers; und basierend auf der Topographie der Bodenfläche der Umgebung des Anhängers, zum in Querrichtung ausgerichteten Abstellen des Anhängers zu bestimmen; und wobei die Vorrichtung zur Datenverarbeitung einen Ausgang zur Bereitstellung des zumindest einen Paars von Zielpositionen, zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers, aufweist.
11. System gemäß Anspruch 10, wobei das bildgebende System mit dem Anhänger mechanisch gekoppelt ist und/oder an ein Zugfahrzeug des Anhängers mechanisch gekoppelt ist; und/oder ein tragbares bildgebendes System mit mobiler Datenverarbeitung und mobiler Datenübertragung ist; und das bildgebende System ein optisches System und/oder ein Radarsystem und/oder ein Lidar-System ist; und das bildgebende System eingerichtet ist, Daten für die Bestimmung der Topographie der Bodenfläche (100) der Umgebung des Anhängers der Vorrichtung zur Datenverarbeitung bereitzustellen.
12. System gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Vorrichtung zur Datenverarbeitung eingerichtet ist, zumindest eine Trajektorie zum ausgerichteten Abstellen des Anhängers zu bestimmen, wobei die Trajektorie (112, 114) eine aktuelle Position der zumindest zwei Räder des Anhängers mit dem zumindest einen Paar von Zielpositionen verbindet.
13. System gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, das einen elektrischen Antrieb aufweist, der eingerichtet ist, mit dem Anhänger mechanisch gekoppelt zu werden, um den Anhänger entlang der zumindest einen Trajektorie zu dem zumindest einen Paar von Zielpositionen zu manövrieren.
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