DE102014108489A1

DE102014108489A1 - Verfahren zur unterstützung eines fahrers beim überwachen einer fahrt eines kraftfahrzeugs oder kraftfahrzeuggespanns

Info

Publication number: DE102014108489A1
Application number: DE102014108489.6A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Boos
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2015-12-17
Also published as: WO2015192987A1; US20170320519A1; CN106536281A

Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Überwachen einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns mit einem Zugkraftfahrzeug und wenigstens einem daran angekoppelten Anhänger, umfassend zumindest die Schritte: – Erfassen von Bildsignalen eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns durch wenigstens zwei, insbesondere an dem Kraftfahrzeug oder an dem Kraftfahrzeuggespann, angeordnete Kameras; – Übertragen der erfassten Bildsignale der Kameras an wenigstens eine Anzeigeeinrichtung; – Anzeigen von einem oder mehreren auf den übermittelten Bildsignalen der Kameras basierenden Kamerabildern auf der Anzeigeeinrichtung, wobei die anzuzeigenden Kamerabilder in Abhängigkeit von der relativen Position und/oder Orientierung des Fahrers zu dem Kraftfahrzeug oder zu dem Kraftfahrzeuggespann und/oder in Abhängigkeit von einer Anzahl von Fahrzustandsgrößen des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns ausgewählt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Überwachen einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs oder Kraftfahrzeuggespanns.
Zur Unterstützung des Fahrers beim Rangieren eines Kraftfahrzeugs mit oder ohne Anhänger existiert eine Vielzahl von Verfahren. Bei einigen Verfahren wird das Sichtfeld des Fahrers durch Kameras erweitert. Andere Verfahren ermöglichen die Fernsteuerung des Fahrzeugs von außen, sodass der Fahrer sich einen besseren Überblick verschaffen kann als es vom Fahrersitz möglich wäre.
In der US 2001026317 A und der US 7295227 B wird der Fahrer eines Fahrzeugs beim Rangieren unterstützt, indem in einem rückseitigen Kamerabild die Trajektorie des Fahrzeugs passend zum gewählten Lenkradwinkel angezeigt wird.
In der EP 2 295 281 A1 wird der Fahrer beim Überwachen eines autonomen Parkvorgangs unterstützt, indem auf einer Fernsteuerung Bilddaten von Kameras angezeigt werden. Die Auswahl der Kameras geschieht dadurch, dass die Position der Fernsteuerung relativ zum Fahrzeug bestimmt wird und die Bilder der Kameras auf der von der Fernbedienung abgewandten Seite angezeigt werden.
Bei großen Fahrzeugen wie z. B. LKWs oder Baumaschinen kann der Fahrer von einer einzelnen Position innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs nicht das komplette Umfeld des Fahrzeugs überblicken. Dies gilt vor allem für Fahrzeuge die aus mehreren Gespannsteilen bestehen, kann jedoch auch für kleinere Fahrzeuge wie PKWs gelten. Zum genauen und kollisionsfreien Rangieren des Fahrzeugs ist es jedoch wünschenswert, dass der Fahrer die aktuell relevanten Bereiche des Umfelds überblicken kann.
Ist das Fahrzeug nur mit einer Kamera ausgestattet, so bildet diese nur einen kleinen Bereich des Umfelds ab. Ist das Fahrzeug mit mehreren Kameras ausgestattet, so muss der Fahrer die Kameras manuell umschalten und kann sich somit nicht voll auf die Fahraufgabe konzentrieren. Werden gleichzeitig mehrere Kamerabilder angezeigt, so wird die Zuordnung der dargestellten Kamerabilder zu den Positionen und Blickfeldern der einzelnen Kameras erschwert, wodurch der Fahrer weiter von seiner Fahraufgabe abgelenkt wird. Steuert der Fahrer das Fahrzeug von außen fern, so muss er weite Strecken zurücklegen, um sich einen kompletten Überblick zu verschaffen.
Es wird daher nach einem Verfahren gesucht, das es dem Fahrer ermöglicht, sich von nahezu jeder Position innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs einen kompletten Überblick über die relevanten Bereiche des Umfelds des Fahrzeugs zu verschaffen ohne dabei von seiner Fahraufgabe abgelenkt zu werden und/oder seine Position verlassen zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Beim vorgestellten Verfahren ist das Fahrzeug bzw. das Fahrzeuggespann mit mindestens zwei Kameras ausgerüstet. Ein mobiles oder fest installiertes Anzeigegerät (z. B. ein Monitor oder ein Touchscreen-Device) zeigt ein oder mehrere Kamerabilder, vorzugsweise gleichzeitig an. Abhängig von der relativen Position und Orientierung des Bedieners bzw. des Fahrers zum Fahrzeug oder Fahrzeuggespann und Fahrzustandsgrößen des Fahrzeugs oder Fahrzeuggespanns können automatisch die Kamerabilder angezeigt werden, die in Verbindung mit dem eigenen Blickfeld des Fahrers einen optimalen Überblick über die relevanten Bereiche des Umfelds ermöglichen. Um die Zuordnung des angezeigten Kamerabilds bzw. der angezeigten Kamerabildern zu Position und Blickfeld der Kameras zu erleichtern, können optional auf dem Anzeigegerät das Fahrzeug oder das Fahrzeuggespann aus der Vogelperspektive abgebildet werden und die Kamerabilder an der richtigen Position und mit der richtigen Orientierung eingeblendet werden.
Durch die Berücksichtigung oder Abhängigkeit von den Fahrzustandsgrößen können die relevanten Bereiche des Umfelds des Fahrzeugs oder des Fahrzeuggespanns bestimmt werden.
Die relevanten Bereiche des Umfelds können hierbei vor allem die Bereiche sein, in die sich das Fahrzeug oder Teile des Fahrzeugs im Moment bewegen. Bei der Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuggespanns können dies z. B. der Bereich hinter dem Anhänger und der seitliche Bereich, in den das Zugfahrzeug schwenkt, sein.
Fahrzustandsgrößen für die Bestimmung der relevanten Bereiche des Fahrzeugs oder des Fahrzeuggespanns können unter anderem Radlenkwinkel der gelenkten Achsen, Radgeschwindigkeiten bzw. Fahrzeuggeschwindigkeiten der Gespannsteile, Knickwinkel der Gespannsteile zu einander und/oder Winkel und Positionen von Fahrzeugaufbauten sein.
Die relative Position und Orientierung des Fahrers zum Fahrzeug kann z. B. über GPS, BLE, Bilderkennung oder ein anderes Verfahren, das sich zur Bestimmung der relativen Position und Orientierung von zwei Objekten zueinander eignet, ermittelt werden.
Das Blickfeld des Fahrers kann über die relative Position und Orientierung des Fahrers und die Ausrichtung des Anzeigegeräts ermittelt oder geschätzt werden oder über Methoden zur Blickfelderfassung wie z. B. EyeTracking ermittelt werden.
Optional können Objekte oder Hindernisse, die über eine zusätzliche Umfeldsensorik oder über eine Bilderkennung in den Kamerabildern erfasst wurden, in den Kamerabildern hervorgehoben und der Fahrer durch weitere optische, akustische und/oder haptische Signale gewarnt werden. Das Erkennen von Hindernissen kann dabei optional auch zur Umschaltung der Kamerabilder genutzt werden.
Optional kann der Fahrer die automatische Auswahl der Kameras überstimmen, indem er durch Antippen des Kamerasymbols auf dem Anzeigegerät bzw. dem Touchscreen-Device die Anzeige einzelner Kameras an bzw. ausschaltet.
Optional kann der Fahrer einzelne Kamerabilder vergrößern, indem er auf dem Touchscreen-Device auf das zu vergrößernde Kamerabild tippt bzw. das zu vergrößernde Kamerabild anderweitig auf dem Anzeigegerät anwählt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Varianten des Funktionsprinzips des Verfahrens bzw. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Figuren beispielhaft bzw. prinzipmäßig erläutert.
Nachfolgend wird auf Kraftfahrzeuggespanne Bezug genommen. Die Erfindung kann jedoch auch bei einzelnen Kraftfahrzeugen ohne Anhänger eingesetzt werden. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 bis 5 schematische Darstellungen eines Gespanns;
6 eine schematische Draufsicht auf ein Gespann; und
7 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anzeigeeinrichtung.
1 zeigt die Position und das Blickfeld 1a eines Bedieners 1 und die Bewegungsrichtung (in den 1 bis 5 durch Pfeile angedeutet) von Gespannsteilen eines Gespanns mit einem Zugfahrzeug 2 und einem daran angekoppelten Anhänger 3. Die Räder des Gespanns sind mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Der Bediener 1 kann z. B. eine Fernbedienung bzw. Fernsteuereinrichtung 5 (stark vereinfacht dargestellt) für das Gespann verwenden, welche eine Anzeigeeinrichtung aufweist, auf welcher die auszuwählenden Kamerabilder angezeigt werden können.
In 2 sind beispielhaft verschiedene Positionen von Kameras 20, 21, 22 an dem Zugfahrzeug und die zugehörigen Blickfelder 20a, 21a, 22a der Kameras 20, 21, 22 dargestellt.
3 zeigt beispielhaft verschiedene Positionen von Kameras 30, 31, 32 an dem Anhänger 3 und die zugehörigen Blickfelder 30a, 31a, 32a der Kameras 30, 31, 32.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählten Kameras deren Bilder auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen sind, sind in den 4 und 5 mit einer Schraffur versehen.
In 4 sind zwei Kameras 22, 31 mit deren zugehörigen Blickfeldern 22a, 31a hervorgehoben, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählt wurden. Im vorliegenden Beispiel wurde durch das erfindungsgemäße Verfahren die rechte am Anhänger 3 befindliche Kamera 31 ausgewählt, da der Bediener 1 auf der linken Seite des Fahrzeugs steht und die Kamera 21 rechts am Zugfahrzeug 2 ein teilweise durch den Anhänger 3 verdecktes Blickfeld (in 4 nicht dargestellt) aufweist (hier sind die Position des Bedieners 1 und der Knickwinkel des Gespanns von Bedeutung). Weiterhin wählt das Verfahren die Kamera 22 links am Zugfahrzeug 2 aus, da der Bediener 1 nach hinten schaut und das Zugfahrzeug 2 nach links schwenkt und die Kamera 22 links am Zugfahrzeug 2 ein teilweise durch das Zugfahrzeug 2 verdecktes Blickfeld aufweist (hier sind das Blickfeld 1a des Bedieners 1, die Bewegungsrichtung und der Knickwinkel des Gespanns von Bedeutung).
In 5 sind drei Blickfelder 20a, 22a, 31a von drei Kameras 20, 22, 31 dargestellt, welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgewählt wurden. Im vorliegenden Beispiel wurden die jeweiligen Kameras 20, 22, 31 aus folgenden Gründen ausgewählt: Das Verfahren wählt die Kamera 31 rechts am Anhänger 3, da der Fahrer 1 auf der linken Seite des Fahrzeugs steht und die Kamera 21 rechts am Zugfahrzeug 2 ein teilweise durch den Anhänger 3 verdecktes Blickfeld aufweist (hier sind die Position des Bedieners 1 und der Knickwinkel des Gespanns von Bedeutung). Das Verfahren wählt die Kamera 22 links am Zugfahrzeug 2 aus, da der Bediener 1 nach hinten schaut und das Zugfahrzeug 2 nach links schwenkt und die Kamera 22 links am Zugfahrzeug 2 ein teilweise durch das Zugfahrzeug 2 verdecktes Blickfeld aufweist (hier sind das Blickfeld 1a des Bedieners 1, die Bewegungsrichtung des Zugfahrzeugs und der Knickwinkel des Gespanns von Bedeutung). Das Verfahren wählt die Kamera 20 vorne am Zugfahrzeug 2, da der Bediener 1 hinten am Anhänger 3 steht und nach hinten schaut (hier sind die Position und das Blickfeld 1a des Bedieners 1 von Bedeutung).
Der Erfinder hat festgestellt, dass die Anzahl an relevanten Möglichkeiten von Kamerakombinationen – auch bei größeren Gespannen – deutlich reduziert werden kann, wenn die Fahrzustandsgrößen bei der Auswahl berücksichtigt werden.
In den 6 und 7 wird eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht.
In 6 ist schematisch eine Draufsicht auf ein Gespann, umfassend eine Zugmaschine 6, einen Sattelauflieger 7 und einen Zentralachsanhänger 8 mit zugehörigen Kameras auf einer Fahrspur 9 dargestellt.
Der folgende Algorithmus ist eine mögliche Variante für das Gespann mit drei Teilen und 10 Kameras aus 6. Der Algorithmus schaltet nicht nur zwischen den Kameras um, sondern bestimmt auch die Anzeige auf dem Anzeigegerät. Knickwinkel sind per Definition positiv, wenn das Fahrzeug eine Linkskurve fährt. In 6 wäre der vordere Knickwinkel demnach positiv und der hintere negativ (nicht dargestellt).
In 7 ist beispielhaft ein Bild einer Anzeigeeinrichtung schematisch dargestellt. Auf der Anzeigeeinrichtung wird das Fahrzeug bzw. das Gespann mit den Teilen 6, 7 und 8 aus der Vogelperspektive gezeigt. Von dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewählte Kamerabilder 10a, 10b und 10c sind vereinfacht angedeutet. Die Kamerabilder 10a, 10b und 10c werden relativ zum abgebildeten Gespann entsprechend der Anordnung der Kameras am Gespann angezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2001026317 A [0003]
US 7295227 B [0003]
EP 2295281 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Überwachen einer Fahrt eines Kraftfahrzeugs oder eines Kraftfahrzeuggespanns mit einem Zugkraftfahrzeug und wenigstens einem daran angekoppelten Anhänger, umfassend zumindest die Schritte: – Erfassen von Bildsignalen eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns durch wenigstens zwei, insbesondere an dem Kraftfahrzeug oder an dem Kraftfahrzeuggespann, angeordnete Kameras; – Übertragen der erfassten Bildsignale der Kameras an wenigstens eine Anzeigeeinrichtung; – Anzeigen von einem oder mehreren auf den übermittelten Bildsignalen der Kameras basierenden Kamerabildern auf der Anzeigeeinrichtung, wobei die anzuzeigenden Kamerabilder in Abhängigkeit von der relativen Position und/oder Orientierung des Fahrers zu dem Kraftfahrzeug oder zu dem Kraftfahrzeuggespann und/oder in Abhängigkeit von einer Anzahl von Fahrzustandsgrößen des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns ausgewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kamerabilder derjenigen Kameras ausgewählt werden, die in Verbindung mit dem Blickfeld des Fahrers einen optimalen Überblick über die für die Überwachung relevanten Teile des Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrzustandsgrößen einen Radlenkwinkel des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns, eine Fahrgeschwindigkeit, eine oder mehrere Raddrehzahlen, einen oder mehrere Knickwinkel zwischen Fahrzeugen des Kraftfahrzeuggespanns und/oder Positionen oder Orientierungen von Fahrzeugaufbauten des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Fahrt des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns selbsttätig durch eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs oder des Kraftfahrzeuggespanns mittels einer elektronischen Ansteuerung einer Antriebsvorrichtung und einer Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs oder des Zugkraftfahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Fernsteuereinrichtung, insbesondere ein Touchscreen-Gerät, die Anzeigeeinrichtung aufweist.