DE102019119422A1

DE102019119422A1 - Kompensation für anhängerkupplerhöhe in einem automatischen kupplungsvorgang

Info

Publication number: DE102019119422A1
Application number: DE102019119422.9A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; George Edmund Walley lll; Chen Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-01-23
Also published as: US20200023695A1; CN110733302A; US10870323B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Kompensation für Anhängerkupplerhöhe in einem automatischen Kupplungsvorgang bereit. Ein Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Lenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung erlangt Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers, leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Mitte einer Kupplungskugel des Fahrzeugs mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und gibt ein Lenkungssteuersignal an das Lenksystem aus, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein System zum Unterstützen bei einem Fahrzeuganhängerkupplungsvorgang. Insbesondere kompensiert das vorliegende System die Anhängerkupplungsgeometrie beim Ausrichten einer Kupplungskugel mit dem Kuppler während eines automatisierten Kupplungsvorgangs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Kuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Anhängerkupplungskugel des Fahrzeugs mit der erwünschten Anhängerkupplung des Anhängers abhängig von dem Anfangsstandort des Anhängers bezogen auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Kombination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug richtig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur richtigen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt von dem Fahrer gesehen werden. Dieser Mangel an Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Anhängerkupplungskugel und der Anhängerkupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für eine nachfolgende Reihe an Manövern zu beachten. Des Weiteren bedeutet die Nähe der Anhängerkupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann. Dementsprechend sind weitere Verbesserungen erwünscht.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeugkupplungsassistenzsystem ein Lenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung erlangt Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers, leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Mitte einer Kupplungskugel des Fahrzeugs mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und gibt ein Lenkungssteuersignal an das Lenksystem aus, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• das System beinhaltet ferner Mittel zum Erlangen der Positionsdaten für den Kuppler des Anhängers;
• die Mittel zum Erlangen können eine oder mehrere Kameras beinhalten, die an dem Fahrzeug montiert sind;
• die Mittel zum Erlangen können ferner einen oder mehrere Ultraschallsensoren beinhalten, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert sind, wobei das System die eine oder die mehreren Kameras verwendet, um eine anfängliche Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung über einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet, und das System verwendet die Ultraschallsensoren, um eine präzisierte Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung unter einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet,
• die Positionsdaten für den Kuppler können Positionsdaten beinhalten, die einer Vorderkante des Kupplers und einer von einer Entfernung zum Kuppler oder einer Breite des Kupplers entsprechen, wobei mindestens eine der Entfernung zum Kuppler oder der Breite des Kupplers verwendet werden kann, um die Mittellinienposition des Kupplers zu bestimmen, und der Störungsversatz einer Entfernung zwischen der Vorderkante des Kupplers und einer Hinterschneidung des Kupplers entspricht, die in die Fahrtrichtung hinter der Vorderkante positioniert ist;
• das System kann ferner ein Bremssystem beinhalten und ein Ausgeben eines Lenksteuersignals an das Lenksystem, um das Fahrzeug entlang des Wegs zu halten, kann innerhalb eines Kupplungsvorgangs ausgeführt werden, der von der Steuerung durchgeführt wird, und beinhaltet ferner das Ausgeben eines Bremssteuersignals an das Bremssystem, wobei die Lenk- und Bremssteuersignale die Bewegung des Fahrzeugs entlang des Fahrzeugwegs steuern und die Bewegung des Fahrzeugs stoppen, wenn die Mitte der Kupplungskugel mit dem Störungsversatz ausgerichtet ist;
• eine Genauigkeit der Positionsdaten kann während des Kupplungsvorgangs steigen, wenn sich das Fahrzeug dem Anhänger nähert, und das System kann die Ableitung eines verbleibenden Teils des Wegs während des Kupplungsvorgangs iterieren, einschließlich des Präzisierens des Störungsversatzes auf Grundlage überarbeiteter Positionsdaten einschließlich der Mittellinie des Kupplers;
• die Steuerung kann ferner Informationen bezüglich einer Genauigkeit des Störungsversatzes nach Abschluss eines Kupplungsvorgangs empfangen und den Störungsversatz auf Grundlage der Informationen einstellen, eine Hinterschneidung in dem Kuppler kann eine untere Kante des Kupplers definieren, die hinter einem vorderen Abschnitt des Kupplers sitzt, und der Störungsversatz kann eine Entfernung zwischen der unteren Kante und dem vorderen Abschnitt in der Fahrtrichtung sein;
• der Störungsversatz kann weniger sein als eine Differenz zwischen einer Öffnungsgröße des Kupplers und einem Durchmesser der Kupplungskugel;
• der Störungsversatz kann ein voreingestellter Systemparameter sein;
• der Störungsversatz kann von einem Benutzer eingegeben oder einstellbar sein;
• der Störungsversatz kann aus einer Vielzahl von Störungsversätzen ausgewählt sein, die in einem Speicher gespeichert sind, auf den das System zugreifen kann, und die Vielzahl von Störungsversätzen kann jeweils einer Vielzahl von Anhängern zugeordnet sein, die zusätzliche Eigenschaften davon aufweisen, die in dem Speicher gespeichert sind.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Fahrzeug eine Kupplungskugel, die an einem Heck des Fahrzeugs befestigt ist, ein Lenksystem und eine Steuerung. Die Steuerung erlangt Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers, leitet einen Fahrzeugweg ab, um eine Mitte der Kupplungskugel mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und gibt ein Lenkungssteuersignal an das Lenksystem aus, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.
Ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Kuppeln mit einem Anhänger beinhaltet ein Erlangen von Positionsdaten für einen Kuppler des Anhängers, ein Ableiten eines Fahrzeugwegs, um eine Mitte einer Fahrzeugkupplungskugel an einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und ein Erzeugen eines Lenkungssteuersignals, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten, und ein Ausgeben des Lenksteuersignals an ein Lenksystem des Fahrzeugs.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer nicht gekoppelten Position relativ zu einem Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einen Anhänger in eine Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs während eines Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
4 ist eine schematische Seitenansicht, die die Bewegungsbahn eines Anhängerkupplers während eines Schwenkens des Anhängers um einen Punkt zeigt,
5 ist eine Seitenansicht, die ein Fahrzeug in einem Kuppelvorgang mit einem Anhänger zeigt, der eine Bewegung des Anhängerkupplers nach unten erfordert;
6 ist eine Detailansicht, die den horizontalen Versatz in einer Kupplerposition zeigt, die aus der Bewegung des Kupplers nach unten zum Kuppeln mit einem Fahrzeug hervorgeht;
Die 7A und 7B sind Detailansichten, die aufeinanderfolgende Schritte beim Absenken eines Kupplers auf eine Kupplungskugel eines Fahrzeugs in Verbindung mit einem System zeigen, das dazu konfiguriert ist, das Fahrzeug in eine versetzte Position in Bezug auf den Kuppler auszurichten, um Störungen während des Absenkens des Kupplers zu berücksichtigen;
8 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
9 ist eine Darstellung eines Bilds, das von einer Fahrzeugkamera während des Schritts der Ausrichtungssequenz aus 8 empfangen ist;
10 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger;
11 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger und die die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs zeigt, und
12 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in der Ausrichtungssequenz darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich zusätzlich, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es/sie sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 1-11 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsassistenzsystem (auch bezeichnet als ein „Kupplungsunterstützungssystem“) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das Kupplungsassistenzsystem 10 eine Steuerung 26, die Positionsdaten eines Kupplers 14 eines Anhängers 16 erlangt und einen Fahrzeugweg 32 ableitet, um eine Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 mit dem Kuppler 14 auszurichten. Das Ableiten des Fahrzeugwegs 32 beinhaltet ein Kompensieren einer bestimmten Änderung der Position 28 des Kupplers 14 in einer Fahrtrichtung in Bezug auf eine Differenz zwischen einer vertikalen Position 28 des Kupplers 14 in den Positionsdaten und einer Höhe der Kupplungskugel 34.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in dem Systemdiagramm aus 2 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erhalten oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierinformationen von einem Positioniersystem 22, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positioniersystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen in dem Positioniersystem 22 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem lokalen Koordinatensystem 82 auf Grundlage von zumindest einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel δ ermitteln und orten. Andere Fahrzeuginformationen, die von dem Kupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder ein Array davon sowie weitere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16, einschließlich des detektierten Kupplers 14, den die Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position (z. B. auf Grundlage der Entfernung D_h und Winkels α_h) des Kupplers 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12, bei dem es sich um ein Servolenksystem 20 handeln kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 auf eine derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 20 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl 69 kann von dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrades des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Allerdings ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch an die gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere kann ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt sein, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrades erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen hinweist, wobei das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, das manuelle Eingreifen mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 20 auf, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines derartigen Fahrzeugs gelöst wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsunterstützungssystems 10 Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 26 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des erwünschtes Wegs 32 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Abschnitt der Informationen beinhalten, die von dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachfolgend erörtert.
Wie außerdem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 außerdem mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 70 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 72, den Geschwindigkeitssensor 56 und das Positioniersystem 22 sowie unter Verwendung von einer oder mehreren Kameras 48, 50, 52a, 52b bestimmt werden, um die Positionen von identifizierbaren Bodengegenständen oder - abschnitten im Laufe der Zeit zu verfolgen. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ zu bestimmen, die dem Kupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden können. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 70 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 mit dem Kuppler 14 des Anhängers 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 reduzieren kann und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stillstand an einem bestimmten Endpunkt 35 des Wegs 32 bringen kann. Hierin wird offenbart, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 16 ausgeben kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 72, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Kupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während der dieses teilweise oder autonom mit dem Anhänger 16 ausgerichtet wird, zu regulieren. Wie vorangehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMI “) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe entsprechend einem Standort über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabepads oder dergleichen können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 42 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einem/r oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 96 kann ebenfalls die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und kann ferner dazu in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen, wie etwa optische, akustische und taktile Warnungen, bereitstellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, dem Fahrzeugbremssteuersystem 70, dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg 32 (3) zur Ausrichtung mit dem Kuppler 14 des Anhängers 16 zu erzielen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine und/oder Anhängerkupplungserfassungsroutine 64, einer Wegableitungsroutine 66 und einer Betriebsroutine 68. Es ist anzumerken, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere denkbare bordeigene oder externe Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es sollte ferner angemerkt werden, dass die Bildverarbeitungsroutine 64 durch einen dedizierten Prozessor durchgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, darunter den Mikroprozessor 60, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie zum Beispiel die hierin beschriebene, hierin als ein „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es/er ebenfalls umsetzen kann (darunter simultan mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
Das System 10 kann ebenfalls ein Bildgebungssystem 18 beinhalten, das eine oder mehrere externe Kameras beinhaltet, die in den veranschaulichten Beispielen die hintere Kamera 48, Kamera 50 des dritten Bremslichts (center high-mount stop light - CMHSL) und zur Seite zeigende Kameras 52a und 52b beinhaltet, obwohl andere Anordnungen mit zusätzlichen oder alternativen Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 eine hintere Kamera 48 allein beinhalten oder kann so konfiguriert sein, dass das System 10 nur die hintere Kamera 48 in einem Fahrzeug mit mehreren externen Kameras verwendet. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 18 beinhalteten Kameras 48, 50, 52a, 52b derart positioniert sein, dass sie sich im Allgemeinen in ihren jeweiligen Sichtfeldern überlappen, die in der dargestellten Anordnung die Sichtfelder 49, 51, 53a und 53b beinhalten, um jeweils der hinteren Kamera 48, der Kamera 50 des dritten Bremslichts (CMHSL) und den zur Seite zeigenden Kameras 52a und 52b zu entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehreren der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. In einer Erweiterung eines solchen Beispiels können die Bilddaten 55 dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 49, 51, 53a, 53 zu rekonstruieren, darunter jegliche Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder der Kuppler 14) darin. In einer Ausführungsform können zwei Bilder, die dasselbe Objekt beinhalten, verwendet werden, um einen Standort des Objekts bezogen auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 64 bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb von Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen in Bezug auf die Positionierung von jeglichen Kameras 48, 50, 52a und 52b, die an dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das System 10 verwendet werden, darunter in Bezug auf den Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12 beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 48, 50, 52a und 52b bezogen auf den Mittelpunkt 36 und/oder aufeinander für Objektpositionierungsberechnungen verwendet werden können und zu Objektpositionsdaten zum Beispiel relativ zu dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 führen, oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 34 (1) mit bekannten Positionen bezogen auf den Mittelpunkt 36.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann spezifisch programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, um den Kuppler 14 in Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 den Kuppler 14 in den Bilddaten 55 auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kupplers 14 oder von Kupplungskupplern im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in der Form eines Stickers oder dergleichen in einer spezifizierten Position relativ zu dem Kuppler 14 auf eine ähnliche Weise an dem Anhänger 16 angebracht werden, wie sie in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 9,102,271 beschrieben ist, dessen Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 64 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in Bilddaten 55 sowie der Positionierung des Kupplers 14 bezogen auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 28 des Kupplers 14 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 26 die Bestätigung des bestimmten Kupplers 14 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 einholen. Wenn die Bestimmung des Kupplers 14 nicht bestätigt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 28 des Kupplers 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 des Kupplers 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, den die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Position 28 des Kupplers 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten 55 anzupassen. Alternativ kann der Benutzer die Position 28 des Kupplers 14 innerhalb eines auf der HMI 40 dargestellten Bilds visuell bestimmen und kann eine Berührungseingabe des Kupplers 14 auf eine Weise, die derjenigen ähnlich ist, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 15/583,014 beschrieben ist, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, bereitstellen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann dann den Ort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem 82 korrelieren, das auf das Bild 30 angewendet wird.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und Betriebsroutine 68 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und den Kuppler 14 des Anhängers 16 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine anfängliche Position des Fahrzeugs 12 bezogen auf den Anhänger 16 derart sein, dass sich der Kuppler 14 lediglich in dem Sichtfeld 53a der Seitenkamera 52a befindet, wobei das Fahrzeug 12 seitlich zu dem Anhänger 16 positioniert ist, aber wobei der Kuppler 14 fast seitlich mit der Kupplungskugel 34 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann beim Starten des Kupplungsunterstützungssystem 10, wie zum Beispiel durch Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42 zum Beispiel die Bildverarbeitungsroutine 64 den Kuppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 der Kamera 52a identifizieren und die Position 28 des Kupplers 14 in Bezug auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung Bilddaten 55 gemäß einem der vorstehend erörterten Beispiele (oder einer Kombination der zwei Beispiele) oder durch andere bekannte Mittel schätzen, darunter durch Empfangen von Brennweiteninformationen in den Bilddaten 55, um eine Entfernung D_c zu dem Kuppler 14 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen dem Kuppler 14 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Diese Informationen können dann in Anbetracht der Position 28 des Kupplers 14 innerhalb des Sichtfelds der Bilddaten 55 verwendet werden, um die Höhe H_c des Kupplers 14 zu bestimmen oder zu schätzen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kupplers 14 bestimmt und wahlweise durch den Benutzer bestätigt worden ist, kann die Steuerung 26 die Kontrolle über zumindest das Fahrzeuglenksystem 20 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Wegs 32 zu steuern, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 mit dem Kuppler 14 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, die die Positionierung D_c , α_c des Kupplers 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 mit dem Kuppler 14 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 26 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 62 gespeichert aufweisen, einschließlich des Radstands W, der Entfernung von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, die hierin als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max , um den die gelenkten Räder 76 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 26 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}} .$
Die Wegableitungsroutine 66 kann programmiert sein, um den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Ort der Fahrzeugkupplungskugel 34 mit der geschätzten Position 28 des Kupplers 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um es zu ermöglichen, dass durch den Weg 32 der mindestmögliche Raum und die mindestens erforderlichen Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, einem Ort an der Hinterachse, dem Ort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Ort in dem Koordinatensystem 82 basieren kann, um sowohl eine seitliche Entfernung von dem Kuppler 14 als auch eine hintere Entfernung von des Kuppler 14 zu bestimmen und einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Weges 32 wird ferner die Positionierung der Anhängerkupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L und bezogen auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Ort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifischen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 mit dem Kuppler 14 zu bestimmen. In weiteren Aspekten kann das System 10 ferner dazu konfiguriert sein, das Fahrzeug 12 zwischen Vorwärtsfahrgängen und Rückwärtsfahrgängen zu schalten, so dass die Ableitung des Wegs 32 sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 12 beinhalten kann, um die gewünschte seitliche Bewegung zu erreichen, wie ferner in der anhängigen, gemeinsam zugewiesenen US-Patenanmeldung Nr. 15/583,014, deren gesamter Inhalt durch diesen Verweis hierin aufgenommen wird, beschrieben.
Wie vorstehend erörtert, kann die Wegableitungsroutine 66 den Endpunkt 35 des Wegs 32 bestimmen, um eine Ausrichtung zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Kuppler 14 zu erreichen. Auf diese Weise ist, wie in den 4 und 5 gezeigt, die Position der Kupplungskugel 34, die zur Ausrichtung mit der Kupplungskugel 34 gewünscht ist, derart, dass der Kuppler 14 zum Eingriff damit auf die Kupplungskugel 34 abgesenkt werden kann. Auf diese Weise versteht es sich, dass sich der Kuppler 14 in einer Anordnung, die derjenigen ähnlich ist, die beim nicht unterstützten Ankuppeln eines Anhängers 16 an ein Fahrzeug 12 verwendet wird, in einer erhöhten Position über der Bodenoberfläche befindet, auf der er bei einer Höhe Hc positioniert ist, die höher ist als die Höhe Hb der Kupplungskugel 34, sodass das Rückwärtsfahren des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 die Kupplungskugel 34 unter den Kuppler 14 bringt, so dass der Kuppler 14 auf die Kupplungskugel 34 abgesenkt werden kann.
Wie in 6 gezeigt ist es bei Kupplern 14 üblich, dass sie eine Hinterschneidung 84 aufweisen, die sich relativ zum vorderen Abschnitt 86 des Kupplers 14 nach hinten erstreckt. Die Hinterschneidung 84 ist vorhanden, um sich um die Unterseite der Kupplungskugel 34 herum zu erstrecken, sodass die Kupplungskugel 34 in dem Kuppler 14 aufgenommen werden kann. Diese Anordnung hilft zu verhindern, dass sich der Kuppler 14 während des Fahrens von der Kupplungskugel 34 löst, beispielsweise während des Fahrens auf einer holprigen oder unebenen Oberfläche. Um die Kupplungskugel 34 weiter aufzunehmen, kann der Kuppler 14 eine Verriegelung 90 gegenüber der Hinterschneidung 84 aufweisen. Die Verriegelung 90 ist mit einem Abschnitt davon konfiguriert, der sich selektiv in Richtung der Hinterschneidung 84 unter einem Teil der Kupplungskugel 34 gegenüber der Hinterschneidung 84 erstreckt, um die Kupplungskugel 34 in dem Kuppler 14 zu sichern. In ähnlicher Weise kann die Verriegelung 90 unter der Kupplungskugel 34 herausgezogen werden, damit der Kuppler 14 von der Kupplungskugel 34 abgehoben werden kann. Bei einer derartigen Anordnung ist die Rückzugsbewegung der Verriegelung 90 derart, dass die Öffnung 100 an der Unterseite des Kupplers 14 gegenüber der durch die Innenform des Kupplers 14 definierten Mittellinie zurückgesetzt ist. Wie in den 7A und 7B zu sehen, ist die Form des Innenraums 104 des Kupplers 14 derart geformt, dass sie jener der Kupplungskugel 34 entlang eines Querschnittsprofils entspricht, das sich entlang der Längsachse des Fahrzeugs 12 erstreckt. Auf diese Weise definiert die Form des Kupplers 14, bei der die äußere Form im Allgemeinen der des Innenraums 103 folgt, die Mittellinie 102, die sich, wenn sie mit der Kupplungskugel 34 gekoppelt ist, wie in 7B gezeigt, mit der Mittellinie/-achse 104 der Kupplungskugel 34 ausrichtet. Aufgrund der nach hinten gerichteten Öffnungsmitte 100, die hinter der Mittellinie 102 des Kupplers 14 sitzt, kann jedoch eine direkte Ausrichtung der Mittellinie 102 des Kupplers 14 mit der Achse 104 der Kupplungskugel 34, wenn der Kuppler 14 auf die Kupplungskugel 34 abgesenkt wird, dazu führen, dass die Hinterschneidung 84 die Oberseite der Kupplungskugel 34 berührt und eine Störung der Baugruppe des Kupplers 14 auf der Kupplungskugel 34 verursacht.
Wie zu erkennen ist, sollte zum Absenken des Kupplers 14 auf die Kupplungskugel 34 die Kupplungskugel 34 derart positioniert sein, dass ihre Achse 104 hinter der Mittellinie 102 des Kupplers positioniert ist, sodass der vorderste Punkt der Kupplungskugel (im Allgemeinen entlang ihres Durchmessers definiert) hinter der Hinterschneidung 84 und insgesamt so positioniert ist, dass die Kupplungskugel 34 mit der Öffnung 100 ausgerichtet ist. Wenn das Fahrzeug 12 in eine Position gebracht wird, in der die Achse der Kupplungskugel 34 direkt oder eng mit der Mittellinie 102 des Kupplers 14 ausgerichtet ist, müssen entweder das Fahrzeug 12 oder der Anhänger 16 oder beide manuell bewegt werden, um der Hinterschneidung 84 zu ermöglichen, sich über die Vorderkante der Kupplungskugel 34 hinaus zu bewegen. In einem derartigen Fall muss der Anhänger 16 gegen sein Gewicht bewegt werden, und das Fahrzeug muss möglicherweise durch weiteres Rückwärtsfahren bewegt werden oder leicht nach hinten gegen die Kraft des Parkgangs und/oder der Parkbremse geschaukelt werden, was sich als schwierig erweisen kann. Bei der Verwendung von Ausführungsformen des vorstehend beschriebenen Systems 10 beim Ausführen eines Umkehrvorgangs des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 mit dem Kuppler 14 zum Anbringen dazwischen durch Absenken des Kupplers 14 auf die Kupplungskugel können Kriterien, nach denen ein Kupplungsvorgang als erfolgreich angesehen wird, einen manuellen Eingriff minimieren, einschließlich durch manuelles Bewegen des Anhängers 16 oder Drängen des Kupplers 14 in Eingriff mit der Kupplungskugel 34, was zu einer Bewegung des Fahrzeugs 12 und/oder des Anhängers 16 führt.
Dementsprechend stellt das System 10, wie es gegenwärtig beschrieben ist, die gewünschte Ausrichtung zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Kuppler 14 bereit, wie oben beschrieben, indem die Steuerung 26 dazu konfiguriert wird, Daten in Bezug auf die Position 28 für den Kuppler 14 des Anhängers 16 zu erfassen und den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um die Mitte/Achse 104 einer Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 bei einem Störungsversatz 106 über den Mittelpunkt (oder die Mittellinie) 102 des Kupplers 14 in einer Fahrtrichtung 108 hinaus zu positionieren, die dem Fahrzeugweg 32 zugeordnet ist. Wie oben erläutert, gibt die Steuerung 26 dann Befehle in Form von Steuersignalen an mindestens das Lenksystem 20 aus, um das Fahrzeug auf dem Weg 32 zu halten. Im Allgemeinen entspricht die Fahrtrichtung 108 möglicherweise nicht direkt der genauen Richtung des Wegs 32, kann jedoch allgemeiner als eine Umkehrrichtung des Fahrzeugs 12 betrachtet werden. Zu diesem Zweck kann der Störungsversatz 106 angewendet werden, um den Endpunkt 35 des Wegs 32 im Wesentlichen nach hinter der Mittellinie 102 des Kupplers in eine Position 110 zu bewegen, die eher zentral mit der Öffnung 100 ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird die Störung zwischen der Hinterschneidung 84 und der Kupplungskugel 34 entfernt (oder zumindest stark verringert), ohne eine zusätzliche Störung zwischen der Kupplungskugel 34 und anderen Teilen des Kupplers 14 (einschließlich der Verriegelung 90 oder anderen Teilen der Öffnung 100) einzuführen. Dementsprechend kann der Störungsversatz 106 entlang einer Achse des Anhängers 16 aufgebracht werden (d. h. seitlich ausgerichtet mit der Mittellinie 102 des Kupplers 14 in einer Richtung zu der Achse des Anhängers 16.
Das Anwenden des Störungsversatzes 106 wird in der vorliegenden Anwendung des Systems 10 bevorzugt, um zu versuchen, die Mittelposition 110 der Öffnung 100 direkt zu bestimmen, da das Bestimmen der speziellen Geometrie des Kupplers 14 schwierig sein kann. In einem Beispiel, wie in 8 und 9 gezeigt können die Daten, die die Position 28 des Kupplers 14 angeben, Daten beinhalten, die einer Vorderkante 112 des Kupplers 14 entsprechen, wobei dies der Abschnitt des Kupplers 14 sein kann, der unter Verwendung von verfügbaren Bilddaten 55 oder den von Näherungssensoren 54 empfangenen Daten am einfachsten detektierbar ist. Eine genaue Bestimmung der Geometrie der Hinterschneidung 84, einschließlich der Entfernung, um die sie sich relativ zur Vorderkante 112 nach hinten erstreckt, kann unter Verwendung derartiger Daten schwierig sein. Das System 10 kann jedoch dazu in der Lage sein, die Mittellinie 102 des Kupplers 14 unter Verwendung der verfügbaren Daten zu bestimmen. In einem Beispiel kann das System 10 in der Lage sein, die Entfernung Dc zum Kuppler und eine Breite 114 des Kupplers 14 innerhalb der Bilddaten 51 (d. h. den seitlichen Bereich des Kupplers 14 innerhalb des Bilds) zu bestimmen. Auf diese Weise können die Entfernung Dc zum Kuppler 14 und die Breite 114 des Kupplers 14 verwendet werden, um die Mittellinienposition 102 des Kupplers 14 zu bestimmen. In einem Beispiel können die Daten der Entfernung Dc und die Daten der Breite 114 in dem Bild 51 verwendet werden, um die Größe des Kupplers 14 durch Korrelieren der Bildbreitendaten 114 mit der tatsächlichen Größe des Kupplers 14 auf Grundlage der Entfernung zu bestimmen. Da der Innenraum 103 im Allgemeinen kugelförmig ist und die sichtbare Entfernung des Kupplers 14 im Allgemeinen mit dem Innenprofil übereinstimmt, entspricht die Entfernung zwischen der Vorderkante 112 und der Mittellinie 102 ungefähr der Hälfte der Breite des Kupplers 14, wobei diese Entfernung zu der detektierten Entfernung Dc zu der Vorderkante 112 addiert wird, um die Mittellinienposition 102 zu bestimmen.
In einer Anwendung des Systems 10 kann der Störungsversatz 106 ein voreingestellter Systemparameter sein, der im Wesentlichen zu der Position der Mittellinie 102 in der Antriebsrichtung 108 hinzugefügt werden kann, um den gewünschten Endpunkt 35 für den Weg 32 zu erreichen, um den Kuppler 14 mit der Kupplungskugel 34 auszurichten wie in 7A gezeigt. Beispielsweise kann der voreingestellte Interferenzversatz 106 einer durchschnittlichen Größe der Hinterschneidung 84 innerhalb eines Arrays von Kupplern 14 an Anhängern innerhalb der Abschleppgrenzen des bestimmten Fahrzeugs 12 entsprechen. Im Allgemeinen kann eine derartige Voreinstellung von ungefähr 1/8" bis ungefähr 1/2" variieren. In weiteren Anwendungen kann das System 10 verschiedene unterschiedliche im Speicher gespeicherte Störungsversatzwerte 106 beinhalten, die skaliert werden können, um verschiedenen Breiten 114 oder Kategorien davon zu entsprechen, die dementsprechend auf Grundlage der Bestimmung der Breite 114 des Kupplers 14 ausgewählt werden können. Ferner kann das System 10 konfiguriert sein, um es einem Benutzer zu ermöglichen, den Störungsversatz 106 (oder verschiedene Auswahlen davon) einzustellen, einschließlich über die HMI 40. In einer weiteren Implementierung kann die Steuerung 26 weiterhin Informationen von den Kameras 48, 50, 52a, 52b und/oder Näherungssensoren 54 empfangen, um zu bestimmen, ob der Anhänger 16 nach Abschluss des Anhängervorgangs bewegt wird, was anzeigen kann, dass der Anhängervorgang keine richtige Ausrichtung der Kupplungskugelachse 104 mit der eingestellten Position 110 erreicht hat. Derartige Informationen können die Entfernung beinhalten, um die die Endposition der Kupplungskugelachse 104 durch Bestimmen der nächsten nachfolgenden Position des Kupplers 14 relativ zu dem Fahrzeug 12 während des Koppelns falschausgerichtet wurde (wobei die richtige Position für die Kupplungskugelachse 104 zum Ausrichten mit der eingestellten Position 110 angegeben wird), sowie die Position der Mittellinie 102 des Kupplers 114, auf Grundlage der Endposition des Kupplers 14. Das System 10 kann dann derartige Daten verwenden, um den Störungsversatz 106 anzupassen, um eine optimalere Ausrichtung in einem nachfolgenden Kupplungsvorgang zu erreichen.
Wie in den 9 und 10 gezeigt, steuert das System 10, sobald der Weg 32 einschließlich der Bestimmung des Endpunkts 35 unter Berücksichtigung des gewünschten Störungsversatzes 106 bestimmt wurde, die Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 12 in Richtung des Anhängers 16, um die Kupplungskugel 34 näher an die Ausrichtung mit der gewünschten Versatzposition 28 zu bringen. Wenn sich das Fahrzeug 12 dem Anhänger 16 nähert, kann die Genauigkeit der Daten, die sich auf die Position 28 des Kupplers 14 beziehen, zunehmen, wie etwa durch Bereitstellen von klareren Bilddaten einschließlich des Kupplers 14 durch die Kameras 48, 50, 52a, 52b und/oder durch Bringen des Fahrzeugs 12 in eine Position, in der die Näherungssensoren 54 verwendet werden können, um die Position 28 des Kupplers 14 zu detektieren. Auf diese Weise kann die Wegroutine 66 weiterhin betrieben werden, während das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 manövriert, sodass ein verbleibender Abschnitt des Wegs 32 (wie der in 10 gezeigte Abschnitt des Wegs 32 im Vergleich zu dem anfänglichen Weg aus 8) auf Grundlage der aktualisierten Positionsdaten 28 erneut wiederholt oder präzisiert werden. Es versteht sich, dass dies kontinuierlich erfolgen kann oder sobald das Fahrzeug 12 eine Schwellenentfernung Dc zum Kuppler 14 erreicht, in dem die Näherungssensoren 54 verwendet werden können. Der wiederholte oder präzisierte Weg 32 kann eine wiederholte oder präzisierte Bestimmung der Mittellinie 102 des Kupplers 14 beinhalten, die verwendet werden kann, um die gewünschte eingestellte Position 110 für die Kupplungskugelachse 104 und den Endpunkt 35 des Wegs 32 zu bestimmen, der damit entspricht, auf Grundlage des gewünschten Störungsversatzes 106, der durch einen der vorstehend erörterten Prozesse ausgewählt oder bestimmt werden kann.
Die vorstehend beschriebene Bestimmung der eingestellten Position 110 der Kupplungskugelachse 104 auf Grundlage des Interferenzversatzes 106 kann insbesondere bei einer Umsetzung des Systems 10 nützlich sein, das konfiguriert ist, um ein Bremssteuersignal an das Bremssystem 70 auszugeben, wie vorstehend erörtert, wobei das System 10 das Fahrzeug 12 bis an dem gewünschten Endpunkt 35 des Wegs 32 bis zum Anhalten verlangsamen kann. In einer derartigen Umsetzung kann die Steuerung 26 den Weg 32 und den Endpunkt 35 bestimmen, wie vorstehend erörtert, und kann das Lenken und Bremsen des Fahrzeugs 12 (und ferner wahlweise das Antriebsstrangsystem 72) steuern, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 zu steuern, um das Fahrzeug 12 zu dem Endpunkt 35 des Wegs 32 in der gewünschten Ausrichtung der Achse 104 der Kupplungskugel 34 mit der eingestellten Position 110 zu bringen, wie in 11 gezeigt. Noch ferner kann für den Kuppler 14 angenommen werden, dass er statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 dadurch nachverfolgt werden kann, dass die Nachverfolgung des Kupplers 14 fortgesetzt wird, um das Erfordernis der Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf eine ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine zuvor festgelegte Sequenz an Manövern durchlaufen, die das Lenken des Fahrzeugs 12 bei oder unter einem maximalen Lenkwinkel δ_max beinhaltet, während die Position D_c , α_c des Kupplers 14 geortet wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 zu der gewünschten Position 110 davon relativ zu der nachverfolgten Position 28 des Kupplers 14 zu konvergieren, wie vorstehend erörtert und in 11 gezeigt.
Wie vorstehend erörtert, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 Bilddaten 55 für die Bildverarbeitungsroutine 64 bereitstellen, die durch die Bildverarbeitungsroutine 64 verwendet werden können (durch den vorstehend beschriebenen Prozess oder durch andere verfügbare Prozesse), um die Position der Kupplungskugel 34 relativ zu dem Fahrzeug 12 zu bestimmen (d. h. die konkrete Zugstangenlänge L für eine bestimmte Kupplungskugel 34 und eine entsprechende Halterung zu bestimmen). Zusätzlich oder alternativ kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 die Position der Kupplungskugel 34 im Speicher 62 gespeichert aufweisen oder kann diese anderweitig bestimmen. In einem Beispiel kann ein Benutzer während einer anfänglichen Einstellungsroutine für das Kupplungsunterstützungssystem 10 dazu aufgefordert werden, die Kupplungskugel 34 durch Zusammenbauen einer Kugelhalterung, einschließlich der Kupplungskugel 34, mit einer Aufnahme, die an der Rückseite des Fahrzeugs 12 positioniert ist, zu installieren. Der Benutzer kann dann aufgefordert werden, die Entfernung zwischen der Kupplungskugel 34 und dem Fahrzeugstoßfänger (dessen Position im Speicher 62 vorgespeichert werden kann) zu messen und diese Entfernung beispielsweise über die HMI 40 in den Speicher 62 einzugeben. Der Benutzer kann auch aufgefordert werden, den Durchmesser der bestimmten Kupplungskugel einzugeben, was in Kombination mit den Entfernungsinformationen verwendet werden kann, um den Standort der Kupplungskugelachse 104 zu bestimmen. Auf diese Weise kann eine Anzahl von unterschiedlichen Messwerten für eine Vielzahl von Kupplungskugeln 34, die in Verbindung mit dem bestimmten Fahrzeug 12 verwendet werden, in dem Speicher 62 gespeichert werden und durch den Benutzer ausgewählt werden. In einem anderen Beispiel kann sich die Kupplungskugel 34 innerhalb des Sichtfelds 49 der hinteren Kamera 48 befinden, wie in 8 gezeigt. Die Bilddaten 55 können verarbeitet werden, um die Position der Kupplungskugel 34 in Echtzeit oder auf Anforderung zu bestimmen.
Nun unter Bezugnahme auf 12 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Schritte in einem Verfahren 120 der Verwendung des Kupplungsunterstützungssystems 10 zur Ausrichtung einer Fahrzeugkupplungskugel 34 mit einem Anhängerkuppler 14 zeigt. Insbesondere wird das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 120 gestartet. In einem Beispiel kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 an einem beliebigen Punkt gestartet werden, wenn sich der Kuppler 14 in dem Sichtfeld 49, 51, 53a, 53b von mindestens einer Kamera 48, 50, 52a, 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 befindet. Dementsprechend kann die Steuerung 26, sobald das Kupplungsunterstützungssystem 10 gestartet ist, das Bildgebungssystem 18 verwenden, um die sichtbare Szene unter Verwendung einer beliebigen oder von allen der Kameras 48, 50, 52a, 52b zu scannen, sowie Daten, falls verfügbar, von den Näherungssensoren 54 zu empfangen (Schritt 124). Der Szenen-Scan (Schritt 124) kann dazu verwendet werden, den Kuppler 14 der Mittellinie 102 und wahlweise den zugeordneten Anhänger zu identifizieren, was durch den Benutzer bestätigt werden kann (Schritt 128). Die Entfernung D_c und der Versatzwinkel α_c des Kupplers 14, wie in Schritt 126 identifiziert, können dann unter Verwendung der verfügbaren Bilddaten 55 (Schritt 124), wie vorstehend erörtert, bestimmt werden, einschließlich unter Verwendung der Bildverarbeitungsroutine 64. Wie vorstehend erörtert, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Kuppler 14 des Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren (Schritt 126). Auf diese Weise kann die Steuerung 26, nachdem die Ergebnisse des anfänglichen Szenen-Scans (Schritt 124) analysiert sind, bestimmen, ob der Kuppler 14 durch den Benutzer in Schritt 128 bestätigt worden ist (wie etwa über die HMI 40). Wenn der Kuppler 14 nicht bestätigt worden ist oder wenn ein bestimmter Kuppler 14 abgewiesen wurde, kann der Szenen-Scan (Schritt 124) fortgesetzt werden, einschließlich während der Fahrer angewiesen wird, das Fahrzeug 12 zu bewegen, um es besser auf den Anhänger 16 auszurichten, bis der Kuppler 14 identifiziert ist. Wenn der Kuppler 14 identifiziert und bestätigt worden ist, kann die Wegableitungsroutine 66 dazu verwendet werden, den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Kupplungskugel 34 mit dem Kuppler 14 in Schritt 130 auszurichten. Auf diese Weise wird die Positionierung D_h , α_h des Kupplers 14 dazu verwendet, den Kuppler 14 innerhalb der gespeicherten Daten zu platzieren, die die Bildkoordinaten mit den echten Koordinaten des Bereichs, der das Fahrzeug 12 umgibt, verbinden. Nach der anfänglichen Wegableitung 130 wird der Störungsversatz 106 wahlweise ausgewählt (wie oben erörtert) und auf den Weg 32 angewendet, um den Endpunkt 35 des Wegs 32 dazu einzustellen, die Achse 104 der Kupplungskugel 34 mit der eingestellten Position 110 zum Zusammenbau mit dem Kuppler 14 auszurichten, wie oben erörtert.
Sobald der Weg 32 abgeleitet worden ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer dazu auffordern, die Steuerung von zumindest dem Lenkrad des Fahrzeugs 12 (und gegebenenfalls der Drossel 73 und Bremse, in der Umsetzung des Kupplungsunterstützungssystems 10, das vorstehend beschrieben wird, wobei die Steuerung 26 die Steuerung des Antriebsstrangsteuerungssystems 72 und Bremssteuerungssystems 70 während der Ausführung der Betriebsroutine 68 übernimmt) aufzugeben (Schritt 134). Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer nicht versucht, das Lenksystem 20 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 80, wie vorstehend erörtert) zu steuern, beginnt die Steuerung 26, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Wegs 32 zu bewegen. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 steuert dann das Lenksystem 20 (Schritt 138), um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 26 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuerungssystems 72 und des Bremssteuerungssystems 70 steuert. Wie vorstehend erörtert, kann die Steuerung 26 oder der Benutzer U zumindest das Lenksystem 20 steuern, während die Position D_c , α_c des Kupplers 14 nachverfolgt wird (Schritt 130), bis das Fahrzeug 12 den Endpunkt 35 erreicht, an dem die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 die gewünschte Position 110 für die gewünschte Ausrichtung mit dem Kuppler 14 erreicht (Schritt 140), wobei die Betriebsroutine 68 an diesem Punkt enden kann (Schritt 132), entweder, indem das Bremssystem 70 dazu gesteuert wird, das Fahrzeug 12 dazu zu veranlassen, anzuhalten (was schrittweise erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf einen derartigen Punkt zufährt) oder, indem ein Befehl an den Benutzer ausgegeben wird, das Fahrzeug 12 anzuhalten (was ebenfalls schrittweise oder durch einen Countdown erfolgen kann, während das Fahrzeug 12 auf den erwünschten Ort zufährt), bevor das Kupplungsunterstützungssystem 10 deaktiviert wird (Schritt 136), woraufhin das System 10 bis zu nachfolgenden Reaktivierung davon inaktiv bleibt (Schritt 150).
Es versteht sich, dass Variationen und Abwandlungen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekuppelt“ (in all seinen Formen wie kuppeln, Kupplung, gekuppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft oder dem Wesen nach abnehmbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist zudem wichtig, festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen etc.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstigen Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist zu beachten, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Entsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen enthalten sind. Andere Ersetzungen, Abwandlungen, Veränderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb der beschriebenen Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können. Die hierin offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem und eine Steuerung, die Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers erlangt, einen Fahrzeugweg ableitet, um eine Mitte einer Kupplungskugel des Fahrzeugs mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und ein Lenkungssteuersignal an das Lenksystem ausgibt, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Mittel zum Erlangen der Positionsdaten für den Kuppler des Anhängers.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Mittel zum Erlangen eine oder mehrere Kameras, die an dem Fahrzeug befestigt sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Mittel zum Erlangen ferner einen oder mehrere Ultraschallsensoren, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert sind, wobei das System die eine oder die mehreren Kameras verwendet, um eine anfängliche Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung über einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet, und das System verwendet die Ultraschallsensoren, um eine präzisierte Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung unter einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Positionsdaten für den Kuppler Positionsdaten, die einer Vorderkante des Kupplers und einer von einer Entfernung zum Kuppler oder einer Breite des Kupplers entsprechen, wobei mindestens eine der Entfernung zum Kuppler oder der Breite des Kupplers verwendet werden kann, um eine Position der Mittellinie des Kupplers zu bestimmen, und der Störungsversatz einer Entfernung zwischen der Vorderkante des Kupplers und einer Hinterschneidung des Kupplers entspricht, die in die Fahrtrichtung hinter der Vorderkante positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Bremssystem, wobei ein Ausgeben eines Lenksteuersignals an das Lenksystem, um das Fahrzeug entlang des Wegs zu halten, innerhalb eines Kupplungsvorgangs ausgeführt wird, der von der Steuerung durchgeführt wird, und beinhaltet ferner das Ausgeben eines Bremssteuersignals an das Bremssystem, wobei die Lenk- und Bremssteuersignale die Bewegung des Fahrzeugs entlang des Fahrzeugwegs steuern und die Bewegung des Fahrzeugs stoppen, wenn die Mitte der Kupplungskugel mit dem Störungsversatz ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform steigt eine Genauigkeit der Positionsdaten während des Kupplungsvorgangs, wenn sich das Fahrzeug dem Anhänger nähert, und das System iteriert die Ableitung eines verbleibenden Teils des Wegs während des Kupplungsvorgangs, einschließlich des Präzisierens des Störungsversatzes auf Grundlage überarbeiteter Positionsdaten einschließlich der Mittellinie des Kupplers.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung ferner Informationen bezüglich einer Genauigkeit des Störungsversatzes nach Abschluss eines Kupplungsvorgangs und stellt den Störungsversatz auf Grundlage der Informationen ein.
Gemäß einer Ausführungsform definiert eine Hinterschneidung in dem Kuppler eine untere Kante des Kupplers, die hinter einem vorderen Abschnitt des Kupplers sitzt, wobei der Störungsversatz eine Entfernung zwischen der unteren Kante und dem vorderen Abschnitt in der Fahrtrichtung ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Störungsversatz weniger als eine Differenz zwischen einer Öffnungsgröße des Kupplers und einem Durchmesser der Kupplungskugel.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Störungsversatz ein voreingestellter Systemparameter.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Störungsversatz eines von durch einen Benutzer eingegeben oder einstellbar.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Störungsversatz aus einer Vielzahl von Störungsversätzen ausgewählt, die in einem Speicher gespeichert sind, auf den das System zugreifen kann, und die Vielzahl von Störungsversätzen ist jeweils einer Vielzahl von Anhängern zugeordnet, die zusätzliche Eigenschaften davon aufweisen, die in dem Speicher gespeichert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Unterstützen eines Fahrzeugs beim Kuppeln mit einem Anhänger ein Erlangen von Positionsdaten für einen Kuppler des Anhängers, ein Ableiten eines Fahrzeugwegs, um eine Mitte einer Fahrzeugkupplungskugel an einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und ein Erzeugen eines Lenkungssteuersignals, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten, und ein Ausgeben des Lenksteuersignals an ein Lenksystem des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Verwenden von Informationen, die von einer oder mehreren Kameras empfangen wurden, um eine anfängliche Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung über einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet, und unter Verwendung von einem oder mehreren Ultraschallsensoren, um eine präzisierte Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung unter einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Positionsdaten für den Kuppler Positionsdaten, die einer Vorderkante des Kupplers und einer von einer Entfernung zum Kuppler oder einer Breite des Kupplers entsprechen, wobei mindestens eine der Entfernung zum Kuppler oder der Breite des Kupplers verwendet werden kann, um eine Mittellinienposition des Kupplers zu bestimmen, und der Störungsversatz einer Entfernung zwischen der Vorderkante des Kupplers und einer Hinterschneidung des Kupplers entspricht, die in die Fahrtrichtung hinter der Vorderkante positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Ausgeben eines Lenksteuersignals an das Lenksystem, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten, innerhalb eines Kupplungsvorgangs ausgeführt, der ferner ein Erzeugen eines Bremssteuersignals zum Anhalten der Bewegung des Fahrzeugs beinhaltet, wenn die Mitte der Kupplungskugel an dem Störungsversatz ausgerichtet ist und ein Ausgeben des Bremssteuersignals an ein Fahrzeugbremssystem.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Iterieren einer Ableitung eines verbleibenden Teils des Wegs während des Kupplungsvorgangs, einschließlich des Präzisierens des Störungsversatzes auf Grundlage überarbeiteter Positionsdaten einschließlich der Mittellinie des Kupplers.
Gemäß einer Ausführungsform definiert eine Hinterschneidung in dem Kuppler eine untere Kante des Kupplers, die hinter einem vorderen Abschnitt des Kupplers sitzt, wobei der Störungsversatz eine Entfernung zwischen der unteren Kante und dem vorderen Abschnitt in der Fahrtrichtung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Kupplungskugel, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert ist, ein Lenksystem; und eine Steuerung, die Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers erlangt, einen Fahrzeugweg ableitet, um eine Mitte der Kupplungskugel des Fahrzeugs mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs zu positionieren, und ein Lenkungssteuersignal an das Lenksystem ausgibt, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0018]
US 15583014 [0018]

Claims

Fahrzeugkupplungsassistenzsystem, das Folgendes umfasst: ein Lenksystem; und eine Steuerung: Erlangen von Positionsdaten für einen Kuppler eines Anhängers; Ableiten eines Fahrzeugwegs zum Positionieren einer Mitte einer Kupplungskugel des Fahrzeugs mit einem Störungsversatz hinter einer Mittellinie des Kupplers in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugwegs; und Ausgeben eines Lenksteuersignals an das Lenksystem, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten.
System nach Anspruch 1, das ferner Mittel zum Erlangen der Positionsdaten für den Kuppler des Anhängers umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Erlangen eine oder mehrere Kameras beinhalten, die an dem Fahrzeug montiert sind.
System nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Erlangen ferner einen oder mehrere Ultraschallsensoren beinhalten, die an einem Heck des Fahrzeugs montiert sind, wobei: das System die eine oder die mehreren Kameras verwendet, um eine anfängliche Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung über einem vorbestimmten Schwellenwert von dem Kuppler befindet; und das System die Ultraschallsensoren verwendet, um eine präzisierte Iteration des Fahrzeugwegs abzuleiten, wenn festgestellt wird, dass sich das Fahrzeug in einer Entfernung unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts vom Kuppler befindet.
System nach Anspruch 1, wobei die Positionsdaten für den Kuppler Positionsdaten beinhalten, die einer Vorderkante des Kupplers und einem von einer Entfernung zu dem Kuppler oder eine Breite des Kupplers entsprechen.
System nach Anspruch 5, wobei: mindestens die Entfernung zum Kuppler oder die Breite des Kupplers verwendet wird, um eine Position der Mittellinie des Kupplers zu bestimmen; und der Störungsversatz einer Entfernung zwischen der Vorderkante des Kupplers und einer Hinterschneidung des Kupplers entspricht, die in der Fahrtrichtung hinter der Vorderkante positioniert ist.
System nach Anspruch 1, das ferner ein Bremssystem beinhaltet, wobei ein Ausgeben eines Lenksteuersignals an das Lenksystem, um das Fahrzeug auf dem Weg zu halten, innerhalb eines Kupplungsvorgangs ausgeführt wird, das durch die Steuerung durchgeführt wird und ferner Folgendes umfasst: Ausgeben eines Bremssteuersignals an das Bremssystem, wobei das Lenk- und Bremssteuersignal die Bewegung des Fahrzeugs entlang des Fahrzeugwegs und das Anhalten der Bewegung des Fahrzeugs steuern, wenn die Mitte der Kupplungskugel an dem Störungsversatz ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 7, wobei: eine Genauigkeit der Positionsdaten während des Kupplungsvorgangs steigt, wenn sich das Fahrzeug dem Anhänger nähert; und das System die Ableitung eines verbleibenden Teils des Wegs während des Kupplungsvorgangs iteriert, einschließlich des Präzisierens des Störungsversatzes auf Grundlage überarbeiteter Positionsdaten einschließlich der Mittellinie des Kupplers.
System nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner Folgendes vornimmt: Empfangen von Informationen bezüglich einer Genauigkeit des Störungsversatzes nach Abschluss eines Kupplungsvorgangs; und Einstellen des Störungsversatzes auf Grundlage von Informationen.
System nach Anspruch 1, wobei: eine Hinterschneidung in dem Kuppler eine untere Kante des Kupplers definiert, die hinter einem vorderen Abschnitt des Kupplers sitzt; der Störungsversatz eine Entfernung zwischen der unteren Kante und dem vorderen Abschnitt in der Fahrtrichtung ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Störungsversatz weniger ist als eine Differenz zwischen einer Öffnungsgröße des Kupplers und einem Durchmesser der Kupplungskugel.
System nach Anspruch 10, wobei der Störungsversatz ein voreingestellter Systemparameter ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Störungsversatz eines von durch einen Benutzer eingegeben oder einstellbar ist.
System nach Anspruch 10, wobei: der Störungsversatz aus einer Vielzahl von Störungsversätzen ausgewählt ist, die in einem Speicher gespeichert sind, auf den das System zugreifen kann; und die Vielzahl von Störungsversätzen jeweils mehreren Anhängern zugeordnet sind, die zusätzliche Eigenschaften davon aufweisen, die in dem Speicher gespeichert sind.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Kupplungskugel, die auf einem Heck des Fahrzeugs montiert ist; und das Fahrzeugkupplungsassistenzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.