DE60037469T2

DE60037469T2 - Hilfsgerät für die Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE60037469T2
Application number: DE60037469T
Authority: DE
Inventors: Goro Kariya-shi Asahi; Hisashi Kariya-shi Kuriya; Masashi Kariya-shi Ushino; Tomio Kariya-shi Kimura; Kousuke Kariya-shi Teramura; Kazunori Kariya-shi Shimazaki; Kanji Kariya-shi Hattori; Satoshi Kariya-shi Yamada
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2020-01-19
Also published as: EP1796392A2; EP1022903A3; JP2000272445A; EP1022903A2; EP1796392A3; EP1022903B1; US7295227B1; EP1796392B1; JP3183284B2; DE60037469D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Fahrerunterstützung bei der Lenkung eines rückwärts fahrenden Fahrzeugs und bezieht sich insbesondere auf ein Lenkassistenzgerät mit einer Heckkamera zur Aufnahme eines rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck und einem Sichtgerät zur Wiedergabe des aufgenommenen Bildes in Verbindung mit einer Markierung zur Unterstützung des Fahrers.
Geräte zur Wiedergabe eines rückwärtigen Sichtfeldes hinter einem Fahrzeugheck zählen bereits zum Stand der Technik. Ein solches Gerät ermöglicht dem Fahrer eines Fahrzeugs die Betrachtung eines hinter dem Fahrzeugheck befindlichen Sichtfeldes ohne hierbei den Kopf wenden zu müssen. Aus der japanischen Patentschrift 2-36 417 ist bereits ein Heckbereichs-Überwachungsgerät bekannt, das eine Videokamera zur Aufnahme eines rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck, ein Sichtgerät in Form eines Videomonitors zur Wiedergabe des aufgenommenen Sichtbereichs sowie einen Sensor zur Abgabe von den Lenk- oder Einschlagwinkel von Fahrzeugrädern angebenden Signalen umfasst. Das Gerät erzeugt hierbei Markierungssignale auf der Basis der von dem Radwinkelsensor abgegebenen Signale und führt eine Überlagerung des Videobildes auf dem Bildschirm durch Markierungselemente herbei, deren Positionen der Richtung entsprechen, in der das Fahrzeug zurückgesetzt wird, wobei diese Richtung in Abhängigkeit von den Lenkwinkeln der Fahrzeugräder bestimmt wird. Das Gerät umfasst ferner einen Festspeicher (ROM), in dem Lenkwinkeldaten der Fahrzeugräder und Markierungselement-Positionsdaten gespeichert sind. Bei der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs wird der Verlauf der Fahrzeugbewegung auf der Basis der Lenkwinkeldaten vorhergesagt, wobei der vorhergesagte Bewegungsverlauf durch Reihen von Markierungselementen angezeigt wird, die dem von der Videokamera aufgenommenen und auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bild überlagert werden.
Weiterhin ist aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 10-175 482 ein Gerät zur Unterstützung der Betrachtung des rückwärtigen Sichtfeldes hinter einem Fahrzeugheck bekannt. Dieses Gerät umfasst einen Detektor zur Erfassung des Lenkwinkels der Vorderräder, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, eine Kamera zur Aufnahme eines rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck sowie einen Monitorbildschirm zur Wiedergabe dieses Sichtfeldes. Außerdem umfasst dieses Gerät auch einen Computer. Bei einem Zurücksetzen des Fahrzeugs berechnet der Computer den Weg der Hinterräder auf der Basis des Lenkwinkels der Vorderräder. Der ermittelte Weg wird dann in Wegbilddaten umgesetzt, der eine vorausgesagte Bewegungsbahn aus der Sicht der Heckkamera darstellen. Ferner werden die Wegbilddaten entsprechend dem Monitorbildschirm in lineare Markierungsdaten umgesetzt, die dem Bild des auf dem Monitorbildschirm wiedergegebenen rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck überlagert werden.
Ferner ist aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 10-244 891 ein Einparkassistenzgerät bekannt, das eine erste und zweite Bildaufnahmeeinrichtung umfasst, die an den Seiten des Fahrzeugs zur Aufnahme von Bildern der Fahrzeugumgebung angeordnet sind. Dieses Gerät überlagert das von den Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommene Bild mit Linien, die einem Fahrer die Beurteilung ermöglichen, ob ein paralleles Einparken durchführbar ist.
Die aus der Patentschrift 2-36417 und der Patent-Offenlegungsschrift 10-175 482 bekannten Geräte zeigen beide ein von einer Kamera aufgenommenes rückwärtiges Sichtfeld und treffen eine Voraussage bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs oder des Weges der Hinterräder auf der Basis des jeweiligen Radlenkwinkels, wobei dann diese vorausgesagte Bewegungsbahn dem Videobild auf dem Bildschirm überlagert wird. Diese überlagerte Bewegungsbahn entspricht jedoch weder der Fahrzeuglänge noch dem Radstand. Auf einer kurvenreichen Strecke wie einer Gebirgsstrasse muss im Falle von Gegenverkehr ein Fahrzeug manchmal bis zu einem Punkt mit einer für die Vorbeifahrt von zwei Fahrzeugen ausreichenden Fahrbahnbreite zurückgesetzt werden. Hierbei zeigen die Geräte gemäß den vorstehend genannten Druckschriften 2-36 417 und 10-175 482 auf einem Monitorbildschirm das rückwärtige Sichtfeld in Verbindung mit der vorausgesagten Bewegungsbahn an, sodass der Fahrer die Information erhält, ob bei einer Beibehaltung des Lenkwinkels der Vorderräder die Gefahr besteht, dass das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommt.
Wie in 26 veranschaulicht ist, werden somit auf einem Monitorbildschirm 42 sämtliche derzeit vorausgesagten Daten einer die Fahrzeugbewegung oder die vorausgesagte Bewegungsbahn der Hinterräder repräsentierenden Strecke 41 angezeigt. Wenn daher die Kurvenführung oder Krümmung der Fahrbahn 43 über eine relativ lange Distanz nicht konstant ist und hierbei der Radwinkel der Krümmung der Fahrbahn 43 nicht entspricht, kommt es auf dem Bildschirm 42 zu keiner Übereinstimmung des oberen Endes der überlagerten Strecke 41 mit der Fahrbahn 43. Im allgemeinen ist jedoch auf kurvenreichen Strecken wie Gebirgsstraßen die Krümmung einer Fahrbahn über eine längere Distanz nicht konstant. Auf dem Bildschirm 42 weicht somit die überlagerte Strecke 41 häufig von der Fahrbahn teilweise ab, wodurch der Fahrer zumindest erkennen kann, dass eine Beibehaltung des derzeitigen Radlenkwinkels dazu führt, dass das Fahrzeug von der Fahrbahn abkommt. Der Verlauf der überlagerten Strecke 41 vermittelt dem Fahrer jedoch keinerlei Informationen in Bezug auf die erforderliche Beurteilung, in welcher Weise das Lenkrad nunmehr zu betätigen ist, d. h., die überlagerte Strecke 41 vermittelt keine Informationen in Bezug auf eine Bestimmung des erforderlichen Lenkbetrages des Lenkrades.
Beim parallelen Einparken eines Fahrzeugs muss ein Fahrer üblicherweise die Lenkrichtung wechseln. Auch in diesem Falle unterstützt die überlagerte Strecke 41 nicht den Fahrer bei der Beurteilung, wann dieser Wechsel der Lenkrichtung zu erfolgen hat.
Das aus der Patent-Offenlegungsschrift 10-244 891 bekannte Gerät unterstützt den Fahrer zwar beim Einparken eines Fahrzeugs. Das Gerät benötigt hierzu jedoch zwei Bildaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme von vorderen und hinteren Bildern von der Fahrzeugseite her, wobei von dem Gerät eine Linie wiedergegeben wird, die anzeigt, ob ein paralleles Einparken möglich ist. Die Berechnung dieser Linie ist allerdings kompliziert.
Weiterhin ist aus der JP 07 239 999 A ein Gerät zur Überwachung eines hinter einem Fahrzeug gelegenen Bereichs bekannt, wobei im Heckbereich des Fahrzeugs eine Kamera zur Aufnahme eines Bildes des hinter dem Heckende des Fahrzeugs gelegenen Bereichs (Boden, Fahrbahn bzw. Straße) angeordnet ist. Die Kamera ist hierbei abwärts auf die Straße und unter einem bestimmten Winkel auf den hinter dem Fahrzeug gelegenen Bereich gerichtet, wobei bestimmte Punkte die Basis für die Bildaufnahme bilden. Bei Erfassung solcher Markierungspunkte werden diese Punkte auf einer in der Nähe des Fahrersitzes angeordneten Anzeigeeinrichtung wiedergegeben, sodass der Fahrer eine Rückwärtsbewegung (ein Zurücksetzen) des Fahrzeugs überwachen kann. Hierbei werden die Markierungspunkte auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung durch Überlagerung des von der Kamera aufgenommenen Bildes wiedergegeben. Die Koordinaten der Markierungspunkte können dann von dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung abgelesen werden, wobei diese Koordinaten in eine Steuereinrichtung zur weiteren Datenauswertung eingegeben werden können.
Außerdem ist aus der JP 05 213 113 A ein Mehrzweck-Anzeigegerät bekannt, bei dem eine Kamera im Heckbereich eines Fahrzeugs zur Aufnahme eines Bildes des hinter dem Fahrzeug gelegenen Bereichs angeordnet ist. Bei der Wiedergabe des aufgenommenen Bildes auf einer Anzeigeeinrichtung oder einem Sichtgerät wird auch eine Abstandseinteilung zur Erleichterung der Auswertung des Bildes angezeigt, sodass das Bildsignal der Kamera im Aufnahmezustand mit einer Abstandsstaffelung kombiniert wird.
Darüber hinaus ist aus der EP-A-0 830 985 ein Hecksichtgerät für ein Fahrzeug mit einer Kamera bekannt, bei dem die Kamera Bilder eines hinter dem Fahrzeug gelegenen Bereiches unter verschiedenen Winkeln von dem Fahrzeug aus in einer bestimmten Höhe über der Fahrbahnoberfläche aufnimmt. Die Empfindlichkeit der Kamera ist hierbei sowohl für das sichtbare Tageslichtspektrum im Tagesbetrieb als auch für den Bereich des Infrarotspektrums im Nachtbetrieb ausgelegt. Die Steuerung der Kamera erfolgt über eine Steuereinrichtung, die auch zur Datenauswertung dient. Der jeweilige Betriebszustand des Fahrzeugs und insbesondere dessen Bewegungszustand werden hierbei überwacht, wobei die entsprechenden Daten ausgewertet werden. Das von der ein Objektiv mit variabler Brennweite aufweisenden Kamera aufgenommene Bild wird auf einem Sichtgerät in Verbindung mit weiteren Betriebszuständen des Fahrzeugs und des Motors wiedergegeben, wobei die Datenübertragung unter Verwendung nur einer einzigen VHF-Trägerfrequenz zur Übertragung des von der Kamera erhaltenen Signals und der Sensorsignale sowie der von der entsprechenden Steuereinrichtung erhaltenen Empfangssignale erfolgt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Gerät zur Fahrerunterstützung bei der Lenkung eines rückwärts fahrenden Fahrzeugs anzugeben, das dem Fahrer über den Bildschirm eines Sichtgerätes (Monitors) Einweisungen vermittelt, durch die der Fahrer bei einem Zurücksetzen des Fahrzeugs in einer S-Kurve oder bei einem parallelen Einparken des Fahrzeugs in die Lage versetzt wird, das Fahrzeug auf einfache Weise in eine gewünschte Stellung zu rangieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät zur Fahrerunterstützung bei der Lenkung eines rückwärts fahrenden Fahrzeugs gemäß den Patentansprüchen gelöst.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe und Erfüllung weiterer Zielsetzungen der Erfindung wird somit erfindungsgemäß ein Gerät zur Fahrerunterstützung bei der Lenkung eines rückwärts fahrenden Fahrzeugs angegeben, bei dem die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Lenkstellung gelenkter Räder bestimmt wird und eine Kamera zur Aufnahme des Bildes eines hinter dem Fahrzeug gelegenen Bereiches, ein Sichtgerät zur Wiedergabe des von der Kamera aufgenommenen Bildes sowie eine Anzeigesteuereinheit zur Anzeige einer Führungs- oder Leitmarkierung als Lenkhilfe vorgesehen sind.
Über die Anzeigesteuereinheit erfolgt die Anzeige eines Markierungselements, das zur Unterstützung eines Fahrers beim Einparken in einer fest vorgegebenen Position auf dem Bildschirm des Sichtgerätes wiedergegeben wird. Bei der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs zum parallelen Einparken führt die Anzeigesteuereinheit eine gleichzeitige Wiedergabe des Markierungselements und des aufgenommenen Bildes auf dem Bildschirm des Sichtgerätes herbei, um dem Fahrer einen Zeitpunkt anzuzeigen, bei dem ein Lenkrad zum Einschlagen der gelenkten Räder auf deren maximalen Lenkwinkel betätigt werden sollte, sodass nach einem Zurücksetzen des Fahrzeugs unter Betätigung des Lenkrads bis zum Vorliegen von Koinzidenz des Markierungselements mit einem Zielpunkt des Bildes das parallele Einparken durch Zurücksetzen des Fahrzeugs unter Beibehaltung des maximalen Lenkwinkels der gelenkten Räder abgeschlossen ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt und anhand von Ausführungsbeispielen die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Lenkassistenzgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Seitenansicht eines mit dem Gerät gemäß 1 ausgestatteten Fahrzeugs,
3 eine schematische Darstellung des Bildschirms eines Sichtgerätes bzw. Monitors,
4 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms zur Erzeugung von Daten für eine auf dem Monitorbildschirm dargestellte Leitmarkierung,
5 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem Radwinkel und dem Dreh- oder Wenderadius von Fahrzeugrädern,
6 ein Diagramm der Beziehung zwischen Polarkoordinaten und einer Ellipse,
7 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs beim Zurücksetzen in einer S-Kurve,
8 einen dem Zustand A gemäß 7 entsprechenden Wiedergabezustand auf dem Monitorbildschirm,
9A einen dem Zustand B gemäß 7 entsprechenden Wiedergabezustand auf dem Monitorbildschirm,
9B einen Wiedergabezustand auf dem Monitorbildschirm, bei dem seitliche Linien eines Leitrahmens parallel zu den unteren Seiten des Monitorbildschirms verlaufen,
10A, 10B und 10C die Positionen eines Fahrzeugs und der entsprechenden Leitmarkierung auf dem Monitorbildschirm beim parallelen Einparken des Fahrzeugs,
11A, 11B und 11C die Positionen eines Fahrzeugs und der entsprechenden Leitmarkierung auf dem Monitorbildschirm beim parallelen Einparken des Fahrzeugs,
12A, 12B, 12C und 12D Wiedergabezustände auf dem Monitorbildschirm beim Einparken des Fahrzeugs senkrecht zu einem Bezugspunkt oder einer Bezugslinie wie einem Bordstein, einer Parkfront oder einer Parkgrenze,
13 ein Diagramm zur Berechnung der Position eines Markierungselements auf dem Monitorbildschirm,
14 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
15 eine grafische Darstellung der Änderung von Radwinkeln bei einer Fahrzeugbewegung in einer Kurve,
16 die Bewegungsbahnen von Rädern eines Fahrzeugs bei dessen Bewegung in einer Kurve,
17 die Beziehung zwischen dem Zustand eines Lenkrades und der Bewegungsbahn des Fahrzeugs,
18 ein Ablaufdiagramm eines Unterprogramms gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
19 ein Diagramm zur Berechnung der Position eines Markierungselements auf dem Monitorbildschirm gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
20A, 20B und 20C Zustände einer Leitmarkierung auf dem Monitorbildschirm beim parallelen Einparken eines Fahrzeugs,
21 einen Wiedergabezustand des Monitorbildschirms mit Markierungselementen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
22 ein Diagramm zur Berechnung der Position von Markierungselementen auf dem Monitorbildschirm,
23A ein Diagramm zur Berechnung der Position eines Markierungselements auf dem Monitorbildschirm gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
23B ein Diagramm zur Berechnung der Position eines Markierungselements auf dem Monitorbildschirm bei einem in Bezug auf den Zielpunkt gemäß 23A unterschiedlichen Zielpunkt,
24A und 24B Wiedergabezustände, die die Positionen von Markierungselementen auf einem Monitorbildschirm veranschaulichen,
25A und 25B Wiedergabezustände, die die Positionen eines Markierungselements auf einem Monitorbildschirm gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel veranschaulichen, und
26 eine schematische Darstellung auf einem Monitorbildschirm eines Lenkassistenzgerätes des Standes der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 13 zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Wie in 2 veranschaulicht ist, umfasst ein Fahrzeug 1 eine Schwarzweiss-Kamera 2 zur Aufnahme eines rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck, wobei sich ein hinterer Stoßfänger 3 am nächstgelegenen Ende des Sichtfeldes der Kamera 2 befindet und der Abstand zwischen dem Stoßfänger 3 und der größten Ausdehnung des Kamerasichtfeldes größer als die Länge des Fahrzeugs 1 ist.
Im Fahrgastraum des Fahrzeugs 1 ist ein Monitor bzw. Sichtgerät 4 zur Wiedergabe des von der Kamera 2 aufgenommenen Bildes angeordnet. Das Sichtgerät 4 wird hierbei von einem Flüssigkristall-Farbsichtgerät gebildet, das außerdem auch als Sichtgerät für ein Navigationssystem dient. Das Sichtgerät 4 dient normalerweise als Sichtgerät für das Navigationssystem, zeigt jedoch das von der Kamera 2 aufgenommene Bild, wenn ein Schalthebel 5 in eine Rückwärtsstellung bzw. Rückwärts-Gangstufe geschaltet wird.
In den Eckbereichen des Fahrzeugs 1 sind Hinderniserfassungseinrichtungen in Form von Hindernissensoren 6 angeordnet, die z. B. aus üblichen Sensoren wie Ultraschallsensoren bestehen. Wenn sich ein Hindernis im Bereich zwischen einem ersten Abstand (von z. B. ungefähr 50 cm) und einem zweiten Abstand (von z. B. ungefähr 20 cm) von einem dieser Sensoren 6 befindet, gibt dieser Sensor 6 ein erstes Hindernissignal ab, während im Falle eines Hindernisses, dessen Abstand zu dem Sensor 6 geringer als der zweite Abstand ist, ein zweites Hindernissignal von dem Sensor 6 abgegeben wird.
Gelenkte Räder, die bei diesem Ausführungsbeispiel von Vorderrädern 7a gebildet werden, werden durch Betätigung einer Lenkeinrichtung gelenkt, die bei diesem Ausführungsbeispiel von einem Lenkrad 8 gebildet wird. Der Lenkwinkel α der Vorderräder 7a wird hierbei durch Multiplikation des Drehwinkels Θ des Lenkrades 8 mit einem Koeffizienten K berechnet, d. h., der Lenkwinkel der Vorderräder 7a ist durch KΘ gegeben. Der Drehwinkel des Lenkrads 8 wird hierbei von einer Lenkradwinkel-Detektionseinrichtung erfasst, die bei diesem Ausführungsbeispiel von einem Winkelsensor 9 gebildet wird.
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst ein Lenkassistenzgerät 10 die Kamera 2, das Sichtgerät 4, den Winkelsensor 9, die Hindernissensoren 6, eine Anzeigesteuereinrichtung, eine Steuereinheit 12 sowie eine Sichtgerät-Steuereinrichtung 13. Die Anzeigesteuereinrichtung besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer Bildverarbeitungseinheit 11. Die Steuereinheit 12 erhält von dem Winkelsensor 9 Signale, berechnet sodann den Lenkwinkel α der Vorderräder 7a auf der Basis des Drehwinkels Θ des Lenkrads 8 und führt sodann den berechneten Lenkwinkel α der Bildverarbeitungseinheit 11 zu. Die Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 erhält Bildsignale von der Bildverarbeitungseinheit 11 und einem (nicht dargestellten) Fahrzeug-Navigationssystem und führt selektiv eine Wiedergabe einer Art dieser Bildsignale auf dem Sichtgerät 4 herbei.
Die Bildverarbeitungseinheit 11 umfasst ihrerseits eine Rechenschaltung bzw. Zentraleinheit (CPU) 14, einen Programmspeicher 15a, einen Arbeitsspeicher 15b, einen Bildspeicher 15c und eine Bildverarbeitungseinheit (Bildprozessor) 16. Die Zentraleinheit 14 stellt einen Prädiktionsweg des Fahrzeugs 1 ein und erzeugt entsprechende Anzeigedaten. Der Programmspeicher 15a wird von einem Festspeicher (ROM) gebildet, in dem Steuerprogramme gespeichert sind. Der Arbeitsspeicher 15b wird von einem Direktzugriffsspeicher (RAM) zur zeitweiligen Speicherung von Rechenergebnissen der Zentraleinheit 14 gebildet. Der Bildspeicher 15c ist ebenfalls ein Direktzugriffsspeicher. Die Bildverarbeitungseinheit 16 verarbeitet die von der Kamera 2 abgegebenen Bilddaten und speichert diese Daten in den Bildspeicher 15c ein. Die Zentraleinheit 14 arbeitet hierbei auf der Basis von in dem Programmspeicher 15a gespeicherten Programmdaten.
Die Zentraleinheit 14 nimmt auf der Basis der von der Steuereinheit 12 zugeführten Signale eine Prädiktionsberechnung der Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 1 vor, wobei die Lenkung der Vorderräder 7a mit dem Lenkwinkel α erfolgt. Eine in 3 dargestellte überlagerte Markierung, die bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem Leitrahmen 17 besteht, gibt die Breite des Fahrzeugs 1 an und wird in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α auf dem Bildschirm bewegt, wobei die Zentraleinheit 14 den Leitrahmen 17 betreffende Daten auf der Basis des Prädiktionsweges berechnet. Die Zentraleinheit 14 ist hierbei mit einem Rückwärts-Stellungsschalter 18 und einer (nicht dargestellten) Eingangsschnittstelle verbunden. Über den Rückwärts-Stellungsschalter 18 wird ermittelt, ob sich der Schalthebel 5 in der Rückwärtsstellung bzw. Rückwärts-Gangstufe befindet, wobei der Zentraleinheit 14 ein entsprechendes Signal zugeführt wird. Bei Erhalt eines solchen Signals von dem Rückwärts-Stellungsschalter 18, das angibt, dass sich der Schalthebel 5 in der Rückwärtsstellung bzw. Rückwärts-Gangstufe befindet, erzeugt die Zentraleinheit 14 dann in vorgegebenen Intervallen die Leitrahmendaten.
3 veranschaulicht einen Bildschirm 19 des Sichtgeräts 4. Der Leitrahmen 17 umfasst eine Querlinie 17a sowie zwei seitliche Leitlinien 17b. 3 zeigt den Leitrahmen 17 bei einem Lenkwinkel α von 0°, d. h. in einem Zustand, bei dem der Lenkwinkel der Vorderräder 7a auf Geradeauslauf eingestellt ist. Der Leitrahmen 17 wird in der in den 8 und 9A veranschaulichten Weise in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α bewegt, wobei die Länge der Querlinie 17a die Breite des Fahrzeugs 1 angibt. In dem von der Kamera 2 aufgenommenen und in 3 dargestellten Bild verläuft die Querlinie 17a in einem dem Radstand des Fahrzeugs 1 entsprechenden Abstand von dem hinteren Stoßfänger 3. Die seitlichen Leitlinien 17b verlaufen entlang des Prädiktionsweges von den Enden der Querlinie 17a zu dem hinteren Stoßfänger 3. Der Leitrahmen 17 umfasst vorzugsweise weitere Querlinien 17c, 17d, die eine Verbindung mit den seitlichen Leitlinien 17b herstellen.
Die Position des Leitrahmens 17 bei einem Lenkwinkel α von 0° wird nachstehend als Bezugsposition bezeichnet. Der Leitrahmen 17 bewegt sich somit in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α nach links und nach rechts.
Der Programmspeicher 15a speichert Daten, die einen festen Rahmen 20 betreffen, der auf dem Bildschirm 19 dargestellt und nicht in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Lenkrades 8 bewegt wird. Der feste Rahmen 20 umfasst zwei Leitlinien in Form von Seitenlinien 20a sowie eine Querlinie 20b, die eine Verbindung mit den oberen Enden der Seitenlinie 20a herstellt. In der Mitte der Querlinie 20b ist ein Markierungselement 21 angeordnet, das eine vertikal bzw. senkrecht zu der Querlinie 20b verlaufende Linie 21a umfasst. Auf dem Bildschirm 19 stellt hierbei die obere Seite die Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs 1 dar.
Das Markierungselement 21 unterstützt den Fahrer beim Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 zum Einparken. Hierbei bringt der Fahrer z. B. das Markierungselement 21 mit einer Ecke einer Parklücke in Übereinstimmung und führt sodann das Einparken des Fahrzeugs 1 in die Parklücke durch Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 bei maximal eingeschlagenem Lenkrad 8 durch.
Die Position des Markierungselements 21 wird in der nachstehend näher beschriebenen Weise berechnet. Das in 13 gestrichelt dargestellte Fahrzeug 1 befindet sich in einer Parkstellung. Weiterhin ist in 13 eine andere Stellung des Fahrzeugs 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Bei der Bewegung des Fahrzeugs 1 aus der Parkstellung in die mit durchgezogenen Linien dargestellte Stellung schlägt der Fahrer die Vorderräder 7a maximal ein und bewegt das Fahrzeug 1 vorwärts. Die Bewegungsbahn des Fahrzeugs 1 entspricht hierbei der Bewegungsbahn des Fahrzeugs 1, wenn es von der mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung in die gestrichelt dargestellte Parkstellung bewegt wird. Die Berechnung des Markierungselements 21 wird somit in Bezug auf einen Fall beschrieben, bei dem das Fahrzeug aus der in 13 mit gestrichelten Linien dargestellten Stellung in die mit durchgezogenen Linien dargestellte Stellung bewegt wird.
Wie 13 zu entnehmen ist, ist ein Eckbereich des in der gestrichelt dargestellten Position geparkten Fahrzeugs 1 durch einen Punkt E gegeben. Der Abstand a zwischen dem Punkt E und der Hinterachse stellt hierbei den hinteren Überhang (Ausladung) des Fahrzeugs 1 dar. Wenn das Lenkrad 8 bei der Bewegung des Fahrzeugs maximal eingeschlagen ist, wird die Achsenmitte der Hinterachse in einem Kreis mit dem Radius Rc bewegt. Wenn hierbei eine Tangente des Kreises mit dem Radius Rc den Punkt E umfasst, ist die Achsenmitte der Hinterachse durch Cn gegeben, während ein von dem Punkt Cn um a beabstandeter Punkt auf der Tangente durch einen Punkt D gegeben ist. Der Abstand DE zwischen dem Punkt D und dem Punkt E wird sodann berechnet.
Eine Linie zwischen der Mitte O des Kreises mit dem Radius Rc und der Achsenmitte Cn ist somit durch eine Linie OCn gegeben, während eine Linie zwischen der Mitte O und dem Punkt E durch eine Linie OE gegeben ist. Der von der Linie OCn und der Linie OE eingeschlossene Winkel ist hierbei durch einen Winkel α' gegeben, wobei die nachstehenden Gleichungen erfüllt sind:
Somit gilt: CnE = OCntanα' = Rctanα' ∴ DE = Rctanα' – a (2)
Wenn der von der Linie OE und der Linie OCn definierte Winkel durch den Winkel α' gegeben ist, entspricht somit die Position des Markierungselements 21 auf dem Bildschirm 19 einem Punkt, der von dem hinteren Stoßfänger 3 des Fahrzeugs 1 um die Länge der Linie DE beabstandet ist. Bei den vorstehenden Gleichungen stellt die Länge der Linie CnE einen durch Experimente ermittelten und eingestellten Wert dar. Die Länge der Linie CnE wird hierbei unter Berücksichtigung eines relativ großen Annäherungswinkels eingestellt.
Wenn der Lenkwinkel α einen Wert von 0° hat und sich der Leitrahmen 17 somit in der Bezugsstellung befindet, überdeckt bei diesem Ausführungsbeispiel die Querlinie 17a die Querlinie 20b des festen Rahmens 20, während die seitlichen Leitlinien 17b die Seitenlinien 20a des festen Rahmens 20 überdecken. 3 zeigt den Leitrahmen 17 in dieser Bezugsstellung, wobei zur Darstellung der beiden Rahmen 17 und 20 die Rahmen geringfügig in Bezug zueinander verschoben sind.
In dem Programmspeicher 15a sind ferner Anzeigebezugsdaten zur Anzeige einer Hindernisortung 22 auf dem Bildschirm 19 gespeichert. Durch die Hindernisortung 22 wird angezeigt, ob von einem der Sensoren 6 entweder das erste oder das zweite Hindernissignal abgegeben wird. Die Hindernisortung 22 umfasst hierbei einen Rahmen 22a, der die Form des Fahrzeugs 1 mit die Hindernissensoren 6 repräsentierenden Eckmarkierungen 23a bis 23d aufweist.
Die Zentraleinheit 14 führt über eine Ausgangsschnittstelle der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 Daten zu, die sich auf den Leitrahmen 17, den festen Rahmen 20 und das Markierungselement 21 beziehen, wobei die Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 die Rahmen 17 und 20 sowie das Markierungselement 21 dem von der Kamera 2 übermittelten Bild überlagert. Außerdem führt die Zentraleinheit 14 der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 auch die Hindernisortung 22 betreffende Daten zu. Über die Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 erfolgt somit eine Wiedergabe des Sichtfeldes der Kamera 2 sowie der Bilder des Leitrahmens 17, des festen Rahmens 20, des Markierungselements 21 sowie der Hindernisortung 22 auf dem Sichtgerät 4, wobei jedoch keine Überlagerung der Hindernisortung 22 mit dem Leitrahmen 17 und dem festen Rahmen 20 erfolgt.
Da es sich bei der Kamera 2 um eine Schwarzweiß-Kamera handelt, erfolgt die Bildwiedergabe in schwarzweiß. Die Daten für den Leitrahmen 17, den festen Rahmen 20, das Markierungselement 21 und die Hindernisortung 22 stellen jedoch Farbdaten dar, sodass der Leitrahmen 17, der feste Rahmen 20, das Markierungselement 21 und die Hindernisortung 22 dem auf dem Bildschirm 19 des Sichtgeräts 4 wiedergegebenen Schwarzweißbild farbig überlagert werden. Hierbei unterscheidet sich die Farbe des Leitrahmens 17 grundsätzlich von der Farbe des festen Rahmens 20, während das Markierungselement 21 in der gleichen Farbe wie der feste Rahmen 20 dargestellt wird. Die Farbe der seitlichen Leitlinien 17b entspricht jedoch in den Bereichen zwischen den Querlinien 17c und 17d der Farbe des festen Rahmens 20. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Leitrahmen 17 mit Ausnahme der Abschnitte zwischen den Querlinien 17c und 17d grün dargestellt, während die Segmente zwischen den Querlinien 17c und 17d, das Markierungselement 21 und der feste Rahmen 20 gelb dargestellt werden.
Wenn von den Hindernissensoren 6 keine Hindernissignale abgegeben werden, führt die Zentraleinheit 14 der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 Hinderniskontrolldaten zu, durch die die den Hindernissensoren 6 entsprechenden Eckmarkierungen 23a bis 23d alle in der gleichen Weise wiedergegeben werden. Wird sodann von einem oder mehreren der Sensoren 6 das erste oder zweite Hindernissignal erhalten, führt die Zentraleinheit 14 der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 entsprechende Hinderniskontrolldaten zu, sodass sich die dem das erste oder zweite Hindernissignal abgebenden Hindernissensor 6 entsprechende Eckmarkierung auf dem Bildschirm 19 durch eine unterschiedliche Wiedergabe von den anderen Eckmarkierungen deutlich abhebt. So wird z. B. eine Eckmarkierung in einem Orangeton dargestellt, wenn der entsprechende Sensor 6 das erste Hindernissignal abgibt, während die Eckmarkierung in Rot wiedergegeben wird, wenn der entsprechende Sensor 6 das zweite Hindernissignal abgibt.
Die Zentraleinheit 14 berechnet den Prädiktionsweg der Fahrzeugseiten, wenn das Fahrzeug 1 mit dem Lenkwinkel α der Vorderräder 7a zurückgesetzt wird. Der Prädiktionsweg wird hierbei in Polarkoordinaten ausgedrückt und verläuft im wesentlichen kreisförmig. Die Querlinie 17a des Leitrahmens 17 verläuft zwischen Punkten in dem Prädiktionsweg der Fahrzeugseiten. Diese Punkte liegen auf dem gleichen Radius (vom Wendemittelpunkt) und repräsentieren eine Linie, die von dem Stoßfänger 3 im wesentlichen um die Länge des Radstandes beabstandet ist. Die Seitenlinien 17b stimmen mit dem Prädiktionsweg von den Enden der Querlinie 17a zu den Seiten des Stoßfängers 3 überein. Die Zentraleinheit 14 komprimiert hierbei das Bild des kreisförmigen Prädiktionswegs in der Richtung der Fahrzeugbewegung in einem vorgegebenen Verhältnis, d. h. die Zentraleinheit 14 setzt die Kreisform des Prädiktionsweges in der in 6 dargestellten Weise in eine Ellipse um. Ein den Abmessungen des Leitrahmens 17 entsprechender Teil der Ellipse wird in eine perspektivische Darstellung umgesetzt und auf dem Bildschirm 19 in Form des Leitrahmens 17 überlagernd wiedergegeben, wobei die Position des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19 in Bezug auf ihre korrekte Position geringfügig in rückwärtiger Richtung verschoben ist.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise des Lenkassistenzgerätes 10 näher eingegangen.
Wenn sich der Schalthebel 5 in der Rückwärtsstellung befindet, führt der Rückwärts-Stellungsschalter 18 der Zentraleinheit 14 ein Signal zu, durch das angegeben wird, dass der Schalthebel 5 in die Rückwärts-Gangstufe geschaltet ist. In diesem Zustand führt die Zentraleinheit 14 zur Erzeugung von Daten für die Leitrahmenwiedergabe in vorgegebenen Intervallen (von z. B. 33 ms) ein dem Ablaufdiagramm gemäß 4 entsprechendes Unterprogramm aus. In einem Schritt S1 liest die Zentraleinheit 14 hierbei die Daten des Lenkwinkels α aus der Steuereinheit 12 aus. In einem Schritt S2 berechnet die Zentraleinheit 14 sodann den Prädiktionsweg der Seiten des Fahrzeugs 1 unter der Annahme, dass keine Änderung des Lenkwinkels α erfolgt.
Die Breite und der Radstand des Fahrzeugs 1 sind hierbei jeweils durch W bzw. L gegeben, wobei der Abstand zwischen den radialen Mittelpunkten der Hinterräder 7b durch Tr gegeben ist. Der Abstand zwischen dem Wendemittelpunkt und dem axialen Mittelpunkt der Hinterachse bzw. der Wenderadius ist dann durch einen Radius Rc gegeben. Ferner ist der Abstand zwischen dem Wendemittelpunkt und dem Schnittpunkt der Außenseite der Fahrzeugkarosserie und der von der Hinterachse verlängerten Linie durch einen Radius Ro gegeben, während der Abstand zwischen dem Wendemittelpunkt und dem Schnittpunkt der Innenseite der Fahrzeugkarosserie und der von der Hinterachse verlängerten Linie durch einen Radius Ri gegeben ist. Die Radien Rc, Ro und Ri lassen sich dann durch die nachstehenden Gleichungen ausdrücken: Rc = (L/tanα) – (Tr/2) (3) Ro = Rc + W/2 = (L/tanα) – (Tr/2) + W/2 (4) Ri = Rc – W/2 = (L/tanα) – (Tr/2) – W/2 (5)
Die Zentraleinheit 14 berechnet den Prädiktionsweg auf der Basis dieser Gleichungen und geht sodann auf einen Schritt S3 über, bei dem die Zentraleinheit 14 die Koordinaten an den Enden der jeweiligen Linien 17a, 17c und 17d bestimmt.
In einem Schritt S4 setzt die Zentraleinheit 14 sodann die Koordinaten des Prädiktionsweges in Polarkoordinaten um, woraufhin in einem Schritt S5 die Kreisform des Prädiktionsweges von der Zentraleinheit 14 in eine Ellipse umgesetzt wird. Wie in 6 dargestellt ist, stimmt der Ursprung der Polarkoordinaten mit dem Kreismittelpunkt der Radien Rc, Ro und Ri überein, wobei die x-Achse der Polarkoordinaten mit der durch die Hinterachse gegebenen Achse übereinstimmt. 6 zeigt eine Linie, durch die ein Winkel β in Bezug auf die x-Achse definiert ist. Die Koordinaten eines Knotenpunktes P dieser Linie und des Kreises mit dem Radius Ro sind somit durch (Ro, β) gegeben, während die Koordinaten eines Knotenpunktes Q dieser Linie und des Kreises mit dem Radius Ri durch (Ri, β) gegeben sind.
Die Polarkoordinaten (Ro, β) des Knotenpunktes P und die x- und y-Koordinaten (x, y) des Knotenpunktes P sind hierbei durch die nachstehenden Gleichungen gegeben. x = Rocosβ, y = Rosinβ
Gleichermaßen sind die Polarkoordinaten (Ri, β) des Knotenpunktes Q sowie die x- und y-Koordinaten (x, y) des Knotenpunktes Q durch die nachstehenden Gleichungen gegeben. x = Ricosβ, y = Rosinβ
Bei der Umsetzung des Kreises gemäß 6 in eine Ellipse verschieben sich die Knotenpunkte P, Q zu Knotenpunkten R und S.
Die x- und y-Koordinaten (X, Y) des Knotenpunktes R sind dann durch die nachstehenden Gleichungen gegeben. X = Ricosβ, Y = bsinβ
Gleichermaßen sind die x- und y-Koordinaten (X, Y) des Knotenpunktes S durch die nachstehenden Gleichungen gegeben. X = Ricosβ, Y = (b – W)sinβ
Hierbei erfüllt der Wert b die nachstehende Gleichung. b = Ro(Nebenachse/Hauptachse)
Die Zentraleinheit 14 setzt somit die Kreisform des Prädiktionsweges in eine Ellipse um und führt sodann eine Umwandlung der Ellipsenkoordinaten in Polarkoordinaten durch. Die Leitrahmendaten werden dann von der Zentraleinheit 14 auf der Basis der umgesetzten Ellipsenkoordinaten erzeugt. Das Verhältnis der Nebenachse zu der Hauptachse (Komprimierungsverhältnis) wird im Rahmen von Testfahrten des Fahrzeugs 1 vorher berechnet und sodann in dem Programmspeicher 15a gespeichert.
In einem anschließenden Schritt 56 verschiebt die Zentraleinheit 14 den Leitrahmen 17 auf dem Bildschirm 19 des Sichtgerätes 4 aus seiner korrekten Position um einen vorgegebenen Betrag in Aufwärtsrichtung, wobei auch dieser Verschiebungsbetrag im Rahmen von Testfahrten vorher berechnet und sodann in dem Programmspeicher 15a gespeichert wird.
Die Zentraleinheit 14 führt sodann die den Leitrahmen 17, den festen Rahmen 20, das Markierungselement 21 und die Hindernisortung 22 betreffenden Daten der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 zu, durch die eine Überlagerung des von der Kamera 2 aufgenommenen und auf dem Sichtgerät 4 dargestellten Bildes mit diesen Daten herbeigeführt wird.
Nachstehend wird die Wirkungsweise des Lenkassistenzgeräts 10 für einen Fall näher beschrieben, bei dem sich das Fahrzeug 1 in einer S-Kurve einer Fahrbahn rückwärts bewegt. Wenn hierbei der Fahrer den Schalthebel 5 in die Rückwärtsstellung schaltet, erscheinen der Leitrahmen 17, der feste Rahmen 20, das Markierungselement 21 und die Hindernisortung 22 auf dem Bildschirm 19 des Sichtgeräts 4. In 7 ist dieser Fall veranschaulicht, bei dem das Fahrzeug 1 in einer S-Kurve einer Fahrbahn 24 zurückgesetzt wird, wobei der Fahrer lediglich den Leitrahmen 17 beachtet und den festen Rahmen 20 sowie das Markierungselement 21 ignoriert.
8 zeigt den auf dem Bildschirm 19 dargestellten Zustand, wenn sich das Fahrzeug 1 in der Position A gemäß 7 befindet und eine Rechtskurve durchfährt, während 9A den auf dem Bildschirm 19 dargestellten Zustand zeigt, bei dem sich das Fahrzeug 1 in der Position B gemäß 7 befindet und eine Linkskurve durchfährt. Der feste Rahmen 20 und die Bezugsmarkierung 21 werden hierbei unabhängig vom jeweiligen Lenkwinkel α nicht verformt, während sich der Leitrahmen 17 in Abhängigkeit vom Lenkwinkel α verformt.
Der Fahrer betätigt hierbei das Lenkrad 8 derart, dass sich die Querlinie 17a des Leitrahmens 17 in der Mitte der Fahrbahn 24 befindet. Der Leitrahmen 17 wird auf der Basis des Prädiktionsweges erzeugt, der wiederum in Abhängigkeit von dem jeweiligen Lenkwinkel α der Vorderräder 7a berechnet wird. Wenn sich somit der Leitrahmen 17 in der Mitte der Fahrbahn 24 befindet, weicht das Fahrzeug 1 erst dann von der Fahrbahn 24 ab, wenn es die von dem Leitrahmen 17 angegebene Position erreicht. Da die Krümmung der Fahrbahn 24 jedoch nicht konstant ist, wird bei unveränderter Beibehaltung des Lenkwinkels α der Leitrahmen 17 schließlich anzeigen, dass die Bewegungsbahn des Fahrzeugs 1 von der Fahrbahn 24 abweicht. Durch eine entsprechende Betätigung des Lenkrads 8 zur Einstellung der Querlinie 17a auf die Mitte der Fahrbahn 24 erfolgt dann eine Veränderung des Lenkwinkels α auf einen der Krümmung der Fahrbahn 24 entsprechenden Wert, wodurch das Fahrzeug 1 bei seiner Rückwärtsbewegung der Fahrbahn 24 folgt.
9B zeigt den Fall einer parallelen Darstellung der Linien 17a, 17c und 17d des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19. Auch wenn die Krümmung des Leitrahmens 17 hierbei der Krümmung der Fahrbahn 24 entspricht, nimmt der Fahrer scheinbar unterschiedliche Krümmungen wahr, was zu einer Irritierung des Fahrers führt. Wenn jedoch der Verlauf der Linien 17a, 17c und 17d zwischen Punkten mit dem gleichen Radius erzeugt wird, wie dies in den 8 und 9A veranschaulicht ist, lässt sich auf diese Weise gewährleisten, dass der Leitrahmen 17 vom Fahrer in Form einer natürlichen Darstellung wahrgenommen wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 10A bis 11C näher auf ein unter Verwendung des Lenkassistenzgerätes 10 erfolgendes paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 eingegangen. Der Fahrer schaltet auch hierbei zunächst den Schalthebel 5 in dessen Rückwärtsstellung und vergewissert sich hierbei, dass der Bereich hinter dem Fahrzeug 1 frei ist. Außerdem vergewissert sich der Fahrer, dass das Fahrzeug 1 in Bezug auf die Rückseite eines benachbarten Fahrzeugs C einen Abstand von annähernd 50 cm aufweist. Der Fahrer leitet sodann das Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 ein, wobei auf dem Bildschirm 19 ein Teil einer Parklücke 25 in der in 10A dargestellten Weise wiedergegeben wird. Der Fahrer setzt hierbei das Fahrzeug 1 langsam zurück, während er gleichzeitig das Lenkrad 8 derart betätigt, dass das Markierungselement 21 mit einer Ecke 26 der Parklücke 25 übereinstimmt. Wenn die Markierung 21 auf dem Bildschirm 19 nach dem in 10B dargestellten Zustand mit der Ecke 26 in der in 10C dargestellten Weise übereinstimmt, schlägt der Fahrer das Lenkrad 8 in der entgegengesetzten Richtung zu der Lenkrichtung gemäß 10A ein, sodass die Lenkung der Räder 7a in der in 11A gezeigten Weise erfolgt. Der Fahrer setzt sodann das Fahrzeug 1 zurück, bis sich die Ecke 26 nicht mehr im Bereich des Bildschirms 19 befindet (11B). Wenn die in der Nähe des Bordsteins befindliche Seitenlinie 20a schließlich parallel zum Bordstein verläuft, versetzt der Fahrer das Lenkrad 8 wieder in die Mittellage für einen Geradeauslauf und bringt das Fahrzeug 1 zum Stillstand (11C). Hiermit ist das parallele Einparken des Fahrzeugs 1 abgeschlossen.
Der Fahrer sollte hierbei sicherstellen, dass die zwischen den Querlinien 17c und 17d verlaufenden Segmente 17e der Seitenlinien 17b einen gewissen Abstand zum Bordstein aufweisen. Wenn nämlich das Fahrzeug zurückgesetzt wird, während die Segmente 17e den Bordstein überdecken, überfährt das Fahrzeug 1 den Bordstein. Wenn das Segment 17e den Bordstein überdeckt, kann somit der Fahrer den Einparkvorgang wiederholen.
Wenn die Parklücke relativ kurz ist und der Ausgangspunkt und der Einfahrwinkel bei einem Einparkmanöver des Fahrzeugs 1 außerhalb des geeigneten Bereiches liegen, besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug 1 mit dem Fahrzeug C in Berührung gerät. Insbesondere ein nach Übereinstimmung der Markierung 21 mit der Ecke 26 bei maximal eingeschlagenem Lenkrad 8 erfolgendes Zurücksetzen des Fahrzeugs kann dazu führen, dass eine vordere Ecke des Fahrzeugs 1 mit dem Fahrzeug C kollidiert. In einem solchen Fall erfasst einer der Hindernissensoren 6 das Fahrzeug C und führt der Zentraleinheit 14 das erste Hindernissignal und das zweite Hindernissignal zu, bevor das Fahrzeug 1 mit dem Fahrzeug C in Berührung gerät. Die Darstellung der Eckmarkierung 23a geht daraufhin in einen dem ersten oder dem zweiten Hindernissignal entsprechenden Zustand über. Hierdurch kann der Fahrer nur durch Betrachtung des Bildschirms 19 erkennen, dass die Gefahr besteht, dass die vordere linke Ecke des Fahrzeugs 1 mit dem Fahrzeug C in Berührung gerät. Wenn hierbei die Eckmarkierung 23a in einem dem ersten Hindernissignal entsprechenden Zustand wiedergegeben wird, setzt der Fahrer die Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 1 fort. Wenn dagegen die Wiedergabe der Eckmarkierung 23a in den dem zweiten Hindernissignal entsprechenden Zustand übergeht, bringt der Fahrer das Fahrzeug 1 zum Stillstand und blickt zurück um zu beurteilen, ob das Fahrzeug ohne Kollision mit dem Fahrzeug C weiter rückwärts bewegt werden kann. Alternativ beginnt der Fahrer nach Änderung des Einfahrwinkels einen neuen Einparkvorgang.
Nachstehend wird nun unter Bezugnahme auf die 12A bis 12D ein unter Verwendung des Gerätes 10 senkrecht zu einer Bezugslinie wie einem Bordstein unter Umkehr der Bewegungsrichtung erfolgendes Einparken des Fahrzeugs 1 näher beschrieben. Hierbei nähert sich der Fahrer zunächst einer Parklücke 25. Unter Beobachtung des Bildschirms 19 setzt der Fahrer sodann das Fahrzeug 1 zurück, wobei das Lenkrad 8 derart eingeschlagen wird, dass die Querlinie 17a des Leitrahmens 17 mit der Mitte der Parklücke 25 übereinstimmt. Wenn hierbei das Fahrzeug 1 das hintere Ende der Parklücke 25 erreicht, bringt der Fahrer das Fahrzeug 1 zum Stillstand. Auf diese Weise ist das Fahrzeug 1 senkrecht zu der Bezugslinie eingeparkt. Wenn der Fahrer sodann die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu ändern wünscht, schaltet er den Schalthebel 5 in eine Fahrstufe und leitet eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs ein.
Bei einem senkrecht zu einer Bezugslinie erfolgenden Einparken des Fahrzeugs 1 kann der Fahrer auch den Leitrahmen 17 und den festen Rahmen 20 oder die Linie 21a des Markierungselements 21 verwenden. Auch in diesem Falle nähert sich der Fahrer zunächst der Parklücke 25 und schlägt sodann das Lenkrad 8 derart ein, dass sich der Leitrahmen 17 in der in 12A dargestellten Weise unter Einhaltung ausreichender Abstände in der Parklücke 25 befindet. Unter Beibehaltung der Stellung des Lenkrads 8 leitet der Fahrer sodann ein Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 ein. Wenn hierbei die Seitenlinien 20a des festen Rahmens 20 parallel zu der Parklücke 25 verlaufen oder wenn die Linie 21a des Markierungselements 21 senkrecht zu dem hinteren Ende der Parklücke 25 verläuft, wie dies in 12B dargestellt ist, bewegt der Fahrer das Lenkrad 8 in der in 12C dargestellten Weise in die Mittellage für einen Geradeauslauf. Sodann bewegt der Fahrer das Fahrzeug 1 zum hinteren Ende der Parklücke 25.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bietet folgende Vorteile:

(1) Die Breite des Leitrahmens 17 entspricht der Breite des Fahrzeugs 1, wobei sich der Leitrahmen 17 in der Bezugsstellung befindet, wenn der Lenkwinkel α den Wert 0 hat und die Vorderräder 7a damit gradlinig ausgerichtet sind. Wenn die Lenkeinrichtung (das Lenkrad 8) betätigt wird, bewegt sich der Leitrahmen 17 in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α nach links oder rechts. Beim Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 in einer S-Kurve oder beim senkrechten Einparken des Fahrzeugs 1 zu einer Bezugsposition oder Bezugslinie betätigt der Fahrer das Lenkrad 8 dahingehend, dass sich der Leitrahmen 17 in der Mitte des Weges befindet, wodurch das Fahrzeug 1 auf einfache Weise in eine gewünschte Stellung bewegt werden kann.
(2) Die Zentraleinheit 14 berechnet den Lenkwinkel α auf der Basis des von dem Winkelsensor 9 abgegebenen Detektionssignals. Sodann berechnet die Zentraleinheit 14 den Prädiktionsweg des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel α und überlagert das von der Kamera 2 aufgenommene Bild mit dem Leitrahmen 17. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, dass Daten, die sich auf verschiedenen Lenkwinkeln α entsprechende vorgegebene Leitrahmen beziehen, in einem Speicher gespeichert werden müssen.
(3) Die Zentraleinheit 14 berechnet den Prädiktionsweg des Fahrzeugs 1 unter Verwendung von Polarkoordinaten. Der Leitrahmen 17 besitzt wiederum Linien 17a, 17c, 17d, die jeweils radial von einem Wendemittelpunkt ausgehen. Wenn somit der Leitrahmen 17 in Abhängigkeit von der Krümmung oder Biegung einer Fahrbahn verformt wird, wird im Vergleich zu Linien, die in Bezug auf den Bildschirm 19 horizontal verlaufen, eine natürliche Darstellung der Linien 17a, 17c, 17d erhalten.
(4) Der Leitrahmen 17 kann auch erzeugt werden, indem die Koordinaten eines Prädiktionsweges in Polarkoordinaten umgesetzt werden, ohne hierbei die Kreisform des Prädiktionsweges in der in 6 dargestellten Weise in eine Ellipse umzusetzen. Auch bei einer derartigen Einstellung des Lenkwinkels α, dass die Krümmung des Leitrahmens 17 mit der Krümmung der Fahrbahn 24 übereinstimmt, erfolgt in einem solchen Fall jedoch eine allmähliche Annäherung der Hinterräder 7b an die innere Fahrbahnbegrenzung, die dann gegebenenfalls überfahren wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel setzt die Zentraleinheit 14 jedoch die Kreisform des Prädiktionsweges in der in 6 veranschaulichten Weise in eine Ellipse um, wodurch sich eine zeitliche Verzögerung in Bezug auf die Betätigung des Lenkrads 8 durch den Fahrer ergibt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Hinterräder 7b in die innere Fahrbahnbegrenzung hineingeraten.
(5) Der Leitrahmen 17 ist in Bezug auf die der Ellipse gemäß 6 genau entsprechende Position auf dem Bildschirm 19 in einem gewissen Umfang versetzt. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine solche Verschiebung des Leitrahmens 17 nicht erfolgt, wird auf diese Weise eine Bewegung des Leitrahmens 17 bei einer geringeren Lenkbewegung herbeigeführt, sodass der Fahrer das Lenken der Vorderräder 7a mit einer geringeren Lenkbewegung des Lenkrades 8 vornehmen kann, wodurch wiederum eine zu große Annäherung der Hinterräder 7b an die innere Fahrbahnbegrenzung verhindert wird.
(6) Die Kreisform des Prädiktionsweges wird in eine Ellipse umgesetzt, wobei der Leitrahmen 17 auf der Basis dieser Ellipse erzeugt wird. Bei der Wiedergabe auf dem Bildschirm 19 wird der Leitrahmen 17 in Bezug auf die der Ellipse genau entsprechende Position rückwärts verschoben, wodurch eine zu große Annäherung der Hinterräder 7b an die innere Fahrbahnbegrenzung vermieden wird.
(7) Der Leitrahmen 17 umfasst eine Querlinie 17a und Seitenlinien 17b, die von den Enden der Querlinie 17a zum hinteren Ende des Fahrzeugs verlaufen. Die Länge der Querlinie 17a entspricht hierbei der Breite des Fahrzeugs 1. Die Querlinie 17a verläuft in einem Abstand zum Fahrzeug, der im wesentlichen dem Radstand L entspricht. Auf diese Weise kann der Fahrer den Abstand zwischen den Seiten des Fahrzeugs 1 und den Fahrbahnbegrenzungen bzw. Bordsteinen beim Zurücksetzen des Fahrzeugs in einer S-Kurve einer Fahrbahn abschätzen. Wenn somit der Fahrer das Lenkrad 8 unter Bezugnahme auf die Stellung des Leitrahmens 17 betätigt, wird auf diese Weise ein geeigneter Betätigungsbetrag erhalten. Die Seitenlinien 17b sowie die die Seitenlinien 17b verbindenden Querlinien 17c und 17d ermöglichen dem Fahrer hierbei eine Abschätzung des Abstands zwischen dem Fahrzeug 1 und den Fahrbahnbegrenzungen bzw. Bordsteinen.
(8) Das Markierungselement 21 wird auf dem Bildschirm 19 des Sichtgeräts 4 in einer festen Position wiedergegeben, wodurch ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 erleichtert wird.
(9) Von den Hindernissensoren 6 sind zwei Hindernissensoren jeweils in den vorderen Eckbereichen des Fahrzeugs 1 angeordnet. Auf der Basis der von diesen Sensoren 6 abgegebenen Signale wird das Auftreten eines Hindernisses auf dem Bildschirm 19 angezeigt. Wenn somit beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 der Einfahrwinkel ungeeignet ist, erhält der Fahrer über den Bildschirm 19 eine Hinderniswarnung, bevor das Fahrzeug 1 mit einem anderen Fahrzeug in Berührung gerät. Auf diese Weise kann der Fahrer eine Kollision mit anderen Fahrzeugen vermeiden. Bei einigen Fahrzeugen ist es bereits bekannt, in den Eckbereichen Hindernissensoren anzuordnen und zur Anzeige des Vorhandenseins eines Hindernisses einen Warnton zu erzeugen oder eine Warnanzeige auf dem Armaturen-Anzeigefeld wiederzugeben. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass der Warnton bei gewissen Umgebungsgeräuschen überhört wird oder dass der Fahrer diese Anzeige auf dem Armaturen-Anzeigefeld nicht wahrnimmt, wenn er seine Aufmerksamkeit im wesentlichen auf den Bildschirm 19 des Sichtgerätes 4 richtet. Erfindungsgemäß findet jedoch die Anzeige der Hindernisortung 22 in einem Teil des Bildschirms 19 statt, wodurch dem Fahrer unmittelbar eine Warnung übermittelt wird, wenn sich das Fahrzeug in gefährlicher Nähe zu einem Hindernis befindet.
(10) Der feste Rahmen 20 umfasst die Fahrzeug-Seitenlinien 20a und eine die hinteren Enden der Seitenlinien 20a verbindende Querlinie 20b, wobei das Markierungselement 21 in der Mitte der Linie 20b angeordnet ist und eine senkrecht zu der Linie 20b verlaufende Linie 21a aufweist. Das Markierungselement 21 ermöglicht dem Fahrer somit eine Überwachung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1, während der feste Rahmen 20 dem Fahrer einen Vergleich der Fahrzeugbreite mit der Breite einer Parklücke ermöglicht. Auf diese Weise erleichtern das Markierungselement 21 und der feste Rahmen 20 ein paralleles Einparken.
(11) Der feste Rahmen 20 und der Leitrahmen 17 werden gleichzeitig auf dem Bildschirm 19 wiedergegeben. Wenn somit der Fahrer die Lenkrichtung beim parallelen Einparken wechselt, kann er auf einfache Weise feststellen, zu welchem Zeitpunkt sich die Vorderräder 7a in der Stellung für Geradeauslauf befinden. Außerdem kann der Fahrer auf einfache Weise beurteilen, ob das Fahrzeug eine Fahrbahnbegrenzung bzw. einen Bordstein überfährt, indem er den Abstand zwischen einer Fahrbahnbegrenzung bzw. einem Bordstein und dem mittleren Segment der nächsten Seitenlinie 17b überwacht.
(12) Das Sichtgerät 4 ist nicht ausschließlich für eine Verwendung in Verbindung mit dem Lenkassistenzgerät 10 ausgestaltet, sondern findet auch als Sichtgerät für ein Navigationssystem Verwendung, wodurch sich eine Kosteneinsparung erzielen lässt. Da bei einem Zurücksetzen des Fahrzeugs das Navigationssystem nicht verwendet wird, stellt die Verwendung des gleichen Sichtgerätes für diese beiden Zwecke kein Problem dar.
(13) Das von der Kamera 2 aufgenommene Bild wird als Schwarzweißbild wiedergegeben, während der Leitrahmen 17, der feste Rahmen 20 und das Markierungselement 21 farbig wiedergegeben werden. Im Vergleich zu einer vollständigen Farbwiedergabe auf dem Bildschirm 19 lässt sich auf diese Weise erfindungsgemäß eine Kosteneinsparung erzielen. Darüber hinaus ermöglicht der schwarzweiße Hintergrund eine deutliche Hervorhebung des farbig dargestellten Leitrahmens 17. Darüber hinaus führt die Schwarzweiß-Wiedergabe des von der Kamera 2 aufgenommenen Bildes zu einer Verringerung der von der Zentraleinheit 14 verarbeiteten Datenmenge.
(14) Der Abstand zwischen dem hinteren Ende des Sichtfeldes der Kamera 2 und dem hinteren Ende des Fahrzeugs 1 ist größer als die Länge des Fahrzeugs 1. Auf dem Bildschirm 19 wird somit auch die hinter dem Leitrahmen 17 liegende Fahrbahn wiedergegeben. Beim Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 in einer S-Kurve einer Fahrbahn betätigt der Fahrer das Lenkrad 8 somit dahingehend, dass sich der Leitrahmen 17 in der Mitte der Fahrbahn befindet, wodurch dem Fahrer das Gefühl vermittelt wird, dass er das Fahrzeug 1 in die gewünschte Position zurück bewegt.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 14 bis 17 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in Bezug auf das Verfahren zur Berechnung des Prädiktionsweges für das Fahrzeug 1 unterscheidet. Hierbei wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Prädiktionsweg auf der Basis des Betätigungszustands (der Betätigungstendenz) des Lenkrads 8 berechnet, d. h. die Berechnung des Prädiktionsweges erfolgt auf der Basis der Betätigungsgeschwindigkeit (Lenkgeschwindigkeit).
Wie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel vorstehend bereits beschrieben worden ist, ermöglicht eine dahingehende Betätigung des Lenkrades 8, dass der Leitrahmen 17 in der Mitte einer Fahrbahn gehalten wird, ein Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 entlang einer gewünschten Bewegungsbahn. Die Betätigung des Lenkrades 8 zur Einordnung des Leitrahmens 17 in der Mitte einer Fahrbahn ist jedoch von Fahrer zu Fahrer unterschiedlich. So kann z. B. ein Fahrer das Lenkrad 8 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit als ein anderer Fahrer betätigen. Bei dem Lenkassistenzgerät gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird diese fahrerabhängige Lenktendenz berücksichtigt.
Wenn ein Fahrzeug eine Kurve einer Fahrbahn durchfährt, ändert sich im allgemeinen die Lenkgeschwindigkeit in der in 15 dargestellten Weise. Am Beginn der Kurve weist der Lenkwinkel eines Lenkrades meist den Wert 0 auf. Im Verlauf des Durchfahrens der Kurve vergrößert sich der Lenkradwinkel allmählich bis zum Erreichen eines dann zunächst beibehaltenen bestimmten Winkels. Sodann erfolgt wieder eine allmähliche Verringerung des Lenkradwinkels zum Ende der Kurve hin, wobei der Lenkradwinkel am Ende der Kurve wieder auf den Wert 0 abfällt. Der Lenkwinkel der Fahrzeugräder steigt somit allmählich an, bis er der Krümmung einer Kurve entspricht und wird sodann für eine gewisse Zeitdauer (eine gewisse Strecke) beibehalten, woraufhin eine allmählich Verringerung des Lenkwinkels der Fahrzeugräder zu erfolgen hat. 15 zeigt diese Beziehung zwischen dem Drehwinkel eines Lenkrades und der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke. Wenn ein Fahrzeug die Kurve gemäß 16 durchführt und hierbei das Lenkrad in der in 15 dargestellten Weise betätigt wird, bewegen sich die Fahrzeugräder und die Achsenmitte der Hinterachse in den in 16 dargestellten Bewegungsbahnen. Die Linie L1 zeigt hierbei die Bewegungsbahn des inneren Hinterrades, während die Linie L2 die Bewegungsbahn des äußeren Hinterrades zeigt. In ähnlicher Weise zeigt die Linie L3 die Bewegungsbahn des inneren Vorderrades, während die Linie L4 die Bewegungsbahn des äußeren Vorderrades zeigt. Die Linie L5 zeigt hierbei die Bewegungsbahn der Achsenmitte der Hinterachse.
Wenn das Fahrzeug eine Kurve mit einem konstanten Radius durchfährt, wird der Lenkwinkel für eine gewisse Zeitdauer beibehalten und sodann zeitabhängig (streckenabhängig) verändert. Dies trifft nicht nur für eine rechtwinklige Kurve sondern auch für eine S-Kurve einer Fahrbahn oder für eine U-förmige Biegung einer Fahrbahn zu.
Wenn das Lenkrad bei der Bewegung des Fahrzeugs in einer festen Stellung gehalten wird, verläuft die Bewegungsbahn des Fahrzeugs im wesentlichen kreisförmig. Diese Kreisform lässt sich auf der Basis des dem Drehwinkel des Lenkrades (dem Lenkradwinkel) entsprechenden Lenkwinkels der Fahrzeugräder sowie auf der Basis von Fahrzeugabmessungen wie des Radstandes auf einfache Weise berechnen. Wenn die Drehung des Lenkrades mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgt, liegt die Bewegungsbahn des Fahrzeugs innerhalb der Kreisbahn eines Fahrzeugs, bei dem das Lenkrad in einer bestimmten Drehwinkelstellung festgehalten wird.
Bei einem Gerät, das eine Leitmarkierung wie den Leitrahmen 17 auf einem Sichtgerät als Lenkhilfe anzeigt, wird die Position der Leitmarkierung auf dem Sichtgerät in Abhängigkeit von dem jeweiligen Lenkradwinkel bestimmt, d. h. die Bewegungsbahn des Fahrzeugs wird auf der Basis des jeweiligen Lenkradwinkels vorausgesagt und die Erzeugung der Leitmarkierung erfolgt dann auf der Basis dieses Prädiktionsweges. 17 zeigt eine Fahrbahn 24 in Verbindung mit einer Darstellung der Position der Leitmarkierung, wie sie vom Fahrer wahrgenommen wird. Die Leitmarkierung stellt hierbei den Prädiktionsweg des Fahrzeugs dar. Der Fahrer betätigt somit das Lenkrad dahingehend, dass die Leitmarkierung auf die Mitte der Fahrbahn ausgerichtet ist.
Wenn der Fahrer das Lenkrad zu betätigen beginnt, stimmt die Leitmarkierung jedoch nicht mit der Fahrbahn 24 überein, d. h. die Krümmung der Leitmarkierung ist geringer als die Krümmung der Fahrbahn 24, wie dies durch die gleichmäßig gestrichelte Linie gemäß 17 veranschaulicht ist. Dies kann dazu führen, dass der Fahrer zur Anpassung der Leitmarkierung an die Fahrbahn 24 eine Übersteuerung vornimmt und demzufolge Schwierigkeiten hat, das Fahrzeug auf der Fahrbahn 24 zu halten.
Beim Zurücksetzen des Fahrzeugs nimmt der Fahrer nämlich zunächst nur eine Drehung des Lenkrades um einen geringen Betrag vor und beobachtet hierbei die Leitmarkierung auf dem Sichtgerät. Hierbei sieht sich der Fahrer veranlasst, den Drehwinkel des Lenkrades zu erhöhen. Auf diese Weise verschiebt sich die Leitmarkierung schließlich aus der gleichmäßig gestrichelt dargestellten Position in die in Form einer durchgezogenen Linie dargestellte Position, die in der Fahrbahnmitte verläuft (siehe 17). In einem solchen Fall erfolgt durch den Fahrer jedoch eine relativ schnelle Drehung des Lenkrades, was eine Übersteuerung der Fahrzeugräder zur Folge hat, sodass das Fahrzeug die innere Fahrbahnbegrenzung (Bordstein) der Fahrbahn 24 überfährt, wie dies durch die strichpunktierte Linie in 17 veranschaulicht ist.
In der Nähe des Fahrzeugs stimmt die durch die gleichmäßig gestrichelte Linie dargestellte Leitmarkierungsposition annähernd mit der (durch eine strichpunktierte Linie dargestellten) tatsächlichen Bewegungsbahn des Fahrzeugs überein. Ob die Leitmarkierung weiterhin zutreffend ist, hängt hierbei somit von der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 8 ab. Wenn nämlich der Fahrer schnelle Lenkbewegungen des Lenkrades vornimmt, ist eine Annäherung des Fahrzeugs an die Innenseite der Fahrbahn wahrscheinlicher als im Falle einer geringen Lenkgeschwindigkeit. Die Leitmarkierung sollte daher vorzugsweise näher an der Innenseite der Fahrbahn liegen, da dies den Fahrer veranlasst, die Lenkgeschwindigkeit herabzusetzen oder das Lenkrad in der Gegenrichtung einzuschlagen.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass durch das Gerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Einstellung des Prädiktionsweges in Abhängigkeit von dem Betätigungszustand des Lenkrads 8 erfolgt. Demzufolge sind ein Teil des in dem Programmspeicher 15a gemäß 1 gespeicherten Steuerprogramms sowie einige der von der Zentraleinheit 14 ausgeführten Operationen in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel unterschiedlich. Im übrigen sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Komponenten und Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Das in dem Programmspeicher 15a gespeicherte Programm ist in 14 in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt.
Die Zentraleinheit 14 nimmt in vorgegebenen Intervallen den jeweiligen Wert des Winkels α der Vorderräder 7a auf und speichert den derzeitigen bzw. laufenden Winkel α sowie den vorherigen Winkel α in einem vorgegebenen Bereich des Arbeitsspeichers 15b ab. Hierbei erneuert die Zentraleinheit 14 bei jeder Aufnahme eines neuen Winkelwertes α die Winkeldaten. Die Zentraleinheit 14 berechnet dann die Schwenkgeschwindigkeit der Vorderräder 7a auf der Basis der Differenz zwischen dem vorherigen Winkel αb und dem derzeitigen Winkel αa. Sodann multipliziert die Zentraleinheit 14 die Lenkgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Koeffizienten zur Bildung eines Korrekturwertes, der dem Winkel α hinzuaddiert wird, wobei sich als Ergebnis ein vorläufiger derzeitiger Radwinkel β ergibt, auf dessen Basis die Zentraleinheit 14 dann die Bewegungsbahn des Fahrzeugs 1 vorhersagt. Der vorgegebene Koeffizient wird hierbei durch Experimente vorher berechnet und in dem Programmspeicher 15a gespeichert.
Nachstehend wird auf den Ablauf der Erzeugung von Daten zur Wiedergabe des Leitrahmens 17 näher eingegangen. Bei Erhalt eines Signals, das das Einlegen der Rückwärts-Gangstufe durch den Schalthebel 5 angibt, erzeugt die Zentraleinheit 14 in vorgegebenen Intervallen (von z. B. 33 ms) den Leitrahmen 17 repräsentierende Daten in der in dem Ablaufdiagramm gemäß 14 veranschaulichten Weise.
In einem Schritt S10 liest die Zentraleinheit 14 aus der Steuereinheit 12 den Radwinkel α aus und erneuert die in dem Arbeitsspeicher 15b gespeicherten Radwinkeldaten. In einem Schritt S11 beurteilt die Zentraleinheit 14 sodann, ob von zwei Zyklen des Unterprogramms zwei Gruppen von Radwinkeldaten in Form einer den Winkel αa repräsentierenden Gruppe und einer den Winkel αb repräsentierenden Gruppe vorliegen. Wenn hierbei ein positives Ergebnis erhalten wird, geht die Zentraleinheit 14 auf einen Schritt S12 über, während im Falle eines negativen Ergebnisses zum Schritt S10 zurückgekehrt wird. Im Schritt S12 berechnet die Zentraleinheit 14 die Lenkgeschwindigkeit auf der Basis der Differenz zwischen dem derzeitigen Radwinkel αa und dem vorherigen Radwinkel αb und geht auf einen Schritt S13 über, bei dem sie den Prädiktionsweg in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit berechnet.
Im Schritt S13 multipliziert die Zentraleinheit 14 die Lenkgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Koeffizienten zur Bildung eines Korrekturwertes, der dem derzeitigen bzw. laufenden Radwinkel α hinzuaddiert wird, wobei das Ergebnis dann als vorläufiger derzeitiger Radwinkel β definiert wird. Die Zentraleinheit 14 stellt sodann den Prädiktionsweg auf der Basis der Gleichungen (3) bis (5) des ersten Ausführungsbeispiels ein. Wenn hierbei die Lenkgeschwindigkeit nicht den Wert 0 aufweist, ist der vorläufige Radwinkel β größer als der laufende Radwinkel α, wobei die Radien Rc, Ro und Ri kürzer als die Radien des derzeitigen Prädiktionskreises werden. Wenn dagegen die Lenkgeschwindigkeit den Wert 0 aufweist, entspricht der vorläufige Radwinkel β dem laufenden Radwinkel α, wobei die Kreise des Prädiktionsweges den Kreisformen gemäß 6 entsprechen.
In einem Schritt S14 bestimmt die Zentraleinheit 14 sodann Koordinaten der jeweiligen Enden der Linien 17a, 17c und 17d, wobei diese Koordinaten der Linien 17a, 17c und 17d anschließend in einem Schritt S15 von der Zentraleinheit 14 in Polarkoordinaten umgesetzt werden. In einem Schritt S16 erzeugt die Zentraleinheit 14 schließlich Daten zur Überlagerung des von der Kamera 2 aufgenommenen Bildes mit dem Leitrahmen 17 und führt diese Daten der Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 zu, durch die sodann das auf dem Bildschirm 19 wiedergegebene Bild mit dem Leitrahmen 17 überlagert wird.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (3) und (7) bis (14) des ersten Ausführungsbeispiels bietet das zweite Ausführungsbeispiel die nachstehenden Vorteile:

(15) Der Prädiktionsweg wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Lenkgeschwindigkeit eingestellt, sodass der Leitrahmen 17 unabhängig von einer Drehung des Lenkrades 8 in einer korrekten Position auf dem Bildschirm 19 wiedergegeben wird.
(16) Bei der Berechnung des Prädiktionsweges unter Berücksichtigung der Lenkgeschwindigkeit wird die Lenkgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Koeffizienten multipliziert und dem derzeitigen Radwinkel α hinzuaddiert. Das Ergebnis wird hierbei als vorläufiger laufender Radwinkel β definiert, wobei der Prädiktionsweg auf der Basis dieses Winkels β eingestellt wird. Wenn die Position des Lenkrades 8 nicht verändert wird, entspricht somit der vorläufige laufende Winkel β dem laufenden Winkel α, wobei der Prädiktionsweg dem bei dem ersten Ausführungsbeispiel berechneten Prädiktionsweg entspricht. Auch wenn keine Drehbewegung des Lenkrades 8 erfolgt, wird somit die Lenkung von dem Gerät korrekt unterstützt.
(17) Die Lenkgeschwindigkeit wird auf der Basis der Differenz zwischen den Radwinkeln von zwei Zyklen des in vorgegebenen Intervallen ausgeführten Unterprogramms berechnet. Auf diese Weise kann ein Sensor zur Erfassung der Lenkgeschwindigkeit entfallen.
(18) Der Korrekturwert des Lenkwinkels wird durch Multiplikation der Lenkgeschwindigkeit mit einem vorgegebenen Koeffizienten berechnet, der vorher im Rahmen von Versuchen ermittelt wird. Die Koeffizientenberechnung lässt sich somit auf einfache Weise durchführen.

Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass der Prädiktionsweg nicht nur in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit sondern auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wird.
Im allgemeinen erfolgt das Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit im wesentlicher konstanter Geschwindigkeit. Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel werden somit vorher im Rahmen von Versuchen Koeffizienten zur Einstellung des Prädiktionsweges unter der Annahme berechnet, dass die Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Wenn jedoch der Fahrer die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert verändert, der sich erheblich von dem angenommenen Wert unterscheidet, erfolgt die Wiedergabe des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19 nicht in der korrekten Position.
Wenn ferner eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit eintritt, während die Vorderräder mit konstanter Geschwindigkeit gelenkt werden, verläuft die Bewegungsbahn des Fahrzeugs anders als im Falle einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit. So nimmt z. B. bei einer Vergrößerung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Krümmung der Bewegungsbahn ab, während sich die Krümmung vergrößert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.
Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Prädiktionsweg ohne Berücksichtigung von Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit korrigiert. Bei konstanter Lenkgeschwindigkeit ist somit der Korrekturbetrag konstant, sodass sich der Leitrahmen 17 auch bei einer Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht verändert. Bei einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 1 findet daher eine allmähliche Verlagerung des Fahrzeugs nach außen statt. Mit Hilfe des dritten Ausführungsbeispiels wird dieser Nachteil behoben.
Hierbei umfasst ein Lenkassistenzgerät 10 zusätzlich zu den Elementen des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich auch von dem zweiten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die in dem Programmspeicher 15a gespeicherten Steuerprogramme sowie in Bezug auf die von der Zentraleinheit 14 ausgeführten Operationen. In dem Programmspeicher 15a ist hierbei ein dem Ablaufdiagramm gemäß 18 entsprechendes Programm gespeichert. Im übrigen sind dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Komponenten und Bauelemente mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet.
Nachstehend wird auf den Ablauf zur Erzeugung von Daten zur Wiedergabe des Leitrahmens 17 näher eingegangen. Das Ablaufdiagramm gemäß 18 entspricht mit Ausnahme einiger Schritte dem Ablaufdiagramm gemäß 14, wobei sich insbesondere ein Schritt S10m zum Auslesen von Daten und ein Schritt S13m zur Berechnung des Prädiktionsweges von den entsprechenden Schritten S10 und S13 des Ablaufdiagramms gemäß 14 unterscheiden.
Im Schritt S10m liest die Zentraleinheit 14 ein den Radwinkel α betreffendes Signal aus der Steuereinheit 12 aus und erneuert die in dem Arbeitsspeicher 15b gespeicherten Radwinkeldaten. Außerdem liest die Zentraleinheit 14 Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten v aus. In einem Schritt S11 beurteilt die Zentraleinheit 14 sodann, ob in dem Arbeitsspeicher 15b zwei Gruppen von Radwinkeldaten αa und αb aus zwei jeweiligen Zyklen gespeichert sind. Wenn hierbei ein positives Ergebnis erhalten wird, geht die Zentraleinheit 14 auf einen Schritt S12 über, während sie im Falle eines negativen Ergebnisses zum Schritt S10m zurückkehrt. Im Schritt S12 berechnet die Zentraleinheit 14 die Lenkgeschwindigkeit VΘ auf der Basis der Differenz zwischen dem derzeitigen Radwinkel αa und dem vorherigen Radwinkel αb und geht auf den Schritt S13m über, bei dem sie den Prädiktionsweg einstellt.
Im Schritt S13m berechnet die Zentraleinheit 14 auf der Basis der Lenkgeschwindigkeit VΘ und der Fahrzeuggeschwindigkeit v unter Verwendung der nachstehenden Gleichung einen Lenkbetrag C für eine von dem Fahrzeug 1 zurückgelegte Entfernungseinheit. C = VΘ/v
Die Zentraleinheit 14 multipliziert sodann den Wert C mit einem vorgegebenen Koeffizienten und addiert diesen Wert dem derzeitigen Radwinkel hinzu, wobei das erhaltene Ergebnis als vorläufiger Radwinkel β definiert wird. Unter Verwendung dieses Wertes β stellt die Zentraleinheit 14 sodann den Prädiktionsweg auf der Basis der Gleichungen (3) bis (5) des ersten Ausführungsbeispiels ein. Der vorgebene Koeffizient wird hierbei durch Versuche vorher ermittelt und in dem Programmspeicher 15a gespeichert.
Der dem laufenden Radwinkel hinzuaddierte Korrekturwert wird in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit VΘ verändert. Wenn die Lenkgeschwindigkeit VΘ den Wert 0 aufweist, d. h. wenn keine Drehbewegung des Lenkrades 8 erfolgt, ist auch der Korrekturwert 0. In diesem Falle entspricht der vorläufige derzeitige Radwinkel β dem derzeitigen Radwinkel, wobei die Kreisform des Prädiktionsweges der Kreisform der vorherigen Ausführungsbeispiele entspricht.
Die Zentraleinheit 14 führt hierbei die Schritte S14, S15 und S16 wie im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels aus. Die Sichtgerät-Steuereinrichtung 13 überlagert somit das auf dem Bildschirm 19 des Sichtgerätes 4 wiedergegebene Bild des rückwärtigen Sichtfeldes hinter dem Fahrzeugheck mit dem Leitrahmen 17.
Das dritte Ausführungsbeispiel besitzt die gleichen Vorteile wie das zweite Ausführungsbeispiel mit Ausnahme des Vorteils (18). Darüber hinaus bietet jedoch das dritte Ausführungsbeispiel folgende Vorteile:

(19) Der Prädiktionsweg wird nicht nur in Abhängigkeit von der derzeitigen Lenkgeschwindigkeit VΘ sondern auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v korrigiert. Der Leitrahmen 17 wird somit unabhängig von einer Drehung des Lenkrades 8 in einer korrekten Position wiedergegeben, wobei der Leitrahmen 17 auch dann korrekt eingestellt ist, wenn eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit v erfolgt.
(20) Der Korrekturwert ergibt sich durch Multiplikation des Lenkbetrages C je vom Fahrzeug zurückgelegter Streckeneinheit mit einem vorgegebenen Koeffizienten, der vorher im Rahmen von Versuchen erhalten wird. Der Koeffizient lässt sich somit auf einfache Weise genau bestimmen.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 19 und 20 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der zum parallelen Einparken verwendeten Markierungselemente weitgehend entspricht. Hierbei sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Komponenten und Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet.
Wie in den 20A bis 20C veranschaulicht ist, werden bei dem Gerät gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zwei Markierungen 27a und 27b zum parallelen Einparken verwendet. Die Markierung 27a findet Verwendung, wenn ein paralleles Einparken eines Fahrzeugs in eine auf der linken Seite hinter dem Fahrzeug gelegene Parklücke erfolgt, während das Markierungselement 27b verwendet wird, wenn ein paralleles Einparken eines Fahrzeugs in eine auf der rechten Seite hinter dem Fahrzeug gelegene Parklücke erfolgt. Die Markierung 27a ist auf einer von der rechten Seite des Fahrzeugs 1 verlaufenden Linie angeordnet und von dem Heckende des Fahrzeugs 1 (dem hinteren Stoßfänger 3) durch einen vorgegebenen Abstand getrennt. Die Markierung 27b ist auf einer von der linken Seite des Fahrzeugs 1 verlaufenden Linie angeordnet und ebenfalls von dem Heckende des Fahrzeugs 1 (dem hinteren Stoßfänger 3) durch einen vorgegebenen Abstand getrennt. Von den Markierungselementen 27a und 27b verlaufen in rückwärtiger Richtung Hilfslinien 28, die von den Seitenlinien des Fahrzeugs 1 ausgehen und in Bezug auf Seitenlinien 29 ausgerichtet sind, die zwischen den Markierungselementen 27a, 27b und dem Stoßfänger 3 verlaufen. Wenn sich eine Parklücke auf der linken Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindet, wird das Markierungselement 27a verwendet, während im Falle einer auf der rechten Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindlichen Parklücke das Markierungselement 27b Verwendung findet.
Nachstehend wird auf den Ablauf zur Bestimmung der Position des Markierungselements 27a näher eingegangen. In 19 ist eine Zielposition des Fahrzeugs 1 strichpunktiert dargestellt. Eine der hinteren linken Ecke der Fahrzeug-Zielposition entsprechende Ecke ist hierbei durch einen Punkt E gegeben, während der hintere Überhang (Ausladung) des Fahrzeugs 1 durch einen Abstand a zwischen dem Punkt E und der Hinterachse gegeben ist. Wenn das Fahrzeug 1 bei voll eingeschlagenem Lenkrad zurückgesetzt wird, bewegt sich der Schnittpunkt der die Hinterachse umfassenden Linie mit der rechten Seitenlinie des Fahrzeugs in einem Kreis mit dem Radius (Rc – W/2), bei dem W die Breite des Fahrzeugs 1 bezeichnet. Wenn die Tangente des Kreises den Punkt E umfasst, lässt sich dieser Schnittpunkt als Punkt Rp definieren. Der von der den Punkt Rp und den Funkt E umfassenden Tangente und einer parallel zur Fahrbahnbegrenzung bzw. zum Bordstein verlaufenden und den Punkt E umfassenden Linie gebildete Winkel ist dann durch einen Winkel γ gegeben. Der Winkel γ stellt hierbei einen bevorzugten Winkel dar, unter dem das Fahrzeug 1 in die Parklücke einfahren sollte. Ferner ist ein von der zwischen dem Punkt E und dem Wendemittelpunkt O verlaufenden Linie und der zwischen dem Punkt Rp und dem Wendemittelpunkt O verlaufenden Linie gebildeter Winkel durch einen Winkel α'' gegeben. Wenn der Abstand zwischen dem Wendemittelpunkt O und der Achsenmitte der Hinterachse durch einen Abstand Rc gegeben ist, gelten die nachstehenden Gleichungen:
Der Abstand DA zwischen dem Punkt E und einem Punkt Re, der von dem Punkt Rp durch den Abstand a des Fahrzeugüberhangs beabstandet ist, erfüllt somit die nachstehende Gleichung: DA = (Rc – W/2) tanα'' – a (7)
Wenn der Einfahrwinkel durch den Winkel γ gegeben ist, wird die Position des Markierungselements 27a auf der Basis der Gleichung (7) erhalten. Der Abstand DA wird hierbei durch Versuche unter Berücksichtigung von Fällen eingestellt, bei denen der Annäherungswinkel größer als der Winkel γ ist.
Beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 in eine auf der rechten Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke findet das Markierungselement 27b Verwendung. Die der hinteren rechten Ecke des Fahrzeugs 1 entsprechende Ecke der Parklücke wird hierbei in Form des Punktes E festgelegt. Sodann wird die Position des Markierungselements 27b in der gleichen Weise wie im Falle der Berechnung des Markierungselements 27a berechnet.
Nachstehend wird der Ablauf beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 unter Verwendung des Markierungselements 27a in eine auf der linken Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke näher beschrieben. Wenn der Fahrer den Schalthebel 5 in die Rückwärts-Gangstufe schaltet, wird auf dem Bildschirm 19 ein Teil einer Parklücke 25 wiedergegeben. Der Fahrer setzt nun das Fahrzeug 1 langsam zurück und dreht hierbei das Lenkrad 8 derart, dass die dem Markierungselement 27a entsprechende Hilfslinie 28 mit dem Zielpunkt der Parklücke 25 in Form der Ecke 26 übereinstimmt, wie dies in 20B veranschaulicht ist. Wenn die Hilfslinie 28 mit der Ecke 26 übereinstimmt, führt der Fahrer das Lenkrad 8 in die Mittellage für Geradeauslauf zurück und setzt das langsame Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 fort. Wenn sodann das Markierungselement 27a in der in 20C dargestellten Weise mit der Ecke 26 übereinstimmt, wechselt der Fahrer die Lenkrichtung des Lenkrades 8 und dreht das Lenkrad 8 bis zum Anschlag. In diesem Zustand setzt der Fahrer das Fahrzeug 1 zurück, bis die Ecke 26 aus dem Sichtfeld des Bildschirms 19 verschwunden ist. Wenn sodann die Seitenlinien 29 parallel zur Fahrbahnbegrenzung bzw. zum Bordstein verlaufen, führt der Fahrer das Lenkrad 8 in die Mittellage für Geradeauslauf zurück und bringt das Fahrzeug 1 zum Stillstand. Hiermit ist das parallele Einparken abgeschlossen.
Wenn ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 in eine auf der rechten Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke vorgenommen wird, erfolgt der vorstehend beschriebene Vorgang unter Verwendung des Markierungselements 27b.
Im Vergleich zu dem Fall der Verwendung des Markierungselements 21 des ersten Ausführungsbeispiels bietet das vierte Ausführungsbeispiel die nachstehenden Vorteile:

(21) Im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Markierungselement 21 derart angeordnet ist, dass es die Längsachse des Fahrzeugs 1 scheinbar schneidet, ist der Einfahrwinkel γ beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 größer, d. h. der von der Einfahrrichtung des Fahrzeugs 1 und dem Bordstein gebildete Winkel γ ist größer, was das parallele Einparken erleichtert.
(22) Im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Markierungselement 21 derart angeordnet ist, dass es die Längsachse des Fahrzeugs 1 scheinbar schneidet, kann das Fahrzeug 1 in der vollständig eingeschlagenen Stellung des Lenkrades 8 um eine größere Strecke rückwärts bewegt werden. Der Fahrer kann somit seinen Blick von dem Sichtgerät 4 abwenden und während einer relativ langen Zeit um sich blicken.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 21 und 22 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Anders als im Falle des vierten Ausführungsbeispiels wird hierbei der Zielpunkt für das parallele Einparken nicht von der Ecke 26 der Parklücke sondern von dem Mittelpunkt des Bordsteins der Parklücke gebildet. Hierbei wird ein Markierungselement mit diesem Mittelpunkt beim parallelen Einparken zur Deckung gebracht. Die Positionen der Markierungselemente 27a und 27b sind im Vergleich zu den Markierungselementen des vierten Ausführungsbeispiels in entgegengesetzter Weise angeordnet, d. h. das Markierungselement 27a befindet sich auf einer von der linken Seitenlinie des Fahrzeugs 1 ausgehende Linie und ist von dem Heckende des Fahrzeugs 1 (dem hinteren Stoßfänger 3) um einen vorgegebenen Abstand getrennt, während das Markierungselement 27b sich auf einer von der rechten Seitenlinie des Fahrzeugs 1 ausgehenden Linie befindet und ebenfalls von dem Heckende des Fahrzeugs 1 (dem hinteren Stoßfänger 3) um einen vorgegebenen Abstand getrennt ist.
Hierbei wird das Markierungselement 27a verwendet, wenn ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 in eine auf der linken Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke erfolgt. Nachstehend wird auf den Ablauf zur Bestimmung der Position des Markierungselements 27a näher eingegangen. Wie in 22 veranschaulicht ist, ist ein Mittelpunkt in der Längsrichtung der Parklücke durch einen Punkt E' gegeben. Die Position des Fahrzeugs 1 nach dem parallelen Einparken ist hierbei durch strichpunktierte Linien dargestellt. Wenn das Fahrzeug 1 aus der strichpunktiert dargestellten Position bei voll eingeschlagenem Lenkrad 8 herausbewegt wird, liegt der Schnittpunkt der von der Hinterachse ausgehenden Linie mit der linken Seitenlinie des Fahrzeugs 1 auf einem Kreis mit dem Radius (Rc + W/2). Wenn die Tangente dieses Kreises den Punkt E' umfasst, lässt sich der Schnittpunkt in Form eines Punktes Lp definieren. Der von der den Punkt Lp und den Punkt E' umfassenden Tangente und einer parallel zum Bordstein verlaufenden und den Punkt E' umfassenden Linie gebildete Winkel ist dann durch einen Winkel γ' gegeben, der den Einfahrwinkel des Fahrzeugs 1 darstellt.
Das den Punkt E', den Mittelpunkt O sowie den Punkt Lp umfassende Dreieck stellt ein rechtwinkliges Dreieck dar, wobei der Schnittpunkt der den Punkt E' umfassenden Seitenlinie des Fahrzeugs 1 mit einer den Mittelpunkt O und die Hinterachse des Fahrzeugs 1 umfassenden Linie in der strichpunktiert dargestellten Position durch einen Punkt Q gegeben ist. Das den Punkt E', den Mittelpunkt O und den Punkt Q umfassende Dreieck stellt ebenfalls ein rechtwinkliges Dreieck dar. Da die Länge der Linie OQ der Länge der Linie OLp entspricht, stellt das von den Punkten E', O und Lp gebildete Dreieck ein Spiegelbild des von den Punkten E', O und Q gebildeten Dreiecks dar. Die Länge der Linie LpE' entspricht somit der Länge der Linie E'Q, wobei die Länge der Parklücke durch Ls gegeben ist. Die Hälfte der Linie Ls in Form der Linie Ls/2 entspricht somit der Summe der Linie E'Q und des Überhangs a. Der Abstand zwischen dem Punkt Lp und einem von dem Punkt Lp um den Überhang a beabstandetem Punkt Le ist somit durch einen Abstand DA' gegeben, der dem Wert (Ls/2 – 2a) entspricht.
Die Markierungselemente 27a und 27b finden somit beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 durch den Fahrer im wesentlichen in der gleichen Weise wie im Falle des vierten Ausführungsbeispiels Verwendung, wobei die Markierungselemente 27a und 27b in diesem Falle lediglich mit der Mitte der Parklücke und nicht mit einer Ecke der Parklücke in Übereinstimmung gebracht werden. Der Fahrer bringt hierbei die Hilfslinie 28 und das Markierungselement 27a bzw. 27b mit einem Mittelpunkt der Parklücke zur Deckung, der z. B. von einer in der Mitte der Parklücke angeordneten Steinplatte gebildet wird.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist der Einfahrwinkel γ' im Vergleich zu dem Einfahrwinkel des vierten Ausführungsbeispiels größer, sodass auch bei einem relativ großen Annäherungswinkel des Fahrzeugs 1 zu dem Bordstein der Parklücke ein einfaches paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 gewährleistet ist.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die 23A, 23B, 24A und 24B ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel weitgehend entspricht, wobei jedoch die Markierungselemente 27a und 27b keine Verlängerungen der Seitenlinien des Fahrzeugs 1 darstellen, sondern parallel zu den Seitenlinien 29 verlaufen. Die Hilfslinien 28 der Markierungselemente 27a, 27b verlaufen somit parallel zu den Seitenlinien 29 und stellen keine Verlängerungen der Seitenlinien 29 dar. Die Positionen der Markierungselemente 27a, 27b werden in Abhängigkeit von dem Zielpunkt, einem geeigneten Einfahrwinkel und dem Verschiebungsbetrag der Hilfslinien 28 verändert.
Wenn z. B. der Zielpunkt E von einer näher am Bordstein gelegenen Ecke der Parklücke als im Falle von 23A gebildet wird und die Hilfslinie 28 in Bezug auf die Seitenlinie 29 um einen bestimmten Betrag nach außen versetzt ist, wird die Position des Markierungselements 27a in der nachstehend beschriebenen Weise berechnet. Der Schnittpunkt dieser parallel zu der Seitenlinie des Fahrzeugs verlaufenden und von dieser getrennten Linie mit der die Hinterachse umfassenden Linie ist hierbei durch einen Punkt P gegeben. Wenn die Linie auch den Punkt E umfasst, lässt sich der Winkel, der von der die Punkte P und E umfassenden Linie und der den Punkt E umfassenden und parallel zur Fahrbahnbegrenzung bzw. zum Bordstein verlaufenden Linie gebildete Winkel als Einfahrwinkel γ'' definieren. Wenn hierbei ein Punkt, der von dem Punkt P durch einen dem Überhang bzw. der Ausladung a entsprechenden Abstand getrennt ist, als Punkt Pe definiert wird, sind die nachstehenden Gleichungen gegeben:
Die Position des Markierungselements 27a auf dem Bildschirm weist zu dem Stoßfänger 3 einen der Länge der Linie PeE entsprechenden Abstand auf.
In 23B ist ein Fall veranschaulicht, bei dem eine der hinteren rechten Ecke des in der Parkstellung befindlichen Fahrzeugs 1 entsprechende Ecke als Zielpunkt E" definiert ist. Die Hilfslinie 28 verläuft hierbei in einem gewissen Abstand S' zu der Seite des Fahrzeugs 1. Das Markierungselement 27a wird dann in der nachstehend näher beschriebenen Weise berechnet. Ein Schnittpunkt einer durch die Hinterachse des Fahrzeugs 1 verlaufenden Achse mit einer in einem Abstand S parallel zu der Seite des Fahrzeugs 1 verlaufenden Linie ist durch einen Punkt P gegeben, während der Einfahrwinkel des Fahrzeugs 1 durch einen Winkel γ''' gegeben ist. Ein von dem Punkt P in einem dem Überhang bzw. der Ausladung a entsprechenden Abstand befindlicher Punkt ist durch einen Punkt Pe gegeben. Der Einfahrwinkel γ''' ist hierbei größer als der in 23A dargestellte Winkel γ''. Hierbei sind die nachstehenden Gleichungen erfüllt:
Wie in 24B dargestellt ist, weist die Position des Markierungselements 27a auf dem Bildschirm 19 zu dem hinteren Stoßfänger 3 einen der Länge der Linie PeE" und zu der Linie 29 einen der Distanz S' entsprechenden Abstand auf.
Die Markierungselemente 27a und 27b werden im wesentlichen in der gleichen Weise wie im Falle des vierten und fünften Ausführungsbeispiels verwendet, wobei jedoch ein Unterschied darin besteht, dass der Zielpunkt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 23A und 24B verändert wird.
Die Positionen der Markierungselemente 27a und 27b werden nämlich auf der Basis des Zielpunktes und des Einfahrwinkels des Fahrzeugs 1 beim parallelen Einparken bestimmt, wobei der Fahrer das Lenkrad 8 in Abhängigkeit von der Position der Markierungselemente 27a und 27b zu unterschiedlichen Zeiten voll einschlägt.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass auch andere spezifische Ausführungsformen der Erfindung in Betracht gezogen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken oder vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Hierbei können insbesondere die nachstehend näher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in Betracht gezogen werden.
Bei dem vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel finden zwei Markierungselemente 27a und 27b Verwendung, wobei das Markierungselement 27a verwendet wird, wenn ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 in eine auf der linken Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke erfolgt, während das Markierungselement 27b verwendet wird, wenn ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 in eine auf der rechten Seite hinter dem Fahrzeug 1 befindliche Parklücke erfolgt. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann in Verbindung mit dem Gerät 10 eine Eingabeeinrichtung wie ein Schalter oder dergleichen zur Eingabe der Position der parallelen Parklücke vorgesehen werden. In Abhängigkeit von dem Schaltzustand dieses Schalters wird dann eines der Markierungselemente 27a und 27b selektiv auf dem Bildschirm 19 wiedergegeben. Im Vergleich zu dem Fall der gleichzeitigen Wiedergabe der beiden Markierungselemente 27a und 27b auf dem Bildschirm 19 wird hierdurch ein paralleles Einparken erleichtert. Anstelle der Wiedergabe nur eines der beiden Markierungselemente 27a und 27b kann auch eine Blinkanzeige des jeweils verwendeten Markierungselements 27a oder 27b herbeigeführt werden. Auf diese Weise lässt sich ein paralleles Einparken im Vergleich zu einem Fall erleichtern, bei dem die beiden Markierungselemente 27a und 27b in der gleichen Weise dargestellt und wiedergegeben werden.
Der auf dem Bildschirm 19 dargestellte Leitrahmen 17 ermöglicht dem Fahrer eine Beurteilung der Beziehung zwischen der Breite des Fahrzeugs 1 und der Breite der Fahrbahn. Die den Leitrahmen 17 repräsentierenden Daten werden hierbei auf der Basis des Radwinkels α erzeugt, wobei die Zentraleinheit 14 die Kreisform einer vorausgesagten Bewegungsbahn des Fahrzeugs in Form eines Prädiktionsweges auf der Basis des Radwinkels α berechnet und sodann die Koordinaten dieses Kreises in Polarkoordinaten umsetzt. Anschließend setzt die Zentraleinheit 14 die Kreisform des Prädiktionsweges in eine Ellipse um. Bei der Darstellung der Ellipse auf dem Bildschirm 19 führt die Zentraleinheit 14 eine Verschiebung der Ellipse in rückwärtiger Richtung von der korrekten Position herbei. Stattdessen kann jedoch auch eine Beziehung zwischen der Position des Leitrahmens 17 und dem Winkel α im Rahmen von Versuchen vorher ermittelt und in dem Programmspeicher 15a gespeichert werden. In einem solchen Fall wählt die Zentraleinheit 14 dann dem jeweiligen Winkel α entsprechende Positionsdaten des Leitrahmens 17 aus, wodurch die Notwendigkeit einer Berechnung der den Leitrahmen 17 repräsentierenden Daten entfällt und sich damit die Belastung der Zentraleinheit 14 verringert. Auf diese Weise lässt sich eine schnellere Darstellung des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19 erzielen.
Ferner können bei dem Leitrahmen 17 auch die Seitenlinien 17b und die Querlinien 17c und 17d entfallen, sodass der Leitrahmen 17 nur die Linie 17a aufweist. Hierdurch erleichtert sich die Verarbeitung der Daten zur Erzeugung des Leitrahmens 17. Im übrigen kann jede Art der Darstellung in Betracht gezogen werden, solange die Beziehung zwischen der Fahrzeugbreite und der Breite einer Fahrbahn auf dem Bildschirm 19 wiedergegeben wird. So kann z. B. auch die Wiedergabe von den Enden der Linie 17a entsprechenden zwei Punkten oder eines den Fahrzeugumriss repräsentierenden Leitrahmens in Betracht gezogen werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht zwar die Länge der Linie 17a auf dem Bildschirm 19 der Breite des Fahrzeugs 1, jedoch kann die Länge der Linie 17a auch verlängert werden, was die Aufgabe des Fahrers erleichtert, ein Abkommen der Hinterräder 7b von der Fahrbahn zu verhindern.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann das Komprimierungsverhältnis des Prädiktionsweg-Kreises und der Betrag der rückwärtigen Verschiebung des Leitrahmens 17 auch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert werden. So können z. B. die Rückwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in zwei oder mehr Geschwindigkeitsbereiche unterteilt und ein geeignetes Komprimierungsverhältnis sowie ein entsprechender Verschiebungsbetrag durch Versuche erhalten und in dem Programmspeicher 15a gespeichert werden. In Abhängigkeit von der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit werden dann ein geeignetes Komprimierungsverhältnis und ein entsprechender Verschiebungsbetrag ausgewählt. Dies ermöglicht eine genauere Darstellung des Leitrahmens 17.
Beim Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 werden der Leitrahmen 17, der feste Rahmen 20 sowie das Markierungselement 21 auf dem Bildschirm 19 wiedergegeben. Es kann jedoch auch in Betracht gezogen werden, nur die für die jeweilige Situation erforderlichen Informationen anzuzeigen. So kann z. B. ein Schalter vorgesehen werden, durch den auf einen entsprechenden Wiedergabezustand umgeschaltet werden kann, wenn das Fahrzeug 1 in einer S-Kurve einer Fahrbahn, zum parallelen Einparken oder zum senkrechten Einparken zurückgesetzt wird. Der Fahrer wählt dann die jeweilige Situation mit einem Schalter aus, um nur die hierfür erforderlichen Informationen auf dem Bildschirm 19 wiederzugeben. Die Hindernisortung 22 kann ebenfalls nur dann angezeigt werden, wenn ein paralleles Einparken des Fahrzeugs 1 erfolgt. Auf diese Weise lässt sich die Wiedergabe von unnötigen Informationen vermeiden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel verläuft die Linie 20b des festen Rahmens 20 zwischen den oberen Enden der Seitenlinien 20a, wobei das Markierungselement 21 in der Mitte der Linie 20b angeordnet ist. Es kann jedoch auch in Betracht gezogen werden, das Markierungselement 21 in Abhängigkeit von dem Wenderadius oder dem Betrag des Überhangs bzw. der Ausladung oberhalb oder unterhalb der Linie 20a anzuzeigen, wobei in diesen Fällen die Linie 20b den in 25A bzw. 25B dargestellten Zustand annimmt.
Ferner kann auch in Betracht gezogen werden, entweder nur den Leitrahmen 17 oder nur das Markierungselement 21 anzuzeigen. Wenn nur der Leitrahmen 17 angezeigt wird, werden hierdurch das Zurücksetzen des Fahrzeugs 1 in einer S-Kurve einer Fahrbahn sowie ein senkrechtes Einparken erleichtert. Wenn nur das Markierungselement 21 angezeigt wird, wird dagegen ein paralleles Einparken erleichtert.
Das Markierungselement 21 kann auch verändert werden, soweit es der Mitte des Fahrzeugs 1 entspricht. Auf diese Weise kann die Linie 21a entfallen oder durch einen Punkt ersetzt werden.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel setzt die Zentraleinheit 14 die Kreisform eines Prädiktionsweges in eine Ellipse um und erzeugt die den Leitrahmen 17 repräsentierenden Daten auf der Basis dieser Ellipse. Bei der Wiedergabe des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19 versetzt dann die Zentraleinheit 14 die Position des Leitrahmens 17 auf dem Bildschirm 19 in rückwärtiger Richtung in Bezug auf die korrekte Position. Hierbei kann jedoch entweder die Umsetzung in die Ellipsenform oder die Verschiebung des Leitrahmens 17 entfallen, wodurch sich die Belastung der Zentraleinheit 14 verringert.
Bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird der Koeffizient zur Berechnung des Korrekturwertes des Lenkwinkels im Rahmen von Testfahrten erhalten. Der Koeffizient kann jedoch auch durch eine Berechnung ermittelt werden.
Anstelle der Verwendung des für ein Navigationssystem vorgesehenen Sichtgerätes 4 kann auch ein gesondertes Sichtgerät für das Lenkassistenzgerät 10 vorgesehen werden, was den Einbau des Lenkassistenzgerätes 10 in ein Fahrzeug ohne Navigationssystem erleichtert.
Die Hindernissensoren 6 können auch nur in den vorderen Eckbereichen des Fahrzeugs 1 vorgesehen werden, da beim parallelen Einparken des Fahrzeugs 1 nur einer der Sensoren 6, nämlich der näher am Bordstein befindliche vordere Sensor, erforderlich ist. Die Sensoren 6 für die hinteren Eckbereiche des Fahrzeugs 1 können somit entfallen. Alternativ kann auch die Hindernisortung 22 entfallen.
Ferner kann die Hindernisortung 22 nur dann angezeigt werden, wenn einer der Sensoren 6 ein Detektionssignal abgibt. Außerdem kann durch die Hindernisortung 22 angezeigt werden, ob es sich bei dem Signal um das erste oder um das zweite Signal handelt. In einem solchen Fall findet durch die Hindernisortung 22 keine Irritierung des Fahrers statt, wenn dieser die Position des Leitrahmens 17 überwacht.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Prädiktionsweg auf der Basis der von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Der Zentraleinheit 14 kann jedoch auch von einer elektronischen Fahrzeug-Steuereinheit (ECU) ein Geschwindigkeitssignal zugeführt werden.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen haben lediglich erläuternden und nicht etwa einschränkenden Charakter, sodass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Einzelmerkmale beschränkt ist, sondern innerhalb des Schutzumfangs und der Äquivalenz der Patentansprüche entsprechend modifiziert werden kann.
Die vorstehend beschriebene Erfindung bezieht sich somit auf ein Lenkassistenzgerät (10), das einen Fahrer beim Zurücksetzen eines Fahrzeugs (1) in einer S-Kurve oder beim parallelen Einparken unterstützt. Durch das Gerät erfolgt die Anzeige einer Leitmarkierung (17) auf dem Bildschirm (19) eines Sichtgerätes, auf die der Fahrer Bezug nehmen kann, wodurch ihm ein einfaches Zurücksetzen des Fahrzeugs in eine gewünschte Position ermöglicht wird. Das Gerät umfasst hierbei eine Kamera (2), ein Sichtgerät (4), einen Winkelsensor (9), Hindernissensoren (6), eine Bildverarbeitungseinheit (11), eine Steuereinheit (12) sowie eine Sichtgerät-Steuereinrichtung (13). Die Bildverarbeitungseinheit berechnet einen Prädiktionsweg des Fahrzeugs gemäß dem laufenden Radwinkel, während von dem Sichtgerät ein von der Kamera aufgenommenes Bild wiedergegeben wird. Die Bildverarbeitungseinheit erzeugt hierbei auf der Basis dieses Prädiktionsweges Daten, die eine der Bildwiedergabe auf dem Sichtgerät überlagerte Leitmarkierung repräsentieren. Die Position dieser Leitmarkierung auf dem Bildschirm wird in Abhängigkeit von dem laufenden Radwinkel bestimmt. Die Leitmarkierung repräsentiert somit einen Teil des Prädiktionsweges und ist insbesondere auf die Breite des Fahrzeugs abgestimmt, wobei ihre Wiedergabe auf dem Bildschirm des Sichtgerätes in einem dem Radstand des Fahrzeugs entsprechenden Abstand von dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs erfolgt.

Claims

Gerät (10) zur Fahrerunterstützung bei der Lenkung eines rückwärts fahrenden Fahrzeugs (1), wobei die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel gelenkter Räder (7a) bestimmt wird und eine Kamera (2) zur Aufnahme des Bildes eines hinter dem Fahrzeug (1) befindlichen Bereichs und ein Sichtgerät (4) zur Wiedergabe des von der Kamera (2) aufgenommenen Bildes vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Anzeigesteuereinheit (11) zur Anzeige eines Markierungselements (21, 27a, 27b), das zur Unterstützung eines Fahrers beim Einparken in einer vorgegebenen Position in Bezug auf das Sichtgerät (4) fest angeordnet ist, wobei im Falle einer Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs (1) zum parallelen Einparken die Anzeigesteuereinheit (11) eine gleichzeitige Wiedergabe des Markierungselements (21, 27a, 27b) und des aufgenommenen Bildes auf dem Sichtgerät (4) herbeiführt, um dem Fahrer einen Zeitpunkt anzuzeigen, bei dem ein Lenkrad (8) zum Einschlagen der gelenkten Räder (7a) auf deren maximalen Lenkwinkel betätigt werden sollte, sodass nach einem Zurücksetzen des Fahrzeugs unter Betätigung des Lenkrads (8) bis zum Vorliegen einer Koinzidenz des Markierungselements (21, 27a, 27b) mit einem Zielpunkt (26) des Bildes das parallele Einparken abgeschlossen ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Anzeigesteuereinheit auf dem Sichtgerät (4) einen festen Rahmen (20) anzeigt, der zwei feste Seitenmarkierungen (20a), die in einem annähernd der Fahrzeugbreite entsprechenden Abstand zueinander hinter dem Heckende des Fahrzeugs verlaufen, und eine zur Verbindung der Enden der Seitenmarkierungen (20a) auf dem Sichtgerät (4) in Querrichtung verlaufende feste Endmarkierung (20b) umfasst, wobei das Markierungselement (21) in der Mitte der festen Endmarkierung (20b) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Markierungselement ein zum linksseitigen parallelen Einparken dienendes erstes Markierungselement (27a) und ein zum rechtsseitigen parallelen Einparken dienendes zweites Markierungselement (27b) umfasst, wobei das erste und zweite Markierungselement (27a, 27b) in Querrichtung voneinander beabstandet und in einem vorgegebenen Abstand zu dem Heckende des Fahrzeugs angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 3, bei dem das erste und zweite Markierungselement (27a, 27b) auf Linien (29) angeordnet sind, die jeweils von der rechten bzw. der linken Seite des Fahrzeugs verlaufen.
Gerät nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das erste Markierungselement (27a) und das zweite Markierungselement (27b) selektiv in Abhängigkeit von dem Umstand angezeigt werden, ob ein linksseitiges oder rechtsseitiges Einparken des Fahrzeugs (1) zu erfolgen hat.
Gerät nach Anspruch 1, bei dem das Fahrzeug Hindernissensoren (6) zur Erfassung eines in der Nähe der vorderen Eckbereiche des Fahrzeugs vorhandenen Hindernisses aufweist und die Anzeigesteuereinheit (11) das Vorhandensein (22) eines Hindernisses auf dem Sichtgerät (4) auf der Basis eines von den Hindernissensoren (6) abgegebenen Signals anzeigt.