DE102008020838A1

DE102008020838A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittelung eines Knickwinkels

Info

Publication number: DE102008020838A1
Application number: DE200810020838
Authority: DE
Inventors: Tobias Dipl.-Inform. Ehlgen; Joachim Dipl.-Inform. Gloger; Stefan Dipl.-Inform. Hahn; Anestis Dipl.-Ing. Terzis
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung eines Knickwinkels (alpha) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (2) und einem zweiten Fahrzeugglied (3) eines gegliederten Fahrzeuges (1). Dabei wird an jedem Fahrzeugglied (2, 3) wenigstens eine Antenne (5, 6) angeordnet und der Knickwinkel (alpha) mit Hilfe von Funksignalen ermittelt, die von wenigstens einer der Antennen (5, 6) ausgesendet und von wenigstens einer anderen Antenne (5, 6) empfangen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittelung eines Knickwinkels zwischen Fahrzeuggliedern eines gegliederten Fahrzeuges.
Nutzfahrzeuge zum Güter- oder Personentransport weisen häufig zwei oder mehr über Gelenke verbundene Fahrzeugglieder auf. Beispiele sind Sattelkraftfahrzeuge mit einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger und Gelenkbusse mit zwei oder drei gegeneinander beweglichen Wagenteilen. Derartige Fahrzeuge werden in dieser Schrift als gegliederte Fahrzeuge bezeichnet.
Da die Lehren dieser Schrift auch für Fahrzeuggespanne gelten, die aus einem Zugfahrzeug und einem oder mehreren Fahrzeuganhängern bestehen, werden Fahrzeuggespanne im Folgenden ebenfalls zu den gegliederten Fahrzeugen gezählt.
Unter Fahrzeuggliedern eines gegliederten Fahrzeuges werden die einzelnen über Gelenke verbundenen und gegeneinander beweglichen Einheiten des gegliederten Fahrzeuges verstanden. Die Fahrzeugglieder eines Sattelkraftfahrzeuges mit einer Zugmaschine und einem Sattelauflieger sind daher die Zugmaschine und der Sattelauflieger, die Fahrzeugglieder eines Fahrzeuggespannes sind das Zugfahrzeug und der oder die Fahrzeuganhänger.
Insbesondere um ein Rangieren eines gegliederten Fahrzeuges zu erleichtern, ist es vorteilhaft, das gegliederte Fahrzeug und eine Umgebung desselben, insbesondere eine Umgebung hinter ihm, aus einer Vogelperspektive auf einem Bildschirm darzustellen, der für einen Fahrer des gegliederten Fahrzeuges sichtbar ist.
Eine derartige Darstellung erfordert insbesondere eine Kenntnis der Knickwinkel zwischen Fahrzeuggliedern. Dabei bezeichnet ein Knickwinkel zwischen zwei Fahrzeuggliedern den Winkel zwischen Längsachsen dieser Fahrzeugglieder.
Aus der US 2002/0057192 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ortung beweglicher Objekte mittels Funksignalen bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Sende-, Empfangs- und Leseeinheiten. Dabei werden von einer Sendeeinheit Funksignale ausgesendet, welche eine Information zur Identifizierung der Sendeeinheit enthalten. Diese Funksignale können von einer Empfangseinheit empfangen werden, die bei Empfang dieser Funksignale ihrerseits Funksignale aussendet. Dabei enthalten die von der Empfangseinheit ausgesendeten Funksignale die Information zur Identifizierung der Sendeeinheit, von der die Empfangsstation Funksignale empfängt, und eine Information zur Identifizierung der Empfangseinheit selbst. Die von der Empfangseinheit ausgesendeten Funksignale können von einer Leseeinheit empfangen werden. Die Empfangseinheiten werden an beweglichen Objekten angeordnet, die Sendeeinheiten werden an denselben und/oder anderen beweglichen und/oder stationären Objekten angeordnet.
Aus der DE 100 31 244 A1 ist eine Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung eines Lastkraftwagens mit Anhänger bekannt. Dabei weist der Lastkraftwagen einen Satellitennavigationsempfänger und einen ersten elektronisch auslesbaren Kompass auf. Der Anhänger weist einen Knickwinkelsensor und einen zweiten elektronisch auslesbaren Kompass auf. Die mit diesen Geräten ermittelten Messwerte werden einer rechnerunterstützten Auswerteeinheit zugeführt, welche daraus die Positionen und Lagen für den Lastkraftwagen und Anhänger fortlaufend ermittelt. Ferner ist aus der DE 100 31 244 A1 eine ähnliche Vorrichtung zur Positions- und Lagebestimmung eines Sattelschleppers bekannt.
Die Ermittelung eines Knickwinkels zwischen Fahrzeuggliedern eines gegliederten Fahrzeuges mit einem herkömmlichen Winkelsensor hat den Nachteil, dass dieser am Fahrzeug speziell verbaut und mit einem Steuergerät verbunden werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ermittelung eines Knickwinkels zwischen Fahrzeuggliedern eines gegliederten Fahrzeuges anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren mit den in Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittelung eines Knickwinkels zwischen einem ersten Fahrzeugglied und einem zweiten Fahrzeugglied eines gegliederten Fahrzeuges umfasst wenigstens zwei hinsichtlich ihrer Sende- und Empfangsfrequenzen korrespondierende Antennen zum Austausch von Funksignalen. Dabei ist wenigstens eine erste Antenne fest an dem ersten Fahrzeugglied angeordnet und wenigstens eine zweite Antenne ist fest an dem zweiten Fahrzeugglied angeordnet. Ferner weist das gegliederte Fahrzeug ein Steuergerät auf, mittels dessen ein Abstand und/oder ein Winkel der Antennen ermittelbar ist aus von wenigstens einer der Antennen empfangenen Funksignalen der jeweils wenigstens einen anderen Antenne.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittelung eines Knickwinkels zwischen einem ersten Fahrzeugglied und einem zweiten Fahrzeugglied eines gegliederten Fahrzeuges ist wenigstens eine erste Antenne fest an dem ersten Fahrzeugglied und wenigstens eine zweite Antenne fest an dem zweiten Fahrzeugglied angeordnet. Der Knickwinkel wird aus den Positionen der Antennen an den Fahrzeuggliedern und einem Abstand der Antennen bestimmt. Dabei wird der Abstand und/oder direkt der Winkel zwischen den Antennen aus von wenigstens einer der Antennen empfangenen Funksignalen der jeweils wenigstens einen anderen Antenne ermittelt. Für den Fall, dass der Winkel direkt anhand empfangener Funksignale bestimmt wird, sind auf der Empfängerseite vorzugsweise wenigstens zwei voneinander beabstandete Antennen oder beispielsweise ein Antennenarray vorgesehen. Dabei wird anhand des Laufzeitunterschieds bzw. des Phasenunterschieds der empfangenen Funksignale der Winkel des eintreffenden Wellenfeldes bestimmt.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise die geometrische Anordnung der Antennen bekannt und wird bei der Auswertung bzw. der Knickwinkelbestimmung in gewinnbringender Weise mitberücksichtigt. Das bedeutet die Positionen der verwendeten Antennen zueinander und/oder die die Positionen der Antennen in Bezug auf vorbestimmte Referenzpositionen am Fahrzeug sind bekannt und werden bei der Auswertung berücksichtigt. Dadurch lässt sich der Aufwand bei der Auswertung verringern und es wird weniger Rechenaufwand und Zeit bei der Auswertung benötigt.
Die erfindungsgemäße Bestimmung eines Knickwinkels hat den Vorteil, dass dabei kein Winkelsensor verwendet wird. Dadurch entfallen auch Material- und Arbeitskosten zur Montage und Verkabelung eines Winkelsensors.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigen:
1 ein gegliedertes Fahrzeug mit zwei Antennen in einer Draufsicht,
2 ein Dreieck zur Ermittelung eines Knickwinkels,
3 eine Seitenansicht eines gegliederten Fahrzeuges mit auf den Fahrzeuggliedern angeordneten Antennen, und
4 eine Seitenansicht eines gegliederten Fahrzeuges mit in unteren Bereichen der Fahrzeugglieder angeordneten Antennen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Draufsicht auf ein gegliedertes Fahrzeug 1 mit einem ersten Fahrzeugglied 2 und einem zweiten Fahrzeugglied 3. Die beiden Fahrzeugglieder 2, 3 sind über ein Gelenk miteinander verbunden, so dass sie gegeneinander um einen Kupplungspunkt 4 beweglich sind.
An dem ersten Fahrzeugglied 2 ist eine erste Antenne 5 angeordnet. An dem zweiten Fahrzeugglied 3 ist eine zweite Antenne 6 angeordnet. Die beiden Antennen 5, 6 korrespondieren zueinander, so dass sie untereinander Funksignale austauschen können. Die Frequenzen dieser Funksignale liegen beispielsweise im Gigahertzbereich.
Ein Knickwinkel α zwischen den beiden Fahrzeuggliedern 2, 3 ist definiert als der Winkel zwischen einer Längsachse 7 des ersten Fahrzeuggliedes 2 durch den Kupplungspunkt 4 und einer Längsachse 8 des zweiten Fahrzeuggliedes 3 durch den Kupplungspunkt 4.
Das gegliederte Fahrzeug 1 weist ein nicht dargestelltes Steuergerät auf, mittels dessen der Knickwinkel α in einer unten näher beschriebenen Weise aus einem Funksignal ermittelt wird, das von einer der Antennen 5, 6 ausgesendet und von der anderen Antenne 5, 6 empfangen wird.
2 zeigt ein Dreieck zur Ermittelung des Knickwinkels α. Das Dreieck liegt in einer Ebene, die von der Längsachse 7 des ersten Fahrzeuggliedes 2 und der Längsachse 8 des zweiten Fahrzeuggliedes 3 aufgespannt wird. Das Dreieck hat Seiten der Längen a, b und c.
Dabei ist die Länge b ein Abstand von dem Kupplungspunkt 4 zu einem festen Ort A an dem ersten Fahrzeugglied 2 auf dessen Längsachse 7, beispielsweise einem festen Ort an der Frontseite des ersten Fahrzeuggliedes 2.
Die Länge c ist ein Abstand von dem Kupplungspunkt 4 zu einem festen Ort B an dem zweiten Fahrzeugglied 3 auf dessen Längsachse 8, beispielsweise einem festen Ort an der Rückseite des zweiten Fahrzeuggliedes 3.
Die Länge a ist der Abstand der Orte A und B. Die Längen a, b und c werden aus der Position der ersten Antenne 5 an dem ersten Fahrzeugglied 2, der Position der zweiten Antenne 6 an dem zweiten Fahrzeugglied 3 und aus dem Abstand der Antennen 5, 6 ermittelt.
Dabei wird der Abstand und/oder der Winkel zwischen den Antennen 5, 6 beispielsweise aus einer Laufzeitmessung eines Funksignals zwischen den Antennen 5, 6 ermittelt. Alternativ kann der Abstand und/oder der Winkel durch eine Pegelmessung und/oder Winkelmessung des Funksignals oder durch eine Kombination einer Pegelmessung und/oder Winkelmessung mit einer Laufzeitmessung ermittelt werden.
Gemäß 2 ergibt sich der Knickwinkel α aus der Beziehung a2 = b2 + c2 + 2bc cos(α). [1]
3 zeigt eine Seitenansicht eines gegliederten Fahrzeuges 1, bei dem die erste Antenne 5 auf dem ersten Fahrzeugglied 2 angeordnet ist und die zweite Antenne 6 auf dem zweiten Fahrzeugglied 3 angeordnet ist.
4 zeigt eine Seitenansicht eines gegliederten Fahrzeuges 1, bei dem die zweite Antenne 6 unter dem zweiten Fahrzeugglied 3 angeordnet ist und die erste Antenne 5 an dem ersten Fahrzeugglied 2 in einer dazu korrespondierenden Höhe.
Diese Anordnung der Antennen 5, 6 hat den Vorteil, dass die Antennen 5, 6 durch ihre Lage am gegliederten Fahrzeug 1 vor mechanischer Schädigung, beispielsweise durch Äste eines Baumes am Fahrbandrand, und vor Witterungseinflüssen wie Schnee besser geschützt sind als beispielsweise bei einer Anordnung gemäß der 3.

1: gegliedertes Fahrzeug
2: erstes Fahrzeugglied
3: zweites Fahrzeugglied
4: Kupplungspunkt
5: erste Antenne
6: zweite Antenne
7: Längsachse des ersten Fahrzeuggliedes
8: Längsachse des zweiten Fahrzeuggliedes
α: Knickwinkel
A: Ort am ersten Fahrzeugglied
B: Ort am zweiten Fahrzeugglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2002/0057192 A1 [0007]
- DE 10031244 A1 [0008, 0008]

Claims

Vorrichtung zur Ermittelung eines Knickwinkels (α) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (2) und einem zweiten Fahrzeugglied (3) eines gegliederten Fahrzeuges (1) mit wenigstens zwei zueinander korrespondierenden Antennen (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Antenne (5) fest an dem ersten Fahrzeugglied (2) angeordnet ist, wenigstens eine zweite Antenne (6) fest an dem zweiten Fahrzeugglied (3) angeordnet ist und das gegliederte Fahrzeug (1) ein Steuergerät aufweist, mittels dessen ein Abstand und/oder ein Winkel zwischen den Antennen (5, 6) ermittelbar ist aus von wenigstens einer der Antennen (5, 6) empfangenen Funksignalen der jeweils wenigstens einen anderen Antenne (5, 6).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Antenne (5) auf dem ersten Fahrzeugglied (2) angeordnet ist und die wenigstens eine zweite Antenne (6) auf dem zweiten Fahrzeugglied (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zweite Antenne (6) unter dem zweiten Fahrzeugglied (3) angeordnet ist und die wenigstens eine erste Antenne (5) an dem ersten Fahrzeugglied (2) in einer zu der Unterseite des zweiten Fahrzeuggliedes (3) korrespondierenden Höhe angeordnet ist.
Verfahren zur Ermittelung eines Knickwinkels (α) zwischen einem ersten Fahrzeugglied (2) und einem zweiten Fahrzeugglied (3) eines gegliederten Fahrzeuges (1) mit wenigstens zwei zueinander korrespondierenden Antennen (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Antenne (5) fest an dem ersten Fahrzeugglied (2) angeordnet ist, wenigstens eine zweite Antenne (6) fest an dem zweiten Fahrzeugglied (5) angeordnet ist und der Knickwinkel (α) bestimmt wird aus den Positionen der Antennen (5, 6) an den Fahrzeuggliedern (2, 3) und einem Abstand und/oder einem Winkel zwischen den Antennen (5, 6), welche(r) aus von wenigstens einer der Antennen (5, 6) empfangenen Funksignalen der jeweils wenigstens einen anderen Antenne (5, 6) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder der Winkel zwischen den Antennen (5, 6) aus einer Laufzeitmessung und/oder Winkelmessung und/oder Pegelmessung des Funksignals ermittelt wird.