DE102019120599A1

DE102019120599A1 - System und verfahren zur höhenverstellung von anhängern

Info

Publication number: DE102019120599A1
Application number: DE102019120599.9A
Authority: DE
Inventors: Yu Ling; Chen Zhang; Luke Niewiadomski; Erick Michael Lavoie
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2020-02-06
Also published as: US11505247B2; US10913494B2; US20210122416A1; CN110850864A; US20200039582A1

Abstract

Die Offenbarung stellt ein System und Verfahren zur Höhenverstellung von Anhängern bereit. Ein Fahrzeugsystem umfasst eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist, eine Anzeige und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf eine gespeicherte Konfiguration für die Anhängerkupplungsanordnung zuzugreifen und die gespeicherte Konfiguration auf der Anzeige anzuzeigen. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um eine Auswahl der gespeicherten Konfiguration zu empfangen und ein Merkmal der Anhängerkupplungsanordnung auf der Grundlage der Auswahl zu programmieren.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein System zum Unterstützen bei einem Fahrzeug-Anhänger-Ankupplungsvorgang. Insbesondere betrifft das vorliegende System ein System und Verfahren, die konfiguriert sind, um eine Kopplungsschnittstelle für eine Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu programmieren oder zu detektieren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Anhängerkupplungskugel des Fahrzeugs mit der erwünschten Anhängerkupplung des Anhängers abhängig von dem Anfangsstandort des Anhängers bezogen auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Kombination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug richtig zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur richtigen Anhängerkupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar und kann die Anhängerkupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt von dem Fahrer gesehen werden. Dieser Mangel an Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Anhängerkupplungskugel und der Anhängerkupplung auf Grundlage von Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für eine nachfolgende Reihe an Manövern zu beachten. Des Weiteren bedeutet die Nähe der Anhängerkupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einer Kollision des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann. Dementsprechend sind weitere Verbesserungen erwünscht.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugsystem offenbart. Das System umfasst eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist, eine Anzeige und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert, um auf eine gespeicherte Konfiguration für die Anhängerkupplungsanordnung zuzugreifen und die gespeicherte Konfiguration auf der Anzeige anzuzeigen. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um eine Auswahl der gespeicherten Konfiguration zu empfangen und ein Merkmal der Anhängerkupplungsanordnung auf der Grundlage der Auswahl zu programmieren.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• die Anhängerkupplungsanordnung umfasst eine Anhängerkupplungskugel in Verbindung mit einem Anhängerkupplungsadapter, wobei der Anhängerkupplungsadapter in Verbindung mit dem Fahrzeug steht;
• die Anzeige umfasst eine Benutzerschnittstelle, die konfiguriert ist, um die gespeicherte Konfiguration anzuzeigen;
• die gespeicherte Konfiguration umfasst eine Vielzahl von Konfigurationen für die Anhängerkupplungsanordnung, auf die in einem Speicher zugegriffen wird;
• die gespeicherte Konfiguration ist im Speicher auf der Grundlage eines vorherigen Datensatzes für die Anhängerkupplungsanordnung gespeichert;
• die gespeicherte Konfiguration ist als Reaktion auf Empfangen einer Benutzereingabe gespeichert, die eine Anweisung zum Speichern einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifiziert;
• mindestens einen Bildsensor, der konfiguriert ist, um Bilddaten in Kommunikation mit der Steuerung zu erfassen;
• die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Detektieren einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung über eine Bildverarbeitungsroutine, die für die vom Bildsensor erfassten Bilddaten verarbeitet wird,
• die Bildverarbeitungsroutine umfasst eine Identifizierung einer Proportion einer Anhängerkupplungskugel und einer Position der Anhängerkupplungskugel in den Bilddaten;
• die Steuerung ist ferner konfiguriert zum Identifizieren einer Kopplerkonfiguration für einen Anhänger; und
• die Steuerung ist ferner konfiguriert zum, auf der Grundlage der Kopplerkonfiguration, Bestimmen einer Verbindungskompatibilität zwischen der Anhängerkupplungsanordnung und dem Koppler.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Identifizierung einer Anhängerkupplungsanordnung in Verbindung mit einem Fahrzeug offenbart. Das Verfahren umfasst Erfassen von Bilddaten, welche die Anhängerkupplungsanordnung umfassen und Verarbeiten der Bilddaten, die eine Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifizieren. Das Verfahren umfasst ferner Identifizieren eines Standorts eines Kopplers eines Anhängers und Steuern einer Navigation des Fahrzeugs auf der Grundlage der Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung und des Standorts des Kopplers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden ein Fahrzeugsystem für eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist, und ein Bildgebungssystem, das konfiguriert ist, um Bilddaten zu erfassen, welche die Anhängerkupplungsanordnung umfassen, offenbart. Das System umfasst ferner eine Benutzerschnittstelle, die eine Anzeige und eine Steuerung umfasst. Die Steuerung ist konfiguriert, um die Anhängerkupplungsanordnung in den Bilddaten zu detektieren und eine gespeicherte Konfiguration auf der Anzeige anzuzeigen. Die Steuerung ist ferner konfiguriert, um eine Auswahl der gespeicherten Konfiguration zu empfangen und einen automatisierten Navigationsvorgang des Fahrzeugs auf der Grundlage der Konfiguration für die Anhängerkupplungsanordnung zu steuern.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer nicht gekuppelten Position relativ zu einem Anhänger;
2 ist eine Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in eine Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs während eines Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs während eines Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
5 ist eine projizierte Ansicht von Bilddaten, die eine Ausrichtungssequenz an dem Anhänger zeigt;
6A ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, die eine Anhängerkupplungsanordnung zeigt, die von einem Sichtfeld einer Kamera eines Bildgebungssystems überwacht wird;
6B ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, die eine Anhängerkupplungsanordnung zeigt, die von einem Sichtfeld einer Kamera eines Bildgebungssystems überwacht wird;
7 ist eine projizierte Ansicht von Bilddaten, die auf einer Benutzerschnittstelle angezeigt werden und eine Anhängerkupplungsauswahlroutine zeigen;
8 ist eine projizierte Ansicht von Bilddaten, die auf einer Benutzerschnittstelle angezeigt werden und eine Anhängerkupplungsdetektionsroutine zeigen; und
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Programmieren oder Auswählen einer Anhängerkupplungskonfiguration für ein Fahrzeug gemäß der Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben ist, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es/sie sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichung erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben ist.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 1-9 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Anhängerkupplungsassistenzsystem (auch bezeichnet als ein „Anhängerkupplungsunterstützungssystem“) für ein Fahrzeug 12. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 eine Steuerung 14, die konfiguriert ist, um Positionsdaten eines Kopplers 16 eines Anhängers 18 zu erlangen. Die Steuerung 14 kann konfiguriert sein, um einen Fahrzeugpfad 20 abzuleiten, um eine Anhängerkupplungskugel 22a des Fahrzeugs 12 am Koppler 16 auszurichten. Das Ableiten des Fahrzeugpfades 20 kann eine Vielzahl von Schritten beinhalten, einschließlich des Detektierens und Kompensierens einer Änderung einer Kopplerposition 24, um das Fahrzeug 12 zu steuern, um eine Anhängerkupplungsposition 26 zu lokalisieren, die am Koppler 16 ausgerichtet ist. Der Fahrzeugpfad 20 kann eine Vielzahl von Segmenten 28 umfassen, die Änderungen der Betriebsrichtung oder Lenkrichtung des Fahrzeugs 12 entsprechen können. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Ableiten des Fahrzeugpfades 20 das Navigieren um intervenierende Objekte oder Strukturen, das Betreiben über unebenem Gelände, das Einhalten eines von einem Bediener oder Benutzer U angegebenen gewünschten Pfades usw. beinhalten. Dementsprechend kann die Offenbarung das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 so bereitstellen, dass es eine verbesserte Navigation des Fahrzeugs 12 und/oder die Interaktion mit dem Koppler 16 bereitstellt, sodass der Anhänger 18 problemlos und effektiv mit dem Fahrzeug 12 verbunden werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 konfiguriert sein, um eine Konfiguration der Anhängerkupplungskugel 22a in Verbindung mit dem Fahrzeug 12 zu detektieren und/oder zu speichern. Wie beispielsweise in Bezug auf die 5-9 näher erörtert, kann die Verbindung des Fahrzeugs 12 mit dem Anhänger 18 eine bestimmte Größe für die Anhängerkupplungskugel 22a erfordern. Zusätzlich kann jede Anhängerkupplungskugel 22a über einen Anhängerkupplungsadapter 22b oder eine Kugelhalterung mit dem Fahrzeug 12 verbunden werden. Der Anhängerkupplungsadapter 22b und die Anhängerkupplungskugel 22a können einer Anhängerkupplungsanordnung 22 entsprechen. Die Anhängerkupplungsanordnung 22 kann die Anhängerkupplungskugel 22a in einer Vielfalt von Konfigurationen mit dem Fahrzeug verbinden. Im Betrieb kann der Benutzer U des Systems 10 die Anhängerkupplungskugel 22a und den Anhängerkupplungsadapter 22b über die HMI 66 auswählen. Jede der Kombinationen der Anhängerkupplungskugel 22a und des Anhängerkupplungsadapters 22b kann zu einer Variation der Anhängerkupplungsposition 26 und/oder der Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a führen. Eine erste Konfiguration 30a und eine zweite Konfiguration 30b der Anhängerkupplungsanordnung 22 sind in den 6A bzw. 6B gezeigt.
Wie in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen näher erörtert, kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 konfiguriert sein, um eine Höhe H_c des Kopplers 16 zu detektieren und die Navigation des Fahrzeugs 12 entlang des Fahrzeugpfades 20 zu steuern. Während der Steuerung des Fahrzeugs 12 kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 identifizieren, ob die Anhängerkupplungskugel 22a mit dem Koppler 16 kompatibel ist. Darüber hinaus kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 bestimmen, ob die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a mit der Höhe H_c des Kopplers 16 kompatibel ist (z. B. unter dieser liegt oder kleine als diese ist). In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 konfiguriert sein, um die Abmessungen und die Kompatibilität von jeder von einer Vielzahl von Anhängerkupplungsanordnungen 22 mit einer Vielzahl von Anhängern zu detektieren und/oder zu speichern, um eine Benutzerfreundlichkeit und Genauigkeit des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 zu verbessern.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10, wie im Systemdiagramm der 2-4 veranschaulicht, beinhaltet das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erhalten oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionierinformationen von einem Positioniersystem 32, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positioniersystem (GPS) beinhalten kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen in dem Positioniersystem 32 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 34 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem lokalen Koordinatensystem 36 auf Grundlage von zumindest einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel δ ermitteln und orten, wie in 3 gezeigt. Andere Fahrzeuginformationen, die von dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 38 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 40 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 42 oder eine Reihe davon sowie weitere Fahrzeugsensoren und - Vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 18, darunter des detektierten Kopplers 16, welche die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position (z. B. auf Grundlage des Abstands D_c und Winkels α_c) des Kopplers 16 zu bestimmen.
Wie näher in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 50 des Fahrzeugs 12. Das Lenksystem 50 kann ein Servolenksystem 50 sein, das einen Lenkmotor 52 zum Betreiben der gelenkten Räder 54 (1) des Fahrzeugs 12 zum Bewegen des Fahrzeugs 12 auf eine derartige Weise beinhaltet, dass sich die Fahrzeuggierung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 50 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering - EPAS-System), das einen elektrischen Lenkmotor 52 zum Drehen der gelenkten Räder 54 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ von einem Lenkwinkelsensor 56 des Servolenksystems 50 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann von dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrades des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Lenkrad des Fahrzeugs 12 mechanisch an die gelenkten Räder 54 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 54 bewegt, wodurch eine manuelle Intervention mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist am Servolenksystem 50 ein Drehmomentsensor 58 bereitgestellt, der ein Drehmoment am Lenkrad erfasst, das von der autonomen Steuerung des Lenkrads nicht erwartet wird und somit eine manuelle Intervention anzeigt. In dieser Konfiguration kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen, die manuelle Intervention mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 50 auf, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 54 eines derartigen Fahrzeugs gelöst wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 50 der Steuerung 14 des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 Informationen in Bezug auf eine Drehposition der gelenkten Räder 54 des Fahrzeugs 12 bereit, einschließlich eines Lenkwinkels δ. Die Steuerung 14 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Pfads 20 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 50 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 50 einen Anhängerkupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von einem Bildgebungssystem 60, dem Servolenksystem 50, einem Fahrzeugbremssteuersystem 62, einem Antriebsstrangsteuersystem 64 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (humanmachine interface - „HMI“) 66 empfangen werden, wie nachfolgend erörtert.
Wie außerdem in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 62 außerdem mit der Steuerung 14 kommunizieren, um dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 14 zu empfangen. Das Bremssteuersystem 62 kann konfiguriert sein, um Betriebsbremsen 62a und eine Feststellbremse 62b zu steuern. Die Feststellbremse 62b kann einem elektronischen Feststellbremssystem entsprechen, das mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen kann. Dementsprechend kann die Steuerung 14 im Betrieb konfiguriert sein, um die Bremsen 62a und 62b zu steuern und Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen zu detektieren, die von einzelnen Raddrehzahlsensoren bestimmt werden können, die durch das Bremssteuersystem 62 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem durch das Antriebsstrangsteuersystem 64, den Geschwindigkeitssensor 38 und/oder das Positioniersystem 32 und andere erdenkliche Mittel bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, die dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 40 bereitgestellt werden kann.
Das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 62 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Zurückfahrens des Anhängers 18 zu steuern. Zum Beispiel kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während der Ausrichtung des Fahrzeugs 12 am Kuppler 16 des Anhängers 18 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 18 reduzieren kann und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stillstand an einem bestimmten Endpunkt 70 des Pfades 20 bringen kann. Hierin wird offenbart, dass das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal entsprechend einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 18 ausgeben kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 64, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12, während dieses teilweise oder autonom mit dem Anhänger 18 ausgerichtet wird, zu regulieren. Wie vorangehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 18 zu verhindern.
Wie bereits erörtert, kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle („HMI “) 66 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 66 kann eine Fahrzeuganzeige 72 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 66 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 72 als Teil eines Touchscreens 74 mit einer Schaltung 76 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe entsprechend einem Standort über die Anzeige 72 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabepads oder dergleichen, können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 74 verwendet werden. Ferner kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 66 kommunizieren, wie etwa mit einem/r oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 80 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 80 kann ebenfalls die Anzeige 72 beinhalten, um einem Benutzer U ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 80 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 72 anzeigen und kann ferner konfiguriert sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 76 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 80 Rückkopplungsinformationen, wie etwa optische, akustische und taktile Warnungen, bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 ferner mit einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen 78 in Kommunikation stehen. Die Anzeigevorrichtungen 78 können herkömmlichen Fahrzeuganzeigen entsprechen, wie zum Beispiel einer Fahrzeughupe 78a, Leuchten 78b, einem Lautsprechersystem 78c, Fahrzeugzubehörteile 78d usw. In einigen Ausführungsformen können die Anzeigevorrichtungen 78 ferner ein oder mehrere Zubehörteile 78d beinhalten, die Kommunikationsvorrichtungen, Fernsteuerungen und einer Vielfalt von Vorrichtungen entsprechen können, die Zustands- und Betriebsrückkopplungen zwischen dem Benutzer U und dem Fahrzeug 12 bereitstellen können. So können in einigen Ausführungsformen zum Beispiel die HMI 66, die Anzeige 72 und der Touchscreen 74 von der Steuerung 14 gesteuert werden, um Zustandsaktualisierungen bereitzustellen, die den Betrieb identifizieren oder Anweisungen oder Rückkopplungen zum Steuern des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 empfangen. Außerdem kann die tragbare Vorrichtung 80 in einigen Ausführungsformen mit der Steuerung 14 in Kommunikation stehen und konfiguriert sein, um eine oder mehrere Warnungen oder Nachrichten im Zusammenhang mit dem Betrieb des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 anzuzeigen oder anderweitig anzugeben.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 14 mit einem Mikroprozessor 82 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 84 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, einschließlich des Bildgebungssystems 60, des Servolenksystems 50, des Fahrzeugbremssteuersystems 62, des Antriebsstrangsteuersystems 64 und anderer Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen. Die Steuerung 14 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 50 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrpfad 20 (3) zur Ausrichtung am Koppler 16 des Anhängers 18 zu erzielen. Die Steuerung 14 kann den Mikroprozessor 82 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Außerdem kann die Steuerung 14 den Speicher 84 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 86 und/oder Anhängerkupplungsdetektionsroutine, einer Pfadableitungsroutine 88 und einer Betriebsroutine 90.
Es ist anzumerken, dass die Steuerung 14 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 50 und andere denkbare bordeigene oder externe Fahrzeugsteuersysteme integriert. Es versteht sich ferner, dass die Bildverarbeitungsroutine 86 durch einen dedizierten Prozessor durchgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, darunter den Mikroprozessor 82, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie zum Beispiel die hierin beschriebene, hierin als ein „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es/er ebenfalls umsetzen kann (darunter simultan mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 86).
Das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 kann auch das Bildgebungssystem 60 enthalten, das eine oder mehrere Außenkameras 60a-60d beinhaltet. Beispiele für Außenkameras sind in 4 veranschaulicht und beinhalten die hintere Kamera 60a, die Kamera 60b einer dritten Bremsleuchte (center high-mount stop light camera - CHMSL-Kamera) und die zur Seite zeigenden Kameras 60c und 60d, obwohl andere Anordnungen einschließlich zusätzlicher oder alternativer Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 60 eine hintere Kamera 60a allein beinhalten oder kann so konfiguriert sein, dass das System 10 nur die hintere Kamera 60a in einem Fahrzeug mit mehreren externen Kameras verwendet. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 60 enthaltenen Kameras 60a-60d derart positioniert sein, dass sie sich im Allgemeinen in ihren jeweiligen Sichtfeldern überlappen, die in der dargestellten Anordnung die Sichtfelder 92a, 92b, 92c und 92d beinhalten, um jeweils der hinteren Kamera 60a, der Kamera 60b des dritten Bremslichts (CHMSL-Kamera) und den zur Seite zeigenden Kameras 60c und 60d zu entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten von zwei oder mehr der Kameras 60a-60d in der Bildverarbeitungsroutine 86 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 60 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden.
Als ein Beispiel für das Kombinieren von Bilddaten von mehreren Kameras können die Bilddaten dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 92a, 92b, 92c und 92d zu rekonstruieren, darunter jegliche Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder der Koppler 16) darin. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, verwendet werden, um einen Standort des Objekts bezogen auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 86 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb von Bilddaten von den verschiedenen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d innerhalb des Bildgebungssystems 60 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 86 Informationen in Bezug auf die Positionierung von jeglichen Kameras 60a, 60b, 60c und 60d, die an dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das System 10 verwendet werden, darunter in Bezug auf den Mittelpunkt 96 (1) des Fahrzeugs 12 beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 60a, 60b, 60c und 60d bezogen auf den Mittelpunkt 96 und/oder aufeinander für Objektpositionierungsberechnungen verwendet werden können und zu Objektpositionsdaten zum Beispiel relativ zu dem Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12 führen, oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Anhängerkupplungskugel 22a (1) mit bekannten Positionen bezogen auf den Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12.
Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann spezifisch programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, um den Koppler 16 in Bilddaten zu lokalisieren. In einem Beispiel kann Bildverarbeitungsroutine 86 den Koppler 16 in den Bilddaten auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Merkmalen des Kopplers 16 oder von Anhängerkupplungen im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in der Form eines Stickers oder dergleichen in einer spezifizierten Position bezogen auf den Koppler 16 auf eine ähnliche Weise an dem Anhänger 18 angebracht werden, wie sie in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 9,102,271 beschrieben ist, dessen Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 86 mit identifizierenden Merkmalen der Markierung zur Lokalisierung in Bilddaten sowie der Positionierung des Kopplers 16 bezogen auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 24 des Kopplers 16 auf Grundlage des Standorts der Markierung bestimmt werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 14 die Bestätigung des bestimmten Kopplers 16 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 74 einholen. Wenn die Bestimmung des Kopplers 16 nicht bestätigt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 24 des Kopplers 16 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 74 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer U zu ermöglichen, die dargestellte Position 24 des Kopplers 16 auf dem Touchscreen 74 zu bewegen, den die Steuerung 14 verwendet, um die Bestimmung der Position 24 des Kopplers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten anzupassen. Alternativ kann der Benutzer U die Position 24 des Kopplers 16 innerhalb eines auf der HMI 66 dargestellten Bildes visuell bestimmen und kann eine Berührungseingabe ähnlich derjenigen bereitstellen, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 15/583,014 beschrieben ist, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Die Bildverarbeitungsroutine 86 kann dann den Standort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem 36 korrelieren, das auf die auf der Anzeige 72 angezeigten Bilddaten angewendet wird, das wie in 3 gezeigt dargestellt sein kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 86 und Betriebsroutine 90 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Pfad 20 zu bestimmen, entlang dessen das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Anhängerkupplungskugel 22a und den Koppler 16 des Anhängers 18 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine anfängliche Position des Fahrzeugs 12 bezogen auf den Anhänger 18 derart sein, dass sich der Koppler 16 lediglich in dem Sichtfeld 92c der zu Seite zeigenden Kamera 60c befindet, wobei das Fahrzeug 12 seitlich zu dem Anhänger 18 positioniert ist, aber wobei der Koppler 16 fast in Längsrichtung an der Anhängerkupplungskugel 22a ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann die Bildverarbeitungsroutine 86 bei der Einleitung des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10, zum Beispiel durch Benutzereingaben auf dem Touchscreen 74, den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten der Kamera 60c identifizieren und die Position 24 des Kopplers 16 in Bezug auf die Anhängerkupplungskugel 22a schätzen. Die Position 24 des Kopplers 16 kann vom System 10 unter Verwendung der Bilddaten in Übereinstimmung mit dem Empfangen von Brennweiteninformationen innerhalb der Bilddaten identifiziert werden, um einen Abstand D_c zum Koppler 16 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen dem Koppler 16 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Diese Informationen können dann in Anbetracht der Position 24 des Kopplers 16 innerhalb des Sichtfelds 92c der Bilddaten verwendet werden, um die Höhe H_c des Kopplers 16 zu bestimmen oder zu schätzen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 bestimmt und optional durch den Benutzer U bestätigt worden ist, kann die Steuerung 14 die Kontrolle über zumindest das Fahrzeuglenksystem 50 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Pfades 20 zu steuern, um die Anhängerkupplungsposition 26 der Fahrzeuganhängerkupplungskugel 22a an dem Koppler 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezug auf die 3 und 4 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 14, nachdem sie die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16, wie vorstehend erläutert, geschätzt hat, in einem Beispiel die Pfadableitungsroutine 88 ausführen, um den Fahrzeugpfad 20 zu bestimmen, um die Fahrzeuganhängerkupplungskugel 22a am Koppler 16 auszurichten. Insbesondere kann die Steuerung 14 verschiedene Merkmale des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 84 gespeichert haben, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Anhängerkupplungskugel 22a, die hierin als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max , um den die gelenkten Räder 54 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ,}$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 14 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 50 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{1}{W tan δ_{m a x}} .$
Die Pfadableitungsroutine 88 kann programmiert sein, um den Fahrzeugpfad 20 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeuganhängerkupplungskugel 22a an der geschätzten Position 24 des Kopplers 16 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, um es zu ermöglichen, dass durch den Pfad 20 der mindestmögliche Raum und die mindestens erforderlichen Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann die Pfadableitungsroutine 88 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 96 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 34 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 36 basieren kann, um sowohl einen seitlichen Abstand zum Koppler 16 als auch einen vorderen oder hinteren Abstand zum Koppler 16 zu bestimmen und einen Pfad 20 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 50 erzielt wird. Bei der Ableitung des Pfades 20 wird ferner die Positionierung der Anhängerkupplungskugel 22a auf Grundlage der Länge L relativ zum nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 96 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifizierten bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Anhängerkupplungskugel 22a an dem Koppler 16 zu bestimmen.
Wie vorstehend erörtert, kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 Bilddaten für die Bildverarbeitungsroutine 86 bereitstellen, die durch die Bildverarbeitungsroutine 86 verwendet werden können (durch den vorstehend beschriebenen Prozess oder durch andere verfügbare Prozesse), um die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a (d. h. eine vertikale Komponente der Daten, einschließlich der Position 24 des Kopplers 16) zu bestimmen. Die Bilddaten können von einer oder mehreren der Kameras 60a-60d des Bildgebungssystems 60 erfasst werden. Ferner kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a im Speicher 84 gespeichert haben oder anderweitig bestimmen. In einem Beispiel kann ein Benutzer U während einer anfänglichen Einstellungsroutine für das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 dazu aufgefordert werden, die Anhängerkupplungskugel 22a durch Zusammenbauen einer Kugelhalterung, einschließlich der Anhängerkupplungskugel 22a, mit einem Empfänger, der an der Rückseite des Fahrzeugs 12 positioniert ist, zu installieren. Der Benutzer U kann dann gebeten werden, die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a (wie etwa bis zu der Oberseite oder der Mitte davon) zu messen und diesen Messwert zum Beispiel über die HMI 66 in den Speicher 84 einzugeben. Auf diese Weise kann eine Anzahl von unterschiedlichen Höhenmesswerten für eine Vielzahl von Anhängerkupplungskugeln, die in Verbindung mit dem jeweiligen Fahrzeug 12 verwendet werden, in dem Speicher 84 gespeichert werden und durch den Benutzer U ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann sich die Anhängerkupplungskugel 22a im Sichtfeld 92a der hinteren Kamera 60a befinden, sodass Bilddaten verarbeitet werden können, um die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a in Echtzeit oder auf Abruf zu bestimmen.
Nun wird auf die 5, 6A und 6B Bezug genommen, wobei, wie bereits erörtert, das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 konfiguriert sein kann, um eine Konfiguration der Anhängerkupplungskugel 22a in Verbindung mit dem Fahrzeug 12 zu detektieren und/oder zu speichern. In einigen Ausführungsformen kann das System 10 konfiguriert sein, um eine Vielzahl von Konfigurationen 30 der Anhängerkupplungsanordnungen 22 zu speichern, die einen Durchmesser und eine Verbindungskonfiguration der Anhängerkupplungskugel 22a über den Anhängerkupplungsadapter 22b oder die Kugelhalterung identifizieren. Die Anhängerkupplungsanordnung 22 kann die Anhängerkupplungskugel 22a in einer Vielfalt von Konfigurationen mit dem Fahrzeug verbinden. Im Betrieb kann der Benutzer U des Systems 10 die Anhängerkupplungskugel 22a und den Anhängerkupplungsadapter 22b über die HMI 66 auswählen, was in Bezug auf die 7 und 8 näher erörtert ist. Jede der Kombinationen kann zu einer Variation der Anhängerkupplungsposition 26 und/oder der Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a führen. Eine erste Konfiguration 30a und eine zweite Konfiguration 30b der Anhängerkupplungsanordnung 22 sind in den 6A bzw. 6B gezeigt.
Wie in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen näher erörtert, kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 konfiguriert sein, um eine Höhe H_c des Kopplers 16 zu detektieren und die Navigation des Fahrzeugs 12 entlang des Fahrzeugpfades 20 zu steuern. Während der Steuerung des Fahrzeugs 12 kann das System 10 identifizieren, ob die Anhängerkupplungskugel 22a mit dem Koppler 16 kompatibel ist. Darüber hinaus kann das System 10 bestimmen, ob die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a mit der Höhe H_c des Kopplers 16 kompatibel ist (z. B. unter dieser liegt oder kleine als diese ist). In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 konfiguriert sein, um die Abmessungen und die Kompatibilität von jeder von einer Vielzahl von Anhängerkupplungsanordnungen 22 mit einer Vielzahl von Anhängern zu detektieren und/oder zu speichern, um eine Benutzerfreundlichkeit und Genauigkeit des Systems 10 zu verbessern. In einigen Ausführungsformen kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 ferner konfiguriert sein, um eine Verbindungskonfiguration des Kopplers 16 des Anhängers 18 zu erkennen.
Unter Bezugnahme auf 5 kann die Steuerung 14 konfiguriert sein, um die vom Bildgebungssystem 60 empfangenen Bilddaten zu verarbeiten und ein oder mehrere der Sichtfelder 92 auf der Anzeige 72 des Fahrzeugs 12 anzuzeigen. Basierend auf den vom Bildgebungssystem 60 empfangenen Bilddaten kann die Steuerung 14 konfiguriert sein, um die Position 24 des Kopplers 16 sowie die Verbindungskonfiguration 94 des Anhängers 18 zu identifizieren. Wie gezeigt, kann die Steuerung 14 als Reaktion auf die Aktivierung der Anhängerverbindungsroutine eine Vielzahl von Verbindungskonfigurationen 94 für den Anhänger 18 auf der HMI 66 darstellen. Dementsprechend können die Verbindungskonfigurationen 94 für den Anhänger 18 durch die Bildverarbeitungsroutine 86 basierend auf gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Merkmalen des Kopplers 16, des Anhängers 18 oder von Anhängerkupplungen im Allgemeinen detektiert oder identifiziert werden.
Unter Bezugnahme auf die 6A, 6B, 7 und 8 kann die Anhängerverbindungsroutine nun weiterhin den Benutzer U detektieren oder auffordern, die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 zu identifizieren. Wie in den 6A und 6B gezeigt, kann das Bildgebungssystem 60 konfiguriert sein, um die Anhängerkupplungskugel 22a in einer Vielzahl von Konfigurationen 30 zu detektieren, die eine erste Konfiguration 30a und eine zweite Konfiguration 30b beinhalten kann. In der ersten Konfiguration 30a kann die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a größer sein als die Höhe Hb in der zweiten Konfiguration 30b. Zusätzlich können der Durchmesser der Anhängerkupplungskugel 22a und die Anhängerkupplungsposition 26 in jeder der Konfigurationen 30 variieren. Das Identifizieren derartiger Unterschiede in den Konfigurationen 30 kann wichtig sein, um sicherzustellen, dass das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 die Höhe Hb der Anhängerkupplungskugel 22a und die Kompatibilität zwischen der Anhängerkupplungskugel 22a und dem Anhänger 18 genau bestimmen kann.
Die Offenbarung sieht vor, dass die Steuerung 14 die Konfiguration 30 über die Bildverarbeitungsroutine 86 detektiert und/oder den Benutzer U auffordert, die Konfiguration 30 auf der HMI 66 zu identifizieren. Basierend auf der Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 sowie der Vorrichtungskonfiguration 94 des Anhängers 18 kann die Steuerung 14 die Höhe Hb und Position der Anhängerkupplungskugel 22a sowie die Kompatibilität der Anhängerkupplungskugel 22a mit dem Anhänger 18 identifizieren. Dementsprechend kann die Steuerung 14 konfiguriert sein, um eine Kompatibilität der Anhängerkupplungskugel 22a mit dem Anhänger 18 zu identifizieren und einen Standort der Anhängerkupplungskugel 22a anzupassen, um die Genauigkeit der Pfadableitungsroutine 88 aufrechtzuerhalten. Obwohl die Offenbarung in Bezug auf spezifische Ausführungsformen, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind, erörtert wird, kann das System 10 umgesetzt werden, um für eine Vielfalt von Anwendungen geeignet zu sein, ohne vom Geist der Offenbarung abzuweichen.
Wie in 7 gezeigt, zeigt die Anzeige 72 der HMI 66 der Darstellung nach eine manuelle Auswahl für die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22. Wie veranschaulicht, wird die Vielzahl der Konfigurationen 30 auf der Anzeige 72 gezeigt, wodurch der Benutzer U aufgefordert wird, die aktuelle Konfiguration zu identifizieren. Jede der Konfigurationen 30 kann nach einer Ersteinrichtung im Speicher 84 gespeichert werden. So kann die Steuerung 14 nach der Ersteinrichtung für jede der Konfigurationen 30 den Benutzer U beispielsweise auffordern, die Details der Konfiguration über eine Konfiguration-Hinzufügen-Option 96 einzugeben. Auf diese Weise kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 konfiguriert sein, um den Benutzer U aufzufordern, als Reaktion auf die Initialisierung der Anhängerkupplungsunterstützungsroutine eine Auswahl zu treffen, welche die Anhängerkupplungsanordnung 22 oder die Abmessungen der Anhängerkupplungsanordnung identifiziert.
Wie gezeigt, kann jede der Konfigurationen 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 eine Identifizierung des Anhängerkupplungsadapters 22b sowie der Anhängerkupplungskugel 22a umfassen. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 Änderungen der Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 erkennen und die Konfiguration 30 mit der Verbindungskonfiguration 94 des Anhängers 18 vergleichen. So kann beispielsweise die Steuerung die Größe der Anhängerkupplungskugel 22a mit der Größe des Kopplers 16 vergleichen, um sicherzustellen, dass die Größen kompatibel sind. Jede der Verbindungskonfigurationen 94 kann einen Namen oder eine Kennung für den Anhänger 18 sowie Informationen über den Durchmesser des Kopplers 16 beinhalten. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 die Größe der Anhängerkupplungskugel 22a mit der Verbindungskonfiguration 94 des Anhängers 18 vergleichen, um die Kompatibilität des Kopplers 16 des Anhängers 18 mit der Anhängerkupplungsanordnung 22 zu identifizieren.
Unter Bezugnahme auf 8 kann die Steuerung 14 nun in einigen Ausführungsformen konfiguriert sein, um die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 zu detektieren. Nach der Einleitung des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10, beispielsweise durch Benutzereingaben auf dem Touchscreen 74 der HMI 66, kann die Bildverarbeitungsroutine 86 zum Beispiel die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 in den Bilddaten im ersten Sichtfeld 92a der Kamera 60a identifizieren. Wie bereits erörtert, kann die Steuerung 14 basierend auf den Bilddaten die relative Anhängerkupplungsposition 26 und die Proportionen der Anhängerkupplungskugel 22a im Sichtfeld 92a identifizieren. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 automatisch identifizieren und die Konfiguration 30 auf der Anzeige 72 der HMI 66 anzeigen.
Sobald die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 identifiziert ist, kann die Steuerung 14 den Benutzer U weiter auffordern, die Konfiguration 30 zu verifizieren. Wie in 8 gezeigt, kann die Steuerung 14 jede aus einer Vielzahl von Konfigurationen 30 anzeigen und eine detektierte Konfiguration 102 zur Auswahl oder Bestätigung durch den Benutzer U hervorheben. Sobald die Auswahl oder Detektion der Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 abgeschlossen ist, kann die Steuerung 14 die Pfadableitungsroutine 88 und die Betriebsroutine 90 einleiten. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 sicherstellen, dass der Betriebs des Anhängerkupplungsunterstützungssystems 10 benutzerfreundlich und intuitiv ist.
Nun wird auf 9 Bezug genommen, die ein Ablaufdiagramm zeigt, das ein Verfahren 110 zur Auswahl der Konfiguration 30 für die Anhängerkupplungsanordnung 22 zeigt. Im Betrieb beginnt das Verfahren 110 als Reaktion auf die Initialisierung einer Anhängerkupplungsverbindungsroutine, die vom Benutzer U über die HMI 66 ausgewählt werden kann (112). Das Verfahren 110 kann fortgesetzt werden, indem der Benutzer U aufgefordert wird, eine Anhängerkupplungskonfiguration auf der Anzeige 72 auszuwählen (114). Die Steuerung 14 kann dann den Benutzer U auffordern, zu identifizieren, ob es sich bei der Anhängerkupplungsanordnung 22 um eine gespeicherte Konfiguration oder eine neue Konfiguration handelt, wie im Entscheidungsschritt 116 beschrieben. Als Reaktion darauf, dass der Benutzer die Konfiguration 30 als zuvor gespeichert identifiziert, kann die Steuerung 14 mit Schritt 118 fortfahren und den Benutzer U auffordern, die Konfiguration 30 für die Anhängerkupplungsanordnung 22 auf der HMI 66 auszuwählen. Als Reaktion auf das Empfangen einer Auswahl der Konfiguration 30 kann die Steuerung 14 mit dem Durchführen der Anhängerkupplungsunterstützungsroutine fortfahren, indem die Pfadableitungsroutine 88 und die Betriebsroutine 90 verarbeitet werden (120).
Wenn in Schritt 116 eine neue Konfiguration (z. B. die Konfiguration-Hinzufügen-Option 96) ausgewählt wird, kann die Steuerung 14 dann damit fortfahren, die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 zu detektieren oder zu empfangen (122). Wie bereits erörtert, kann die Steuerung 14 die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 über die Bildverarbeitungsroutine 86 erfassen, indem die Bilddaten im ersten Sichtfeld 92a der Kamera 60a verarbeitet werden. Zusätzlich kann die Steuerung 14 konfiguriert sein, um eine Eingabe vom Benutzer U zu empfangen, welche die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 über die HMI 66 in Schritt 122 identifiziert. Nach der Identifizierung kann die Steuerung 14 die Konfiguration 30 der Anhängerkupplungsanordnung 22 verwenden, um die Anhängerkupplungsunterstützungsroutine durchzuführen (124). Auf diese Weise kann die Steuerung 14 konfiguriert sein, um die Pfadableitungsroutine 88 und die Betriebsroutine 90 für verschiedene Konfigurationen der Anhängerkupplungsanordnung 22 und des Kopplers 16 des Anhängers 18 zu verarbeiten und zu abzuschließen.
Nach Abschluss der Anhängerkupplungsunterstützungsroutine in Schritt 124 kann die Steuerung 14 den Benutzer U über die HMI auffordern, zu spezifizieren, ob die neue Konfiguration aus Schritt 122 gespeichert werden soll oder nicht (126). Die Steuerung 14 kann dann basierend auf einer durch die HMI 66 empfangenen Eingabe bestimmen, ob der Benutzer U entscheidet, die neue Konfiguration zu speichern (128). Wenn die neue Konfiguration in Schritt 128 gespeichert wird, kann die Steuerung 14 die neue Konfiguration im Speicher 84 speichern (130). Nach den Schritten 128 und 130 kann das Verfahren 110 fortgesetzt werden, indem die Anhängerkupplungsunterstützungsroutine in Schritt 132 abgeschlossen wird. Dementsprechend kann das System 10 eine verbesserte Bedienerfreundlichkeit des Fahrzeugs 12 ermöglichen, indem es die Anhängerkupplungsanordnung 22 detektiert und das Fahrzeug 12 mit dem Anhänger 18 verbindet.
Es versteht sich, dass Variationen und Abwandlungen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Für die Zwecke dieser Offenbarung bezeichnet der Ausdruck „gekoppelt“ (in all seinen Formen wie koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) im Allgemeinen das direkte oder indirekte Verbinden von zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten miteinander. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach stationär oder dem Wesen nach beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche dazwischenliegende Elemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft oder dem Wesen nach abnehmbar oder lösbar sein, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben.
Es ist zudem wichtig, festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt, lediglich veranschaulichend sind. Wenngleich nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, wird der Fachmann, der diese Offenbarung betrachtet, ohne Weiteres erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen von Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen etc.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, einstückig ausgebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder sonstigen Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist zu beachten, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in beliebigen aus einer breiten Vielfalt an Farben, Texturen und Kombinationen konstruiert werden können. Entsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen enthalten sind. Andere Ersetzungen, Modifikationen, Veränderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb der beschriebenen Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden können. Die hierin offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist, eine Anzeige, und eine Steuerung, die konfiguriert ist zum Zugreifen auf eine gespeicherte Konfiguration für die Anhängerkupplungsanordnung, Anzeigen der gespeicherten Konfiguration auf der Anzeige, Empfangen einer Auswahl der gespeicherten Konfiguration und Programmieren eines Merkmals der Anhängerkupplungsanordnung auf der Grundlage der Auswahl.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Anhängerkupplungsanordnung eine Anhängerkupplungskugel in Verbindung mit einem Anhängerkupplungsadapter, wobei der Anhängerkupplungsadapter in Verbindung mit dem Fahrzeug steht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Anzeige eine Benutzerschnittstelle, die konfiguriert ist, um die gespeicherte Konfiguration anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die gespeicherte Konfiguration eine Vielzahl von Konfigurationen für die Anhängerkupplungsanordnung, auf die in einem Speicher zugegriffen wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die gespeicherte Konfiguration im Speicher auf der Grundlage eines vorherigen Datensatzes für die Anhängerkupplungsanordnung gespeichert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die gespeicherte Konfiguration als Reaktion auf Empfangen einer Benutzereingabe gespeichert, die eine Anweisung zum Speichern einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifiziert.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch mindestens einen Bildsensor, der konfiguriert ist, um Bilddaten in Kommunikation mit der Steuerung zu erfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert zum Detektieren einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung über eine Bildverarbeitungsroutine, die für die vom Bildsensor erfassten Bilddaten verarbeitet wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Bildverarbeitungsroutine eine Identifizierung einer Proportion einer Anhängerkupplungskugel und einer Position der Anhängerkupplungskugel in den Bilddaten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert zum Identifizieren einer Kopplerkonfiguration für einen Anhänger; und, auf der Grundlage der Kopplerkonfiguration, Bestimmen einer Verbindungskompatibilität zwischen der Anhängerkupplungsanordnung und dem Koppler.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verbindungskompatibilität einen Anhängerkupplungskugeldurchmesser einer Anhängerkupplungskugel der Anhängerkupplungsanordnung und einen Verbindungsdurchmesser des Kopplers.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Identifizieren einer Anhängerkupplungsanordnung in Verbindung mit einem Fahrzeug Erfassen von Bilddaten, welche die Anhängerkupplungsanordnung umfassen, Verarbeiten der Bilddaten, die eine Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifizieren, Identifizieren eines Standorts eines Kopplers eines Anhängers und Steuern einer Navigation des Fahrzeugs auf der Grundlage der Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung und des Standorts des Kopplers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung mindestens eins von einem Anhängerkupplungskugeldurchmesser einer Anhängerkupplungskugel und einer Position der Anhängerkupplungskugel.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Verarbeiten einer Pfadableitungsroutine, die einen Navigationspfad des Fahrzeugs identifiziert, wobei die Anhängerkupplungskugel auf der Grundlage der Position der Anhängerkupplungskugel an dem Koppler ausgerichtet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Erfassen von Bilddaten des Anhängers und Identifizieren einer Kopplerkonfiguration, die einen Verbindungsdurchmesser des Kopplers umfasst, auf der Grundlage der Bilddaten des Anhängers.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Vergleichen der Kopplerkonfiguration mit der Anhängerkupplungskonfiguration und Identifizieren einer Kompatibilität des Kopplers mit der Anhängerkupplungskugel.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Empfangen einer Eingabe, welche die Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung verifiziert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist, ein Bildgebungssystem, das konfiguriert um Bilddaten zu erfassen, welche die Anhängerkupplungsanordnung umfassen, eine Benutzerschnittstelle, die eine Anzeige und eine Steuerung umfasst, die konfiguriert zum Detektieren der Anhängerkupplungsanordnung in den Bilddaten, Anzeigen einer gespeicherten Konfiguration auf der Anzeige, Empfangen einer Auswahl der gespeicherten Konfiguration und Steuern eines automatisierten Navigationsvorgangs des Fahrzeugs auf der Grundlage der Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert zum Detektieren einer Anhängerkupplungskonfiguration der Anhängerkupplungsanordnung über eine Bildverarbeitungsroutine, die für die vom Bildsensor erfassten Bilddaten verarbeitet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert zum Identifizieren einer Kopplerkonfiguration eines Anhängers in den Bilddaten und, auf der Grundlage der Anhängerkonfiguration, Bestimmen einer Verbindungskompatibilität zwischen der Anhängerkupplungsanordnung und dem Koppler.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0025]

Claims

Fahrzeugsystem, umfassend: eine Anhängerkupplungsanordnung, die an einem Fahrzeug montiert ist; eine Anzeige; und eine Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Zugreifen auf eine gespeicherte Konfiguration für die Anhängerkupplungsanordnung; Anzeigen der gespeicherten Konfiguration auf der Anzeige; Empfangen einer Auswahl der gespeicherten Konfiguration; und Programmieren eines Merkmals der Anhängerkupplungsanordnung auf der Grundlage der Auswahl.
System nach Anspruch 1, wobei die Anhängerkupplungsanordnung eine Anhängerkupplungskugel in Verbindung mit einem Anhängerkupplungsadapter umfasst, wobei der Anhängerkupplungsadapter in Verbindung mit dem Fahrzeug steht.
System nach Anspruch 1, wobei die Anzeige eine Benutzerschnittstelle umfasst, die konfiguriert ist, um die gespeicherte Konfiguration anzuzeigen.
System nach Anspruch 1, wobei die gespeicherte Konfiguration eine Vielzahl von Konfigurationen für die Anhängerkupplungsanordnung umfasst, auf die in einem Speicher zugegriffen wird.
System nach Anspruch 1, wobei die gespeicherte Konfiguration im Speicher auf der Grundlage eines vorherigen Datensatzes für die Anhängerkupplungsanordnung gespeichert ist.
System nach Anspruch 5, wobei die gespeicherte Konfiguration als Reaktion auf Empfangen einer Benutzereingabe gespeichert ist, die eine Anweisung zum Speichern einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifiziert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: mindestens einen Bildsensor, der konfiguriert ist, um Bilddaten in Kommunikation mit der Steuerung zu erfassen.
System nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Detektieren einer Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung über eine Bildverarbeitungsroutine, die für die vom Bildsensor erfassten Bilddaten verarbeitet wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Bildverarbeitungsroutine eine Identifizierung einer Proportion einer Anhängerkupplungskugel und einer Position der Anhängerkupplungskugel in den Bilddaten umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Identifizieren einer Kopplerkonfiguration für einen Anhänger; und auf der Grundlage der Kopplerkonfiguration, Bestimmen einer Verbindungskompatibilität zwischen der Anhängerkupplungsanordnung und dem Koppler.
System nach Anspruch 10, wobei die Verbindungskompatibilität einen Anhängerkupplungskugeldurchmesser einer Anhängerkupplungskugel der Anhängerkupplungsanordnung und einen Verbindungsdurchmesser des Kopplers umfasst.
Verfahren zum Identifizieren einer Anhängerkupplungsanordnung in Verbindung mit einem Fahrzeug, umfassend: Erfassen von Bilddaten, welche die Anhängerkupplungsanordnung umfassen; Verarbeiten der Bilddaten, die eine Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung identifizieren; Identifizieren eines Standorts eines Kopplers eines Anhängers; und Steuern einer Navigation des Fahrzeugs auf der Grundlage der Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung und des Standorts des Kopplers.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Konfiguration der Anhängerkupplungsanordnung mindestens eins von einem Anhängerkupplungskugeldurchmesser einer Anhängerkupplungskugel und einer Position der Anhängerkupplungskugel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Verarbeiten einer Pfadableitungsroutine, die einen Navigationspfad des Fahrzeugs identifiziert, wobei die Anhängerkupplungskugel auf der Grundlage der Position der Anhängerkupplungskugel an dem Koppler ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, ferner umfassend: Erfassen von Bilddaten des Anhängers; und Identifizieren einer Kopplerkonfiguration, die einen Verbindungsdurchmesser des Kopplers umfasst, auf der Grundlage der Bilddaten des Anhängers.