DE102019121124A1

DE102019121124A1 - Kupplungsunterstützungssystem

Info

Publication number: DE102019121124A1
Application number: DE102019121124.7A
Authority: DE
Inventors: Douglas Rogan
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2020-02-06
Also published as: US20200039306A1; US10800217B2; CN110857018A

Abstract

Diese Offenbarung stelle ein Kupplungsunterstützungssystem bereit. Ein Kupplungsunterstützungssystem ist hierin bereitgestellt, das ein Erfassungssystem beinhaltet, das dazu konfiguriert ist, einen Anhänger nahe einem Fahrzeug zu detektieren. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ebenfalls eine Steuerung zum Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus; Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus; und Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen autonome und halbautonome Fahrzeugsysteme und insbesondere Kupplungsunterstützungssysteme, die das Kuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger vereinfachen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Prozess des Kuppelns eines Fahrzeugs an einen Anhänger kann schwierig sein, besonders für diejenigen, denen es an Erfahrung fehlt. Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein System, das den Prozess vereinfacht, indem ein Benutzer auf einfache jedoch intuitive Weise unterstützt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist hierin ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, einen Anhänger nahe einem Fahrzeug zu detektieren. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung zum Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus; Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus; und Steuern des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist hierin ein Kupplungsunterstützungsverfahren bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus. Das Verfahren beinhaltet ebenfalls ein Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Lokalisieren und Kartieren von zwei oder mehr Punkten relativ zueinander, die einen Anhänger angeben. Schließlich beinhaltet das Verfahren ein Steuern eines Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist hierin ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, unter Bedingungen mit hoher und niedriger Sichtbarkeit mit einer im Wesentlichen ähnlichen Genauigkeit zu arbeiten. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung zum Lokalisieren und Kartieren von Objekten nahe einem Fahrzeug als Reaktion auf von dem Sensor bereitgestellte Sensorsignale und zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler eines Anhängers auszurichten.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Draufsicht eines Fahrzeugs und eines Anhängers, wobei das Fahrzeug gemäß einigen Beispielen mit einem Kupplungsassistenzsystem (ebenfalls als ein „Kupplungsunterstützungssystem“ bezeichnet) ausgestattet ist;
2 ist ein Blockschema zur Veranschaulichung verschiedener Komponenten des Kupplungsunterstützungssystems gemäß einigen Beispielen;
3 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines Schritts der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
4 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
5 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
6 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger, die die Position einer Anhängerkupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs gemäß einigen Beispielen zeigt;
7 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs getrennt von dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
8 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs VIII aus 7; und
9 ist ein Ablaufdiagramm einer Betriebsroutine des Kupplungsunterstützungssystems auf Grundlage von Umgebungssichtbarkeitsniveaus gemäß einigen Beispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN BEISPIELE
Im Sinne der Beschreibung hierin beziehen sich die Begriffe „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“ und Ableitungen davon auf die Erfindung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, es sei denn, es ist ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben. Zudem versteht es sich, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der nachstehenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Beispiele für die in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Daher sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hierin offenbarten Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, die Ansprüche legen ausdrücklich etwas anderes fest.
Je nach Bedarf werden hierin detaillierte Beispiele der vorliegenden Erfindung offenbart. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Beispiele für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren entsprechen nicht zwingend einer detaillierten Ausgestaltung, und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht darzustellen. Demnach sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Hierin werden Bezugsausdrücke wie etwa erstes und zweites, oberes und unteres und dergleichen lediglich dazu verwendet, eine Einheit oder Handlung von einer anderen Einheit oder Handlung zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Handlungen zu erfordern oder zu implizieren. Es ist beabsichtigt, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“ oder eine beliebige sonstige Variation derselben eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, sodass ein Vorgang, Verfahren, Erzeugnis oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Aufzählung von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern auch andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder diesem Vorgang, Verfahren, Erzeugnis oder dieser Vorrichtung innewohnen. Ein Element, dem „umfasst“ vorangeht, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Erzeugnis oder der Vorrichtung, der/das/die das Element umfasst, aus.
Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Aufzählung von zwei oder mehr Elementen verwendet wird, dass jedes der aufgezählten Elemente einzeln verwendet werden kann oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr der aufgezählten Elemente verwendet werden kann. Wenn zum Beispiel eine Zusammensetzung so beschrieben wird, dass sie die Komponenten A, B und/oder C enthält, kann die Zusammensetzung nur A; nur B; nur C; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
Wie hier verwendet, ist „Sichtbarkeit“ ein Maß für die Entfernung, in der ein Objekt oder Licht klar erkannt werden kann. Dementsprechend kann ein Zustand geringer Sichtbarkeit bestehen, wenn das Objekt oder Licht aus einer Schwellenentfernung nicht erkennbar ist, und ein Zustand hoher Sichtbarkeit bestehen, wenn das Objekt oder Licht aus der Schwellenentfernung erkennbar ist. Das Objekt kann aufgrund nächtlicher Bedingungen (d. h. niedrigerer Lichtverhältnisse) und/oder atmosphärischer Störungen wie Nebel, Regen oder anderer Schwebeteilchen, die die Fähigkeit beeinträchtigen, ein Objekt aus der Schwellenwertentfernung zu unterscheiden, nicht erkennbar sein.
Die folgende Offenbarung beschreibt ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Das Kupplungsunterstützungssystem kann ein Erfassungssystem zum Detektieren eines Kopplers eines Anhängers nahe dem Fahrzeug und eine Steuerung zum Erzeugen eines Fahrzeugwegs zum Ausrichten des Fahrzeugs mit dem Koppler und/oder zum Bewegen des Fahrzeugs entlang des Wegs beinhalten. Das Erfassungssystem kann einen Radar- (radio detection and ranging) Sensor oder einen anderen Sensor beinhalten, der dazu in der Lage ist, wiederholbare und/oder genaue Annäherungsdaten unter Bedingungen hoher und niedriger Sichtbarkeit zu erzeugen. In einigen Fällen kann die Steuerung ein Umgebungssichtbarkeitsniveau bestimmen; einen Versatz von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus bestimmen; und das Fahrzeug entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers ausrichten.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 eine Steuerung 14, die Positionsdaten eines Kupplers 16 eines Anhängers 18 erlangt und einen Fahrzeugweg 20 (3) ableitet, um eine Kupplungsbaugruppe 22 des Fahrzeugs 12 mit dem Koppler 16 auszurichten. In einigen Beispielen kann die Kupplungsbaugruppe 22 eine Kugelhalterung 24 beinhalten, die eine Kupplungskugel 26 stützt. Die Kupplungskugel 26 kann an der Kugelhalterung 24 befestigt sein, die sich von dem Fahrzeug 12 erstreckt, und/oder die Kupplungskugel 26 kann an einem Abschnitt des Fahrzeugs 12 befestigt sein, wie etwa einem Stoßfänger des Fahrzeugs 12. Die Kugelhalterung 24 kann sich in einigen Beispielen mit einer Aufnahme 28 koppeln, die an dem Fahrzeug 12 befestigt ist.
Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 12 beispielhaft als ein Pickup-Truck verkörpert, der eine Ladefläche 30 aufweist, die über eine drehbare Heckklappe 32 zugänglich ist. Die Kupplungskugel 26 kann durch einen Kupplungskoppler 16 in Form einer Kupplungskugelaufnahme 34 aufgenommen werden, die an einem Anschlussendabschnitt einer Anhängerkupplung 16 bereitgestellt ist. Der Anhänger 18 ist beispielhaft als einachsiger Anhänger ausgeführt, von dem aus sich der Koppler 16 in Längsrichtung erstreckt. Es ist anzumerken, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 alternativ mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt werden können, um eine schwenkbare Verbindung bereitzustellen, wie etwa durch Verbinden mit einem fünften Radverbinder. Es wird außerdem vorgesehen, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 mehr als eine Achse beinhalten und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, die für verschiedene Lasten und Objekte konfiguriert sind, wie etwa ein Bootanhänger oder ein Flachbettanhänger, ohne dabei von den hierin bereitgestellten Lehren abzuweichen.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet das Kupplungsunterstützungssystem 10 ein Erfassungssystem 46, das verschiedene Sensoren und Vorrichtungen beinhaltet, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erhalten oder anderweitig bereitstellen. Zum Beispiel schließt das Erfassungssystem 46 in einigen Fällen ein Bildgebungssystem 36 ein, das einen oder mehrere externe Bildgeber 38, 40, 42, 44 oder andere sichtbasierte Vorrichtungen beinhaltet. Der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 beinhalten jeweils einen Bereichsbildsensor, wie etwa einen CCD- oder einen CMOS-Bildsensor, und eine Bildaufnahmeoptik, die ein Bild eines Bildgebungssichtfelds (z. B. Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b, 5) aufnehmen, das durch die Bildaufnahmeoptik definiert ist. In einigen Fällen können der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 einen Bildbereich 54 aus mehreren Bild-Frames ableiten, der auf einer Anzeige 118 gezeigt werden kann. In unterschiedlichen Beispielen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 einen oder mehrere beliebige von einem Bildgeber des dritten Bremslichts (center high-mount stop light - CHMSL) 38, einem hinteren Bildgeber 40, einem linken Seitensicht-Bildgeber 42 und/oder einem rechten Seitensicht-Bildgeber 44 beinhalten, obwohl auch andere Anordnungen möglich sind, die zusätzliche oder alternative Bildgeber beinhalten, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In einigen Beispielen kann das Bildgebungssystem 36 den hinteren Bildgeber 40 allein beinhalten oder kann derart konfiguriert sein, dass das Kupplungsunterstützungssystem 10 nur den hinteren Bildgeber 40 in einem Fahrzeug 12 mit den mehreren äußeren Bildgebern 38, 40, 42, 44 nutzt. In einigen Fällen können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 36 enthaltenen Bildgeber 38, 40, 42, 44 derart positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder allgemein überlappen, was in der dargestellten Anordnung in 5 die Sichtfelder 48, 50, 52a und 52b beinhaltet, um jeweils dem CHMSL-Bildgeber 38, dem hinteren Bildgeber 40 und den Seitensicht-Bildgebern 42 bzw. 44 zu entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 56 von zwei oder mehr der Bildgeber 38, 40, 42, 44 in einer Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 oder in einer weiteren dedizierten Bild-/Signalverarbeitungseinrichtung innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu einem einzelnen Bild oder einem Bildbereich 54 kombiniert werden. In einer Erweiterung derartiger Beispiele können die Bilddaten 56 dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten 56 abzuleiten, die dazu verwendet werden können, eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb sich überlappender Bereiche der verschiedenen Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b zu rekonstruieren, darunter jegliche Objekte (z. B. Hindernisse oder der Koppler 16) darin.
In einigen Beispielen kann die Verwendung von zwei Bildern, die das gleiche Objekt beinhalten, verwendet werden, um einen Standort des Objekts relativ zu den zwei Bildgebern 38, 40, 42 und/oder 44 zu bestimmen, unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildgebern 38, 40, 42, 44 durch projektive Geometrie der Bildgeber 38, 40, 42, 44. In dieser Hinsicht kann das Bild-/Signalverarbeitungsprogramm 58 bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 56 von den unterschiedlichen Bildgebern 38, 40, 42, 44 innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu identifizieren. Die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 kann Informationen in Bezug auf die Positionierung von jeglichen Bildgebern 38, 40, 42, 44 beinhalten, die am Fahrzeug 12 vorhanden sind oder durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 verwendet werden, darunter relativ zu einem Mittelpunkt 62 (1) des Fahrzeugs 12. Zum Beispiel können die Positionen der Bildgeber 38, 40, 42, 44 relativ zu dem Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12 und/oder zueinander für Objektpositionierungsberechnungen und zum Ergeben von Objektpositionsdaten, zum Beispiel relativ zu dem Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12, oder anderen Merkmalen des Fahrzeugs 12, wie zum Beispiel der Kupplungskugel 26 (1), mit bekannten Positionen relativ zu dem Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12, auf eine Weise verwendet werden, die ähnlich jener ist, die in der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 15/708,427 , angemeldet 19. September 2017 mit dem Titel „HITCH ASSIST SYSTEM WITH HITCH COUPLER IDENTIFICATION FEATURE AND HITCH COUPLER HEIGHT ESTIMATION“ beschrieben ist, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 können ein Näherungssensor 64 oder ein Array davon und/oder andere Fahrzeugsensoren 70 Sensorsignale bereitstellen, die die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeitet, um verschiedene Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12, des Anhängers 18 und/oder des Kopplers 16 des Anhängers 18 zu bestimmen. Der Näherungssensor 64 kann auch dazu verwendet werden, eine Höhe und eine Position des Kopplers 16 zu bestimmen. Der Näherungssensor 64 kann als eine beliebige Art von Sensor konfiguriert sein, wie etwa als ein Ultraschallsensor, ein Radio-Detection-and-Ranging-(Radar-)Sensor, ein Sound-Navigation-and-Ranging-(SONAR-)Sensor, ein Light-Detection-and-Ranging-(LIDAR-)Sensor, ein sichtbasierter Sensor und/oder eine beliebige andere fachbekannte Art von Sensor.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2, ein Positionsbestimmungssystem 66 kann eine Koppelnavigationsvorrichtung 68 beinhalten, oder zusätzlich oder alternativ ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS), das einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 bestimmt. Zum Beispiel kann die Koppelnavigationsvorrichtung 68 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 in einem örtlich begrenzten Koordinatensystem auf Grundlage von mindestens einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder einem Lenkwinkel δ (3) ermitteln und nachverfolgen. Die Steuerung 14 kann auch mit verschiedenen Fahrzeugsensoren 70 wirkgekoppelt sein, wie etwa einem Geschwindigkeitssensor 72 und einen Gierratensensor 74. Zusätzlich kann die Steuerung 14 mit einem oder mehreren Gyroskopen 76 und Beschleunigungsmessern 78 kommunizieren, um die Position, Ausrichtung, Richtung und/oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 zu messen.
Um eine autonome oder halbautonome Steuerung des Fahrzeugs 12 zu ermöglichen, kann die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 außerdem dazu konfiguriert sein, mit einer Vielfalt von Fahrzeugsystemen zu kommunizieren. Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 ein Servolenksystem 80 des Fahrzeugs 12 steuern, um die gelenkten Laufräder 82 des Fahrzeugs 12 zu betreiben, während sich das Fahrzeug 12 entlang eines Fahrzeugwegs 20 bewegt. Das Servolenksystem 80 kann ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering - EPAS) sein, das einen elektrischen Lenkmotor 84 zum Drehen der gelenkten Laufräder 82 bis zu einem Lenkwinkel auf Grundlage eines durch die Steuerung 14 erzeugten Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 86 des Servolenksystems 80 erfasst und der Steuerung 14 bereitgestellt werden kann. Wie hier beschrieben, kann der Lenkbefehl zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 12 während eines Manövers bereitgestellt werden und alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads 88 (3) oder einer Lenkeingabevorrichtung 90 bereitgestellt werden, die bereitgestellt sein kann, um es einem Fahrer zu ermöglichen, die gewünschte Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 zu steuern oder anderweitig zu modifizieren. Die Lenkeingabevorrichtung 90 kann drahtgebunden oder drahtlos kommunikativ mit der Steuerung 14 gekoppelt sein und stellt der Steuerung 14 Informationen bereit, welche die gewünschte Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 definieren. Als Reaktion darauf verarbeitet die Steuerung 14 die Informationen und erzeugt entsprechende Lenkbefehle, die dem Servolenksystem 80 des Fahrzeugs 12 zugestellt werden. In einigen Beispielen beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 90 einen Drehknopf 92, der zwischen einer Reihe gedrehter Positionen betätigt werden kann, die jeweils eine schrittweise Änderung der gewünschten Krümmung des Wegs 20 des Fahrzeugs 12 bereitstellen.
In einigen Beispielen kann das Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Laufrädern 82 des Fahrzeugs 12 gekoppelt sein, sodass sich das Lenkrad 88 über ein internes Drehmoment in Übereinstimmung mit den gelenkten Laufrädern 82 während eines autonomen Lenkens des Fahrzeugs 12 bewegt. In derartigen Fällen kann das Servolenksystem 80 einen Drehmomentsensor 94 beinhalten, der Drehmoment (z. B. Greifen und/oder Drehen) am Lenkrad 88 erfasst, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads 88 erwartet wird und daher ein manuelles Eingreifen durch den Fahrer anzeigt. In einigen Beispielen kann das externe Drehmoment, das auf das Lenkrad 88 ausgeübt wird, als Signal an die Steuerung 14, dass der Fahrer die manuelle Steuerung übernommen hat, und als Signal an das Kupplungsunterstützungssystem 10 dienen, die autonome Lenkfunktion einzustellen. Wie nachstehend detaillierter bereitgestellt, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 jedoch eine oder mehrere Funktionen/Vorgänge fortsetzen, während die autonome Lenkung des Fahrzeugs unterbrochen wird.
Die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 kann zudem mit einem Fahrzeugbremssteuersystem 96 des Fahrzeugs 12 kommunizieren, um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, wie etwa einzelne Raddrehzahlen des Fahrzeugs 12, zu empfangen. Zusätzlich oder alternativ können der Steuerung 14 Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen durch ein Antriebsstrangsteuersystem 98 und/oder den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 72 neben anderen denkbaren Mitteln bereitgestellt werden. Das Antriebsstrangsteuersystem 98 kann eine Drossel 100 und ein Getriebesystem 102 beinhalten. Ein Gangwahlhebel 104, der den Betriebsmodus eines Fahrzeuggetriebesystems 102 durch ein oder mehrere Zahnräder des Getriebesystems 102 steuert, kann innerhalb des Getriebesystem 102 angeordnet sein. In einigen Beispielen kann die Steuerung 14 dem Fahrzeugbremssteuersystem 96 Bremsbefehle bereitstellen, wodurch dem Kupplungsunterstützungssystem 10 ermöglicht wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während eines Manövers des Fahrzeugs 12 zu regulieren. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über Wechselwirkung mit dem Antriebsstrangsteuersystem 98 regeln kann.
Durch Interaktion mit dem Servolenksystem 80, dem Fahrzeugbremssteuersystem 96 und/oder dem Antriebsstrangsteuersystem 98 des Fahrzeugs 12 kann das Potential für nicht annehmbare Bedingungen reduziert werden, wenn sich das Fahrzeug 12 entlang des Wegs 20 bewegt. Zu Beispielen für nicht annehmbare Bedingungen zählen unter anderem eine Fahrzeugübergeschwindigkeitsbedingung, Sensorausfall und dergleichen. Unter derartigen Umständen ist sich der Fahrer des Ausfalls möglicherweise nicht bewusst, bis die unannehmbare Rückfahrbedingung unmittelbar bevorsteht oder bereits vorliegt. Deshalb wird hierin offenbart, dass die Steuerung 14 des Kupplungsunterstützungssystems 10 ein Warnsignal erzeugen kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, unmittelbar bevorstehende und/oder erwarteten unannehmbaren Rückfahrbedingung entspricht, und vor einem Eingreifen des Fahrers eine Gegenmaßnahme erzeugen kann, um eine derartige unannehmbare Rückfahrbedingung zu verhindern.
Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, einschließlich eines Fahrzeugbenachrichtigungssystems 106, das optische, akustische und taktile Benachrichtigungen und/oder Warnungen auslösen kann. Beispielsweise können die Fahrzeugbremsleuchten 108 und/oder die Warnblinkleuchten des Fahrzeugs einen optischen Warnhinweis bereitstellen. Eine Fahrzeughupe 110 und/oder ein Lautsprecher 112 können eine hörbare Warnung bereitstellen. Zusätzlich können die Steuerung 14 und/oder das Fahrzeugbenachrichtigungssystem 106 mit einer Benutzereingabevorrichtung, wie etwa einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - HMI) 114 des Fahrzeugs 12 kommunizieren. Die HMI 114 kann einen Touchscreen 116 oder andere Benutzereingabevorrichtung beinhalten, wie etwa eine Navigations- und/oder Unterhaltungsanzeige 118, die innerhalb eines Cockpit-Moduls, eines Armaturenbretts und/oder an einer beliebigen anderen Stelle innerhalb des Fahrzeugs 12, die zur Anzeige von Bildern geeignet ist, montiert ist und die Warnung anzeigt.
In einigen Fällen beinhaltet die HMI 114 ferner eine Eingabevorrichtung, die durch das Konfigurieren der Anzeige 118 als Teil des Touchscreens 116 mit einer Schaltung 120 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe, die einem Standort entspricht, über die Anzeige 118 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, darunter ein oder mehrere Joysticks, digitale Eingabefelder oder dergleichen können anstelle von oder zusätzlich zu dem Touchscreen 116 verwendet werden.
Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 über drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation mit einigen Formen der HMI 114 und/oder mit einem oder mehreren Handgeräten oder tragbaren Vorrichtungen 122 (1) kommunizieren, die zusätzlich und/oder alternativ als die Benutzereingabevorrichtung konfiguriert sind. Das Netzwerk kann einer oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen sein, die eine beliebige erwünschte Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel und Glasfaser) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk, drahtlos, Satellit, Mikrowelle und Hochfrequenz) Kommunikationsmechanismen und einer beliebigen gewünschten Netzwerktopologie (oder entsprechender Topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen verwendet werden) beinhaltet. Beispielhafte drahtlose Kommunikationsnetzwerke beinhalten Folgendes: einen drahtlosen Sendeempfänger (z. B. ein BLUETOOTH-Modul, einen ZIGBEE-Sendeempfänger, einen WLAN-Sendeempfänger, einen IrDA-Sendeempfänger, einen RFID-Sendeempfänger usw.), Nahverkehrsnetze (local area networks - LAN) und/oder Weitverkehrsnetze (wide area networks - WAN), einschließlich des Internets, die Datenkommunikationsdienste bereitstellen.
Die tragbare Vorrichtung 122 kann ebenfalls die Anzeige 118 zum Anzeigen von einem oder mehreren Bildern und anderen Informationen für einen Benutzer U beinhalten. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 122 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 118 anzeigen und kann ferner dazu in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 120 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 122 Rückkopplungsinformationen bereitstellen, wie etwa optische, akustische und taktile Warnungen. Es versteht sich, dass die tragbare Vorrichtung 122 eine beliebige von einer Vielfalt von Rechenvorrichtungen sein kann und einen Prozessor und einen Speicher beinhalten kann. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung 122 ein Mobiltelefon, eine mobile Kommunikationsvorrichtung, ein Funkschlüssel, ein Wearable (z. B. ein Fitness-Armband, eine Armbanduhr, eine Brille, Schmuck, ein Portemonnaie), Kleidungsstücke (z. B. ein T-Shirt, Handschuhe, Schuhe oder sonstige Accessoires), ein Personal Digital Assistant, Kopfhörer und/oder andere Vorrichtungen sein, die Funktionen für eine drahtlose Kommunikation und/oder beliebige drahtgebundene oder drahtlose Kommunikationsprotokolle beinhalten.
Die Steuerung 14 ist mit einem Mikroprozessor 124 und/oder einer anderen analogen und/oder digitalen Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer in einem Speicher 126 gespeicherter Logikroutinen konfiguriert. Die Logikroutinen können eine oder mehrere Routinen beinhalten, darunter die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58, eine Kupplungsdetektionsroutine, eine Wegableitungsroutine 128 und eine Betriebsroutine 130. Informationen von dem Bildgeber 40 oder anderen Komponenten des Erfassungssystems 46 können der Steuerung 14 über ein Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 12 zugestellt werden, zu dem ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) oder andere Protokolle, die in der Automobilindustrie verwendet werden, gehören können. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 eine eigenständige dedizierte Steuerung sein kann oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in den Bildgeber 40 oder eine andere Komponente des Kupplungsunterstützungssystems 10 zusätzlich zu beliebigen anderen denkbaren internen oder externen Fahrzeugsteuersystemen integriert ist.
Die Steuerung 14 kann eine beliebige Kombination aus Software und/oder Verarbeitungsschaltungen beinhalten, die zum Steuern der verschiedenen Komponenten des hierin beschriebenen Kupplungsunterstützungssystem 10 geeignet sind, einschließlich unter anderem Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen, programmierbarer Gate-Arrays und beliebiger anderer digitaler/oder analoger Komponenten sowie Kombinationen des Vorstehenden, zusammen mit Eingaben und Ausgaben zum Übermitteln von Steuersignalen, Antriebssignalen, Leistungssignalen, Sensorsignalen usw. Alle derartigen Rechenvorrichtungen und -umgebungen sollen von der Bedeutung des Ausdrucks „Steuerung“ oder „Prozessor“ im vorliegenden Zusammenhang abgedeckt sein, sofern keine andere Bedeutung ausdrücklich bereitgestellt ist oder sich anderweitig aus dem Kontext ergibt.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 2-6 kann die Steuerung 14 Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und - befehle dem Servolenksystem 80 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu bewirken, um einen befohlenen Fahrweg 20 zur Ausrichtung an dem Koppler 16 des Anhänger 18 zu erreichen. Es wird ferner angemerkt, dass die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 durch einen dedizierten Prozessor durchgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems 36 für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bild-/Signalverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, darunter dem Mikroprozessor 124, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der Bild-/Signalverarbeitungsfunktionalität vornimmt, wie zum Beispiel die hierin beschriebene, hierin als „Bild-/Signalprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von anderer Funktionalität, die es/er ebenfalls umsetzen kann (und gleichzeitig das Ausführen der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 beinhaltet).
In einigen Beispielen kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 16 in den Bilddaten 56 zu lokalisieren. In einigen Fällen kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 den Kuppler 16 in den Bilddaten 56 auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Eigenschaften des Kopplers 16 oder von Kupplungen im Allgemeinen identifizieren. In einigen Fällen kann eine Markierung in der Form eines Stickers oder dergleichen in einer spezifizierten Position relativ zu dem Kuppler 16 auf eine ähnliche Weise an dem Anhänger 18 angebracht werden, wie sie in dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 9,102,271 mit dem Titel „TRAILER MONITORING SYSTEM AND METHOD“ beschrieben ist, dessen Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. In derartigen Beispielen kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in den Bilddaten 56 sowie der Positionierung des Kopplers 16 relativ zu einer derartigen Markierung programmiert sein, sodass der Standort des Kopplers 16 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 14 über eine Eingabeaufforderung auf dem Touchscreen 116 und/oder die tragbare Vorrichtung 122 eine Bestätigung des Kopplers 16 ersuchen. Wenn die Bestimmung des Kopplers 16 nicht bestätigt wird, kann eine weitere Bild-/Signalverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Position 134 des Kopplers 16 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 116 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer U zu ermöglichen, die dargestellte Position 134 des Kopplers 16 auf dem Touchscreen 116 zu bewegen, was die Steuerung 14 verwendet, um die Bestimmung der Position 134 des Kopplers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten 56 anzupassen. Alternativ kann der Benutzer U die Position 134 des Kopplers 16 innerhalb eines auf der HMI 114 dargestellten Bildes visuell bestimmen und eine Berührungseingabe auf eine Art und Weise bereitstellen, die derjenigen ähnlich ist, die in der gleichzeitig anhängigen, gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Nr. 15/583,014 , eingereicht am 1. Mai 2017 und mit dem Titel „SYSTEM TO AUTOMATE HITCHING A TRAILER“ beschrieben ist, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Das Bild-/Signalverarbeitungsprogramm 58 kann dann der Standort der Berührungseingabe mit dem Koordinatensystem in Beziehung setzen, das auf den Bildbereich angewendet wird.
Wie in den 3-6 gezeigt, können in einigen beispielhaften Fällen des Kupplungsunterstützungssystems 10 die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 und die Betriebsroutine 130 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 20 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 26 und den Koppler 16 des Anhängers 18 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine anfängliche Position des Fahrzeugs 12 relativ zu dem Anhänger 18 derart sein, dass sich der Koppler 16 lediglich im Sichtfeld 52a des Seitenbildgebers 42 befindet, wobei das Fahrzeug 12 in der Breite zu dem Anhänger 18 positioniert ist, wobei der Koppler 16 aber fast längs mit der Kupplungskugel 26 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann beim Starten des Kupplungsunterstützungssystems 10, wie etwa durch Benutzereingabe auf dem Touchscreen 116, zum Beispiel das Bild-/Signalverarbeitungsprogramm 58 den Koppler 16 in den Bilddaten 56 des Bildgebers 42 identifizieren und die Position 134 des Kopplers 16 in Bezug auf die Kupplungskugel 26 unter Verwendung der Bilddaten 56 gemäß den vorstehend erörterten Beispielen oder durch andere bekannte Mittel schätzen, die das Empfangen von Brennweiteninformationen in den Bilddaten 56 beinhalten, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 16 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen dem Koppler 16 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 bestimmt und wahlweise durch den Benutzer bestätigt worden ist, kann die Steuerung 14 die Kontrolle zumindest über das Fahrzeuglenksystem 80 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Wegs 20 zu steuern, um die Fahrzeugkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 kann die Steuerung 14 (2), die die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einigen Beispielen die Wegableitungsroutine 128 ausführen, um den Fahrzeugweg 20 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 auszurichten. Die Steuerung 14 kann verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 speichern, die einen Radstand W, einen Abstand D von der Hinterachse zur Kupplungskugel 26, die hierin als die Deichsellänge bezeichnet wird, sowie einen maximalen Winkel δ_max beinhalten, bis zu dem die gelenkten Räder 82 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: $ρ = \frac{1}{W t a n δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 14 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 80 gesteuert werden kann, wie vorstehend erläutert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{1}{W t a n δ_{m a x}},$
Die Wegableitungsroutine 128 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 20 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 26 mit der geschätzten Position 134 des Kopplers 16 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius pmin berücksichtigt wird, was es ermöglichen kann, dass durch den Weg 20 der mindestmögliche Raum und die mindestens erforderlichen Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 128 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 62 des Fahrzeugs 12, einem Standort an der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 68 oder einem anderen bekannten Standort im Koordinatensystem beruhen kann, um sowohl einen seitlichen Abstand von dem Koppler 16 als auch einen vorderen und hinteren Abstand von dem Koppler 16 zu bestimmen und den Weg 20 abzuleiten, durch den die Seitwärts- und/oder Vorwärts-Rückwärts-Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 80 erzielt werden. Bei der Ableitung des Wegs 20 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 26 relativ zu dem nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 62 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren spezifischen bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 zu bestimmen.
Sobald der gewünschte Weg 20, einschließlich des Endpunkts 132, bestimmt wurde, kann die Steuerung 14 zumindest das Lenksystem 80 des Fahrzeugs 12 mit dem Antriebsstrangsteuersystem 98 und dem Bremssteuersystem 96 (unabhängig davon, ob diese durch den Fahrer oder durch die Steuerung 14 gesteuert werden) zur Steuerung der Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 Daten in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon vom Positionierungssystem 66 empfangen, während sie das Lenksystem 80 steuert, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 20 zu halten. Durch den Weg 20, der auf Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 80 bestimmt wurde, kann der Lenkwinkel δ, wie durch den Weg 20 vorgegeben, abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 dort entlang angepasst werden.
Wie in 3 veranschaulicht, kann die Anfangspositionierung des Anhängers 18 relativ zu dem Fahrzeug 12 derart sein, dass eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 für den gewünschten Fahrzeugweg 20 erforderlich ist, wie etwa, wenn sich der Anhänger 18 in der Breite versetzt zur Seite des Fahrzeugs 12 befindet. Auf diese Weise kann der Weg 20 verschiedene Segmente 136 des Fahrens des Fahrzeugs 12 nach vorne und/oder nach hinten beinhalten, getrennt durch Wendepunkte 138, an denen das Fahrzeug 12 zwischen einer Bewegung nach vorne und nach hinten wechselt. Im hier verwendeten Sinne sind „Wendepunkte“ beliebige Punkte entlang des Fahrzeugwegs 20, an denen ein Fahrzeugzustand geändert wird. Die Fahrzeugzustände beinhalten unter anderem eine Änderung der Geschwindigkeit, eine Änderung des Lenkwinkels δ, eine Änderung der Fahrzeugrichtung und/oder eines beliebigen anderen Fahrzeugzustands, der eingestellt werden kann. Wenn zum Beispiel eine Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, kann sich ein Wendepunkt 138 an der Stelle befinden, an der die Geschwindigkeit geändert wurde. In einigen Beispielen kann die Wegableitungsroutine 128 derart konfiguriert sein, dass sie ein gerades Rückwärtsfahrsegment 136 für eine definierte Entfernung vor dem Erreichen des Punktes beinhaltet, an dem die Kupplungskugel 26 mit der Position 134 des Kopplers 16 ausgerichtet ist. Die übrigen Segmente 136 können bestimmt werden, um die Seitwärts- und Vorwärts-/Rückwärts-Bewegung in dem kleinstmöglichen Bereich und/oder mit der geringsten Anzahl an Gesamtsegmenten 136 oder Wendepunkten 138 zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel von 3 kann der Weg 20 zwei Segmente 136 beinhalten, durch welche insgesamt die seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückgelegt wird, wobei eines davon das Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der rechten Lenkrichtung beinhaltet und das andere das Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der linken Lenkrichtung beinhaltet, während ein Segment 136 des geraden Rückwärtsfahrens bereitgestellt ist, um die Kupplungskugel 26 in eine Versatzausrichtung 134 des Kopplers 16 zu bringen. Daraufhin ist ein Wendepunkt 138 beinhaltet, an dem das Fahrzeug 12 vom Vorwärtsfahren zum Rückwärtsfahren übergeht, gefolgt von dem zuvor erwähnten geraden Rückwärtsfahrsegment 136. Es ist anzumerken, dass Variationen des abgebildeten Wegs 20 verwendet werden können, die eine Variation mit einem einzigen Vorwärtsfahrsegment 136 in einem rechten Lenkwinkel δ beinhalten, der kleiner ist als der maximale Lenkwinkel δ_max, gefolgt von einem Wendepunkt 138 und einem Rückwärtsfahrsegment 136 in einem maximalen linken Lenkwinkel δ_max mit einem kürzeren geraden Rückwärtsfahrsegment 136, wobei noch weitere Wege 20 möglich sind.
In einigen Fällen kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 dazu konfiguriert sein, mit dem Fahrzeug 12 nur beim Rückwärtsfahren zu arbeiten, in welchem Fall das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Fahrer auffordern kann, das Fahrzeug 12 nach Bedarf zu fahren, um den Anhänger 18 in einem zugewiesenen Bereich relativ zum Fahrzeug 12 zu positionieren, einschließlich an der Rückseite davon, sodass das Wegableitungsprogramm 128 einen Fahrzeugweg 20 bestimmen kann, der Rückwärtsfahren beinhaltet. Derartige Anweisungen können den Fahrer ferner dazu anweisen, das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 18 zu positionieren, um andere Beschränkungen des Kupplungsunterstützungssystems 10 auszugleichen, die einen bestimmten Abstand zur Identifizierung des Kopplers 16, einen Mindestversatzwinkel α_c oder dergleichen beinhalten. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzwerte für die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 20 entlangfährt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 18 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 16 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzwerte abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 128 bei der Bestimmung des eingestellten anfänglichen Endpunkts 132 für den Weg 20 bei Bedarf zu aktualisieren.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 beinhaltet eine Strategie zum Bestimmen eines anfänglichen Endpunkts 132 für den Fahrzeugweg 20, der die Kupplungskugel 26 in einer projizierten Position zur Ausrichtung mit dem Koppler 16 platziert, ein Berechnen der tatsächlichen oder einer ungefähren Bewegungsbahn zur Bewegung des Kopplers 16, während der Koppler 16 auf die Kupplungskugel 26 abgesenkt wird. Der anfängliche Endpunkt 132 wird dann wie vorstehend erörtert oder anderweitig abgeleitet, um die Kupplungskugel 26 an dem gewünschten Ort 140 auf dieser Bewegungsbahn zu platzieren. Im Endeffekt wird ein solches Schema durch Bestimmen der Differenz zwischen der Höhe H_c des Kopplers 16 und der Höhe H_b der Anhängerkupplungskugel 26, was den vertikalen Abstand Δy darstellt, um den der Koppler 16 abgesetzt wird, um mit der Anhängerkupplungskugel 26 einzugreifen, umgesetzt. Die bestimmte Bewegungsbahn wird dann dazu verwendet, den vertikalen Abstand mit einem entsprechenden horizontalen Abstand Δx der Bewegung des Kopplers 16 in der Fahrtrichtung, die sich aus dem vertikalen Abstand ergibt, in Beziehung zu setzen. Dieser horizontale Abstand Δx kann in die Wegableitungsroutine 128 als gewünschter anfänglicher Endpunkt 132 davon eingegeben werden oder als Versatz für den anfänglichen Endpunkt 132, der aus der anfänglich bestimmten Position 134 des Kopplers 16 abgeleitet ist, angewendet werden, wenn der Weg 20 mit dem geraden Zurücksetzsegment 136 endet, wie in 3 veranschaulicht.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 5 und 6 kann die Betriebsroutine 130 damit fortfahren, das Fahrzeug 12 zu führen, bis sich die Kupplungskugel 26 an dem gewünschten finalen Endpunkt 140 relativ zu dem Koppler 16 befindet, damit sich der Koppler 16 mit der Kupplungskugel 26 verbinden kann, wenn der Koppler 16 in Ausrichtung und/oder Eingriff damit abgesenkt wird. In den vorstehend erörterten Beispielen überwacht die Bildverarbeitungsroutine 58 die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 während der Ausführung der Betriebsroutine 130, einschließlich wenn der Koppler 16 durch den hinteren Bildgeber 40 mit dauerhafter Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 20 besser gesehen wird. Wie vorstehend erläutert, kann die Position des Fahrzeugs 12 auch durch die Koppelnavigationsvorrichtung 68 überwacht werden, wobei die Position 134 des Kopplers 16 aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 128 eingegeben wird, wenn der Weg 20 und/oder der anfängliche Endpunkt 132 präzisiert werden kann oder aktualisiert werden sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen bezüglich Höhe _Hc, Abstand D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund einer besseren Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 56), einschließlich, wenn sich das Fahrzeug 12 näher an den Anhänger 18 heran bewegt. In einigen Fällen kann für den Koppler 16 angenommen werden, dass er statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 dadurch nachverfolgt werden kann, dass die Nachverfolgung des Kopplers 16 fortgesetzt wird, um das Erfordernis der Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 68 zu beseitigen. Auf eine ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 130 eine zuvor festgelegte Sequenz an Manövern durchlaufen, die das Lenken des Fahrzeugs 12 bei oder unter einem maximalen Lenkwinkel δ_max beinhaltet, während die Position D_c , α_c des Kopplers 16 geortet wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 26 zu dem gewünschten finalen Endpunkt 140 davon in Bezug auf die nachverfolgte Position 134 des Kopplers 16 zu konvergieren.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8, können in einigen Umgebungen Schnee, Regen und/oder andere Verunreinigungen die Genauigkeit von Fahrzeugsensoren verringern, die bei etwa 500 THz oder einer Wellenlänge im Größenbereich von 400 bis 900 µm arbeiten, wie beispielsweise die Bildgeber 38, 40, 42. 44, da die durch derartige Sensoren erzeugten Wellen durch die Verunreinigungen blockiert werden können. Dementsprechend kann in einigen Beispielen das Kupplungsunterstützungssystem 10 verschiedene andere Näherungssensoren verwenden, wie beispielsweise Radarsensoren 60, die ohne wesentliche Auswirkung erfolgreich durch den meisten Schnee, Regen oder Staub arbeiten können, da die Wellenlänge länger als die Verunreinigungsteilchen ist, um den Anhänger 18 und/oder den Koppler 16 zu detektieren. Die Näherungssensoren können ebenfalls verwendet werden, um andere verschiedene Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12 während des Betriebs des Kupplungsunterstützungssystems 10 vor und/oder während irgendwelcher Kupplungsunterstützungsvorgänge zu detektieren. Es versteht sich, dass jeder andere Sensor, der dazu in der Lage ist, Informationen an das Kupplungsunterstützungssystem 10 während Bedingungen mit hoher und/oder niedriger Sicht bereitzustellen, in Verbindung mit oder anstelle des Radarsensors 60 verwendet werden kann.
Im Allgemeinen werden die Radarsensoren 60 durch Übermitteln von Funksignalen und Detektieren von Reflexionen von Objekten betrieben. In einigen Beispielen können die Radarsensoren 60 verwendet werden, um physikalische Objekte wie den Anhänger 18 (oder Abschnitte des Anhängers 18), den Koppler 16, andere Fahrzeuge, Landschaften (wie Bäume, Klippen, Felsen, Hügel oder dergleichen), Straßenränder, Schilder, Gebäude oder andere Objekte zu detektieren. Die Radarsensoren 60 können reflektierte Funkwellen verwenden, um eine Größe, Form, Entfernung, Oberflächentextur oder andere Informationen über ein physikalisches Objekt oder Material zu bestimmen. Zum Beispiel können die Radarsensoren 60 einen Bereich abtasten, um Daten oder Objekte innerhalb eines Bereichs und Betrachtungswinkels der Radarsensoren 64 zu erhalten. In einigen Beispielen sind die Radarsensoren 60 dazu konfiguriert, Wahrnehmungsinformationen aus einem Bereich in der Nähe des Fahrzeugs 12 zu erzeugen, zum Beispiel einem oder mehreren Bereichen in der Nähe des hinteren Teils des Fahrzeugs 12 oder in dessen Umgebung. In einigen Beispielen können die Radarsensoren 60 Wahrnehmungsdaten einschließlich einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Karte oder eines dreidimensionalen Modells für das Kupplungsunterstützungssystem 10 zur Referenz oder Verarbeitung bereitstellen. Darüber hinaus können die Radarsensoren 60 unter einigen der schwierigsten und widrigsten Wetterbedingungen und/oder unter nachtähnlichen Bedingungen mit geringer oder keiner Verschlechterung der Qualität oder Genauigkeit der Wahrnehmungsdaten arbeiten. Beispielsweise können nasse Oberflächen, Schnee und Nebel einen geringen Einfluss auf die Fähigkeit der Radarsensoren 60 haben, Entfernungen zu Objekten genau zu lokalisieren und zu detektieren. Dementsprechend können in einigen Fällen die Radarsensoren 60 als sekundäres Detektionssystem in Umgebungen mit hoher Sichtbarkeit und als primäres Detektionssystem verwendet werden, wenn das Fahrzeug 12 in einer Umgebung mit niedriger Sichtbarkeit betrieben wird.
In einigen Beispielen kann durch Verwendung des Detektionssystems 46 das Kupplungsunterstützungssystem 10 dazu konfiguriert sein, eine gleichzeitige Positionsbestimmung und Kartenerstellung (simultaneous localization and mapping - SLAM) aus den Sensorsignalen durchzuführen, um die Position und die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 relativ zu dem Anhänger 18 und/oder dem Koppler 16 zu bestimmen. SLAM wird in der vorliegenden Offenbarung als ein Problem verstanden, bei dem anfänglich sowohl die Position als auch die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 18 und/oder ein anderes Hindernis unbekannt sind. Bei der Lösung des SLAM-Problems können die Position und Ausrichtung des Fahrzeugs 12 und die Position des Anhängers 18 und/oder des Kopplers 16 gleichzeitig bestimmt werden.
In einigen Beispielen können die verschiedenen Näherungssensoren, die in dem Detektionssystem 46 enthalten sind, so positioniert sein, dass sie sich in ihren jeweiligen Sichtfeldern im Allgemeinen überlappen, was in der dargestellten Anordnung aus 7 die Sichtfelder 64a, 64b, 64c, 64d beinhaltet. Auf diese Weise können Sensorsignale von zwei oder mehr der Näherungssensoren 64 in der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 oder in einem anderen dedizierten Bild-/Signalprozessor innerhalb des Detektionssystems 46 zu einem globalen Rahmen kombiniert werden. In einer Erweiterung derartiger Beispiele können die Sensorsignale dazu verwendet werden, stereoskopische Daten abzuleiten, die dazu verwendet werden können, eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb sich überlappender Bereiche der verschiedenen Sichtfelder 64a, 64b, 64c, 64d zu rekonstruieren, einschließlich beliebige Objekte (z. B. Hindernisse oder der Koppler 16) darin.
In einigen Fällen kann der Anhänger 18 ein Paar von Punkten 142, 144 beinhalten, die vorderen Außenecken oder anderen Außenformen des Anhängers 18 entsprechen. Der Anhängerkoppler 16 kann zentral zwischen dem Paar von Punkten 142, 144 oder äußeren Ecken an einem vorderen Abschnitt 146 des Anhängers 18 angeordnet sein. Dementsprechend kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 diese Punkte 142, 144 oder irgendwelche anderen gewünschten Punkte detektieren, die üblicherweise auf dem Anhänger 18 zu finden sind und daher innerhalb des SLAM-Problems erkennbar sind. Sobald diese Punkte 142, 144 bestimmt, erkannt, lokalisiert und/oder relativ zu einem globalen Rahmen, der möglicherweise auf der Mitte 62 des Fahrzeugs 12 beruht, oder ein beliebiges anderes Koordinatensystem kartiert sind, können die Länge L₁ von dem Koppler 16 zu einem ersten Punkt 142 oder einer Ecke, oder die Länge L₂ von dem Koppler 16 zu einem zweiten Punkt 144 oder einer Ecke und die Länge L₃ zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt 142, 144 oder Ecken verwendet werden, um eine Form des Anhängers 18, eine Kopplerposition und/oder eine Kursrichtung des Anhängers 18 relativ zu dem Fahrzeug 12 gemäß den folgenden Gleichungen zu bestimmen: $L_{1}^{2} = L_{2}^{2} + L_{3}^{2} - 2 L_{2} L_{3} c o s θ_{1},$
$L_{2}^{2} = L_{1}^{2} + L_{3}^{2} - 2 L_{1} L_{3} c o s θ_{2}, und$
$L_{3}^{2} = L_{1}^{2} + L_{2}^{2} - 2 L_{1} L_{2} c o s θ_{3} .$
Unter Bezugnahme auf 9 ist ein Betriebsverfahren 148 zum Ausrichten der Kupplungsbaugruppe 22 mit dem Koppler 16 gemäß einigen Beispielen gezeigt. Insbesondere wird das Kupplungsunterstützungssystem 10 bei Schritt 150 gestartet. Bei Einleitung des Kupplungsunterstützungssystems 10 kann das Detektionssystem 46 verwendet werden, um in Schritt 152 ein Umgebungssichtbarkeitsniveau zu bestimmen, das das Fahrzeug 12 umgibt. Das Umgebungssichtbarkeitsniveau kann durch jeden im Stand der Technik bekannten Sensor detektiert werden, einschließlich unter anderem durch einen beliebigen Bildgeber, der an dem Fahrzeug 12 angeordnet ist.
In Fällen, in denen keine schlechte Umgebungssichtbarkeitsbedingung vorliegt, fährt die Routine mit Schritt 154 fort, in dem ein Versatz des Kopplers 16 relativ zu der Kupplungsbaugruppe 22 unter Verwendung von Daten aus dem Detektionssystem 46, die die verfügbaren Bilddaten 56 beinhalten können, und Verwenden der Bildverarbeitungsroutine 58 bestimmt wird. In einigen Fällen kann der Benutzer U (wie etwa mittels der HMI 114) den Koppler 16 bestätigen.
In Fällen, in denen eine geringe Umgebungssichtbedingung vorliegt, fährt die Routine zu Schritt 156 fort, in dem ein oder mehrere Näherungssensoren an dem Fahrzeug 12 Sensormessungen in Bezug auf die Position von Objekten in den Sichtfeldern 64a, 64b, 64c, 64d (7) der Näherungssensoren anhand der Detektionspunkte 142, 144 in den Sensorsignalen bereitstellen. Die Sensorsignale werden in Schritt 158 zur Kartenerstellung und/oder Positionsbestimmung/Navigation der Steuerung 14 bereitgestellt. Die Kartenerstellung verwendet die Messungen der Näherungssensoren zum Messen und Schätzen des Standorts von Objekten in dem Sichtfeld der Näherungssensoren unter Verwendung von Techniken, die dem Fachmann bekannt sind. Die Positionsbestimmung/Navigation schätzt den kinematischen Zustand des Fahrzeugs 12 und die Objektpositionen in dem globalen Rahmen unter Verwendung von Techniken, die dem Fachmann bekannt sind. Zum Beispiel wird in einigen Beispielen ein erweitertes Kalman-Filter verwendet, um Messungen von verschiedenen Sensoren zu mischen, um den kinematischen Zustand des Fahrzeugs 12 zu schätzen. Die verschiedenen Sensoren können, wie vorstehend erwähnt, verschiedene Arten von Radarsensoren 64 beinhalten, die Messungen des kinematischen Zustands des Fahrzeugs 12 bereitstellen, sind aber nicht darauf beschränkt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der kinematische Zustand des Fahrzeugs 12 auf die Position, Geschwindigkeit, Lage (dreidimensionale Orientierung) und/oder Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Ein globaler Rahmen ist ein Referenzrahmen, der auf der Mitte 62 des Fahrzeugs 12 beruht.
Sobald Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12 durch einen SLAM-Prozess oder ein anderes praktikables Verfahren detektiert und kartiert wurden, versucht das Kupplungsunterstützungssystem 10, die Punkte 142, 144 zu unterscheiden, die einen Anhänger 18 und/oder einen Koppler 16 innerhalb der gesammelten Messungen angeben. Zum Beispiel kann, wie hierin erörtert, das Paar von Punkten 142, 144 oder Ecken des Anhängers 18 gleichmäßig seitlich von dem Koppler 16 beabstandet sein und ein dreieckiges Muster bilden. Dieses Muster kann einen Anhänger 18 anzeigen und dadurch durch das Kupplungsunterstützungssystem 10 unterschieden werden. Ein derartiges Muster kann verwendet werden, um ein oder mehrere Merkmale des Anhängers 18 zu berechnen, wie beispielsweise eine Anhängerkursrichtung und/oder eine Position des Kopplers 16.
In Schritt 160 werden Proj ektionsvektoren zwischen detektierten Positionen oder Punkten 142, 144 in dem globalen Rahmen gebildet. Zum Beispiel werden Projektionsvektoren zwischen Positionen von mindestens drei Punkten 142, 144 (und Koppler 16) gebildet, die den Anhänger 18 angeben. Die Projektionsvektoren können die Länge des Kopplers 16, die Position des Kopplers 16 und/oder die Kursrichtung des Kopplers 16 anzeigen.
In Schritt 162 werden die Positionen der Punkte 142, 144 in dem globalen Rahmen berechnet, indem die geschätzten Objektpositionen relativ zu dem Fahrzeug 12 in dem globalen Rahmen aufgelöst werden. Als Schritt 164 werden die Positionen des Anhängers 18 und/oder des Kopplers 16 und des Fahrzeugs 12 verwendet, um einen Versatz zwischen der Kupplungsbaugruppe 22 und dem Koppler 16 zu bestimmen. Sobald der Versatz in Schritt 154 oder Schritt 164 bestimmt ist, kann die Wegableitungsroutine 128 verwendet werden, um in Schritt 166 den Fahrzeugweg 20 zum Ausrichten der Kupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 zu bestimmen. Auf diese Weise verwendet die Steuerung 14 die Wegableitungsroutine 128, um den Weg 20 zu bestimmen, um die Kupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 an einer sich überlagernden Position über der Kupplungskugel 26 auszurichten. Sobald der Weg 20 abgeleitet worden ist, kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 den Benutzer U bei Schritt 168 dazu auffordern, die Steuerung von mindestens dem Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 (und gegebenenfalls der Drossel 100 und der Bremse in verschiedenen Umsetzungen des Kupplungsunterstützungssystems 10, wobei die Steuerung 14 die Steuerung des Antriebsstrangsteuersystems 98 und des Bremssteuersystems 96 während der Ausführung des Betriebsprogramms 130 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 einen automatischen Kupplungsvorgang durchführt. Wenn bestätigt wurde, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 80 (zum Beispiel unter Verwendung des Drehmomentsensors 94) zu steuern, beginnt die Steuerung 14, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Wegs 20 zu bewegen. Ferner kann das Kupplungsunterstützungssystem 10 bestimmen, ob sich das Getriebesystem 102 im richtigen Gang befindet, und kann in den gewünschten Gang wechseln oder den Benutzer U dazu auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Kupplungsunterstützungssystem 10 kann dann das Lenksystem 80 steuern, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 20 zu halten, während entweder der Benutzer U oder die Steuerung 14 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems 98 und des Bremssteuersystems 96 steuert. Sobald die Kupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 ausgerichtet ist, endet die Betriebsroutine 130 bei Schritt 170.
Aus der Verwendung der vorliegenden Offenbarung lässt sich eine Vielfalt an Vorteilen ableiten. Zum Beispiel stellt die Verwendung des offenbarten Kupplungsunterstützungssystems ein System zur Verwendung des Kupplungsunterstützungssystems sowohl unter Bedingungen mit hoher als auch mit niedriger Sicht zur Verfügung. In einigen Fällen können mehrere Sensoren dreidimensionale Daten eines Bereichs erzeugen, der das Fahrzeug umgibt, um eine genauere Umgebung des umgebenden Bereichs bereitzustellen. Darüber hinaus kann das Kupplungsunterstützungssystem auf Grundlage der gleichzeitigen Positionsbestimmung und Kartenerstellung des das Fahrzeug umgebenden Bereichs in der Lage sein, mehrere Punkte zu detektieren, die einen Anhänger anzeigen. Als Reaktion darauf kann das Kupplungsunterstützungssystem einem Benutzer des Fahrzeugs die Option geben, einen Weg zu bestimmen, auf dem eine Kupplungsbaugruppe des Fahrzeugs mit der Kupplung des Anhängers ausgerichtet ist.
Gemäß verschiedenen Beispielen ist hierin ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, einen Anhänger nahe einem Fahrzeug zu detektieren. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung zum Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus; Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus; und Steuern des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten. Beispiele für das Kupplungsunterstützungssystem können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• der erste Sensor ist ein Bildgeber und der zweite Sensor ist ein Näherungssensor;
• der Näherungssensor ist ein Radar- (radio detection and ranging) Sensor;
• der zweite Sensor ist innerhalb eines Fahrzeugstoßfängers angeordnet und weist ein Sichtfeld hinter dem Fahrzeug auf;
• die Steuerung verwendet Sensorsignale von dem zweiten Sensor, um einen Prozess simultaner Positionsbestimmung und Kartenerstellung (simultaneous localization and mapping - SLAM) eines Bereichs nahe dem Fahrzeug durchzuführen;
• der SLAM-Prozess ist dazu konfiguriert, einen oder mehrere Punkte an einem Anhänger zu lokalisieren und der eine oder die mehreren Punkte verwendet werden, um ein Merkmal des Anhängers zu bestimmen;
• das Merkmal ist eine Position des Kopplers;
• das Merkmal ist eine Kursrichtung des Anhängers;
• der eine oder die mehreren Punkte beinhalten einen ersten Punkt, der den Koppler angibt, einen zweiten Punkt, der eine erste Ecke des Anhängers angibt und einen dritten Punkt, der eine zweite Ecke des Anhängers angibt; und/oder
• eine Länge des Kopplers ist auf Grundlage einer Beziehung zwischen dem ersten, zweiten und dritten Punkt berechnet.

Außerdem ist hierin ein Kupplungsunterstützungsverfahren bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus. Das Verfahren beinhaltet ebenfalls ein Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Lokalisieren und Kartieren von zwei oder mehr Punkten relativ zueinander, die einen Anhänger angeben. Schließlich beinhaltet das Verfahren ein Steuern eines Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten. Beispiele des Kupplungsunterstützungsverfahrens können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• Bestimmen einer Position des Kopplers auf Grundlage der zwei oder mehr Punkte;
• Bestimmen einer Kursrichtung des Anhängers auf Grundlage der zwei oder mehr Punkte;
• die zwei oder mehr Punkte beinhalten einen ersten Punkt, der den Koppler angibt, einen zweiten Punkt, der eine erste Ecke des Anhängers angibt und einen dritten Punkt, der eine zweite Ecke des Anhängers angibt;
• der erste Sensor ist ein Bildgeber und der zweite Sensor ist ein Näherungssensor; und/oder
• die Positionsbestimmung und Kartenerstellung wird gleichzeitig durchgeführt, um Objekte in der Nähe eines Fahrzeugs zu detektieren.

Gemäß einigen Beispielen ist hierin ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, unter Bedingungen mit hoher und niedriger Sichtbarkeit mit einer im Wesentlichen ähnlichen Genauigkeit zu arbeiten. Das Kupplungsunterstützungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung zum Lokalisieren und Kartieren von Objekten nahe einem Fahrzeug als Reaktion auf von dem Sensor bereitgestellte Sensorsignale und zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler eines Anhängers auszurichten. Beispiele für das Kupplungsunterstützungssystem können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• die Positionsbestimmung und die Kartenerstellung sind dazu konfiguriert, einen oder mehrere Punkte an einem Anhänger zu lokalisieren und die Punkte werden verwendet, um ein Merkmal des Anhängers zu bestimmen;
• das Merkmal ist eine Position des Kopplers; und/oder
• das Merkmal ist eine Kursrichtung des Anhängers.

Für den Durchschnittsfachmann versteht sich, dass die Konstruktion der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Beispiele der in dieser Schrift offenbarten Erfindung können aus einer großen Vielfalt an Materialien gebildet werden, es sei denn, hierin wird etwas anderes beschrieben.
Im Sinne 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 unbeweglich oder beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erzielt 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 entfernbar oder lösbar sein, sofern nicht anders angegeben.
Außerdem ist eine beliebige Anordnung von Komponenten zum Erzielen derselben Funktion effektiv „zugeordnet“, sodass die gewünschte Funktion erzielt wird. Somit können zwei beliebige Komponenten, die in dieser Schrift kombiniert werden, um eine bestimmte Funktion zu erzielen, als einander „zugeordnet“ angesehen werden, sodass die gewünschte Funktion unabhängig von Architekturen oder Zwischenkomponenten erzielt wird. Ebenso können zwei beliebige derart zugeordnete Komponenten zudem als miteinander „wirkverbunden“ oder „wirkgekoppelt“ angesehen werden, um die gewünschte Funktion zu erzielen, und können zwei beliebige Komponenten, die dazu in der Lage sind, derartig zugeordnet zu sein, außerdem als miteinander „wirkkoppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktion zu erreichen. Zu einigen Beispielen für Elemente, die wirkkoppelbar sind, gehören unter anderem physisch zusammenpassbare und/oder physisch zusammenwirkende Komponenten und/oder Komponenten, die drahtlos zusammenwirken können, und/oder drahtlos zusammenwirkende Komponenten und/oder logisch zusammenwirkende Komponenten und/oder Komponenten, die logisch zusammenwirken können. Darüber hinaus versteht es sich, dass eine Komponente, die dem Ausdruck „von dem“/„ von der“/„des“/„der“ vorangeht, an jedem beliebigen möglichen Standort angeordnet sein kann (z. B. an, in und/oder außen an dem Fahrzeug angeordnet), sodass die Komponente auf jede beliebige hier beschriebene Art und Weise funktionieren kann.
Umsetzungen der hierin offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer beinhalten oder nutzen, der Computerhardware beinhaltet, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie hierin erläutert. Umsetzungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung können zudem physische und andere computerlesbare Medien zum Transportieren oder Speichern von computerausführbaren Anweisungen und/oder Datenstrukturen beinhalten. Bei derartigen computerlesbaren Medien kann es sich um beliebige verfügbare Medien handeln, auf die durch ein Universal- oder Spezialcomputersystem zugegriffen werden kann. Bei computerlesbaren Medien, auf denen computerausführbare Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um Computerspeichermedien (-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien.
Somit können Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend mindestens zwei deutlich unterschiedliche Arten computerlesbarer Medien beinhalten: Computerspeichermedien (-vorrichtungen) und Übertragungsmedien.
Computerspeichermedien (-vorrichtungen) beinhalten RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, Festkörperlaufwerke (solid state drives - „SSDs“) (z. B. basierend auf RAM), Flash-Speicher, Phasenwechselspeicher (phase-change memory - „PCM“), andere Speicherarten, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das dazu verwendet werden kann, erwünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern, und auf das durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann.
Eine Umsetzung der hierin offenbarten Vorrichtungen, Systeme und Verfahren kann über ein Computernetz kommunizieren. Ein „Netzwerk“ ist als eine oder mehrere Datenverbindungen definiert, die den Transport elektronischer Daten zwischen Computersystemen und/oder Modulen und/oder anderen elektronischen Vorrichtungen ermöglichen. Wenn Informationen über ein Netzwerk oder eine andere (entweder festverdrahtete, drahtlose oder eine beliebige Kombination aus festverdrahteter oder drahtloser) Kommunikationsverbindung an einen Computer übertragen oder diesem bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung korrekt als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die verwendet werden können, um erwünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen aus dem Vorstehenden sollten ebenfalls im Umfang computerlesbarer Medien enthalten sein.
Computerausführbare Anweisungen beinhalten zum Beispiel Anweisungen und Daten, die bei Ausführung an einem Prozessor einen Universalcomputer, Spezialcomputer oder eine Spezialverarbeitungsvorrichtung dazu veranlassen, eine bestimmte Funktion oder Gruppe von Funktionen auszuführen. Bei den computerausführbaren Anweisungen kann es sich beispielsweise um Binärdateien, Anweisungen in einem Zwischenformat, wie etwa Assemblersprache, oder auch um Quellcode handeln. Obwohl der Gegenstand in für Strukturmerkmale und/oder methodische Handlungen spezifischer Sprache beschrieben wurde, versteht es sich, dass der in den beigefügten Patentansprüchen definierte Gegenstand nicht unbedingt auf die vorstehend beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Maßnahmen sind vielmehr als beispielhafte Umsetzungsformen der Ansprüche offenbart.
Der Fachmann wird erkennen, dass die vorliegende Offenbarung in Network-Computing-Umgebungen mit vielen Arten von Computersystemkonfigurationen angewendet werden kann, einschließlich eines Armaturenbrett-Fahrzeugcomputers, PCs, Desktop-Computern, Laptops, Nachrichtenprozessoren, Handgeräten, Multiprozessorsystemen, Unterhaltungselektronik auf Mikroprozessorbasis oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Netzwerk-PCs, Minicomputern, Mainframe-Computern, Mobiltelefonen, PDAs, Tablets, Pagern, Routern, Switches, verschiedener Speichergeräte und dergleichen. Die Offenbarung kann zudem in Umgebungen mit verteilten Systemen ausgeführt werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch entfernte Computersysteme, die durch das Netzwerk (entweder durch festverdrahtete Datenverbindungen, drahtlose Datenverbindungen oder durch eine beliebige Kombination aus festverdrahteten und drahtlosen Datenverbindungen) verbunden sind, Aufgaben ausführen. In einer verteilten Systemumgebung können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Remote-Speichervorrichtungen befinden.
Ferner können die hierin beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren der Folgenden durchgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten. Eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application specific integrated circuits - ASICs) können zum Beispiel so programmiert sein, dass sie eines bzw. eine oder mehrere der hier beschriebenen Systeme und Prozeduren ausführen. Bestimmte Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung und den Patentansprüchen verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird verstehen, dass auf Komponenten durch unterschiedliche Bezeichnungen Bezug genommen werden kann. In dieser Schrift soll nicht zwischen Komponenten unterschieden werden, die sich dem Namen nach unterscheiden, nicht jedoch der Funktion nach.
Es ist anzumerken, dass die vorstehend erörterten Sensorbeispiele Computerhardware, - Software, -firmware oder eine beliebige Kombination daraus beinhalten könnten, um zumindest einen Teil ihrer Funktionen auszuführen. Ein Sensor kann zum Beispiel Computercode beinhalten, der dazu konfiguriert ist, in einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und kann eine Hardware-Logikschaltung/elektrische Schaltung beinhalten, die durch den Computercode gesteuert wird. Diese beispielhaften Vorrichtungen sind hierin zum Zwecke der Veranschaulichung bereitgestellt und sollen nicht einschränkend sein. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen umgesetzt werden, wie es dem einschlägigen Fachmann bekannt ist.
Mindestens einige Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte ausgerichtet, die eine solche Logik (z. B. in Form von Software) beinhalten, die auf einem beliebigen computernutzbaren Medium gespeichert ist. Derartige Software veranlasst bei Ausführung in einer oder mehreren Datenverarbeitungsvorrichtungen eine Vorrichtung dazu, wie in dieser Schrift beschrieben zu funktionieren.
Es ist zudem wichtig festzuhalten, dass die in den beispielhaften Beispielen gezeigte Konstruktion und Anordnung der Elemente der Erfindung lediglich veranschaulichend sind. Zwar sind in dieser Offenbarung nur einige Beispiele für die vorliegenden Innovationen ausführlich beschrieben worden, doch 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 usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als integriert gebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder können Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, integriert gebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig variiert werden, kann die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungselemente oder sonstiger Elemente des Systems variiert werden und kann die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Einstellpositionen variiert werden. Es ist anzumerken, 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 könnten. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, an den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderer beispielhafter Beispiele vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass alle beschriebenen Prozesse oder Schritte in den beschriebenen Verfahren mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Ausbilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können. Die hier offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich zudem, dass Variationen und Modifikationen an den vorstehend genannten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte von den folgenden Patentansprüchen abgedeckt sein sollen, es sei denn, diese Patentansprüche geben durch ihren Wortlaut ausdrücklich etwas anderes vor.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Positionsbestimmung und Kartenerstellung gleichzeitig durchgeführt, um Objekte in der Nähe eines Fahrzeugs zu detektieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kupplungsunterstützungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Sensor, der dazu konfiguriert ist, mit einer im Wesentlichen ähnlichen Genauigkeit während Bedingungen von hoher und niedriger Sichtbarkeit zu arbeiten, und eine Steuerung zur Positionsbestimmung und Kartenerstellung von Objekten nahe einem Fahrzeug als Reaktion auf von dem Sensor bereitgestellte Sensorsignale und zum Manövrieren des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler eines Anhängers auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Positionsbestimmung und die Kartenerstellung dazu konfiguriert, einen oder mehrere Punkte an einem Anhänger zu lokalisieren und die Punkte werden verwendet, um ein Merkmal des Anhängers zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Merkmal eine Position des Kopplers.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Merkmal eine Kursrichtung des Anhängers.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15708427 [0018]
US 9102271 [0032]
US 15583014 [0032]

Claims

Kupplungsunterstützungssystem, das Folgendes umfasst: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, einen Anhänger in der Nähe eines Fahrzeugs zu detektieren; und eine Steuerung zum: Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus; Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus; und Steuern des Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor ein Bildgeber ist und der zweite Sensor ein Näherungssensor ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 2, wobei der Näherungssensor ein Radar- (radio detection and ranging) Sensor ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, wobei der zweite Sensor innerhalb eines Fahrzeugstoßfängers angeordnet ist und ein Sichtfeld hinter dem Fahrzeug aufweist.
Kupplungsunterstützungssystem nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Steuerung Sensorsignale von dem zweiten Sensor verwendet, um einen Prozess simultaner Positionsbestimmung und Kartenerstellung (simultaneous localization and mapping - SLAM) eines Bereichs nahe dem Fahrzeug durchzuführen.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 5, wobei der SLAM-Prozess dazu konfiguriert ist, einen oder mehrere Punkte an einem Anhänger zu lokalisieren und der eine oder die mehreren Punkte verwendet werden, um ein Merkmal des Anhängers zu bestimmen.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei das Merkmal eine Position des Kopplers ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei das Merkmal eine Kursrichtung des Anhängers ist.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren Punkte einen ersten Punkt, der den Koppler angibt, einen zweiten Punkt, der eine erste Ecke des Anhängers angibt und einen dritten Punkt beinhaltet, der eine zweite Ecke des Anhängers angibt.
Kupplungsunterstützungssystem nach Anspruch 6, wobei eine Länge des Kopplers auf Grundlage einer Beziehung zwischen dem ersten, zweiten und dritten Punkt berechnet ist.
Kupplungsunterstützungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines Umgebungssichtbarkeitsniveaus; Bestimmen eines Versatzes von einem ersten Sensor bei hohen Sichtbarkeitsniveaus und von einem zweiten Sensor bei niedrigen Sichtbarkeitsniveaus; Positionsbestimmung und Kartenerstellung von zwei oder mehr Punkten relativ zueinander, die einen Anhänger angeben; und Steuern eines Fahrzeugs entlang eines Wegs, um eine Kupplungskugel mit einem Koppler des Anhängers auszurichten.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach Anspruch 11, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer Position des Kopplers auf Grundlage der zwei oder mehr Punkte.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer Kursrichtung des Anhängers auf Grundlage der zwei oder mehr Punkte.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der eine oder die mehreren Punkte einen ersten Punkt, der den Koppler angibt, einen zweiten Punkt, der eine erste Ecke des Anhängers angibt und einen dritten Punkt beinhalten, der eine zweite Ecke des Anhängers angibt.
Kupplungsunterstützungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der erste Sensor ein Bildgeber ist und der zweite Sensor ein Näherungssensor ist.