DE102019122020A1

DE102019122020A1 - Anhängerkupplungsassistenzsystem

Info

Publication number: DE102019122020A1
Application number: DE102019122020.3A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Chen Zhang; Bruno Sielly Jales Costa; Nikhil Nagraj Rao; Vidya Nariyambut murali
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-17
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2020-02-20
Also published as: CN110884308A; US10632803B2; US20200055356A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereit. Ein Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das zum Erkennen eines Anhängers in der Nähe eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet zudem eine Steuerung, zum Erkennen eines Kopplers des Anhängers; Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf der Kopplerausrichtung; und Bestimmen eines Pfades zum Ausrichten einer Anhängerkupplungsanordnung an dem Fahrzeug mit einem Koppler an dem Anhänger basierend auf der Anhängerkursrichtung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen autonome und halbautonome Fahrzeugsysteme und insbesondere Anhängerkupplungsassistenzsysteme, die das Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger erleichtern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Fahrzeugs an einen Anhänger kann schwierig sein, insbesondere für diejenigen, die keine Erfahrung haben. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem System, das den Prozess vereinfacht, indem es einen Benutzer auf einfache und dennoch intuitive Weise unterstützt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird in dieser Schrift ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das zum Erkennen eines Anhängers in der Nähe eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ferner eine Steuerung zum Erkennen eines Kopplers des Anhängers; eine Anhängerkursrichtung basierend auf der Kopplerausrichtung bestimmt; und einen Pfad zum Ausrichten einer Anhängerkupplungsanordnung an dem Fahrzeug mit dem Koppler an dem Anhänger basierend auf der Anhängerkursrichtung bestimmt.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird in dieser Schrift ein Verfahren zum Schätzen einer Anhängerausrichtung bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet zudem das Extrahieren von Anhänger- und Bodenmerkmalen aus den aufgenommenen Bildern. Das Verfahren beinhaltet ferner das Berechnen der Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Schätzen einer Höhe jedes Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der Anhängermerkmale. Schließlich beinhaltet das Verfahren das Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf mindestens einem Teil der Anhängermerkmale.
Gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung wird in dieser Schrift ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet einen Bildgeber zum Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Bodenmerkmale und potentielle Anhängermerkmale aus den aufgenommenen Bildern zu extrahieren; eine Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale zu berechnen; eine Höhe jedes potenziellen Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der potenziellen Anhängermerkmale zu schätzen; die potenziellen Anhängermerkmale als am Anhänger oder nicht am Anhänger zu klassifizieren; und eine endgültige Anhängerkursrichtung eines Anhängers basierend auf den potenziellen Anhängermerkmalen, die als an dem Anhänger klassifiziert sind, zu bestimmen.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Draufsicht auf ein Fahrzeug und einen Anhänger, wobei das Fahrzeug gemäß einigen Beispielen mit einem Anhängerkupplungsassistenzsystem (auch als „Anhängerkupplungsassistenz“-System bezeichnet) ausgestattet ist;
2 ist ein Blockdiagramm, das verschiedene Komponenten des Anhängerkupplungsassistenzsystems gemäß einigen Beispielen veranschaulicht;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
4 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger gemäß einigen Beispielen;
6 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungssequenz mit dem Anhänger und zeigt die Position einer Anhängerkupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungspfades gemäß einigen Beispielen;
7 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das gemäß einigen Beispielen vom Anhänger getrennt ist, wobei der Anhänger und der Koppler in einem Bewegungsbereich des Fahrzeugs angeordnet sind;
8 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das gemäß einigen Beispielen vom Anhänger getrennt ist, wobei der Koppler außerhalb des Bewegungsbereiches des Fahrzeugs angeordnet ist;
9 ist ein Ablaufdiagramm einer Betriebsroutine des Anhängerkupplungsassistenzsystems zum Bestimmen einer Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen;
10 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das vom Anhänger getrennt ist, wobei die Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen von dem Fahrzeug in einer ersten Richtung versetzt ist;
11 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das vom Anhänger getrennt ist, wobei die Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen von dem Fahrzeug in einer zweiten Richtung versetzt ist;
12 ist ein beispielhaftes Bildfeld, das einen vorderen Abschnitt des Anhängers und eine den Anhänger umgebende Grenze gemäß einigen Beispielen veranschaulicht;
13 ist ein beispielhaftes Bildfeld, das einen vorderen Abschnitt des Anhängers und eine den Anhänger umgebende Grenze veranschaulicht, wobei der Anhänger von einer Mittellinie der Grenze gemäß einigen Beispielen versetzt ist;
14 ist ein beispielhaftes Bildfeld, das einen vorderen Abschnitt des Anhängers und eine den Anhänger umgebende Grenze veranschaulicht, wobei der Anhänger von der Mittellinie der Grenze gemäß einigen Beispielen versetzt ist;
15 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das vom Anhänger getrennt ist, wobei die Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen von dem Fahrzeug in einer ersten Richtung versetzt ist;
16 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug, das vom Anhänger getrennt ist, wobei die Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen von dem Fahrzeug in einer zweiten Richtung versetzt ist;
17 ist ein Ablaufdiagramm einer Betriebsroutine des Anhängerkupplungsassistenzsystems zum Bestimmen einer Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen;
18 stellt ein aufgenommenes Bild dar, in dem Boden und Anhänger durch eine Steuerung aus einem Modell mit geringer Repräsentation extrahiert sind;
19 veranschaulicht ein Modell, das zum Berechnen der Fahrzeugbewegungsverschiebung verwendet wird; und
20 veranschaulicht einen Eigenvektor, der aus Anhängermerkmalen berechnet wird, die zur Bestimmung der Anhängerkursrichtung verwendet werden können.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN BEISPIELE
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oben“, „unten“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorne“, „vertikal“, „horizontal“ 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 dargestellten und in der nachstehenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Beispiele der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der hier offenbarten Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, die Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes vor.
Hier werden nach Bedarf detaillierte Beispiele der vorliegenden Erfindung offenbart. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Beispiele für die Erfindung lediglich beispielhaft sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren entsprechen nicht zwingend einer detaillierten Ausgestaltung, und einige schematische Darstellungen können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage der Lehre für den Fachmann, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise einzusetzen.
In dieser Schrift 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 davon einen nicht ausschließlichen Einschluss abdecken, sodass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, der/das/die eine Aufzählung von Elementen umfasst, nicht nur diese Elemente beinhaltet, sondern andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem derartigen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer derartigen Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst“ vorangeht, schließt ohne weitere Einschränkungen das Vorhandensein von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder der Vorrichtung, der/das/die das Element umfasst, nicht aus.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Begriff „und/oder“ bei Verwendung in einer Liste von zwei oder mehr Elementen, dass beliebige der aufgelisteten Elemente allein verwendet werden können oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehr der aufgelisteten 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 A allein; B allein; C allein; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B und C in Kombination enthalten.
Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet der Ausdruck „etwa“, dass Mengen, Größen, Formulierungen, Parameter und andere Größen und Eigenschaften nicht genau sind und nicht genau sein müssen, sondern annähernd und/oder größer oder kleiner sein können, je nach Wunsch, und Toleranzen, Umwandlungsfaktoren, Abrundung, Messfehler und dergleichen und andere Faktoren wiederspiegeln, die dem Fachmann bekannt sind. Wenn der Ausdruck „etwa“ verwendet wird, um einen Wert oder einen Endpunkt eines Bereichs zu beschreiben, ist die Offenbarung so zu verstehen, dass sie den konkreten Wert oder Endpunkt beinhaltet, auf den Bezug genommen wird. Unabhängig davon, ob ein numerischer Wert oder Endpunkt eines Bereichs in der Beschreibung „etwa“ angibt oder nicht, soll der numerische Wert oder Endpunkt eines Bereichs zwei Ausführungsformen beinhalten: eine, die durch „etwa“ modifiziert ist, und eine, die nicht durch „etwa“ modifiziert ist. Es versteht sich ferner, dass die Endpunkte jedes der Bereiche sowohl in Bezug auf den anderen Endpunkt als auch unabhängig von dem anderen Endpunkt signifikant sind.
Die Ausdrücke „wesentlich“, „im Wesentlichen“ und Variationen davon sollen im vorliegenden Zusammenhang darauf hinweisen, dass ein beschriebenes Merkmal gleich oder annähernd gleich einem Wert oder einer Beschreibung ist. Beispielsweise soll eine „im Wesentlichen ebene“ Fläche bedeuten, dass eine Fläche eben oder annähernd eben ist. Darüber hinaus soll „im Wesentlichen“ bedeuten, dass zwei Werte gleich oder ungefähr gleich sind. In einigen Ausführungsformen kann „im Wesentlichen“ Werte innerhalb von etwa 10 % voneinander bedeuten.
Die folgende Offenbarung beschreibt ein Anhängerkupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das zum Erkennen eines Anhängers in der Nähe eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet zudem eine Steuerung, zum Erkennen eines Kopplers des Anhängers; Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf der Kopplerausrichtung; und Bestimmen eines Pfades zum Ausrichten einer Anhängerkupplungsanordnung an dem Fahrzeug mit einem Koppler an dem Anhänger basierend auf der Anhängerkursrichtung. In einigen Fällen kann die Steuerung eine anfängliche Anhängerkursrichtung durch einen oder mehrere Näherungssensoren bestimmen, wenn der Anhänger von dem Fahrzeug um einen Abstand getrennt ist, der größer als ein Schwellenbereich ist, und kann eine endgültige Anhängerkursrichtung durch einen oder mehrere Bildgeber bestimmen, wenn das Fahrzeug gleich dem Schwellenbereich des Anhängers ist und in diesem angeordnet ist.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Anhängerkupplungsassistenzsystem (auch als ein „Anhängerkupplungsassistenz“-System bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 eine Steuerung 14, die Positionsdaten eines Kopplers 16 eines Anhängers 18 erfasst und einen Fahrzeugpfad 20 (3) ableitet, um eine Anhängerkupplungsanordnung 22 des Fahrzeugs 12 mit dem Koppler 16 auszurichten. In einigen Beispielen kann die Anhängerkupplungsanordnung 22 eine Kugelhalterung 24 aufweisen, die eine Anhängerkupplungskugel 26 trägt. Die Anhängerkupplungskugel 26 kann an der Kugelhalterung 24 befestigt sein, die sich von dem Fahrzeug 12 aus erstreckt, und/oder die Anhängerkupplungskugel 26 kann an einem Abschnitt des Fahrzeugs 12, wie etwa einem Stoßfänger des Fahrzeugs 12, befestigt sein. In einigen Beispielen kann die Kugelhalterung 24 mit einer Aufnahme 28 gekoppelt sein, die an dem Fahrzeug 12 befestigt ist.
Wie in 1 gezeigt, ist das Fahrzeug 12 beispielhaft als Pickup mit einer Ladefläche 30 ausgeführt, die über eine drehbare Heckklappe 32 zugänglich ist. Die Anhängerkupplungskugel 26 kann durch einen Anhängerkupplungskoppler 16 in Form einer Kopplerkugelpfanne 34 aufgenommen werden, die an einem Endabschnitt des Anhängerkopplers 16 vorgesehen ist. Der Anhänger 18 ist beispielhaft als Einachsanhänger ausgeführt, von dem sich der Koppler 16 in Längsrichtung erstreckt. Es versteht sich, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 alternativ mit dem Fahrzeug 12 gekoppelt werden können, um eine Schwenkverbindung bereitzustellen, wie etwa durch Verbinden mit einem Sattelkupplungsverbinder. Es wird auch in Betracht gezogen, dass zusätzliche Beispiele des Anhängers 18 mehr als eine Achse umfassen und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, die für unterschiedliche Lasten und Gegenstände konfiguriert sind, wie etwa einen Bootsanhänger oder einen Flachbettanhänger, ohne von den in dieser Schrift bereitgestellten Lehren abzuweichen.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10, wie in 2 veranschaulicht, beinhaltet das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 ein Erfassungssystem 46, das verschiedene Sensoren und Vorrichtungen beinhaltet, die Informationen bezüglich des Fahrzeugstatus erlangen oder auf andere Weise bereitstellen. Zum Beispiel umfasst in einigen Fällen das Erfassungssystem 46 ein Bildgebungssystem 36, das einen oder mehrere Außenbilderzeuger 38, 40, 42, 44 oder eine beliebige andere visuelle Vorrichtung beinhaltet. Der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 beinhalten jeweils einen Bildsensor vom Flächentyp, wie etwa einen CCD- oder einen CMOS-Bildsensor, und eine Bildaufnahmeoptik, die ein Bild eines durch die Bildaufnahmeoptik definierten Abbildungssichtfeldes (z. B. der Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b, 5) aufnimmt. In einigen Fällen können der eine oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 ein Bildfeld 54 aus mehreren Bildrahmen ableiten, die auf einer Anzeige 118 gezeigt werden können. In verschiedenen Beispielen kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 einen oder mehrere von einem zentralen hochgesetzten Bremslicht-Bildgeber (center high-mount stop light imager - CHMSL-Bildgeber) 38, einem hinteren Bildgeber 40, einem Bildgeber 42 für die Seitenansicht von links und/oder einem Bildgeber 44 für die Seitenansicht von links beinhalten, auch wenn andere Anordnungen einschließlich zusätzlicher oder alternativer Bildgeber möglich sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In einigen Beispielen kann das Bildgebungssystem 36 nur den hinteren Bildgeber 40 beinhalten oder derart konfiguriert sein, dass das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 nur den hinteren Bildgeber 40 in einem Fahrzeug 12 mit den mehreren Außenbildgebern 38, 40, 42, 44 verwendet. In einigen Fällen können die verschiedenen Bildgeber 38, 40, 42, 44, die in dem Bildgebungssystem 36 enthalten sind, derart positioniert sein, dass sie sich in ihren jeweiligen Sichtfeldern im Allgemeinen überlappen, was in der dargestellten Anordnung aus 5 beinhaltet, dass die Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b dem CHMSL-Bildgeber 38, dem hinteren Bildgeber 40 und den Bildgebern für die Seitenansichten 42 bzw. 44 entsprechen. Auf diese Weise können Bilddaten 56 von zwei oder mehr der Bildgeber 38, 40, 42, 44 in einer Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 oder in einem anderen dedizierten Bild-/Signalprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu einem einzigen Bildfeld 54 kombiniert werden. In einer Erweiterung derartiger Beispiele können die Bilddaten 56 dazu verwendet werden, stereoskopische Bilddaten 56 abzuleiten, die zur Rekonstruktion einer dreidimensionalen Szene des Bereichs innerhalb sich überlappender Bereiche der verschiedenen Sichtfelder 48, 50, 52a, 52b, einschließlich jeglicher darin befindlicher Objekte (z. B. Hindernisse oder dem Koppler 16), verwendet werden können.
In einigen Beispielen kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, eine Position des Objekts relativ zu den zwei Bildgebern 38, 40, 42 und/oder 44 bei einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildgebern 38, 40, 42, 44 durch projektive Geometrie der Bildgeber 38, 40, 42, 44 zu bestimmen. In dieser Hinsicht kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 56 von den verschiedenen Bildgebern 38, 40, 42, 44 innerhalb des Bildgebungssystems 36 zu identifizieren. Die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 kann Informationen beinhalten, die sich auf die Positionierung eines beliebigen der Bildgeber 38, 40, 42, 44 beziehen, die in dem Fahrzeug 12 vorhanden sind oder von dem Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 verwendet werden, einschließlich in Bezug auf ein Zentrum 62 (1) des Fahrzeugs 12. Zum Beispiel können die Positionen der Bildgeber 38, 40, 42, 44 relativ zum Zentrum 62 des Fahrzeugs 12 und/oder zueinander verwendet werden für Berechnungen zur Objektpositionierung und um zu Objektpositionsdaten beispielsweise relativ zum Zentrum 62 des Fahrzeugs 12 oder zu anderen Merkmalen des Fahrzeugs 12, wie etwa der Anhängerkupplungskugel 26 (1), mit bekannten Positionen relativ zum Zentrum 62 des Fahrzeugs 12 in ähnlicher Weise zu führen, die beschrieben ist in der gemeinsam zugewiesenen US-Patentanmeldung Nr. 15/708.427 , eingereicht am 19.09.2017, mit dem Titel „HITCH ASSIST SYSTEM WITH HITCH COUPLER IDENTIFICATION FEATURE UND HITCH COUPLER HEIGHT ESTIMATION“, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 und 2 können ein Näherungssensor 64 oder eine Anordnung davon und/oder andere Fahrzeugsensoren 70 Sensorsignale bereitstellen, welche die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsassistenzsystems 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 zudem verwendet werden, um eine Höhe und Position des Kopplers 16 zu bestimmen. Der Näherungssensor 64 kann als ein beliebiger Sensortyp konfiguriert sein, wie etwa ein Ultraschallsensor, ein Funkerfassungs- und -entfernungssensor (Radarsensor), ein Schallnavigations- und -entfernungssensor (SONAR-Sensor), ein Lichterfassungs- und -entfernungssensor (LIDAR-Sensor), ein visueller Sensor und/oder ein beliebiger auf dem Fachgebiet bekannter Sensortyp.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 und 2 kann ein Positionierungssystem 66 eine Koppelnavigationsvorrichtung 68 oder zusätzlich oder alternativ dazu ein globales Positionierungssystem (GPS) beinhalten, das eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 12 bestimmt. Zum Beispiel kann die Koppelnavigationsvorrichtung 68 die Koordinatenposition des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems mindestens basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder des Lenkwinkels δ (3) ermitteln und nachverfolgen. Die Steuerung 14 kann zudem mit verschiedenen Fahrzeugsensoren 70 wirkgekoppelt sein, wie etwa einem Geschwindigkeitssensor 72 und einem Gierratensensor 74. Zusätzlich dazu 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 Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 ferner dazu konfiguriert sein, mit einer Vielfalt an Fahrzeugsystemen zu kommunizieren. Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 ein Servolenksystem 80 des Fahrzeugs 12 steuern, um die gelenkten Straßenräder 82 des Fahrzeugs 12 zu betreiben, während sich das Fahrzeug 12 entlang eines Fahrzeugpfades 20 bewegt. Das Servolenksystem 80 kann ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - EPAS-System) sein, das einen elektrischen Lenkmotor 84 zum Drehen der gelenkten Straßenräder 82 auf einen Lenkwinkel δ basierend auf einem durch die Steuerung 14 erzeugten Lenkbefehl beinhaltet, wodurch der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 86 des Servolenksystems 80 erfasst und der Steuerung 14 bereitgestellt werden kann. Wie in dieser Schrift beschrieben, kann der Lenkbefehl zum autonomen Lenken des Fahrzeugs 12 während eines Manövers bereitgestellt werden und kann alternativ dazu manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads 88 (3) oder eine Lenkeingabevorrichtung 90 bereitgestellt werden, die dazu bereitgestellt sein kann, um es einem Fahrer zu ermöglichen, die gewünschte Krümmung des Pfades 20 des Fahrzeugs 12 zu steuern oder auf andere Weise zu modifizieren. Die Lenkeingabevorrichtung 90 kann drahtgebunden oder drahtlos kommunikativ an die Steuerung 14 gekoppelt sein und stellt der Steuerung 14 Informationen bereit, welche die gewünschte Krümmung des Pfades 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 zugeführt werden. In einer Ausführungsform beinhaltet die Lenkeingabevorrichtung 90 einen Drehknopf 92, der zwischen einer Reihe von Drehpositionen betreibbar ist, die jeweils eine inkrementelle Änderung der gewünschten Krümmung des Pfades 20 des Fahrzeugs 12 bereitstellen.
In einigen Beispielen kann das Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 mechanisch mit den gelenkten Straßenrädern 82 des Fahrzeugs 12 gekoppelt sein, sodass sich das Lenkrad 88 zusammen mit den gelenkten Straßenrädern 82 über ein internes Drehmoment während des autonomen Lenkens des Fahrzeugs 12 bewegt. In derartigen Fällen kann das Servolenksystem 80 einen Drehmomentsensor 94 beinhalten, der ein Drehmoment (z. B. Greifen und/oder Drehen) am Lenkrad 88 misst, das bei einer autonomen Steuerung des Lenkrads 88 nicht zu erwarten ist und daher ein manuelles Eingreifen des Fahrers angibt. In einigen Beispielen kann das auf das Lenkrad 88 ausgeübte externe Drehmoment als ein Signal an die Steuerung 14 dienen, dass der Fahrer die manuelle Steuerung übernommen hat und das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 die autonome Lenkfunktion beenden soll. Wie nachstehend ausführlicher bereitgestellt, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 jedoch eine oder mehrere Funktionen/Operationen fortsetzen, während die autonome Lenkung des Fahrzeugs unterbrochen wird.
Die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 kann zudem mit einem Fahrzeugbremssteuersystem 96 des Fahrzeugs 12 kommunizieren, um Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen, wie etwa einzelne Radgeschwindigkeiten des Fahrzeugs 12, zu empfangen. Zusätzlich oder alternativ dazu können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen an die Steuerung 14 unter anderem durch ein Antriebsstrangsteuersystem 98 und/oder den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 72 bereitgestellt werden. Das Antriebsstrangsteuersystem 98 kann eine Drossel 100 und ein Getriebesystem 102 umfassen. Ein Gangwähler 104 kann in dem Getriebesystem 102 angeordnet sein, der den Betriebsmodus des Fahrzeuggetriebesystems 102 über einen oder mehrere Gänge des Getriebesystems 102 steuert. In einigen Beispielen kann die Steuerung 14 Bremsbefehle an das Fahrzeugbremssteuersystem 96 bereitstellen, wodurch es dem Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 ermöglicht wird, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während eines Manövers des Fahrzeugs 12 zu regeln. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 zusätzlich oder alternativ dazu die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 über eine Interaktion mit dem Antriebsstrangsteuersystem 98 regeln kann.
Durch die Interaktion mit dem Servolenksystem 80, dem Fahrzeugbremssteuersystem 96 und/oder dem Antriebsstrangsteuersystem 98 des Fahrzeugs 12 kann das Potenzial für inakzeptable Bedingungen reduziert werden, wenn sich das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 bewegt. Beispiele für inakzeptable Bedingungen beinhalten unter anderem eine Fahrzeugübergeschwindigkeitsbedingung, einen Sensorfehler und dergleichen. Unter solchen Umständen ist sich der Fahrer möglicherweise nicht des Fehlers bewusst, bis die inakzeptable Sicherungsbedingung unmittelbar bevorsteht oder bereits eintritt. Daher wird in dieser Schrift offenbart, dass die Steuerung 14 des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 ein Warnsignal erzeugen kann, das einer Benachrichtigung über eine tatsächliche, bevorstehende und/oder erwartete inakzeptable Sicherungsbedingung entspricht, und vor dem Eingreifen des Fahrers eine Gegenmaßnahme zum Verhindern einer solchen inakzeptablen Sicherungsbedingung erzeugen kann.
Gemäß einigen Beispielen kann die Steuerung 14 mit einem oder mehreren Geräten, einschließlich eines Fahrzeugbenachrichtigungssystems 106, kommunizieren, das visuelle, akustische und taktile Benachrichtigungen und/oder Warnungen auslösen kann. Beispielsweise können Fahrzeugbremslichter 108 und/oder Fahrzeugwarnblinker einen visuellen Alarm bereitstellen. Eine Fahrzeughupe 110 und/oder ein Lautsprecher 112 können einen akustischen Alarm bereitstellen. Zusätzlich dazu 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 eine andere Benutzereingabevorrichtung beinhalten, wie etwa eine Navigations- und/oder Entertainmentanzeige 118, die in einem Cockpitmodul, einem Kombiinstrument und/oder an einer beliebigen anderen Position innerhalb des Fahrzeugs 12 angebracht ist, welche zum Anzeigen von Bildern, die die Warnung angeben, in der Lage ist.
In einigen Fällen beinhaltet die HMI 114 ferner eine Eingabevorrichtung, die umgesetzt werden kann, indem die Anzeige 118 als ein Teil des Touchscreens 116 mit einer Schaltung 120 konfiguriert wird, um eine Eingabe zu empfangen, die eine Position über der Anzeige 118 entspricht. Andere Formen der Eingabe, einschließlich eines oder mehrerer Joysticks, digitaler Eingabepads oder dergleichen, können anstelle des oder zusätzlich zu dem Touchscreen 116 verwendet werden.
Ferner kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 über drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation mit einigen Instanzen der HMI 114 und/oder mit einem oder mehreren Handheld- oder tragbaren Vorrichtungen 122 (1) kommunizieren, die zusätzlich und/oder alternativ dazu als die Benutzereingabevorrichtung konfiguriert sein können. Das Netzwerk kann einer oder mehrere von verschiedenen drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsmechanismen sein, einschließlich jeder gewünschten Kombination aus drahtgebundenen (z. B. Kabel- und Glasfaser-) und/oder drahtlosen (z. B. Mobilfunk-, Drahtlos-, Satelliten-, Mikrowellen- und Hochfrequenz-) Kommunikationsmechanismen und jeder gewünschten Netzwerktopologie (oder -topologien, wenn mehrere Kommunikationsmechanismen genutzt werden). Beispielhafte drahtlose Kommunikationsnetzwerke beinhalten einen drahtlosen Sendeempfänger (z. B. ein BLUETOOTH-Modul, einen ZIGBEE-Sendeempfänger, einen Wi-Fi-Sendeempfänger, einen IrDA-Sendeempfänger, einen RFID-Sendeempfänger usw.), lokale Netzwerke (local area networks - LAN) und/oder Weitverkehrsnetzwerke (wide area networks - WAN), einschließlich des Internets, Bereitstellung von Datenkommunikationsdiensten.
Die tragbare Vorrichtung 122 kann zudem die Anzeige 118 beinhalten, um einem Benutzer U ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Beispielsweise kann die tragbare Vorrichtung 122 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 18 auf der Anzeige 118 anzeigen und kann ferner in der Lage sein, Remote-Benutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 120 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 122 Feedback-Informationen, wie etwa optische, akustische und taktile Alarme, bereitstellen. Es versteht sich, dass die tragbare Vorrichtung 122 ein beliebiges aus einer Vielfalt an Rechenvorrichtungen sein kann und einen Prozessor und einen Speicher beinhalten kann. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 122 ein Mobiltelefon, eine mobile Kommunikationsvorrichtung, ein Schlüsselanhänger, eine tragbare Vorrichtung (z. B. ein Fitnessband, eine Uhr, eine Brille, ein Schmuckstück, eine Brieftasche), Bekleidung (z. B. ein T-Shirt, Handschuhe, Schuhe oder dergleichen), ein Personal Digital Assistant, Kopfhörer und/oder andere Vorrichtungen, die Funktionen für die drahtlose Kommunikation und/oder verdrahtete Kommunikationsprotokolle beinhalten.
Die Steuerung 14 kann mit einem Mikroprozessor 124 und/oder einer anderen analogen und/oder digitalen Schaltung zum Verarbeiten einer oder mehrerer auf einem Speicher 126 gespeicherten Logikroutinen konfiguriert sein. Die Logikroutinen können eine oder mehrere Routinen beinhalten, einschließlich der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58, einer Anhängerkupplungserkennungsroutine, einer Pfadableitungsroutine 128 und einer Betriebsroutine 130. Informationen von dem Bildgeber 40 oder anderen Komponenten des Systems 46 können über ein Kommunikationsnetzwerk des Fahrzeugs 12, das ein Controller Area Network (CAN), ein Local Interconnect Network (LIN) oder andere in der Automobilbranche verwendete Protokolle beinhalten kann, der Steuerung 14 zugeführt werden. Es versteht sich, dass die Steuerung 14 eine unabhängige dedizierte Steuerung oder eine gemeinsam genutzte Steuerung sein kann, die in den Bildgeber 40 oder eine andere Komponente des Systems 10 integriert sein kann, zusätzlich zu beliebigen anderen denkbaren Steuersystemen an Bord und außerhalb des Fahrzeugs.
Die Steuerung 14 kann eine beliebige Kombination von Software und/oder Verarbeitungsschaltungen beinhalten, die zum Steuern der verschiedenen Komponenten des in dieser Schrift beschriebenen Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 geeignet sind, einschließlich, unter anderem Mikroprozessoren, Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, programmierbare Gate-Arrays und jegliche anderen digitalen und/oder analogen Komponenten sowie Kombinationen des Vorstehenden zusammen mit Eingängen und Ausgängen zum Übertragen von Steuersignalen, Ansteuersignalen, Leistungssignalen, Sensorsignalen und so weiter. Alle derartigen Rechenvorrichtungen und -umgebungen sollen im vorliegenden Zusammenhang in die Bedeutung des Ausdrucks „Steuerung“ oder „Prozessor“ fallen, sofern nicht ausdrücklich eine andere Bedeutung bereitgestellt wird oder aus dem Kontext anderweitig klar hervorgeht.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2-6 kann die Steuerung 14 Fahrzeuglenkinformationen und -befehle als Funktion aller oder eines Teils der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 80 zum Durchführen des Lenkens des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden, um einen befohlenen Pfad 20 der Fahrt zur Ausrichtung mit dem Koppler 16 des Anhängers 18 zu erzielen. Es versteht sich ferner, dass die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, beispielsweise innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems 36 für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse der Bild-/Signalverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, einschließlich des Mikroprozessors 124, ausgeben kann. Ferner kann in der vorliegenden Schrift ein beliebiges System, ein beliebiger Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der die Bild-/Signalverarbeitungsfunktion erfüllt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, als „Bild-/Signalprozessor“ bezeichnet werden, ungeachtet anderer Funktionen, die er ebenfalls umsetzen kann (einschließlich gleichzeitig mit dem Ausführen der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58).
In einigen Beispielen kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten 56 zu lokalisieren. In einigen Fällen kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten 56 basierend auf gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 16 oder von Anhängerkupplungen in Allgemeinen identifizieren. In einigen Fällen kann eine Markierung in der Form eines Aufklebers oder dergleichen an dem Anhänger 18 in einer konkreten Position relativ zu dem Koppler 16 in einer Weise angebracht sein, die ähnlich zu derjenigen ist, die im gemeinsam zugeteilten US-Patent Nr. 9.102.271 , mit dem Titel „TRAILER MONITORING SYSTEM AND METHOD“, beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird. 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 die Position des Kopplers 16 basierend auf der Markierungsposition bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Steuerung 14 eine Bestätigung des Kopplers 16 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 116 und/oder der tragbaren Vorrichtung 122 anfordern. Wenn die Bestimmung des Kopplers 16 nicht bestätigt wird, kann eine weitere Bild-/Signalverarbeitung bereitgestellt oder eine Benutzereinstellung der Position 134 des Kopplers 16 ermöglicht werden, entweder unter Verwendung des Touchscreens 116 oder einer anderen Eingabe, um dem Benutzer U zu ermöglichen, die abgebildete 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 basierend auf der vorstehend beschriebenen Verwendung der Bilddaten 56 einzustellen. Alternativ dazu kann der Benutzer U die Position 134 des Kopplers 16 innerhalb eines auf der HMI 114 dargestellten Bildes visuell bestimmen und eine Touchscreen-Eingabe in einer Weise bereitstellen, die ähnlich zu derjenigen ist, die in der anhängigen, gemeinsam zugeteilten US-Patentanm. Nr. 15/583.014 , eingereicht am 01.05.2017, mit dem Titel „SYSTEM TO AUTOMATE HITCHING A TRAILER“, beschrieben ist, deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen wird. Die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 kann dann die Position der Berührungseingabe mit dem auf das Bildfeld 54 aufgebrachten Koordinatensystem korrelieren.
Wie in 3-6 gezeigt, können in einigen beispielhaften Fällen des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 und die Betriebsroutine 130 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Pfad 20 zu bestimmen, entlang dessen das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Anhängerkupplungskugel 26 und den Koppler 16 des Anhängers 18 auszurichten. In dem gezeigten Beispiel kann eine Anfangsposition des Fahrzeugs 12 relativ zu dem Anhänger 18 derart sein, dass der Koppler 16 nur im Sichtfeld 52a des Seitenbildgebers 42 ist, wobei das Fahrzeug 12 seitlich vom Anhänger 18 positioniert ist, der Koppler 16 aber längsseitig fast mit der Anhängerkupplungskugel 26 ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 beim Starten des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10, beispielsweise durch eine Benutzereingabe auf dem Touchscreen 116, den Koppler 16 innerhalb der Bilddaten 56 des Bildgebers 42 identifizieren und die Position 134 des Kopplers 16 relativ zu der Anhängerkupplungskugel 26 unter Verwendung der Bilddaten 56 gemäß den vorstehend erörterten Beispielen oder durch andere bekannte Mittel, einschließlich durch Empfangen von Brennweiteninformationen innerhalb der Bilddaten 56 schätzen, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 16 und einen Versatzwinkel α_c zwischen dem Koppler 16 und der Längsachse 146 des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Sobald die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 bestimmt wurde und optional durch den Benutzer U bestätigt wurde, kann die Steuerung 14 die Kontrolle mindestens über das Fahrzeuglenksystem 80 übernehmen, um die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des gewünschten Pfades 20 zu steuern, um die Anhängerkupplungskugel 26 des Fahrzeugs mit dem Koppler 16 auszurichten.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 kann die Steuerung 14 (2), nach der Schätzung der Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16, wie vorstehend erörtert, in einigen Beispielen die Pfadableitungsroutine 128 ausführen, um den Fahrzeugpfad 20 zum Ausrichten der Anhängerkupplungskugel 26 des Fahrzeugs mit dem Koppler 16 auszurichten. Die Steuerung 14 kann verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 speichern, einschließlich eines Radstandes W, eines Abstandes D von der Hinterachse zu der Anhängerkupplungskugel 26, der in dieser Schrift als die Deichsellänge bezeichnet wird, sowie eines maximalen Winkels, δ_max , 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 Wenderadius 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 mittels Kommunikation mit dem Lenksystem 80 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist, der kleinstmögliche Wert für den Wenderadius pmin wie folgt bestimmt: $ρ_{m i n} = \frac{1}{W tan δ_{m a x}} .$
Die Pfadableitungsroutine 128 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugpfad 20 abzuleiten, um eine bekannte Position der Anhängerkupplungskugel 26 des Fahrzeugs mit der geschätzten Position 134 des Kopplers 16 auszurichten, wobei der bestimmte minimale Wenderadius pmin berücksichtigt wird, um es zu ermöglichen, dass der Pfad 20 das Minimalmaß von Raum und Manövern verwendet. Auf diese Weise kann die Pfadableitungsroutine 128 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Zentrum 62 des Fahrzeugs 12, einer Position entlang der Hinterachse, der Position der Koppelnavigationsvorrichtung 68 oder einer anderen bekannten Position in dem Koordinatensystem basieren kann, um sowohl einen seitlichen Abstand zu dem Koppler 16 als auch einen Abstand nach vorn oder hinten zu dem Koppler 16 zu bestimmen und den Pfad 20 abzuleiten, durch den die Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Grenzen des Lenksystems 80 erzielt wird. Bei der Ableitung des Pfads 20 wird ferner die Positionierung der Anhängerkupplungskugel 26 relativ zu der nachverfolgten Position des Fahrzeugs 12 (die dem Masseschwerpunkt 62 des Fahrzeugs 12, der Position eines GPS-Empfängers oder einem anderen konkreten bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die notwendige Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Anhängerkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 zu bestimmen.
Sobald der prognostizierte Pfad 20, einschließlich des Endpunktes 132, bestimmt worden ist, kann die Steuerung 14 mindestens das Lenksystem 80 des Fahrzeugs 12 mit dem Antriebsstrangsteuersystem 98 und dem Bremssteuersystem 96 steuern (ganz gleich, ob durch den Fahrer oder die Steuerung 14 gesteuert), wobei die Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Steuerung 14 von dem Positionierungssystem 66 Daten bezüglich der Position des Fahrzeugs 12 während der Bewegung desselben empfangen, während das Lenksystem 80 gesteuert wird, um das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 zu halten. Der Pfad 20, der basierend auf dem Fahrzeug 12 und der Geometrie des Lenksystems 80 bestimmt worden ist, kann den Lenkwinkel δ, wie er durch den Pfad 20 vorgegeben ist, abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 entlang desselben einstellen.
Wie in 3 veranschaulicht, kann die Anfangspositionierung des Anhängers 18 zu dem Fahrzeug 12 derart sein, dass eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 für den gewünschten Fahrzeugpfad 20 erforderlich ist, wie etwa wenn der Anhänger 18 zur Seite des Fahrzeugs 12 in Querrichtung versetzt ist. Auf diese Weise kann der Pfad 20 verschiedene Segmente 136 des Vorwärtsfahrens und/oder des Rückwärtsfahrens des Fahrzeugs 12 beinhalten, die durch Wendepunkte 138 getrennt sind, an denen das Fahrzeug 12 zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbewegung wechselt. Im vorliegenden Zusammenhang handelt es sich bei „Wendepunkten“ um einen beliebigen Punkt entlang des Fahrzeugpfades 20, in dem eine Fahrzeugbedingung geändert wird. Die Fahrzeugbedingungen beinhalten unter anderem eine Änderung der Geschwindigkeit, eine Änderung des Lenkwinkels δ, eine Änderung der Fahrzeugrichtung und/oder eine beliebige andere mögliche Fahrzeugbedingung, die eingestellt werden kann. Wenn zum Beispiel eine Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, kann sich ein Wendepunkt 138 an der Position befinden, an der die Geschwindigkeit geändert wurde. In einigen Beispielen kann die Pfadableitungsroutine 128 derart konfiguriert sein, dass sie ein gerades Rücksetzsegment 136 für einen definierten Abstand beinhaltet, bevor sie den Punkt erreicht, an dem die Anhängerkupplungskugel 26 mit der Position 134 des Kopplers 16 ausgerichtet ist. Die übrigen Segmente 136 können bestimmt sein, um die Seitwärts- und Vorwärts-/Rückwärtsbewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereiches und/oder mit der geringsten Anzahl an Gesamtsegmenten 136 oder Wendepunkten 138 zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Pfad 20 zwei Segmente 136 beinhalten, die gemeinsam die seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 überqueren, während ein Segment 136 mit geradem Rücksetzen bereitgestellt wird, um die Anhängerkupplungskugel 26 in eine versetzte Position 134 des Kopplers 16 zu bringen, von denen eines Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der Rechtskurvenrichtung beinhaltet und das andere Vorwärtsfahren mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max in der Linkskurvenrichtung beinhaltet. Nachfolgend wird ein Wendepunkt 138 einbezogen, an dem das Fahrzeug 12 von dem Vorwärtsfahren zu dem Rückwärtsfahren übergeht, gefolgt von dem zuvor erwähnten geraden Rücksetzsegment 136. Es ist anzumerken, dass Variationen des dargestellten Pfades 20 verwendet werden können, einschließlich einer Variation mit einem einzigen Vorwärtsfahrsegment 136 in einem rechten Lenkwinkel δ, der geringer ist als der maximale Lenkwinkel δ_max , gefolgt von einem Wendepunkt 138 und einem Rücksetzsegment 136 in einem maximalen linken Lenkwinkel δ_max mit einem kürzeren geraden Rücksetzsegment 136, wobei noch weitere Pfade 20 möglich sind.
In einigen Fällen kann das Anhängerkupplungssystem 10 dazu konfiguriert sein, mit dem Fahrzeug 12 nur in Rückwärtsrichtung zu arbeiten, wobei in einem solchen Fall das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 den Fahrer auffordern kann, das Fahrzeug 12 nach Bedarf zu fahren, um den Anhänger 18 in einem bezeichneten Bereich relativ zu dem Fahrzeug 12 zu positionieren, einschließlich an dessen Heck, sodass die Pfadableitungsroutine 128 einen Fahrzeugpfad 20 bestimmen kann, der Rückwärtsfahren beinhaltet. Derartige Anweisungen können den Fahrer ferner auffordern, das Fahrzeug 12 relativ zum Anhänger 18 zu positionieren, um andere Einschränkungen des Anhängerupplungsassistenzsystems 10 auszugleichen, einschließlich eines bestimmten Abstands zur Identifizierung des Kopplers 16, eines minimalen Versatzwinkels α_c oder dergleichen. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c, α_c des Kopplers 16 genauer werden können, wenn sich das Fahrzeug 12 auf dem Pfad 20 bewegt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 18 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 16 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzungen abgeleitet und verwendet werden, um die Pfadableitungsroutine 128, falls gewünscht, bei der Bestimmung des eingestellten anfänglichen Endpunktes 132 für den Pfad 20 zu aktualisieren.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 beinhaltet eine Strategie zum Bestimmen eines anfänglichen Endpunkts 132 für den Fahrzeugpfad 20, der die Anhängerkupplungskugel 26 in eine prognostizierte Position zur Ausrichtung mit dem Koppler 16 bringt, das Berechnen der tatsächlichen oder einer annähernden Bewegungsbahn des Kopplers 16, während der Koppler 16 auf die Anhängerkupplungskugel 26 abgesenkt wird. Der anfängliche Endpunkt 132 wird dann abgeleitet, wie vorstehend erörtert oder auf andere Weise, um die Anhängerkupplungskugel 26 an der gewünschten Position 140 auf dieser Bewegungsbahn zu platzieren. Tatsächlich wird ein solches Schema umgesetzt, indem die Differenz zwischen der Höhe H_c , des Kopplers 16 und der Höhe H_b der Anhängerkupplungskugel 26 bestimmt wird, die den vertikalen Abstand darstellt, um den der Koppler 16 abgesenkt wird, um mit der Anhängerkupplungskugel 26 in Eingriff zu gelangen. Die bestimmte Bewegungsbahn wird dann dazu verwendet, den vertikalen Abstand mit einem entsprechenden horizontalen Abstand Δx der Bewegung des Kopplers 16 in der Antriebsrichtung in Beziehung zu setzen, der sich aus dem vertikalen Abstand ergibt. Dieser horizontale Abstand Δx kann in die Pfadableitungsroutine 128 als der gewünschte anfängliche Endpunkt 132 davon eingegeben werden oder kann als ein Versatz zu dem anfänglichen Endpunkt 132 angewendet werden, der von der anfänglich bestimmten Position 134 des Kopplers 16 abgeleitet wird, wenn der Pfad 20 mit dem geraden Rücksetzsegment 136 endet, wie in 3 veranschaulicht.
Unter erneuter Bezugnahme auf 5 und 6 kann die Betriebsroutine 130 das Fahrzeug 12 weiter führen, bis sich die Anhängerkupplungskugel 26 in dem gewünschten endgültigen Endpunkt 140 relativ zu dem Koppler 16 befindet, damit der Koppler 16 mit der Anhängerkupplungskugel 26 in Eingriff gelangt, wenn der Koppler 16 in die Ausrichtung und/oder den Eingriff damit abgesenkt wird. In den vorstehend erörterten Beispielen überwacht die Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 16 während der Ausführung der Betriebsroutine 130, einschließlich, wenn der Koppler 16 mit fortgesetzter Bewegung des Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 in eine klarere Ansicht des hinteren Bildgebers 40 gelangt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 auch durch die Koppelnavigationsvorrichtung 68 überwacht werden, wobei die Position 134 des Kopplers 16 aktualisiert und in die Pfadableitungsroutine 128 eingespeist wird, falls der Pfad 20 und/oder der anfängliche Endpunkt 132 verfeinert werden können oder aktualisiert werden sollten (zum Beispiel aufgrund verbesserter Informationen über die Höhe H_c , den Abstand D_c oder den Versatzwinkel α_c aufgrund einer genauen Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 56, auch wenn sich das Fahrzeug 12 näher an den Anhänger 18 heranbewegt. In einigen Fällen kann der Koppler 16 als statisch angenommen werden, sodass die Position des Fahrzeugs 12 nachverfolgt werden kann, indem der Koppler 16 weiter nachverfolgt wird, um die Notwendigkeit der Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 68 zu beseitigen. In ähnlicher Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 130 eine vorbestimmte Sequenz von 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 nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Anhängerkupplungskugel 26 zu ihrem gewünschten Endpunkt 140 relativ zu der nachverfolgten Position 134 des Kopplers 16 zu konvergieren.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 kann das Fahrzeug 12 den Anhänger 18 beispielsweise basierend auf Informationen erkennen, die von dem Erfassungssystem 46 (2), dem Positionierungssystem 66 (2) oder einer Kombination daraus bereitgestellt werden. In einigen Fällen kann die Steuerung 14 (2) einen Bewegungsbereich 142 erzeugen, der von der Anhängerkupplungsbaugruppe 22 ausgeht und von dieser nach hinten vorsteht. Der Bewegungsbereich 142 ist durch den maximalen Lenkwinkel des Fahrzeugs 12 beim Rückwärtsfahren definiert. Wie beispielhaft in 7 und 8 veranschaulicht, kann eine Fahrtrichtung des Anhängers 18, die durch eine Längsachse 144 des Anhängers 18 definiert sein kann, von einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 12 versetzt sein, die durch die Längsachse 146 des Fahrzeugs 12 definiert sein kann.
In einigen Beispielen kann, wie allgemein in 7 veranschaulicht, das Fahrzeug 12 in der Lage sein, die Anhängerkupplungsbaugruppe 22 mit dem Koppler 16 durch eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 auszurichten, wenn der Koppler 16 in dem Bewegungsbereich 142 angeordnet ist. In anderen Fällen, wie etwa dem in 8 veranschaulichten Beispiel, kann der Anhänger 18 innerhalb des Bewegungsbereichs 142 angeordnet sein, aber der Koppler 16 kann außerhalb des Bewegungsbereichs 142 angeordnet sein, was eine Ausrichtung der Anhängerkupplungsanordnung 22 und des Kopplers 16 ohne zusätzliche Korrekturen, wie etwa eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 12, unmöglich macht. Darüber hinaus kann in einigen Fällen das Lenksystem des Fahrzeugs 12 abrupten und/oder schnellen Änderungen des Lenkwinkels unterliegen, selbst wenn die Anhängerkursrichtung von der Fahrzeugkursrichtung versetzt ist und das Fahrzeug 12 entlang des Fahrzeugrücksetzpfades 20 bewegt wird, wodurch möglicherweise ungünstige Bedingungen für einen Benutzer U verursacht werden. Darüber hinaus kann sich in einigen Fällen der Koppler 16 von einer Position innerhalb des Bewegungsbereiches 142 zu einer Position außerhalb des Bewegungsbereiches 142 bewegen, während sich das Fahrzeug 12 entlang des Fahrzeugpfades 20 bewegt. Um diese potenziellen Probleme und/oder ein beliebiges anderes Problem abzuschwächen, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 den Anhänger 18 als Ganzes erkennen und/oder nachverfolgen, bis der Koppler 16 erkannt werden kann.
Basierend auf der Erkennung und Nachverfolgung des Anhängers 18 kann die Steuerung 14 eine Kursrichtung des Anhängers 18 vorhersagen, die dazu verwendet werden kann, den anfänglichen Endpunkt 132 und/oder den endgültigen Endpunkt 140 des Pfades 20 zu bestimmen. Wenn beispielsweise der Anhänger 18 derart versetzt ist, dass er leicht rechts von der Fahrzeugkursrichtung liegt, wie in 7 und 8 veranschaulicht, kann das Fahrzeug 12 leicht rechts von der Mitte des Anhängers 18 manövrieren, wobei erwartet wird, dass sich der Koppler 16 in der Nähe dieser Position befindet. In Fällen, in denen die Kursrichtung des Anhängers 18 unter Umständen nicht erkennbar ist, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 annehmen, dass die Kursrichtung des Anhängers 18 mit der Kursrichtung des Fahrzeugs 12 übereinstimmt. Es versteht sich jedoch, dass in derartigen Fällen eine beliebige andere vordefinierte Beziehung verwendet werden kann, ohne von den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ein oder mehrere Bildgeber 38, 40, 42, 44 (2) in Verbindung mit Bildverarbeitungsoperationen (innerhalb der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58) verwendet werden, während das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 manövriert wird, und eine Suche nach einem Koppler 16 initiieren, wenn oder bevor sich der Anhänger 18 innerhalb des Sichtfeldes des einen oder der mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 befindet, sodass eine Kursrichtung des Anhängers 18 relativ zu dem Fahrzeug 12 kann zu einem der frühestmöglichen Zeitpunkte bestimmt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Betriebsroutine 148 zum Ausrichten der Anhängerkupplungsanordnung 22 mit dem Koppler 16 unter Berücksichtigung der Fahrzeugkursrichtung und/oder der Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen gezeigt. Insbesondere wird das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bei Schritt 150 initiiert. Nach der Initiierung des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 fährt die Routine 148 mit Schritt 152 fort, in dem ein Anhänger 18 in der Nähe des Fahrzeugs 12 unter Verwendung von Daten von dem Erfassungssystem 46, welche die verfügbaren Bilddaten 56 beinhalten können, und unter Verwendung der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 erkannt wird. Zusätzlich und/oder alternativ dazu können ein oder mehrere Sensoren Signalantworten an die Steuerung 14 bereitstellen, die innerhalb einer Signalverarbeitungsroutine zum Erkennen des Anhängers 18 verwendet werden können. In einigen Fällen kann der Benutzer U (beispielsweise über die HMI 114) den Koppler 16 bestätigen.
Als Nächstes bestimmt die Anhängerkupplungsassistenz in Schritt 154 die Anhängerkursrichtung. Wie beispielhaft in 10 und 11 veranschaulicht, kann der Anhänger 18 von der Fahrzeugkursrichtung nach rechts oder links versetzt sein. Es versteht sich, dass die Anhängerkursrichtung relativ zu der Anhängerkupplungsanordnung 22, der Fahrzeugkursrichtung des Fahrzeugs 12 und/oder einem beliebigen anderen Koordinatensystem berechnet werden kann. In einigen Fällen können ein oder mehrere Näherungssensoren an dem Fahrzeug 12 zum Bestimmen der Kursrichtung des Fahrzeugs 12 verwendet werden, wie etwa Radarsensoren 60, die erfolgreich durch den größten Teil von Schnee, Regen oder Staub ohne wesentliche Auswirkung arbeiten können, da die Wellenlänge länger ist als die undurchsichtigen Partikel, um den Anhänger 18 und/oder den Koppler 16 zu erkennen. Die Näherungssensoren können zudem dazu verwendet werden, andere verschiedene Objekte in der Nähe des Fahrzeugs 12 während des Betriebs des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 vor und/oder während beliebiger Anhängerkupplungsassistenzoperationen zu erkennen. Es versteht sich, dass ein beliebiger anderer Sensor, der in der Lage ist, Informationen an das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 zum Bestimmen der Anhängerkursrichtung bereitzustellen, in Verbindung mit oder anstelle des Radarsensors 60 verwendet werden kann. Die Bildgeber 38, 40, 42, 44 können zusätzlich zu und/oder anstelle der Näherungssensoren verwendet werden. In einigen Fällen kann die Anhängerkursrichtung für einen Zeitraum entlang des Pfades 20 unter Umständen nicht erlangt werden. In derartigen Fällen kann eine nominelle Anhängerkursrichtung als Kursrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann die nominelle Fahrtrichtung 0 Grad relativ zu dem Fahrzeug 12 betragen. Es versteht sich jedoch, dass die nominelle Anhängerkursrichtung ein beliebiger anderer Winkel sein kann, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Bei Schritt 156 kann der Bildgeber 38, 40, 42, 44 in Verbindung mit der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 den erkannten Anhänger 18 nachverfolgen und eine den Anhänger 18 umgebende Grenze 158 in dem Bildfeld 54 definieren, wie dies beispielhaft in 12 veranschaulicht ist. Die Grenze 158 kann einen erkannten Außenumfang des Anhängers 18 umgeben. Um den anfänglichen Endpunkt 132 und/oder den endgültigen Endpunkt 140 des Fahrzeugpfades 20 zu bestimmen, bestimmt das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 einen Punkt innerhalb der Grenze 158, um die Anhängerkupplungsbaugruppe 22 mit dem Koppler 16 auszurichten.
Der anfängliche Endpunkt 132 und/oder der endgültige Endpunkt 140 sind in einen x-Wert, der einer Fahrzeugrichtung von Seite zu Seite entsprechen kann, und einen y-Wert, der einer Fahrzeugrichtung in vertikaler Richtung oder Höhe entsprechen kann, segmentiert. In einigen Fällen kann der y-Wert des anfänglichen Endpunktes 132 und/oder des endgültigen Endpunktes 140 bei einem Wert liegen, der sich entlang der Basis der Grenze 158 befindet, wenn das Fahrzeug 12 auf die Projektion des Kopplers 16 in einer zweidimensionalen Ebene relativ zum Boden zielt, wie in 12 veranschaulicht. Wenn die Kursrichtung des Anhängers 18 relativ zu dem Fahrzeug 12 auf 0 Grad bestimmt wird und/oder eine Anhängerkursrichtung nicht erlangt werden kann, wird der x-Wert als der Mittelpunkt entlang der Basis der Grenze 158 bestimmt.
Wenn die Anhängerkursrichtung von der Fahrzeugkursrichtung versetzt ist (z. B. beträgt der Winkel der Anhängerkursrichtung relativ zu der Kursrichtung des Fahrzeugs ± 0 Grad), kann der x-Wert von dem Mittelpunkt entlang der Basis der Grenze 158 versetzt sein, wie in 13 und 14 veranschaulicht. In einigen Fällen kann die Position des x-Wertes als prozentualer Anteil von der Mittellinie basierend auf dem Versatz berechnet werden. In einigen Fällen kann ein Standardsatz von Anhängerarchitekturen verwendet werden, um eine Lookup-Tabelle für den x-Wert zu entwickeln. In einigen Umsetzungen kann der x-Wert-Versatz von der Mittellinie als ein prozentualer Anteil entlang der Basis der Grenze 158 berechnet werden, der das 1,5-Fache des relativen Winkels zwischen der Fahrzeugkursrichtung und der Anhängerkursrichtung beträgt. Beispielsweise kann ein Anhänger 18 mit einer relativen Kursrichtung von +5 Grad einen Versatz von dem Mittelpunkt von +7,5 % aufweisen. Ferner kann in einigen Beispielen ein relativer Kurswinkel des Anhängers 18 relativ zu dem Fahrzeug 12 von -8 Grad mit einem Versatz von -12 % korrelieren. Es versteht sich jedoch, dass jede relationale Formel verwendet und/oder in der Lookup-Tabelle gespeichert werden kann, um den x-Wert basierend auf dem Versatz der Anhängerkursrichtung relativ zu der Fahrzeugkursrichtung zu berechnen.
In einigen Fällen kann, wie in 14 veranschaulicht, die Anhängerkursrichtung über einem vordefinierten Schwellenwinkel (z. B. ± 25 Grad) liegen. In derartigen Fällen kann der x-Wert an der äußeren Ecke der Grenze 158 bestimmt werden. Dementsprechend können der geschätzte anfängliche Endpunkt 132 und/oder der endgültige Endpunkt 140 innerhalb der Grenze 158 durch eine untere Ecke der Grenze 158 definiert werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 9 kann, sobald der Versatz zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 18 bei Schritt 154 bestimmt worden ist, die Pfadableitungsroutine 128 dazu verwendet werden, den Fahrzeugpfad 20 zu bestimmen, um bei Schritt 160 die Anhängerkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 auszurichten. Auf diese Weise verwendet die Steuerung 14 die Pfadableitungsroutine 128, um den Pfad 20 zum Ausrichten der Anhängerkupplungsanordnung 22 mit dem anfänglichen Endpunkt 132 und/oder dem endgültigen Endpunkt 140 zu bestimmen. Sobald der Pfad 20 abgeleitet worden ist, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 den Benutzer U auffordern, die Steuerung von mindestens dem Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 (und optional der Drossel 100 und der Bremse in verschiedenen Umsetzungen des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10, wobei die Steuerung 14 die Kontrolle über das Antriebsstrangsteuersystem 98 und des Bremssteuersystems 96 während der Ausführung der Betriebsroutine 130 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 eine automatische Anhängerkupplungsoperation ausführt. Wenn bestätigt worden ist, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 80 zu steuern (beispielsweise unter Verwendung des Drehmomentsensors 94), beginnt die Steuerung 14, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Pfades 20 zu bewegen. Außerdem kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bestimmen, ob das Getriebesystem 102 im richtigen Gang ist, und kann in den gewünschten Gang schalten oder den Benutzer U auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 kann dann das Lenksystem 80 steuern, um das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 zu halten, wenn entweder der Benutzer U oder die Steuerung 14 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems98 und des Bremssteuersystems 96 steuert.
Während das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 manövriert wird, wird ein Versatzabstand zwischen der Anhängerkupplungsbaugruppe 22 und dem Koppler 16 überwacht. In einigen Beispielen kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 einen Schwellenbereich zwischen der Anhängerkupplungsbaugruppe 22 und dem Koppler 16 speichern, bei dem eine Möglichkeit zum Erkennen der tatsächlichen Position des Kopplers 16 vorhanden ist. Zum Beispiel kann der Erkennungsabstand im Bereich zwischen 1 m und 5 m oder etwa 2 und 4 Meter oder etwa 2 und 3 Meter oder einem beliebigen und allen Werten und Bereichen dazwischen liegen, oder einen anderen Abstand von mehr als 5 Meter aufweisen. Der Schwellenbereich kann ein Wert sein, der größer ist als beispielsweise 5 % über dem Erkennungsabstand, sodass das Erfassungssystem 46 beginnt, den Koppler 16 vor und/oder zu dem Zeitpunkt zu suchen, zu dem der Koppler 16 erkennbar sein kann. Wenn das Erfassungssystem 46 beginnt, nach dem Koppler 16 zu suchen, wenn sich das Fahrzeug 12 dem Schwellenbereich nähert, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bei Schritt 162 die maximale Zeitfahrstrecke haben, um die aktualisierten Koordinaten des Anhängerkopplers 16 zu übernehmen, während das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 manövriert.
Bei Schritt 164 kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 über das Erfassungssystem 46 nach dem Koppler 16 suchen. Sobald der Koppler 16 bei Schritt 166 durch den Bildverarbeitungsalgorithmus erkannt wurde, beendet das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 die Suche nach dem Koppler 16 und beginnt bei Schritt 168, den erfassten Koppler 16 nachzuverfolgen. Aufgrund der anfänglichen vorhergesagten Position des Kopplers 16 innerhalb der Anhängergrenze 158 kann die Wahrscheinlichkeit, dass der Koppler 16 von dem Erfassungssystem 46 erkannt wird, erhöht werden, da die Suche lokalisierter und genauer ist. Zusätzlich dazu kann sich das Fahrzeug 12, während das Fahrzeug 12 basierend auf der vorhergesagten Position des Kopplers 16 manövriert wird, in einer stärker ausgerichteten Position mit dem Koppler 16 und/oder dem Anhänger 18 befinden, wenn das Fahrzeug 12 den Schwellenbereich erreicht.
Bei Schritt 170 kann der endgültige Endpunkt 140 basierend auf der Erkennung der Position des Kopplers 16 durch den Bildverarbeitungsalgorithmus aktualisiert werden. Der Endpunkt 140 kann mit einer beliebigen gewünschten Häufigkeit während der Nutzung des Anhängerkupplungsassistenzsystems aktualisiert werden. Das Fahrzeug 12 fährt mit dem Aktualisieren und Manövrieren entlang des Pfades 20 fort, um die Anhängerkupplungsanordnung 22 mit dem Koppler 16 auszurichten, an welchem Punkt das Verfahren bei Schritt 172 endet.
Unter Bezugnahme auf 15-20 kann das System in einigen Beispielen, wenn die Anhängerkursrichtung relativ zu dem Fahrzeug 12 größer ist als der Schwellenwinkel θ_T , die Anhängerkupplungsassistenzoperationen beenden und/oder pausieren und den Benutzer U über das Benachrichtigungssystem des Fahrzeugs 12 alarmieren. Eine derartige Pause bei Anhängerkupplungsassistenzoperationen kann auftreten, um eine möglicherweise genauere Ausrichtung zwischen der Anhängerkupplungsanordnung 22 und dem Koppler 16 zu erzeugen, da das Fahrzeugerfassungssystem 46 bei Winkeln, die größer als der Schwellenwinkel θ_T sind, unter Umständen weniger genau ist. Darüber hinaus kann die Pause auftreten, da ein großer Anhängerkursrichtungswinkel relativ zu dem Fahrzeug 12 auch ein Risiko für das Knifflierens des Anhängers, ein mögliches Kontaktereignis zwischen dem Anhänger 18 und einem Gegenstand in der Nähe des Anhängers 18 und/oder einen Eckkontakt zwischen dem Anhänger 18 und dem Fahrzeug 12 verursachen kann.
Unter weiterer Bezugnahme auf 17 ist eine Betriebsroutine 174 zum Ausrichten der Anhängerkupplungsanordnung 22 mit dem Koppler 16 unter Berücksichtigung der Fahrzeugkursrichtung und/oder der Anhängerkursrichtung gemäß einigen Beispielen gezeigt. Insbesondere wird das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bei Schritt 176 initiiert. Nach der Initiierung des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10 fährt die Routine 174 mit Schritt 178 fort, bei dem der Anhänger 18 unter Verwendung von Daten von dem Erfassungssystem 46, welche die verfügbaren Bilddaten 56 beinhalten können, und unter Verwendung der Bild-/Signalverarbeitungsroutine 58 erkannt wird. Zusätzlich und/oder alternativ dazu können ein oder mehrere Sensoren verwendet werden, um den Anhänger 18 zu erkennen. In einigen Fällen kann der Benutzer U (beispielsweise über die HMI 114) den Koppler 16 bestätigen.
Sobald der Anhänger 18 bei Schritt 178 erkannt wurde, kann die Pfadableitungsroutine 128 dazu verwendet werden, bei Schritt 180 den Fahrzeugpfad 20 zum Ausrichten der Anhängerkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 zu bestimmen. Auf diese Weise verwendet die Steuerung 14 die Pfadableitungsroutine 128, um den Pfad 20 zum Ausrichten der Anhängerkupplungskugel 26 mit dem Koppler 16 in einer überlappenden Position über der Anhängerkupplungskugel 26 zu bestimmen. Sobald der Pfad 20 abgeleitet worden ist, kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 den Benutzer U auffordern, die Steuerung von mindestens dem Lenkrad 88 des Fahrzeugs 12 (und optional der Drossel 100 und der Bremse in verschiedenen Umsetzungen des Anhängerkupplungsassistenzsystems 10, wobei die Steuerung 14 die Kontrolle über das Antriebsstrangsteuersystem 98 und des Bremssteuersystems 96 während der Ausführung der Betriebsroutine 130 übernimmt) aufzugeben, während das Fahrzeug 12 eine automatische Anhängerkupplungsoperation ausführt. Wenn bestätigt worden ist, dass der Benutzer U nicht versucht, das Lenksystem 80 zu steuern (beispielsweise unter Verwendung des Drehmomentsensors 94), beginnt die Steuerung 14, das Fahrzeug 12 entlang des bestimmten Pfades 20 zu bewegen. Außerdem kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bestimmen, ob das Getriebesystem 102 im richtigen Gang ist, und kann in den gewünschten Gang schalten oder den Benutzer U auffordern, in den gewünschten Gang zu schalten. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 kann dann das Lenksystem 80 steuern, um das Fahrzeug 12 entlang des Pfades 20 zu halten, wenn entweder der Benutzer U oder die Steuerung 14 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 unter Verwendung des Antriebsstrangsteuersystems98 und des Bremssteuersystems 96 steuert.
Während das Fahrzeug 12 bei Schritt 182 entlang des Pfades 20 manövriert wird, fährt das anhängerkupplungsassistenzsystem 10 bei Schritt 184 fort, den Anhänger 18 nachzuverfolgen. Während sich das Fahrzeug 12 dem Anhänger 18 nähert, erkennen die Bilddaten, die durch den einen oder die mehreren Bildgeber 38, 40, 42, 44 an den Bildverarbeitungsalgorithmus bereitgestellt werden, ein oder mehrere Merkmale. Diese Merkmale können Punkte von Interesse in dem Bildfeld 54 sein, die aufgrund ihrer Unterscheidbarkeit von anderen Punkten innerhalb des Bildes durch aufeinanderfolgende Rahmen robust erkannt werden können. Wie in dieser Schrift bereitgestellt, können die Merkmale Kantenschnittpunkte, Linienenden und/oder lokale Intensitätsmaxima oder -minima sein, von denen jedes auf einem beliebigen Abschnitt des Anhängers 18 angeordnet sein kann. Bei Schritt 186 werden die Merkmale gesammelt und nachverfolgt.
Bei Schritt 188 analysiert die Steuerung 14 (z. B. der Mikroprozessor 124) die aufgenommenen Bilder und extrahiert daraus Anhängermerkmale und Bodenmerkmale. Bei den Anhängermerkmalen kann es sich um einen beliebigen erkannten Punkt innerhalb des Bildfeldes 54 handeln, der auf dem Anhänger 18 angeordnet sein kann. Bei den Bodenmerkmalen kann es sich um einen erkannten Punkt innerhalb des Bildfeldes 54 handeln, der sich wahrscheinlich auf einer den Anhänger 18 umgebenden Bodenfläche befindet. Zum Beispiel werden, wie in dem aufgenommenen Bild 190 aus 18 Anhängermerkmale im Allgemeinen durch Kreise dargestellt und werden Bodenmerkmale im Allgemeinen durch Quadrate dargestellt. Die Anhänger- und Bodenmerkmale können von der Steuerung 14 aus einem Modell mit geringer Repräsentation extrahiert werden, obwohl auch ein Modell mit dichter Repräsentation in Betracht gezogen wird. Beim Extrahieren der Anhänger- und Bodenmerkmale kann die Steuerung 14 eine beliebige geeignete Bildverarbeitungstechnik verwenden, wie etwa unter anderem eine Kantenerkennung. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuerung 14 eine zusätzliche Verarbeitung an Anhängermerkmalen durchführen, die bei Schritt 188 extrahiert wurden, um zwischen Anhängermerkmalen zu unterscheiden, die sich wahrscheinlicher auf dem Anhänger 18 befinden, und solchen, die sich weniger wahrscheinlich auf dem Anhänger 18 befinden. Dabei kann sich die Steuerung 14 auf Anhängermerkmale konzentrieren, die sich in der Nähe des erkannten Anhängers 18 befinden. In Bezug auf Beispiele, in denen die Steuerung 14 Anhängermerkmale entweder als auf dem Anhänger oder nicht auf dem Anhänger klassifiziert, versteht es sich somit, dass die Anhängermerkmale, die bei Schritt 188 aus dem aufgenommenen Bild extrahiert wurden, im Allgemeinen als potenzielle Anhängermerkmale dienen. Durch weitere Überprüfung dieser potenziellen Anhängermerkmale kann eine Erhöhung der Genauigkeit bei der Anhängererkennung erreicht werden.
Bei Schritt 192 berechnet die Steuerung 14 eine Verschiebung des Fahrzeugs 12, die in dieser Schrift als Fahrzeugbewegungsverschiebung bezeichnet wird. Zum Beispiel kann die Berechnung der Fahrzeugbewegungsverschiebung auf einem Modell 194 basieren, das in 19 gezeigt ist. Unter Bezugnahme darauf wird die Fahrzeugbewegungsverschiebung ΔD durch Lösen der folgenden Gleichung berechnet: $Δ D = \frac{H}{tan θ_{2}} - \frac{H}{tan θ_{1}}$
wobei H eine bekannte Höhe des Bildgebers 40 ist und θ₁ und θ₂ aus dem optischen Fluss der Bodenmerkmale abgeleitet werden.
Bei Schritt 196 schätzt die Steuerung 14 eine Höhe jedes Anhängermerkmals. Zum Beispiel kann die Höhe jedes Anhängermerkmals geschätzt werden, indem die folgende Gleichung gelöst wird: $Δ D = \frac{H - H_{e}}{tan γ_{2}} - \frac{H - H_{e}}{tan γ_{1}}$
wobei H_e die geschätzte Höhe eines gegebenen Anhängermerkmals ist, ΔD die bei Schritt 192 berechnete Fahrzeugbewegungsverschiebung ist, H die bekannte Höhe des Bildgebers 40 ist und γ₁ und γ₂ aus dem optischen Fluss der Anhängermerkmale abgeleitet werden.
Bei Schritt 198 kann die Steuerung 14 die Anhängermerkmale klassifizieren, indem sie Schwellenwerte für die geschätzten Höhen festlegt. Das heißt, Anhängermerkmale mit geschätzten Höhen bei oder über einem bestimmten Schwellenwert können als auf dem Anhänger klassifiziert werden, während Anhängermerkmale mit geschätzten Höhen unter dem Schwellenwert als nicht auf dem Anhänger klassifiziert werden können.
Bei Schritt 200 werden Anhängermerkmale des Bildfeldes 54 derart berechnet, dass sie eine lokale Kovarianzmatrix bilden, und wird mindestens ein Eigenvektor 212 (20) der lokalen Kovarianzmatrix berechnet. Die Kovarianzmatrix weist Matrixelemente auf, die von Unterschieden zwischen Anhängereigenschaften von Positionen abhängen, die in getrennten Richtungen voneinander beabstandet sind. Insbesondere hängen die Matrixelemente der Kovarianzmatrix von Produkten von Komponenten eines lokalen Gradientenfeldes der Anhängermerkmale ab. Der Eigenvektor 212 stellt die dominante Richtung einer Bildstruktur dar, die in dem Teil des Bildfeldes 54 vorhanden ist, aus dem die Anhängereigenschaften entnommen sind, wie dies beispielhaft in 20 veranschaulicht ist. Die Berechnung eines oder mehrerer Eigenvektoren 212 kann durch ein beliebiges auf dem Fachgebiet bekanntes Verfahren ausgeführt werden. In einigen Beispielen kann zur Diagonalisierung einer dreidimensionalen oder einer vierdimensionalen Kovarianzmatrix das Jacobi-Verfahren verwendet werden.
Ein Eigenwert, der sich auf den Eigenvektor 212 der lokalen Kovarianzmatrix bezieht, repräsentiert einen Strukturbetrag entlang der Richtung des Bildfeldes 54, der dem Eigenvektor 212 entspricht. Wenn in einem zweidimensionalen Bildfeld 54 ein Eigenwert viel größer als der andere Eigenwert ist, liegt eine Bildstruktur entlang der Richtung vor, die sich auf den Eigenvektor 212 bezieht, der dem großen Eigenwert zugeordnet ist. Je größer ein Eigenwert ist, desto stärker korreliert die entsprechende Bildstruktur entlang der Richtung des zugeordneten Eigenvektors 212. Wenn sich der Eigenwert nicht stark unterscheidet, gibt es kaum eine Richtungsstruktur in dem Bild. Da es sich bei der Bildverarbeitung um die Eigenwerte der Kovarianzmatrix handelt, wird der Betrag der Richtwirkung von Bildstrukturen berücksichtigt. Je mehr Richtungskorrelation, wie durch einen oder mehrere relativ große Eigenwerte angegeben, desto weniger wahrscheinlich ist, dass eine solche Struktur durch Rauschen oder Störungen verursacht wird. In einigen Fällen werden die verarbeiteten Anhängermerkmale aus gewichteten Durchschnittswerten von Differenzen zwischen Anhängermerkmalen des Bildes abgeleitet, wobei der gewichtete Durchschnittswert Gewichtungen in Abhängigkeit von einem oder mehreren Eigenwerten der lokalen Kovarianzmatrix beinhaltet. Die Gewichtungen sind der Wahrscheinlichkeit zugeordnet, dass eine lokale dominante Richtung zufällig entweder durch Rauschen oder zufällig verteilte Störungen oder durch eine lokale dominante Richtung entstanden ist, die einer Bildstruktur eines relevanten Details in dem Bildfeld 54 zugeordnet ist. Da die durch das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 ausgewählten und gefilterten Punkte wahrscheinlich Punkte auf dem Koppler 16 sind, kann der Eigenvektor 212 basierend auf den Punkten bei Schritt 202 eine Anhängerkursrichtung bezeichnen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 17 bestimmt das System bei Schritt 204, ob der durch das Anhängerkupplungsassistenzsystem 10 erkannte Anhängerkurswinkel gültig ist. Wenn der Anhängerkurswinkel nicht gültig ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 184 zurück. Der Anhängerkurswinkel kann aus einer Vielzahl von Gründen ungültig sein, einschließlich unter anderem dessen, dass der relative Abstand zwischen dem Anhänger 18 und dem Fahrzeug 12 über einem Schwellenabstand liegt; Mehrfachmessungen des Anhängerkurswinkels zu stark variieren (d. h., die Varianz größer ist als eine Fehlerschwelle); und/oder die Mindestanzahl von nachverfolgten Merkmalen nicht erhalten wurde. Wenn die Anhängerkursrichtung gültig ist, fährt das Verfahren mit Schritt 206 fort, bei dem der relative Anhängerkurswinkel gespeichert und dazu verwendet wird, einen aktualisierten endgültigen Endpunkt 140 für den Fahrzeugpfad 20 zu bestimmen.
Bei Schritt 208 wird der Fahrzeugpfad 20 basierend auf der gespeicherten relativen Anhängerkursrichtung aktualisiert. Das Fahrzeug 12 bewegt sich weiter entlang des aktualisierten Fahrzeugpfades 20, bis festgestellt wird, dass die Anhängerkupplungsbaugruppe 22 und der Koppler 16 ausgerichtet sind, und/oder ein Eingreifen des Benutzers U die Routine 174 unterbricht, an welchem Punkt das Verfahren bei Schritt 210 endet.
Aus der Verwendung der vorliegenden Offenbarung lässt sich eine Vielfalt von Vorteilen ableiten. Zum Beispiel stellt die Verwendung des offenbarten Anhängerkupplungsassistenzsystems ein System zum Bestimmen einer Anhängerkursrichtung bereit. Die Anhängerkursrichtung kann eine genauere Ausrichtung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger bereitstellen, wenn die Anhängerkupplungsbaugruppe und der Koppler vertikal zueinander ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Fahrzeugkursrichtung mit der Anhängerkursrichtung kann zudem die Abmilderung von unerwünschten Umständen, wie etwa mögliche Knifflierungsbedingungen und/oder ein Berührungsereignis zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger, unterstützen. Darüber hinaus kann das Anhängerkupplungsassistenzsystem einen ersten Sensor verwenden, wenn sich das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereichs befindet, und einen Bildgeber, sobald sich das Fahrzeug innerhalb des Schwellenbereichs von dem Anhänger befindet. Der Bildgeber kann verschiedene Techniken verwenden, wie etwa die Verwendung von Eigenvektoren, um die Anhängerkursrichtung relativ zu dem Fahrzeug näher zu bestimmen.
Gemäß verschiedenen Beispielen ist in dieser Schrift hier ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ein Erfassungssystem, das zum Erkennen eines Anhängers in der Nähe eines Fahrzeugs konfiguriert ist. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die einen Koppler des Anhängers erkennt; eine Anhängerkursrichtung basierend auf der Kopplerausrichtung bestimmt; und einen Pfad zum Ausrichten einer Anhängerkupplungsanordnung an dem Fahrzeug mit dem Koppler an dem Anhänger basierend auf der Anhängerkursrichtung bestimmt. Beispiele für das Anhängerkupplungsassistenzsystem können eines oder eine Kombination der folgenden Merkmale umfassen:

• die Anhängerkursrichtung basiert auf einer Längsachse des Anhängers und die Anhängerkursrichtung wird aus einem oder mehreren Merkmalen bestimmt, die aus einem vorderen Abschnitt des Anhängers extrahiert wurden.
• die Steuerung ist dazu konfiguriert, eine Grenze zu erstellen, die den Anhänger umfasst, und ein Endpunkt des Pfades ist an einem Umfang der Grenze angeordnet;
• der Endpunkt befindet sich an einer unteren Ecke der Grenze, wenn die Anhängerkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist;
• eine Benachrichtigung wird einem Benutzer bereitgestellt, wenn die Anhängerkursrichtung relativ zu einer Fahrzeugkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist;
• die Steuerung ist ferner dazu konfiguriert, jedes Anhängermerkmal als an auf dem Anhänger oder nicht auf dem Anhänger zu klassifizieren, indem eine geschätzte Höhe davon als Schwellenwert festgelegt wird;
• die Steuerung bestimmt die Anhängerkursrichtung basierend auf einem Eigenvektor der Anhängermerkmale, die als auf dem Anhänger klassifiziert sind;
• das Erfassungssystem ist dazu konfiguriert, einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu erkennen, wenn das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereichs angeordnet ist, und verwendet einen Bildgeber, um die Anhängerkursrichtung zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug innerhalb des Schwellenbereichs befindet;
• das Fahrzeug wird entlang eines Pfades bewegt, bevor ein Bildgeber den Koppler erkennt; und/oder
• ein erster Sensor wird dazu verwendet, einen ersten Fahrzeugpfad zu bestimmen, und ein Bildgeber wird dazu verwendet, einen zweiten, aktualisierten Pfad zu bestimmen.

Darüber hinaus ist in dieser Schrift ein Verfahren zum Schätzen einer Anhängerausrichtung bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet das Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet zudem das Extrahieren von Anhänger- und Bodenmerkmalen aus den aufgenommenen Bildern. Das Verfahren beinhaltet ferner das Berechnen der Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Schätzen einer Höhe jedes Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der Anhängermerkmale. Schließlich beinhaltet das Verfahren das Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf mindestens einem Teil der Anhängermerkmale. Beispiele für das Verfahren können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• Vorhersagen einer Anhängerkursrichtung innerhalb einer den Anhänger umgebenden Grenze, wenn das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereichs angeordnet ist;
• Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn ein Winkel zwischen einer Fahrzeugkursrichtung und der Anhängerkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist; und/oder
• Pausieren der Fahrzeugbewegung, wenn ein Koppler außerhalb eines Bewegungsbereichs angeordnet ist.

Gemäß verschiedenen Beispielen ist in dieser Schrift ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereitgestellt. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet einen Bildgeber zum Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs. Das Anhängerkupplungsassistenzsystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, Bodenmerkmale und potentielle Anhängermerkmale aus den aufgenommenen Bildern zu extrahieren; eine Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale zu berechnen; eine Höhe jedes potenziellen Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der potenziellen Anhängermerkmale zu schätzen; die potenziellen Anhängermerkmale als am Anhänger oder nicht am Anhänger zu klassifizieren; und eine endgültige Anhängerkursrichtung eines Anhängers basierend auf den potenziellen Anhängermerkmalen, die als an dem Anhänger klassifiziert sind, zu bestimmen. Beispiele für das Anhängerkupplungsassistenzsystem können eines oder eine Kombination der folgenden Merkmale umfassen:

• die Berechnung der Fahrzeugbewegungsverschiebung basiert ferner auf einer bekannten Höhe des Bildgebers;
• ein Näherungssensor stellt Sensorsignale an die Steuerung bereit, um eine anfängliche Anhängerkursrichtung zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereiches befindet;
• die anfängliche Anhängerkursrichtung bestimmt einen anfänglichen Fahrzeugpfad;
• die endgültige Anhängerkursrichtung bestimmt einen endgültigen Fahrzeugpfad; und/oder
• ein Eigenvektor der Anhängermerkmale wird berechnet, um die Anhängerkursrichtung zu bestimmen.

Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass die Konstruktion der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein konkretes Material beschränkt ist. Andere beispielhafte Beispiele der hier offenbarten Erfindung können aus einer großen Vielfalt an Materialien ausgebildet werden, es sei denn, hier wird etwas anderes beschrieben.
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 feststehend oder beweglich sein. Ein derartiges Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei (elektrischen oder mechanischen) Komponenten und beliebige zusätzliche Zwischenelemente einstückig als ein einzelner einheitlicher Körper miteinander oder mit den zwei Komponenten ausgebildet werden. Ein derartiges Verbinden kann dem Wesen nach dauerhaft sein oder abnehmbar 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 hier kombiniert sind, 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 auch als miteinander „wirkverbunden“ oder „wirkgekoppelt“ angesehen werden, um die erwünschte Funktion zu erzielen, und zwei beliebige Komponenten, die dazu in der Lage sind, derart zugeordnet zu werden, können zudem als miteinander „wirkkoppelbar“ angesehen werden, um die gewünschte Funktion zu erzielen. Zu einigen Beispielen für Elemente, die wirkkoppelbar sind, gehören unter anderem physisch zusammenpassbare und/oder physisch zusammenwirkende Komponenten und/oder drahtlos zusammenwirkende und/oder Komponenten, die drahtlos zusammenwirken können, und/oder logisch zusammenwirkende Komponenten und/oder Komponenten, die logisch zusammenwirken können. Darüber hinaus versteht es sich, dass eine Komponente, welche dem Ausdruck „von dem“ oder „von der“, „des“ oder „der“ vorangeht, an jeder beliebigen praktisch umsetzbaren Stelle angeordnet sein kann (bspw. an, in und/oder außen an dem Fahrzeug angeordnet), sodass die Komponente auf jede beliebige hier beschriebene Art und Weise funktionieren kann.
Umsetzungen der hier offenbarten Systeme, Anordnungen, Vorrichtungen und Verfahren können einen Spezial- oder Universalcomputer beinhalten oder verwenden, der Computerhardware beinhaltet, wie zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Systemspeicher, wie sie hier erläutert sind. 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, die computerausführbare Anweisungen speichern, handelt es sich um Computerspeichermedien (-vorrichtungen). Bei computerlesbaren Medien, die computerausführbare Anweisungen transportieren, handelt es sich um Übertragungsmedien. Daher können Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise und nicht einschränkend mindestens zwei deutlich unterschiedliche Arten von computerlesbaren 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, Phasenänderungsspeicher (Phase-Change Memory - PCM), andere Speicherarten, andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das verwendet werden kann, um die gewünschten 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 Computernetzwerk 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 Kommunikationsverbindung (entweder festverdrahtet, drahtlos oder eine beliebige Kombination aus festverdrahtet oder drahtlos) auf einen Computer übertragen oder einem Computer bereitgestellt werden, sieht der Computer die Verbindung zweckgemäß als Übertragungsmedium an. Übertragungsmedien können ein Netzwerk und/oder Datenverbindungen beinhalten, die dazu verwendet werden können, gewünschte Programmcodemittel in Form von computerausführbaren Anweisungen oder Datenstrukturen zu transportieren, und auf die durch einen Universal- oder Spezialcomputer zugegriffen werden kann. Kombinationen der Vorstehenden sollten ebenfalls im Umfang computerlesbarer Medien eingeschlossen 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 durchzuführen. Die computerausführbaren Anweisungen können beispielsweise Binärdateien, Zwischenformatanweisungen, wie etwa Assemblersprache, oder sogar Quellcode sein. 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 notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen Merkmale oder Handlungen beschränkt ist. Die beschriebenen Merkmale und Handlungen sind vielmehr als beispielhafte Formen der Umsetzung der Patentansprüche offenbart.
Der Fachmann wird zu schätzen wissen, 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 ebenfalls in Umgebungen mit verteilten Systemen angewendet werden, in denen sowohl lokale Computersysteme als auch Remotecomputersysteme, 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 Umgebung mit verteilten Systemen können sich Programmmodule sowohl in lokalen Speichervorrichtungen als auch in Fernspeichervorrichtungen befinden.
Ferner können die in dieser Schrift beschriebenen Funktionen gegebenenfalls in einem oder mehreren der Folgenden ausgeführt werden: Hardware, Software, Firmware, digitalen Komponenten oder analogen Komponenten. Beispielsweise können eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC) dazu programmiert sein, eines bzw. einen oder mehrere der hier beschriebenen Systeme und Vorgänge auszuführen. Einige Ausdrücke werden in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, um auf bestimmte Systemkomponenten Bezug zu nehmen. Der Fachmann wird erkennen, 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 von der Funktion her.
Es ist zu anzumerken, dass die vorstehend erörterten Sensorbeispiele Computerhardware, -software, -firmware oder eine beliebige Kombination daraus beinhalten können, um mindestens einen Teil ihrer Funktionen durchzuführen. 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 in dieser Schrift zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt und nicht als einschränkend gedacht. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können in weiteren Arten von Vorrichtungen umgesetzt sein, wie es dem einschlägigen Fachmann bekannt ist.
Mindestens einige Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind auf Computerprogrammprodukte ausgerichtet, die eine derartige 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 hierin beschrieben zu arbeiten.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass der Aufbau und die Anordnung der erfindungsgemäßen Elemente, wie in den beispielhaften Beispielen gezeigt, lediglich der Veranschaulichung dienen. Zwar wurden in dieser Offenbarung nur einige Beispiele der vorliegenden Innovationen ausführlich beschrieben, 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, Befestigungsanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als einstückig gebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig gebildet sein, kann die Bedienung der Schnittstellen umgekehrt oder anderweitig verändert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsglieder oder anderer Elemente des Systems können variiert werden und die Art oder Anzahl der zwischen den Elementen bereitgestellten Verstellungspositionen kann variiert werden. Es ist zu anzumerken, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus einer großen Vielzahl von Materialien, die eine ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bieten, in einer beliebigen aus einer großen Vielzahl von Farben, Strukturen und Kombinationen konstruiert sein können. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Umfang der vorliegenden Innovationen eingeschlossen sind. Andere Substitutionen, Abwandlungen, Änderungen und Auslassungen können an der Ausgestaltung, 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 Prozessen mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten zum Bilden von Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können. Die hier offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich darüber hinaus, dass an den vorstehend genannten Strukturen und Verfahren Variationen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, es sei denn, der Wortlaut dieser Ansprüche gibt ausdrücklich etwas anderes vor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Anhängerkupplungsassistenzsystem bereitgestellt, das einen Bildgeber zum Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs und eine Steuerung aufweist, die dazu konfiguriert ist, Bodenmerkmale und potentielle Anhängermerkmale aus den aufgenommenen Bildern zu extrahieren, eine Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale zu berechnen, eine Höhe jedes potenziellen Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der potenziellen Anhängermerkmale zu schätzen, die potenziellen Anhängermerkmale als am Anhänger oder nicht am Anhänger zu klassifizieren und eine endgültige Anhängerkursrichtung eines Anhängers basierend auf den potenziellen Anhängermerkmalen, die als an dem Anhänger klassifiziert sind, zu bestimmen.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Berechnung der Fahrzeugbewegungsverschiebung ferner auf einer bekannten Höhe des Bildgebers.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Näherungssensor, der Sensorsignale an die Steuerung bereitstellt, um eine anfängliche Anhängerkursrichtung zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereiches befindet.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die anfängliche Anhängerkursrichtung einen anfänglichen Fahrzeugpfad.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die endgültige Anhängerkursrichtung einen endgültigen Fahrzeugpfad.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Eigenvektor der Anhängermerkmale berechnet, um die Anhängerkursrichtung zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15708427 [0019]
US 9102271 [0033]
US 15/583014 [0033]

Claims

Anhängerkupplungsassistenzsystem, umfassend: ein Erfassungssystem, das dazu konfiguriert ist, einen Anhänger in der Nähe eines Fahrzeugs zu erkennen; und eine Steuerung zum: Erkennen eines Kopplers des Anhängers; Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf der Kopplerausrichtung; und Bestimmen eines Pfades zum Ausrichten einer Anhängerkupplungsbaugruppe an dem Fahrzeug mit dem Koppler an dem Anhänger basierend auf der Anhängerkursrichtung.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei die Anhängerkursrichtung auf einer Längsachse des Anhängers basiert und die Anhängerkursrichtung aus einem oder mehreren Merkmalen bestimmt wird, die aus einem vorderen Abschnitt des Anhängers extrahiert wurden.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, eine Grenze zu erzeugen, die den Anhänger umfasst, und ein Endpunkt des Pfades an einem Umfang der Grenze angeordnet ist.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach Anspruch 3, wobei der Endpunkt an einer unteren Ecke der Grenze angeordnet ist, wenn die Anhängerkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei einem Benutzer eine Benachrichtigung bereitgestellt wird, wenn die Anhängerkursrichtung relativ zu einer Fahrzeugkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, jedes Anhängermerkmal als auf dem Anhänger oder nicht auf dem Anhänger zu klassifizieren, indem eine geschätzte Höhe davon als Schwellenwert festgelegt wird.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach Anspruch 6, wobei die Steuerung die Anhängerkursrichtung basierend auf einem Eigenvektor der Anhängermerkmale bestimmt, die als auf dem Anhänger klassifiziert sind.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Erfassungssystem dazu konfiguriert ist, einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger zu erkennen, wenn das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereichs angeordnet ist, und einen Bildgeber verwendet, um die Anhängerkursrichtung zu bestimmen, wenn sich das Fahrzeug innerhalb des Schwellenbereiches befindet.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Fahrzeug entlang eines Pfades bewegt wird, bevor ein Bildgeber den Koppler erkennt.
Anhängerkupplungsassistenzsystem nach Anspruch 1, wobei ein erster Sensor dazu verwendet wird, einen ersten Fahrzeugpfad zu bestimmen, und ein Bildgeber dazu verwendet wird, einen zweiten, aktualisierten Weg zu bestimmen.
Verfahren zum Schätzen einer Anhängerausrichtung, umfassend die folgenden Schritte: Aufnehmen von Bildern vom Heck des Fahrzeugs; Extrahieren von Anhänger- und Bodenmerkmalen aus den aufgenommenen Bildern; Berechnen der Fahrzeugbewegungsverschiebung basierend auf dem optischen Fluss der Bodenmerkmale; Schätzen einer Höhe jedes Anhängermerkmals basierend auf der Fahrzeugbewegungsverschiebung und dem optischen Fluss der Anhängermerkmale; und Bestimmen einer Anhängerkursrichtung basierend auf mindestens einem Teil der Anhängermerkmale.
Verfahren zum Schätzen einer Anhängerausrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend: Vorhersagen einer Anhängerkursrichtung innerhalb einer den Anhänger umgebenden Grenze, wenn das Fahrzeug außerhalb eines Schwellenbereichs angeordnet ist.
Verfahren zum Schätzen einer Anhängerausrichtung nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bereitstellen einer Benachrichtigung, wenn ein Winkel zwischen einer Fahrzeugkursrichtung und der Anhängerkursrichtung größer als ein Schwellenwinkel ist.
Verfahren zum Schätzen einer Anhängerorientierung nach einem der Ansprüche 11-13, ferner umfassend: Pausieren der Fahrzeugbewegung, wenn ein Koppler außerhalb eines Bewegungsbereichs angeordnet ist.