DE102020129110A1

DE102020129110A1 - Geführtes coaching für fahrzeugpositionierung zum betreiben eines automatisierten kupplungsmerkmals

Info

Publication number: DE102020129110A1
Application number: DE102020129110.8A
Authority: DE
Inventors: Seyed Armin Raeis Hosseiny; Bo Bao; Luke Niewiadomski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2021-05-06
Also published as: CN112776792A; US20210129752A1; US11772557B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt geführtes Coaching für Fahrzeugpositionierung zum Betreiben eines automatisierten Kupplungsmerkmals bereit. Ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger beinhaltet einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt, und eine Steuerung, die mindestens einen von einem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb der Bilddaten identifiziert. Die Steuerung bestimmt ferner, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und gibt eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren. Nach dem Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, gibt der Koppler ein Lenksignal an das Fahrzeug aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kupplungsunterstützungssystem für ein Fahrzeug. Insbesondere stellt das System Anweisungen zur Bewegung des Fahrzeugs bereit, um einen Anhänger innerhalb eines spezifizierten Bereichs für den Betrieb des Kupplungsunterstützungssystems auszurichten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Kuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann schwierig und zeitaufwändig sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Kupplungskugel eines Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig vom Ausgangsstandort des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Koordination mit mehreren Lenkmanövern erforderlich machen, um das Fahrzeug angemessen zu positionieren. Ferner ist die Anhängerkupplung für einen erheblichen Teil des zur angemessenen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht sichtbar, und die Kupplungskugel kann unter normalen Umständen zu keiner Zeit tatsächlich durch den Fahrer gesehen werden. Dieses Fehlen von Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung auf Grundlage von Erfahrung mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann dennoch mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für einen nachfolgenden Satz von Manövern festzustellen. Noch ferner bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zu dem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern bewirken kann, dass das Fahrzeugs mit dem Anhänger in Berührung kommt. Dementsprechend können weitere Verbesserungen gewünscht sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt, und eine Steuerung, die mindestens einen von einem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb der Bilddaten identifiziert. Die Steuerung bestimmt ferner, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und gibt eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren. Nach dem Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, gibt der Koppler ein Lenksignal an das Fahrzeug aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• der spezifizierte Bereich ist zwischen einem maximalen Abstand und einem minimalen Abstand von dem Heck des Fahrzeugs und innerhalb einer linken und rechten seitlichen Fahrzeugsteuergrenze definiert;
• die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs beinhaltet eine Fahrzeugfahrtrichtung;
• die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs beinhaltet eine Fahrzeuglenkrichtung;
• die Steuerung gibt ferner ein Videobild aus, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann und ein Bild hinter dem Fahrzeug, das aus den Bilddaten abgeleitet ist, und eine grafische Einblendung der mindestens einen Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs beinhaltet;
• die grafische Einblendung der mindestens einen Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs beinhaltet ein die Fahrtrichtung angebendes Element und ein die Lenkrichtung angebendes Element;
• das Videobild beinhaltet ferner eine schematische Darstellung einer Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf den spezifizierten Bereich;
• die Steuerung bestimmt ferner, dass kein Anhänger oder Koppler in den Bilddaten identifiziert werden kann, und gibt das Videobild aus, das ferner eine Angabe beinhaltet, dass kein Anhänger hinter dem Fahrzeug identifiziert wird; und
• die Steuerung identifiziert ferner mindestens einen von einer Vielzahl von Anhängern oder einer Vielzahl von Kopplern innerhalb der Bilddaten und fordert einen Fahrer zu einer Auswahl von einem von der Vielzahl von Anhängern oder der Vielzahl von Kopplern als einen von einem angezielten Anhänger oder einem angezielten Koppler auf, bestimmt, dass sich der mindestens eine von dem angezielten Anhänger oder dem angezielten Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und gibt eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem angezielten Anhänger oder dem angezielten Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren, und bestimmt, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und gibt ein Lenksignal an das Fahrzeug aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem ausgewählten Koppler auszurichten.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt, und eine Steuerung, die einen Anhänger und einen Koppler des Anhängers innerhalb der Bilddaten identifiziert. Die Steuerung bestimmt ferner eine Position des Anhängers einschließlich des Kopplers im Hinblick auf einen spezifizierten Bereich in Bezug auf das Fahrzeug und gibt eine Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich aus. Nach dem Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, gibt die Steuerung ein Lenksignal an das Fahrzeug aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Unterstützen bei einem Kupplungsvorgang eines Fahrzeugs mit einem Anhänger Identifizieren von mindestens einem von einem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb von Bilddaten hinter dem Fahrzeug, die von einem Bildgeber empfangen werden, Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und Ausgeben einer Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren. Nach dem Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, wird ein Lenksignal an das Fahrzeug ausgegeben, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann bei Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt Folgendes:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer ungekuppelten Position in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist ein Diagramm eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Position zum Kuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
4 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeugs während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
5 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeugs während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger;
6 ist eine schematische Draufsicht auf das Fahrzeug während eines anschließenden Schritts der Ausrichtungssequenz an dem Anhänger und zeigt die Position einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungswegs;
7 ist eine schematische Veranschaulichung einer akzeptablen Anhängerzielzone in Bezug auf ein Fahrzeug, das das vorliegende System beinhaltet;
8 ist eine schematische Veranschaulichung der akzeptablen Anhängerzielzone mit zusätzlichen darauf angewendeten Grenzen;
9A-9C sind Bilder, die Anweisungen zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Positionieren eines Anhängers innerhalb einer akzeptablen Anhängerzielzone darstellen;
10A-10C sind Bilder, die Anweisungen gemäß einem weiteren Schema zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Positionieren eines Anhängers innerhalb einer akzeptablen Anhängerzielzone darstellen;
1 1A-11E sind Bilder, die Anweisungen gemäß noch einem weiteren Schema zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Positionieren eines Anhängers innerhalb einer akzeptablen Anhängerzielzone darstellen;
12A-12E sind Bilder, die Anweisungen gemäß dem Schema aus 11A-11E zum Bewegen eines Fahrzeugs zum Positionieren eines Anhängers innerhalb einer akzeptablen Anhängerzielzone in einem akzeptablen Kurswinkel in Bezug auf das Fahrzeug darstellen;
13A und 13B sind Bilder, die Anweisungen des Schemas aus 12A-12E darstellen, die angeben, dass sich der Anhänger innerhalb der akzeptablen Anhängerzielzone befindet, aber sich nicht in einem akzeptablen Kurswinkel in Bezug auf das Fahrzeug befindet;
14A und 14B sind Bilder gemäß den Schemata aus 11A-11E bzw. 12A-12E, die angeben, dass der Anhänger im Hinblick auf den Anhängerzielbereich ordnungsgemäß positioniert ist;
15A und 15B sind Bilder, die ein Schema zum Auswählen eines von einer Vielzahl von Anhängern in Bilddaten für Ausrichtungsanweisungen gemäß einem der Schemata darstellen;
16A und 16B sind Bilder, die eine Angabe darstellen, dass in den verfügbaren Bilddaten kein Anhänger vorhanden ist; und
17 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Ausrichten eines Fahrzeugs zum automatisierten Kuppeln an einen Anhänger gemäß einem Aspekt der Offenbarung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“, „vorderes“, „vertikales“, „horizontales“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Orientierung in 1. Es versteht sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Zudem versteht sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der nachfolgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften im Zusammenhang mit den in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich darüber hinaus, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals oder einer bestimmten Komponente, das bzw. die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es bzw. sie sich nur in einer derartigen Richtung oder in einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt, sofern nicht anderweitig vorgegeben.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf 1-6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Kupplungsunterstützungssystem (auch als „Kupplungsassistenzsystem“ oder „Kuppelunterstützungssystem“ bezeichnet) für ein Fahrzeug 12. Insbesondere beinhaltet das System 10 einen Bildgeber (in der Form eines Kamerasystems 18 in dem Beispiel aus 1-6), der Bilddaten 55 eines Sichtfelds 49 hinter dem Fahrzeug 12 ausgibt, und eine Steuerung 26, die mindestens einen von einem Anhänger 16 oder einem Koppler 14 des Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 identifiziert. Die Steuerung 26 bestimmt ferner, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger 16 oder dem Koppler 14 außerhalb eines spezifizierten Bereichs 110 in Bezug auf das Fahrzeug 12 befindet, und gibt eine Anweisung 112 zur Bewegung des Fahrzeugs 12 aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger 16 oder dem Koppler 14 innerhalb des spezifizierten Bereichs 110 zu positionieren. Nach dem Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler 14 und dem Anhänger 16 innerhalb des spezifizierten Bereichs 110 befindet, gibt die Steuerung 26 ein Lenksignal an das Fahrzeug 12 aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug 12 lenkt, um eine Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 14 auszurichten.
Im Hinblick auf den allgemeinen Betrieb des Kupplungsassistenzsystems 10, wie es in dem Systemdiagramm aus 2 veranschaulicht ist, beinhaltet das System 10 verschiedene Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugstatusbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionsbestimmungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 22, das eine Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder als Alternative ein globales Positionsbestimmungssystem (global positioning system - GPS) zum Bestimmen eines Koordinatenstandorts des Fahrzeugs 12 auf Grundlage des einen oder der mehreren Standorte der Vorrichtungen innerhalb des Positionsbestimmungssystems 22 beinhalten kann. Insbesondere kann die Koppelnavigationsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 innerhalb eines lokalen Koordinatensystems 82 mindestens auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Lenkwinkels δ ermitteln und nachverfolgen. Andere Fahrzeuginformationen, die durch das Kupplungsassistenzsystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Erwägung gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder ein Array davon und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16 einschließlich des detektierten Kopplers 14, die die Steuerung 26 des Kupplungsassistenzsystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um die Höhe H und Position des Kopplers 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Kupplungsassistenzsystems 10 in Kommunikation mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12, bei dem es sich um ein Servolenksystem 20 handeln kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betreiben, um das Fahrzeug 12 auf eine derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel δ ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich bei dem Servolenksystem 20 um ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering - „EPAS“-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 in einen Lenkwinkel δ auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wodurch der Lenkwinkel δ durch einen Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl 69 kann durch das Kupplungsassistenzsystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerkupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehposition (z. B. einen Lenkradwinkel) eines Lenkrads des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Das Lenkrad des Fahrzeugs 12 ist jedoch in der veranschaulichten Ausführungsform mechanisch mit den gelenkten Rädern 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad zusammen mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, wodurch ein manuelles Eingreifen mit dem Lenkrad während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 an dem Servolenksystem 20 bereitgestellt, der ein Drehmoment an dem Lenkrad erfasst, das nicht von einer autonomen Steuerung des Lenkrads erwartet wird und somit auf ein manuelles Eingreifen hinweist, wodurch das Kupplungsassistenzsystem 10 den Fahrer warnen kann, das manuelle Eingreifen mit dem Lenkrad zu unterbrechen und/oder das autonome Lenken zu unterbrechen. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 20 auf, das es ermöglicht, dass das Lenkrad teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines derartigen Fahrzeugs entkoppelt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Kupplungsassistenzsystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 einschließlich eines Lenkwinkels δ bereit. Die Steuerung 26 verarbeitet in der veranschaulichten Ausführungsform den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Zuständen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschten Wegs 32 zu führen (3). Es ist denkbar, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Zum Beispiel kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsassistenzalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die von dem Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachstehend genauer erörtert.
Wie ebenfalls in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 ebenfalls mit der Steuerung 26 kommunizieren, um dem Kupplungsassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, bereitzustellen und Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Zum Beispiel können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen anhand einzelner Raddrehzahlen bestimmt werden, die durch das Bremssteuersystem 70 überwacht werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann zudem anhand des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Geschwindigkeitssensors 56 und des Positionsbestimmungssystems 22 neben anderen denkbaren Mitteln bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können auch einzelne Raddrehzahlen verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ zu bestimmen, die dem Kupplungsassistenzsystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 58 bereitgestellt werden kann. Das Kupplungsassistenzsystem 10 kann ferner dem Bremssteuersystem 70 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Kupplungsassistenzsystem 10 zu ermöglichen, das Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Zum Beispiel kann das Kupplungsassistenzsystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während einer Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Koppler 14 des Anhängers 16 regulieren, was die Möglichkeit einer Kollision mit dem Anhänger 16 reduzieren und das Fahrzeug 12 an einem bestimmten Endpunkt 35 des Wegs 32 vollständig zum Stehen bringen kann. In dieser Schrift wird offenbart, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnsignal ausgeben kann, das einer Benachrichtigung einer tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Kollision mit einem Abschnitt des Anhängers 16 entspricht. Das Antriebsstrangsteuersystem 72 kann zudem, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, mit dem Kupplungsassistenzsystem 10 interagieren, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12 zu regulieren, während dieses teilweise oder autonom an dem Anhänger 16 ausgerichtet wird. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um eine Kollision mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Kupplungsassistenzsystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - „HMI“) 40 für das Fahrzeug 12 kommunizieren. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 beinhalten, wie etwa eine an der Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als ein Abschnitt eines Touchscreens 42 mit Schaltungen 46 umgesetzt sein kann, um eine einem Standort entsprechende Eingabe über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, einschließlich eines oder mehrerer Joysticks, digitaler Eingabepads oder dergleichen, können anstelle des oder zusätzlich zu dem Touchscreen 42 verwendet werden. Ferner kann das Kupplungsassistenzsystem 10 über drahtlose Kommunikation mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 kommunizieren, wie etwa mit einer oder mehreren Handvorrichtungen oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), einschließlich eines oder mehrerer Smartphones. Die tragbare Vorrichtung 96 kann ebenfalls die Anzeige 44 beinhalten, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und ferner dazu in der Lage sein, Fernzugriffsbenutzereingaben über die Touchscreen-Schaltungen 46 zu empfangen. Zusätzlich dazu kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen bereitstellen, wie etwa optische, akustische und taktile Warnhinweise.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Routinen, die in einem Speicher 62 gespeichert sind, zu verarbeiten, die Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, die das Bildgebungssystem 18, das Servolenksystem 20, das Fahrzeugbremssteuersystem 70, das Antriebsstrangsteuersystem 72 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen beinhalten. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Weg 32 (3) zur Fortbewegung zum Ausrichten an dem Koppler 14 des Anhängers 16 zu erzielen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen beinhalten. Zudem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern von einer oder mehreren Routinen beinhalten, einschließlich einer Bildverarbeitungsroutine 64 und/oder Kupplungsdetektionsroutine, einer Wegableitungsroutine 66 und einer Betriebsroutine 68. Es versteht sich, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung sein kann oder eine gemeinsame Steuerung, die in andere Steuerfunktionen integriert ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere denkbare bordeigene oder bordexterne Fahrzeugsteuersysteme integriert ist. Es versteht sich ferner, dass die Bildverarbeitungsroutine 64 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel innerhalb eines eigenständigen Bildgebungssystems für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse seiner Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12, einschließlich des Mikroprozessors 60, ausgeben kann. Ferner kann ein beliebige(s/r) System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das bzw. der die Bildverarbeitungsfunktionalität abschließt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als „Bildprozessor“ bezeichnet werden, ungeachtet anderer Funktionalität, die es bzw. er ebenfalls umsetzen kann (einschließlich gleichzeitig mit dem Ausführen der Bildverarbeitungsroutine 64).
In das System 10 kann zudem ein Bildgebungssystem 18 einbezogen sein, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet, die in dem veranschaulichten Beispiel eine Rückfahrkamera 48, eine Kamera 50 an einer mittigen hochgesetzten Bremsleuchte (center high-mount stop light - CHMSL) und Seitenkameras 52a und 52b beinhalten können, obwohl andere Anordnungen, die zusätzliche oder alternative Kameras beinhalten, möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 allein die Rückfahrkamera 48 beinhalten oder derart konfiguriert sein, dass das System 10 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras lediglich die Rückfahrkamera 48 nutzt. In einem anderen Beispiel können die verschiedenen in dem Bildgebungssystem 18 eingeschlossenen Kameras 48, 50, 52a, 52b so positioniert sein, dass sich ihre jeweiligen Sichtfelder im Allgemeinen überlappen, die der Rückfahrkamera 48, der Kamera 50 an der mittigen hochgesetzten Bremsleuchte (CHMSL) bzw. den Seitenkameras 52a und 52b entsprechen können. Auf diese Weise können Bilddaten 55 von zwei oder mehr der Kameras in der Bildverarbeitungsroutine 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. In einer Erweiterung eines derartigen Beispiels können die Bilddaten 55 verwendet werden, um stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von überlappenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder zu rekonstruieren, einschließlich etwaiger Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder des Kopplers 14) darin. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die das gleiche Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, anhand einer bekannten räumlichen Beziehung zwischen den Bildquellen einen Standort des Objekts in Bezug auf die zwei Bildquellen zu bestimmen. In diesem Hinblick kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt innerhalb der Bilddaten 55 von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 Informationen bezüglich der Positionierung von an dem Fahrzeug 12 vorhandenen oder durch das System 10 genutzten Kameras 48, 50, 52a, 52b, einschließlich in Bezug auf den Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12, beinhalten, sodass zum Beispiel die Positionen der Kameras 48, 50, 52a und 52b in Bezug auf den Mittelpunkt 36 und/oder in Bezug aufeinander für Berechnungen zur Objektpositionsbestimmung verwendet werden können, und um zum Beispiel Objektpositionsdaten in Bezug auf den Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 34 (1), mit bekannten Positionen in Bezug auf den Mittelpunkt 36 zu ergeben. In einem Aspekt können die verschiedenen in dieser Schrift erörterten Systeme und Fahrzeugmerkmale, einschließlich des Bildgebungssystems 18, des Positionsbestimmungssystems 22, des Bremssteuersystems 70, des Antriebsstrangsteuersystems 72, des Servolenksystems 20, des Näherungssensorarrays 54, des Positionsbestimmungssystems 22 und der Fahrzeugsensoren, die in dieser Schrift erörtert sind, im Allgemeinen für Zwecke der Fahrzeugsteuerung verwendet werden, wie etwa unter der Steuerung des Benutzers, einschließlich möglicherweise mit Unterstützung eines Bordcomputers oder eines anderen Prozessors, der mit den Systemen und Merkmalen kommuniziert. Auf diese Weise können die Systeme und Merkmale gemeinsam als Fahrzeugsteuersystem bezeichnet werden, das durch die Steuerung 26 für die in dieser Schrift erörterte automatische Fahrzeugsteuerfunktionalität genutzt werden kann.
Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann konkret dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 zu lokalisieren. In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zunächst versuchen, etwaige Anhänger 16 innerhalb der Bilddaten 55 zu identifizieren, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Anhängers 16, einer Anzahl von unterschiedlichen Arten, Größen oder Konfigurationen von Anhängern, die mit dem System 10 kompatibel sind, oder von Anhängern im Allgemeinen erfolgen kann. Die Steuerung 26 kann eine Bestätigung von dem Benutzer einholen, dass die Identifizierung des Anhängers 16 korrekt ist und es sich um den richtigen Anhänger handelt, für den ein unterstützter Kupplungsvorgang abgeschlossen werden soll, wie nachstehend genauer beschrieben. Nachdem der Anhänger 16 identifiziert ist, kann die Steuerung 26 dann den Koppler 14 dieses Anhängers 16 innerhalb der Bilddaten 55 auf ähnliche Weise auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten visuellen Eigenschaften des Kopplers 14 oder von Kopplern im Allgemeinen identifizieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Markierung in Form eines Aufklebers oder dergleichen in einer spezifizierten Position in Bezug auf den Koppler 14 an dem Anhänger 16 auf eine Weise befestigt sein, die derjenigen ähnelt, die in dem US-Patent Nr. 9,102,271 vom gleichen Anmelder beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann die Bildverarbeitungsroutine 64 mit identifizierenden Eigenschaften der Markierung zur Lokalisierung in den Bilddaten 55 sowie der Positionierung des Kopplers 14 in Bezug auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Position 28 des Kopplers 14 auf Grundlage der Stelle der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung 26 eine Bestätigung des bestimmten Kopplers 14 über eine Aufforderung auf dem Touchscreen 42 einholen. Falls die Bestimmung des Kopplers 14 nicht bestätigt wird, kann weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Einstellung der Position 28 des Kopplers 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer anderen Eingabe erleichtert werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Position 28 des Kopplers 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, was die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Position 28 des Kopplers 14 im Hinblick auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung der Bilddaten 55 einzustellen.
In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 für die Anfangsphasen eines automatisierten Kupplungsvorgangs anfänglich auf die Identifizierung des Anhängers 16 stützen, wobei der Weg 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 in Richtung einer mittig ausgerichteten Position im Hinblick auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Weg 32 präzisiert wird, sobald der Koppler 14 identifiziert ist. Ein derartiges Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, der weit genug von dem Fahrzeug 12 entfernt ist, um mit dem Rückwärtsfahren zu beginnen, ohne den genauen Endpunkt 35 des Wegs 32 zu kennen, und kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, in dem die Auflösung der Bilddaten 55 es ermöglicht, den Anhänger 16 genau zu identifizieren, in dem der Koppler 14 jedoch nicht genau identifiziert werden kann. Auf diese Weise kann die anfängliche rückwärtige Bewegung des Fahrzeugs 12 eine Kalibrierung verschiedener Eingaben oder Messungen des Systems 10 ermöglichen, durch die zum Beispiel die Genauigkeit von Abstandsmessungen verbessert werden kann, was dazu beitragen kann, dass die Identifizierung des Kopplers 14 genauer wird. Auf ähnliche Weise führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bilds innerhalb der Daten 55, was die Auflösung verbessern oder den Koppler 14 in Bezug auf die übrigen Abschnitte des Anhängers 16 bewegen kann, sodass dieser leichter identifiziert werden kann.
Wie in 3 gezeigt, können die Bildverarbeitungsroutine 64 und die Betriebsroutine 68 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dessen das Kupplungsassistenzsystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 des Anhängers 16 aneinander auszurichten. Bei der Einleitung des Kupplungsassistenzsystems 10, wie zum Beispiel durch eine Benutzereingabe auf dem Touchscreen 42, kann die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 innerhalb der Bilddaten 55 identifizieren und mindestens versuchen, die Position 28 des Kopplers 14 in Bezug auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung der Bilddaten 55 gemäß einem der vorstehend erörterten Beispiele zu schätzen, um einen Abstand D_c zu dem Koppler 14 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen einer die Kupplungskugel 34 und den Koppler 14 verbindenden Linie und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Die Bildverarbeitungsroutine 64 kann außerdem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann die Bilddaten des Anhängers 16 allein oder in Kombination mit den Bilddaten des Kopplers 14 verwenden, um die Orientierung oder den Kurs 33 des Anhängers 16 zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Weg 32 weiter abgeleitet werden, um das Fahrzeug 12 im Hinblick auf den Anhänger 16 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs des Kurses 33 des Anhängers 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 auszurichten. Es ist anzumerken, dass eine derartige Ausrichtung unter Umständen nicht erfordert, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel zu oder kollinear mit dem Kurs 33 des Anhängers 16 verläuft, sondern einfach innerhalb eines Bereichs liegen kann, der im Allgemeinen eine Verbindung der Kupplungskugel 34 mit dem Koppler 14 ohne eine Kollision zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ermöglicht, und ferner ein unmittelbares kontrolliertes Rückwärtsfahren des Anhängers 16 unter Verwendung des Fahrzeugs 12 ermöglichen kann. Auf diese Weise kann der Winkelbereich derart sein, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an dem Anhänger 16 am Ende der Betriebsroutine 68 derart ist, dass der Winkel zwischen der Längsachse 13 und dem Kurs 33 im gekoppelten Zustand kleiner als der Ausbrechwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 oder eine realistische Schätzung davon ist. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derart sein, dass die Längsachse 13 in jeder Richtung innerhalb von etwa 30° von der Kollinearität mit dem Kurs 33 liegt.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, nachdem sie die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel die Wegableitungsroutine 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zum Ausrichten der Fahrzeugkupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Insbesondere können verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 in dem Speicher 62 der Steuerung 26 gespeichert sein, einschließlich des Radstands W, des Abstands von der Hinterachse zu der Kupplungskugel 34, der in dieser Schrift als L bezeichnet wird, sowie des maximalen Winkels δ_max, in den die gelenkten Räder 76 eingeschlagen werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ dazu verwendet werden, einen entsprechenden Wenderadius p für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{W}{t a n δ},$
wobei der Radstand W fest ist und der Lenkwinkel δ durch die Steuerung 26 durch Kommunikation mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Wenderadius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{m i n} = \frac{W}{t a n δ_{m a x}} .$
Die Wegableitungsroutine 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 34 an der geschätzten Position 28 des Kopplers 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindestwenderadius pmin berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass der Weg 32 den kleinstmöglichen Raum und die kleinstmögliche Anzahl an Manövern verwendet. Auf diese Weise kann die Wegableitungsroutine 66 die Position des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelnavigationsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Standort in dem Koordinatensystem 82 beruhen kann, um sowohl einen seitlichen Abstand von dem Koppler 14 als auch einen vorderen oder hinteren Abstand zu dem Koppler 14 zu bestimmen und einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche seitliche und vorwärtige sowie rückwärtige Bewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Einschränkungen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Wegs 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L in Bezug auf den nachverfolgten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem anderen spezifizierten bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die notwendige Positionierung des Fahrzeugs 12 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Kupplungsassistenzsystem 10 eine horizontale Bewegung Δx des Kopplers 14 in einer Fahrtrichtung durch Bestimmen der Bewegung des Kopplers 14 in der vertikalen Richtung Δy, die notwendig ist, um die Kupplungskugel 34 innerhalb des Kopplers 14 aufzunehmen, kompensieren kann. Eine derartige Funktionalität wird in den gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldungen Nr. 14/736,391 und 16/038,462 vom gleichen Anmelder genauer erörtert, deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen sind.
Wie vorstehend erörtert, wird dann ermöglicht, dass die Steuerung 26, sobald der gewünschte Weg 32 einschließlich des Endpunkts 35 bestimmt worden ist, mindestens das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 steuert, wobei das Antriebsstrangsteuersystem 72 und das Bremssteuersystem 70 (entweder durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert, wie nachstehend erörtert) die Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs 12 steuern. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten bezüglich der Position des Fahrzeugs 12 während dessen Bewegung von dem Positionsbestimmungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 so steuert, wie es nötig ist, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten. Insbesondere kann der Weg 32, der auf Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 20 bestimmt worden ist, den Lenkwinkel δ wie durch den Weg 32 vorgegeben in Abhängigkeit der Position des Fahrzeugs 12 darauf einstellen. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Einstellung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der nachverfolgten Fahrzeugposition abhängig ist.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 bestimmt werden, um die notwendige seitliche und rückwärtige Bewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringsten Anzahl von Manövern zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Weg 32 zwei Abschnitte beinhalten, die durch das Lenken der Räder 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um die notwendige seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückzulegen, während das schlussendliche gerade, rückwärtige Rückwärtsfahrsegment bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene Versatzausrichtung an dem Koppler 14 zu bringen. Es wird angemerkt, dass Variationen des dargestellten Wegs 32 verwendet werden können. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 32 zurücklegt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 14 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzungen durchgehend abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 66 nach Bedarf bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Weg 32 zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Weg 32, der unter Verwendung der von einer tragbaren Vorrichtung 96, wie etwa einem Smartphone, abgerufenen Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet ist, feinabgestimmt werden, sobald die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 in den Bilddaten 55 identifizieren kann, wobei fortlaufende Aktualisierungen für den Weg 32 auf ähnliche Weise abgeleitet werden, wenn die Bilddaten 55 während der Annäherung an den Anhänger 16 immer eindeutiger werden. Es wird ferner angemerkt, dass, bis eine derartige Bestimmung durchgeführt werden kann, die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 bei seiner Bewegung entlang des Wegs 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunkts 35 nachzuverfolgen.
Wie in 4-6 gezeigt, kann, sobald der Anhänger 16 und der Koppler 14 identifiziert worden sind und das System 10 den Weg 32 zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 bestimmt, die Steuerung 26, die die Betriebsroutine 68 ausführt, das Fahrzeug 12 weiterhin steuern, bis sich die Kupplungskugel 34 an dem gewünschten Endpunkt 35 in Bezug auf den Koppler 14 befindet, damit der Koppler 14 mit der Kupplungskugel 34 in Eingriff tritt, wenn der Koppler 14 in eine horizontale Ausrichtung daran abgesenkt wird. In dem vorstehend erörterten Beispiel überwacht die Bildverarbeitungsroutine 64 durchgehend die Positionierung D_c ,α_c des Kopplers 14, ununterbrochen oder sobald dies verfügbar ist, während der Ausführung der Betriebsroutine 68, einschließlich wenn der Koppler 14 für die Rückfahrkamera 48 deutlicher sichtbar wird, wobei sich das Fahrzeug 12 weiterhin entlang des Wegs 32 bewegt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 zudem durch die Koppelnavigationsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Position 28 des Kopplers 14 durchgehend aktualisiert und in die Wegableitungsroutine 66 eingegeben wird, für den Fall, dass der Weg 32 und/oder der Endpunkt 35 präzisiert werden können oder aktualisiert werden sollten (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen zu Höhe Hc, Abstand D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten 55), einschließlich, wenn sich das Fahrzeug näher an den Anhänger 16 bewegt, wie in 4 und 5 gezeigt. Noch ferner kann davon ausgegangen werden, dass der Koppler 14 statisch ist, sodass die Position des Fahrzeugs 12 durch weiteres Nachverfolgen des Kopplers 14 nachverfolgt werden kann, um die Notwendigkeit zur Verwendung der Koppelnavigationsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf ähnliche Weise kann eine modifizierte Variation der Betriebsroutine 68 eine vorbestimmte Sequenz von Manövern durchlaufen, die ein Lenken des Fahrzeugs 12 mit einem maximalen Lenkwinkel δ_max oder weniger beinhaltet, während die Position D_c , α_c des Kopplers 14 nachverfolgt wird, um die bekannte relative Position der Kupplungskugel 34 mit deren gewünschter Position 38 in Bezug auf die nachverfolgte Position 28 des Kopplers 14 zusammenzuführen, wie vorstehend erörtert und in 6 gezeigt.
Wie in 7 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 bestimmt werden, um die notwendige seitliche und rückwärtige Bewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringsten Anzahl von Manövern zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 7 kann der Weg 32 drei Abschnitte beinhalten, die durch das Lenken der Räder 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um die notwendige seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 während des rückwärtigen Rückwärtsfahrsegments zurückzulegen, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene Versatzausrichtung an dem Koppler 14 zu bringen. Es wird angemerkt, dass Variationen des dargestellten Wegs 32 verwendet werden können, einschließlich auf Grundlage der anfänglichen Detektionsgenauigkeit oder Anforderungen und/oder der Anfangsposition der gelenkten Räder 76. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c , α_c des Kopplers 14 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 32 zurücklegt, einschließlich des Positionierens des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn sich das Fahrzeug 12 dem Koppler 14 nähert. Dementsprechend können derartige Schätzungen durchgehend abgeleitet und verwendet werden, um die Wegableitungsroutine 66 nach Bedarf bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Weg 32 zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Auf ähnliche Weise kann der Weg 32, der unter Verwendung der von dem Smartphone 96 abgerufenen Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet ist, feinabgestimmt werden, sobald die Bildverarbeitungsroutine 64 den Koppler 14 in den Bilddaten 55 identifizieren kann, wobei fortlaufende Aktualisierungen für den Weg 32 auf ähnliche Weise abgeleitet werden, wenn die Bilddaten 55 während der Annäherung an den Anhänger 16 immer eindeutiger werden. Es wird ferner angemerkt, dass, bis eine derartige Bestimmung durchgeführt werden kann, die Koppelnavigationsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 bei seiner Bewegung entlang des Wegs 32 in Richtung des anfangs abgeleiteten Endpunkts 35 nachzuverfolgen.
Auf diese Weise ist die anfängliche Bestimmung der Position 28 des Anhängers 16 mit einem akzeptierten Genauigkeitsgrad für die Ausführung der Wegableitungsroutine 66 und das anschließende automatisierte Rückwärtsfahren des Fahrzeugs 12 entlang des Wegs 32 erforderlich. Verschiedene Eigenschaften oder Einschränkungen des Systems 10 können sich auf die Fähigkeit des Systems 10 auswirken, den Anhänger 16 (sowie den Koppler 14, wenn eine derartige Identifizierung ausgeführt wird) in den Daten 55 zu identifizieren, die von dem Bildgebungssystem 18 unter gewissen Bedingungen oder in gewissen Umgebungen empfangen werden. Noch ferner können sich verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 oder eines anderen Systems 10 auf die Fähigkeit des Systems 10 auswirken, zu navigieren, um einen Anhänger 16 zu erreichen, der nichtsdestotrotz innerhalb der Bilddaten 55 vorhanden ist. In Abhängigkeit von der konkreten Konfiguration des Systems 10 können derartige Eigenschaften teilweise durch das Bildgebungssystem 18, das durch das System 10 verwendet wird, angetrieben werden. Das Bildgebungssystem 18 kann in seiner Fähigkeit eingeschränkt sein, einen Anhänger 16 und/oder Koppler 14 innerhalb des gesamten Felds der Bilddaten 55 zu identifizieren. In einem Beispiel kann mindestens zur Vereinfachung der Veranschaulichung angenommen werden, dass das System 10 lediglich die Rückfahrkamera 48 zur Detektion des Anhängers 16 und des Kopplers 14 verwendet, wobei die Rückfahrkamera 48 ein Sichtfeld 49 aufweist, das in seiner Gesamtheit in dem „Gesamtfeld“ der Bilddaten 55 eingeschlossen ist (es ist anzumerken, dass, falls zusätzliche Kameras 50, 52a, 52b verwendet werden, das Gesamtfeld der Bilddaten 55 das gesamte zusammengesetzte Bild von allen derartigen genutzten Kameras beinhalten würde). Die Einschränkungen des Bildgebungssystems 18 können die Funktionalität des Systems 10 auf lediglich einen begrenzten Abstand zwischen dem Anhängerkoppler 14 und dem Fahrzeug 12 beschränken, da unterschiedliche Faktoren die Fähigkeit der Steuerung 26 einschränken können, einen Anhänger 16 oder dessen Koppler 14 zu identifizieren, wenn der Anhänger 16 und das Fahrzeug 12 zu nahe beieinander oder zu weit voneinander entfernt sind. Wie in 7 veranschaulicht, kann sich die Auflösung der verschiedenen Kameras 48, 50, 52a, 52b in dem Bildgebungssystem 18 zum Beispiel auf die Fähigkeit auswirken, Anhänger 16 oder Koppler 14 über einen maximalen Abstand R1 von dem Fahrzeug 12 hinaus zu identifizieren, wobei der konkrete Wert von R1 durch Umgebungsbedingungen beeinflusst wird, einschließlich des verfügbaren Lichts und/oder der Wetterbedingungen (z. B. Regen oder Schnee).
Zusätzlich kann ein minimaler Abstand R2, der ebenfalls in 7 veranschaulicht ist, für die Detektion des Anhängers 16 oder Kopplers 14 realisiert werden, da gewisse Umsetzungen des Systems 10 sich auf dynamische Messungen (wie etwa der Bodenfläche hinter dem Fahrzeug 12 oder anderer Merkmale, die um den Koppler 14 herum sichtbar sind) stützen können, um das System 10 zu kalibrieren und/oder die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 beim Zurückfahren nachzuverfolgen und die Position des Kopplers 14 während des Betriebs des Systems 10 nachzuverfolgen. Insbesondere kann es in dem vorstehenden Beispiel, in dem lediglich die Rückfahrkamera 48 durch das System 10 verwendet wird, notwendig sein, eine Bewegung innerhalb des Sichtfelds 49 zu detektieren, um den Abstand zu dem Koppler 14 zu identifizieren und um eine genaue Nachverfolgung und Grenzauflösung bereitzustellen (ein Aspekt der Bildverarbeitungsroutine 64). Ferner kann die Betriebsroutine 68 einen Längssteueralgorithmus beinhalten, der sich auf eine präzise Steuerung des Fahrzeugs 12 stützt, und es ist ein minimaler Betrag einer Fahrstrecke erforderlich, die in einem Beispiel R2 entspricht, um gewisse Brems- und Antriebsstrangvariablen zu kalibrieren, um eine derartige Fahrzeugsteuerung zu erzielen. Falls sich ein Anhänger 16 zu nahe an dem Fahrzeug 12 befindet, können für die Bildverarbeitungsroutine 64 noch ferner verschiedene Merkmale des Anhängers 16 selbst als Anhänger erscheinen, was bedeutet, dass sich der Anhänger 16 zur Unterstützung des Systems 10 über den minimalen Abstand R2 hinaus befinden sollte, sodass eine Proportionalität von Merkmalen einschließlich des Anhängers 16 selbst sowie des Anhängers 16 in Bezug auf das Gesamtfeld der Bilddaten 55 für die Funktionalität der Bildverarbeitungsroutine 64 optimiert ist.
Wie ebenfalls in 7 gezeigt, können andere Einschränkungen der Funktionalität des Systems 10 der Zielbetriebszone Beschränkungen hinzufügen. In dieser Hinsicht kann es sein, dass das System 10 nicht dazu in der Lage ist, das Fahrzeug 12 in Richtung aller Standorte in einer ersten Ansicht der Rückfahrkamera 48 (d. h. während der Identifizierung des Anhängers 16 oder des Kopplers 14) zu manövrieren. Insbesondere kann das System 10 unter anderem aufgrund einer seitlichen Spanne, die von einem Abstandsbereich und den Einschränkungen des Lenkwinkels δ des Fahrzeugs 12 abhängig ist, in seiner Fähigkeit eingeschränkt sein, eine mögliche Zielposition zu erreichen. In einem Aspekt bestimmt der maximale Lenkwinkel δ_max des Fahrzeugs 12 den seitlichen Bereich in Abhängigkeit von dem Abstand D_c zu dem Koppler 14, wie nachstehend genauer erörtert. Im Allgemeinen kann eine Umsetzung des Systems 10 das Manövrieren des Fahrzeugs 12 auf eine einzige Zurückfahrbewegung beschränken, die, wenngleich sie möglicherweise das Lenken sowohl in die linke als auch in die rechte Richtung beinhaltet, zum Beispiel das Vorwärtsfahren des Fahrzeugs 12 zwischen aufeinanderfolgenden Instanzen des Zurückfahrens nicht einbezieht. Auf diese Weise ist der maximale seitliche Abstand, der durch das Fahrzeug 12 bei einem automatisierten Kupplungsvorgang zurückgelegt werden kann, durch den maximalen Lenkwinkel δ_max begrenzt. Wenn das Fahrzeug 12 durch Einschlagen der gelenkten Räder 76 und Zurückfahren seitlich fährt, werden die linke und rechte seitliche Fahrzeugsteuergrenze L1, L2 der Systembedienbarkeit 10 im Wesentlichen als ein theoretischer Weg der Kupplungskugel 34 bestimmt, der sich hinter dem Fahrzeug erstreckt und der dem Lenken des Fahrzeugs 12 in einem konkreten Lenkwinkel δ während des Zurückfahrens des Fahrzeugs 12 zu einer der beiden Seiten entspricht. Auf diese Weise können sich die seitlichen Fahrzeugsteuergrenzen L1, L2 des Systems 10 von dem Fahrzeug 12 mit zunehmendem Abstand von dem Fahrzeug 12 nach außen erstrecken und auf Grundlage der linken und rechten Lenkweggrenze des Fahrzeugs 12 gekennzeichnet oder bestimmt sein.
In einem weiteren Aspekt können die seitlichen Fahrzeugsteuergrenzen L1, L2 durch einen Betriebswinkel δ_op begrenzt sein, der kleiner als der maximale Lenkwinkel δ_max ist. Die Differenz zwischen dem Betriebswinkel δ_op und dem maximalen Lenkwinkel kann auf Grundlage von Kriterien variieren, die ausgewählt sein können, um die Leistung des Systems 10 zu optimieren oder zu verbessern, um verschiedene Beschränkungen für den Betrieb des Systems 10 zu beheben oder um die Vorhersagbarkeit oder zuverlässige Leistung des Systems 10 zu erhöhen. In einem Aspekt kann es einfach gewünscht sein, dass das System 10 daran gehindert wird, einen maximalen Lenkwinkel δ_max zu verlangen, um zu ermöglichen, dass das System 10 Variationen handhaben kann, die bei dem tatsächlichen maximalen Winkel δ_max auftreten können, der durch das Lenksystem 20 unter variierenden Bedingungen erreicht werden kann, um den Verschleiß des Lenksystems 20 zu verhindern, oder dergleichen. Auf diese Weise können die seitlichen Fahrzeugsteuergrenzen L1, L2 der Funktionalität des Systems 10 weiter begrenzt werden.
Aufgrund dieser Einschränkungen kann das vorliegende System 10 so konfiguriert sein, dass es lediglich mit Anhängern 16 und zugeordneten Kopplern 14 funktioniert, die im Inneren des spezifizierten Bereichs 110 in Bezug auf das Fahrzeug 12 positioniert sind, wie in 7 gezeigt. Der Zielbereich 110 kann durch die vorstehend aufgeführten Faktoren und womöglich zusätzliche Faktoren, die sich auf die Fähigkeiten des Systems 10 auswirken, bestimmt sein. Um eine derartige Positionierung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 16 sicherzustellen, kann das System 10 im Allgemeinen dazu konfiguriert sein, den Benutzer anzuleiten, das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 16 derart zu positionieren, dass sich der Anhänger 16 (oder der Koppler 14) innerhalb eines derartigen Zielbereichs 110 des Sichtfelds der genutzten Kameras, wie etwa des Sichtfelds 49 der Rückfahrkamera 48, und innerhalb der entsprechenden Bilddaten 55 befindet. Wie vorstehend erörtert, können die Einschränkungen der Kamera 48 und die Anforderungen der Bildverarbeitungsroutine 64 und der Betriebsroutine 68 den maximalen Abstand R1 und den minimalen Abstand R2 von dem Heck des Fahrzeugs 12 zur Identifizierung des Kopplers 14 ermitteln, wodurch die Grenzen des spezifizierten Bereichs 110 in allgemeiner Hinsicht auf die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 ermittelt werden können. In dem veranschaulichten Beispiel können der maximale Abstand R1 und der minimale Abstand R2 von der Kupplungskugel 34 (oder alternativ von der Rückfahrkamera 48, die benachbart zu der Kupplungskugel 34, wenn auch in anderer Höhe, positioniert sein kann) in einem konsistenten Abstand davon gemessen werden, sodass R1 und R2 radial um die Kupplungskugel 34 (oder Rückfahrkamera 48) beabstandet sind.
Wie in 7 und 8 gezeigt, können sich die seitlichen Grenzen L1, L2 von der Kupplungskugel 34 entlang bogenförmiger Wege auf Grundlage der Lenkeigenschaften des Fahrzeugs 12 einschließlich der Lenkgrenze δ_max des Lenksystems 20 und anderer Einschränkungen oder Leistungsparameter nach hinten erstrecken. Insbesondere kann die Leistung des Systems 10 beim Steuern des Fahrzeugs 12 und/oder Bereitstellen eines im Allgemeinen akzeptablen Wegs 32 verbessert werden, wie vorstehend erörtert, indem die Wegableitungsroutine 66 dazu konfiguriert wird, den Lenkwinkel δ um einen vorbestimmten Betrag unter dem Maximum δ_max oder bei dem anderweitig ermittelten Betriebswinkel δ_op zu halten. In einem Beispiel kann der Betriebswinkel δ_op um einen vorab festgelegten oder einstellbaren Versatz, der ein festgelegter Winkel sein kann (z. B. etwa 3° bis etwa 10°), oder um einen vorab festgelegten oder einstellbaren prozentualen Anteil (z. B. etwa 5 % bis etwa 25 %) kleiner sein als der maximale Lenkwinkel δ_max. In anderen, vorstehend erörterten Beispielen kann der Betriebswinkel δ_op auf spezifischen Eigenschaften des Fahrzeugs 12 auf Grundlage von anderen festgelegten oder einstellbaren Parametern beruhen. Wie in 8 gezeigt, können die prognostizierten seitlichen Grenzen L1, L2 jeweils ein einzelnes bogenförmiges Segment sein, das sich von der Kupplungskugel 34 in eine Richtung hin zu dem Koppler 14 erstreckt. Aus dem bestimmten Betriebswinkel δ_op kann das System 10 die seitlichen Grenzen L1, L2 innerhalb eines Bezugsrahmens bestimmen, der an der Kupplungskugel 34 zentriert ist und dessen x-Achse an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 ausgerichtet ist. Es ist anzumerken, dass die Länge L sowie der Radstand W, die sich auf die Positionierung des Wendemittelpunkts für den bestimmten Lenkwinkel auswirken, auf Grundlage der verschiedenen Fahrzeugparameter konfigurierbar sind und in dem Speicher 62 gespeichert sein können und die Obergrenze des Winkels α ebenfalls auf Grundlage der Parameter eingestellt werden kann, die R1 beeinflussen, sodass zum Beispiel die seitlichen Grenzen L1, L2 für einen angemessenen Abstand bestimmt werden, damit er die Längsgrenze R1 schneidet oder kreuzt. Wie in 7 gezeigt, kann ein spezifizierter Bereich für die Positionierung des Kopplers 14, der als die „Zielzone“ 110 bezeichnet wird, somit als der durch die Grenzen R1, R2, L1 und L2 begrenzte Bereich definiert sein. In dem Beispiel aus 8 kann der Zielbereich 110 innerhalb der vorstehend erörterten detektierbaren und erreichbaren Bereiche weiter eingeschränkt werden, einschließlich innerhalb eines Bereichs, der entlang eines Wegs 32 von der Kupplungskugel 34 erreicht werden kann, der durch eine gerade Linie definiert ist. Dementsprechend entspricht der Zielbereich 110, der den Gegenstand der in dieser Schrift erörterten Coaching-Routine darstellt, womöglich nicht direkt dem gesamten Bereich, innerhalb dessen die Detektion von und Navigation zu dem Koppler 14 möglich ist, sondern kann vielmehr ein Bereich sein, der innerhalb einer eingeschränkten Variation der Betriebsroutine 68 erreicht werden kann. Weitere Details zur Bestimmung für L1 und L2 sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 16/208,777 vom gleichen Anmelder offenbart.
Wie in 9A-10C gezeigt, kann das System 10 Anweisungen zum „Coachen“ oder anderweitigen Anleiten des Fahrers des Fahrzeugs 12 beim Bewegen des Fahrzeugs 12 zum Positionieren von mindestens einem von dem Koppler 14 oder dem Anhänger 16 innerhalb des spezifizierten Zielbereichs 110 bereitstellen. In einem Aspekt können diese Anweisungen in Verbindung mit einer grafischen Einblendung einer Darstellung des Zielbereichs 110 auf einem Echtzeitvideobild der Bilddaten 55 von einer oder mehreren der Kameras 48, 50, 52a, 52b in dem Bildgebungssystem 18 dargestellt werden, die auf dem Bildschirm 44 dargestellt wird, wie in der vorstehend erwähnten '777-Anmeldung näher erörtert. In einem anderen Aspekt können die Anweisungen eine beliebige grafische Einblendung des angezielten Bereichs 110 ersetzen, da die spezifischen Anweisungen mindestens einer Auswahl von Benutzern eindeutiger erscheinen können. Derartige Konfigurationen können durch einen Benutzer auswählbar sein. Für die Zwecke des vorliegenden Beispiels werden verschiedene Muster von Anweisungen in dieser Schrift unter Bezugnahme auf 9A-10C erörtert, in denen kein grafischer Zielbereich gezeigt ist. Zusätzlich erörtern die im Kontext der vorliegenden Beispiele beschriebenen Anweisungen die Positionierung des Anhängers 16 oder seines Kopplers 14 im Hinblick auf den Zielbereich 110 unter der Annahme, dass der Koppler 14 innerhalb eines vorbestimmten Schwellenabstands identifiziert werden muss, wobei der Anhänger 16 nur für eine Identifizierung über einem gewissen Abstandsschwellenwert akzeptabel ist, wie weiter oben erörtert. Es versteht sich, dass in diesem Kontext spezifische Bezugnahmen auf entweder den Anhänger 16 oder den Koppler 14 erfolgen und diese kein Erfordernis eines konkreten Beispiels zum Identifizieren eines derartigen Merkmals widerspiegeln.
Unter konkreter Bezugnahme auf 9A ist ein Beispiel für eine grafische Anweisung 112 gezeigt, die angibt, dass das Fahrzeug 12 vorwärtsbewegt werden muss, da die Ausgangsposition des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 derart ist, dass der Koppler 14 zu nahe an dem Fahrzeug 12 ist. In dem veranschaulichten Beispiel wird die Anweisung 112 als eine grafische Darstellung des gewünschten Wegs 114 des Fahrzeugs 12 dargestellt, wobei Pfeile 116 die Fahrtrichtung (d. h. vorwärts) angeben. Zusätzlich kann eine verbale Anweisung 118 als Teil der Anweisung 112 dargestellt werden, wie etwa die in dem vorliegenden Beispiel gezeigte verbale Anweisung 118 „Vorwärtsbewegen“. Eine derartige Anweisung 112 kann auf dem Bildschirm 44 vorhanden bleiben, bis der Fahrer beginnt, sich vorwärtszubewegen, und ferner, bis eine derartige vorwärtige Bewegung den Koppler 14 in einem Abstand D_c über den Schwellenwert für den minimalen Abstand R1 hinaus positioniert. An einem derartigen Punkt kann sich die Anweisung 112 zu einer Anweisung zum Anhalten des Fahrzeugs 12 ändern oder zugunsten einer anschließenden Angabe entfernt werden, dass der Anhänger 16 ordnungsgemäß positioniert ist und dass die Betriebsroutine 68 gestartet werden kann. Zusätzliche Beispiele für Anweisungen 112 gemäß einem ähnlichen Schema und mit einem ähnlichen Erscheinungsbild sind in 9B und 9C gezeigt, wobei eine Anweisung zum Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs (da der Anhänger 16 zu weit von dem Fahrzeug 12 entfernt ist) ähnlich wie die in 9A dargestellt wird, wobei ein gerader Fahrzeugweg 114 und Pfeile 116, die eine Richtung der Rückwärtsfahrt angeben, in 9B gezeigt sind. Wie veranschaulicht, kann auch eine verbale Anweisung 118 „Rückwärtsfahren“ dargestellt werden. In 9C ist eine Anweisung 112 gezeigt, die dargestellt werden kann, wenn der Anhänger 16 oder der Koppler 14 (wie zutreffend) zu weit von der Mittelachse 13 des Fahrzeugs 12 versetzt ist. In einem derartigen Szenario kann das Fahrzeug 12 nicht direkt zu der Seite (links oder rechts) bewegt werden, die notwendig ist, um die Versatzbedingung abzuschwächen, sondern muss zudem entweder vorwärts- oder rückwärtsgefahren werden, wobei die gelenkten Räder 76 in die angemessene Richtung eingeschlagen werden. Dementsprechend wird die in 9C gezeigte Anweisung 112 mit einem Weg 114 dargestellt, der dem Umstand entspricht, dass die gelenkten Räder 76 in die notwendige Richtung eingeschlagen sind, wobei die Pfeile 116 der Richtung des Wegs 114 folgen, die entweder dem Vorwärts- oder Rückwärtsfahren entspricht (im vorliegenden Beispiel ist ein Lenkweg 114 nach rechts mit Vorwärtspfeilen 116 gezeigt). Eine entsprechende verbale Anweisung 118 „Nach rechts lenken und vorwärtsbewegen“ wird ebenfalls dargestellt. Die Fahrtrichtungsanweisung 112 kann auf Grundlage des detektierten Abstands zwischen dem Anhänger 16 und dem Fahrzeug 12 bestimmt werden (z. B. mit einer Anweisung zum Zurückfahren bei einem Abstand über einem vorbestimmten Schwellenwert, wie etwa auf halbem Weg durch den Zielbereich 110, und einer Anweisung zum Vorwärtsbewegen bei einem Abstand unter dem vorbestimmten Schwellenwert). In einem anderen Beispiel kann die Anweisung 112, die gerichtetes Fahren beinhaltet, standardmäßig eine Anweisung zum Vorwärtsbewegen sein, um die Möglichkeit zu beseitigen, dass der Fahrer in Richtung des Anhängers 16 zurückfahren kann, wobei der Lenkwinkel zu klein ist, um die Versatzbedingung in dem verfügbaren Raum zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 zu korrigieren. Ferner wird vorweggenommen, dass jedes beliebige erforderliche Fahren des Fahrzeugs 12, entweder vorwärts oder rückwärts, um die Versatzbedingung abzuschwächen, dazu führen kann, dass sich der Anhänger 16 zu nahe an oder zu weit von dem Fahrzeug 12 entfernt befindet, sodass eine zusätzliche anschließende Anweisung zum Zurückfahren oder Vorwärtsbewegen (9A bzw. 9B) erforderlich sein kann, um den Anhänger 16 oder den Koppler 14, wie zutreffend, schließlich innerhalb des Zielbereichs 110 zu positionieren.
Ein alternatives Schema zum Bereitstellen von Anweisungen 212 an den Fahrer des Fahrzeugs 12 gemäß den vorstehend dargelegten Grundsätzen ist in 10A-10C dargestellt. In dem vorliegenden Beispiel werden die Anweisungen 212 in Verbindung mit einer schematischen Darstellung 220 des Fahrzeugs 12 dargestellt, die grafisch auf der Anzeige 44 über den Bilddaten 55 dargestellt wird, die von dem Kamerasystem 18 empfangen werden. In dem veranschaulichten Beispiel ist die schematische Darstellung 220 eine Draufsicht auf das Fahrzeug 12. Auf diese Weise kann die Anweisung 212 einen einzelnen Pfeil 216 beinhalten, der sowohl die Fahrtrichtung als auch eine etwaige Lenkrichtung angibt, die notwendig ist, um den Anhänger 16 oder den Koppler 14 in die gewünschte Position innerhalb des Zielbereichs 110 zu bringen. Spezifisch kann, wie in 10A gezeigt, ein gerader Vorwärtspfeil 216 als eine Anweisung dargestellt werden, das Fahrzeug 12 vorwärtszubewegen (wenn sich der Anhänger 16 anfänglich zu nahe an dem Fahrzeug 12 befindet). Ähnlich kann, wie in 10B gezeigt, ein gerader Rückwärtspfeil 216 als eine Anweisung dargestellt werden, das Fahrzeug 12 rückwärtszubewegen (wenn sich der Anhänger 16 anfänglich zu weit von dem Fahrzeug 12 entfernt befindet). In 10C ist die Anweisung 212 als ein im Allgemeinen nach vom gerichteter Pfeil 116 gezeigt, der nach rechts gekrümmt ist, um anzugeben, dass das Fahrzeug 12 vorwärtsgefahren werden sollte, während es nach rechts gelenkt wird. Entsprechende verbale Anweisungen 218 sind ebenfalls auf ähnliche Weise wie in 9A-9C veranschaulicht, können jedoch weggelassen werden.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 11A-14B ist ein zusätzliches oder alternatives Coaching-Schema beschrieben. In dem vorliegenden Beispiel beinhaltet das Coaching-Schema das Ausgeben einer Angabe der Position des Anhängers 16 und des Kopplers 14 im Hinblick auf den spezifizierten Bereich 110. Insbesondere kann die Angabe der Position des Anhängers 16 und des Kopplers 14 im Hinblick auf den spezifizierten Bereich 110 als schematische Darstellung 322 ausgegeben werden, die eine ungefähre Position des Anhängers 16 und des Kopplers 14 in Bezug auf den spezifizierten Bereich 110 als grafisches Element innerhalb der Videobilddaten 55, die auf dem Bildschirm 44 innerhalb der HMI 40 gezeigt sind, oder in diese eingeblendet beinhaltet. In dem gezeigten Beispiel kann die Steuerung 26 (zum Beispiel unter Verwendung von Daten aus der Bildverarbeitungsroutine 62) ein angemessenes Bild aus einer Anzahl von vorab festgelegten Bildern (z.B. den verschiedenen Darstellungen 322, die in 11A-11E gezeigt sind) auswählen, um die allgemeine oder ungefähre Positionierung des Anhängers 16 und des Kopplers 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu kommunizieren. Wie in 11A-11E gezeigt, kann ein derartiges Schema nicht notwendigerweise das Kommunizieren der genauen relativen Positionierung zwischen dem Anhänger 16 einschließlich des Kopplers 14 und dem Fahrzeug 12 beinhalten, sondern kann vielmehr eine vereinfachte räumliche Beziehung zwischen dem Anhänger 16 einschließlich des Kopplers 14 und dem spezifizierten Bereich 110 darstellen. Derartige schematische Darstellungen 322 können einem allgemeinen Abstand in Bezug auf das Fahrzeug 12 (z. B. zu weit, akzeptabel und zu nah) und einer allgemeinen seitlichen Position in Bezug auf eine grafische Darstellung 328 des Zielbereichs 110 (z. B. rechts davon, ausgerichtet und links davon) entsprechen. In den veranschaulichten Beispielen in 11A-11E können derartige Positionen kombiniert werden, um zu einer Auswahl von fünf unterschiedlichen Darstellungen, die vorausgewählten Standorten entsprechen, zum Kommunizieren der ungefähren Positionierung des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu führen. In einem Aspekt kann die konkrete gewählte Darstellung 322 auf einer Konfidenzbeurteilung auf Grundlage des durch die Bildverarbeitungsroutine 64 bestimmten Standorts 28 des Kopplers 14 (oder des Anhängers 16) beruhen, wobei die Darstellung 322 ausgewählt wird, die der Konfidenzbeurteilung am ehesten entspricht. In einem anderen Beispiel kann der Bereich hinter dem Fahrzeug 12 oder innerhalb des Sichtfelds 49 der Kamera 48 zum Beispiel in Segmente unterteilt werden, wobei die Angabe 322, die dem Segment entspricht, in dem der Koppler 14 vorhanden ist, zur Anzeige ausgewählt wird.
Wie in 11A gezeigt, kann eine Darstellung 322 gegeben werden, die angibt, dass der Anhänger 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 derart positioniert ist, dass sich der Koppler 14 sowohl seitlich zu weit rechts (oder zur Beifahrerseite) von dem Fahrzeug 12 als auch längs zu nahe an diesem befindet. Insbesondere kann die Darstellung 322 eine Fahrzeugdarstellung 320 mit einer entsprechenden Kupplungskugeldarstellung 324 beinhalten, die beide statisch innerhalb der Darstellung 320 sein können. Eine Zielbereichsdarstellung 328 kann ebenfalls in einer statischen Position in Bezug auf die Fahrzeug- und Kupplungskugeldarstellung 320, 324 positioniert sein. Ein Anhängerpositionsangabebild 326 kann einen Kopplerabschnitt 330 beinhalten und in einem Bereich, der sich seitlich von der entsprechenden Seite der Fahrzeugdarstellung 320 befindet (die sich in der konkreten gezeigten Darstellung 322 links auf dem Bildschirm 44 befindet), und in einer Position, in der die Kopplerdarstellung 330 im Allgemeinen an der Kupplungskugeldarstellung 324 ausgerichtet ist, dargestellt sein. In verschiedenen Aspekten kann zudem eine verbale Anleitung mit der Darstellung 320 gegeben werden (was im vorliegenden Beispiel sein kann, vorwärtszufahren und nach rechts einzuschlagen) und/oder die Darstellung 322 kann in Verbindung mit einer zusätzlichen Anweisung 112 dargestellt werden, die derjenigen ähnlich ist, die in 9C gezeigt ist. Wie ferner in 11B gezeigt, kann eine zusätzliche Darstellung 322 eine Positionierung des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 angeben, die innerhalb eines längs akzeptablen Bereichs (d. h. zwischen R1 und R2) liegt, sich jedoch seitlich außerhalb des Bereichs (d. h. seitlich über L2_s hinaus) befindet, indem eine im Allgemeinen entsprechende Beziehung zwischen dem Anhängerpositionsangabebild 326 und der Fahrzeugdarstellung 320 gezeigt wird. Erneut kann eine derartige Darstellung je nach der Präferenz für das Systemverhalten von einer verbalen Anweisung begleitet sein, entweder „nach rechts einschlagen und rückwärtsfahren“ oder „nach links einschlagen und vorwärtsfahren“. 11C zeigt eine Darstellung 322, die angibt, dass sich der Anhänger 16 zu weit von dem Fahrzeug entfernt befindet, indem wiederum eine im Allgemeinen entsprechende Beziehung zwischen dem Anhängerpositionsangabebild 326 und der Fahrzeugdarstellung 320 gezeigt wird. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass mindestens ein Abschnitt des Anhängerpositionsangabebilds 326 innerhalb der Positionsangabe 322 vorhanden ist, unabhängig davon, wie weit der Anhänger 16 von dem Fahrzeug 12 entfernt ist, was sich in den anderen Darstellungen 322 und den Bedingungen, die sie im Allgemeinen darstellen, widerspiegelt. 11D und 11E geben Positionen des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 an, die im Allgemeinen Spiegelbilder der in 11A und 11B dargestellten Positionen sind.
Während des Fahrens des Fahrzeugs 12, um die Positionierung zu korrigieren, die durch die konkrete der dem Fahrer dargestellten Darstellungen 322 angegeben wird (d. h. durch Darstellen der Darstellung 322 auf dem Bildschirm 44), kann das System 10 zwischen den verschiedenen Darstellungen in 11A-11E wechseln oder übergehen, zum Beispiel, wenn sich die tatsächliche Positionierung des Fahrzeugs 12 in Bezug auf den Anhänger 16 ändert oder einen Schwellenwert zwischen der entsprechenden Darstellung 322 überschreitet. In einem Beispiel kann, wenn das Fahrzeug 12 als Reaktion auf die Darstellung 322 in 11A vorwärtsbewegt wird, während es nach rechts gelenkt wird, um die Längsbeabstandung zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 zu vergrößern und den Koppler 14 seitlich innerhalb des Zielbereichs 110 auszurichten, der Anhänger 16 eine Position in Bezug auf das Fahrzeug 12 erreichen, in der ein angemessener Längsabstand erreicht worden ist, doch der Anhänger 16 seitlich außerhalb des Zielbereichs 110 bleibt. In einer derartigen Situation kann die Darstellung 322 von der Darstellung aus 11A zu der aus 11B wechseln, um dem Fahrer anzugeben, dass eine zusätzliche seitliche Neupositionierung notwendig ist (z. B., dass der Lenkwinkel δ vergrößert werden muss und dass weiteres Vorwärtsfahren notwendig ist). Nachdem eine derartige Handlung ausgeführt ist, kann der Anhänger 16 seitlich ordnungsgemäß an dem Fahrzeug 12 ausgerichtet sein, sich jedoch längs zu weit von dem Fahrzeug 12 entfernt befinden, sodass die Darstellung 322 aus 11A angemessen ist. Andere Sequenzen oder Übergänge können in unterschiedlichen Situationen angemessen sein und können nach Bedarf durch das System 10 umgesetzt werden.
Zusätzlich zu der Beziehung des Kopplers 14 im Hinblick auf den Zielbereich 110 anhand der entsprechenden Angaben 330 und 328 in 11A-11E kann das System 10 die Darstellungen 322 aus 12A-12E verwenden, um einen ordnungsgemäßen Kurswinkel 33 des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zum Kuppeln anzugeben. Wie veranschaulicht, kann eine Anhängerkurszieldarstellung 332 zu der Darstellung 322 hinzugefügt werden, die gegebenenfalls die Zielbereichsdarstellung 328 überlappt. Die Anhängerpositionszieldarstellung 332 kann derart bemessen sein, dass sie der Zielbereichsdarstellung 328 entspricht, sodass ein Anhänger 16 mit seinem Koppler 14 innerhalb der akzeptablen Zone 110 innerhalb eines spezifizierten Winkelbereichs des Kurses 33 in Bezug auf das Fahrzeug 12 liegen muss, um für die Ausführung einer automatisierten Kupplungsprozedur als angemessen positioniert betrachtet zu werden. Auf diese Weise kann ein Anhänger 16, der sich in einem zu großen Winkel des Kurses 33 befindet, derart sein, dass die Karosserie des Anhängers 16 das Rückwärtsfahren des Fahrzeugs stören kann, oder derart sein, dass, wenn der Anhänger 16 an das Fahrzeug 12 gekuppelt ist, ein anschließendes Fahren des Fahrzeugs 12 zu einem Ausschwenkwinkel des Anhängers 16 führen kann, der außerhalb eines akzeptablen Bereichs liegt. Dementsprechend kann die Bildverarbeitungsroutine 64 zusätzlich zum Identifizieren des Anhängers 16 und/oder des Kopplers in den Bilddaten 55 den Anhängerkurs bestimmen, einschließlich durch Beurteilen der Position des Kopplers 14 in Bezug auf eine identifizierte Karosserie des Anhängers 16 (d. h. zentriert oder auf einer der beiden Seiten davon), sowie die Menge der Seite des Anhängers 16, die in den Bilddaten 55 freigelegt ist. In dieser Hinsicht kann es nicht notwendig sein, den genauen Kurs 33 des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug 12 zu bestimmen, sondern innerhalb von verschiedenen Inkrementen (z. B. 15° oder 30°). In einem Beispiel kann die Bildverarbeitungsroutine 64 einfach bestimmen, ob der Kurs 33 des Anhängers 16 akzeptabel ist (zum Beispiel innerhalb von etwa 30° der Ausrichtung an dem Fahrzeug 12) oder nicht. Dementsprechend kann das System 10 eine Anzahl unterschiedlicher Darstellungsbilder 322 darstellen, die in 12A-12E veranschaulicht sind und eine ähnliche Positionierung der Anhängerpositionsdarstellung 326 in Bezug auf das Fahrzeugdarstellungsbild 320 wie in 11A-11E zeigen. In den Darstellungsbildern 322 aus 12A-12E kann das Anhängerpositionsdarstellungsbild 326 so gezeigt sein, dass es an dem Fahrzeugdarstellungsbild 320 ausgerichtet ist, wenn bestimmt ist, dass sich der Anhänger 16 innerhalb eines Bereichs von akzeptablen Winkeln des Kurses 33 im Hinblick auf das Fahrzeug 12 befindet, wie vorstehend erörtert. Die Darstellung der Anhängerpositionszieldarstellung 332 kann in diesen Szenarien nützlich sein, um den Fahrer zu coachen, um die angemessene Orientierung des Kurses 33 des Anhängers 16 in Bezug auf das Fahrzeug während anderer Manöver beizubehalten, um den Koppler 14 in die Zielzone 110 zu bringen.
Wie in 13A und 13B gezeigt, kann, falls die Position des Anhängers 16 derart ist, dass der Koppler 14 an dem Zielbereich 110 ausgerichtet ist, aber der Anhängerkurs 33 in einem zu großen Winkel im Hinblick auf das Fahrzeug 12 liegt, eine entsprechende Darstellung 322 angezeigt werden, in der die Anhängerpositionsdarstellung 326 mit dem Kopplerabschnitt 330 innerhalb des Zielbereichsdarstellungsbilds 328, jedoch seitlich abgewinkelt gezeigt ist, sodass sich ein Abschnitt des Bilds 326 aus der Anhängerkurszieldarstellung 332 heraus zu der angemessenen Seite (Beifahrerseite in 13A oder Fahrerseite in 13B) erstreckt. Wenn die gewünschte Positionierung des Anhängers 16 in Bezug auf den Zielbereich 110 und/oder das Fahrzeug 12 erreicht ist, kann die Darstellung 322 eine derartige Positionierung angeben. Wie in 14A gezeigt, kann die Darstellung 322 einfach die Anhängerpositionsdarstellung 326 dem Kopplerabschnitt 330 innerhalb des Zielbereichsdarstellungsbilds 328 zeigen, wenn die Anhängerkursrichtung nicht berücksichtigt wird. In einem Aspekt kann sich das Erscheinungsbild (Farbe, Transparenz, Größe usw.) des Zielbereichsdarstellungsbilds und/oder der Anhängerpositionsdarstellung 326 ändern, um ferner eine angemessene Positionierung anzugeben. Wie in 14B gezeigt, kann die Darstellung 322 die Anhängerpositionsdarstellung 326 dem Kopplerabschnitt 330 innerhalb des Zielbereichsdarstellungsbilds 328 und derart hinter dem Fahrzeugdarstellungsbild 320 ausgerichtet zeigen, dass er ferner innerhalb der Anhängerkurszieldarstellung 332 liegt, wenn die Anhängerkursrichtung berücksichtigt wird. Ähnlich wie in 14A kann sich das Erscheinungsbild des Zielbereichsdarstellungsbilds 328 und der Anhängerkurszieldarstellung 332 separat ändern, um die Erfüllung der jeweiligen Positionsbedingungen anzugeben.
Wie in 15A und 15B gezeigt, kann das in dieser Schrift beschriebene System 10, das die verschiedenen vorstehend unter Bezugnahme auf 9A-14B beschriebenen Coaching-Schemata umsetzt, dazu konfiguriert sein, wie gewünscht zu arbeiten, wenn anfangs mehrere Anhänger 16a, 16b innerhalb der Bilddaten 55 vorhanden sind. Insbesondere, wenn die Bildverarbeitungsroutine 64 mehrere Anhänger 16a, 16b detektiert, kann das System 10 jeweils Angabekästen 134a, 134b über den Anhängern 16a, 16b darstellen (wobei zusätzliche Kästen für zusätzlich identifizierte Anhänger verwendet werden). Eine Anweisung 136a, 136b kann auf dem Bildschirm 44 in Verbindung mit jedem derartigen Kasten 134a, 134b dargestellt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, den gewünschten Anhänger 16a, 16b zum Kuppeln „auszuwählen“. Wenn eine derartige Angabe erfolgt, wie etwa dadurch, dass der Benutzer in dem Bereich des angemessenen Kastens 134a, 134b oder der Anweisung 136a, 136b den Touchscreen 42 antippt, kann das System 10 mit etwaigem notwendigem Coaching fortfahren, um eine ordnungsgemäße Positionierung des Kopplers 14 im Hinblick auf den Zielbereich 110 und/oder ein automatisiertes Kupplungsmanöver zum Ausrichten der Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 zu erreichen. Ähnlich, wie in 16A und 16B gezeigt, kann gemäß einem beliebigen der in dieser Schrift beschriebenen Coaching-Schemata eine Phantomanhängerangabe 138 auf dem Bildschirm 44 dargestellt werden, um anzugeben, dass kein Anhänger detektiert worden ist. Dies kann den Benutzer benachrichtigen, dass das Fahrzeug 12 bewegt werden muss, sodass der gewünschte Anhänger 16 zum Beispiel innerhalb der Sicht 49 der Kamera 48 liegt.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 17 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Schritte in einem Betriebsschema 400 zum Verwenden des Kupplungsassistenzsystems 10 zum Ausrichten einer Fahrzeugkupplungskugel 34 an einem Anhängerkoppler 14 zeigt. Insbesondere wird das Kupplungsassistenzsystem 10 in Schritt 402 eingeleitet. Sobald das Kupplungsassistenzsystem 10 eingeleitet 402 ist, kann die Steuerung 26 das Bildgebungssystem 18 verwenden, um die darstellbare Szene unter Verwendung beliebiger oder aller der Kameras 48, 50, 52a, 52b abzutasten (Schritt 404). Die Szenenabtastung (Schritt 404) kann verwendet werden, um dann den Anhänger 16 und den Koppler 14 zu identifizieren 406. Falls der Anhänger 16 und/oder der Koppler 14 identifiziert werden kann (Schritt 404), kann dann bestimmt 406 werden, ob sich der Koppler 14 innerhalb des Zielbereichs 110 befindet. In einem Aspekt kann, falls kein Anhänger 16 identifiziert werden kann, das System 10 den Fahrer anweisen, das Fahrzeug neu zu positionieren, oder den Fahrer anderweitig benachrichtigen, dass kein Anhänger 16 gefunden werden kann, einschließlich durch Darstellen eines der Phantomanhängerbilder 138, 238, die in 16A und 16B gezeigt sind (Schritt 408). Der Fahrer kann dann das Fahrzeug neu positionieren (Schritt 410), wobei die Szenenabtastung (Schritt 404) weiterhin betrieben wird, bis ein Anhänger 16 identifiziert wird. Falls ein Anhänger 16 identifiziert wird, aber sich der Koppler 14 nicht in dem anwendbaren Zielbereich 110 befindet, kann das System 10 den Benutzer in Schritt 406 anweisen, das Fahrzeug 12 dementsprechend neu zu positionieren, wie vorstehend erörtert. Insbesondere können verschiedene Anweisungen gegeben werden (Schritt 410-416), die der konkreten Position des Kopplers in Bezug auf den Zielbereich 110 entsprechen, wie vorstehend erörtert, einschließlich in verschiedenen gleichzeitigen Kombinationen daraus. Wenn der angemessene Anhänger 16 identifiziert worden ist und eine gültige Positionierung erreicht worden ist, kann eine zusätzliche Anweisung für den Fahrer gegeben werden (Schritt 418), die Steuerung des Fahrzeugs 12 aufzugeben, sodass das automatisierte Kupplungsmanöver abgeschlossen werden kann. Wenn eine Bestätigung empfangen worden ist, dass der Fahrer die Steuerung aufgibt, kann das System 10 die Betriebsroutine 68 ausführen, um das Fahrzeug 12 automatisch in Richtung des Anhängers 16 zu manövrieren, um die Kupplungskugel 34 an dem Koppler 14 auszurichten, solange keine andere Bedingung auftritt, sodass automatisiertes Manövrieren nicht zulässig ist (Schritt 420). Die Betriebsroutine 68 kann weiterhin ausgeführt werden, bis die gewünschte Ausrichtung erreicht ist (Schritt 422). Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an dem vorangehenden System und den zugehörigen Strukturen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Es ist ebenso wichtig festzuhalten, dass die Konstruktion und Anordnung der Elemente der Offenbarung, wie sie in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich veranschaulichend sind. Obwohl nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Innovationen in dieser Offenbarung im Detail beschrieben worden sind, ist für den Fachmann, der diese Offenbarung prüft, ohne Weiteres ersichtlich, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen hinsichtlich Größen, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werten von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen des genannten Gegenstands abzuweichen. Zum Beispiel können Elemente, die als einstückig ausgebildet gezeigt sind, aus mehreren Teilen aufgebaut sein, oder Elemente, die als mehrere Teile gezeigt sind, können einstückig ausgebildet sein, der Betrieb der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig variiert werden, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbindungsstücke oder anderer Elemente des Systems kann variiert werden, die Art oder Anzahl der Einstellpositionen, die zwischen den Elementen bereitgestellt sind, kann variiert werden. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Baugruppen des Systems aus einer breiten Vielfalt von Materialien konstruiert sein können, die ausreichende Festigkeit oder Haltbarkeit bereitstellen, in einer breiten Vielfalt von Farben, Texturen und Kombinationen. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen in den Umfang der vorliegenden Innovationen fallen. Andere Substitutionen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können an der Gestaltung, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der gewünschten und anderen beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Innovationen abzuweichen.
Es versteht sich, dass beliebige beschriebene Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu bilden. Die in dieser Schrift offenbarten beispielhaften Strukturen und Prozesse dienen Veranschaulichungszwecken und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt; und eine Steuerung, die Folgendem dient: Identifizieren von mindestens einem von dem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb der Bilddaten; Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und Ausgeben einer Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren; und Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform ist der spezifizierte Bereich zwischen einem maximalen Abstand und einem minimalen Abstand von dem Heck des Fahrzeugs und innerhalb einer linken und rechten seitlichen Fahrzeugsteuergrenze definiert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs eine Fahrzeugfahrtrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs eine Fahrzeuglenkrichtung.
Gemäß einer Ausführungsform gilt: Die Steuerung gibt ferner die Bilddaten und mindestens eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs aus; und die Mensch-Maschine-Schnittstelle zeigt die Bilddaten und die Anweisung an.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs ein die Fahrtrichtung angebendes Element und ein die Lenkrichtung angebendes Element.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Videobild ferner eine schematische Darstellung einer Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf den spezifizierten Bereich.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die Steuerung ferner, dass kein Anhänger oder Koppler in den Bilddaten identifiziert werden kann, und gibt das Videobild aus, das ferner eine Angabe beinhaltet, dass kein Anhänger hinter dem Fahrzeug identifiziert wird.
Gemäß einer Ausführungsform dient die Steuerung ferner zu Folgendem: Sie identifiziert mindestens einen von einer Vielzahl von Anhängern oder einer Vielzahl von Kopplern innerhalb der Bilddaten und fordert einen Fahrer zu einer Auswahl von einem von der Vielzahl von Anhängern oder der Vielzahl von Kopplern als einen von einem angezielten Anhänger oder einem angezielten Koppler auf; bestimmt, dass sich der mindestens eine von dem angezielten Anhänger oder dem angezielten Koppler außerhalb des spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und gibt eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem angezielten Anhänger oder dem angezielten Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren; und bestimmt, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und gibt das Lenksignal an das Fahrzeug aus, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem ausgewählten Koppler auszurichten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt; und eine Steuerung, die Folgendem dient: Identifizieren des Anhängers und eines Kopplers des Anhängers innerhalb der Bilddaten; Bestimmen einer Position des Anhängers einschließlich des Kopplers im Hinblick auf einen spezifizierten Bereich in Bezug auf das Fahrzeug und Ausgeben einer Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich; und Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung ferner Folgendes an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs aus; die Bilddaten, die auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle als ein Bild hinter dem Fahrzeug angezeigt werden; und die Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich als eine schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf die spezifizierten Bereiche in den Bilddaten.
Gemäß einer Ausführungsform stellt die schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers eine vereinfachte räumliche Beziehung zwischen dem Anhänger einschließlich des Kopplers und dem spezifizierten Bereich dar.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die vereinfachte räumliche Beziehung eine ungefähre Kopplerposition innerhalb eines von einer Vielzahl von vorausgewählten Standorten in Bezug auf den spezifizierten Bereich und eine ungefähre Anhängerkursangabe in Bezug auf die Kopplerposition.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Bestimmen durch die Steuerung, dass sich der Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, ferner in der Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers eine Angabe, dass sich der Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform bestimmt die Steuerung ferner, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb des spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und gibt eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs aus, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung ferner Folgendes an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs aus: die Bilddaten, die auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle als ein Bild hinter dem Fahrzeug angezeigt werden; und die Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich als eine schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf die spezifizierten Bereiche in den Bilddaten; und die mindestens eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs, die in den Bilddaten dargestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Unterstützen bei einem Kupplungsvorgang eines Fahrzeugs mit einem Anhänger Folgendes: Identifizieren von mindestens einem von dem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb von Bilddaten hinter dem Fahrzeug, die von einem Bildgeber empfangen werden; Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und Ausgeben einer Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren; und Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Ausgeben eines Videobilds, das auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden kann, wobei das Videobild Folgendes beinhaltet: ein Bild hinter dem Fahrzeug, das aus den Bilddaten abgeleitet ist; und eine grafische Einblendung der mindestens einen Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet die grafische Einblendung der mindestens einen Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs ein die Fahrtrichtung angebendes Element und ein die Lenkrichtung angebendes Element.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Videobild ferner eine schematische Darstellung einer Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf den spezifizierten Bereich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0018]
US 14736391 [0022]
US 16038462 [0022]
US 16208777 [0032]

Claims

System zum Unterstützen beim Ausrichten eines Fahrzeugs zum Kuppeln an einen Anhänger, umfassend: einen Bildgeber, der Bilddaten eines Sichtfelds hinter dem Fahrzeug ausgibt; und eine Steuerung, die Folgendem dient: Identifizieren von mindestens einem von dem Anhänger oder einem Koppler des Anhängers innerhalb der Bilddaten; Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Anhänger oder dem Koppler außerhalb eines spezifizierten Bereichs in Bezug auf das Fahrzeug befindet, und Ausgeben einer Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs, die dazu bestimmt ist, den einen von dem Anhänger oder dem Koppler innerhalb des spezifizierten Bereichs zu positionieren; und Bestimmen, dass sich der mindestens eine von dem Koppler und dem Anhänger innerhalb des spezifizierten Bereichs befindet, und Ausgeben eines Lenksignals an das Fahrzeug, um zu bewirken, dass das Fahrzeug lenkt, um eine Kupplungskugel des Fahrzeugs an dem Koppler auszurichten.
System nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Bereich zwischen einem maximalen Abstand und einem minimalen Abstand von dem Heck des Fahrzeugs und innerhalb einer linken und rechten seitlichen Fahrzeugsteuergrenze definiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs eine Fahrzeugfahrtrichtung beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs eine Fahrzeuglenkrichtung beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung ferner die Bilddaten und mindestens eine Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs ausgibt; und die Mensch-Maschine-Schnittstelle die Bilddaten und die Anweisung anzeigt.
System nach Anspruch 5, wobei die Anweisung zur Bewegung des Fahrzeugs ein die Fahrtrichtung angebendes Element und ein die Lenkrichtung angebendes Element beinhaltet.
System nach Anspruch 5, wobei das Videobild ferner eine schematische Darstellung einer Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf den spezifizierten Bereich beinhaltet.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner bestimmt, dass kein Anhänger oder Koppler in den Bilddaten identifiziert werden kann, und das Videobild ausgibt, das ferner eine Angabe beinhaltet, dass kein Anhänger hinter dem Fahrzeug identifiziert wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner die Bilddaten, die auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle als ein Bild hinter dem Fahrzeug angezeigt werden, an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs ausgibt.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner die Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich als eine schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf die spezifizierten Bereiche in den Bilddaten an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle innerhalb des Fahrzeugs ausgibt.
System nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Steuerung ferner eine Position des Anhängers einschließlich des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich bestimmt und eine Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich ausgibt.
System nach Anspruch 11, wobei die Angabe der Position des Anhängers und des Kopplers im Hinblick auf den spezifizierten Bereich als eine schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers in Bezug auf den spezifizierten Bereich ausgegeben wird.
System nach Anspruch 12, wobei die schematische Darstellung der Position des Anhängers und des Kopplers eine vereinfachte räumliche Beziehung zwischen dem Anhänger einschließlich des Kopplers und dem spezifizierten Bereich darstellt.
System nach Anspruch 13, wobei die vereinfachte räumliche Beziehung eine ungefähre Kopplerposition innerhalb eines von einer Vielzahl von vorausgewählten Standorten in Bezug auf den spezifizierten Bereich und eine ungefähre Anhängerkursangabe in Bezug auf die Kopplerposition beinhaltet.