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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein System zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung mit Hilfe einer Rückfahrkamera zur Verwendung in einer Anwendung mit einem Kraftfahrzeug. Genauer gesagt beziehen sich Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zur Modellierung einer Anhängerkupplungskonfiguration unter Verwendung einer Rückfahrkamera während eines geradlinigen Vorwärtsfahrens von Fahrzeug und Anhänger und zur Bestimmung eines Winkels zwischen der Mittellinie eines Zugfahrzeugs und der Mittellinie eines angehängten Anhängers unter Verwendung einer Rückfahrkamera während eines Anhängerbetriebs.
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Das Ziehen eines Anhängers mit einem Zugfahrzeug war und ist für viele Fahrer immer ein kompliziertes Unterfangen. Die Kugelkupplung wird in der Regel als Anhängerverbindung eingesetzt und stellt ein Gelenk zwischen Zugfahrzeug und Anhänger dar. Beim Ausrichten des Anhängers wird das Heck des Zugfahrzeugs in die entgegengesetzte Richtung der gewünschten Richtung des Anhängers gedreht. Bei Fahrzeugen, die mit automatischen und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADAS) ausgestattet sind, ist die Bestimmung eines Kupplungsgelenkwinkels (HAA) die Schlüsselkomponente für die Durchführung von ADAS-Funktionen wie den autonomen Fahrzeugbetrieb mit Anhänger, die Wagenhebermessererkennung und das vollautomatische Einparken des Anhängers. Unterschiedliche Anhänger haben jedoch unterschiedliche Kupplungskonfigurationen, wodurch die Erkennung der Anhängermittellinie und des HAA durch ein ADAS erschwert wird. Es wäre wünschenswert, eine verbesserte Erkennung der Anhängermittellinie durch ein ADAS zu bieten und gleichzeitig die oben genannten Probleme zu überwinden.
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Die oben genannten Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören, der in diesem Land einer Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet der Technik bereits bekannt ist.
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BESCHREIBUNG
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Hierin werden Fahrzeugbremsverfahren und -systeme und die zugehörige Steuerlogik für die Bereitstellung von Fahrzeugsystemen, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zum Betrieb solcher Systeme sowie Kraftfahrzeuge, die mit Bordsteuersystemen ausgestattet sind, offengelegt. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, werden verschiedene Ausführungsformen der automatischen Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung zum Anhängen in einem Kraftfahrzeug vorgestellt, und ein Verfahren zur Durchführung der automatischen Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung zum Anhängen in einem Kraftfahrzeug wird hier offenbart.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit einer Kamera zum Aufnehmen eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes, einen Lenksensor, der so eingerichtet ist, dass er einen Lenkwinkel erfasst, einen Geschwindigkeitssensor, der so eingerichtet ist, dass er eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, einen Prozessor, der so eingerichtet ist, dass er ein Anhängerkupplungsmodell aus dem ersten Bild in Reaktion auf den Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt, das anzeigt, dass sich ein Fahrzeug in einer geraden Vorwärtsrichtung bewegt, Erzeugen eines aktuellen Kupplungsmodells aus dem zweiten Bild, Bestimmen eines Kupplungsgelenkwinkels in Erwiderung auf eine Winkeldifferenz zwischen dem Anhängerkupplungsmodell und dem aktuellen Kupplungsmodell, und eine Fahrzeugsteuerung, die das Fahrzeug in Erwiderung auf den Kupplungsgelenkwinkel steuert.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Anhängerschnittstelle zur Erzeugung eines Anhängerverbindungsindikators und wobei das Anhängerkupplungsmodell und das aktuelle Kupplungsmodell in Erwiderung darauf erzeugt werden, dass der Anhängerverbindungsindikator einen angeschlossenen Anhänger anzeigt.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die Kamera einschließlich einer Rückfahrkamera.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Anhängerkupplungsmodell in Erwiderung auf einen Kantenerkennungsalgorithmus und das erste Bild erzeugt.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem das Anhängerkupplungsmodell eine Anhängermittellinie enthält.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem das Anhängerkupplungsmodell in Erwiderung auf einen Canny-Kantenerkennungsalgorithmus und das erste Bild erzeugt wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Speicher zur Speicherung des Modells der Anhängerkupplung.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Fahrzeugsteuerung so eingerichtet ist, dass sie in Erwiderung auf den Kupplungsgelenkwinkel einen Rückwärts-Nachlaufvorgang durchführt.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Erfassen eines ersten Bildes einer Anhängerkupplungsbaugruppe in Erwiderung auf ein Fahrzeug, das sich in einer geraden und vorwärts gerichteten Richtung bewegt, das Erzeugen eines Anhängerkupplungsmodells in Erwiderung auf eine Bildverarbeitungstechnik, die an dem ersten Bild durchgeführt wird, das Erfassen eines zweiten Bildes der Anhängerkupplungsbaugruppe in Erwiderung auf das Fahrzeug, das sich in einer rückwärtigen Richtung bewegt, Erzeugung eines aktuellen Kupplungsmodells in Erwiderung auf die Bildverarbeitungstechnik, die auf dem zweiten Bild durchgeführt wird, Bestimmung eines Kupplungsgelenkwinkels in Erwiderung auf eine Winkeldifferenz zwischen dem Anhängerkupplungsmodell und dem aktuellen Kupplungsmodell, Steuerung des Fahrzeugs in Erwiderung auf den Kupplungsgelenkwinkel.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das erste Bild in Erwiderung auf einen Hinweis auf eine Anhängerverbindung weiter aufgenommen wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem das erste Bild und das zweite Bild durch ein Lidarsystem erzeugt werden.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei die Steuerung des Fahrzeugs die Durchführung eines automatischen Fahrunterstützungsalgorithmus während eines Schleppvorgangs umfasst.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das erste Bild und das zweite Bild von einer Rückfahrkamera aufgenommen werden.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Bildverarbeitungstechnik eine Kantenerkennungsoperation ist.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei das Verfahren von einer Fahrzeugsteuerung in Erwiderung auf eine Anzeige eines Schleppvorgangs durchgeführt wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem das erste Bild in Erwiderung auf einen von einer Anhängerschnittstelle erzeugten Anhängererfassungsindikator erfasst wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein fortgeschrittenes Fahrerassistenzsystem mit einer Trägheitsmesseinheit zum Erfassen einer Fahrzeugbeschleunigung, eine Kamera zum Aufnehmen eines ersten Bildes einer Anhängerkupplungsbaugruppe und eines zweiten Bildes der Anhängerkupplungsbaugruppe, ein Prozessor, der so eingerichtet ist, dass er ein Anhängerkupplungsmodell in Erwiderung auf das erste Bild und die Fahrzeugbeschleunigung erzeugt, das eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs anzeigt, ein aktuelles Kupplungsmodell in Erwiderung auf das zweite Bild und die Fahrzeugbeschleunigung, die eine umgekehrte Fahrzeugbewegung anzeigt, und zur Bestimmung eines Kupplungsgelenkwinkels in Erwiderung auf einen Vergleich des aktuellen Kupplungsmodells und des Anhängerkupplungsmodells, und eine Fahrzeugsteuerung, die so eingerichtet ist, dass sie in Erwiderung auf den Kupplungsgelenkwinkel einen Umkehrvorgang durchführt.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, einschließlich einer Anhängerschnittstelle, die so eingerichtet ist, dass sie eine Anhängeranzeige in Reaktion auf eine Verbindung eines Anhängers erkennt, und wobei das Anhängerkupplungsmodell und das aktuelle Kupplungsmodell in Reaktion auf die Anhängeranzeige erzeugt werden.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs und die Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs in Erwiderung auf eine Getriebegangwahl bestimmt werden.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem das Anhängerkupplungsmodell ferner eine perspektivische Transformation in eine Draufsicht auf die Anhängerkupplungsbaugruppe enthält.
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Figurenliste
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Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, wobei gleichartige Bezugsziffern gleichartige Elemente bezeichnen, und wobei
- 1a zeigt eine Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 1b zeigt eine Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2a zeigt ein exemplarisches Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2b zeigt ein Beispiel für die Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach Anwendung einer Homographie-Transformation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2c zeigt ein erstes exemplarisch bearbeitetes Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2d zeigt ein zweites exemplarisch bearbeitetes Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 zeigt ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
- 5 zeigt ein Blockdiagramm, das ein System zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
- 6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Die hier dargelegten beispielhaften Ausführungsformen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, und solche Ausnahmen sind nicht so auszulegen, dass sie den Anwendungsbereich der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, an eine ausdrückliche oder implizierte Theorie gebunden zu sein, die im vorhergehenden technischen Bereich, im Hintergrund, in der kurzen Zusammenfassung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder gruppiert) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Der beispielhafte Algorithmus verwendet Bilder einer typischen Fahrzeug-Rückfahrkamera zusätzlich zu den Positionen des Fahrzeugsystems, wie Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkradwinkel, die über Controller Area Network (CAN)-Nachrichten empfangen werden, um einen HAA-Anhänger zu modellieren und zu erkennen. Das System kann mit einer Lernroutine arbeiten, bei der der Algorithmus während des Betriebs des Fahrzeugs in einer geraden Linie ein genaues Modell des Anhängers lernt. Die während des geradlinigen Betriebs des Fahrzeugs durchgeführte Lernroutine kann zu Beginn des Fahrzeugbetriebs mit einer Fahrereingabe oder automatisch während des Fahrzeugbetriebs ohne Fahrereingabe durchgeführt werden. Das Beispielsystem kann auch eine Perspektiventransformation durchführen, um eine Draufsicht des Anhängers zu erhalten, um die Bestimmung des Kupplungsgelenkwinkels zu vereinfachen und so die Erzeugung von Untergradvorlagen aus einer Momentaufnahme des Fahrens zu ermöglichen.
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Zu den Vorteilen des vorgeschlagenen Systems gehört eine Perspektiventransformation, um den Gelenkwinkel der Anhängerkupplung in allen Winkeln zu ermöglichen, wobei vorhandene Hardware an Zugfahrzeugen verwendet wird, um den Lern- und Erkennungsvorgang durchzuführen. Mit Hilfe dieses beispielhaften Algorithmus kann das beispielhafte System in der Lage sein, ein genaues Modell des Anhängers eines jeden Kunden zu erzeugen, das unabhängig von Ergänzungen am Anhänger gelernt werden kann. Darüber hinaus kann das beispielhafte System in der Lage sein, das aufgenommene Rückansichtsbild der Anhängerkupplung in eine Vogelperspektive zu transformieren, um die Geometrie des Verfahrens zu vereinfachen und es einem Fahrzeugführer o.ä. zu präsentieren.
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Um nun zu 1a zu kommen, wird eine Anwendung des Verfahrens und Vorrichtung zur Erzeugung eines Gelenkwinkelmodells einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Die beispielhafte Anwendung zeigt ein Zugfahrzeug 110 und einen in Vorwärtsrichtung fahrenden Anhänger 120. Bei Vorwärtsfahrt in gerader Richtung kann davon ausgegangen werden, dass die Mittellinie des Zugfahrzeugs und die Mittellinie des Anhängerfahrzeugs fluchten. Das beispielhafte System kann so funktionieren, dass das Zugfahrzeug in Erwiderung auf einen Lenkwinkel des Steuergeräts und eine von Fahrzeugsensoren oder einem Fahrzeugsteuergerät über einen CAN-Bus empfangene Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt wird, dass das Zugfahrzeug geradeaus in Vorwärtsrichtung fährt. In Erwiderung auf die Feststellung, dass das Zugfahrzeug geradeaus in Vorwärtsrichtung fährt, ist das System dann in der Lage, ein Bild der aktuellen Anhängerkupplungskonfiguration zu erfassen. Das System ist dann in der Lage, ein oder mehrere Modelle der Anhängerkupplungskonfiguration unter Verwendung von Kantenerkennung und anderen Bilderfassungstechniken zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das System für die Mittelwertbildung von Bildern über eine Zeitsequenz im Geradeausfahrtmodus zur Erzeugung des Modells ausgelegt. Das Modell kann Hinweise auf physikalische Eigenschaften wie gerade Kanten, bestimmte Mittellinie usw. enthalten. In einer anderen Beispielausführung kann das beispielhafte System ferner eine perspektivische Transformation des Modells durchführen, um eine perspektivische Ansicht des Modells von oben nach unten zu erzeugen, um die Geometrie der Bestimmung des Kupplungsgelenkwinkels zu vereinfachen.
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Um nun zu 1b zu kommen, wird eine Anwendung für das Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt . Die beispielhafte Anwendung zeigt ein Zugfahrzeug 130 und einen Anhänger 140, die entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung fahren. Das beispielhafte System ist dann in der Lage, ein Echtzeitbild der Anhängerkupplungskonfiguration zu erfassen. Das Beispielsystem vergleicht dann das zuvor aufgenommene Modell mit dem Echtzeitbild, um einen HAA in Erwiderung auf die Unterschiede zwischen dem zuvor aufgenommenen Modell und dem Echtzeitbild zu bestimmen.
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Beispielsweise kann das Beispielsystem eine oder mehrere erkannte Kanten im Echtzeitbild vergleichen und einen Winkel zwischen der erkannten Kante im Modell und der erkannten Kante im Echtzeitbild bestimmen. Der Winkel zwischen den beiden erfassten Kanten kann dann zur Bestimmung eines HAA verwendet werden.
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Um nun zu 2a zu kommen, wird ein exemplarisches Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängerkupplung in einem Kraftfahrzeug gezeigt. Das Beispielbild kann mit einer im Zugfahrzeug montierten Rückfahrkamera aufgenommen werden. Die Perspektive der Kupplungsbaugruppe im Beispielbild ist von vorne und etwas oberhalb der Kupplungsbaugruppe. Der Perspektivwinkel der Kupplungsbaugruppe kann von der Höhe der am Zugfahrzeug montierten Kamera und der Höhe der Anhängerkupplungsbaugruppe abhängig sein. Beispielsweise kann die Höhe einer am Heck montierten Kamera bei einem typischen PKW niedriger sein als die Höhe einer am Heck montierten Kamera bei einem typischen Kleintransporter. Es ist wünschenswert, eine Draufsicht auf die Kupplungsbaugruppe zur Abschätzung des Gelenkwinkels der Kupplung bereitzustellen.
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Um nun zu 2b zu kommen, wird ein exemplarisches Bild zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung in einem Kraftfahrzeug nach Anwendung einer Homographie-Transformation in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform wurde das Bild von einer Rückfahrkamera im Zugfahrzeug aufgenommen und eine Perspektiventransformation oder Homographie-Transformation angewandt, um eine Perspektive von oben nach unten zu erhalten. Das Bild zeigt die Anhängerkupplungskonfiguration bei der Vorwärtsfahrt in einer geraden Linie. Unter diesen Bedingungen sollte die Mittellinie des Anhängers mit der Mittellinie des Zugfahrzeugs übereinstimmen.
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Um nun zu 2c zu kommen, wird ein erstes exemplarisch bearbeitetes Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform wird das erste exemplarisch bearbeitete Bild in Erwiderung auf das von der Rückfahrkamera des geradlinig vorwärts fahrenden Zugfahrzeugs aufgenommene Bild erzeugt. Das beispielhaft verarbeitete Bild ist ein Hinweis auf eine Bildverarbeitungstechnik zur Kantenerkennung des Bildes, das von der Rückfahrkamera des geradeaus vorwärts fahrenden Zugfahrzeugs aufgenommen wurde. In einer beispielhaften Ausführung kann die Modellierungsstrecke eine Mittelwertbildung von Bildern über eine Sequenz im Geradeausfahrtmodus durchführen, um eine Sequenz von Schablonen in verschiedenen Winkeln zu erzeugen.
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Um nun zu 2d zu kommen, wird ein zweites exemplarisch bearbeitetes Bild nach einer beispielhaften Ausführungsform eines Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung in einem Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform wird das zweite beispielhaft bearbeitete Bild in Erwiderung auf das von der Rückfahrkamera des Zugfahrzeugs aufgenommene Bild erzeugt, wenn das Zugfahrzeug einen Anhängerbetrieb durchführt. Das beispielhaft verarbeitete Bild ist ein Hinweis auf eine Bildverarbeitungstechnik zur Kantenerkennung eines Bildes, das von der Rückfahrkamera des Zugfahrzeugs während eines Anhängevorgangs aufgenommen wurde.
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In einem beispielhaften Verfahren zur Bestimmung einer HAA kann das Bild aus mit dem Bild aus verglichen und eine Änderung der HAA in Erwiderung auf die Winkelunterschiede der detektierten Kanten in jedem Bild geschätzt werden. Diese HAA kann dann mit einem Fahrzeugsteuergerät oder ADAS gekoppelt werden, das für die Durchführung des Rückwärtsfahrvorgangs verantwortlich ist. In einer beispielhaften Ausführung kann die HAA durch einen Kantenabgleich geschätzt werden, der zwischen den Bildern durch Vergleich gegen gedrehte Schablonen durchgeführt wird und bei dem die HAA durch Ähnlichkeitsabgleich bestimmt wird.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann eine erste Lernroutine begonnen werden, um ein mit einem Bild versehenes Modell für den Anhänger jedes Kunden zu lernen, unabhängig von den Ergänzungen am Anhänger. Anschließend können Anhängervorlagen mit unterschiedlichen Kupplungsgelenkwinkeln durch Anwendung der Transformation der Ansichtsperspektive und Bilddrehung erzeugt werden. Auf diese Weise kann für jedes Videobild der Rückfahrkamera ein Schablonenvergleichsschritt zur Bestimmung eines Kupplungsgelenkwinkels durchgeführt werden. Die Soft Edge-Matching-Ergebnisse können dann durch Vergleich der aktuellen Bildkantenabbildung mit den erlernten Schablonen berechnet werden.
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Um nun zu zu kommen, wird ein Blockschaltbild eines beispielhaften Systems zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug 300 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das System 300 besteht aus einem Prozessor 320, einer Fahrzeugsteuerung 345, einem Anhänger-Schnittstellenmodul 350, einer Videosteuerung 315 und einer Kamera 310.
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Bei der Kamera 310 kann es sich um eine Rückfahrkamera handeln, die so an der Rückseite des Fahrzeugs angebracht wird, dass die Anhängerkupplungsbaugruppe im von der Kamera erfassten Bild sichtbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera 310 eine von mehreren Kameras sein, die an verschiedenen Stellen um das Fahrzeug herum montiert und dann gemeinsam in einer Panorama- oder Draufsicht ausgerichtet werden. Die Kamera 310 kann ein Bild oder eine Reihe von Bildern an den Prozessor 320 oder an einer Videosteuerung 315 übertragen, um die Bilder zu verarbeiten und dieses Signal an den Prozessor 320 zu koppeln.
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Der Prozessor 320 empfängt zunächst operativ Daten vom Anhängerschnittstellenmodul 350, dem Fahrzeugsteuergerät 345, der Kamera 310 und/oder dem Videoprozessor 315. In dieser beispielhaften Ausführung ist der Prozessor 320 in der Lage, die Lenkstellung und die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs über die Fahrzeugsteuerung345 zu überwachen. Das System ist ferner in der Lage, das Anhängerschnittstellenmodul 350 zu überwachen, um festzustellen, ob ein Anhänger gezogen wird. Wenn der Anhänger gezogen wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Vorwärtsbewegung anzeigt, bestimmt der Prozessor 320, ob sich das Fahrzeug in gerader Richtung bewegt, wodurch die Fahrzeugmittellinie und die Anhängermittellinie ausgerichtet werden. Der Prozessor 320 kann feststellen, ob sich das Fahrzeug in gerader Richtung bewegt, wenn er auf Daten der Lenkungssteuerung reagiert, die über die Fahrzeugsteuerung 345 empfangen werden. Wenn sich das Fahrzeug in gerader Richtung bewegt, kann die Rückfahrkamera 310 ein oder mehrere Bilder der Anhängerkupplungsbaugruppe aufnehmen. Der Prozessor 320 empfängt dann das eine oder die mehreren Bilder und führt an den Bildern Bilderkennungstechniken aus, wie z.B. Kantenerkennung oder ähnliches, um ein Modell der Anhängerkupplungsbaugruppe zu erzeugen. Diese Bilderkennungstechniken können an einer Reihe von Bildern durchgeführt werden, und die kumulativen Ergebnisse werden zur Erzeugung des Modells der Anhängerkupplungsbaugruppe verwendet. Darüber hinaus kann der Prozessor 320 in der Lage sein, eine Anhängermittellinie in Bezug auf die Anhängekupplungsbaugruppe als Teil des Modells abzuschätzen.
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Der Prozessor 320 ist dann in der Lage, die Daten von der Fahrzeugsteuerung 345 und der Anhängerschnittstelle 350 zu überwachen, um zu erkennen, dass ein Anhängerbetrieb in einem Anhängermodus stattfinden wird. Der Prozessor 320 kann zunächst von der Anhängerschnittstelle 350 eine Anzeige erhalten, dass ein Anhänger erkannt wird, und dann von der Fahrzeugsteuerung 345 eine Anzeige erhalten, dass das Fahrzeug in einen Betriebsmodus geschaltet wurde, wie z.B. das Schalten des Getriebes in eine Fahr- oder Rückwärtsstellung. Der Prozessor 320 ist dann in der Lage, ein Bild von der Kamera 310 zu empfangen, auf dem Bild Bilderkennungstechniken durchzuführen, wie z.B. Kantenerkennung oder ähnliches, um ein verarbeitetes Bild zu erzeugen. Der Prozessor 320 ist dann in der Lage, das verarbeitete Bild mit dem Modell der Anhängerkupplungsbaugruppe zu vergleichen, um einen HAA-Wert zu bestimmen. Die HAA kann der Winkelunterschied zwischen der Mittellinie des Modells der Anhängekupplungsbaugruppe und einer erkannten Kupplungsmittellinie im verarbeiteten Bild sein. Der Prozessor 320 kann dann die HAA mit dem Fahrzeugsteuergerät 345 oder dem ADAS-Steuergerät koppeln. Der Prozessor 320 kann in der Lage sein, diesen Prozessor kontinuierlich zu wiederholen, um eine Reihe von HAA-Werten zur Verwendung durch das Fahrzeug-Steuergerät 345 bei der Ausführung einer ADAS-Nachlauffunktion zu erzeugen.
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Das Anhängerschnittstellenmodul 350 kann eine Anzeige eines angehängten Anhängers erzeugen. Dies kann in Erwiderung auf eine Impedanzmessung am elektrischen Steckverbinder des Anhängers, eine Durchbiegungsmessung an der Anhängerkupplung oder in Erwiderung darauf, dass das Fahrzeug in einen Zugmodus versetzt wird, erfolgen.
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Um nun zu 4 zu kommen, wird ein Flussdiagramm gezeigt, das ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug 400 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Verfahren zunächst operativ, um einen Hinweis auf einen Abschleppvorgang 405 zu erhalten. Beispiele für diese Anzeige können sein, dass das Zugfahrzeug über eine Benutzerschnittstelle in einen Zugbetrieb versetzt wird, eine Anzeige von einem Anhängerschnittstellenmodul, die den Anschluss eines Anhängers anzeigt, oder eine Spannungs- oder Kapazitätsänderung an einem elektrischen Steckverbinder des Anhängers, die anzeigt, dass ein elektrisches System des Anhängers angeschlossen wurde. Die Benutzerschnittstelle kann eine Taste im Fahrzeuginnenraum umfassen oder über eine Option auf einer visuellen Benutzerschnittstelle eines Infotainmentsystems ausgewählt werden. Das Anhängerschnittstellenmodul kann das Vorhandensein eines Anhängers in Erwiderung auf das Anschließen eines elektrischen Steckverbinders oder durch eine Auslenkung einer Anhängerkupplung oder in Erwiderung auf eine Längskraft auf die Anhängerkupplung feststellen.
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Als nächstes ist das Verfahren operativ, um 410 zu bestimmen, wenn das Fahrzeug in einer geraden Richtung fährt. Die Fahrtrichtung kann in Erwiderung auf die Bestimmung des Lenkwinkels durch die Lenkungssteuerung und die Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Getriebegangwahl durch die Fahrzeugsteuerung bestimmt werden. Alternativ können die Richtung und die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Erwiderung auf die Ausgabe einer Trägheitsmesseinheit geschätzt werden. Wenn das Fahrzeug beispielsweise eine Vorwärtsbeschleunigung und in letzter Zeit keine Querbeschleunigung erfahren hat, kann davon ausgegangen werden, dass das Fahrzeug in einer geraden Linie vorwärts fährt. Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug nicht in gerader Richtung fährt, wird die Bestimmung wiederholt, bis ein Zustand in gerader Richtung erkannt wird.
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Wenn das Fahrzeug in gerader Richtung fährt, ist das Verfahren als nächstes operativ, um 415 ein Bild der Anhängerkupplungsbaugruppe zu erhalten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Bild ein Bild in einem Videofeed oder Videostream von einer hinten angebrachten Videokamera sein. In Erwiderung auf den Empfang des Bildes erzeugt das Verfahren als nächstes 420 ein Modell der Anhängerkupplungsbaugruppe. In einer beispielhaften Ausführung kann das Verfahren so funktionieren, dass es ein Bild von einer Kamera empfängt und Bilderkennungs- oder Bildverarbeitungstechniken durchführt, um ein physikalisches Modell der Anhängerkupplungsbaugruppe zu bestimmen. Die Bildverarbeitung kann eine Perspektiventransformation oder eine Kantenerkennung umfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren die Canny-Kantenerkennung einsetzen, um eine schnelle Kantenerkennung zu ermöglichen, die bei Beleuchtungsänderungen unveränderlich ist. Darüber hinaus kann das Verfahren zur Schätzung einer Anhängermittellinie als Teil des Modells eingesetzt werden. Der Template-Lernvorgang für das Modell kann die Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Bildern, Schwellenwertbildung und/oder Drehung des Bildes umfassen. Das Verfahren kann dann dazu dienen, das Modell oder die Anhängervorlagen in einem Speicher oder ähnlichem zu speichern.
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Nach der Generierung des Modells der Anhängevorrichtung kann mit dem Verfahrens 425 bestimmt werden, ob es sich um einen Schleppvorgang handelt. Der Zugvorgang kann in Erwiderung auf eine Verbindung eines Anhängers mit einer Anhängerschnittstelle bestimmt werden. Der Zugvorgang kann in Erwiderung auf eine von einer Fahrzeugsteuerung gemessene Geschwindigkeit oder in Erwiderung auf eine Kraft auf den Kupplungsmechanismus bestimmt werden.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Verfahren nach der Bestimmung des Schleppvorgangs dann operativ, um 430 ein Bild von einer nach hinten gerichteten Kamera zu empfangen. Das Bild kann ein Einzelbild oder ein Einzelbild eines Videostroms sein. Bei dem Bild kann es sich um ein zusammengesetztes Rückfahrbild handeln, das durch Kombination oder Zusammenfügen eines oder mehrerer Bilder von mehreren nach hinten gerichteten Kameras erzeugt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das zusammengesetzte Rückblickbild ein Bild aus der Vogelperspektive sein, das das Zugfahrzeug von oben zeigt, wobei das zusammengesetzte Rückblickbild aus Bildern von mehreren Kameras um das Zugfahrzeug herum erzeugt wird. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine perspektivische Transformation des Bildes der nach hinten gerichteten Kamera durchgeführt werden, um eine perspektivische Ansicht von oben nach unten zu erzeugen.
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Das Verfahren ist als nächstes operativ, um Bildverarbeitungstechniken 435 an dem empfangenen Bild durchzuführen, um ein verarbeitetes Bild zu erzeugen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Bildverarbeitungstechniken Kantenerkennungstechniken oder andere Bildverarbeitungstechniken sein, ähnlich denen, die für die Erzeugung des Modells der Anhängevorrichtung verwendet werden. Das verarbeitete Bild wird dann mit dem Modell der Anhängevorrichtung verglichen 440, um eine Winkelverschiebung der in jedem Bild/Modell erkannten Elemente der Anhängevorrichtung zu bestimmen. Die Verfahren ist dann in der Lage, einen HAA in Erwiderung auf die Winkelverschiebung zu schätzen.
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Um nun zu 5 zu kommen, wird ein Blockschaltbild gezeigt, das ein System 500 zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das beispielhafte System umfasst eine Kamera 510, einen Lenksensor 520, einen Geschwindigkeitssensor 530, einen Prozessor 540, eine Fahrzeugsteuerung 550, eine Anhängerschnittstelle 560 und einen Speicher 570.
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Die Kamera 510 kann eine Weitwinkel- oder Fischaugen-Objektivkamera sein, die so eingerichtet ist, dass sie ein oder mehrere Bilder aufnimmt, oder sie kann so betrieben werden, dass sie einen Videostrom aufnimmt und in Erwiderung auf den Videostrom mehrere zeitlich aufeinander folgende Bilder an den Prozessor 540 koppelt, wobei jedes Bild ein Einzelbild des Videostroms sein kann. Alternativ kann die Kamera 510 ein Lidar-System sein, das einen Lichtimpuls aussendet und einen reflektierten Lichtimpuls von einem Objekt innerhalb des Lidar-Sichtfeldes empfängt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Kamera 510 eine Rückfahrkamera, die an einem hinteren Teil eines Zugfahrzeugs, z.B. innerhalb einer Heckklappe oder ähnlichem, positioniert ist. In dieser Konfiguration würde das Sichtfeld der Kamera 510 dazu dienen, eine Anhängerkupplungsbaugruppe eines am Fahrzeug befestigten Anhängers zu erfassen. In einer anderen beispielhaften Ausführung kann eine perspektivische Transformation des Bildes der nach hinten gerichteten Kamera durchgeführt werden, um eine perspektivische Ansicht von oben nach unten zu erzeugen.
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Der Lenksensor 530 kann so eingerichtet werden, dass er einen Lenkwinkel erkennt. Der Lenkwinkel kann z. B. ein Winkel sein, von dem das Lenkungssteuergerät von einer Fahrzeugmittellinie abweicht, z. B. 0 Grad, wenn die Position des Lenkungssteuergeräts mit der Fahrzeugmittellinie übereinstimmt, -5 Grad, wenn die Position des Lenkungssteuergeräts 5 Grad links von der Fahrzeugmittellinie liegt usw. Der Lenksensor 530 kann ein Lenkstellungssensor, Lenkwinkelsensor oder dergleichen sein. In einer beispielhaften Ausführungsform schätzte der Lenkstellungssensor die Position der Fahrzeuglenksäule.
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Der Geschwindigkeitssensor 530 dient zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder zur Bereitstellung einer Fahrzeugleistungscharakteristik, die zur Schätzung einer Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet wird. Der Geschwindigkeitssensor 530 kann z.B. ein Radgeschwindigkeitssensor, ein Übertragungsgeschwindigkeitsdetektor, ein globales Positionierungssystem, eine Trägheitsmesseinheit oder ähnliches sein. Der Geschwindigkeitssensor 530 dient zur Kopplung eines für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Datensignals an den Prozessor 540 zur Verwendung im ADAS-Betrieb oder zur Fahrerinformation.
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Der Prozessor 540 ist so eingerichtet, dass er aus einem ersten Bild in Erwiderung auf den Lenkwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit ein Anhängerkupplungsmodell erzeugt, das anzeigt, dass sich ein Fahrzeug in gerader Richtung bewegt. Das Anhängerkupplungsmodell kann in Erwiderung auf einen Kantenerkennungsalgorithmus, wie z.B. einen Canny-Kantenerkennungsalgorithmus, erzeugt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Anhängerkupplungsmodell eine in Erwiderung auf das erste Bild bestimmte Anhängermittellinie und eine Zugfahrzeugmittellinie enthalten.
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Der Prozessor 540 ist dann weiterhin in der Lage, aus dem zweiten Bild in Erwiderung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die anzeigt, dass sich das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung bewegt, ein Stromkupplungsmodell zu erzeugen. Der Prozessor 540 ist dann weiterhin in der Lage, in Erwiderung auf eine Winkeldifferenz zwischen dem Anhängerkupplungsmodell und dem aktuellen Kupplungsmodell einen Kupplungsgelenkwinkel zu bestimmen.
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Die Fahrzeugsteuerung 550 dient zur Steuerung des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Gelenkwinkel der Kupplung. Die Fahrzeugsteuerung 550 kann so eingerichtet werden, dass es einen ADAS-Algorithmus oder ähnliches ausführt. In einer beispielhaften Ausführung kann die Fahrzeugsteuerung 550 so eingerichtet werden, dass es einen Zugvorgang ausführt, bei dem das Zugfahrzeug einen angehängten Anhänger in Rückwärtsrichtung schiebt, z. B. das Positionieren des Anhängers auf einem Campingplatz. Die Fahrzeugsteuerung 550 kann den HAA zur Schätzung der Anhängermittellinie und zur Steuerung der Fahrzeuglenkung und der Fahrzeugdrossel in Erwiderung auf die Anhängermittellinie verwenden.
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Das System 500 kann ferner eine Anhängerschnittstelle 560 zur Erzeugung einer Anhängerverbindungsanzeige enthalten, und wobei das Anhängerkupplungsmodell und das aktuelle Kupplungsmodell in Erwiderung darauf erzeugt werden, dass die Anhängerverbindungsanzeige auf einen angeschlossenen Anhänger hinweist. Das System kann ferner einen Speicher 570 zum Speichern des Anhängerkupplungsmodells oder mehrerer Anhängerkupplungsmodelle enthalten. Das Anhängerkupplungsmodell kann vom Prozessor 540 als Antwort auf eine Anforderung zur Bestimmung eines HAA abgerufen werden.
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Um nun zu 6 zu kommen, wird ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren 600 zur Bestimmung des Gelenkwinkels einer Anhängekupplung an einem Kraftfahrzeug nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das beispielhafte Verfahren 600 ist zunächst operativ, um 610 ein erstes Bild einer Anhängerkupplungsbaugruppe in Erwiderung auf ein in gerader Richtung fahrendes Fahrzeug zu erfassen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das erste Bild in Erwiderung auf einen Hinweis auf eine Anhängerverbindung von einer Anhängerschnittstelle oder ähnlichem erfasst werden. Das erste Bild kann mit einer Rückfahrkamera aufgenommen oder mit einem Lidarsystem erzeugt werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann das erste Bild perspektivisch transformiert werden, um eine perspektivische Draufsicht zu erzeugen.
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Das Verfahren ist als nächstes operativ, um ein Anhängerkupplungsmodell in Erwiderung auf eine Bildverarbeitungstechnik zu erzeugen 620, die auf dem ersten Bild durchgeführt wird. Die Bildverarbeitungstechnik kann eine Kantenerkennungsoperation sein, wie z.B. ein Canny-Kantenerkennungsalgorithmus oder ein alternativer Bildverarbeitungs- oder Bilderkennungsalgorithmus. In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Bildverarbeitungstechnik in der Lage, Elemente einer Anhängekupplungsbaugruppe eines derzeit in Betrieb befindlichen Anhängers zu erkennen.
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Das Verfahren ist als nächstes operativ, um ein zweites Bild der Anhängerkupplungsbaugruppe in Erwiderung auf den Betrieb des Fahrzeugs in einem Zugbetrieb zu erfassen 630. In einer beispielhaften Ausführung kann auf dem zweiten Bild eine perspektivische Transformation durchgeführt werden, um eine perspektivische Ansicht der Anhängekupplungsbaugruppe von oben nach unten zu erzeugen. Das Verfahren ist als nächstes operativ, um ein aktuelles Anhängerkupplungsmodell in Erwiderung auf die auf dem zweiten Bild durchgeführte Bildverarbeitungstechnik zu erzeugen 640.
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Das Verfahren ist das nächste operative Verfahren zur Bestimmung 650 eines Kupplungsgelenkwinkels in Erwiderung auf eine Winkeldifferenz zwischen dem Anhängerkupplungsmodell und dem aktuellen Kupplungsmodell. Der Kupplungsgelenkwinkel kann in Erwiderung auf eine Differenz zwischen einem Winkel einer erkannten Anhängerkupplungskomponente im Anhängerkupplungsmodell und einem Winkel einer erkannten Anhängerkupplungskomponente im aktuellen Kupplungsmodell bestimmt werden. Beispielsweise kann der Kupplungsgelenkwinkel in Erwiderung auf eine Mittellinie einer Anhängerkupplungsbaugruppe, die aus dem Anhängerkupplungsmodell bestimmt wurde, und einer Mittellinie einer Anhängerkupplungsbaugruppe, die aus dem aktuellen Kupplungsmodell bestimmt wurde, geschätzt werden. In einer anderen Beispielausführung wird der Kupplungsgelenkwinkel in Erwiderung auf eine Soft-Edge-Anpassungstechnik zur Kantenerkennung bestimmt.
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Das Verfahren ist dann operativ, um das Fahrzeug in Erwiderung auf den Kupplungsgelenkwinkel 660 zu steuern. Das Verfahren kann von einer Fahrzeugsteuerung in Erwiderung auf die Anzeige eines Abschleppvorgangs durchgeführt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Steuerung des Fahrzeugs die Durchführung eines automatischen Fahrunterstützungsalgorithmus während eines Abschleppvorgangs umfassen.
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Obwohl in der vorstehenden detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende detaillierte Beschreibung den Fachleuten einen praktischen Fahrplan für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen an die Hand geben. Es sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne dass vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen festgelegt ist, abgewichen werden muss.
