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WO2019120918A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines relativwinkels zwischen zwei fahrzeugen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines relativwinkels zwischen zwei fahrzeugen Download PDF

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WO2019120918A1
WO2019120918A1 PCT/EP2018/082932 EP2018082932W WO2019120918A1 WO 2019120918 A1 WO2019120918 A1 WO 2019120918A1 EP 2018082932 W EP2018082932 W EP 2018082932W WO 2019120918 A1 WO2019120918 A1 WO 2019120918A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light unit
vehicle
unit
image information
towing vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/082932
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katharina Axtmann
Ulf Niebling
Elmar STAUDACHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201880081770.XA priority Critical patent/CN111491813A/zh
Priority to US16/768,328 priority patent/US20210170821A1/en
Priority to EP18811527.3A priority patent/EP3727902A1/de
Publication of WO2019120918A1 publication Critical patent/WO2019120918A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60D1/58—Auxiliary devices
    • B60D1/62—Auxiliary devices involving supply lines, electric circuits, or the like
    • B60D1/64—Couplings or joints therefor
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a relative angle between a first longitudinal axis of a towing vehicle and a second
  • From DE 10 2010 008 324 A1 are also a combination of a
  • Motor vehicle and a mobile electronic device independent of the motor vehicle with a processor and a camera, and the use of an autonomous mobile electronic device with a processor and a camera on or in a motor vehicle, in particular as a maneuvering aid or
  • Processor evaluates a positional relationship between the
  • a method for determining a relative angle between a first longitudinal axis of a towing vehicle and a second longitudinal axis of a mechanically coupled to the towing vehicle further a control unit and a
  • Relative angle between a first longitudinal axis of a towing vehicle and a second longitudinal axis of a mechanically coupled to the towing vehicle with the following steps:
  • Position information a spatial position of the light unit in the
  • Image information relative to a defined reference point Determining the relative angle between the first longitudinal axis of the
  • the towing vehicle is designed to pull or push a vehicle mechanically coupled to the towing vehicle.
  • the towing vehicle may be a passenger car, a truck, a tractor or an agricultural machine such as a tractor.
  • the vehicle can be a passenger car, a truck, a tractor or an agricultural machine such as a tractor.
  • Trailer a semi-trailer or a caravan, which is mechanically coupled to the towing vehicle by means of a mechanical coupling or coupling or mechanically connected or attached to the towing vehicle.
  • the towing vehicle and the vehicle are rotatably mechanically coupled.
  • a spatial distance between the towing vehicle and the vehicle may be substantially constant.
  • the towing vehicle and the vehicle may be part of a team, for example a semitrailer vehicle, or form a team.
  • a longitudinal axis of a vehicle may preferably be understood to mean the longest axis of the vehicle. However, the longitudinal axis may also be an axis different from the longest axis. The longitudinal axis may be substantially parallel to a direction of travel of the vehicle on a roadway. A first longitudinal axis of the towing vehicle and a second longitudinal axis of the mechanically coupled to the towing vehicle vehicle can at a
  • the longitudinal axis of the vehicle may be a vehicle longitudinal axis or a driving longitudinal axis.
  • the relative angle is preferably defined in a plane substantially parallel to the roadway. Consequently, the relative angle between the two longitudinal axes when traveling straight ahead of the towing vehicle and the vehicle is substantially zero and assumes a non-zero value during cornering or a shunting operation.
  • the relative angle may be a relative yaw angle or a kink angle.
  • the vehicle has a light unit with a light source.
  • the light source is designed to generate or emit an optical signal or to emit a generated optical signal.
  • the light source is designed to emit or emit light. It is advantageous if the method provides a step of outputting the optical signal by means of the light unit arranged on the vehicle.
  • the optical signal or the light can be emitted repeatedly in time, in particular periodically or with a specific temporal pattern.
  • the light source can emit monochromatic light or light having a spectral distribution.
  • the light source emits light in the visible, ultraviolet or infrared electromagnetic spectral range.
  • the light source is designed to emit the light in a preferred direction of travel or in the direction of the towing vehicle.
  • the light source may have, for example, an LED light source.
  • the lighting unit may be a lighting unit of the vehicle.
  • the lighting unit may be an outdoor lighting unit, in particular a parking light of the vehicle.
  • the light unit may be on a front of the direction of the vehicle facing away from the rear or the direction of travel facing the front
  • Vehicle be arranged.
  • the light unit may be disposed at a lateral portion of the vehicle.
  • the towing vehicle has a camera unit.
  • the camera unit is against a preferred or predominant direction of travel of the towing vehicle
  • the detection of the light unit can provide for generating image information, in particular an image and / or video recording of the light unit.
  • the camera unit can have a
  • the camera unit is preferably part of a mirror replacement system which is designed to replace conventional rearview mirrors, in particular exterior rearview mirrors, on vehicles.
  • the camera unit preferably comprises two individual cameras which are on
  • the Zuschs are arranged symmetrically to the longitudinal axis of the towing vehicle.
  • the two cameras are designed to detect each part of the towing vehicle. It is conceivable that the vehicle has two spatially separated light units and each of the cameras detects both or only one of the light units.
  • the image information of the light unit can be understood as meaning an image or a recording or a light unit parameter which reproduces optically detectable features or features of the light unit which can be detected by means of ultraviolet or infrared radiation.
  • the image information of the light unit can be
  • Black and white image, RGB image, infrared image and / or ultraviolet image include.
  • the image information of the light unit may also contain information obtained by processing or processing the image acquired by an image sensor or infrared sensor or ultraviolet sensor of the camera unit image or recording of the light unit.
  • the image information may in particular comprise a plurality of temporally successive recordings or a video recording.
  • the light unit is recognizable by using the optical signal output from the detected light unit. It is conceivable that the light unit is recognizable on the basis of the color or the wavelength of the optical signal. It is also conceivable that the light unit is recognizable by a temporal change of the optical signal. It is advantageous when the method provides for a step of recognizing the light unit in at least two temporally successive image information using an optical signal emitted by the detected light unit
  • Towing vehicle mechanically coupled vehicle or be arranged on other vehicles.
  • Position information of the light unit can be obtained.
  • the position information represents a spatial position of the light unit in the image information relative to a defined reference point.
  • the spatial position of the light unit in the image information may include an indication of pixel values.
  • the recognition of the light unit can be done by means of a on the towing vehicle or outside the
  • Towing vehicle arranged evaluation carried out.
  • the defined reference point is a defined reference point in the
  • the defined reference point corresponds to a spatial position of the light unit in the image information when the longitudinal axes of the towing vehicle and of the vehicle are aligned in parallel. It is also conceivable that the reference point is determined at the factory by means of calibration. It is also conceivable that different camera units have different reference points.
  • the step of detecting the light unit may provide determining a position of the light unit relative to a defined axis of the camera unit using the optical signal output from the detected light unit.
  • the defined axis of the camera unit may be an optical axis of the camera unit or a factory-set reference axis of the camera unit.
  • information about an arrangement, orientation, physical property and / or an operating mode of the light unit can be received by the control unit of the towing vehicle.
  • the information can be output by a control unit of the vehicle and received by a control unit of the towing vehicle. It is also conceivable that the information is entered into the control unit of the towing vehicle.
  • the information about the arrangement or the spatial position of the light unit on the vehicle may be a distance relative to a longitudinal axis of the vehicle or a lateral outer wall of the vehicle. Additionally or alternatively, the information about the arrangement or the spatial position of the light unit on the vehicle may include a distance relative to a front end region or to a kingpin of the vehicle. Furthermore, the information can be a Orientation or an orientation of an optical axis of the light unit be.
  • the physical property of the light unit may be one wavelength
  • the operating mode may be an on or off or a defined on and off, a so-called “flashing pattern" of the light unit.
  • the relative angle between the longitudinal axes of the vehicles can be determined. It is conceivable that by means of a computing unit from the spatial position of the light unit in the image information relative to the defined
  • the arithmetic unit can in this case be arranged on the towing vehicle or outside the towing vehicle.
  • the step of determining the relative angle may include a step of receiving information about a location of the light unit on the vehicle.
  • the information about the arrangement or the spatial position can be output by a control unit of the vehicle and received by a control unit of the towing vehicle. It is also conceivable that the information about the arrangement or the spatial position is entered into the control unit of the towing vehicle.
  • the information about the arrangement or the spatial position of the light unit on the vehicle may be a distance relative to a longitudinal axis of the vehicle or a lateral outer wall of the vehicle. Additionally or alternatively, the information about the arrangement or the spatial position of the light unit on the vehicle may include a distance relative to a front end region or to a kingpin of the vehicle. Further, the information may additionally include information about an orientation of an optical axis of the
  • a signal is emitted.
  • the emitted signal can be a signal for controlling a display unit, for example a display in the towing vehicle, and / or for controlling a steering system and / or brake system and / or acceleration system of the Towing vehicle and / or the vehicle. It is conceivable that an automated maneuvering of the vehicle takes place on the basis of the determined relative angle.
  • the relative angle can be determined with high accuracy. Due to the use of the optical signal for detecting the light unit, the relative angle is determined robustly against environmental influences such as low sun or heavy precipitation. At the same time, the presented method is independent of complex and computationally expensive image processing algorithms. In addition, only minor modifications to modern vehicles or towing vehicles are necessary for carrying out the method.
  • Position information of the light unit provides to determine the relative angle. It is conceivable that in the map for a variety of relative angles between the towing vehicle and the mechanically coupled vehicle each associated image information is stored. By comparing the obtained image information of the light unit and the stored image information, the relative angle can be determined. By this configuration, the relative angle can be determined quickly and reliably.
  • the spatial distance between the two vehicles may be a distance between the rear end of the towing vehicle in a preferred direction of travel and a front end of the vehicle in the preferred direction of travel.
  • the distance between the position of the first longitudinal axis at the rear end of the towing vehicle and the position of the second longitudinal axis at the front end of the towing vehicle can be defined.
  • the spatial distance may be a distance between the
  • Input unit entered or read from a memory unit.
  • the arithmetic unit, the input unit and / or the memory unit can be arranged on the towing vehicle or outside of the towing vehicle. Using the distance information and the spatial position of the light unit in the image information relative to the defined reference point, the
  • Relative angle between the vehicles can be determined very precisely.
  • the optical signal emitted by the light unit has a defined pattern with time-variable intensity and / or time-variable frequency.
  • the light unit can be designed to emit a predetermined or specifiable signal pattern.
  • the defined pattern can be a so-called "blink pattern", that is to say a defined chronological sequence of switching on and off operations of the light unit.
  • the defined pattern may have a frequency that is so high that the defined pattern only from the camera unit and not the human eye
  • the defined pattern can be found in the control unit of the
  • the defined pattern may be assigned an identification number.
  • the identification number of a defined pattern of an emitted optical signal can be transmitted within a communication network of the towing vehicle or of the vehicle.
  • the method provides for outputting a first optical signal having a first defined pattern and for outputting a second second optical signal temporally downstream of the first optical signal having a second defined pattern.
  • the second optical signal with the second defined pattern can be used to detect the light unit in order to determine the relative angle. If both optical signals are detected with the respective defined patterns, a relative angle is determined and a corresponding signal is emitted.
  • the method has a step of outputting a control signal by means of a control unit arranged on the towing vehicle in order to control the output of the optical signal by means of the light unit arranged on the vehicle.
  • the control signal is emitted when a reverse drive of the towing vehicle, in particular an engagement of a reverse gear on the towing vehicle, is initiated.
  • the control signal is transmitted wirelessly or by wire from the towing vehicle to the vehicle.
  • a triggering of the optical signal is triggered or terminated by means of the control signal.
  • the emission of the optical signal by means of the control signal can be triggered and terminated when initiating a forward travel of the towing vehicle by means of a further control signal.
  • the method may provide that the vehicle has a control unit, by means of which the emission of the optical signal is controlled by means of the light unit arranged on the vehicle.
  • the step of controlling the output of the optical signal may be initiated by a control unit of the towing vehicle.
  • the control unit of the towing vehicle and the control unit of the vehicle can by means of a wireless or
  • the detection of the light unit comprises detecting a first light unit arranged on the vehicle and detecting a second light unit arranged on the vehicle to obtain a first image information of the first light unit and a second image information of the second light unit the first light unit in the first image information is detected on the basis of a first optical signal emitted by the first detected light unit and the second light unit in the second image information on the basis of a second optical signal emitted by the second detected light unit. It is advantageous here if
  • the second light unit from the first light unit and / or the second optical signal from the first optical signal and / or the second image information from the first image information are different.
  • the two light units can be arranged on opposite areas of the vehicle. It is also conceivable that a plurality of light units are arranged on one or more sides of the vehicle. It is also conceivable that the light units emit different or individual optical signals. For example, the light unit arranged in a preferred direction of travel on the right-hand side of the vehicle can produce an optical signal with a different intensity or frequency or time change or
  • flashing pattern as a left on the vehicle arranged light unit. It is also conceivable that a plurality of light units arranged on a first side of the vehicle emit the same first optical signals and a plurality of arranged on a second side of the vehicle
  • Light units same second emit different optical signals from the first optical signals.
  • a confusion of the light units of adjacent moving or shunting towing vehicles with mechanically coupled vehicles can be avoided. Consequently, the obtained image information of the two light units may be different.
  • the determination of the relative angle can be improved and ensured in different relative positions between the towing vehicle and the vehicle.
  • the camera unit it is advantageous for the camera unit to have a camera unit already present on the towing vehicle and / or the light unit to be attached to the towing vehicle
  • the existing camera unit may be the camera unit of a mirror replacement system.
  • the existing light unit be an already integrated light unit.
  • the existing light unit may also have other uses. As a result, the method can be realized particularly inexpensively.
  • Fig. 1A-F is a schematic representation of a ranking
  • FIG. 2 is a schematic representation of a
  • FIG. 3 is a flowchart of a method according to a
  • Fig. 1 A and 1 D is a plan view of a scuttling articulated vehicle is shown, which is provided in its entirety by the reference numeral 10.
  • the semitrailer vehicle 10 includes a tractor 12 and a
  • the semi-trailer 14 is mechanically coupled to the tractor 12 by means of a fifth wheel 16.
  • the tractor 12 includes a cab 18, a controller 20 and two video cameras 22, 24 that are part of a mirror replacement system of the tractor 12.
  • the semi-trailer 14 has four marker lights 26, 28, 30, 32.
  • the video cameras 22, 24 are on the right and left of the cab 18 of the
  • Tractor 12 is arranged.
  • the video cameras 22, 24 are with their
  • Two marker lights 26, 28 are right and left on a front along the preferred direction of travel 38 of the semi-trailer 14th
  • the other two marker lights 30, 32 are right and left on a along the preferred direction of travel 38 rear of the
  • Semi-trailer 14 is arranged.
  • the marker lamps 26, 28, 30, 32 along the preferred direction of travel 38 are aligned to emit an optical signal 40, 42, 44, 46 in the direction of the tractor 12 or emit.
  • the control unit 20 of the towing vehicle 12 is designed to initiate reverse travel of the semitrailer vehicle 10 against the preferred one
  • Direction 38 to a control signal via a wired connection to output the marker lights 26, 28, 30, 32 to control the output of the optical signals 40, 42, 44, 46.
  • FIGS. 1B and 1C show image information 48, 50 obtained from the left video camera 22 and right video camera 24, respectively, in the form of captured camera images 48, 50 at a relative position between tractor 12 and semitrailer 14, as shown in FIG. 1A.
  • the left camera mount 48 shows the front left headlight 26 and the rear left headlight 30.
  • the spatial positions 52, 54 of the two left headlights 26, 30 are in the present
  • the right camera mount 50 shows the front right
  • Parking lamp 28 and the rear right-hand marker lamp 32 are also identical to the respective relative position in the present relative position
  • the controller 20 is configured to illuminate the marker lights 26, 28, 30, 32 in the camera receivers 48, 50 using the detected ones
  • Front lights 26, 28, 30, 32 emitted optical signals 40, 42, 44, 46 to detect to obtain position information of the marker lamps 26, 28, 30, 32.
  • control unit 20 is formed, based on the coincidence of the spatial positions 52, 54, 56, 58 with the respective reference points 60, 62, 64, 68, a relative angle between a first longitudinal axis 70 of the tractor 12 and a second longitudinal axis 72 of the semitrailer 14 of to determine zero degrees.
  • FIG. 1 D the semitrailer vehicle 10 is shown with a relative position between tractor 12 and semitrailer 14 different from the relative position shown in FIG. 1A.
  • Figures 1 E and 1 F again show the camera recordings 48 ', 50' detected by the left video camera 22 and the right video camera 24, respectively
  • the left camera mount 48 ' shows due to the maneuvering of the
  • Clearance lamp 26 is at the present relative position of the
  • the right camera mount 50 ' shows only the rear right hand marker lamp 32.
  • the spatial position 58' of the rear right marker lights 32 is different from the corresponding reference point 66 at the present relative position.
  • the control unit 20 is designed to determine a relative angle w between the first longitudinal axis 70 of the towing vehicle 12 and the second longitudinal axis 72 of the semitrailer 14 based on the deviation of the spatial positions 52 ', 58' from the respective reference points 60, 66.
  • the relative angle w is different from zero.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a possible exemplary embodiment of a method according to the invention for determining the relative angle between the first longitudinal axis 70 of the tractor 12 and the second longitudinal axis 72 of the semi-trailer 14 mechanically coupled to the tractor 12.
  • the method is provided with the reference numeral 100 in its entirety.
  • step 110 when a reverse gear is engaged on the tractor 12 to initiate a reverse travel of the tractor 10 by means of the control unit 20 of the tractor 12, a control signal is output to the
  • step 120 by means of the arranged on the semitrailer 14
  • step 130 those are arranged on the semitrailer 14
  • Parking lights 26, 28, 30, 32 are detected by means of the video cameras 22, 24 arranged on the towing vehicle 12 in order to receive camera receivers 48, 48 ', 50,
  • step 140 the marker lights 26, 28, 30, 32 in the obtained camera shots 48, 48 ', 50, 50' are detected using the optical signals 40, 42, 44, 46 emitted from the detected marker lights 26, 28, 30, 32 detected to obtain the position information of the marker lights 26, 28, 30, 32.
  • the position information represents spatial positions 52, 52 ', 54, 56, 58, 58' of the marker lights 26, 28, 30, 32 in the
  • step 150 the relative angle w between the first longitudinal axis 70 of the tractor 12 and the second longitudinal axis 72 of the semitrailer 14 is determined using the position information 52, 52 ', 54, 56, 58, 58 of the detected marker lights 26, 28, 30, 32 ,
  • step 160 a signal is output as a function of the determined relative angle.
  • FIG. 3 illustrates schematically and by way of example a communication protocol between the control unit 20 of the tractor 12 and one of the marker lights 26 and a control unit of the marker light 26.
  • step 210 upon engagement of a reverse gear of the tractor 12, a control signal S1 is wired by the controller 20 to the control unit of the marker lamp 26 to activate the output of the optical signal 40 with a defined temporal pattern in step 220.
  • step 230 a confirmation signal CI is delivered by wire from the control unit of the marker lamp 26 to the control unit 20 of the tractor 12 to confirm the delivery of the optical signal 40 with the defined temporal pattern.
  • Tractor 12 delivered to the control unit of the marker lamp 26 to confirm the detection of the marker lamp 26.
  • step 250 another control signal S2 different from the first control signal S1 is delivered by wire from the control unit 20 of the tractor 12 to the control unit of the marker lamp 26 to stop delivering the defined temporal pattern in step 260 and to issue another optical signal 40 activate with a further defined temporal pattern different from the defined temporal pattern in step 270.
  • step 280 an acknowledgment signal C3 is delivered by wire from the control unit of the marker lamp 26 to the controller 20 of the tractor 12 to confirm the delivery of the further optical signal 40 'with the further defined temporal pattern.
  • an exemplary embodiment includes a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another

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Abstract

Verfahren zur Ermittlung eines Relativwinkels zwischen einer ersten Längsachse (70) eines Zugfahrzeugs (12) und einer zweiten Längsachse (72) eines mit dem Zugfahrzeug (12) mechanisch gekoppelten Fahrzeugs (14) mit folgenden Schritten: -Erfassen einer an dem Fahrzeug (14) angeordneten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) mittels einer an dem Zugfahrzeug (12) angeordneten Kameraeinheit (22, 24), um eine Bildinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten; -Erkennen der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der erhaltenen Bildinformation (48, 50) unter Verwendung eines von der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen optischen Signals (40, 42 44, 46), um eine Positionsinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten, wobei die Positionsinformation eine räumliche Position (52', 58') der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der Bildinformation (48, 0) relativ zu einem definierten Referenzpunkt (60, 66) repräsentiert; -Ermitteln des Relativwinkels zwischen der ersten Längsachse (70) des Zugfahrzeugs (12) und der zweiten Längsachse (72) des 20 Fahrzeugs(14) unter Verwendung der Positionsinformation der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32); und -Abgeben eines Signals in Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Relativwinkels zwischen zwei
Fahrzeugen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Relativwinkels zwischen einer ersten Längsachse eines Zugfahrzeugs und einer zweiten
Längsachse eines mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeugs und ein Steuergerät nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
In heutigen Kraftfahrzeugen kommen gesetzlich vorgeschriebene Außenspiegel zum Einsatz, welche dem Fahrer erlauben, den rückwärtigen Verkehr zu erkennen, und damit sein Fahrverhalten bspw. bei einem Überholvorgang entsprechend zu planen. Mittlerweile gibt es erste Demonstratoren und
Prototypen, welche den konventionellen Spiegel durch ein Spiegelersatzsystem bzw. ein„Digital Mirror System“ ersetzen. Dieses besteht in erster Linie aus einer oder mehreren Kameras, welche seitlich im Fahrzeugaußenbereich angebracht sind und den hinteren Verkehr optisch erfassen. Über ein Display, das sich im Fahrzeuginnenraum befindet, wird die Außeninformation dem Fahrer dargestellt.
Auf heutigen Logistikhöfen von Speditionen findet das Rangieren und Einparken von Lastkraftwagen und Zugmaschinen manuell durch Fahrer und meist durch Einweiser statt. Zukünftig soll es vollautomatisierte Logistikhöfe geben, bei denen die Lastkraftwagen autonom, d.h. fahrerlos, bewegt werden und automatisch einparken können (sogenanntes„Yard Maneuvering“). Speziell das rückwärtige und automatisierte Einparken eines Lastkraftwagens mit Auflieger stellt eine große Herausforderung dar. Bekannt sind Knickwinkelsensoren zur Ermittlung eines Knickwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem an das Zugfahrzeug angehängten Fahrzeug.
Aus der DE 10 2010 008 324 A1 sind zudem eine Kombination aus einem
Kraftfahrzeug und einem vom Kraftfahrzeug unabhängigen mobilen elektronischen Gerät mit einem Prozessor und einer Kamera sowie die Verwendung eines autonomen mobilen elektronischen Geräts mit einem Prozessor und einer Kamera an oder in einem Kraftfahrzeug, insbesondere als Rangierhilfe oder
Fahrerassistenz-System bei Fahrten mit einem Anhänger bekannt. Es ist vorgesehen, dass die Kamera vom Kraftfahrzeug aus auf den Anhänger gerichtet wird und dass von der Kamera aufgenommene Bilder des Anhängers vom
Prozessor ausgewertet werden, um eine Lagebeziehung zwischen dem
Kraftfahrzeug und dem Anhänger zu ermitteln.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zur Ermittlung eines Relativwinkels zwischen einer ersten Längsachse eines Zugfahrzeugs und einer zweiten Längsachse eines mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeugs, weiterhin ein Steuergerät und ein
Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zur Ermittlung eines
Relativwinkels zwischen einer ersten Längsachse eines Zugfahrzeugs und einer zweiten Längsachse eines mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeugs mit folgenden Schritten:
Erfassen einer an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit mittels einer an dem Zugfahrzeug angeordneten Kameraeinheit, um eine Bildinformation der Lichteinheit zu erhalten;
Erkennen der Lichteinheit in der erhaltenen Bildinformation unter Verwendung eines von der erfassten Lichteinheit abgegebenen optischen Signals, um eine Positionsinformation der Lichteinheit zu erhalten, wobei die
Positionsinformation eine räumliche Position der Lichteinheit in der
Bildinformation relativ zu einem definierten Referenzpunkt repräsentiert; Ermitteln des Relativwinkels zwischen der ersten Längsachse des
Zugfahrzeugs und der zweiten Längsachse des Fahrzeugs unter Verwendung der Positionsinformation der erfassten Lichteinheit; und
Abgeben eines Signals in Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel.
Das Zugfahrzeug ist ausgebildet, ein mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppeltes Fahrzeug zu ziehen oder zu schieben. Das Zugfahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, eine Sattelzugmaschine oder eine landwirtschaftliche Maschine wie ein Traktor sein. Das Fahrzeug kann ein
Anhänger, ein Sattelauflieger oder ein Wohnwagen sein, der mit dem Zugfahrzeug mittels einer mechanischen Kopplung bzw. Kupplung mechanisch gekoppelt bzw. mechanisch verbunden bzw. an das Zugfahrzeug angehängt ist. Hierbei sind das Zugfahrzeug und das Fahrzeug drehbar mechanisch gekoppelt. Ein räumlicher Abstand zwischen dem Zugfahrzeug und dem Fahrzeug kann im Wesentlichen konstant sein. Das Zugfahrzeug und das Fahrzeug können Teil eines Gespanns, beispielsweise eines Sattelkraftfahrzeugs, sein oder ein Gespann bilden.
Unter einer Längsachse eines Fahrzeugs kann bevorzugt die längste Achse des Fahrzeugs verstanden werden. Die Längsachse kann jedoch auch eine von der längsten Achse verschiedene Achse sein. Die Längsachse kann im Wesentlichen parallel zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf einer Fahrbahn zeigen. Eine erste Längsachse des Zugfahrzeugs und eine zweite Längsachse des mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeugs können bei einer
Geradeausfahrt des Zugfahrzeugs und des Fahrzeugs im Wesentlichen parallel ausgerichtet sein. Die Längsachse des Fahrzeugs kann eine Fahrzeuglängsachse bzw. eine Fahrtlängsachse sein.
Ein Relativwinkel zwischen der ersten Längsachse des Zugfahrzeugs und der zweiten Längsachse des mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten
Fahrzeugs ist ein von den beiden Längsachsen eingeschlossener bzw. begrenzter Winkel. Bevorzugt ist der Relativwinkel in einer zu der Fahrbahn im Wesentlichen parallelen Ebene definiert. Folglich ist der Relativwinkel zwischen den beiden Längsachsen bei einer Geradeausfahrt des Zugfahrzeugs und des Fahrzeugs im Wesentlichen null und nimmt bei einer Kurvenfahrt oder einem Abbiege- bzw. Rangiervorgang einen von null verschiedenen Wert an. Der Relativwinkel kann ein relativer Gierwinkel bzw. ein Knickwinkel sein. Somit dient der Relativwinkel zur Beschreibung einer Relativposition bzw. einer Lageposition zwischen dem
Zugfahrzeug und dem Fahrzeug.
Das Fahrzeug weist eine Lichteinheit mit einer Lichtquelle auf. Die Lichtquelle ist ausgebildet, ein optisches Signal zu erzeugen bzw. abzugeben bzw. ein erzeugtes optisches Signal abzugeben. Das heißt, mit anderen Worten, die Lichtquelle ist ausgebildet, Licht zu erzeugen bzw. auszustrahlen. Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren einen Schritt des Abgebens des optischen Signals mittels der an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit vorsieht. Das optische Signal bzw. das Licht kann zeitlich wiederholt, insbesondere periodisch oder mit einem bestimmten zeitlichen Muster abgegeben werden. Die Lichtquelle kann monochromatisches Licht oder Licht mit einer spektralen Verteilung ausstrahlen. Bevorzugt strahlt die Lichtquelle Licht im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten elektromagnetischen Spektralbereich ab. Die Lichtquelle ist ausgebildet, das Licht in einer bevorzugten Fahrtrichtung bzw. in Richtung des Zugfahrzeugs abzustrahlen. Die Lichtquelle kann beispielsweise ein LED-Leuchtmittel aufweisen.
Bei der Lichteinheit kann es sich um eine Beleuchtungseinheit des Fahrzeugs handeln. Die Beleuchtungseinheit kann eine Außenbeleuchtungseinheit, insbesondere eine Begrenzungsleuchte des Fahrzeugs sein. Die Lichteinheit kann an einem einer bevorzugten Fahrtrichtung des Fahrzeugs abgewandten rückwärtigen oder der Fahrtrichtung zugewandten vorderen Bereich des
Fahrzeugs angeordnet sein. Alternativ kann die Lichteinheit an einem seitlichen Bereich des Fahrzeugs angeordnet sein.
Das Zugfahrzeug weist eine Kameraeinheit auf. Die Kameraeinheit ist entgegen einer bevorzugten oder vorwiegenden Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs
ausgerichtet, um die an dem mit dem Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeug angeordnete Lichteinheit zu erfassen. Das Erfassen der Lichteinheit kann ein Erzeugen einer Bildinformation, insbesondere einer Bild- und/oder Videoaufnahme der Lichteinheit vorsehen. Die Kameraeinheit kann eine
Videokamera oder eine Stereokamera umfassen. Die Kameraeinheit ist bevorzugt Teil eines Spiegelersatzsystems, das ausgebildet ist, konventionelle Rückspiegel, insbesondere Außenrückspiegel, an Fahrzeugen zu ersetzen. Die Kameraeinheit umfasst bevorzugt zwei einzelne Kameras, die auf
gegenüberliegenden Seiten des Zufahrzeugs symmetrisch zur Längsachse des Zugfahrzeugs angeordnet sind. Die beiden Kameras sind ausgebildet, je einen Teil des Zugfahrzeugs zu erfassen. Denkbar ist, dass das Fahrzeug zwei räumlich getrennte Lichteinheiten aufweist und jede der Kameras beide oder nur eine der Lichteinheiten erfasst.
Unter der Bildinformation der Lichteinheit kann ein Abbild bzw. eine Aufnahme oder ein Lichteinheitparameter verstanden werden, das/die/der optisch erfassbare Merkmale oder mittels Ultraviolett- oder Infrarot-Strahlung erfassbare Merkmale der Lichteinheit wiedergibt. Die Bildinformation der Lichteinheit kann ein
Schwarzweiß-Bild, RGB-Bild, Infrarot-Bild und/oder Ultraviolett-Bild umfassen. Hierbei kann die Bildinformation der Lichteinheit auch Informationen enthalten, die durch eine Ver- oder Bearbeitung des von einem Bildsensor bzw. Infrarotsensor bzw. Ultraviolettsensor der Kameraeinheit erfassten Abbildes bzw. Aufnahme der Lichteinheit erhalten werden. Die Bildinformation kann insbesondere mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Aufnahmen oder eine Videoaufnahme umfassen.
In der Bildinformation ist die Lichteinheit unter Verwendung des von der erfassten Lichteinheit abgegebenen optischen Signals erkennbar. Denkbar ist, dass die Lichteinheit anhand der Farbe bzw. der Wellenlänge des optischen Signals erkennbar ist. Denkbar ist auch, dass die Lichteinheit anhand einer zeitlichen Veränderung des optischen Signals erkennbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren einen Schritt des Erkennens der Lichteinheit in zumindest zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Bildinformationen unter Verwendung eines von der erfassten Lichteinheit abgegebenen optischen Signals vorsieht, um eine
Positionsinformation der Lichteinheit zu erhalten.
Unter einem Erkennen der Lichteinheit in der Bildinformation ist ein eindeutiges Identifizieren der Lichteinheit in der Bildinformation zu verstehen. Denkbar ist, dass das Erkennen der Lichteinheit ein Unterscheiden von mehreren erfassten
Lichteinheiten anhand der von den Lichteinheiten abgegebenen optischen Signale umfasst. Hierbei können die mehreren Lichteinheiten an dem mit dem
Zugfahrzeug mechanisch gekoppelten Fahrzeug oder an anderen Fahrzeugen angeordnet sein. Mittels des Erkennens der Lichteinheit in der Bildinformation kann eine
Positionsinformation der Lichteinheit erhalten werden. Die Positionsinformation repräsentiert eine räumliche Position der Lichteinheit in der Bildinformation relativ zu einem definierten Referenzpunkt. Die räumliche Position der Lichteinheit in der Bildinformation kann eine Angabe von Pixelwerten umfassen. Das Erkennen der Lichteinheit kann mittels einer an dem Zugfahrzeug oder außerhalb des
Zugfahrzeugs angeordneten Auswerteeinheit erfolgen.
Der definierte Referenzpunkt ist ein definierter Referenzpunkt in der
Bildinformation. Denkbar ist, dass der definierte Referenzpunkt einer räumlichen Position der Lichteinheit in der Bildinformation entspricht, wenn die Längsachsen des Zugfahrzeugs und des Fahrzeugs parallel ausgerichtet sind. Denkbar ist auch, dass der Referenzpunkt mittels Kalibrierung werkseitig festgelegt wird. Denkbar ist ferner, dass verschiedene Kameraeinheiten verschiedene Referenzpunkte aufweisen.
Alternativ kann der Schritt des Erkennens der Lichteinheit ein Ermitteln einer Position der Lichteinheit relativ zu einer definierten Achse der Kameraeinheit unter Verwendung des von der erfassten Lichteinheit abgegebenen optischen Signals vorsehen. Die definierte Achse der Kameraeinheit kann eine optische Achse der Kameraeinheit oder eine werkseitig festgelegte Referenzachse der Kameraeinheit sein.
Ferner kann zum Erkennen der Lichteinheit eine Information über eine Anordnung, Ausrichtung, physikalische Eigenschaft und/oder einen Betriebsmodus der Lichteinheit von dem Steuergerät des Zugfahrzeugs empfangen werden. Hierbei kann die Information von einer Steuereinheit des Fahrzeugs abgegeben und von einem Steuergerät des Zugfahrzeugs empfangen werden. Denkbar ist auch, dass die Information in das Steuergerät des Zugfahrzeugs eingegeben wird.
Die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position der Lichteinheit an dem Fahrzeug kann ein Abstand relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs oder einer seitlichen Außenwand des Fahrzeugs sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position der Lichteinheit an dem Fahrzeug einen Abstand relativ zu einem vorderen Endbereich bzw. zu einem Königszapfen des Fahrzeugs umfassen. Ferner kann die Information eine Ausrichtung bzw. eine Orientierung einer optischen Achse der Lichteinheit sein. Die physikalische Eigenschaft der Lichteinheit kann eine Wellenlänge, ein
Spektrum, eine Frequenz oder eine Intensität des abgegebenen optischen Signals sein. Der Betriebsmodus kann ein Angeschaltet Sein oder ein Ausgeschaltet Sein oder ein definiertes An- und Ausschalten, ein sogenanntes„Blinkmuster“ der Lichteinheit sein.
Anhand der erhaltenen Positionsinformation der Lichteinheit in der erhaltenen Bildinformation kann der Relativwinkel zwischen den Längsachsen der Fahrzeuge ermittelt werden. Denkbar ist, dass mittels einer Recheneinheit aus der räumlichen Position der Lichteinheit in der Bildinformation relativ zu dem definierten
Referenzpunkt unmittelbar der Relativwinkel berechnet wird. Die Recheneinheit kann hierbei an dem Zugfahrzeug oder außerhalb des Zugfahrzeugs angeordnet sein.
Weiterhin kann der Schritt des Ermittelns des Relativwinkels einen Schritt des Empfangens einer Information über eine Anordnung bzw. räumliche Position der Lichteinheit an dem Fahrzeug umfassen. Hierbei kann die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position von einer Steuereinheit des Fahrzeugs abgegeben und von einem Steuergerät des Zugfahrzeugs empfangen werden. Denkbar ist auch, dass die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position in das Steuergerät des Zugfahrzeugs eingegeben wird. Die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position der Lichteinheit an dem Fahrzeug kann ein Abstand relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs oder einer seitlichen Außenwand des Fahrzeugs sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Information über die Anordnung bzw. die räumliche Position der Lichteinheit an dem Fahrzeug einen Abstand relativ zu einem vorderen Endbereich bzw. zu einem Königszapfen des Fahrzeugs umfassen. Ferner kann die Information zusätzlich eine Information über eine Ausrichtung bzw. eine Orientierung einer optischen Achse der
Lichteinheit umfassen.
In Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel wird ein Signal abgegeben. Das abgegebene Signal kann ein Signal zur Ansteuerung einer Anzeigeeinheit, zum Beispiel eines Displays in dem Zugfahrzeug, und/oder zur Ansteuerung eines Lenksystems und/oder Bremssystems und/oder Beschleunigungssystems des Zugfahrzeugs und/oder des Fahrzeugs sein. Denkbar ist, dass ein automatisiertes Rangieren des Fahrzeugs basierend auf dem ermittelten Relativwinkel erfolgt.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine präzise und zuverlässige sowie hierbei einfache und kostengünstige Ermittlung des Relativwinkels zwischen zwei mechanisch gekoppelten Fahrzeugen. Durch entsprechende Auswahl der
Kameraeinheit, insbesondere der geeigneten Wahl der technischen Parameter wie dem Auflösungsmögen, kann der Relativwinkel mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Aufgrund der Verwendung des optischen Signals zur Erkennung der Lichteinheit wird der Relativwinkel robust gegenüber Umwelteinflüssen wie tiefstehender Sonne oder starkem Niederschlag ermittelt. Gleichzeitig ist das vorgestellte Verfahren unabhängig von komplexen und rechenaufwändigen Bildverarbeitungsalgorithmen. Zusätzlich sind zur Ausführung des Verfahrens nur geringfügige Modifikationen an modernen Fahrzeugen bzw. Zugfahrzeugen notwendig.
Vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren einen Schritt des Vergleichens der
Positionsinformation der Lichteinheit mit in einem Kennfeld hinterlegten
Positionsinformationen der Lichteinheit vorsieht, um den Relativwinkel zu ermitteln. Denkbar ist hierbei, dass in dem Kennfeld für eine Vielzahl von Relativwinkeln zwischen dem Zugfahrzeug und dem mechanisch gekoppelten Fahrzeug die jeweils zugehörige Bildinformation hinterlegt ist. Mittels Vergleichens der erhaltenen Bildinformation der Lichteinheit und den hinterlegten Bildinformationen kann der Relativwinkel ermittelt werden. Durch diese Ausgestaltung kann der Relativwinkel schnell und zuverlässig ermittelt werden.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Relativwinkel unter Verwendung einer
Abstandsinformation ermittelt wird, die einen räumlichen Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen repräsentiert. Der räumliche Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen kann ein Abstand zwischen dem in einer bevorzugten Fahrtrichtung hinteren Ende des Zugfahrzeugs und einem in der bevorzugten Fahrtrichtung vorderen Ende des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann der Abstand zwischen der Position der ersten Längsachse am hinteren Ende des Zugfahrzeugs und der Position der zweiten Längsachse am vorderen Ende des Zugfahrzeugs definiert sein. Alternativ kann der räumliche Abstand ein Abstand zwischen der
Kameraeinheit und der Lichteinheit bei Geradeausfahrt sein. Hierbei kann die Abstandsinformation von einer Recheneinheit empfangen bzw. über eine
Eingabeeinheit eingegeben oder aus einer Speichereinheit ausgelesen werden.
Die Recheneinheit, die Eingabeeinheit und/oder die Speichereinheit können an dem Zugfahrzeug oder außerhalb des Zugfahrzeugs angeordnet sein. Unter Verwendung der Abstandsinformation und der räumlichen Position der Lichteinheit in der Bildinformation relativ zu dem definierten Referenzpunkt kann der
Relativwinkel zwischen den Fahrzeugen besonders präzise ermittelt werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das von der Lichteinheit abgegebene optische Signal ein definiertes Muster mit zeitlich veränderlicher Intensität und/oder zeitlich veränderlicher Frequenz aufweist. Hierbei kann die Lichteinheit ausgebildet sein, ein vorgegebenes oder vorgebbares Signal Muster abzugeben. Das definierte Muster kann ein sogenanntes„Blinkmuster“ sein, das heißt eine definierte zeitliche Abfolge von Ein- und Ausschaltvorgänge der Lichteinheit. Hierbei kann das definierte Muster eine Frequenz aufweisen, die so hoch ist, dass das definierte Muster nur von der Kameraeinheit und nicht vom menschlichen Auge
wahrgenommen wird. Das definierte Muster kann in dem Steuergerät des
Zugfahrzeugs bzw. einer der Kameraeinheit zugeordneten Speichereinheit hinterlegt sein bzw. eingegeben werden. Dem definierten Muster kann eine Identifikationsnummer zugewiesen sein. Die Identifikationsnummer eines definierten Musters eines abgegebenen optischen Signals kann innerhalb eines Kommunikationsnetzes des Zugfahrzeugs bzw. des Fahrzeugs übertragen werden. Darüber hinaus ist denkbar, dass das Verfahren ein Abgeben eines ersten optischen Signals mit einem ersten definierten Muster und ein Abgeben eines zweiten dem ersten optischen Signal zeitlich nachgeordneten zweiten optischen Signals mit einem zweiten definierten Muster vorsieht. Hierbei kann das erste optische Signal mit dem ersten definierten Muster einer Initialisierung des
Verfahrens dienen, das heißt einem ersten bzw. erstmaligen Erkennen der Lichteinheit dienen. Das zweite optische Signal mit dem zweiten definierten Muster kann zu einem Erkennen der Lichteinheit dienen, um den Relativwinkel zu ermitteln. Wenn beide optische Signale mit den jeweiligen definierten Mustern erkannt werden, wird ein Relativwinkel ermittelt und ein entsprechendes Signal abgegeben. Durch diese Ausgestaltung kann die Lichteinheit besonders robust und zuverlässig erkannt sowie Verwechslungen mit anderen Fahrzeugen vermieden werden. Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn das Verfahren einen Schritt des Abgebens eines Steuersignals mittels eines an dem Zugfahrzeug angeordneten Steuergeräts aufweist, um das Abgeben des optischen Signals mittels der an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit zu steuern. Hierbei ist es von Vorteil, wenn das Steuersignal bei einem Einleiten einer Rückwärtsfahrt des Zugfahrzeugs, insbesondere einem Einlegen eines Rückwärtsgangs an dem Zugfahrzeug, abgegeben wird. Denkbar ist, dass das Steuersignal drahtlos oder drahtgebunden von dem Zugfahrzeug an das Fahrzeug abgegeben wird. Auch ist denkbar, dass mittels des Steuersignals ein Abgeben des optischen Signals ausgelöst oder beendet wird. Beispielsweise kann mittels des Steuersignals beim Einleiten einer Rückwärtsfahrt des Zugfahrzeugs das Abgeben des optischen Signals mittels des Steuersignals ausgelöst und beim Einleiten einer Vorwärtsfahrt des Zugfahrzeugs mittels eines weiteren Steuersignals beendet werden. Durch diese Ausgestaltung ist ein definiertes und gezieltes Abgeben des optischen Signals sichergestellt.
Alternativ kann das Verfahren vorsehen, dass das Fahrzeug eine Steuereinheit aufweist, mittels derer das Abgeben des optischen Signals mittels der an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit gesteuert wird. Hierbei kann der Schritt des Steuerns des Abgebens des optischen Signals von einer Steuereinheit des Zugfahrzeugs ausgelöst werden. Das Steuergerät des Zugfahrzeugs und die Steuereinheit des Fahrzeugs können mittels einer drahtlosen oder
drahtgebundenen Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sein.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Erfassen der Lichteinheit ein Erfassen einer ersten an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit und ein Erfassen einer zweiten an dem Fahrzeug angeordneten Lichteinheit umfasst, um eine erste Bildinformation der ersten Lichteinheit und eine zweite Bildinformation der zweiten Lichteinheit zu erhalten, wobei die erste Lichteinheit in der ersten Bildinformation anhand eines von der ersten erfassten Lichteinheit abgegebenen ersten optischen Signals und die zweite Lichteinheit in der zweiten Bildinformation anhand eines von der zweiten erfassten Lichteinheit abgegebenen zweiten optischen Signals erkannt werden. Von Vorteil ist es hierbei, wenn
die zweite Lichteinheit von der ersten Lichteinheit und/oder das zweite optische Signal von dem ersten optischen Signal und/oder die zweite Bildinformation von der ersten Bildinformation verschieden sind. Die beiden Lichteinheiten können an gegenüberliegenden Bereichen des Fahrzeugs angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass an einer oder mehreren Seiten des Fahrzeugs mehrere Lichteinheiten angeordnet sind. Denkbar ist weiterhin, dass die Lichteinheiten unterschiedliche oder individuelle optische Signale abgeben. Zum Beispiel kann die in einer bevorzugten Fahrtrichtung rechts an dem Fahrzeug angeordnete Lichteinheit ein optisches Signal mit einer anderen Intensität oder Frequenz bzw. Wellenlänge oder zeitlicher Änderung bzw.
definiertem Muster bzw.„Blinkmuster“ abgeben als eine links an dem Fahrzeug angeordnete Lichteinheit. Denkbar ist auch, dass mehrere an einer ersten Seite des Fahrzeugs angeordneten Lichteinheiten gleiche erste optische Signale abgeben und mehrere an einer zweiten Seite des Fahrzeugs angeordnete
Lichteinheiten gleiche zweite von den ersten optischen Signalen verschiedene optische Signale abgeben. Dadurch kann eine Verwechslung der Lichteinheiten von benachbart fahrenden bzw. rangierenden Zugfahrzeugen mit mechanisch gekoppelten Fahrzeugen vermieden werden. Folglich können die erhaltenen Bildinformationen der beiden Lichteinheiten verschieden sein. Durch diese
Ausgestaltung kann die Ermittlung des Relativwinkels verbessert und in verschiedenen Relativpositionen zwischen dem Zugfahrzeug und dem Fahrzeug sichergestellt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Kameraeinheit eine an dem Zugfahrzeug bereits vorhandene Kameraeinheit und/oder die Lichteinheit eine an dem
Fahrzeug bereits vorhandene Lichteinheit ist. Bei der vorhandenen Kameraeinheit kann es sich um die Kameraeinheit eines Spiegelersatzsystems handeln. Die vorhandene Lichteinheit eine bereits integrierte Lichteinheit sein. Die vorhandene Lichteinheit kann auch andere Verwendungszwecke aufweisen. Dadurch kann das Verfahren besonders kostengünstig realisiert werden.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen
beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1A-F eine schematische Darstellung eines rangierenden
Sattelkraftfahrzeugs; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines
Kommunikationsprotokolls gemäß einem
Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 A und 1 D ist eine Draufsicht auf ein rangierendes Sattelkraftfahrzeug dargestellt, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist.
Das Sattelkraftfahrzeug 10 umfasst eine Zugmaschine 12 und einen
Sattelauflieger 14. Der Sattelauflieger 14 ist mit der Zugmaschine 12 mittels einer Sattelkupplung 16 mechanisch gekoppelt.
Die Zugmaschine 12 weist ein Führerhaus 18, ein Steuergerät 20 und zwei Videokameras 22, 24 auf, die Teil eines Spiegelersatzsystems der Zugmaschine 12 sind. Der Sattelauflieger 14 weist vier Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 auf.
Die Videokameras 22, 24 sind rechts und links an dem Führerhaus 18 der
Zugmaschine 12 angeordnet. Die Videokameras 22, 24 sind mit ihren
Erfassungsbereichen 34, 36 entgegen einer bevorzugten oder vorwiegenden Fahrtrichtung 38 des Sattelkraftfahrzeugs 10 ausgerichtet, um die
Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 des Sattelaufliegers 14 zu erfassen.
Zwei Begrenzungsleuchten 26, 28 sind rechts und links an einem entlang der bevorzugten Fahrtrichtung 38 vorderen Bereich des Sattelaufliegers 14
angeordnet. Die weiteren zwei Begrenzungsleuchten 30, 32 sind rechts und links an einem entlang der bevorzugten Fahrtrichtung 38 hinteren Bereich des
Sattelaufliegers 14 angeordnet. Hierbei sind die Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 entlang der bevorzugten Fahrtrichtung 38 ausgerichtet, um ein optisches Signal 40, 42, 44, 46 in Richtung der Zugmaschine 12 abzugeben bzw. auszustrahlen.
Das Steuergerät 20 der Zugmaschine 12 ist ausgebildet, bei einem Einleiten einer Rückwärtsfahrt des Sattelkraftfahrzeugs 10 entgegen der bevorzugten
Fahrtrichtung 38 ein Steuersignal mittels einer drahtgebundenen Verbindung an die Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 abzugeben, um das Abgeben der optischen Signale 40, 42, 44, 46 zu steuern.
Die Figuren 1 B bzw. 1 C zeigen von der linken Videokamera 22 bzw. rechten Videokamera 24 erhaltenen Bildinformationen 48, 50 in Form von erfassten Kameraaufnahmen 48, 50 bei einer Relativposition zwischen Zugmaschine 12 und Sattelauflieger 14 wie in Fig. 1A dargestellt.
Die linke Kameraaufnahme 48 zeigt die vordere linke Begrenzungsleuchte 26 und die hintere linke Begrenzungsleuchte 30. Die räumlichen Positionen 52, 54 der beiden linken Begrenzungsleuchten 26, 30 sind bei der vorliegenden
Relativposition identisch mit den jeweiligen Referenzpunkten 60, 62.
Analog zeigt die rechte Kameraaufnahme 50 die vordere rechte
Begrenzungsleuchte 28 und die hintere rechte Begrenzungsleuchte 32. Die räumlichen Positionen 56, 58 der beiden rechten Begrenzungsleuchten 28, 32 sind bei der vorliegenden Relativposition ebenfalls identisch mit den jeweiligen
Referenzpunkten 64, 66.
Das Steuergerät 20 ist ausgebildet, die Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 in den Kameraaufnahmen 48, 50 unter Verwendung der von den erfassten
Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 abgegebenen optischen Signale 40, 42, 44, 46 zu erkennen, um Positionsinformationen der Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 zu erhalten.
Ferner ist das Steuergerät 20 ausgebildet, anhand der Übereinstimmung der räumlichen Positionen 52, 54, 56, 58 mit den jeweiligen Referenzpunkten 60, 62, 64, 68 einen Relativwinkel zwischen einer ersten Längsachse 70 der Zugmaschine 12 und einer zweiten Längsachse 72 des Sattelaufliegers 14 von null Grad zu ermitteln.
In Fig. 1 D ist das Sattelkraftfahrzeug 10 mit einer von der in Fig. 1A gezeigten Relativposition verschiedenen Relativposition zwischen Zugmaschine 12 und Sattelauflieger 14 dargestellt. Die Figuren 1 E bzw. 1 F zeigen wiederum die von der linken Videokamera 22 bzw. rechten Videokamera 24 erfassten Kameraaufnahmen 48‘, 50‘ bei einer
Relativposition zwischen Zugmaschine 12 und Sattelauflieger 14 wie in Fig. 1 D dargestellt.
Hier zeigt die linke Kameraaufnahme 48‘ aufgrund des Rangierens des
Sattelkraftfahrzeugs 10 nur die vordere linke Begrenzungsleuchte 26 des
Sattelaufliegers 14. Die räumliche Position 52‘ der vorderen linken
Begrenzungsleuchte 26 ist bei der vorliegenden Relativposition von dem
entsprechenden Referenzpunkt 60 verschieden.
Die rechte Kameraaufnahme 50‘ zeigt nur die hintere rechte Begrenzungsleuchte 32. Die räumliche Position 58‘ der hinteren rechten Begrenzungsleuchten 32 ist bei der vorliegenden Relativposition von dem entsprechenden Referenzpunkt 66 verschieden.
Das Steuergerät 20 ist ausgebildet, anhand der Abweichung der räumlichen Positionen 52‘, 58‘ von den jeweiligen Referenzpunkten 60, 66 einen Relativwinkel w zwischen der ersten Längsachse 70 der Zugmaschine 12 und der zweiten Längsachse 72 des Sattelaufliegers 14 zu ermitteln. Der Relativwinkel w ist von null verschieden.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung des Relativwinkels zwischen der ersten Längsachse 70 der Zugmaschine 12 und der zweiten Längsachse 72 des mit der Zugmaschine 12 mechanisch gekoppelten Sattelaufliegers 14.
Das Verfahren ist in seiner Gesamteinheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
In Schritt 110 wird bei einem Einlegen eines Rückwärtsgangs an der Zugmaschine 12 zum Einleiten einer Rückwärtsfahrt des Sattelkraftfahrzeugs 10 mittels des Steuergeräts 20 der Zugmaschine 12 ein Steuersignal abgegeben, um das
Abgeben der optischen Signale 40, 42, 44, 46 mittels der an dem Sattelauflieger 14 angeordneten Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 zu steuern bzw. zu aktivieren. ln Schritt 120 werden mittels der an dem Sattelauflieger 14 angeordneten
Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 die optischen Signale 40, 42, 44, 46 abgegeben, wobei die von den Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 abgegebenen optischen Signale 40, 42, 44, 46 je ein definiertes Muster mit zeitlich veränderter Intensität, ein sogenanntes„Blinkmuster“, aufweisen.
In Schritt 130 werden die an dem Sattelauflieger 14 angeordneten
Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 mittels der an der Zugmaschine 12 angeordneten Videokameras 22, 24 erfasst, um Kameraaufnahmen 48, 48‘, 50,
50‘ der Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 zu erhalten.
In Schritt 140 werden die Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 in den erhaltenen Kameraaufnahmen 48, 48‘, 50, 50‘ unter Verwendung der von den erfassten Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 abgegebenen optischen Signale 40, 42, 44, 46 erkannt, um die Positionsinformation der Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 zu erhalten. Hierbei repräsentieren die Positionsinformation räumliche Positionen 52, 52‘, 54, 56, 58, 58‘ der Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 in den
Kameraaufnahmen 48, 48‘, 50, 50‘ relativ zu den definierten Referenzpunkten 60, 62, 64, 66.
In Schritt 150 wird der Relativwinkel w zwischen der ersten Längsachse 70 der Zugmaschine 12 und der zweiten Längsachse 72 des Sattelaufliegers 14 unter Verwendung der Positionsinformationen 52, 52‘, 54, 56, 58, 58 der erfassten Begrenzungsleuchten 26, 28, 30, 32 ermittelt.
Schließlich wird in Schritt 160 ein Signal in Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel abgegeben.
Fig. 3 stellt schematisch und beispielhaft ein Kommunikationsprotokoll zwischen dem Steuergerät 20 der Zugmaschine 12 und einer der Begrenzungsleuchten 26 bzw. einer Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 dar.
In Schritt 210 wird bei Einlegen eines Rückwärtsgangs der Zugmaschine 12 ein Steuersignal S1 drahtgebunden von dem Steuergerät 20 an die Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 abgegeben, um das Abgeben des optischen Signals 40 mit einem definierten zeitlichen Muster in Schritt 220 zu aktivieren. In Schritt 230 wird ein Bestätigungssignal CI drahtgebunden von der Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 an das Steuergerät 20 der Zugmaschine 12 abgegeben, um das Abgeben des optischen Signals 40 mit dem definierten zeitlichen Muster zu bestätigen.
Nach Erkennen der Begrenzungsleuchte 26 unter Verwendung des von der Begrenzungsleuchte 26 abgegebenen optischen Signals 40 wird in Schritt 240 drahtgebunden ein Bestätigungssignal C2 von dem Steuergerät 20 der
Zugmaschine 12 an die Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 abgegeben, um das Erkennen der Begrenzungsleuchte 26 zu bestätigen.
In Schritt 250 wird ein weiteres von dem ersten Steuersignal S1 verschiedenes Steuersignal S2 drahtgebunden von dem Steuergerät 20 der Zugmaschine 12 an die Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 abgegeben, um das Abgeben des definierten zeitlichen Musters in Schritt 260 zu beenden und das Abgeben eines weiteren optischen Signals 40‘ mit einem weiteren von dem definierten zeitlichen Muster verschiedenen definierten zeitlichen Muster in Schritt 270 zu aktivieren.
In Schritt 280 wird ein Bestätigungssignal C3 drahtgebunden von der Steuereinheit der Begrenzungsleuchte 26 an das Steuergerät 20 der Zugmaschine 12 abgegeben, um das Abgeben des weiteren optischen Signals 40‘ mit dem weiteren definierten zeitlichen Muster zu bestätigen.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren
Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite
Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zur Ermittlung eines Relativwinkels zwischen einer ersten Längsachse (70) eines Zugfahrzeugs (12) und einer zweiten Längsachse (72) eines mit dem Zugfahrzeug (12) mechanisch gekoppelten Fahrzeugs (14) mit folgenden Schritten:
- Erfassen (130) einer an dem Fahrzeug (14) angeordneten
Lichteinheit (26, 28, 30, 32) mittels einer an dem Zugfahrzeug (12) angeordneten Kameraeinheit, um eine Bildinformation (48, 50) der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten;
- Erkennen (140) der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der erhaltenen Bildinformation (48, 50) unter Verwendung eines von der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen optischen Signals (40, 42, 44, 46), um eine Positionsinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten, wobei die Positionsinformation eine räumliche Position (52, 54, 56, 58; 52’, 58’) der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der Bildinformation (48, 50) relativ zu einem definierten Referenzpunkt (60, 62, 64, 66) repräsentiert;
- Ermitteln (150) des Relativwinkels zwischen der ersten Längsachse (70) des Zugfahrzeugs (12) und der zweiten Längsachse (72) des Fahrzeugs (14) unter Verwendung der Positionsinformation der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32); und
- Abgeben (160) eines Signals in Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel.
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen Schritt des Vergleichens der Positionsinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) mit in einem Kennfeld hinterlegten Positionsinformationen der Lichteinheit (26, 28, 30, 32), um den Relativwinkel zu ermitteln.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Relativwinkel unter Verwendung einer Abstandsinformation ermittelt wird, die einen räumlichen Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen (12, 14) repräsentiert.
4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebene optische Signal (40, 42, 44, 46) ein definiertes Muster mit zeitlich veränderlicher Intensität und/oder zeitlich veränderlicher Frequenz aufweist.
5. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Schritt des Abgebens (110) eines Steuersignals mittels einer an dem Zugfahrzeug (12) angeordneten Steuereinheit (20), um das Abgeben des optischen Signals (40, 42, 44, 46) mittels der an dem Fahrzeug (14) angeordneten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu steuern.
6. Verfahren (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignal bei einem Einleiten einer Rückwärtsfahrt des Zugfahrzeugs (12), insbesondere einem Einlegen eines Rückwärtsgangs an dem Zugfahrzeug (12) abgegeben wird.
7. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Schritt des Abgebens (120) des optischen Signals (40, 42, 44, 46) mittels der an dem Fahrzeug (14) angeordneten Lichteinheit (26, 28, 30, 32).
8. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) ein Erfassen einer ersten an dem Fahrzeug (14) angeordneten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) und ein Erfassen einer zweiten an dem Fahrzeug (14) angeordneten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) umfasst, um eine erste Bildinformation (48, 50) der ersten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) und eine zweite Bildinformation (48, 50) der zweiten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten, wobei die erste Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der ersten Bildinformation (48, 50) anhand eines von der ersten erfassten
Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen ersten optischen Signals (40, 42, 44, 46) und die zweite Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der zweiten Bildinformation (48, 50) anhand eines von der zweiten erfassten
Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen zweiten optischen Signals (40, 42, 44, 46) erkannt werden.
9. Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Lichteinheit (26, 28, 30, 32) von der ersten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) und/oder
- das zweite optische Signal (40, 42, 44, 46) von dem ersten optischen Signal (40, 42, 44, 46) und/oder
- die zweite Bildinformation (48, 50) von der ersten Bildinformation (48, 50)
verschieden sind.
10. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (22, 24) eine an dem
Zugfahrzeug (12) bereits vorhandene Kameraeinheit (22, 24) und/oder die Lichteinheit (26, 28, 30, 32) eine an dem Fahrzeug (14) bereits vorhandene Lichteinheit (26, 28, 30, 32) ist.
11. Computerprogramm, das eingerichtet ist,
- eine an einem Fahrzeug (14) angeordnete Lichteinheit (26, 28, 30,
32) in einer Bildinformation (48, 50) unter Verwendung eines von der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen optischen Signals (40, 42, 44, 46) zu erkennen, um eine Positionsinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten, wobei die Lichteinheit (26, 28, 30, 32) mittels einer an einem mit dem Fahrzeug (14) mechanisch
gekoppelten Zugfahrzeug (12) angeordneten Kameraeinheit (22, 24) erfasst wurde, wobei die Positionsinformation eine räumliche Position (52, 54, 56, 58; 52’, 58’) der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der Bildinformation (48, 50) relativ zu einem definierten Referenzpunkt (60, 62, 64, 66) repräsentiert; und
- einen Relativwinkel zwischen einer ersten Längsachse (70) des
Zugfahrzeugs (12) und einer zweiten Längsachse (72) des
Fahrzeugs (14) unter Verwendung der Positionsinformation der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu ermitteln.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
13. Steuergerät, das eingerichtet ist,
- eine an einem Fahrzeug (14) angeordnete Lichteinheit (26, 28, 30,
32) in einer Bildinformation (48, 50) unter Verwendung eines von der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) abgegebenen optischen Signals (40, 42, 44, 46) zu erkennen, um eine Positionsinformation der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu erhalten, wobei die Lichteinheit (26, 28, 30, 32) mittels einer an einem mit dem Fahrzeug (14) mechanisch gekoppelten Zugfahrzeug (12) angeordneten Kameraeinheit (22, 24) erfasst wurde, wobei die Positionsinformation eine räumliche Position (52, 54, 56, 58; 52’, 58’) der Lichteinheit (26, 28, 30, 32) in der Bildinformation (48, 50) relativ zu einem definierten Referenzpunkt (60, 62, 64, 66) repräsentiert;
- einen Relativwinkel zwischen einer ersten Längsachse (70) des
Zugfahrzeugs (12) und einer zweiten Längsachse (72) des
Fahrzeugs (14) unter Verwendung der Positionsinformation der erfassten Lichteinheit (26, 28, 30, 32) zu ermitteln; und
- ein Steuersignal in Abhängigkeit von dem ermittelten Relativwinkel abzugeben.
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