Verfahren und Vorrichtung zur Fahrerunterstützung beim Rangieren eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fahrerunterstützung beim Rangieren eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, welches mehrere gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist.

Zur Vermeidung von Unfällen beim Führen eines Fahrzeuges ist es notwendig, dass ein Fahrer das Umfeld des Fahrzeuges möglichst optimal einsehen kann. Die Erfassung des Umfeldes des Fahrzeuges erfolgt hierbei im Wesentlichen durch eine Sichtprüfung des Fahrers. Insbesondere beim Rangieren eines Fahrzeuges, beispielsweise eines Nutzfahrzeuges stellt sich aufgrund der Sitzposition des Fahrers das Problem, dass ein großer Teil des einzusehenden Fahrzeugrückraums durch den Fahrzeugkörper selbst, insbesondere Kofferaufbauten oder Container verdeckt ist. Als eine Lösung des Problems sind unterschiedlichste Spiegel- und Linsenkonstruktionen zur Anbringung am Fahrzeug bekannt. Alternativ dazu werden Kameraeinrichtungen eingebaut, wodurch der Rückraum des Fahrzeuges erfasst wird und die so gewonnenen Bilddaten dem Fahrzeugführer gut einsehbar auf einem Bildschirm im Armaturenbereich angezeigt werden.

Aus der DE 102005051804 Al ist eine Rangierhilfe für Fahrer von Fahrzeugen und Fahrzeuggespannen, welche gegeneinander

knickbare Fahrzeugelemente aufweisen, bekannt. Hierbei wird durch eine Kamera die momentane rückwärtige Umgebung des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns erfasst. Darüber hinaus erfolgt eine Erfassung eines momentanen Lenkwinkels wenigstens einer lenkbaren Achse des Fahrzeuges sowie eine momentane Erfassung eines Knickwinkels wenigstens der gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente. Die erfassten Werte sowie die in einer Speichereinheit hinterlegten Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns werden einem Prozessormodul zugeführt. Anhand der erfassten Werte sowie der Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns wird im Prozessormodul ein künftiger Fahrverlauf, umfassend eine Fahr- und/oder Schleppspur, prognostiziert und den durch die Kamera erfassten Bildern überlagert dem Fahrer als Rangierhilfe auf dem Bildschirm angezeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als Rangierhilfe für einen Fahrer eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist, anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den in den Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Das erfindungsgemäße Verfahren prognostiziert einen künftigen Fahrverlauf, umfassend eine Fahr- und/oder Schleppspur, welcher angibt, an welcher Position das Fahrzeug oder Fahrzeuggespann, welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist, eine geradlinige Stellung im zukünftigen Fahrverlauf, insbesondere in einem

Rückwärtsfahrverlauf erreichen wird. Dabei sieht das Verfahren vor, dass eine rückwärtige momentane Umgebung, ein momentaner Lenkwinkel wenigstens einer lenkbaren Achse sowie ein momentaner Knickwinkel wenigstens der gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns erfasst werden, anhand der der mögliche zukünftige Rückwärtsfahrverlauf im Umfang einer Fahrspur und/oder einer Schleppspur ermittelt wird. Hierdurch kann einem Fahrer frühzeitig angezeigt werden, welcher Fahrverlauf das Fahrzeug oder Fahrzeuggespann beim Rückwärtsfahren in die endgültige Position bringt. Somit wird der Fahrer frühzeitig auf eine mögliche Fehleinstellung hingewiesen, so dass der Fahrer beispielsweise durch rechtzeitiges ändern des aktuellen Lenkwinkels den ermittelten Rückwärtsfahrverlauf derart korrigieren kann, dass ein Vorwärtsfahren vermieden wird. Zur Ermittlung eines zukünftigen Vorwärtsfahrverlaufs wird demgegenüber die frontseitige Umgebung erfasst.

Zur Sicherstellung eines weitgehend in Echtzeit prognostizierten Fahrverlaufs und zur Berücksichtigung von starken Variationen innerhalb kurzer Rangierstrecken werden die Werte der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels fortlaufend aktuell erfasst und einem Prozessormodul zugeführt und dort zu dem künftigen Fahrverlauf verarbeitet, der anschließend beispielsweise optisch ausgegebenen werden kann. Insbesondere wird anhand der erfassten Daten mittels des Prozessormoduls der zukünftige Fahrverlauf prognostiziert und perspektivisch richtig, symbolisch den durch eine Kamera aufgenommenen Bilddaten der Umgebung überlagert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden dabei in der Umgebung erfasste Objekte, beispielsweise Pflanzen oder Bauten, nach ihrer überfahrbarkeit klassifiziert. überfahrbar sind beispielsweise Abwasserkanalabdeckungen oder niedrige

Bordsteinkanten, während ein überfahren beispielsweise von Pflanzen oder Mauern vermieden werden sollte.

Darüber hinaus werden die durch das Prozessormodul aktuell erfassten Werte der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels und die ermittelte Fahr- und/oder Schleppspur einer Anzeigeeinheit zugeführt und dem Fahrer auf einem von diesem während der Fahrt einsehbaren Bildschirm symbolisch in den erfassten Umgebungsbilddaten überlagert ausgegeben. In einer weiteren möglichen Ausführungsform können Distanzlinien dem angezeigten Fahrverlauf und/oder der angezeigten Umgebung überlagert angezeigt werden, welche den Fahrer bei Einschätzungen von Entfernungen während des Rückwärtsrangierens unterstützt.

Je nach Einsatz des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, insbesondere bei Nutzung anderer Aufbauten oder Anhänger, sind zweckmäßigerweise verschiedene Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns in Abhängigkeit von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen knickbaren Fahrzeugelemente gespeichert. In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens werden dann in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder vom Typ der momentan verwendeten Fahrzeugelemente deren zugehörige Abmessungen bei der Ermittlung des prognostizierten Fahrverlaufs automatisch oder manuell aus dem Speicher ausgelesen. Dadurch ist es möglich, dass beim Ermitteln des prognostizierten Fahrverlaufs für ein Rückwärtsrangieren des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns die diesem zugehörigen Abmessungen oder Veränderungen dieser, z. B. neuer Anhänger, andere Aufbauten, berücksichtigt werden. Solche änderungen lassen sich ohne großen technischen Aufwand beim Verfahren übernehmen, indem beispielsweise die entsprechenden neuen Abmaße in den Speicher einer mobilen und/oder statischen Verarbeitungseinheit eingegeben werden.

Bei einer entsprechenden Ausführung kann dies insbesondere auch drahtlos erfolgen. Im Falle sich häufiger wiederholender (gleicher) änderungen (z. B. Fahrt mit aufgeladenen bzw. abgeladenen Container) können auch mehrere unterschiedliche Fahrzeugkonturen oder -abmäße im Speicher des Prozessormoduls enthalten sein und abgerufen werden.

Zusätzlich wird der prognostizierte Fahrverlauf, welcher eine vom momentanen Lenk- und Knickwinkel abhängige Fahr- und/oder Schleppspur umfasst, in einem die rückwärtige Umgebung wiedergebenden Bild überlagert angezeigt. Mit Hilfe dieser überlagerten Darstellung ist es möglich, Entfernungen in Bezug auf den Fahrverlauf und die rückwärtige Umgebung optimal einschätzen zu können.

In einer weiteren Ausführungsform wird der prognostizierte Fahrverlauf an jeweilige änderungen der rückwärtigen Umgebung, des momentanen Lenkwinkels und/oder des momentanen Knickwinkels, die fortlaufend durch eine entsprechende Vorrichtung erfasst werden, angepasst. Dabei werden insbesondere in der Umgebung erfasste Objekte entsprechend der klassifizierten überfahrbarkeit ermittelt, ausgegeben und angezeigt. Dadurch werden dem Fahrer immer ein in Abhängigkeit von aktuellen änderungen der Fahrparameter aktualisierter prognostizierter Fahrverlauf und kritische Positionen im Fahrverlauf auf einem Bildschirm angezeigt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ausgebildet, dass ermittelt werden kann, an welcher Position das Fahrzeug oder Fahrzeuggespann, welches gegeneinander knickbare Fahrzeugelemente aufweist, eine geradlinige Stellung im künftigen Fahrverlauf, z. B. in einem Rückwärtsfahrverlauf, erreicht.

Dabei umfasst die Vorrichtung eine Messeinheit zur Erfassung der rückwärtigen Umgebung, eine Messeinheit zur Erfassung des Lenkwinkels wenigstens einer lenkbaren Achse, eine Messeinheit zur Erfassung des Knickwinkels wenigstens der gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente, ein Prozessormodul und eine Anzeigeeinheit. Dem Prozessormodul werden die aktuell erfassten Werte der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels zur Verarbeitung und Ermittelung des künftigen Fahrverlaufs, insbesondere eines Rückwärtsfahrverlaufs zugeführt, der auf der Anzeigeeinheit darstellbar ist.

Die Messeinheiten zur Ermittlung des Lenk- oder Knickwinkels sind bevorzugt als Positionssensoren, insbesondere Winkelsensoren in Form von magnetoresistiven Winkelsensoren oder Hallsensoren ausgebildet.

Das Prozessormodul weist mindestens eine Verarbeitungseinheit sowie eine Speichereinheit auf. Vorzugsweise dient die Verarbeitungseinheit der Verarbeitung der erfassten Werte der Umgebung, des Lenkwinkels und des Knickwinkels. Dabei werden in der Speichereinheit die Abmessungen verschiedener Fahrzeuge oder Fahrzeuggespanne in Abhängigkeit von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen Fahrzeugelemente gespeichert und sind je nach Einsatz eines der Fahrzeuge oder Fahrzeuggespanne abrufbar. Mittels der Verarbeitungseinheit werden die momentane rückwärtige Umgebung, der momentane Lenkwinkel, der momentane Knickwinkel sowie die den aktuell verwendeten Fahrzeug oder Fahrzeuggespann zugrunde liegenden Abmessungen bei der Ermittlung des prognostizierten Fahrverlaufs berücksichtigt.

Für eine möglichst umfassende Ermittlung der rückwärtigen Umgebung ist eine Messeinheit vorgesehen, welche beispielsweise als eine Kamera, insbesondere eine

omnidirektionale Kamera oder ein Radar/Lidar ausgebildet ist. Mittels der Kamera können Bilder in alle Richtungen aufgenommen werden. Somit kann ein Einsatz einer weiteren Messeinheit, beispielsweise einer weiteren Kamera, vermieden werden. Darüber hinaus kann durch Rundumaufnahme der Umgebung sowohl ein Vorwärts- als auch ein Rückwärtsfahrverlauf ermittelt werden. Dabei wird mittels der Kamera auch jener Bereich der Umgebung erfasst, welcher für den Fahrer beispielsweise aufgrund eines eigenen Fahrzeugkörpers, z. B. eines aufgeladenen Containers oder eines Kofferaufbaus, nicht einsehbar ist.

Zur Anzeige des Fahrverlaufs, insbesondere überlagert in Bilddaten der erfassten Umgebung eignen sich insbesondere im Bereich des Armaturenbretts angeordnete Anzeigeeinheiten, z. B. ein Bildschirm oder ein so genannter Head-up Display, bei welchem die darzustellenden Bilddaten auf im Fahrzeug vorhandene Flächen, insbesondere die Windschutzscheibe projiziert werden. Darüber hinaus kann die Bildanzeige in einen oder in den Bereich eines Rückspiegels des Fahrzeuges oder Fahrgespanns integriert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Bildanzeige an Orten erfolgt, welche regelmäßig durch den Fahrzeugführer bei der Fahrt oder beim Rangieren ohnehin eingesehen werden müssen; eine Kombination von Rückspiegel und Kamerabildanzeige führt somit zu einer ergonomischen Verbesserung der Rangierunterstützung.

Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert .

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines prognostizierten Rückwärtsfahrverlaufs eines Fahrzeuges .

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns 1 mit gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2 und 3 (im Weiteren kurz Fahrzeug 1 genannt) .

Dabei ist das Fahrzeugelement 2 mit dem Fahrzeugelement 3 beispielsweise durch eine flexible Verbindung 4, z. B. ein Gelenk oder eine Anhängervorrichtung, verbunden. Das Fahrzeugelement 2 ist beispielsweise eine Zugmaschine und das Fahrzeugelement 3 ein Anhänger.

Im dem Fahrzeugelement 2, welche eine Zugmaschine eines Fahrzeuggespanns ist, ist an einer geeigneten Position eine für den Fahrer einsehbare Bildschirmanzeige 5 angeordnet.

Eine Messeinheit, welche insbesondere als ein Positionssensor, beispielsweise ein Winkelsensor in Form eines Hall- oder magnetoresistiven Winkelsensors, ausgebildet ist, misst fortlaufend einen Lenkwinkel 8 an wenigstens einer lenkbaren Achse 9. Dieser Lenkwinkel 8 resultiert aus einer durch den Fahrer ausgeführten Lenkbewegung. Weiterführend überträgt sich die Lenkbewegung im Fahrverlauf über die Verbindung 4 vom Fahrzeugelement 2 auf das Fahrzeugelement 3. Diese Veränderung des Winkels zwischen den gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 wird als Knickwinkel 9 von einer weiteren Messeinheit fortlaufend erfasst. Diese Messeinheit ist als ein Positionssensor, insbesondere ein

Winkelsensor in Form eines Hall- oder magnetoresistiven Winkelsensors ausgebildet. Als Messeinheit kann im Zusammenhang mit dieser Erfindung alternativ oder zusätzlich auch wenigstens eine Kamera eingesetzt werden. Von besonderem Vorteil ist es dabei, falls es sich bei der wenigstens einen Kamera um eine omnidirektionale Kamera handelt, womit Umgebungsbereiche von bis zu 360° erfassbar sind.

Am vorderen und/oder hinteren Ende des Fahrzeugelementes 3 ist darüber hinaus eine weitere nicht näher dargestellte Messeinheit insbesondere eine Kamera 6 angeordnet, welche beispielsweise die rückwärtige Umgebung 7 des Fahrzeuges 1 fortlaufend erfasst. Für eine optimale Erfassung der rückwärtigen Umgebung 7 kann die Kamera 6, insbesondere als eine omnidirektionale Kamera 6 ausgebildet sein. Mittels dieser Kamera 6 können Bilder in alle Richtungen aufgenommen werden. Alternativ kann anstelle einer Kamera 6 auch ein Radar oder Lidar oder eine andere geeignete Bildaufnahmeeinheit verwendet werden.

Der aus der Lenkbewegung resultierende Lenkwinkel 8 an der lenkbaren Achse 9 des Fahrzeuges 1, der Knickwinkel 10 zwischen den gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 sowie die erfassten Bilder der rückwärtigen Umgebung 7 werden einem nicht dargestellten Prozessormodul zugeführt.

Das Prozessormodul weist mindestens eine Verarbeitungs- sowie eine Speichereinheit auf. In der Verarbeitungseinheit wird aus allen zugeführten Werten ein künftiger Fahrverlauf 11, insbesondere ein Rückwärtsfahrverlauf prognostiziert. Dieser prognostizierte Fahrverlauf 11 gibt an, an welcher Position, im Bezug auf die beispielsweise rückwärtige Umgebung 7, das Fahrzeug 1 mit gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3 eine geradlinige Stellung 12 erreicht.

Darüber hinaus sind in der Speichereinheit jeweilige Abmessungen des Fahrzeuges 1 in Abhängigkeit von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente 2, 3 gespeichert. Entsprechend des Einsatzes des Fahrzeuges 1 sind die Abmessungen automatisch oder manuell abrufbar.

Figur 2 zeigt schematisch eine Darstellung eines beispielhaft prognostizierten Rückwärtsfahrverlaufs 11 eines Fahrzeuges 1 mit gegeneinander knickbaren Fahrzeugelementen 2, 3.

Die Messeinheit, insbesondere Kamera 6, welche am hinteren Ende des Fahrzeugelementes 3 angeordnet ist, erfasst fortlaufend die rückwärtige Umgebung 7 des Fahrzeuges 1. Darüber hinaus werden der momentane Lenkwinkel 8 und der momentane Knickwinkel 10 mittels weiterer Messeinheiten fortlaufend erfasst. In der Speichereinheit sind die Abmessungen des Fahrzeuges oder Fahrzeuggespanns 1 in Abhängigkeit von Anzahl und/oder Typ der jeweiligen gegeneinander knickbaren Fahrzeugelemente 2, 3 gespeichert und abrufbar. Anhand dieser erfassten und abrufbaren Werte wird in der Verarbeitungseinheit des Prozessormoduls der künftige Rückwärtsfahrverlauf 11 in Form einer Fahr- und Schleppspur berechnet, welcher angibt, an welcher Position das Fahrzeug 1 eine geradlinige Stellung 12 erreicht. Der Rückwärtsfahrverlauf 11 ist in Form von Umrisslinien des Fahrzeugs 1 in verschiedenen Positionen entlang des prognostizierten Verlaufs dargestellt.

Je nach Art und Ausführung des Verfahrens kann die Anzeige des Rückwärtsfahrverlaufs 11 gestuft, d. h. wie dargestellt mit verschiedenen Positionen des Fahrzeugs 1, oder fortlaufend als eine durchgehende Fahrkurve mit Fahr-

und/oder Schleppspur ausgegeben werden. Neben einer derartigen unterschiedlichen Liniengestaltung kann auch eine unterschiedliche Farbgestaltung verwendet werden, die beispielsweise auf mögliche Kollisionen im prognostizierten Rückwärtsfahrverlauf 11 hinweist.

Auch können in der ausgegebenen Anzeige des prognostizierten Fahrverlaufs 11 Umgebungsbilddaten überlagert werden, so dass in der rückwärtigen Umgebung 7 vorhandene Objekte, wie beispielsweise niedrige Bordsteinkanten, Parkbegrenzer, oder ähnliches, dargestellt sind. Auf diese Weise wird der Fahrer vor Objekten gewarnt ohne aber durch unnötige Detailinformationen abgelenkt zu sein. Dabei können die erfassten Objekte zusätzlich in überfahrbare und nicht überfahrbare Objekte klassifiziert werden. Wird eines der identifizierten Objekte als überfahrbar klassifiziert, so kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dieses Objekt durch entsprechende Bildverarbeitung aus den Bilddaten entfernt werden, um so die ausgegebene Darstellung mit dem prognostizierten Fahrverlauf 11 von "irrelevanten" Objekten zu befreien. Demgegenüber können nicht überfahrbare Objekte, wie beispielsweise Bäume, Verkehrsschilder, die auf Kollisionskurs liegen, farblich gekennzeichnet werden. Zusätzlich kann der Fahrer akustisch gewarnt werden.

Aufgrund der innerhalb einer kurzen Rangierstrecke starken Variationen durch änderungen von Lenkwinkel 8 und/oder Knickwinkel 10 kann der prognostizierte Fahrverlauf 11 fortlaufend an momentane änderungen der rückwärtigen Umgebung 7, des momentanen Lenkwinkels 8 und des momentanen Knickwinkels 10 angepasst und ausgegeben werden. Somit kann der Fahrer die aufgrund von Fahrmaßnahmen, wie geänderter Lenkwinkel 8, erfolgten Korrekturen im angezeigten

Fahrverlauf 11 nachvollziehen und gegebenenfalls weiterhin einen noch falschen zukünftigen Fahrverlauf 11 korrigieren.

In einer Weiterbildung der Erfindung können im Rahmen der Darstellung des Fahrverlaufs 11 in nicht näher dargestellter Art und Weise ein oder mehrere Distanzlinien überlagert angezeigt werden. Hierdurch wird der Fahrer bei der Abschätzung von Entfernungen unterstützt. Der Abstand zwischen Distanzlinien wird dabei in einer vorteilhaften Weise beispielsweise gewählt, sodass die Distanzlinien im Verhältnis an das Fahrzeug und das Fahrzeugumfeld angepasst sind. Im Zusammenhang mit der Erfindung hat es sich dabei besonders bewährt, wenn die Distanzlinien in einem entsprechenden Abstand von 1 Meter und 5 Metern hinter dem Fahrzeug angezeigt werden. Hierdurch kann der Fahrer die Situation beim Rangieren besonders intuitiv wahrnehmen.

Dabei können die Distanzlinien über den gesamten Spurverlauf angezeigt oder aber auf eine bestimmte Entfernung beschränkt angezeigt werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Beschränkung und die Anzahl der dargestellten Distanzlinien geschwindigkeitsabhängig zu wählen, insbesondere der Gestalt, dass bei geringeren Geschwindigkeiten die Anzeige auf eine geringere Entfernung und somit eine größere Auflösung beschränkt wird.

Bezugszeichenliste

Fahrzeug oder Fahrzeuggespann Fahrzeugelement Fahrzeugelement Verbindung Bildschirm Kamera rückwärtige Umgebung Lenkwinkel Lenkachse Knickwinkel prognostizierter Fahrverlauf geradlinige Stellung