DE-102024132260-A1 - Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Kraftfahrzeugs sowie Fahrerassistenzsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Abstract

Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Fahrerassistenzsystems (10), aufweisend eine Kameraeinheit (2) zur Aufnahme von Bildern in einem Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1), eine Bildverarbeitungseinheit (11) zur Verarbeitung der aufgenommen Bilder und zur Erzeugung von Bildüberlagerungen, eine Anzeigeeinheit (12) zum Anzeigen der aufgenommen und/oder verarbeiteten Bilder sowie von Bildüberlagerungen, einen Lenkwinkelsensor (13) zum Erfassen eines in kausalem Zusammenhang mit einem Lenkeinschlag eines Lenkrads (9) stehenden Lenkwinkels einer Lenkung des Kraftfahrzeugs, sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung des Kraftfahrzeugs abhängig vom Lenkeinschlag, wobei in einem von der Kameraeinheit aufgenommenen Bild einzelne Zielobjektkandidaten (4a - 4g) mittels der Bildverarbeitungseinheit erkannt und auf der Anzeigeeinheit mit Markierungen (5a - 5g) überlagert angezeigt werden, wobei einer der markierten Zielobjektkandidaten mittels eines Lenkeinschlags als ein Zielobjekt (4b*) ausgewählt wird, wobei eine Trajektorie (6) zwischen dem Kraftfahrzeug und dem ausgewählten Zielobjekt (4b*) berechnet sowie auf der Anzeigeeinheit bildüberlagernd angezeigt wird, und wobei das Kraftfahrzeug entlang der Trajektorie zumindest teilautomatisiert an das Zielobjekt (4b*) heran manövriert wird. Die Bildverarbeitungseinheit (11) nutzt zur Auswahl des Zielobjekts (4b*) gemäß der Erfindung eine digitale Bildausschnittfunktion.

Inventors

• Fabian Hasse
• Tobias Klinger
• Norman Nolte

Assignees

• ZF CV SYSTEMS GLOBAL GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (12)

1. Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Fahrerassistenzsystems (10), aufweisend: eine Kameraeinheit (2) zur Aufnahme von Bildern in einem Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1), eine Bildverarbeitungseinheit (11) zur Verarbeitung der aufgenommenen Bilder und zur Erzeugung von Bildüberlagerungen, eine Anzeigeeinheit (12) zum Anzeigen der aufgenommen und/oder verarbeiteten Bilder sowie von Bildüberlagerungen, und einen Lenkwinkelsensor (13) zum Erfassen eines in kausalem Zusammenhang mit einem Lenkeinschlag eines Lenkrads (9) stehenden Lenkwinkels einer Lenkung des Kraftfahrzeugs (1), wobei in einem von der Kameraeinheit (2) aufgenommenen Bild einzelne Zielobjektkandidaten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) mittels der Bildverarbeitungseinheit erkannt und auf der Anzeigeeinheit (12) mit jeweiligen Markierungen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g) überlagert angezeigt werden, wobei einer der markierten Zielobjektkandidaten (4a - 4g) mittels eines Lenkeinschlags als ein Zielobjekt (4b*) ausgewählt wird, wobei eine Trajektorie (6) für das Kraftfahrzeug (1) entsprechend des Lenkeinschlages mittels der Bildverarbeitungseinheit (11) berechnet und auf der Anzeigeeinheit (12) bildüberlagernd angezeigt wird, und wobei das Kraftfahrzeug (1) entlang der Trajektorie (6) manuell und/oder teilautomatisiert und/oder vollautomatisiert an das Zielobjekt (4b*) heran manövriert wird, dadurch gekennzeichnet , dass von der Bildverarbeitungseinheit (11) für den Verfahrensschritt der Auswahl des Zielobjekts (4b*) zunächst anhand eines vorläufigen Lenkeinschlags ein Bild oder ein Bildausschnitt (18) mit einer Anzahl von darin jeweils markierten Zielobjektkandidaten (4a - 4g) auf der Anzeigeeinheit (12) erzeugt wird, und mittels der berechneten Trajektorie ein vorläufiges Zielobjekt ausgewählt wird, wobei anschließend das Zielobjekt (4b*) mittels einer Nachjustierung des Lenkeinschlags und der dann berechneten Trajektorie final ausgewählt wird, und wobei das ausgewählte Zielobjekt (4b*) auf der Anzeigeeinheit (12) durch die Bildverarbeitungseinheit (11) optisch bestätigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest zu Beginn des Verfahrens ein Wert bestimmt und nachfolgend genutzt wird, welcher im Sinne einer Übersetzung festlegt, wie groß der Lenkwinkelbetrag eines Lenkeinschlags sein muss, um eine Verschiebung einer Markierung (5a - 5g) über die vollständige Bildschirmbreite (B) der Anzeigeeinheit (12) zu bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest zu Beginn des Verfahrens ein Wert bestimmt und nachfolgend genutzt wird, welcher im Sinne einer Übersetzung festlegt, wie groß der Lenkwinkelbetrag eines Lenkeinschlags sein muss, um eine Verschiebung einer Markierung (5a - 5g) über alle erkannten Zielobjektkandidaten (4a - 4g) hinweg zu bewirken.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die digitale Bildausschnittfunktion eine Bildvergrößerung erzeugt, wobei ein vergrößerter Bildausschnitt (18) mit mehreren Zielobjektkandidaten (4a - 4g) automatisch an die verfügbare Bildschirmbreite (B) der Anzeigeeinheit (12) angepasst wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass jeder Zielobjektkandidat (4a - 4g) auf der Anzeigeeinheit (12) durch die Bildverarbeitungseinheit (11) mit einer Markierung (5a - 5g) überlagert wird, wobei diese Markierung (5a - 5g) die Geometrie eines den jeweiligen Zielobjektkandidaten (4a - 4g) mindestens annähernd vollständig begrenzenden, in seiner Fläche transparenten Begrenzungsrahmens aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die optische Bestätigung für das mittels Lenkeinschlag final ausgewählte Zielobjekt (4b*) durch die Bildverarbeitungseinheit (11) erfolgt, indem das betreffende Zielobjekt (4b*) auf dem Bild mit einem Bestätigungszeichen (17) versehen wird, wobei dieses Bestätigungszeichen (17) als ein grünes Häkchen und/oder eine grüne Einfärbung eines Begrenzungsrahmens (5b) dargestellt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kraftfahrzeug (1) durch den Fahrer in Querrichtung manuell sowie in Längsrichtung automatisch manövriert wird, und dass das Kraftfahrzeug (1) beim dichten Herannahen an das Zielobjekt (4b*), veranlasst durch die Steuerungseinrichtung (15), kurzzeitig automatisch abgebremst wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Kraftfahrzeug (1) durch den Fahrer in Querrichtung manuell sowie in Längsrichtung automatisch manövriert wird, wobei der Fahrer vor Erreichen des Zielobjekt (4b*) veranlasst durch die Steuerungseinrichtung (15) gewarnt wird, wenn die Gefahr besteht, dass durch die manuelle Steuerung des Fahrers in Querrichtung das Zielobjekt (4b*) nicht erreicht wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (1) einen Lenkungsaktuator (14) sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung (15) zur Lenkung des Kraftfahrzeugs (1) mittels des Lenkungsaktuators (14) in Abhängigkeit von einem gemessenen Lenkeinschlag eines Lenkrads (9) aufweist, und wobei das Kraftfahrzeug (1) veranlasst durch die Steuerungseinrichtung (15) mittels des Lenkungsaktuators (14) entlang der Trajektorie (6) zumindest teilautomatisiert an das Zielobjekt (4b*) heran manövriert wird, dadurch gekennzeichnet , dass das Kraftfahrzeug (1) durch die elektronische Steuerungseinrichtung (15) in Querrichtung automatisch manövriert wird, und dass zusätzlich zu der automatischen Querführung eine automatische Längsführung des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird, welche mittels einer Betätigung eines Bedienelements, wie durch ein Antippen eines Fahrpedals des Kraftfahrzeug (1) oder durch Stellen eines Schalters, aktiviert wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug einen Lenkungsaktuator (14) sowie eine elektronische Steuerungseinrichtung (15) zur Lenkung des Kraftfahrzeugs (1) mittels des Lenkungsaktuators (14) in Abhängigkeit von einem gemessenen Lenkeinschlag eines Lenkrads (9) aufweist, und wobei das Kraftfahrzeug (1) veranlasst durch die Steuerungseinrichtung (15) mittels des Lenkungsaktuators (14) entlang der Trajektorie (6) zumindest teilautomatisiert an das Zielobjekt (4b*) heran manövriert wird, dadurch gekennzeichnet , dass das Kraftfahrzeug (1) durch die elektronische Steuerungseinrichtung (15) in Querrichtung automatisch manövriert wird, dass das Kraftfahrzeug (1) durch den Fahrer in Längsrichtung manuell manövriert wird, und dass das Kraftfahrzeug (1) beim dichten annähern an das Zielobjekt (4b*) veranlasst durch die Steuerungseinrichtung (15) kurzzeitig automatisch abgebremst wird, wenn die Gefahr besteht, dass das Kraftfahrzeug (1) mit dem Zielobjekt (4b*) kollidiert.
11. Fahrerassistenzsystem zum automatisierten Manövrieren eines Kraftfahrzeugs (1), aufweisend - eine Kameraeinheit (2) zur Aufnahme von Bildern in einem Umgebungsbereich (3) des Kraftfahrzeugs (1), - eine Bildverarbeitungseinheit (11) zur Verarbeitung der aufgenommen Bilder und zur Erzeugung von Bildüberlagerungen, - eine Anzeigeeinheit (12) zum Anzeigen der aufgenommen und/oder verarbeiteten Bilder sowie von Bildüberlagerungen, - einen Lenkwinkelsensor (13) zum Erfassen eines in kausalem Zusammenhang mit einem Lenkeinschlag eines Lenkrads (9) stehenden Lenkwinkels einer Lenkung des Kraftfahrzeugs (1), - einen Lenkungsaktuator (14), sowie - eine elektronische Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung des Kraftfahrzeugs (1) mittels des Lenkungsaktuators (14) in Abhängigkeit von einem erfassten Lenkeinschlag, - wobei in einem von der Kameraeinheit (2) aufgenommenen Bild einzelne Zielobjektkandidaten (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g) mittels der Bildverarbeitungseinheit (11) erkennbar und auf der Anzeigeeinheit (12) mit jeweiligen Markierungen (5a - 5g) überlagert darstellbar sind, - wobei eine Trajektorie (6) entsprechend des Lenkeinschlages mittels der Bildverarbeitungseinheit (11) berechenbar und auf der Anzeigeeinheit (12) bildüberlagernd darstellbar ist, - wobei ein Zielobjekt (4b*) aus den markierten Zielobjektkandidaten (4a - 4g) mittels der berechneten Trajektorie entsprechend des Lenkeinschlags auswählbar ist, und - wobei das Kraftfahrzeug (1) mittels der Steuerungseinrichtung (15) und dem Lenkungsaktuator (14) entlang der Trajektorie (6) an das ausgewählte Zielobjekt (4b*) zumindest teilautomatisiert heran manövrierbar ist.
12. Kraftfahrzeug (1), wie Nutzfahrzeug oder Personenkraftwagen, mit einem Fahrerassistenzsystem (10) zum automatisierten Manövrieren des Kraftfahrzeugs (1), nach Anspruch 11 welches zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Manövrieren eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrerassistenzsystems, aufweisend eine Kameraeinheit zur Aufnahme von Bildern in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs, eine Bildverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der aufgenommen Bilder und zur Erzeugung von Bildüberlagerungen, eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen der aufgenommen und/oder verarbeiteten Bilder sowie von Bildüberlagerungen, einen Lenkwinkelsensor zum Erfassen eines in kausalem Zusammenhang mit einem Lenkeinschlag eines Lenkrads stehenden Lenkwinkels einer Lenkung des Kraftfahrzeugs, und mit oder ohne einem Lenkungsaktuator, sowie mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Kraftfahrzeugs mittels des wahlweise vorhandenen Lenkungsaktuators in Abhängigkeit von einem erfassten Lenkeinschlag, wobei in einem von der Kameraeinheit aufgenommenen Bild einzelne Zielobjektkandidaten mittels der Bildverarbeitungseinheit erkannt und auf der Anzeigeeinheit mit jeweiligen Markierungen überlagert angezeigt werden, wobei einer der markierten Zielobjektkandidaten mittels eines Lenkeinschlags als ein Zielobjekt ausgewählt wird, wobei eine Trajektorie zwischen dem Kraftfahrzeug und dem ausgewählten Zielobjekt mittels der Bildverarbeitungseinheit berechnet und auf der Anzeigeeinheit bildüberlagernd angezeigt wird, und wobei das Kraftfahrzeug mittels der Steuerungseinrichtung entlang der Trajektorie zumindest teilautomatisiert an das Zielobjekt heran manövriert wird. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Beim Rangieren eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise wenn ein größeres Nutzfahrzeug beim Rückwärtsfahren zielgenau eine Anhängerkupplung eines Anhängefahrzeugs, eine Wechselbrücke oder eine Laderampe anfahren soll, sind häufig mehrfache zeitaufwendige Pfadkorrekturen nötig, bevor die richtige Position des zu steuernden Kraftfahrzeugs erreicht ist. Da in der Regel kein Einweiser verfügbar ist, geschehen insbesondere bei eher ungeübten Fahrern gelegentlich Rangierschäden. In Nutzfahrzeugen finden zunehmend Kamerasysteme Anwendung, welche in einem weiten Winkelbereich Objekte quer zur Aufnahmerichtung optisch erfassen können. Ein Fahrerassistenzsystem in einem derart ausgestatteten Fahrzeug kann dem Fahrer das Rangieren dadurch erleichtern, dass eine Trajektorie, wie ein so genannter geometrischer Fahrschlauch oder eine Ortslinie, auf einem Bildschirm einem Kamerabild in einem Bereich überlagert, in dem sich das Fahrzeug bewegt. Derartige Systeme sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So ist aus der EP 1 249 365 A1 ein Fahrerassistenzsystem zur Unterstützung eines Ankuppelmanövers eines Kraftfahrzeugs bekannt. Ein mittels einer Rückfahrkamera aufgenommenes Bild wird dabei auf einem Bildschirm angezeigt. Dieses Bild wird nach einer Anweisungseingabe von einer Trajektorie überlagert, die anzeigt, auf welchem Weg sich die Anhängevorrichtung des aktiven Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem Lenkeinschlag des Fahrzeuglenkrads bewegt. Die Darstellung der Trajektorie erleichtert es dem Fahrer sein Fahrzeug während eines Betrachtens auf dem Bildschirm derart rückwärts zu fahren, dass die an dem Heckteil seines Fahrzeugs angeordnete Anhängevorrichtung mit der Anhängevorrichtung des anzukuppelnden Anhängefahrzeugs positionsgenau übereinstimmt. Außerdem sind Verfahren bekannt, bei denen ein Fahrzeug mittels eines Fahrerassistenzsystems automatisiert an ein Zielobjekt angenähert werden kann. Soll beispielsweise ein Sattelaufliegerzugfahrzeug auf einem Betriebshof, auf dem mehrere Sattelauflieger abgestellt sind, automatisiert an einen bestimmten Sattelauflieger heranfahren, um diesen Auflieger mit dem Sattelaufliegerzugfahrzeug zu verbinden, muss zunächst der richtige Auflieger ausgewählt werden, bevor das Fahrerassistenzsystem den Rangiervorgang einleiten kann. Dafür kommen Kamerasysteme mit Bildverarbeitungseinheiten zum Einsatz, welche die Umgebung des aktiven Fahrzeugs mit den dort angeordneten Objekten, also beispielsweise einen Betriebshof mit den dort abgestellten Anhängern, optisch erfassen. Eine solche Bildverarbeitungseinheit muss in der Lage sein, einzelne Objekte wie Anhänger, Rampen oder Wechselbrücken auf einem Bildschirm einer Anzeigeeinheit jeweils mit einer Markierung zu versehen. Der Nutzer kann ein bestimmtes Zielobjekt auswählen, indem er beispielsweise einen Dreh-Drück-Steller, eine Taste oder einen Joystick bedient, oder auf einer berührungsempfindlichen Oberfläche eines Bildschirms der Anzeigeeinheit eines der Objekte mit seinem Finger antippt. Aus der DE 10 2019 129 831 A1 ist ein Kupplungsassistenzsystem für ein Fahrzeug bekannt, bei dem eine Steuerungsvorrichtung von einer Kamera Bilddaten erhält. Die Steuerungsvorrichtung identifiziert innerhalb eines festgelegten Zielbereichs der Bilddaten eine Vielzahl von Fahrzeuganhängern, empfängt die Auswahl eines bestimmten Anhängers und gibt ein Lenksignal aus, um