聯(lián)結(jié)器對齊輔助的制作方法
【專利摘要】一種用于輔助駕駛員將車輛的拖車聯(lián)結(jié)器與拖車的拖車聯(lián)接裝置對齊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有車輛后方的視野的攝像機系統(tǒng)?？刂破鞣治鰜碜詳z像機系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)并探測附連至拖車聯(lián)接裝置的第一目標。所述第一目標具有已知大小和尺寸。所述控制器基于所述圖像數(shù)據(jù)和拖車聯(lián)接裝置標記的已知大小和尺寸來確定拖車聯(lián)接裝置相對于拖車聯(lián)結(jié)器的位置。所述控制器于是確定車輛從當前位置到第二位置的行駛路徑，在所述第二位置處拖車聯(lián)結(jié)器將相對于拖車聯(lián)接裝置定位在預(yù)定閾值距離內(nèi)。
【專利說明】聯(lián)結(jié)器對齊輔助

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于輔助駕駛員將車輛聯(lián)結(jié)器(hitch)與拖車聯(lián)接器(coupler)(或聯(lián)接裝置)對齊的系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉及在將車輛和拖車互相連接時使用攝像機系統(tǒng)和其他技術(shù)來輔助將車輛聯(lián)結(jié)器與拖車聯(lián)接裝置對齊。

【背景技術(shù)】
[0002]在乘用車中，拖車聯(lián)結(jié)器通常在車輛的后部上低下地位于不能被駕駛員看見的位置處。拖車的拖車聯(lián)接裝置位于類似的低下位置處。為了將車輛連接至拖車，駕駛員必須在不能夠直接看見拖車聯(lián)結(jié)器、拖車聯(lián)接裝置或可能位于拖車聯(lián)結(jié)器與拖車聯(lián)接裝置之間的任何障礙物的情況下將車輛定位成使拖車聯(lián)結(jié)器相對較靠近拖車聯(lián)接裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個實施方式中，本發(fā)明提供了一種用于輔助駕駛員將車輛的拖車聯(lián)結(jié)器與拖車的拖車聯(lián)接裝置對齊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有車輛后方的視野的攝像機系統(tǒng)。控制器分析來自攝像機系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)并探測附連至拖車聯(lián)接裝置的第一目標。所述第一目標具有已知大小和尺寸。所述控制器基于所述圖像數(shù)據(jù)和拖車聯(lián)接裝置標記(marker)的已知大小和尺寸來確定拖車聯(lián)接裝置相對于拖車聯(lián)結(jié)器的位置。所述控制器于是確定車輛從當前位置到第二位置的行駛路徑，在所述第二位置處拖車聯(lián)結(jié)器將相對于拖車聯(lián)接裝置定位在預(yù)定閾值距離內(nèi)。
[0004]在某些實施方式中，所述控制器基于所計算的行駛路徑自動地控制車輛的移動直至車輛處于第二位置。在其他實施方式中，該系統(tǒng)還包括向駕駛員呈現(xiàn)來自攝像機系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的和關(guān)于所計算的行駛路徑的指令的視頻顯示。所述攝像機系統(tǒng)在車輛移動時基于車輛的當前位置反復(fù)地更新行駛路徑。
[0005]在某些實施方式中，該系統(tǒng)還包括非攝像機傳感器系統(tǒng)，用以探測處于所計算的行駛路徑內(nèi)的客體。所述控制器能在探測出客體處于所計算的行駛路徑上時停止車輛。在其他實施方式中，所述控制器基于在所計算的行駛路徑上探測出的客體來計算更新的行駛路徑。所述非攝像機傳感器系統(tǒng)可采用一種或多種形式，比如雷達系統(tǒng)或超聲波系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的其他方面將通過考慮詳細說明書和附圖而變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)一個實施方式的聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)的框圖。
[0008]圖1A是用于圖1的聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)的用戶界面。
[0009]圖2A是配備有圖1的聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)的車輛和拖車的透視圖。
[0010]圖2B是圖2A的車輛和拖車的俯視圖。
[0011]圖3是由圖1的聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)所確定的拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置的相對位置的圖形示意圖。
[0012]圖4是車輛基于圖3的所確定的相對位置行駛的路徑的俯視圖。
[0013]圖5是確定拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置的相對位置的以及使用圖1的聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)根據(jù)該相對位置來移動車輛的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0014]在詳細闡述本發(fā)明的任何實施方式之前，應(yīng)當理解，本發(fā)明在其應(yīng)用中不限于在以下說明書中提出的或在附圖中示出的構(gòu)造細節(jié)和構(gòu)件布置方式。本發(fā)明能夠以其他實施方式實現(xiàn)且能夠以多種方式來實施和執(zhí)行。
[0015]圖1示出了一種能輔助駕駛員來定位車輛、以使車輛的拖車聯(lián)結(jié)器與拖車的拖車聯(lián)接裝置正確地對齊的系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括具有內(nèi)存和處理器的控制器101?？刂破?01接收來自攝像機系統(tǒng)103、雷達系統(tǒng)105和超聲波感測系統(tǒng)107的輸入數(shù)據(jù)。攝像機系統(tǒng)103包括攝像機，且在某些構(gòu)型中包括圖像處理系統(tǒng)，所述圖像處理系統(tǒng)能在由攝像機獲取的圖像數(shù)據(jù)上實施操作、比如畸變校正。類似地，雷達系統(tǒng)105和超聲波感測系統(tǒng)107包括雷達傳感器和超聲波傳感器，且在某些構(gòu)型中還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。控制器101處理數(shù)據(jù)，以確定車輛的拖車聯(lián)結(jié)器相對于拖車的拖車聯(lián)接裝置的位置。該系統(tǒng)然后自動地啟動車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)109和制動系統(tǒng)111，以將拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置之間的距離降低至預(yù)定范圍內(nèi)。
[0016]控制器101還通過人機界面(HMI)或用戶界面113接收來自用戶的輸入數(shù)據(jù)，并顯示關(guān)于拖車對齊過程的信息。用戶界面113包括觸摸屏顯示器115，如圖1A所示。觸摸屏顯示器115顯示從攝像機系統(tǒng)103接收的圖像數(shù)據(jù)。當拖車117在車輛后方位于攝像機系統(tǒng)103的視野中時，觸摸屏顯示器115顯示拖車117、拖車上的拖車聯(lián)接裝置119和車輛的拖車聯(lián)結(jié)器121。觸摸屏顯示器115還向用戶傳達信息，比如拖車聯(lián)接裝置和拖車聯(lián)結(jié)器之間的確定距離123。控制器如下所述地確定該距離。觸摸屏顯示器115還顯示由控制器101在車輛和拖車117之間的路徑上探測出的客體125。觸摸屏顯示器115突出顯示所探測出的客體，并向用戶提供警告。觸摸屏顯示器115還包括一個或多個按鈕區(qū)域，用戶可通過所述一個或多個按鈕區(qū)域?qū)⒏郊拥妮斎霐?shù)據(jù)提供至控制器101。圖1A中示出的按鈕區(qū)域127使得用戶能夠開始自動對齊控制模式，在該自動對齊控制模式下，控制器101自動地移動車輛位置以與拖車聯(lián)接裝置對齊，如下文詳細描述。其他按鈕區(qū)域在控制器101自動地定位車輛時出現(xiàn)在觸摸屏顯示器115上。例如，使得用戶能夠取代自動控制模式并將車輛停止的按鈕區(qū)域被顯示。
[0017]在其他構(gòu)型中，系統(tǒng)100不自動地啟動車輛的轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)109、111。而是控制器101通過用戶界面113的觸摸屏顯示器115提供視頻圖像和指令。車輛的駕駛員于是啟動車輛的轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)109、111來定位車輛，使得拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置對齊。另夕卜，盡管控制器101被示為單獨的控制器，但是在某些構(gòu)型中，聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)100的控制器101被合并到另一車輛系統(tǒng)(比如發(fā)動機控制系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)或轉(zhuǎn)向系統(tǒng))的控制器中。
[0018]圖2A示出了配備有聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)的車輛201的后部。拖車聯(lián)結(jié)器203安裝在車輛201的后部上。拖車聯(lián)接裝置205安裝在拖車(未示出)上。聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)的感測設(shè)備(例如，攝像機系統(tǒng)103、雷達系統(tǒng)105和超聲波系統(tǒng)107)也在位置206處安裝至車輛201的后部。盡管圖2A示出了所有三個感測系統(tǒng)安裝在車輛201上的相同位置(例如，位置206)處，但是在某些構(gòu)型中，感測系統(tǒng)被定位在其他位置處以優(yōu)化系統(tǒng)性能。例如，攝像機系統(tǒng)103可定位在拖車聯(lián)結(jié)器203上方，使得攝像機系統(tǒng)103的視野能拍攝拖車聯(lián)結(jié)器203 (如下文詳細描述)。因為雷達系統(tǒng)105和超聲波系統(tǒng)107充當安全超越控制結(jié)構(gòu)特征(safety override feature),用以探測在車輛和拖車之間移動的客體，因此在某些構(gòu)型中，這些系統(tǒng)較低地位于車輛201的后部上一例如在后保險杠上。
[0019]在圖1和2A的示例中，攝像機系統(tǒng)103包括單目攝像機?？墒褂糜蓡文繑z像機系統(tǒng)提供的圖像數(shù)據(jù)或信息來確定被成像的客體的角位置。然而，通常不能確定距離(例如，使用單目攝像機圖像數(shù)據(jù)確定車輛的拖車聯(lián)結(jié)器和拖車上的聯(lián)接裝置之間的距離)。為了使控制器101能夠確定拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205的相對位置，第一目標客體207定位于拖車聯(lián)結(jié)器203上，且第二目標客體209定位于拖車聯(lián)接裝置205上。在圖2A的系統(tǒng)中，第一目標客體207和第二目標客體209是分別安裝在拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205上的具有已知大小和尺寸的中空球形客體。其他構(gòu)型可使用其他形狀和大小的客體。另外，可基于照明和環(huán)境情況使用不同的目標客體。例如，黑球體目標可在明亮的日間情況下使用，而大小和尺寸相同的白球體目標可在照明暗淡的情況下使用。只要目標客體207和209的大小和尺寸已知，控制器101就能夠使用三角測量原理精確地計算在三維空間中拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205的相對位置。
[0020]除了使用單目攝像機和兩個目標來提供關(guān)于深度或距離信息的信息之外，還可使用能提供深度信息的立體視覺系統(tǒng)。
[0021]圖2B是配備有拖車聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)100的車輛201和拖車202的俯視圖。同樣地，拖車聯(lián)結(jié)器203安裝在車輛201上，且拖車聯(lián)接裝置205安裝在拖車202上。圖2B還示出了在車輛的聯(lián)結(jié)器處包括在拖車聯(lián)結(jié)器對齊輔助系統(tǒng)100中的各種感測系統(tǒng)的視野。圖2B中，拖車聯(lián)結(jié)器203安裝在車輛201的后部處。因此，由攝像機系統(tǒng)103、雷達系統(tǒng)105和超聲波系統(tǒng)107提供的視野在車輛的后部處。然而，在其他系統(tǒng)中，聯(lián)結(jié)器可安裝在車輛的前部處。在這種其他系統(tǒng)中，在車輛的聯(lián)結(jié)器處的視野將包括由在車輛的前部處的攝像機系統(tǒng)103、雷達系統(tǒng)105和超聲波系統(tǒng)107提供的視野。
[0022]攝像機系統(tǒng)103提供最寬的視野213。雷達系統(tǒng)105提供的視野215更窄地集中于車輛201和拖車202之間的區(qū)域。超聲波系統(tǒng)107提供正好位于車輛201后方的有限的視野217。
[0023]如上所述，控制器101能夠基于所述角位置以及拖車聯(lián)結(jié)器203上所安裝的第一目標207的和拖車聯(lián)接裝置205上所安裝的第二目標209的被感測的大小來計算拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205的相對位置。圖3示出了通過控制器101基于從攝像機系統(tǒng)103接收的圖像數(shù)據(jù)而確定的第一目標207和第二目標209的相對位置?？刂破?01識別第二目標209，且通過使用三角測量原理，控制器101能夠計算從攝像機103的位置到第二目標209的位置的距離dl?？刂破?01還能計算攝像機103和第一目標207之間的距離d2?？刂破?01還能確定這兩個目標207、209之間的角度α?？刂破?01在豎直和水平平面中進行這些計算，以便確認拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置在三維空間中的相對位置上的差。
[0024]一旦控制器101已經(jīng)確定第一目標207和第二目標209的相對位置，并由此確定了拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205的位置，控制器101就計算用于移動車輛、以使拖車聯(lián)結(jié)器203與拖車聯(lián)接裝置205正確地對齊的路徑。圖4示出了車輛201的俯視圖，所述車輛201從其初始位置移動至拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205正確對齊的位置。
[0025]圖5示出了過程的一個示例，控制器101能夠使用上述系統(tǒng)通過該過程來正確地定位車輛，以使拖車聯(lián)結(jié)器203與拖車聯(lián)接裝置205對齊。圖5的方法存儲在控制器101的內(nèi)存(或其他計算機可讀媒介)中，作為能夠由控制器101的處理器執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令。
[0026]控制器101從攝像機系統(tǒng)103 (步驟501)接收圖像數(shù)據(jù)。如上所述，控制器101分析圖像數(shù)據(jù)以定位第一目標客體207 (步驟503)，然后計算第一目標客體207相對于攝像機系統(tǒng)103的位置(步驟505)?？刂破?01還定位第二目標客體209 (步驟507)，并計算第二目標客體209相對于攝像機系統(tǒng)103的位置(步驟509)。當拖車聯(lián)結(jié)器203和攝像機系統(tǒng)103長期地安裝在車輛上時，拖車聯(lián)結(jié)器203相對于攝像機系統(tǒng)103的位置在使用中將不發(fā)生變化。因此，在某些構(gòu)型中，控制器101在執(zhí)行對齊輔助方法時不需要每次都計算第一目標客體207的位置。
[0027]一旦控制器101已經(jīng)確定第一目標207和第二目標209的位置，控制器就計算這兩個目標之間的距離，并將該距離與閾值比較(步驟511)。如果第一目標207和第二目標209之間的距離小于所述閾值，控制器101就斷定拖車聯(lián)結(jié)器203和拖車聯(lián)接裝置205被正確地對齊。控制器101將車輛停止(步驟513)，且用戶被指示將拖車聯(lián)接裝置205附連至拖車聯(lián)結(jié)器203。
[0028]如果第一目標207和第二目標209之間的距離大于所述閾值，控制器101就確定:必須改變車輛的位置以實現(xiàn)正確的對齊。然而，在移動車輛之前，控制器101分析可用數(shù)據(jù)，以保證在車輛201和拖車202之間沒有障礙物或移動的客體?？刂破?01從雷達系統(tǒng)105和超聲波系統(tǒng)107接收數(shù)據(jù)(步驟515)。結(jié)合來自攝像機系統(tǒng)103的數(shù)據(jù)，控制器101確定第一目標207和第二目標209之間的路徑是否無障礙(步驟517)。如果探測出靜止的或移動的客體處于該路徑上，控制器101就將車輛停止(步驟513)，并指示用戶清除路徑，然后才繼續(xù)車輛對齊過程。如果該路徑無障礙，控制器101就啟動轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)，以將車輛移動至更靠近拖車(步驟519)，并以此減小第一目標207和第二目標209之間的距離。
[0029]圖5中示出的過程是循環(huán)的。控制器101從攝像機系統(tǒng)重復(fù)地接收圖像數(shù)據(jù)(步驟501)，并(例如，持續(xù)地)更新所計算的車輛路徑，直至第一目標207和第二目標209之間的距離小于所述閾值或直至探測出客體處于車輛和拖車之間。這樣，控制器101能夠沿著路徑控制車輛，直至拖車聯(lián)結(jié)器和聯(lián)接裝置緊密靠近(即，達到所述閾值)。此時，聯(lián)結(jié)器和聯(lián)接裝置應(yīng)靠近得足以使兩者之間能夠連接(可能通過一些小的手動位置調(diào)節(jié))。
[0030]因此，本發(fā)明除其他方面之外提供了一種用于定位車輛、以使拖車聯(lián)結(jié)器與拖車聯(lián)接裝置正確對齊的系統(tǒng)。如上所述，在某些構(gòu)型中，該系統(tǒng)控制車輛的轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)，以便以正確的對齊來自動地定位車輛。然而，在其他構(gòu)型中，該系統(tǒng)以文字的、聲音的或其他輸出方式向駕駛員提供指令，以引導(dǎo)駕駛員如何正確地定位車輛來使拖車聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置對齊。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點在權(quán)利要求中提出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將車輛和拖車對齊的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 攝像機系統(tǒng)，其能生成圖像數(shù)據(jù)并在車輛的聯(lián)結(jié)器處具有視野；和控制器，其用于 分析所述圖像數(shù)據(jù)， 探測所述圖像數(shù)據(jù)中的第一目標，所述第一目標具有已知尺寸并附連至拖車的拖車聯(lián)接裝置， 基于所述圖像數(shù)據(jù)和第一目標的已知尺寸確定拖車聯(lián)接裝置相對于聯(lián)結(jié)器的位置， 確定車輛從當前位置到第二位置的行駛路徑，在所述第二位置處，聯(lián)結(jié)器與拖車聯(lián)接裝置之間的距離小于或等于預(yù)定閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還能探測所述圖像數(shù)據(jù)中的第二目標，所述第二目標具有已知尺寸并附連至車輛的拖車聯(lián)結(jié)器，所述控制器能基于所述圖像數(shù)據(jù)、第一目標的已知尺寸和第二目標的已知尺寸來確定拖車聯(lián)接裝置相對于聯(lián)結(jié)器的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器操作車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)，以使車輛沿循所確定的路徑。
4.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器用于 至少部分地基于來自雷達系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)或這兩者的數(shù)據(jù)探測客體何時處于所確定的路徑上，和 在探測出客體處于所確定的路徑上時停止車輛。
5.如權(quán)利要求3所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸入機構(gòu)，所述輸入機構(gòu)被構(gòu)造成置于車輛內(nèi)部，所述控制器在所述輸入機構(gòu)被車輛用戶啟動后控制車輛沿循所述路徑。
6.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，還包括人機界面(“HMI”)，所述人機界面被構(gòu)造成定位于車輛內(nèi)部并對車輛用戶而言是可見的。
7.如權(quán)利要求6所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，控制器和HMI中的至少一個能產(chǎn)生聲音轉(zhuǎn)向和制動指令，以引導(dǎo)用戶沿著所述路徑駕駛車輛。
8.如權(quán)利要求6所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器使視頻信號被提供至HMI，該信號使得HMI向用戶顯示來自攝像機系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)器圖像，在聯(lián)結(jié)器圖像上顯示聯(lián)結(jié)器-聯(lián)接裝置路徑，并顯示到目標位置的相對距離和進度條中的至少一個。
9.如權(quán)利要求8所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，HMI顯示轉(zhuǎn)向和制動指令，以引導(dǎo)用戶沿著所確定的路徑駕駛車輛。
10.如權(quán)利要求8所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于 至少部分地基于來自雷達系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)或這兩者的數(shù)據(jù)探測客體何時處于所確定的路徑上，和 在HMI上突出顯示所探測出的客體。
11.如權(quán)利要求8所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，HMI通過圖像警告和聲音警告中的至少一個來告知用戶:聯(lián)結(jié)器和拖車聯(lián)接裝置之間的距離小于或等于預(yù)定閾值。
12.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述第一目標是中空球形的。
13.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，所述第一目標是被照明的。
14.如權(quán)利要求1所述的聯(lián)結(jié)器對齊系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個或多個傳感器，所述一個或多個傳感器被定位成能擴展所述視野并與所述控制器通信連接。
【文檔編號】B60D1/62GK104159757SQ201380011704
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月29日
【發(fā)明者】Y·羅, D·赫特澤 申請人:羅伯特·博世有限公司