【摘要】：作為一種方便、快捷的交通工具，汽車已成為人們生活和工作的重要組成部分。隨著汽車數(shù)量的逐年增加，有限的城市空間顯得日趨擁擠，車輛平均分配到的停放空間也日趨縮小，車輛泊車入位困難問題在人們生活中逐漸顯現(xiàn)。人們對車輛使用輕便性及安全性要求促使越來越多汽車生產(chǎn)商、科研機(jī)構(gòu)及高校對泊車系統(tǒng)進(jìn)行研究。目前，國外已有部分汽車生產(chǎn)商推出自己的自動泊車系統(tǒng)，但僅裝配于高端車型，我國暫時(shí)還未具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車自動泊車系統(tǒng)。因此，本文以低端車型為研究平臺，針對自動平行泊車系統(tǒng)的核心技術(shù)——泊車控制策略進(jìn)行探索，目的為提高泊車操作輕便性和泊車過程安全性。 本文采用泊車路徑規(guī)劃和泊車路徑跟蹤控制方法進(jìn)行泊車系統(tǒng)控制器控制策略設(shè)計(jì)，全部工作內(nèi)容如下： (1)車位檢測方法研究及驗(yàn)證。了解超聲波雷達(dá)測距原理，采用超聲波雷達(dá)與車輪里程計(jì)進(jìn)行車位檢測。通過測位雷達(dá)測距變化特點(diǎn)分析車位起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，并結(jié)合輪速信號得到車位的長度，通過測位雷達(dá)測距獲得車位寬度，并通過車位檢測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的可行性。 (2)泊車路徑規(guī)劃。提出基于B樣條理論的泊車路徑規(guī)劃思想，針對車位空間大小采用單步泊車或兩步泊車路徑規(guī)劃方法。分別對兩種泊車方式路徑約束進(jìn)行分析，建立泊車路徑優(yōu)化函數(shù)，最終設(shè)計(jì)出滿足泊車過程多個非線性約束的易于車輛跟蹤的泊車路徑。 (3)路徑跟蹤控制方法研究。為降低泊車系統(tǒng)對駕駛員車速控制要求，提出非時(shí)間參考的泊車路徑跟蹤控制策略。針對路徑跟蹤過程中，因車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速約束、車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑約束、車輛行駛速度等因素導(dǎo)致的車輛偏離目標(biāo)路徑現(xiàn)象，提出結(jié)合過定點(diǎn)控制的路徑跟蹤控制方法，設(shè)計(jì)出非時(shí)間參考的車輛過定點(diǎn)控制律，并通過Carsim與Simulink聯(lián)合仿真對路徑跟蹤策略進(jìn)行驗(yàn)證。 (4)車輛定位方法及驗(yàn)證。車輛定位包括車輛初始位姿計(jì)算和車輛運(yùn)動位姿計(jì)算。為提高道路兩側(cè)車位利用率，并使泊車系統(tǒng)更具人性化，泊車系統(tǒng)根據(jù)車位信息提供駕駛員多個可選擇的車輛停放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)駕駛員發(fā)出的車輛停放基準(zhǔn)指令，泊車系統(tǒng)建立泊車空間坐標(biāo)系并計(jì)算車輛初始位姿。采用基于車輪里程計(jì)的車輛定位方法計(jì)算泊車過程中車輛在泊車空間中的位姿，并通過實(shí)驗(yàn)對定位方法可行性進(jìn)行驗(yàn)證。 (5)泊車系統(tǒng)控制策略功能驗(yàn)證。組建泊車系統(tǒng)感知單元、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)、人-機(jī)交互系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與通信設(shè)備等。在Simulink中建立泊車系統(tǒng)控制器模型，使用StateFlow模塊實(shí)現(xiàn)控制器各控制狀態(tài)之間的切換，基于快速控制原型技術(shù)對泊車系統(tǒng)泊車功能進(jìn)行泊車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)可歸納如下： (1)基于B樣條理論進(jìn)行路徑規(guī)劃，滿足了泊車路徑多階平滑、變化靈活、泊車安全性等要求，根據(jù)車位大小實(shí)現(xiàn)了單步泊車或兩步泊車路徑規(guī)劃。 (2)提出了非時(shí)間參考的路徑跟蹤控制方法，避免了車速對路徑跟蹤控制的影響，降低了駕駛員速度控制難度。 (3)提出了過定點(diǎn)跟蹤控制的車輛位姿調(diào)整方法，通過車輛位姿調(diào)整，可提高泊車成功率，并實(shí)現(xiàn)車輛規(guī)范停放。 (4)基于Simulink/StateFlow建立了泊車控制系統(tǒng)控制器模型，對泊車的路徑規(guī)劃和跟蹤控制進(jìn)行了仿真，基于一種新的快速控制原型方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

第1章 緒論系統(tǒng)研究背景速發(fā)展，汽車作為一種運(yùn)輸或代步工具逐漸成為。飛速進(jìn)步的科學(xué)技術(shù)，推動汽車向智能化方向自動控制理論、人工智能理論、優(yōu)化理論、傳感術(shù)、圖像處理技術(shù)、信息融合技術(shù)等多理論、多民生活條件的日益改善，人們對汽車性能的要求求車輛，，不但具備較高的操縱穩(wěn)定性、良好的乘還要具有較高的駕駛安全性。人口數(shù)量的增加以有限的城市空間變得擁擠不堪，汽車數(shù)量的逐年每輛汽車平均分配到的停放空間也在逐漸縮小。

51.4 自動平行泊車系統(tǒng)工作過程可描述如下：開啟；車位檢測，若檢測到有效車位，顯示有效車位信息，前行，車輛到達(dá)可行泊車起始點(diǎn)區(qū)域，轉(zhuǎn)(4)；駕駛員停車，咨詢駕駛員是否選擇已檢測出的車位，步驟(2)；泊車路徑規(guī)劃，轉(zhuǎn)步驟(6)；駕駛員檔位操作，并進(jìn)行泊車運(yùn)動控制。若車輛進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U463.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2544420