【摘要】：自動泊車系統(tǒng)是先進智能駕駛輔助系統(tǒng)中重要的一部分,近年來備受國內(nèi)外學者和汽車廠商們的關注。自動泊車系統(tǒng)通過車載傳感器來獲取泊車的環(huán)境信息,檢測到合適車位后,幫助駕駛員控制車輛完成泊車,很大程度上減輕了駕駛員在泊車過程中的壓力和緊張感,同時避免了交通事故的產(chǎn)生。從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),當前泊車系統(tǒng)的解決方案多是針對單種泊車工況,適用范圍小。為此,本文提出了一種同時適用于平行泊車和垂直泊車工況的最優(yōu)軌跡決策及控制算法。本文的主要研究內(nèi)容如下。首先,本文采用基于十二個超聲波雷達的車載感知系統(tǒng)用于車位及障礙物的檢測。在傳統(tǒng)的單探頭車位檢測算法基礎上進行優(yōu)化,提出了一種基于雙探頭數(shù)據(jù)融合的新穎車位檢測算法。車輛同側的兩個超聲波雷達同時對車位進行檢測,通過傳感器數(shù)據(jù)融合的方法來提高車位檢測的精度和穩(wěn)定性。車位檢測實車試驗表明了基于雙探頭數(shù)據(jù)融合車位檢測算法的有效性。在檢測到有效的車位后,本文從安全性、可行性、平順性和工效性進行分析,提出了一種分段式最優(yōu)軌跡決策算法。首先從安全性分析,對泊車場景進行數(shù)字化建模,得到車輛的可行駛狀態(tài)區(qū)域。然后,建立與速度無關的車輛運動學模型,使得生成的軌跡滿足車輛運動學約束,接著結合評價函數(shù)的最優(yōu)化取值決策出最優(yōu)的泊車參考軌跡。為了提高生成軌跡的工效性,模仿熟練駕駛員在平行泊車和垂直泊車過程中的泊車行為習慣來制定相應的規(guī)則,將泊車軌跡進行分段規(guī)劃,最終得到同時滿足安全性、可行性、平順性和工效性的最優(yōu)泊車參考軌跡。Matlab仿真試驗的結果表明了最優(yōu)軌跡決策算法的可行性,并且能同時適用于多種泊車工況。為了跟隨生成的參考軌跡,本文搭建了自動泊車系統(tǒng)的運動控制策略。在路徑跟隨過程中采用基于EKF的航跡推算法來濾除傳感器中的噪聲信號,獲取精確的車輛定位信息。根據(jù)車輛位姿與參考軌跡之間的偏差,最優(yōu)循跡控制器通過消除當前的誤差實現(xiàn)軌跡的跟隨。循跡控制器中采用方向LQR控制器和速度模糊控制器,將泊車過程中的方向和速度分開控制,來提高控制器的適用性。。最后,在MATLAB/Simulink與CarSim上搭建了軟件在環(huán)測試平臺,通過聯(lián)合仿真對泊車運動控制策略進行驗證。并且完成了實車試驗平臺的搭建,采用快速控制原型dSPACE作為控制器將本文的算法集成于實車進行驗證。仿真及實車平臺的試驗結果均表明了本文提出算法的有效性和可行性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論題研究的背景與意義來，無人駕駛車輛技術得到了快速發(fā)展，已經(jīng)成為國內(nèi)外備受關注的研技術的發(fā)展是建立在智能駕駛輔助系統(tǒng)之上的，因此作為智能輔助系自動泊車技術也越來越受到國內(nèi)外學者們和汽車廠商的關注。自動泊駛員快速完成泊車，提高泊車的效率及泊車過程中安全性。根據(jù)汽車示，2016 年和 2017 年中國汽車產(chǎn)銷量分別超過了 2800 萬和 2900 萬居于全球首位，下圖為近五年機動車保有量的變化情況。單位:億輛 近五年機動車保有量變化情況

圖 1.2 自動泊車系統(tǒng)架構感知單元主要通過傳感器獲取車輛周圍的環(huán)境信息和車輛自身的狀態(tài)信息。目前泊車的環(huán)境感知系統(tǒng)主要通過超聲波傳感器和視覺傳感器來實現(xiàn)車位識別和障礙物相對距離探測，車輛的行駛狀態(tài)信息則主要根據(jù)車載的輪速傳感器、轉角傳感器和擋位傳感器等得到的信息，直接從車輛 CAN 總線獲取�？刂茊卧紫雀鶕�(jù)感知單元獲取的信息，得出準確的泊車位和障礙物信息。然后根據(jù)車位和障礙物信息規(guī)劃出泊車路徑并產(chǎn)生相應的控制命令（如方向盤轉角、制動、油門和擋位信號）。因此，可以看出泊車的控制單元為泊車系統(tǒng)中的核心部分。執(zhí)行機構主要接收控制命令之后，操作汽車完成想要的執(zhí)行響應，包括車輛的油門、制動、擋位和方向盤轉角，控制車輛最終完成泊車。根據(jù)目前車位的類型，泊車主要分為以下三種：（1）平行泊車（2）垂直泊車（3）斜式泊車，如圖 1.3 所示。

APS 在乘用車市場的新車裝備率將達到 20%。自動泊車系統(tǒng)最早是由歐洲的汽車廠商巨頭大眾于 1992 在其概念車 Futura 上首度裝配，然而當時由于成本的原因最終并沒有將其量產(chǎn)。后來，各大汽車廠商和電子零部件廠商也爭先開始推出自家的自動泊車系統(tǒng)，如豐田、通用、沃爾沃、寶馬和博世等。從該系統(tǒng)誕生以來，自動泊車技術已經(jīng)發(fā)展了 20 多年，目前一些主流的汽車廠商已經(jīng)將自動泊車系統(tǒng)發(fā)展為 L3 級別，即高級泊車輔助系統(tǒng)：能自動實現(xiàn)車位的搜尋，并在泊車過程中輔助操控方向盤，駕駛員仍需控制擋位和車速。從一開始的高端轎車才會裝配，到現(xiàn)在許多常見的家用車如邁騰、�？怂�、標致 408 等車型已經(jīng)開始搭配，zid泊車系統(tǒng)應用越來越多。對于寶馬、奔馳、奧迪和大眾的許多主流車型都成為標配。寶馬在 2015 年拉斯維加斯消費者電子展上曾推出了一套被稱為 Remote ValetParking Assistant 的遠程自動泊車系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于車頂?shù)募す饫走_實現(xiàn)對車身周圍障礙物的高精度掃描和監(jiān)測，能夠自動控制油門、制動和轉向，實現(xiàn)全自動尋找車位和泊車，并自動避讓其他車輛和行人。

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 郭孔輝;李紅;宋曉琳;黃江;;自動泊車系統(tǒng)路徑跟蹤控制策略研究[J];中國公路學報;2015年09期

2 楊妮娜;梁華為;王少平;;平行泊車的路徑規(guī)劃方法及其仿真研究[J];電子測量技術;2011年01期

3 宋金澤;戴斌;單恩忠;孫振平;賀漢根;;融合動力學約束的自主平行泊車軌跡生成方法[J];中南大學學報(自然科學版);2009年S1期

4 徐津津;;雙向路徑規(guī)劃在垂直自動泊車系統(tǒng)中的仿真研究[J];天津汽車;2008年05期

5 王博;;基于超聲波測距技術的倒車雷達的應用和設計[J];黑龍江科技信息;2008年12期

6 費偉中;沈建新;周勇;;增量式光電編碼器計數(shù)與接口電路的設計[J];微特電機;2007年01期

7 楊昔陽,尤晴曦,李洪興;基于變論域理論的自動倒車控制[J];北京師范大學學報(自然科學版);2005年04期

8 劉敏華,蕭德云;基于相似度的多傳感器數(shù)據(jù)融合[J];控制與決策;2004年05期

9 于偉,張乃堯,白帆;倒車問題的模糊優(yōu)化控制方案[J];機電一體化;2001年05期

相關博士學位論文 前2條

1 姜輝;自動平行泊車系統(tǒng)轉向控制策略的研究[D];吉林大學;2010年

2 宋金澤;自主泊車系統(tǒng)關鍵技術研究[D];國防科學技術大學;2009年

相關碩士學位論文 前1條

1 雷典;輔助泊車系統(tǒng)仿人決策與控制研究[D];吉林大學;2013年

本文編號：2779355