本科课程论文题目自动泊车系统研究学院工程技术学院专业设计及其自动化年级2009级学号姓名指导教师冀杰目录摘要 (2)1 前言 (2)2正文 (2)2.1自动泊车系统技术理 (2)2.2研究现状与问题 (3)2.3商用历史与现状 (4)2.4自动泊车系统实现方式 (5)2.5研究展望 (6)参考文献 (7)自动泊车系统研究黄万强西南大学工程技术学院2009机械设计制造及其自动化1班摘要：自动泊车系统是一种通过探测车辆周围环境信息来找到合适的泊车位，从而控制车辆的转向、速度，使得车辆能够自主驶入泊车位的系统。

相比于人工泊车事故率高、倒车雷达智能度低，自动泊车系统提高了车辆的智能化水平和安全性，进一步降低了新手司机驾驶车辆的难度，也为将来实现车辆的自动驾驶打下基础。

本文从自动泊车系统的研究意义，技术原理，研究现状与问题，应用历史与现状，实现方式，研究展望等方面来对自动泊车系统进行介绍和探讨。

关键词：离子束加工1．前言随着经济水平的发展和人民生活水平的不断提高，一方面汽车拥有量越来越多，公路、街道、停车场、居民小区等拥挤不堪，可利用的泊车空间越来越少；另一方面，驾车新手逐年增多，由于不熟练导致的各种问题也很多。

美国密歇根大学交通研究所的Paul Green的研究表明，根据交通事故数据库统计资料和保险公司事故统计资料，泊车导致的事故占到各类事故的44％，其中大约1／2到3／4的泊车碰撞是倒车造成的，由此可见，倒车进行泊车是驾驶员容易出问题而导致交通事故的一个重要原因。

如何改善汽车的操控性，尤其是泊车过程中的不便利，消除安全隐患，迅速、准确、安全地将汽车停靠到合适的位置，逐渐引起了人们的关注。

2．正文2.1 自动泊车系统技术原理通常的泊车辅助系统是通过安装倒车雷达或后视影像系统，在泊车时给司机起到提示作用，以避免碰撞。

这种系统安装简单，使用也较为普及，但是仍然没有能够有效解决人们泊车容易出错的问题。

而自动泊车系统的基本功能是能够控制车辆自动完成泊车，在此过程中可以不需要司机的干预。

这样一种系统可以有效解决了新手司机泊车的烦恼，提高了车辆的智能化水平。

自动泊车系统的基本组成是：1)传感器系统，主要用来探测环境信息，寻找车位并实时反馈车辆位置信息。

2)中央控制系统，主要用来处理环境感知信息，并在线实时计算目标车位参数和车辆相对位置，判断可行性并确定自动泊车策略。

3)执行系统，主要根据中央控制系统的决策信息，控制方向盘和动力系统，忠实地按照决策路径控制车辆运动到泊车位。

自动泊车系统运行的基本过程是：1)通过传感器系统感知环境信息；2)根据传感器系统的信息得出有效车位信息、车辆相对位置，从而决策泊车初始位置 3)电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)根据传感器信息，实时进行环境建模，生成车辆运动路径，控制车辆无碰撞地自动运动到泊车位。

2.2研究现状与问题对于自动泊车问题，主要有两大类研究方法：1)路径规划。

即事先规划一个可行的几何路径，考虑环境约束、汽车运动学或动力学模型等；2)基于经验的控制算法。

根据泊车熟练的司机的经验，模拟司机的驾车行为，实时产生控制命令。

这种方法与车辆相对于泊车位的方向和位置有关，没有参考路径可循。

在对自动泊车问题的研究中，由于汽车系统的复杂性和实验的不便利，许多研究者采用与四轮式移动机器人相类似的方法。

2.2.1基于路径规划方法的研究路径规划方法通过生成既定路径控制车辆的运动轨迹。

这种方法依赖于控制器的精确性，控制效果并非完全可靠。

在泊车过程中，即使位置误差能够被后来的运动所补偿，也会增加相应的时间成本，从而影响自动泊车的效果。

芝加哥大学的Paromtchik提出了非完整约束条件下平行泊车的方法。

在泊车前，先扫描出泊车空间。

接着小车按照正弦曲线的轨迹向后运动。

在此过程中，通过控制转向角变化和速度来生成相应的一条运动轨迹。

为了保证车辆在倒车过程中不会碰撞到其他车辆或墙壁，根据泊车位的长宽以及车辆距离障碍物的距离进行离线查表,生成一条无碰撞的轨迹路线。

2.2.2基于经验方法的研究基于经验的方法采用智能控制算法对自动泊车问题进行研究。

以模糊控制方法为例，在获得小车的方向角后，基于小车相对泊车位置的纵向和横向距离，对不同的泊车位置，不同的泊车阶段会产生不同的模糊规则。

模糊控制会在每一个采样周期，根据小车相对于泊车位置的相对位姿，产生一个控制命令，可以有效补偿系统误差。

美国佛罗里达州大学的Yanan Zhao等提出了在紧凑空间中基于模糊逻辑的自动平行泊车鲁棒控制算法。

作者将小车看作是刚体，前轮运动方向与车身运动方向相同，建立了小车的运动学方程，设计了相应的模糊控制器并进行了仿真，验证了其算法的可靠性。

并以四轮移动小车ATRV-Jr为对象进行了自动泊车实验。

实验证明，在定位误差和泊车空间探测存在误差的情况下，小车仍然能够在紧凑空间内平行泊车。

2.3商用历史与现状自动泊车系统已经被看作是下一代汽车的热门应用产品。

1992年，大众(Volkswagen) 在其IRVW (Integrated Research Volkswagen) Futura概念车上采用了自动泊车技术。

IRVW是一款具有全自动泊车功能的汽车，驾驶员可以下车观看汽车自动泊车的全过程。

行李箱中安装了如同个人电脑大小的计算机来控制整个自动泊车系统。

大众当时估计这一功能会使汽车售价提高约3000美元，所以后来并没有将这套系统投入生产。

2003年，丰田开始在日式普锐斯混合动力车上提供可选自动泊车功能，即智能停车辅助系统(Intelligent Parking Assist)。

该功能是通过采用电动操纵系统和基于CCD 摄像机的后视监视器而实现的。

只需将汽车开到泊车位置的前方，然后在车载导航系统画面上根据提示指定泊车位置后，电动操纵系统将会自动工作，引导车辆到泊车位置，驾驶者只需操作刹车即可。

安装在尾部的CCD摄像机可利用捕捉到的图像数据计算出与目标间的距离。

距离计算的基点是后轮车轴的中间位置。

三年后，英国驾驶员花上700美元就可以在他们的普锐斯上增加自动泊车功能了。

到目前为止，英式普锐斯百分之七十的车主都选购了这项功能。

2005年，雪铁龙C3展示了车辆辅助泊车入位系统，城市泊车系统(City Park)，它使车辆在拥挤的市内泊车入位变得轻松自如。

2007年春，雪铁龙C4毕加索装配了博世泊车入位测量系统而成为全世界第一款配备有完善的泊车入位辅助系统的汽车。

司机需要泊车时，只需按下中控台上的操控按钮，泊车入位辅助系统就会开启，车速需保持在25km／h以下，系统会依靠位于车辆前、后保险杠上的4个测距传感器以及安装于前保险杠两侧2个额外的测距传感器，保证精确测量泊车位。

驾驶辅助系统能够及时通知汽车驾驶者预期的泊车位长度是否合适该车辆，在泊车过程中遇到障碍物会有提示信号。

2.4自动泊车系统的实现方式2.4.1 传感器的选择为实现车辆的自动定位，首先需要感知环境信息。

对于自动泊车系统来说，则需要实时测量车辆与障碍物之间的距离。

为了选择合适的传感器以满足测距需要，将主要传感器做简单对比。

从目前来看，毫米波雷达测距和激光雷达测距方式主要是汽车避撞应用的最广泛形式，超声波测距目前主要应用于倒车雷达。

对于自动泊车系统的测距要求而言，可以看到超声波测距传感器具有以下优点：1）对于色彩光照度不敏感，可用于识别逃命及漫反射性差的物体；2）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘会烟雾、电磁干扰等恶劣环境；3）结构简单，体积小，费用低，信号处理简单可靠，易于小型化和集成化。

特别是在空气测距中，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其他方法高。

2.4.2电动转向概述电动转向系统是一种通过电机提供转矩的转向系统。

不同于一般的电动助力转向系统仅在驾驶员操作方向盘时提供辅助转矩以减轻驾驶员的操舵力。

对于自动泊车系统，电动转向系统是实现车辆行为自主控制的重要组成部分。

电动转向系统由角位移／转矩传感器、车速传感器、电机和减速机构组成。

当ECU 采集到环境信息后，根据当前车速信号以及模糊控制输出信号，计算电机转矩的大小并输出相应的控制信号给驱动电路。

驱动电路提供相应的电压或电流给电机。

电机的输出转矩经涡轮蜗杆刚装置放大再施加给转向轴，从而完成转向控制。

转向轴的变化通过角位移／转矩传感器返回给ECU，形成反馈。

若出现故障或车速超出设定值，则停止对电机供电。

2.5研究展望由于自动泊车过程可分解为目标寻找，车体朝向调整，倒车和泊车位内位姿调自动泊车技术是现代车辆智能化的研究热点之一，受到了越来越多的关注。

虽然自动泊车系统还没有在汽车市场展开大规模的应用，但随着汽车和电子工业的发展，以及智能控制算法的研究与发展，自动泊车系统将得到更大的应用空间。

综合我所查阅的文献，自动泊车系统讲了可能的研究方向为：1)完善车辆转向系统的模型。

由于倒车过程中低速，本文假设车辆以均匀低速运动，并且没有考虑泊车位内有障碍物的情况，以运动学模型代替动力学模型，并不能完全仿真实际情况。

因此需要建立动力学模型来验证算法的可靠性。

2)没有考虑车辆启动、制动以及泊车各个阶段间的切换。

在以后的工作中需要考虑实际情况下分阶段设计的模糊控制器能否及时进行切换，平稳实现泊车，从而完善自动泊车控制系统的设计。

3)未能通过轮式移动机器人或实车进行实验。

将来应设计出完备的智能小车底盘控制系统，并将模糊逻辑控制器算法和优化后的控制算法转化后导入实际系统进行控制效果的验证。

而从智能小车到实际车辆的实验，又需要考虑汽车的动力、转角控制，系统更加复杂，安全性要求也很高，还有大量工作需要完善。

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