自动平行泊车的路径规划及其跟踪控制研究
发布时间：2021-03-08 18:24
随着人民生活的日益丰富,汽车这种代步工具也出现在越来越多的家庭之中。而城市中的停车空间有限,故停车位急剧减少,停车空间日益狭窄。所以泊车辅助系统（APS）在汽车辅助驾驶系统中占有日益重要的地位。本文以长安某款乘用车车型为研究对象,基于超声波雷达,研究车位检测算法,设计了多种路径规划策略,并基于预瞄模型设计路径跟踪控制器,搭建出整个平行泊车辅助系统仿真模型。首先,基于Prescan搭建平行泊车环境,通过车位探测需求计算超声波雷达的参数与安装位置和角度,对基于超声波雷达的车位探测方法展开了研究,分析了三种日常车位的探测方法,并对探测误差设计了补偿算法,提高了探测精度。然后,对三种平行泊车规划策略进行了深入的研究,探讨三种泊车规划策略的特性,在仿真层面考虑车辆的真实外形轮廓,对车辆4个角点进行圆角处理。然后基于圆角处理,对避撞约束进行设计,可以更加准确、合理地利用车库空间,提高路径的实用性。确立判断轨迹规划成功的条件的参数,通过该条件,探索三种泊车路径规划策略的极限泊车工况。通过比较在多个工况下的三径规划的策略有更小的极限车位尺寸和更大的极限侧向距离,而通过联合CarSim和Simulink...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车盲区视图
重庆大学硕士学位论文21.2.1平行自动泊车系统简介最早的自动泊车系统((AutomatedParkingSystem,APS)出现在1905年，发展至今，功能层面上已有很成熟的理论，一个完整的平行泊车系统一共包括以下几项功能：①能够自动识别停平行车位，并反馈给驾驶员；②能够根据车辆与车位间的相对位置关系，以及车位大小，自动规划出泊车路径，支持平行泊车和垂直泊车；③通过控制转向，使得车辆安全泊车；④在泊车过程中，能够对常见异常进行检测，并及时退出控制过程，同时反馈给驾驶员；⑤泊车过程中，能够实时反馈驾驶员周围障碍物情况，对驾驶员进行相关的操作提示。⑥完成泊车后，方向盘能够自动回位，并反馈驾驶员泊车结束；⑦整个泊车过程中，能够提示驾驶员所需的手动操作。图1.2自动泊车系统工作示意图Fig1.2Workingdiagramofautomaticparkingsystem如图1.2所示，泊车系统工作包括是定位、车位探测、平行泊车路径规划与控制、错误检测和人机交互。①雷达信号预处理环节是在众多超声波雷达信号中选出对目标信号输入到合适的模块里，并且将该信号进行滤波处理；②定位环节一般是由车辆自定位完成，由方向盘转角信号、车速信号和横摆角速度信号等作为定位算法的输入，输出则是车辆的在基于全局坐标系的坐标和航偏角，本文前期由于是在仿真层进行了工作，所以直接采用的是仿真软件自带的输出定位值；③车位探测环节则是由超声波雷达或者摄像头或者两种皆有的数据来判断该空间是否存在空车位，若存在则将该信息通过人机交互环节提示给驾驶员；1.2国内外研究现状
重庆大学硕士学位论文6以下是在体验这些车辆上的泊车系统的感受：①宝马：需要车身很正才提示泊车成功，但缺点是操作略显冗余。②沃尔沃：车位识别很准确，并且停的很正，人机交互很人性化。③大众：功能很全面，也简单实用，而且有较多车系配置该功能。④奔驰：需要在较大的车位才能识别车位，但侧向距离极限值较校⑤哈弗：简单好用。⑥吉利：上手难度低，而且泊车效果好。国产车企是在最近几年才在一些中高端车型里配置有该系统，比较有代表性的如吉利博瑞，并且系统大多来自国外的供应商，比如博士(BOSCH)。如图1.3吉利自动泊车系统体验示意图所示，在体验吉利泊车功能过程中，中控屏上的全景泊车辅助功能可以帮助驾驶员更自如的了解和控制整个泊车过程。距离前后障碍物很近才会持续报警，安全距离太精确，可以减少车辆前后移动的次数。图1.3吉利自动泊车系统体验图例Fig1.3Geelyautomaticparkingsystemexperiencelegend以上所有应用到实车上的自动泊车系统，都没有明确标明可以完成泊车功能的最小车位，以及车辆与障碍车的侧向距离的极限值是多少，这也导致了该功能成为了一个可有可无的功能，上述车辆中，最小车位尺寸最小的是大众迈腾，比车身长度大0.535m，但是需要来回调整多次车辆，并且最后停车位靠外，泊车成功率也偏低。因为驾驶员只能在车位比较大的时候使用此功能，而这时候不需要很难的技巧，凭驾驶员本身也是可以完成泊车功能的。所以要使该功能完全的被市场认可，对类似车位尺寸的工况参数必须要确定下来，让驾驶员心里可以确定在大于某个车位长度的时候，完全可以使用该功能，如此才可以完全发挥出该功能的优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于环视系统的车位检测方法[J]. 王晋疆,王鹏飞. 分析仪器. 2019(01)
[2]汽车超声波雷达辅助泊车系统开发[J]. 梁铎耀,梁雅淇,武斌,付向上. 中国新技术新产品. 2018(19)
[3]联网智能车运动学仿真基础环境构建方法[J]. 柴琳果,蔡伯根,上官伟,王剑,王化深. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]基于模型预测控制的无人驾驶汽车的轨迹跟踪[J]. 李金良,郝亮,曹植. 汽车工程师. 2017(10)
[5]超声波测距的设计与实现——硬件设计[J]. 邰洪利,张欢,邓俊. 电脑迷. 2017(08)
[6]基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪[J]. 赵林峰,徐磊,陈无畏. 中国机械工程. 2017(08)
[7]浅谈超声波测距[J]. 绳玉玲. 电子制作. 2017(07)
[8]基于B样条理论的平行泊车路径规划[J]. 李红,王文军,李克强. 中国公路学报. 2016(09)
[9]基于Pure Pursuit算法的智能车路径跟踪[J]. 段建民,杨晨,石慧. 北京工业大学学报. 2016(09)
[10]多段式自动泊车路径规划及其关键技术[J]. 钱立军,胡伟龙,刘庆,吴冰. 吉林大学学报(工学版). 2016(03)
博士论文
[1]多段式平行泊车轨迹动态规划及系统控制[D]. 胡伟龙.合肥工业大学 2016
[2]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于无线传感器技术的车辆定位系统研究[D]. 吴明方.南京邮电大学 2017
[2]基于全景视觉自动泊车的停车位检测与识别方法[D]. 李磊.西安电子科技大学 2018
[3]基于双目视觉的车库泊车位检测研究与实现[D]. 韩雨松.重庆大学 2018
[4]基于无模型自适应控制的自动泊车系统[D]. 董航瑞.北京交通大学 2014
[5]电动助力转向系统角度传感器的设计研究[D]. 赵允喜.武汉理工大学 2012
[6]自动平行泊车车位超声探测与转向控制算法研究[D]. 尚世亮.吉林大学 2009
[7]轿车自动倒库转向控制几何推导算法和模糊逻辑算法研究[D]. 张辉.吉林大学 2008
本文编号：3071462
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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重庆大学硕士学位论文21.2.1平行自动泊车系统简介最早的自动泊车系统((AutomatedParkingSystem,APS)出现在1905年，发展至今，功能层面上已有很成熟的理论，一个完整的平行泊车系统一共包括以下几项功能：①能够自动识别停平行车位，并反馈给驾驶员；②能够根据车辆与车位间的相对位置关系，以及车位大小，自动规划出泊车路径，支持平行泊车和垂直泊车；③通过控制转向，使得车辆安全泊车；④在泊车过程中，能够对常见异常进行检测，并及时退出控制过程，同时反馈给驾驶员；⑤泊车过程中，能够实时反馈驾驶员周围障碍物情况，对驾驶员进行相关的操作提示。⑥完成泊车后，方向盘能够自动回位，并反馈驾驶员泊车结束；⑦整个泊车过程中，能够提示驾驶员所需的手动操作。图1.2自动泊车系统工作示意图Fig1.2Workingdiagramofautomaticparkingsystem如图1.2所示，泊车系统工作包括是定位、车位探测、平行泊车路径规划与控制、错误检测和人机交互。①雷达信号预处理环节是在众多超声波雷达信号中选出对目标信号输入到合适的模块里，并且将该信号进行滤波处理；②定位环节一般是由车辆自定位完成，由方向盘转角信号、车速信号和横摆角速度信号等作为定位算法的输入，输出则是车辆的在基于全局坐标系的坐标和航偏角，本文前期由于是在仿真层进行了工作，所以直接采用的是仿真软件自带的输出定位值；③车位探测环节则是由超声波雷达或者摄像头或者两种皆有的数据来判断该空间是否存在空车位，若存在则将该信息通过人机交互环节提示给驾驶员；1.2国内外研究现状
重庆大学硕士学位论文6以下是在体验这些车辆上的泊车系统的感受：①宝马：需要车身很正才提示泊车成功，但缺点是操作略显冗余。②沃尔沃：车位识别很准确，并且停的很正，人机交互很人性化。③大众：功能很全面，也简单实用，而且有较多车系配置该功能。④奔驰：需要在较大的车位才能识别车位，但侧向距离极限值较校⑤哈弗：简单好用。⑥吉利：上手难度低，而且泊车效果好。国产车企是在最近几年才在一些中高端车型里配置有该系统，比较有代表性的如吉利博瑞，并且系统大多来自国外的供应商，比如博士(BOSCH)。如图1.3吉利自动泊车系统体验示意图所示，在体验吉利泊车功能过程中，中控屏上的全景泊车辅助功能可以帮助驾驶员更自如的了解和控制整个泊车过程。距离前后障碍物很近才会持续报警，安全距离太精确，可以减少车辆前后移动的次数。图1.3吉利自动泊车系统体验图例Fig1.3Geelyautomaticparkingsystemexperiencelegend以上所有应用到实车上的自动泊车系统，都没有明确标明可以完成泊车功能的最小车位，以及车辆与障碍车的侧向距离的极限值是多少，这也导致了该功能成为了一个可有可无的功能，上述车辆中，最小车位尺寸最小的是大众迈腾，比车身长度大0.535m，但是需要来回调整多次车辆，并且最后停车位靠外，泊车成功率也偏低。因为驾驶员只能在车位比较大的时候使用此功能，而这时候不需要很难的技巧，凭驾驶员本身也是可以完成泊车功能的。所以要使该功能完全的被市场认可，对类似车位尺寸的工况参数必须要确定下来，让驾驶员心里可以确定在大于某个车位长度的时候，完全可以使用该功能，如此才可以完全发挥出该功能的优势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于环视系统的车位检测方法[J]. 王晋疆,王鹏飞. 分析仪器. 2019(01)
[2]汽车超声波雷达辅助泊车系统开发[J]. 梁铎耀,梁雅淇,武斌,付向上. 中国新技术新产品. 2018(19)
[3]联网智能车运动学仿真基础环境构建方法[J]. 柴琳果,蔡伯根,上官伟,王剑,王化深. 华南理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]基于模型预测控制的无人驾驶汽车的轨迹跟踪[J]. 李金良,郝亮,曹植. 汽车工程师. 2017(10)
[5]超声波测距的设计与实现——硬件设计[J]. 邰洪利,张欢,邓俊. 电脑迷. 2017(08)
[6]基于自抗扰控制的自动泊车路径跟踪[J]. 赵林峰,徐磊,陈无畏. 中国机械工程. 2017(08)
[7]浅谈超声波测距[J]. 绳玉玲. 电子制作. 2017(07)
[8]基于B样条理论的平行泊车路径规划[J]. 李红,王文军,李克强. 中国公路学报. 2016(09)
[9]基于Pure Pursuit算法的智能车路径跟踪[J]. 段建民,杨晨,石慧. 北京工业大学学报. 2016(09)
[10]多段式自动泊车路径规划及其关键技术[J]. 钱立军,胡伟龙,刘庆,吴冰. 吉林大学学报(工学版). 2016(03)
博士论文
[1]多段式平行泊车轨迹动态规划及系统控制[D]. 胡伟龙.合肥工业大学 2016
[2]自主泊车系统关键技术研究[D]. 宋金泽.国防科学技术大学 2009
硕士论文
[1]基于无线传感器技术的车辆定位系统研究[D]. 吴明方.南京邮电大学 2017
[2]基于全景视觉自动泊车的停车位检测与识别方法[D]. 李磊.西安电子科技大学 2018
[3]基于双目视觉的车库泊车位检测研究与实现[D]. 韩雨松.重庆大学 2018
[4]基于无模型自适应控制的自动泊车系统[D]. 董航瑞.北京交通大学 2014
[5]电动助力转向系统角度传感器的设计研究[D]. 赵允喜.武汉理工大学 2012
[6]自动平行泊车车位超声探测与转向控制算法研究[D]. 尚世亮.吉林大学 2009
[7]轿车自动倒库转向控制几何推导算法和模糊逻辑算法研究[D]. 张辉.吉林大学 2008
本文编号：3071462
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