基于模型预测控制的自动泊车系统设计与研究

发布时间：2021-05-18 01:48

　　随着汽车保有量的持续增加,城市中泊车位数量愈发紧张,由于泊车失误造成的交通事故的问题十分严峻。自动泊车系统作为高级辅助驾驶系统的重要组成部分,能够在无需人工干预的情况下,快速、安全地控制车辆驶入泊车位,有效地减轻驾驶员负担,降低泊车时事故发生的概率。根据当前自动泊车系统的研究现状,本文对曲率连续的路径进行规划设计,并将模型预测控制方法应用到泊车路径跟踪控制器上进行研究。首先,采取将超声波传感器和轮速脉冲传感器结合的方式实现车位的检测和泊车初始位置获取。为了提高测量数据稳定性和精度,防止单个雷达失效的情况,提出使用同侧的两个超声波雷达同时对车位进行探测,并结合基于相似度的数据融合方法得到更准确的车位信息。然后,对车辆低速运动过程进行研究,建立了基于后轴中心为参考点的运动学模型,明确了该参考点在车速和方向盘转角输入下的运动规律,并将规律推广到车身各顶点。分析了单步平行泊车的车辆运动学条件和碰撞约束条件,并将其作为非线性约束,基于B样条曲线理论设计路径优化函数。在此基础上,选取多个泊车起点进行MATLAB路径规划仿真,验证了路径规划方法的合理性。为了跟踪规划出的目标路径,先采用基于EKF的航... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 自动泊车系统研究现状
        1.2.1 国外自动泊车研究现状
        1.2.2 自动泊车国内研究现状
        1.2.3 自动泊车应用现状
        1.2.4 存在问题
    1.3 论文主要研究内容
第2章 基于超声波雷达的车位检测方法
    2.1 超声波的测距原理
    2.2 车位检测原理
    2.3 车位补偿修正方法
    2.4 基于双超声波探头的车位探测优化
    2.5 本章小结
第3章 车辆路径规划方法研究
    3.1 车辆运动学建模
        3.1.1 泊车相关参数
        3.1.2 基于阿克曼转向的车辆运动学模型
    3.2 平行泊车空间分析
        3.2.1 最小车位计算
        3.2.2 泊车起始点区域限制
    3.3 基于B样条的路径规划
        3.3.1 B样条简介
        3.3.2 规划路径约束条件
        3.3.3 泊车曲线函数的生成与仿真
    3.4 本章小结
第4章 平行泊车路径跟踪控制器设计
    4.1 车辆状态估计
        4.1.1 传统航迹推算法
        4.1.2 扩展卡尔曼滤波简介
        4.1.3 基于扩展卡尔曼滤波的航迹推算方法
    4.2 基于模型预测控制的路径跟踪控制器设计
        4.2.1 模型预测控制原理
        4.2.2 基于模型预测控制的控制器设计
        4.2.3 约束条件设定
        4.2.4 模型预测控制参数确定
            4.2.4.1 模型预测控制相关参数简介
            4.2.4.2 模型预测参数确定
    4.3 纯追踪模型控制算法
    4.4 本章小结
第5章 仿真与实验验证
    5.1 仿真验证
        5.1.1 仿真平台搭建
        5.1.2 车辆位姿估计仿真验证
        5.1.3 路径追踪控制器验证
    5.2 实验验证
        5.2.1 车辆平台介绍
        5.2.2车位检测实验
            5.2.2.1 传感器介绍与验证
            5.2.2.2 车位检测验证
        5.2.3平行泊车路径跟踪实验
            5.2.3.1 实验结果分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三阶反正切函数模型的平行泊车轨迹规划[J]. 彭莉斯,朱明,蒋涛,杨长露,杨强.  测控技术. 2018(07)
[2]基于库位跟踪的自动泊车决策规划系统[J]. 熊璐,严森炜,余卓平,张培志.  汽车技术. 2018(08)
[3]自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制[J]. 张亮修,吴光强,郭晓晓.  同济大学学报(自然科学版). 2016(10)
[4]基于伪谱法的自主泊车路径规划方法[J]. 叶林铨,祝辉,梅涛.  计算机工程. 2017(02)
[5]自动泊车系统关键技术及应用分析[J]. 于栋,沈峥楠.  汽车实用技术. 2016(03)
[6]基于超声波传感器的自动泊车车位补偿检测法[J]. 何伟.  中国仪器仪表. 2016(02)
[7]基于坐标补偿的自动泊车系统无模型自适应控制[J]. 侯忠生,董航瑞,金尚泰.  自动化学报. 2015(04)
[8]自主驾驶车辆的预测避障控制[J]. 余如,郭洪艳,陈虹.  信息与控制. 2015(01)
[9]模糊控制理论在车辆垂直泊车中的应用[J]. 吴建强,周力,邱萌萌,汪磊.  浙江万里学院学报. 2014(05)
[10]面向车位识别的相似度数据融合算法[J]. 朴昌浩,温球良,苏岭,张强,禄盛.  汽车安全与节能学报. 2014(01)

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

硕士论文
[1]乘用车自动泊车系统路径规划与仿真分析[D]. 吴中伟.华南理工大学 2018
[2]基于EPS的自动泊车路径规划及跟踪控制研究[D]. 徐磊.合肥工业大学 2017
[3]自动泊车系统建模与控制策略研究[D]. 曹玉飞.重庆交通大学 2016
[4]基于连续曲率的平行泊车路径规划研究[D]. 张驰.合肥工业大学 2015
[5]四轮转向车辆智能泊车系统[D]. 黄燕.重庆交通大学 2012
[6]基于激光雷达的自动泊车系统研究[D]. 史晓磊.上海交通大学 2010



本文编号：3192872