基于车位场景智能识别技术的全自动垂直泊车系统研究

作     者：李臣旭 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江浩斌

授予年度：2016年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：车位场景识别 全自动垂直泊车 电动汽车 路径规划 非光滑控制 

摘      要：近年来自动泊车技术作为一项重要的驾驶辅助技术成为汽车工程技术领域的研究热点。目前正在逐步推广应用的半自动泊车系统仍需要驾驶员来控制车速、档位和制动,智能化程度还需进一步提高;在垂直泊车时,为避免泊入车位后由于侧方空间过小导致驾驶员无法开启车门的问题,在识别有效车位时采取十分保守的策略(即设定的车位宽度裕量过大),导致一些相对较狭的有效车位不能被泊车系统所识别,因而降低了有效车位的利用率。为了提高有效车位利用率、停取车便利性以及泊车系统的智能化、自动化水平,本文以电动汽车为载体,研究基于车位场景智能识别技术的全自动垂直泊车系统,从泊车位场景识别、泊车路径规划、路径跟踪控制和泊车控制系统设计等四个方面开展研究。首先,研究了泊车位场景的智能识别方法。用测距传感器测量空闲泊车位的几何参数,用视觉传感器识别目标车位两侧已停放车辆的朝向,着重研究车辆停放朝向的检测方法。运用Adaboost算法训练车辆检测器,基于彩色模型算法对车辆图像进行红色尾灯检测,根据是否检测到红色尾灯来判断泊车位两侧车辆的停放朝向,实现车位场景的智能识别。其次,分析泊车系统实现垂直泊车的工作过程,根据国家规定和试验车尺寸设定目标泊车位尺寸,分析泊车过程中车辆运动学特性和运动约束条件,建立车辆运动学模型并提出泊车约束条件。对常见垂直泊车位场景进行建模分析,借鉴熟练驾驶员在垂直泊车时操控车辆运动的实际路径,规划理想的泊车路径。然后,以电动汽车为载体,分析泊车过程中的车辆运动规律,提出基于非光滑控制理论的路径跟踪控制方法。为真实准确的反映出车辆运动状况,基于车辆动力学模型设计了自动泊车路径跟踪控制器,控制车辆跟踪规划路线,提高泊车精度,仿真实验验证了所设计路径跟踪控制器的有效性。最后,基于电动汽车开发了全自动垂直泊车控制器,包括泊车控制子系统、助力转向系统和车速控制模块,泊车控制子系统包括环境感知、传感器信号处理、语音和电源等四个模块。设计了控制系统硬件电路和系统程序,考虑了软硬件抗干扰性能,并进行了泊车控制器的装车试验。结果表明,控制器在车位场景识别、路径选择和泊车精度上均有较好的效果。