自动泊车系统关键技术研究

作     者：王晓彤 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高锋

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 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：自动泊车 轨迹规划 车辆定位 跟踪控制 

摘      要：随着车辆智能化程度的提高,自动泊车技术逐渐成为研究热点。自动泊车功能不仅提升了泊车便利性、安全性,而且具有广泛的应用前景和社会价值,能够进一步推动汽车智能化产业链的发展。本文针对自动泊车系统关键技术进行研究,通过设计轨迹规划系统、车辆定位系统和跟踪控制系统,实现能够满足安全性和可靠性的自动泊车功能。首先,针对搭载超声波传感器的自动泊车系统进行总体设计,并对基于车辆侧方传感器的车位检测算法进行验证。实验表明,对于车位边沿检测存在误差的情况,通过设置补偿参数可以使泊车系统识别到准确的车位长度。其次,建立泊车过程的运动学模型,在考虑车辆位置约束和碰撞约束的情况下,规划基于圆弧和直线的多段式泊车路径。通过设计不同工况的仿真实验,证明所述算法可以实现有效的泊车路径规划。进一步,为保证泊车过程轨迹跟踪控制的精度,对基于轮速传感器的车辆定位方法进行研究。通过设计卡尔曼滤波器滤除轮速噪声和利用最小二乘法估计车轮滚动半径的修正系数,可以得到更加准确的轮速信息,使车辆位置最大误差控制在1%范围内,为跟踪控制系统提供了更加准确的位置反馈信息。本文提出了一种基于轨迹特征参数的数据存储方法,通过设计以轨迹横向距离误差作为输入变量、方向盘转角信号作为输出变量的预瞄式PID控制系统,对车辆进行跟踪控制,仿真实验表明所述控制策略具有可行性。为验证自动泊车系统的性能,本文基于dSPACE快速控制原型,搭建了具备感知功能、决策功能和人机交互功能的试验样车总体架构,并设计了多组不同车位尺寸、不同泊车方位的工况进行测试验证。试验结果表明,当车位大小适中、泊车过程满足相关技术指标时,无论选择左侧车位还是右侧车位,车辆均能实现平行泊车和垂直泊车。