自動(dòng)平行泊車技術(shù)綜述

劇　季，陳淑榮，孟　飛

(1.上海海事大學(xué) 信息工程學(xué)院，上海 201306；2.上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

自動(dòng)平行泊車技術(shù)綜述

劇季1，陳淑榮1，孟飛2

(1.上海海事大學(xué) 信息工程學(xué)院，上海 201306；2.上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306)

摘要：在汽車數(shù)量逐年增加、城市中停車空間日益緊張的情況下，如何安全泊車成為駕駛員面臨的難題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者很早就開(kāi)始了自動(dòng)平行泊車技術(shù)的研究，如今自動(dòng)平行泊車技術(shù)已經(jīng)引起了研究者廣泛的重視。筆者從技術(shù)模型層面討論了路徑規(guī)劃和最小車位檢測(cè)兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)分析自動(dòng)平行泊車的研究現(xiàn)狀,并結(jié)合自動(dòng)平行泊車系統(tǒng)的具體應(yīng)用，對(duì)當(dāng)前汽車的運(yùn)動(dòng)模型、泊車路徑進(jìn)行規(guī)劃、相應(yīng)的控制算法以及試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證方案的可行性進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)泊車；模糊控制；路徑規(guī)劃；最小車位；自動(dòng)泊車系統(tǒng)

隨著機(jī)動(dòng)車保有量的迅速增加，道路交通和安全駕駛面臨的挑戰(zhàn)日益增多。據(jù)調(diào)查，我國(guó)22%的汽車交通事故是由泊車引起的。在狹窄的空間內(nèi)安全平行泊車并不是一件容易的事。在倒車過(guò)程中，駕駛員無(wú)法完全了解汽車周圍的環(huán)境情況，只能依靠倒車鏡和倒車?yán)走_(dá)來(lái)觀察汽車周邊情況。然而，上述輔助泊車工具所觀測(cè)的視角是有限的。在倒車過(guò)程中，駕駛員不僅需要控制轉(zhuǎn)向、離合、剎車、油門，同時(shí)還要時(shí)不時(shí)轉(zhuǎn)身檢查車后方以及車身兩側(cè)的情況。可見(jiàn)，倒車是一個(gè)較為復(fù)雜的過(guò)程，需要駕駛員精確控制車輛。如果在路邊泊車出現(xiàn)事故，在造成經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致交通堵塞，甚至可能危及駕駛員的生命安全。因此，安全性問(wèn)題是駕駛員在平行泊車過(guò)程中最為重要的一個(gè)問(wèn)題。

隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在“智能汽車”上所涉及的控制、傳感器等技術(shù)已經(jīng)得到長(zhǎng)足發(fā)展，現(xiàn)今很多汽車廠商已經(jīng)宣稱研制出 “智能汽車”，但大部分還停留在概念車階段。自動(dòng)泊車作為汽車智能化的一個(gè)重要的方向，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。自動(dòng)泊車系統(tǒng)通過(guò)安裝在車體上的傳感器來(lái)感知周圍的環(huán)境，驅(qū)動(dòng)裝置按照預(yù)先設(shè)定好的數(shù)學(xué)模型，由控制算法來(lái)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倒車過(guò)程。自動(dòng)泊車系統(tǒng)根據(jù)事先設(shè)計(jì)好的策略對(duì)方向盤進(jìn)行位置跟蹤控制，避免發(fā)生車輛碰撞，提升了倒車的安全性，能夠減輕駕駛員泊車時(shí)的心里負(fù)擔(dān)，幫助駕駛員安全將車停到相應(yīng)的停車位中。因此，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車對(duì)輔助駕駛員泊車，減少泊車事故具有極其重要的意義。

1自動(dòng)平行泊車

自動(dòng)泊車是車輛自動(dòng)判斷出停車位并自動(dòng)駛?cè)胲囄欢话l(fā)生摩擦、碰撞，包括平行泊車、垂直泊車和一定角度泊車。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車的基礎(chǔ)是自動(dòng)泊車系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境的檢測(cè)，即通過(guò)傳感器完成車位探測(cè)、車身定位以及泊車方向的確認(rèn)。

自動(dòng)泊車首先是要判斷是否有合適的停車位。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，首先對(duì)停車位的長(zhǎng)寬有一定的要求，需要大于系統(tǒng)的設(shè)定值，以車身為參考，長(zhǎng)度大于車長(zhǎng)若干厘米，寬度大于車寬若干厘米。倒車軌跡的處理分為兩種，一種是規(guī)劃泊車，即按照設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)好的路線進(jìn)行平行泊車，方向盤轉(zhuǎn)向角度及對(duì)應(yīng)的時(shí)間都是規(guī)劃好的，沒(méi)有多少變動(dòng)性；另一種是經(jīng)驗(yàn)泊車，即研發(fā)人員擬定一條大致的倒車軌跡，在正式倒車過(guò)程中再根據(jù)實(shí)際情況微調(diào)倒車路線。

平行泊車過(guò)程可以概括為：當(dāng)汽車在初始位置，自動(dòng)泊車系統(tǒng)首先計(jì)算出相應(yīng)的路線，駕駛員確認(rèn)自動(dòng)泊車開(kāi)始后，雙手松開(kāi)方向盤，控制油門和離合，使汽車低速行駛配合自動(dòng)泊車的轉(zhuǎn)向。如果把汽車看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則整個(gè)倒車過(guò)程可以看作兩端圓弧相切的過(guò)程。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1建立汽車運(yùn)動(dòng)模型

汽車運(yùn)動(dòng)模型是研究自動(dòng)泊車的基礎(chǔ)。首先，自動(dòng)泊車需要對(duì)其運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行規(guī)劃；其次，由于泊車時(shí)車速較低，一般認(rèn)為汽車沒(méi)有側(cè)滑，并且把汽車看作剛體，需分析汽車各個(gè)頂點(diǎn)、四個(gè)輪胎與地面接觸點(diǎn)、汽車中心以及偏向角度間幾何關(guān)系。因此，建立汽車運(yùn)動(dòng)模型是研究自動(dòng)泊車的重要環(huán)節(jié)。

在自動(dòng)泊車中，建立汽車的運(yùn)動(dòng)模型這一技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其中的關(guān)鍵技術(shù)是平行泊車的轉(zhuǎn)向控制和路徑規(guī)劃。

2.2路徑規(guī)劃

路徑規(guī)劃時(shí)，常將汽車后輪中點(diǎn)或者內(nèi)側(cè)后輪的軌跡看作整個(gè)汽車的運(yùn)動(dòng)軌跡。忽略方向盤轉(zhuǎn)向時(shí)間，如果將汽車內(nèi)側(cè)后輪看作一個(gè)點(diǎn)，倒車軌跡可以簡(jiǎn)化成兩段相切的圓弧，如圖1所示。

圖1　倒車軌跡簡(jiǎn)化圖

一條良好的倒車曲線不僅要求汽車順利地倒入停車位，不能與周圍障礙物發(fā)生摩擦、碰撞，而且還需要考慮停車后的汽車姿態(tài)，盡可能縮短有效車位的大小。

在規(guī)劃路徑時(shí)，倒車起點(diǎn)、兩端圓弧的切點(diǎn)、倒車終點(diǎn)是三個(gè)關(guān)鍵的位置。此外，確定倒車圓弧半徑的大小也非常重要，而圓弧的半徑受到的約束條件為：(1)停車位的大小；(2)汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑；(3)起始位置的確定。

兩條圓弧半徑選取的計(jì)算比較困難，一般可以先設(shè)定一個(gè)圓弧的半徑，再計(jì)算另一個(gè)。把泊車的過(guò)程看作從停車位駛出的逆過(guò)程。以圖2為示例，假設(shè)汽車在停車位以最小的轉(zhuǎn)向半徑R1駛出車位，在切點(diǎn)位置朝相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，第二段圓弧的半徑R2未知。根據(jù)駕駛員的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)車身與汽車初始方向成45°時(shí)，汽車所在的位置A點(diǎn)為圓弧的切點(diǎn)。由汽車運(yùn)動(dòng)模型可以計(jì)算出該點(diǎn)的坐標(biāo)。

圖2　泊車切點(diǎn)示意圖

假設(shè)汽車在車位以最小轉(zhuǎn)向半徑駛出時(shí)，圓心O在后輪所在的直線上，圓心到車身外側(cè)的頂點(diǎn)為半徑作圓(圖3)。只要汽車外側(cè)頂點(diǎn)B不發(fā)生碰撞，這個(gè)車位即為最小有效車位，長(zhǎng)度即圖3中L所示。

圖3　汽車最小車位示意

2.3轉(zhuǎn)向控制

泊車過(guò)程中對(duì)方向盤的控制可以簡(jiǎn)化為兩個(gè)階段：方向盤向一個(gè)方向打死(或者保持一定的角度)，保持一段時(shí)間，當(dāng)汽車到達(dá)兩端圓弧相切的位置，方向盤快速向反方向打死(或者保持一定的角度)。由于轉(zhuǎn)向電機(jī)控制方向盤打死需要一些時(shí)間，不是一瞬間內(nèi)就能完成的動(dòng)作，所以不可能嚴(yán)格按規(guī)劃的路線進(jìn)行。在泊車過(guò)程中，通過(guò)模糊控制理論，根據(jù)汽車的位置和航向角，對(duì)汽車的姿態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，可以彌補(bǔ)車輛側(cè)滑、傳動(dòng)轉(zhuǎn)置的誤差，讓汽車回歸事先規(guī)劃的路線。

如果平行泊車過(guò)程中汽車一旦發(fā)生側(cè)滑，車輛會(huì)偏離規(guī)劃的路徑，系統(tǒng)無(wú)法彌補(bǔ)該誤差，若采用多次進(jìn)退來(lái)消除這個(gè)誤差，反而增加了泊車的時(shí)間成本，因此一般對(duì)轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)行模糊控制。

3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，對(duì)于自動(dòng)平行泊車的研究很多，大致分為兩個(gè)方面：一是路徑規(guī)劃，建立起汽車運(yùn)動(dòng)模型后，研究者根據(jù)車位分布的情況，加一些防止碰撞的約束條件，規(guī)劃處一條路徑，然后控制汽車轉(zhuǎn)向和車速，使車輛進(jìn)入停車位。常用的路徑有正弦曲線和兩端圓弧相切。另一方面是基于經(jīng)驗(yàn)的算法研究，研究人員通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、模糊控制、自組織自適應(yīng)算法、蟻群算法等方法設(shè)計(jì)出智能控制器。

3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)自動(dòng)泊車的研究起步較早，早在1989年斯坦福大學(xué)的Derrick Nguyen和Bernard Windrow教授首次發(fā)表了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的半掛車自動(dòng)泊車研究成果[1]。1990年，南加州大學(xué)的Seong Gon和Bart Kosko發(fā)表了《卡車倒車控制系統(tǒng)中模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的比較》[2]，該文指出：在解決小車倒車問(wèn)題時(shí)，模糊控制比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更精確，誤差更小[3]。1994年，Laumont 等人通過(guò)計(jì)算兩條路徑的方法第一次實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)平行泊車[4]，第一條是不考慮不完全約束條件的情況下，規(guī)劃出一條避免碰撞的路徑，第二條軌跡是滿足上一條忽略的約束條件下，使兩條路徑盡可能吻合。1999年，英國(guó)K.Jiang、L.D.Seneviratne等人將平行自動(dòng)泊車分為檢測(cè)、定位、調(diào)整三個(gè)階段，路徑是在可能碰撞區(qū)外規(guī)劃的，采用圓弧和若干直線相接，可以在車位和汽車尺寸已知的情況下直接倒車，并且路徑是唯一的。此外還研究了速度因素、橫縱向運(yùn)動(dòng)、狹小空間汽車轉(zhuǎn)角限制等不確定因素給泊車帶來(lái)的影響，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)搭載泊車系統(tǒng)機(jī)器人驗(yàn)證了方案的可行性[5]。之后，荷蘭的Ming Feng Hsieh等人針對(duì)泊車過(guò)程中汽車可能無(wú)法嚴(yán)格按照規(guī)劃的路徑行駛，建立了一種可以實(shí)時(shí)控制的泊車控制器，該控制算法可以根據(jù)不同起始位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，并通過(guò)汽車模型驗(yàn)證了算法的可行性[6]。

為了適應(yīng)不同環(huán)境下的自動(dòng)泊車，日本千葉大學(xué)的Liu 等人以汽車速度和轉(zhuǎn)向角為控制參量的方法，針對(duì)轉(zhuǎn)向角和車位的限制進(jìn)行路徑規(guī)劃，采用實(shí)時(shí)避障算法使該系統(tǒng)適用于多種泊車情況[7]。

美國(guó)佛羅里達(dá)州大學(xué)的Zhao等人研究在自動(dòng)泊車中應(yīng)用模糊控制的技術(shù)，研究了狹小車位的自動(dòng)平行泊車，并通過(guò)精確計(jì)算、大量仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模糊控制的可行性，該控制系統(tǒng)可以對(duì)于1.4倍車長(zhǎng)的停車空間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平行泊車[8]。

為了提高定位的精確度，韓國(guó)的Young-Woo Ryu等人用模糊控制的方式在前人的基礎(chǔ)上改進(jìn)了泊車系統(tǒng)，試驗(yàn)中采用視頻傳感器和16個(gè)超聲波傳感器進(jìn)行車輛定位，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)算法減小視頻傳感器所產(chǎn)生的圖像變形，控制系統(tǒng)中采用基于FLC的Heuristics的算法，利用ES微調(diào)控制器控制輸入輸出參數(shù)，極大地提高了定位的精確度，并用輪式機(jī)器人驗(yàn)證了該控制系統(tǒng)的可行性[9]。

3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)泊車技術(shù)研究起步較晚，對(duì)泊車問(wèn)題的研究尚停留在初級(jí)階段，主要以Kosko倒車系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)汽車倒車入庫(kù)進(jìn)行研究。Kosko問(wèn)題為在一個(gè)100 m×100 m的廣場(chǎng)(封閉區(qū)域)內(nèi)，控制系統(tǒng)檢測(cè)到車輛位置坐標(biāo)和車身與水平夾角，以此為基礎(chǔ)控制車輛的轉(zhuǎn)向，控制車輛從小門駛出區(qū)域。

1999年，西安電子科技大學(xué)的李漢兵等人研究了模糊控制預(yù)測(cè)器，解決了任意位置下駛出小門的問(wèn)題。由于Kosko倒車系統(tǒng)中存在一些死區(qū)，當(dāng)汽車靠近封閉區(qū)域邊界時(shí)，車輛無(wú)法從小門倒車出庫(kù)，李漢兵等人方法解決從死區(qū)倒車的問(wèn)題，讓車首先進(jìn)入該點(diǎn)，再進(jìn)行倒車，能不改變Kosko倒車規(guī)則的情況下，解決了從死區(qū)倒車的問(wèn)題[10]。

2001年，清華大學(xué)的于偉等人以Kosko的模糊控制為切入點(diǎn)，針對(duì)卡車倒車過(guò)程中所涉及到的復(fù)雜環(huán)境等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的方式驗(yàn)證了卡車倒車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，采用遺傳算法對(duì)控制器輸入輸出量進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，縮短了倒車軌跡和倒車時(shí)間，但仍沒(méi)有解決倒車存在“死區(qū)”的問(wèn)題[11]。之后，北京師范大學(xué)的楊昔陽(yáng)采用變域論模糊控制器，該控制器使參數(shù)隨著產(chǎn)生的誤差進(jìn)行調(diào)整，大大提高了控制器的靈活性[12]。將該方案與普通模糊控制仿真相比較，結(jié)果證明適應(yīng)性和控制準(zhǔn)確度比普通模糊控制要好。

2007年，吉林大學(xué)的李占江針對(duì)遺傳算法和模糊控制理論進(jìn)行研究，分別對(duì)自動(dòng)平行泊車、自動(dòng)垂直泊車、自動(dòng)斜式泊車設(shè)計(jì)了模糊控制器，通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)控制輸入和控制輸出的選取、預(yù)備停車位置以及停車區(qū)間的長(zhǎng)度和寬度對(duì)自動(dòng)泊車的控制效果影響大，認(rèn)為研究重點(diǎn)應(yīng)放在倒車控制中轉(zhuǎn)向控制器的控制算法上[13]。

2009年，吉林大學(xué)的張輝針對(duì)自動(dòng)倒車入庫(kù)的目標(biāo)庫(kù)的選擇、轉(zhuǎn)向控制算法、行為控制進(jìn)行了研究。他首先推導(dǎo)出汽車低速倒車模型，根據(jù)模型進(jìn)行了REEDS算法、模糊邏輯算法、估算算法和ANFIS的仿真，得到了方向盤轉(zhuǎn)向角與路程的關(guān)系，最后與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比，選擇了典型初始狀態(tài)進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)[14]。張輝的創(chuàng)新之處在于：根據(jù)路程數(shù)據(jù)估算汽車的橫縱坐標(biāo)位置；由估算算法實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)倒庫(kù)；設(shè)計(jì)了能實(shí)現(xiàn)捷達(dá)車自動(dòng)倒庫(kù)的模糊邏輯控制器；對(duì)轉(zhuǎn)角與路程的關(guān)系進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)，以減小車速對(duì)倒車的影響。同年，吉林大學(xué)的尚世亮針對(duì)車位探測(cè)和定位算法展開(kāi)研究，認(rèn)為泊車過(guò)程中路徑運(yùn)動(dòng)模型中的控制由四個(gè)時(shí)間變量決定，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車僅僅需要對(duì)這四個(gè)變量進(jìn)行輸出調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，并利用遺傳算法對(duì)平行泊車轉(zhuǎn)向控制變量進(jìn)行優(yōu)化，提出了針對(duì)不同車輛及位置關(guān)系的平行泊車轉(zhuǎn)向控制策略，通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)，完成了對(duì)泊車轉(zhuǎn)向電機(jī)的控制，驗(yàn)證了策略的有效性[15]。

2010年，姜輝采用連續(xù)函數(shù)反正切曲線逼近原倒車軌跡，解決了因跟蹤原來(lái)倒車軌跡產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角突變、轉(zhuǎn)向盤控制轉(zhuǎn)速過(guò)快的問(wèn)題，并解決了自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何獲取平行泊車模糊控制邏輯的瓶頸問(wèn)題[16]。

2012年，中科院微電子研究所的林蓁蓁等人對(duì)現(xiàn)有的五階多項(xiàng)式路徑規(guī)劃方法加以改進(jìn)，采用二分法和遺傳算法計(jì)算最小車位，并針對(duì)性地設(shè)計(jì)了帶罰函數(shù)的遺傳算法，通過(guò)仿真驗(yàn)證該方法的可行性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為最小車位是車身長(zhǎng)度的1.35倍。

2013年，華南理工大學(xué)的楊昊根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出方向盤轉(zhuǎn)角和前輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系，規(guī)劃了兩段圓弧相切的路徑，采用五階多項(xiàng)式曲線擬合兩圓弧軌跡，解決了兩段圓弧相切拐點(diǎn)處速度波動(dòng)給系統(tǒng)帶來(lái)的干擾問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了兩圓弧軌跡的又一次升華[17]。

3.3自動(dòng)泊車系統(tǒng)的應(yīng)用

早在1991年，法雷奧公司在寶馬7系車輛上運(yùn)用倒車?yán)走_(dá)，標(biāo)志著自動(dòng)泊車系統(tǒng)發(fā)展的開(kāi)始。與此同時(shí)，自動(dòng)泊車的理論研究不斷進(jìn)步，自動(dòng)泊車系統(tǒng)也逐漸成熟起來(lái)。

2006年，豐田公司將配有APGS系統(tǒng)的雷克薩斯旗艦車LS460引入中國(guó)，該車在前后保險(xiǎn)杠上裝有超聲波傳感器，可以探測(cè)到車身兩側(cè)1.6 m的范圍。當(dāng)探測(cè)到有效停車位時(shí)掛上倒擋，倒車?yán)走_(dá)將汽車后部的影像傳導(dǎo)到顯示屏上，駕駛員通過(guò)觸摸屏幕選擇泊車或者倒庫(kù)以及目標(biāo)停車地點(diǎn)。泊車開(kāi)始后系統(tǒng)自動(dòng)控制汽車轉(zhuǎn)向，駕駛員只需控制車速即可。泊車過(guò)程中，汽車尾部的攝像頭實(shí)時(shí)追蹤地面停車標(biāo)志并及時(shí)修正，如果泊車時(shí)因轉(zhuǎn)向過(guò)快出現(xiàn)汽車甩尾，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低轉(zhuǎn)向速度。該車可以自動(dòng)完成垂直泊車和平行泊車，平行泊車要求車位至少比車身長(zhǎng)1.83 m。泊車時(shí)，駕駛員一旦踩下剎車或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤則可以終止自動(dòng)泊車。2007年，豐田公司在頂級(jí)轎車LEXUS系列上應(yīng)用了智能泊車助手，該系統(tǒng)通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)汽車位置信息，攝像頭實(shí)時(shí)識(shí)別泊車線，控制單元根據(jù)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)方向盤進(jìn)行控制，駕駛員只需控制倒車速度即可完成自動(dòng)泊車。

大眾推出的途安MPV車型是大眾第一款使用大眾自主研發(fā)的泊車系統(tǒng)。2009年推出的邁騰尊享版采用德國(guó)原廠自動(dòng)泊車系統(tǒng)，可以完成自動(dòng)平行泊車。邁騰車應(yīng)用第二代泊車系統(tǒng)，可完成垂直泊車和平行泊車，有效停車位只需比車身長(zhǎng)0.8 m。該車通過(guò)超聲波傳感器檢測(cè)有效車位，當(dāng)車速低于30 km/h時(shí)，車輛兩側(cè)的雷達(dá)開(kāi)始檢測(cè)，判斷車位寬度與深度，從而計(jì)算泊車路線。駕駛員掛入倒檔后，車上所有傳感器同時(shí)工作，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境信息，駕駛員只需控制車速即可。如果車輛在車位中前后位置偏移，只需掛好前進(jìn)或者倒車檔，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整汽車位置。大眾車型部分車輛采用的是法雷奧公司研發(fā)的“Park4U”自動(dòng)泊車系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求有效車位大于車身1.4 m，泊車過(guò)程中駕駛員只需控制車速即可完成倒車。如果想要終止泊車，只需踩下踏板或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤即可。手動(dòng)檔汽車和自動(dòng)檔汽車均可使用Park4U系統(tǒng)。而法雷奧研發(fā)的下一代系統(tǒng)目標(biāo)是讓汽車可以在更復(fù)雜的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，當(dāng)車位比車身長(zhǎng)1 m時(shí)可以完成自動(dòng)泊車。由于車位狹小，該系統(tǒng)在避免碰撞的前提下把車駛?cè)胲囄唬罱K位置不一定理想，需要人工調(diào)整。

先前的自動(dòng)泊車系統(tǒng)仍需要駕駛員控制車速，大眾之后推出的途銳概念車上不再需要駕駛員控制車速，駕駛員確定好起始位置后，可以離開(kāi)車輛通過(guò)車鑰匙遙控來(lái)啟動(dòng)自動(dòng)泊車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自動(dòng)泊車。如果駕駛員需要車輛駛出車位，通過(guò)另一個(gè)按鍵可以啟動(dòng)汽車，汽車自動(dòng)駛出車位，停在泊車起始的位置。

4總結(jié)

平行自動(dòng)泊車分為三個(gè)階段：第一階段是確定是否有合適的車位后進(jìn)入泊車起始位置，同時(shí)規(guī)劃泊車路徑；第二階段是倒車初步進(jìn)入停車位置；第三階段是調(diào)整汽車停入車位。其中最關(guān)鍵技術(shù)是規(guī)劃泊車路線和轉(zhuǎn)向控制。

最初，國(guó)外學(xué)者對(duì)自動(dòng)泊車研究的重點(diǎn)放在控制算法上，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)泊車的首次應(yīng)用，到得出模糊控制在小車倒車中比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更精確的結(jié)論，開(kāi)啟了國(guó)外學(xué)者對(duì)自動(dòng)泊車研究的熱情。而后研究重心逐漸轉(zhuǎn)移到路徑規(guī)劃上，研究主要集中在逐漸減小停車位的大小、汽車起始位置對(duì)自動(dòng)泊車的限制等方面。

國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)泊車的研究起步較晚，主要以Kosko倒車系統(tǒng)為基礎(chǔ)開(kāi)展研究，主要集中于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等方面，為后人研究奠定了基礎(chǔ)。隨著研究的深入，最小車位和車輛起始位置的約束越來(lái)越小，控制算法也愈發(fā)成熟。

目前大部分自動(dòng)泊車系統(tǒng)還需駕駛員控制車速，并不是真正意義上的自動(dòng)泊車，相信在不久的將來(lái)，大部分車型將配有自動(dòng)泊車系統(tǒng)，且我國(guó)也將自主研發(fā)出具有真正意義上的自動(dòng)泊車的控制系統(tǒng)。

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(責(zé)任編輯：張凱兵)

收稿日期：2016-03-07

作者簡(jiǎn)介：劇季(1992-)，男，河北石家莊人,上海海事大學(xué)信息工程學(xué)院碩士研究生。

中圖分類號(hào)：U471.15

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-4824(2016)03-0046-05

陳淑榮(1972-)，女，陜西西安人，上海海事大學(xué)信息工程學(xué)院講師，博士。

孟飛(1982-),男，山東濟(jì)寧人，上海海事大學(xué)商船學(xué)院講師，博士。