针对城市中停车位狭小、现有自动泊车方法缺乏连贯性的问题, 提出一种自动平行泊车算法。对现有的五阶多项式路径规划方法加以改进, 并有针对性地设计罚函数, 采用遗传算法计算最佳泊车路径和最小泊车空间, 实现自动平行泊车。仿真结果表明, 该算法能快速有效地完成泊车, 车辆损伤小, 对空间的要求最低。

用autocad绘制的自动泊车三段式行驶路径图，图中显示了泊车车辆起始位置的定位点，以及泊车过程中的实时车辆位置。

首先，应用泊车基本知识建立了车辆运动学模型。通过调研泊车的研究现状和应用 现状，确定了本文的结构。建立车辆和车位的模型并介绍相关参数，根据阿克曼转向几何，建立了车辆运动学模型，得出车辆运动轨迹与泊车速度没有关系，同时简要说明了泊车对速度的要求。其次，对平行泊车路径规划进行研究。针对不同的车位，对圆弧相切平行泊车路径规划法和库内双步调整平行泊车路径规划法进行研究和仿真，仿真结果表明两种泊车方法都能使车辆顺利泊车入位，其中库内双步调整泊车方法能够在更小的车位里实现泊车。考虑到车辆自身约束，由于圆弧相切路径规划轨迹的切点处存在曲率突变，采用五阶多项式曲线对该轨迹进行了优化，解决了相切点处曲率突变的问题。然后，运用设计的模型预测控制器对平行泊车规划路径进行跟踪研究。结合路径跟踪和模型预测控制算法，基于车辆运动学模型建立了车辆泊车路径跟踪控制器，以不同车位情况下的平行泊车路径规划的轨迹进行跟踪仿真研究，并与同等条件下 PID 算法进行对比。仿真结果表明，该控制器能够在标准车位的圆弧相切的规划路径和小车位的库内双步调整泊车规划路径中均可实现轨迹的踪，相对 PID 控制，该控制器路径跟踪更加稳定、误差更小，可以实现泊车。 最后，进行平行泊车路径规划与跟踪的实验验证—设计开发了自动平行泊车控制系 统。确定了以 STM32F103C8T6 为控制器，配备有电机驱动、舵机、传感器、通信模块、显示模块等硬件的实验小车。实验小车的软件部分主要分为遥控模块和泊车控制模块两部分，小车不仅要实现平行泊车的功能，还要在泊车过程中实时监测小车的航向角、速度和位移等。在实验室里搭建了泊车环境并进行了平行泊车实验，实验结果表明，该控制系统在实验室中可以实现圆弧相切路径规划的平行泊车功能，同时对实验结果进行分析，并提出改进措施。

（1）全景环视感知系统设计。在车身周围布置 4 个鱼眼相机实现对车身全景感知，通过仿真场景对四个鱼眼相利用张正友标定法进行标定，之后通过逆透视变换转换为鸟瞰图。 （2）基于场景定制的 Radon 变换的停车位检测。首先对全景环视感知图像进行预 处理，通过 Canny 算子进行边缘特征提取，之后根据自动平行泊车场景的特点运用基于场景定制的 Radon 变换对停车位边线进行检测。 （3）自动平行泊车路径规划。将泊车路径分成两个阶段，由两个圆弧组成，引入 触须算法预先设置泊车路线库，通过规则约束筛选符合要求的触须，与第二段基于圆弧法设计的泊车路径结合组成泊车路径，降低了泊车起始位姿要求，利用仿真实验验证规划路径能够实现自动平行泊车功能。 （4）分布式驱动电动车差动转向跟踪补偿。当由于外因车辆无法完全按照规划路 径的转弯半径进行泊车，通过左右车轮驱动力的分配产生横摆力矩实现差动转向，对跟踪误差进行补偿。

针对城市中停车位狭小、现有自动泊车方法缺乏连贯性的问题，提出一种自动平行泊车算法。对现有的五阶多项式路径规划方法加以改进，并有针对性地设计罚函数，采用遗传算法计算最佳泊车路径和最小泊车空间，实现自动平行泊车。仿真结果表明，该算法能快速有效地完成泊车，车辆损伤小，对空间的要求最低。

本文设计了一种自动平行泊车系统。首先分析了车辆泊车时低速情况下，车辆运动学模型和车辆转弯半径与方向盘转角的关系。根据运动学模型和实际泊车过程，研究了平行泊车的几何路径规划方法，并结合实际情况，对所探讨的几何路径进行改进，设计出一种适应性较强的泊车几何路径，并针对该方法分析了其误差来源。 然后，设计了实现自动泊车的模糊控制器，并通过 matlab/simulink 进行仿真分析，以验证模糊控制器的可行性，并对设计的几何路径加以验证。 此外，本文还介绍了自动泊车系统的硬件设备，主要包括用于数据采集的感知系统和实现自动驾驶的执行结构。通过感知系统以获得车身周围环境和车身姿态，控制系统根据感知系统的数据计算泊车路径，通过发送命令控制执行机构实现自主泊车。 最后，在车辆上对整个系统进行了实车实验。根据车辆参数和感知系统的特性，计算了泊车几何路径的关键点位置，设计了一种查找平行泊车有效停车位的方法。控制系统根据感知系统获得的数据和关键点位置的计算结果，并根据停车位大小计算一条有效的泊车路径，按照计算获得的泊车路径，控制系统控制方向盘实现自动泊车。

本文的研究内容是基于定车速模糊控制算法的自动平行泊车的问题。对于 自动泊车要解决的三大问题：定位、路径规划、行为控制，本文都一一作了论 述。基于超声传感器的定位算法和基于模糊控制的路径规划是本文主要研究对 象，对于行为控制进行了方案性的论述。在建立基于定车速的模糊控制算法的 自动泊车模型后，进行仿真，得出前轮转角，反馈到方向盘，然后进行方向盘 控制。然后利用遗传算法对模糊控制器参数进行优化，得到更为理想的数据。 通过仿真，结果分析，可以看到模糊控制策略是比较有效的，为自动泊车 后继工作中的关键部分模糊控制器的搭建奠定了基础。

析泊车轨迹曲线特点，在已有轨迹函数基础上提出新的轨迹函数，通过对实际泊车轨迹的拟合证明该函数的可用性。分析泊车环境中存在的可能碰撞点，建立相应的避撞约束函数。以泊车环境障碍约束、车辆自身参数约束、泊车初始点方位约束、泊车终点位置约束为轨迹函数的约束函数，以泊车终点车辆与车位夹角最小为目标函数建立单目标多约束轨迹方程。分别对一般泊车环境和狭小空间泊车环境进行泊车轨迹规，利用 Matlab软件非线性约束优化函数求得轨迹函数参数。仿真结果表明：对于一般泊车环境，该方法能满足泊车轨迹曲率连续性，使车辆无碰撞进入车位，并使车辆与车位平行；对于狭小空间泊车环境，虽未能使车辆与车位平行，但实现了车辆无碰撞地泊车入位并保证轨迹曲率的连续性。由此可知该方法可实现车辆无碰撞地泊车入位，并满足轨迹曲率连续性要求，有效地解决了泊车过程中停车转向问题。

析泊车轨迹曲线特点，在已有轨迹函数基础上提出新的轨迹函数，通过对实际泊车轨迹的拟合证明该函数的可用性以泊车环境障碍约束、车辆自身参数约束、泊车初始点方位约束、泊车终点位置约束为轨迹函数的约束函数，以泊车终点车辆与车位夹角最小为目标函数建立单目标多约束轨迹方程。分别对一般泊车环境和狭小空间泊车环境进行泊车轨迹规划，利用 Matlab软件非线性约束优化函数求得轨迹函数参数。