自动泊车技术研究.pdf

智能技术58汽车测试报告自动驾驶技术是当前汽车技术发展的重要方向之一，而自动泊车技术作为其一个重要分支，也在不断发展。自动驾驶技术旨在提高驾驶员的驾驶舒适性及汽车行驶效率，同时能够降低交通事故风险，保障行车安全1。自动泊车技术是指基于先进计算机视觉、传感器测距、控制算法等技术实现汽车自主化驶入停车位的一项智能驾驶技术。该技术在解决城市停车难题、提升行车安全性和舒适度，以及提高行驶效率和节省能源等方面具有广阔的应用前景2。虽然各汽车厂商和研究机构都在着手研究自动泊车技术，但由于该技术具有一定的复杂性，因此在研发过程中还面临一些问题和挑战。本文旨在全面分析自动泊车技术的基础原理、存在问题和发展趋势，为该技术的发展提供助力。1 自动泊车技术概述自动泊车技术即不用驾驶员干预，能够实现车辆自动停车入位的技术。自动泊车系统包括环境感知、路径规划和控制算法。环境感知系统通过分布在车辆四周的多个传感器（超声波雷达、视觉传感器、毫米波雷达等）感知车辆周围的环境信息，进行周围环境建图和车辆定位，并将结果传输至路径规划模块。路径规划模块通过感知模块发送的信息，结合车辆运动学模型、周围障碍物、车辆及空闲车位的位置等要求，能够生成一条安全可行的参考路径，并将其发送至车辆控制模块。车辆控制模块接收到路径规划模块发送的参考路径后，可以通过控制车辆的方向盘、油门和制动系统使车辆的行驶轨迹与参考路径相吻合。2 自动泊车技术基础原理2.1环境感知自动泊车技术需要对车辆进行精确感知，以便有效、安全地进行泊车操作。超声波雷达、激光雷达、视觉传感器等被广泛应用于自动泊车系统中的环境感知。融合泊车传感器布置示意如图1 所示。不同传感器优缺点对比如表 1 所示。为了弥补不同传感器的缺点，并提高自动泊车技术感知精度和可靠性，在实际应用中常采用多传感器融合的方式来进行感知。例如，安林芳等 3提出了自动泊车技术研究张 雷（安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽 合肥 230092）摘要：自动泊车技术是自动驾驶技术的一个重要分支，通过将传感器、计算机视觉和控制技术等融合在一起，能够让车辆在停车场实现自主泊车。该文对自动泊车技术进行阐述，分析自动泊车技术基础原理，论述自动泊车技术存在的问题，探讨自动泊车技术发展趋势，为自动泊车技术的发展提供助力。关键词：自动泊车；环境感知；路径规划；控制算法作者简介：张雷，安徽江淮汽车集团股份有限公司工程师，研究方向为智能泊车。图 1 融合泊车传感器布置智能技术592023.6表 1 不同传感器优缺点对比传感器类型优点缺点超声波雷达成本低，可检测距离短，适用于近距离操作精度差，易受噪声影响毫米波雷达高分辨率，适用于长距离检测和高速运动的目标成本和损耗较高，易受天气影响激光雷达高分辨率和准确性，可识别周围物体的形状和表面成本较高，易受天气影响视觉传感器对颜色、纹理和形状的感知效果较好，适用于车道保持和行人检测容易受光线、天气等环境因素的干扰一种基于扩展卡尔曼滤波的视觉超声波融合定位方法。该方法利用特征点匹配检测和跟踪技术，将视觉传感器的数据与超声波雷达的测距数据进行融合，并采用滤波算法来优化感知结果。2.2路径规划自动泊车路径规划（图 2）是自动泊车技术的重要组成部分，主要功能是结合感知单元传递的车位所在位置、可用车位及障碍物位置信息，规划出一条连续平滑的路径曲线，避免车辆在自动泊车的过程中发生碰撞。自动泊车路径规划的核心问题是确定车辆的运动轨迹和转向角度。目前，自动泊车路径规划方法主要包括基于搜索算法、基于模型预测控制和基于深度强化学习等的方法。基于搜索算法的自动泊车路径规划方法依赖图论和动态规划等算法处理复杂的状态空间，但难以满足实时需求4。相比之下，基于模型预测控制的自动泊车路径规划方法能够将路径规划转化为路径优化问题。该方法通过预测未来车辆的运动轨迹，并使用优化算法求出最优解，以提高路径规划的准确性和鲁棒性5。此外，基于深度强化学习的自动泊车路径规划方法利用 Q-Learning 等算法，能够通过不断试错和学习找到一种最合适的策略，使得自动泊车系统的泊车效果得到进一步提升6。随着智能汽车技术的发展，自动泊车路径规划方法将会不断完善。例如，自动泊车路径规划方法的研发会与车辆周边环境的实时信息及地图数据相结合，从而实现更加精准的自动泊车，并避免在复杂路况下出现危险7。此外，将深度学习和模型预测控制有机结合也是未来自动泊车路径规划的研究方向之一，既可以充分利用数据，又可以使用优化算法对生成的候选路径进行跟踪和修正。2.3控制算法自动泊车控制算法是指通过控制车辆的转向和制动系统，将车辆安全、高效地驶入停车位的算法。自动泊车控制算法可分为横向控制和纵向控制。横向控制是指通过控制车辆方向盘转角使车辆跟踪期望路径的方向，而纵向控制是指通过控制车辆的油门和制动来控制车辆跟踪期望路径的泊车速度。常见的自动泊车控制算法有 PID控制、模型预测控制等。其中，PID 控制算法8是一种基于传统控制理论的算法，具有调节快速、易实现等特点。该算法通过比较实际输出值和期望输出值之间的差异，来调整控制器的输出，以使误差最小化。但 PID 控制算法对于环境变化较为敏感，在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化，以提高控制算法的稳定性和精度。而模型预测控制算法是一种基于模型的预测算法，可以通过对车辆运动轨迹的建模和求解优化，实现多维度、复杂泊车环境下的自动泊车。目前，自动泊车控制算法可以与多种方法相融合，以达到更高的控制精度和优化效果9。例如，基于多传感器的信息融合技术可以提高自动泊车控制系统的环境感知能力和数据处理能力。3 自动泊车技术存在问题随着自动泊车技术的不断发展，其能够提高泊车的便利性，但是仍然存在一些问题需要解决。第一，自动泊车技术应用成本过高。这是造成目前该技术应用受限的主要原因之一。该技术涉及众多高成本的计算机和传感器设备，因此一些汽车品牌只在中高端等部分车型中配备了自动泊车功能，普及率相对较低。随着技术的不断发展，自动泊车技术成本将会有所下降，从而推动自动泊车技术的广泛应用。第二，自动泊车技术的稳定性还需增强。由于自动泊车技术识别环境变化图 2 自动泊车路径规划智能技术60汽车测试报告所需处理的数据量巨大，而且实时性要求较高，因此技术的稳定性一直是一个难题。特别是在极端天气和路况较差的条件下，自动泊车技术的稳定性会受到影响，进而容易导致意外事故的发生10。因此，为提高该技术的稳定性，需要进行更多的试验和研究，提高技术水平。第三，自动泊车技术对硬件设备要求高。自动泊车技术涉及计算机、传感器设备、通信系统等，因此该技术对硬件设备要求较高。如果车辆硬件设备不足以支持自动泊车技术的运作，就必须进行大量配套设备的调整和升级，从而导致成本增加。第四，自动泊车技术需与交通规则相协调。如何与停车场地面标记、限高、限宽等信息相结合，提高驾驶员对自动泊车的认识和接纳程度，适应停车场上下坡度变化将是未来自动泊车技术需要重点关注的内容11。自动泊车技术在理论和实践方面仍存在一些问题需要解决。需要从技术成本、技术稳定性、硬件设备支持、交通规则等多方面入手，为自动泊车技术的突破创新和发展提供有力保障。随着自动泊车技术的不断提高，其必将被更加广泛地应用于汽车行业，为人们的生活提供便利并优化驾驶体验。4 自动泊车技术发展趋势随着科技的不断发展，自动泊车系统可以融合更多类型和更多数量的传感器，同时采用更加先进的控制算法和人工智能技术，使其在精度、效率和安全性方面得到更大程度的提升。第一，自动泊车技术应用场景不断扩展。目前的自动泊车技术主要应用于封闭停车场等单一场景，未来该技术将涵盖更多的应用场景，比如城市道路、商业和住宅区域等。第二，自动泊车技术朝智能化和网络化方向发展。未来的自动泊车技术会与其他智能产品互联，从而为用户提供更加智能化和个性化的服务体验，并且可以通过网络进行远程管理和控制。第三，不断提高用户体验和可接受性。自动泊车技术在实际使用中可能会涉及一些问题，比如使用难度、保险责任等。未来，在自动泊车技术的发展过程中，需要解决这些问题，从而提高用户体验和可接受性，使其得到更广泛的认可和应用。第四，逐步实现自动驾驶。随着自动泊车技术的快速发展，自动驾驶技术将不断完善，进而推动自动驾驶时代的到来。5 结束语当前，自动泊车技术已经成为汽车行业发展的新趋势，但仍需要解决一些问题，包括技术成本、技术稳定性、硬件设备支持、交通规则等方面。随着自动泊车技术的不断发展和完善，其能够在未来为人们的生活提供更多的便利和安全保障。参考文献：1 王麒.基于深度学习的自动驾驶感知算法 D .杭州:浙江大学,2 0 2 2.2 王靖岳,王若羽,王浩天.基于遗传算法的自动泊车控制方法研究 J .农业装备与车辆工程,2 0 2 3 (3):1 1-1 5.3 安林芳,宋圆圆,蒋帆,等.基于自动泊车的自动驾驶控制算法设计与研究 J .机电信息,2 0 2 2 (2 1):3 0-3 3.4 雷超.基于车辆模型的自动泊车轨迹规划和跟踪控制研究 D .广州:华南理工大学,2 0 2 1.5 陈龙.基于模型预测控制的自动泊车系统设计与研究 D .武汉:武汉理工大学,2 0 1 9.6 林生地.汽车自动泊车技术的应用与发展研究 J .内燃机与配件,2 0 2 2(1 7):8 8-9 0.7 李家齐.自动泊车路径规划与运动控制研究 D .西安:长安大学,2 0 2 0.8 张胜根,张强,杨良义,等.自动泊车系统测试场景的提取与转换方法研究 J .重庆理工大学学报(自然科学),2 0 2 2(2):6 8-7 5.9 史延雷,张小俊,孟庆浩,等.传感器在环自动泊车仿真测试系统设计 J .科学技术与工程,2 0 2 1(1 6):6 7 8 0-6 7 8 5.1 0 高强,陆洲,段晨东,等.汽车垂直泊车路径规划与路径跟踪研究 J .汽车工程,2 0 2 1(7):9 8 7-9 9 4,1 0 1 2.1 1 钱炎,王兆强,李培兴,等.基于线性二次规划的自动泊车的控制方法 J .信息与控制,2 0 2 1(6):6 6 0-6 6 8.