选题背景及意义

据公安部交通管理局发布的统计数据，截至2018年底我国汽车保有量2.4亿辆，2018年全国汽车产销分别为2780.92万辆和2808.06万辆，同比下降4.16%和2.76%，中国汽车工业协会指出，汽车工业总体运行平稳，意味着未来汽车保有量仍继续增加。随着汽车保有量的增加，各种问题日益凸显，停车难的问题尤为突出，复杂拥挤的停车位以及驾驶员泊车技巧不熟练，会发生车辆碰撞甚至造成道路堵塞。

面对复杂拥挤的泊车环境，驾驶员难以快速、准确地完成泊车操作，因此，以解决停车难问题的自动泊车技术的研究备受关注。而本次所研究的自动泊车是指汽车自动泊入车位不需要人工控制。此项研究可以推动汽车产业向智能化、网联化发展，同时通过智能化、网联化提高汽车的安全性，减少交通事故，进而满足广大消费者对车载功能更多的需求。因为自动泊车技术可以提高泊车效率，同时减少驾驶员的操作负担，减少泊车时车辆碰撞事故的发生，提高驾驶安全性。

研究目的

本文旨在通过对自动泊车控制策略和控制算法的研究，并通过仿真验证该控制策略和控制算法可以实现自动泊车。通过对现有的自动泊车控制算法进行仿真、比较研究，即利用MATLAB软件建立车辆自动泊车的动力学模型并进行仿真验证，得到算法的优点缺点，为自动泊车技术在汽车智能化、网联化车载功能上应用奠定基础。

国内外研究现状

对于自动泊车技术的研究，随着国内外学者的不断研究，自动泊车的道路规划方法和控制方法已取得一定的成果。

国外学者对于泊车难的问题关注比较早，在1990年，国外学者Murray和Sastry^[1]就开始研究平行泊车的问题。Moshchuk和Chen ^[2]研究了单循环和双循环平行停车的路径规划算法，先基于车辆配置推导转弯中心，再根据停车微制定一次和两次泊车转弯路径规划策略，最后进行CarSim仿真，验证了设计的正确性。C.Martínd等^[3]提出了一种为自动停车场的的模糊决策系统，对该系统的建模、语言变量的模糊集、推理规则进行了解释，再仿真环境对不同的模糊算子进行测试，得到了不同模糊策略对决策系统的影响。Xing Xiong 和 Byung-Jae Choi^[4]讨论了基于遗传算法的智能停车系统设计，是基于演化模型的搜索策略，该算法使设计能够更加简单和有效。Chen-Kui Lee等学者^[5]提出了一种用于汽车类车辆执行最佳停车任务的控制方案，这个平行停车控制方案采用遗传算法确定可停车位置，使用Petri网取代传统的决策流程图并规划停车路线，采用模糊逻辑控制器对车辆进行最优停车控制路线。Bo Su等学者^[6]提出一种基于遗传算法的二次并行自动停车终点区域化方法，提高狭小空间平行停车的精度，在MATLAB上进行的仿真验证了方法的可行性。Yin Yin Aye等学者^[7]开发了一种基于图像的自动模糊控制器，优化汽车类移动机器人自动停车系统的隶属函数的参数，采用遗传算法对控制器进行调整，仿真结果说明方案有效。

相对于国外，国内开展相关的研究起步比较晚，但目前已取得一些的研究成果。吉林大学的郭孔辉院士等学者^[8]利用MATLAB/Simulink软件搭建了某轿车的运动学模型，同时依据车辆的转向特性将模糊控制理论和驾驶人员的专业经验相结合，设计泊车控制器，在Simulink中进行自动泊车过程仿真，验证；模糊控制算法的可行性。徐津津^[9]在垂直泊车研究中采用双向规划的方法，简化了路径规划的算法，并通过MATLAB软件仿真验证，提高了泊车安全性。姜辉^[10]采用路径规划和自适应神经网络两种方式改进了单纯基于模糊逻辑控制理论得到的泊车控制策略的弊端，并根据汽车倒车的运动学特性和低速转向特性利用MATLAB/Simulink软件搭建了车辆的倒车模型和倒车环境，仿真验证了倒车控制策略的可行性。刘洲辉^[11]总结了车辆自动泊车技术领域有代表性的研究情况，对比分析了不同的车辆泊车控制方法，并在MATLAB/Simulink中建立拓展的车辆运动学模型，更利用MATLAB模糊控制工具箱建立基于模糊控制的自动泊车系统模型，通过仿真验证了控制方法的正确性。程昆朋、陈慧^[12]提出侧向和纵向运动控制模块相结合的路径跟随策略，实车试验结果表明该控制策略将跟随误差控制在7cm内。曲龙^[13]建立了车辆低速倒车运动过程的数学模型，同时建立一种模糊控制方法针对从最佳泊车位置到停车位这一泊车过程，通过MATLAB仿真实现了其泊车过程。杨昊^[14]根据具体的车型研究了两圆弧轨迹泊车方法，利用MATLAB/Simulink软件建立基于相切两圆弧轨迹的平行泊车模糊控制系统仿真模型，并进行仿真进一步认识了两圆弧轨迹平行泊车。华一丁等^[15]设计了基于语音提示的辅助泊车控制系统控制器，通过实车试验，该泊车系统可以帮助驾驶员快速、准确地进行泊车操作，验证了所设计的辅助泊车控制器的可靠性和有效性。侯晓阳等^[16]提出单向多次和双向多次路径规划方法，利用MATLAB软件对两种路径规划方法建立泊车轨迹方程进行仿真验证，结果表明，两种路径规划方法都可以使不能满足平行泊车要求的狭小车位可以安全顺利泊车。伍凯、梁赫西^[7]建立了泊车过程的动力学模型，利用MATLAB软件对泊车轨迹进行仿真，验证了最简单泊车和不等半径泊车的可行性，对比分析得到不等半径泊车算法更加符合实际需求，对于汽车起始位置的选择要求更加简单。温宗周等^[18]提出了基于模糊控制和自动泊车的运动学模型，建立精简模糊规则库，应用学习算法优化自动泊车系统模糊控制参数，通过系统的学习能力，缩短泊车时间，实现自动泊车的最优控制。余卓平^[19]提出以凸优化理论为核心，统一车辆运动约束、车辆执行机构物理约束及环境约束，构建自主泊车路径规划的最优目标函数，采用内点法进行求解，规划出满足车辆运动学的泊车路径，以满足自主泊车过程中针对不同角度库位的泊车需求。吴中伟^[20]建立了路径规划和基于趋近律的终端滑模路径跟踪控制器 Simulin模型以及目标车型的Carsim 整车模型，同时结合目标车型实际硬件条件，搭建了自动泊车硬件控制系统，设计了基于Simulink的上层控制器软件开发流程，并进行了泊车实验，验证了基于 B 样条曲线路径规划方法的合理性以及基于趋近律的终端滑模路径跟踪控制器的控制效果。熊璐等^[21]针对自动泊车算法对车辆初始位姿要求较高的问题，设计了自动泊车决策规划算法和库位跟踪算法，使算法对车辆初始位姿无要求，同时保证最终泊车位姿理想，并通过Simulink和PreScan联合仿真验证了算法发有效性。

Background and significance of the topic

Accordingto statistics released by the traffic management bureau of the ministry ofpublic security, China's automobile ownership reached 240 million by the end of2018. In 2018, the national automobile production and sales were 27,809,200 and28,080,600, respectively, down 4.16 percent and 2.76 percent year-on-year.Withthe increase of car ownership, various problems become increasingly prominent,especially the difficulty of parking. Complex and crowded parking Spaces anddrivers' unskilled parking skills may lead to vehicle collisions and eventraffic jams.Faced with complex and crowded parking environment, it isdifficult for drivers to complete parking operations quickly and accurately.Therefore, the research on automatic parking technology to solve the parkingproblem has attracted much attention.In this study, automatic parking meansthat the car automatically parks into the parking space without manualcontrol.This research can promote the development of automobile industrytowards intellectualization and network connection. At the same time, thesafety of automobile can be improved through intellectualization and networkconnection to reduce traffic accidents, so as to meet the needs of consumersfor more on-board functions.Because automatic parking technology can improveparking efficiency, reduce the operating burden of drivers, reduce theoccurrence of vehicle collision accidents when parking, and improve drivingsafety.

Research purpose