摘 要

自动泊车系统是指汽车在非人为作用条件下，通过环境感知确定泊车位，并以一定的控制方法实现泊车入库。自动泊车系统在当前高端汽车上应用较为广泛，它的发展对未来智能化汽车的发展有巨大的影响，研究其相关技术具有十分重要的意义。

本文基于阿克曼转向原理，对不同方式的平行泊车和垂直泊车碰撞点及车位限制加以分析，规划出基于两段圆弧和圆弧-直线-圆弧的自动平行泊车轨迹，以及一次泊车入库和基于圆弧-直线-圆弧的垂直泊车轨迹。在已知车位坐标和车辆起始位的条件下，基于纯理论轨迹跟踪算法，在Prescan建立泊车模型，以MATLAB/Simulink编程，最终实现与车位无碰撞的三段式平行自动泊车和垂直自动泊车仿真，证实了三段式平行泊车与垂直泊车的路径规划方法的可行性。

关键词：轨迹规划；轨迹跟踪；阿克曼转向原理；仿真

Abstract

Automatic parking system refers to the car under the non-human condition, through environmental perception to determine parking space, and a certain control method to achieve parking storage.Automatic parking system is widely used in the current high-end vehicles, and its development has a great impact on the development of intelligent vehicles in the future, so it is of great significance to study its related technologies.

Based on the ackermann steering principle, this paper analyzes the collision points and parking limits of parallel parking and vertical parking in different ways, and plans the automatic parallel parking trajectories based on two sections of arcs and arc-line-arcs, as well as one parking entry and vertical parking trajectories based on arc-line-arcs.In known space coordinates, and the vehicle under the conditions of the start bit, trajectory tracking algorithm based on pure theory, the Prescan parking model is established, using MATLAB/Simulink programming, achieve collisions with parking space without a three-stage parallel simulation, automatic parking and vertical automatic parking confirmed a three-stage parallel parking and vertical parking path planning method is feasible.

Key words: Trajectory planning; Track tracking; Ackermann's principle of steering; The simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 自动泊车系统路径规划与跟踪研究现状 2

1.2.1 自动泊车国外研究现状 2

1.2.2 自动泊车国内研究现状 3

1.3 论文的主要内容 4

第2章 自动泊车运动学建模与分析 5

2.1 引言 5

2.2 自动泊车原理分析 5

2.2.1 泊车方式分类 5

2.2.2 平行泊车步骤 5

2.2.3 垂直泊车步骤 6

2.3 基于阿克曼转向几何原理的车辆运动学建模 8

2.3.1 阿克曼转向几何原理 8

2.3.2 泊车运动学建模 9

2.4 本章小结 11

第3章 泊车路径规划分析 12

3.1 车辆参数介绍 12

3.2 泊车碰撞点分析及起始位置的限制 12

3.2.1 平行泊车碰撞点分析 12

3.2.2 平行泊车起始位置限制 13

3.3两段圆弧平行泊车路径规划 13

3.3.1 两段圆弧泊车入位最小车位限制 14

3.3.2 两段圆弧泊车入位的路径规划方法 15

3.4 三段式平行泊车起始位置限制和路径规划 16

3.4.1 三段式平行泊车起始位置限制 16

3.4.2 三段式平行泊车轨迹规划图 18

3.5 垂直泊车碰撞点分析及起始位置限制 20

3.5.1 垂直泊车起始位置限制 20

3.5.2 垂直泊车碰撞点分析 20

3.6 一次垂直泊车路径规划 22

3.7 三段式垂直泊车路径规划 23

3.8 本章小结 25

第4章 主流跟踪算法优劣描述 26

4.1 轨迹跟踪算法分析 26

4.1.1 模糊控制轨迹跟踪算法优劣 26

4.1.2 PID控制轨迹跟踪算法优劣 26

4.1.3 纯追踪算法优劣分析 27

4.1.4 Stanley跟踪控制算法优劣 28

4.2 本章小结 29

第5章 三段式泊车仿真结果与分析 30

5.1 仿真应用软件简介 30

5.1.1 MATLAB介绍 30

5.1.2 Prescan 介绍 30

5.2 仿真结果分析 30

5.2.1 三段式平行泊车仿真结果与分析 31

5.2.2 三段式垂直泊车仿真结果与分析 32

5.3 本章小结 33

第6章 总结与展望 34

参考文献 35

致谢 37

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

近年来，国内汽车保有量持续增加。根据2020年公安部汽车的数据统计显示，2019年全国新注册登记机动车3214万辆，机动车保有量3.48亿辆，其中新注册登记汽车2578万辆，而汽车保有量高达2.6亿辆；机动车驾驶人达4.35亿人，其中汽车驾驶人3.97亿人，接近总人口数的30%。私家车保有量首次突破2亿辆。截至2019年底，小型载客汽车保有量达2.2亿辆，与2018年底相比，增加1926万辆，增长率9.37%。其中，私家车（私人小微型载客汽车）保有量达2.07亿辆，首次突破2亿辆，近五年年均增长1966万辆。这些数据表明，中国的汽车行业正处于蓬勃发展的时期，驾驶人的数量也是持续增加。

图1.1 中国近五年汽车保有量柱形图（数据来源于公安部）