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基于FPGA的自动斜式泊车系统研究与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的自动斜式泊车系统研究与实现 |
| 关键词： | 自动斜式泊车;模糊PID;姿态校正;可编程片上系统 |
| 摘要： | 虽然越来越多的人们圆了“汽车梦”，但城市“汽车病”问题却愈来愈突出，“泊车难”是其中亟待解决的问题之一。自动泊车系统集环境感知、目标定位、规划决策和动作执行功能于一体，可以辅助驾驶员实现高效安全泊车，尤其在泊车位空间狭小和紧张的场合，能够在很大程度上缓解泊车难题。目前，自动泊车技术已成为了车身电子领域的研究热点。 现有自动泊车系统所存在的部分问题有:不具备斜式泊车功能、部分自动泊车系统在完成泊车任务后车身倾斜或距离侧面车辆较近、系统升级不方便等。针对上述问题，且鉴于FPGA的独特优势，本论文研究并实现了一种基于FPGA的自动斜式泊车系统。 首先，就斜式泊车类型及其经验泊车方法进行了研究，并从自动泊车系统的四大功能模块切入，确定了本系统的整体设计方案。 其次，以Digilent Nexys3硬件开发平台为核心，选用超声波测距传感器为系统的感知元件，通过对其合理布局，设计了一款1∶10模型车;结合此模型车的特点，先是根据阿克曼转向原理，建立了汽车转向的运动学模型，然后按照真实环境泊车位尺寸设计要求，完成了本系统中泊车位的设计，分别作为泊车算法设计的理论基础和泊车环境模型基础。 然后，利用Matlab中的Simulink仿真平台和模糊控制器设计工具箱，完成了斜式泊车过程中关键算法的设计，主要包括用于泊车过程中的车速控制，以增强系统工作可靠性的模糊PID控制器;用于解决现有泊车过程中车身姿态校正问题的模糊控制器及用于整体泊车过程的算法设计。其中，本文重点对用于速度控制的模糊PID算法进行了优化，提高了控制性能。 最终，利用Xilinx嵌入式开发环境，通过软硬件协同设计技术，构建了可编程片上系统SoPC，并对本文自动斜式泊车系统的算法进行了软件设计，最后将相关配置文件下载到模型车上的FPGA芯片中，对泊车功能进行测试。 实验结果表明，该系统能够达到预期斜式泊车效果，相关车身姿态校正算法亦可用于现有垂直或平行泊车类型;同时，通过利用FPGA的软硬件可重配置特性，方便系统升级，节约成本。 |
| 作者： | 张永瑞 |
| 专业： | 集成电路工程 |
| 导师： | 王开宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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