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汽车自动泊车车位识别与路径规划研究
| 论文题名： | 汽车自动泊车车位识别与路径规划研究 |
| 关键词： | 自动泊车系统;车位识别;图像分割;路径规划;跟踪控制 |
| 摘要： | 随着中国科学技术的飞速发展和制造业整体水平的不断提升，城市汽车保有量呈逐年上涨趋势；不断增加的汽车总量导致泊车空间日益紧张，增加了城市的交通压力。为了减少日常行车过程中泊车困难，提高出行效率和行车便捷性，提升自动泊车过程的舒适性和安全性，本文针对自动泊车系统的车位识别、路径规划和跟踪控制进行了研究。主要研究工作内容如下： 首先，针对车位线停车位，本文研究了基于轮廓约束的车位线检测方法。为提高图像处理效率，采用灰度化与滤波对图像进行预处理；针对边缘检测保留道路裂纹信息的问题，在边缘检测之前对车位图像进行阈值分割；研究车位线轮廓约束，完成车位线内边缘检测。针对轮廓约束方法的缺陷，又研究了一种基于角点回归的车位线识别方法；为实现角点的检测，研究了一种基于CNN的多属性回归模型；为实现停车位的构建，根据角点信息，进行了停车位的推理；通过模型训练实现了车位线的检测。 其次，进行路径规划，确定泊车起始区域。为提高车辆轨迹规划效率，忽略了不必要的车辆轮胎变形与质心侧偏角，根据阿克曼转向原理建立车辆运动学模型；为计算最小泊车位尺寸，对车辆驶出车位的轨迹进行分析；为便于泊车轨迹规划，使用逆向行车的方法，采用圆弧直线组合轨迹初步规划泊车路径；根据车辆参数、道路参数与初步规划的泊车路径，计算平行泊车与垂直泊车的起始点区域；通过研究泊车入库点的调整方式，改进五次多项式规划的路径以优化路径曲率；使用MATLAB对泊车轨迹进行仿真，通过分析轨迹的曲率与车辆碰撞约束来验证曲线优化效果。 最后，设计路径跟踪控制器，并验证其跟踪效果。根据模型预测控制算法设计泊车路径跟踪控制器，并采用遗传算法对时域参数进行优化；研究变权重系数的调节方法，对控制器进行改进；使用Simulink/CarSim联合仿真平台来验证改进的控制器对泊车轨迹的跟踪效果，通过跟踪轨迹与规划轨迹仿真结果的误差分析对比变权重控制器与定权重控制器的跟踪效果。结果表明变权重控制器在跟踪效果上有提升且满足泊车路径跟踪要求。 |
| 作者： | 刘畅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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