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自动平行泊车路径规划与跟踪方法研究
| 论文题名： | 自动平行泊车路径规划与跟踪方法研究 |
| 关键词： | 自动平行泊车;车位检测;路径规划;路径跟踪 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的持续增长，自动泊车技术作为智能驾驶研究领域的重要一环，其作用愈发凸显，有助于解决泊车困难的问题，减轻驾驶员的驾驶压力，同时为自动驾驶技术的实际应用提供重要借鉴意义。 本文主要对平行泊车场景的自动泊车技术进行研究。首先，对目标车辆进行模型简化，基于阿克曼转向原理，针对目标车辆在平行泊车工况低速运动的特点，建立了车辆的二自由度运动学模型，并使用MATLAB/Simulink软件对其运动轨迹进行了分析，通过CarSim联合Simulink验证其合理性，为后续路径跟踪奠定模型基础。其次，对自动平行泊车的车位检测方法进行了研究。根据障碍车辆相对于目标车位的位置，将平行泊车工况分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类，提出了不同类型的车位的判断方法，对车辆在Ⅰ类工况下所需的最小泊车空间进行计算，通过Arduino智能小车对车位尺寸的检测方法进行了实验。然后，对两种泊车工况分别进行了路径规划，第Ⅰ类工况采用圆弧-直线-圆弧的三段式曲线设计泊车路径，并结合贝塞尔曲线和径向基函数神经网络对路径进行优化，得到了曲率连续且最大值为0.2284m-1的路径；第Ⅱ类工况采用五次多项式曲线进行路径规划，根据路径约束条件设计了关于路径参数的目标函数，并使用粒子群优化算法进行求解，得到了曲率连续且满足避障要求的最优路径。 最后，基于纯追踪算法和模型预测控制算法设计泊车路径跟踪控制器，对两种泊车工况下所规划的路径进行跟踪，通过MATLAB进行仿真实验。结果显示，车辆在两种控制算法的作用下都能够较好地跟踪规划的路径，其中，基于纯追踪算法的路径跟踪误差不超过0.0562m，基于模型预测控制算法的路径跟踪误差不超过0.0077m，证明了所用算法应用于泊车控制的可行性。同时，在路径跟踪过程中车辆与周围的障碍物没有出现碰撞，车辆的前轮转角始终在允许范围内连续变化，证明了所规划路径的安全性和可跟踪性。 |
| 作者： | 王显宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 于蕾艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2021 |
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