熊能 孫梅

摘 要： 本文針對(duì)某品牌車型的自動(dòng)泊車問(wèn)題，進(jìn)行了自動(dòng)泊車系統(tǒng)的研究。通過(guò)對(duì)自動(dòng)泊車過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)停車輔助、自動(dòng)泊車3個(gè)功能，對(duì)新手駕駛員、交通擁堵停車?yán)щy的路況都有很大幫助，并能提升駕駛員的駕乘感受。

關(guān)鍵詞： 自動(dòng)泊車;嵌入式系統(tǒng);多路徑規(guī)劃

隨著小汽車在我國(guó)的逐漸普及，車位越來(lái)越緊缺，泊車愈發(fā)困難，新手駕駛員泊車難已經(jīng)成為普遍問(wèn)題。自動(dòng)泊車指車輛可自動(dòng)搜索停車位并完成泊入和泊出，在車輛搜索到車位后，駕駛員只需要按自動(dòng)泊車提示信息進(jìn)行檔位切換，在泊車時(shí)駕駛員要注意控制車速，駕駛員不必操作方向盤(pán)[1]。該系統(tǒng)對(duì)新手駕駛員、交通擁堵停車?yán)щy的路況都有很大幫助，并能提升駕駛員的駕乘感受。郭劍鷹等人設(shè)計(jì)了基于多視覺(jué)傳感器的泊車輔助系統(tǒng)[2]，胡文等人進(jìn)行了基于駕駛員經(jīng)驗(yàn)的自動(dòng)泊車規(guī)劃算法研究[3]，張持等人進(jìn)行了基于兩段圓弧的倒推式平行泊車路徑規(guī)劃方法研究[4]，李艷紅等人進(jìn)行了基于嵌入式的智能尋跡泊車系統(tǒng)研究[5]。本文基于嵌入式系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)，解決幫助新手駕駛員在擁堵環(huán)境下停車的問(wèn)題，達(dá)到提升駕乘感受的目的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)由三部分組成[6]，分別是測(cè)量模塊、控制器模塊和執(zhí)行顯示模塊。測(cè)量模塊通過(guò)車身四周的4個(gè)長(zhǎng)距離超聲波雷達(dá)和8顆短距離超聲波雷達(dá)測(cè)量車輛周圍的環(huán)境參數(shù);控制器模塊即ECU單元，根據(jù)測(cè)量模塊獲得的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行泊車軌跡規(guī)劃，同時(shí)控制車輛的方向盤(pán)使車輛按照規(guī)劃軌跡行駛，并且當(dāng)車輛偏離規(guī)劃路徑時(shí)，控制器能對(duì)車輛行駛路徑進(jìn)行校正;執(zhí)行顯示模塊可以顯示車輛的控制狀態(tài)信息，當(dāng)緊急情況出現(xiàn)時(shí)駕駛員能隨時(shí)介入，從而使泊車安全得到保障。自動(dòng)泊車系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

車輛自動(dòng)泊車之前需要規(guī)劃車輛從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的路徑[7]，此路徑需滿足：（1）車輛按該路徑行駛不會(huì)與任何障礙發(fā)生觸碰;（2）該路徑是一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)、符合車輛運(yùn)動(dòng)特性的軌跡線。通常的泊車路徑規(guī)劃方法是以兩圓弧相切式為代表的曲率不連續(xù)的路徑生成方法。此方法簡(jiǎn)單可行，可應(yīng)用于多種工況。本文所設(shè)計(jì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)采用多路徑規(guī)劃算法。車輛駛出泊車位時(shí)車輛后軸中心點(diǎn)的軌跡即為泊車路徑規(guī)劃所需的軌跡參數(shù)。

2 系統(tǒng)信號(hào)交互設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)中，與自動(dòng)泊車系統(tǒng)（APA）發(fā)生信號(hào)交互的模塊包括：空調(diào)模塊（AC）、車身控制模塊（BCM）、檔位控制模塊（TCU）、車身穩(wěn)定模塊（ESP）、電子助力轉(zhuǎn)向模塊（EPS）、駐車輔助模塊（PAS）開(kāi)關(guān)及指示燈、盲區(qū)檢測(cè)模塊（BSD）開(kāi)關(guān)及指示燈、APA開(kāi)關(guān)及指示燈、儀表控制模塊（ICU）。如圖2所示，其中箭頭方向表示信號(hào)走向，該信號(hào)交互圖的詳細(xì)介紹列如下表。

3 系統(tǒng)功能介紹

系統(tǒng)工作狀態(tài)包括：泊出功能和泊入功能。

3.1 泊出功能

當(dāng)在R擋按下系統(tǒng)開(kāi)關(guān)并選擇方向時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入泊出環(huán)境檢測(cè)狀態(tài)，檢測(cè)車輛周邊環(huán)境需同時(shí)滿足以下條件，系統(tǒng)進(jìn)入進(jìn)入泊車引導(dǎo)狀態(tài)。

系統(tǒng)檢測(cè)車輛側(cè)邊障礙物間隙均大于3000mm、停車位大于車輛長(zhǎng)度+750mm且距離前車小于1800mm。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到車位不滿足條件時(shí)，需要發(fā)送對(duì)應(yīng)狀態(tài)信號(hào)，用于HMI顯示：

（1）當(dāng)車輛側(cè)邊障礙物間隙小于3000mm或者停車位小于車輛長(zhǎng)度+750mm時(shí)：系統(tǒng)提示駕駛員停車位過(guò)小，退出自動(dòng)泊車;

（2）距離前車大于1800mm時(shí)，系統(tǒng)提示駕駛員路徑順暢，請(qǐng)自行泊出。

3.2 泊入功能

在搜索到車位或檢測(cè)泊出環(huán)境滿足要求之后，系統(tǒng)會(huì)與EPS完成握手，并提示駕駛員操作擋位及剎車，直到泊車成功的過(guò)程?，F(xiàn)以平行泊車為例。平行泊車指引從找到車位開(kāi)始，到停車完成結(jié)束，將泊車指引狀態(tài)劃分為多個(gè)過(guò)程，如圖3所示。

（1）泊車指引①：車輛搜索到平行車位后，繼續(xù)向前行駛到車位關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示駕駛員停車，發(fā)送停車信號(hào)給HMI顯示，系統(tǒng)檢測(cè)到車輛靜止后，發(fā)送切換擋位至R擋信號(hào)給HMI顯示。若駕駛員未停車?yán)^續(xù)前行，則在行駛16m后放棄該車位。

（2）泊車指引①→泊車指引②：當(dāng)整車速度小于0.5的時(shí)長(zhǎng)大于1000ms、倒檔時(shí)間大于500ms且EPS處于可控制狀態(tài)中時(shí)，PSC系統(tǒng)發(fā)送請(qǐng)求與EPS握手信號(hào)，同時(shí)系統(tǒng)發(fā)送“轉(zhuǎn)向干預(yù)開(kāi)始，請(qǐng)注意周圍環(huán)境”提示信息給HMI顯示。

（3）泊車指引②→泊車指引③：從泊車指引②過(guò)程切換到泊車指引③過(guò)程的觸發(fā)條件主要有以下三個(gè)：

a.泊車姿態(tài)橫向姿態(tài)合格，即達(dá)到目標(biāo)車身角度，如車身與路沿平行。

b.車輛到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部判定的換擋關(guān)鍵位置，如后輪要壓到馬路沿時(shí)。

c.后保任一雷達(dá)探頭檢測(cè)到障礙物距離小于30cm時(shí)。

在滿足泊車指引②過(guò)程結(jié)束條件后，系統(tǒng)發(fā)送“請(qǐng)停車”提示信息給HMI顯示。

系統(tǒng)檢測(cè)到車速為0、擋位切換到D擋后，系統(tǒng)發(fā)送“請(qǐng)向前行駛”提示信息，開(kāi)始執(zhí)行泊車指引③過(guò)程。

（4）泊車指引③→泊車指引④：從泊車指引③過(guò)程切換到泊車指引④過(guò)程的觸發(fā)條件主要有以下三個(gè)：

a.泊車姿態(tài)橫向姿態(tài)合格，即達(dá)到目標(biāo)車身角度，如車身與路沿平行。

b.車輛到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部判定的換擋關(guān)鍵位置。

c.前保任一雷達(dá)探頭檢測(cè)到障礙物距離小于30cm時(shí)。

在滿足泊車指引③過(guò)程結(jié)束條件后，系統(tǒng)發(fā)送“請(qǐng)停車”提示信息給HMI顯示。系統(tǒng)檢測(cè)到車速為0、擋位切換到R擋后，系統(tǒng)發(fā)送“請(qǐng)向后行駛”提示信息，開(kāi)始執(zhí)行泊車指引④過(guò)程。之后重復(fù)此泊車過(guò)程，直到泊車完成為止。

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于嵌入式系統(tǒng)，采用多路徑規(guī)劃算法，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)泊車系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)搜索停車位，并輔助駕駛員完成泊入和泊出功能，對(duì)新手駕駛員、交通擁堵停車?yán)щy的路況都有很大幫助。未來(lái)將進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改，使其更加完善。

參考文獻(xiàn)：

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