全自動(dòng)平行泊車路徑規(guī)劃及路徑跟蹤研究.pdf

1、汽車保有量的增多與城市建設(shè)用地的擴(kuò)張，使得停車空間越來(lái)越小，造成泊車難題。全自動(dòng)泊車作為無(wú)人駕駛的重要部分，由于能夠提高泊車順暢性與安全性，大幅降低泊車事故發(fā)生概率，有效解決泊車難題，已成為無(wú)人駕駛領(lǐng)域新興研究熱點(diǎn)。其中，針對(duì)全自動(dòng)泊車系統(tǒng)兩大關(guān)鍵核心問(wèn)題—泊車路徑規(guī)劃與跟蹤控制開(kāi)展系統(tǒng)深入研究，對(duì)提升泊車順暢性與安全性具有重要科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。本文以全自動(dòng)平行泊車雙重路徑規(guī)劃與路徑自動(dòng)跟蹤控制為研究主題，結(jié)合理論分析、數(shù)值優(yōu)化及預(yù)測(cè)

2、控制等理論方法，完成了全自動(dòng)泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃及路徑跟蹤控制，并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)平行泊車。具體如下：
　?。?）全自動(dòng)平行泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃?；诎柭D(zhuǎn)向原理，建立了車輛動(dòng)力學(xué)模型，并結(jié)合兩段圓弧式路徑規(guī)劃方法，求解了最小泊車尺寸及泊車起始位置等關(guān)鍵特征參數(shù)；通過(guò)分析障礙約束及車輛自身機(jī)械約束條件，建立了以路徑曲率最小為目標(biāo)的非線性約束優(yōu)化函數(shù)；基于fmincon函數(shù)優(yōu)化方法，確定了B樣條路徑軌跡關(guān)鍵特

3、征參數(shù)；建立了仿真模型，驗(yàn)證了平行泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃方法的合理性。
　　（2）全自動(dòng)平行泊車動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃。針對(duì)環(huán)境、道路狀況干擾問(wèn)題，為提高全自動(dòng)泊車系統(tǒng)泊車成功率，建立了平行泊車動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃模型。分別針對(duì)3類高頻泊車碰撞情況，確定了動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃介入邊界；針對(duì)不同泊車碰撞預(yù)警信息，重新構(gòu)建了約束條件及非線性約束優(yōu)化函數(shù)；基于fmincon函數(shù)優(yōu)化方法，實(shí)時(shí)構(gòu)建了基于B樣條的動(dòng)態(tài)路徑；建立了仿真模型，驗(yàn)證了平行泊車動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃方法的合

4、理性。
　?。?）全自動(dòng)平行泊車路徑跟蹤控制。針對(duì)自動(dòng)泊車過(guò)程中不確定因素對(duì)路徑跟蹤干擾問(wèn)題，為提高路徑跟蹤控制魯棒性，建立了基于改進(jìn)廣義預(yù)測(cè)控制模型（GPC, Generalized Predictive Control）的路徑跟蹤控制器?；趲нz忘因子的最小二乘遞推法，對(duì)CARIMA模型進(jìn)行了參數(shù)估計(jì)，避免了繁雜運(yùn)動(dòng)學(xué)建模問(wèn)題；設(shè)計(jì)了包括轉(zhuǎn)向、制動(dòng)及加速子控制器的路徑跟蹤控制器，實(shí)現(xiàn)了基于方向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制的橫向路徑跟蹤控制、基于