全自動平行泊車路徑規(guī)劃及路徑跟蹤研究.pdf

1、汽車保有量的增多與城市建設用地的擴張，使得停車空間越來越小，造成泊車難題。全自動泊車作為無人駕駛的重要部分，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，已成為無人駕駛領域新興研究熱點。其中，針對全自動泊車系統(tǒng)兩大關鍵核心問題—泊車路徑規(guī)劃與跟蹤控制開展系統(tǒng)深入研究，對提升泊車順暢性與安全性具有重要科學意義與應用價值。本文以全自動平行泊車雙重路徑規(guī)劃與路徑自動跟蹤控制為研究主題，結合理論分析、數(shù)值優(yōu)化及預測

2、控制等理論方法，完成了全自動泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃、動態(tài)路徑規(guī)劃及路徑跟蹤控制，并進行了仿真試驗驗證，實現(xiàn)了全自動平行泊車。具體如下：
　?。?）全自動平行泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃?；诎柭D向原理，建立了車輛動力學模型，并結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鍵特征參數(shù)；通過分析障礙約束及車輛自身機械約束條件，建立了以路徑曲率最小為目標的非線性約束優(yōu)化函數(shù)；基于fmincon函數(shù)優(yōu)化方法，確定了B樣條路徑軌跡關鍵特

3、征參數(shù)；建立了仿真模型，驗證了平行泊車靜態(tài)路徑規(guī)劃方法的合理性。
　?。?）全自動平行泊車動態(tài)路徑規(guī)劃。針對環(huán)境、道路狀況干擾問題，為提高全自動泊車系統(tǒng)泊車成功率，建立了平行泊車動態(tài)路徑規(guī)劃模型。分別針對3類高頻泊車碰撞情況，確定了動態(tài)路徑規(guī)劃介入邊界；針對不同泊車碰撞預警信息，重新構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，實時構建了基于B樣條的動態(tài)路徑；建立了仿真模型，驗證了平行泊車動態(tài)路徑規(guī)劃方法的合

4、理性。
　　（3）全自動平行泊車路徑跟蹤控制。針對自動泊車過程中不確定因素對路徑跟蹤干擾問題，為提高路徑跟蹤控制魯棒性，建立了基于改進廣義預測控制模型（GPC, Generalized Predictive Control）的路徑跟蹤控制器。基于帶遺忘因子的最小二乘遞推法，對CARIMA模型進行了參數(shù)估計，避免了繁雜運動學建模問題；設計了包括轉向、制動及加速子控制器的路徑跟蹤控制器，實現(xiàn)了基于方向盤轉角控制的橫向路徑跟蹤控制、基于