基于FPGA的自動斜式泊車系統(tǒng)研究與實現.pdf

1、雖然越來越多的人們圓了“汽車夢”，但城市“汽車病”問題卻愈來愈突出，“泊車難”是其中亟待解決的問題之一。自動泊車系統(tǒng)集環(huán)境感知、目標定位、規(guī)劃決策和動作執(zhí)行功能于一體，可以輔助駕駛員實現高效安全泊車，尤其在泊車位空間狹小和緊張的場合，能夠在很大程度上緩解泊車難題。目前，自動泊車技術已成為了車身電子領域的研究熱點。
　　現有自動泊車系統(tǒng)所存在的部分問題有:不具備斜式泊車功能、部分自動泊車系統(tǒng)在完成泊車任務后車身傾斜或距離側面車輛較近

2、、系統(tǒng)升級不方便等。針對上述問題，且鑒于FPGA的獨特優(yōu)勢，本論文研究并實現了一種基于FPGA的自動斜式泊車系統(tǒng)。
　　首先，就斜式泊車類型及其經驗泊車方法進行了研究，并從自動泊車系統(tǒng)的四大功能模塊切入，確定了本系統(tǒng)的整體設計方案。
　　其次，以Digilent Nexys3硬件開發(fā)平臺為核心，選用超聲波測距傳感器為系統(tǒng)的感知元件，通過對其合理布局，設計了一款1∶10模型車;結合此模型車的特點，先是根據阿克曼轉向原理，建立了

3、汽車轉向的運動學模型，然后按照真實環(huán)境泊車位尺寸設計要求，完成了本系統(tǒng)中泊車位的設計，分別作為泊車算法設計的理論基礎和泊車環(huán)境模型基礎。
　　然后，利用Matlab中的Simulink仿真平臺和模糊控制器設計工具箱，完成了斜式泊車過程中關鍵算法的設計，主要包括用于泊車過程中的車速控制，以增強系統(tǒng)工作可靠性的模糊PID控制器;用于解決現有泊車過程中車身姿態(tài)校正問題的模糊控制器及用于整體泊車過程的算法設計。其中，本文重點對用于速度控制

4、的模糊PID算法進行了優(yōu)化，提高了控制性能。
　　最終，利用Xilinx嵌入式開發(fā)環(huán)境，通過軟硬件協(xié)同設計技術，構建了可編程片上系統(tǒng)SoPC，并對本文自動斜式泊車系統(tǒng)的算法進行了軟件設計，最后將相關配置文件下載到模型車上的FPGA芯片中，對泊車功能進行測試。
　　實驗結果表明，該系統(tǒng)能夠達到預期斜式泊車效果，相關車身姿態(tài)校正算法亦可用于現有垂直或平行泊車類型;同時，通過利用FPGA的軟硬件可重配置特性，方便系統(tǒng)升級，節(jié)約成本