自动泊车系统发展现状与相关技术综述
中国民航大学 天津 300300
摘要：自动泊车系统是汽车领域中技术含量较高的一个模块，本文通过对自动泊车系统和其关键技术传感器的发展现状进行总结概括，使读者对这方面技术有初步的了解。
关键词：自动；泊车；传感器
随着现代科学技术水平的发展，智能汽车逐渐走进人们的视野，相比于普通汽车，智能汽车综合了人工智能、计算机、传感技术、自动控制等多学科多领域的专业知识，带有自动泊车系统的寻迹小车作为智能汽车的一个缩影，其研究目的主要是利用传感器实现对小车的自动控制，使小车能够按预先设定的轨迹进入规定的停车位，本文在参考了部分文献资料的基础上，主要围绕自动泊车系统国内外的研究现状和传感器的选择等方面进行概括分析。
一、国外的研究现状
1989年，斯坦福大学的Derrick和Bernard教授首次发表出了基于神经网络的半挂式自动泊车研究成果。1990年，南加州大学也有教授发表了《卡车倒车控制系统中模糊控制和神经网络的比较》，文章表示模糊控制比神经网络在卡车倒车过程中更精确。1999年，英国的K.Jiang、L.D.Seneviratne等人将自动泊车的步骤分成了三个阶段,依次是：检测、定位、调整。此外，他们还研究了速度、转角限制等不确定因素给泊车带来的影响，并通过搭载泊车系统机器人来验证了这一想法的可行性。不久，荷兰的Ming Feng Hsich等人制作了一种可以对泊车实行实时控制的控制器，使用该控制器就能克服汽车无法严格按照规定路线行驶的问题，从而实现不同起始位置的自动泊车。由于自动泊车较容易受到环境的影响，日本千叶大学的Liu等人利用控制参量法，控制汽车速度和转向角，然后对车位的限制做出路线规划，使用实时避开障碍物的算法令自动泊车可适应于各种实际情况。韩国的Young-Woo Ryu等人采用模糊控制，并使用神经网络自学习算法减小传感器产生的误差，再利用ES微调控制器控制输入、输出参数不变，大大的提高了定位的精确度。
二、国内的研究现状
国内主要以Kosko倒车系统（Kosko问题：在一个100m×100m的封闭区域内，控制系统通过对车辆位置的检测与计算，使车辆从指定位置驶出区域）为基础进行研究。1999年，西安电子科技大学的李汉兵等人通过对模糊控制预测器的研究，解决了Kosko中从死区倒车的问题。2001年，清华大学的于伟等人从Kosko的模糊控制进行切入，详细分析了与卡车倒车过程相关的复杂环境问题，并建立数学模型，使用虚拟现实的方法验证后，再对参数进行优化，提高倒车效率。2007年，吉林大学的李占江认为研究重点应放在倒车控制中转向控制器的控制算法上，为此，他分别针对各种泊车情形设计了模糊控制器，通过仿真发现控制输入、输出的选取以及停车区间的大小都会对自动泊车的控制有较大影响。2012年，中科院林蓁蓁教授等人通过仿真验证遗传算法和二分法结合运用后计算出的最小车位，认为最小车位应是车身长度的1.35倍。
三、传感器的选择
现阶段主要采用的传感器有4种：视觉传感器、雷达传感器、超声波传感器、红外传感器四种。
视觉传感器：
通过光学元件和成像装置来捕获检测物体的图像，再将图像与内存中存储的基准图像进行深度比较以做出分析，然后计算出检测物体与它的距离信息，在障碍物识别、车道识别、交通信号灯识别中有着广泛应用。
雷达传感器：
通过雷达发出的连续波来可靠地检测移动或禁止的目标，主要使用的为毫米波雷达传感器，因为毫米波具有体积小、易集成和空间分辨率高的特点，这使得它对烟雾、灰尘的穿透能力更强，抗干扰能力也更强，因而在车辆防撞方面使用较多。
超声波传感器：
由传感器发出的超声波碰到障碍目标后会产生显著反射，传感器接受反射回来的声波信号后通过计算反射时间来确定与障碍目标的距离，但由于其受环境因素影响较大，测量的精度比较有限，出现误差的概率较大。
红外传感器：
可分为光子探测器和热探测器。光子探测器主要依靠待测目标的红外辐射来进行测量，热探测器则根据辐射热效应来测量。红外传感器由于性能优越和灵敏度较高在当下的很多领域都有着巨大作用。
四、结语
虽然在自动泊车领域中，国内比国外起步较晚，但二者研究的问题都集中在两个方面：
(1)通过路线规划和跟踪,首先通过传感器获取泊车可进入的区域,并结合车辆的具体几何参数,提前规划出一条完整的泊车轨迹,然后设计各种控制实时确保小车不偏离轨迹;
(2)利用更为复杂精密的控制算法模拟人员操作,采用模糊控制规则、构建神经网络等先进算法控制进行实现自动泊车。
在传感器的应用方面，局限于目前的硬件技术条件，其容易受到环境影响。例如，超声波传感器容易出现反射误差，受到环境噪音影响而使精确度降低。本文对自动泊车系统中的一些重大突破与研究成果做了一定的介绍与梳理，并对传感器的原理及应用做了一定的概括与分析，有助于帮助读者更好地了解自动泊车系统的发展进程。
【参考文献】 【1】李汉冰，谢维信，模糊预测器在倒车系统中的应用[J]西安电子科技大学学报，1999,26（3）；392-396. 【2】于伟，张乃尧，白帆，倒车问题的模糊优化控制方案[J]机电一体化，2001（5）；21-24. 【3】李占江，车辆自动泊车的模糊控制方法研究[D]长春；吉林大学，2007. 【4】张辉，轿车自动倒库转向控制几何推导算法和模糊逻辑算法研究[D]长春；吉林大学，2008. 【5】姜辉，自动平行泊车系统转向控制策略的研究[D]长春；吉林大学，2010.
作者简介：
蒋仁祥，生于2000年12月，男，汉族，贵州遵义人，中国民航大学本科在读，航空器发动机专业；
黄启廉，生于2000年2月，男，汉族，福建莆田人，中国民航大学本科在读，航空器发动机专业；
张佳麟，生于1999年12月，男，汉族，湖北天门人，中国民航大学本科在读，航空器发动机专业；
管昊，生于1999年12月，男，汉族，江西抚州人，中国民航大学本科在读，航空器发动机专业；
赵子燚，生于1998年11月，男，汉族，山东威海人，中国民航大学本科在读，航空器发动机专业。
【基金项目】中国民航大学2019年度大学生实践创新训练计划项目，项目编号：201910059145
