基于ADAS 實驗平臺的自動泊車系統研究＊

張春洲，石晶

（遼寧工業大學汽車與交通工程學院，遼寧 錦州 121001）

前言

在當今高級輔助駕駛系統（ADAS）的多元化發展趨勢下，對高級輔助駕駛的研究已經不僅限于各大汽車制造企業及汽車設計公司，各高校已經逐漸開始對高級輔助駕駛進行更為深入的研究并進行相關模擬或實車實驗。自動泊車系統（APS）作為高級輔助系統下的一個重要分支，起著至關重要的作用。在駕駛員日常泊車時，由于泊車過程中駕駛員較大概率會產生緊張感，增大泊車難度，容易造成車輛碰撞，因此自動泊車系統可以給駕駛員提供很大便利。

1 ADAS 實驗平臺

ADAS 實驗平臺由中華V3 駕駛模擬系統、主控PC、RT系統、快速原型控制器及管理PC 組成。

圖1 為ADAS 實驗仿真平臺實物圖，左側是駕駛模擬器，中間是NI 設備柜，右側是主控PC 等操作平臺。實驗平臺主要用于ADAS 控制策略研究、控制算法驗證、雷達視覺信號分析及其數據融合等的研究。

圖1 ADAS 實驗仿真平臺實物

2 自動泊車系統

自動泊車是通過探測車輛周圍環境信息來找到合適的泊車位，從而控制車輛的轉向和速度，使得車輛能夠自主駛入泊車位[1]。確保每一個駕駛員安全無碰撞地進行泊車，已日益成為當今汽車技術的一個熱門研究方向[2]。自動垂直泊車是通過泊車過程中對方向盤轉角的控制來控制車身姿態，使車身在泊車結束時與泊車開始時的車身近似呈90°。如圖2所示，自動泊車主要分為三類，平行泊車、垂直泊車、斜線式泊車，現在對平行泊車和垂直泊車的研究居多。

圖2 自動泊車分類圖

圖3 自動泊車系統流程圖

如圖3 所示，自動泊車系統流程主要分為三步：探尋雷達尋找合適的車位；車位合適，開始泊車，倒入車位；停車入位，調整車身姿態。

3 軟件聯合仿真

ADAS 實驗平臺采用CarSim2018 軟件和MATLAB/Simulink 的聯合仿真。

CarSim 是一種專業的車輛動力學仿真軟件，能準確模擬車輛對駕駛員操作行為、空氣動力學以及路面激勵的響應。在車輛操縱穩定性、平順性、燃料經濟性、動力性等領域有廣泛應用[3]。

Simulink 是MATLAB 中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB 的框圖設計環境，是實現動態系統建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統、非線性系統、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中[4]。

在Carsim 與Simulink 聯合仿真時，首先需要定義Carsim與Simulink 的接口，Carsim 的輸入接口控制自動垂直泊車車輛的驅動與轉向，所以定義節氣門開度、制動壓力以及方向盤轉角作為Carsim 的輸入接口，自動垂直泊車需要從Carsim中獲取車輛信息以及傳感器探測的信息，那么Carsim 的輸出接口有本車車速信息、從雷達傳感器獲取與兩個目標車的相對距離信號。如圖4 為自動泊車實驗過程。

圖4 自動泊車實驗過程

4 在環仿真

將設計好的控制策略及路徑算法加載到實時系統中，將執行機構的轉向控制算法加載至快速原型控制器中。

在實時系統中，CarSim 設置相應的模擬場景和模擬仿真車輛的激光雷達。雷達實時監測車位情況，將車輛與車位的各項信息傳遞給快速原型控制器，快速原型控制器經過一系列的控制策略和控制算法傳遞給駕駛模擬器的執行機構，執行機構控制駕駛模擬器完成在環仿真。

5 結論

本文根據將自動泊車系統控制策略及算法通過Simulink建模并加載到ADAS 實驗平臺上，運用Carsim 作為汽車系統動力學軟件，可實現平穩、順滑的良好泊車，可以應用到不同泊車位、不同車型的自動泊車中，并提供了虛擬實車驗證試驗平臺，為后續能夠再實車實現 ADAS 的控制策略仿真打下基礎。