基于ADAS 實驗平臺的自動垂直泊車研究＊

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

近年來，在科學技術不斷進步下，高級駕駛輔助系統（ADAS）已經日漸成熟。自從ADAS 概念提出以來，各大汽車廠商及汽車設計公司已經進行研究并應用于部分實車，但由于技術不成熟，時而發生因使用ADAS 而產生的交通事故，更加深入研究ADAS 可以減少交通事故發生概率。

1 ADAS 實驗平臺

結合中華V3 駕駛模擬器，基于NI 設備/CarSim RT 的ADAS 實驗仿真平臺主要由駕駛模擬器、主控PC、實時系統、快速原型及管理PC 組成。

圖1 ADAS 實驗仿真平臺實物

圖1 為ADAS 實驗仿真平臺實物圖，實驗仿真平臺可進行自適應巡航控制（ACC）、自動緊急制動（AEB）、盲點監測（BSD）、車道偏離警示系統（LDW）、交通標識智能識別系統（TSR）、自動泊車系統（APS）等方面的汽車輔助駕駛研究與開發。

2 自動垂直泊車

自動泊車技術是智能汽車技術的重要組成部分，其目的是輔助或者替代駕駛員完成車輛的安全泊位[1]，可以根據有經驗駕駛員的泊車方式和技巧，有效地將車輛自動駛入泊車位中[2]。車輛在垂直泊車過程中，初始位置車身方向角在正負15°之間，且隨著離泊車位越近，車身方向角越大，在泊車完成時，車身方向角約為90°；泊車時方向盤打向泊車位方向，方向盤轉角先增大后減小，直至完成泊車。

圖2 自動泊車運動軌跡

圖2 是自動泊車運動軌跡，駕駛員將汽車泊到與泊車位前方的垂直位置，與邊線距離0.5-1 米，若車身與泊車位不平行，則首先將車身擺正；駕駛員將方向盤向右打死，繼續泊車直至汽車與泊車位相平行；持續泊車直至汽車完全泊入泊車位。

3 聯合仿真

ADAS 實驗仿真平臺的硬件環境包括駕駛模擬器、NI 系列設備，軟件環境包括Labview、Carsim，采用CarSim2018軟件和MATLAB/Simulink 的聯合仿真。

CarSim 軟件作為研究車輛系統動力學的商業化軟件，其汽車模型得到了國內外學者廣泛認可[3]。在Carsim RT 中進行仿真實驗參數設置，例如整車模型設置、道路參數設置、導入Simulink 模型等。

圖3 自動垂直泊車實驗過程

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]。

預先在Carsim 中對自動垂直泊車場景、檔位、輸入輸出、傳感器、動畫和曲線顯示等進行配置，將Simulink 模型導入Carsim，構成仿真平臺，進行聯合仿真實驗，模擬汽車的垂直泊車過程。圖3 是自動垂直泊車實驗過程。

4 硬件在環

ADAS 實驗仿真平臺將采集的制動信號、驅動信號、轉向信號發送給實時系統。管理PC 將模型參數設置發送至實時系統。實時系統接收駕駛模擬器控制信號，同時向主控PC發送汽車動力學信號，向快速原型控制器發送狀態信號。快速原型控制器將實時仿真、數據采集、通信協議和控制集成到一個通用的平臺上，接收實時系統發送的汽車動力學信號和環境感知信號，并向駕駛模擬器發送控制指令，以實現自動垂直泊車的硬件在環。

圖4 工作原理

5 結論

本文根據將自動垂直泊車控制策略及算法通過Simulink建模、與Carsim 聯合仿真并加載到ADAS 實驗平臺上，從理論上驗證了方案的可行性，實驗結果表明可實現平穩、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，為設計“自動垂直泊車”控制器提供參考依據。