自主泊车系统关键技术研究

自主泊车技术是目前智能车辆技术研究的一个热点问题,因为自主泊车技术的发展有着巨大的市场需求。在与第一汽车集团的合作项目“红旗HQ3自动泊车技术”和国家自然科学基金重点项目“高速公路车辆智能驾驶中的关键科学问题研究”(90820302)的共同支持下,本文重点研究了自主泊车系统的轨迹规划与轨迹跟踪控制问题,具体的研究内容包括:控制系统体系结构、泊车轨迹生成、高精度控制等内容。本文采用理论分析与工程实践相结合的研究方法,实现了高精度自主泊车控制。 本文的主要研究成果和创新点如下: 1.提出并实现了将分数阶微积分运用于自主泊车控制系统中,解决了自主车辆在低速条件下的高精度侧向控制问题。 2.针对“长记忆法”和“短记忆法”在分数阶微分方程数值求解过程中存在的问题,提出一种基于高斯核的分数阶控制系统微积分方程数值计算方法,实践表明该方法具有运算速度快、计算精度高的优点。 3.针对分数阶控制器的参数优化问题,提出了一种基于近似策略迭代的分数阶控制器参数自整定方法。在此算法中,针对基函数选择问题,提出了一种基于Bellman残差的基函数自动选择方法,提高了值函数逼近器的逼近精度和泛化能力。 4.提出了一种基于人机协同的三层递阶式智能控制系统结构,该结构将人的智能引入到控制系统的每个层次中,能够综合利用人的定性感知、决策、规划能力和机器的定量感知、计算、高精度操作能力,充分地发挥人和机器智能的各自优势,提高了自主泊车系统运行的安全性和环境适应性。 5.结合侧位泊车的各种工况,提出了一种平行泊车避碰约束空间生成方法。运用此方法可以方便的确定出泊车过程中的无碰撞区域。提出一种融合微分平坦、样条理论的自主平行泊车轨迹生成方法,可以在上述无碰撞区域生成一条满足运动学、动力学约束的泊车轨迹。实车实验表明,这种方法不仅能够有效地实现避障,而且解决了在泊车过程中的停车原地转方向盘的问题,满足自主泊车的连续性要求。 通过大量平行泊车实验,实现了车辆自主平行泊车的控制功能,验证了上述方法的可行性与有效性。本文的研究成果为“红旗HQ3自动泊车技术”课题的完成作出了重要贡献。