APA系統仿真與測試SimulationandTestingofIntelligentNetworkedVehicle智能網聯汽車仿真與測試目錄Contents什么是APA01APA自動泊車功能發展歷史02自動泊車系統分類03APA系統架構04APA平行泊車控制過程案例05什么是APA01定義

APA(AutomaticParkingAssist)自動泊車功能指的是汽車不需要人工干預，通過車身周遭搭載的傳感器測量車身與周圍環境的距離和角度，來自動識別停車位，并利用傳感器數據通過車載處理器進行分析、計算，規劃出泊車路徑，通過控制車輛的轉向、制動、加速，自動地完成停車入位的動作。一、什么是APAAPA自動泊車功能發展歷史02二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：1933年，美國加利福尼亞發明家布魯克斯·沃克首次提出了當時看來很先進的自動泊車系統。在20世紀50年代，布魯克斯·沃克設計了一個原理類似的五輪汽車，并命名為泊車汽車(ParkCar)。這種系統增加了汽車的機械結構負擔，造價昂貴，且壓縮了后備箱空間。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：1956年在Motorama車展上，別克汽車公開了1956款的Centurion概念車。除了流線型外觀和透明車非常前衛以外，第一次在汽車上安裝了后置廣角攝像頭。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：1972年，沃爾沃也曾在VESC概念車(VolvoExperimentalSafetyCar)上搭載過車載后視攝像頭，但最終還是停留在了試驗階段，沒能走向量產。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：1991年，豐田發布了帶有后視攝像頭的Soarer車型，這是世界上第款量產的帶有后視攝像頭的車型。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：2007年，日本日產汽車第一個發布了攝像頭環視系統Around

ViewMonitor。該系統在車身四周安裝了四個攝像頭，并進行畫面拼接，得到鳥瞰視圖。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：奔馳發布了W140型S級汽車。該車在車尾安裝倒車標桿，用于幫助司機泊車。當檔位切換到倒擋的時，車尾會自動升起兩個金屬標桿，用于幫助司機確定車輛的位置。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：1982年，豐田在Corona車型上安裝倒車雷達。安裝在車尾的倒車雷達可以探測車輛與后方障礙物之間的間距，并在距離小于一定闕值的時候發出警告。這是倒車雷達首次得到批量應用。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：現代自動泊車技術的開始,應當是1992年在法蘭克福IAA車展上大眾展出的IRVW(IntegratedResearchVolkswagen)Futura概念車。IRVWFutura車身圓潤緊湊，有兩個造型夸張的鷗翼門，前擋風至尾窗均為玻璃材質，這在當時引發了汽車設計方面的轟動。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：第一個實現自動泊車系統量產的是日本豐田。2003年,豐田普銳斯搭載了基于視覺的泊車系統直接將該系統的價格降低到了幾百美金，從而實現量產。豐田的混動普銳斯配備了可實現自動側方停車的智能泊車系統(IntelligentParkingAssist)。二、APA自動泊車功能發展歷史APA主要發展歷史：2006年，豐田旗下的高端品牌雷克薩斯在LS旗艦轎車上也配備了自動泊車系統。該系統可以實現自動側方車位和斜車位泊車。緊接著，其他汽車廠商推出了自己的自動泊車系統。自動泊車系統分類03半自動泊車階段：在進行泊車的時候，什么時候回方向是一個很重要的問題，半自動泊車系統的目的就是解決這個問題。在半自動泊車系統中，駕駛員不需要控制，只需要換擋和踩油門即可。智能泊車階段：智能泊車系統的特點是駕駛員不需要控制方向盤油門和剎車，僅需啟動停車功能即可完成泊車。為了實現智能泊車，最核心的問題之一是要解決線控變速箱。遙控泊車：對于緊湊型車位，開車門可能比較困難。因此需要駕駛員在車外激活泊車功能，讓車輛在無人情況下進入或開出。此外，由于停車位周圍可能存在坑洞，僅采用超聲波雷達難以發現這個問題。此時需要車輛具備全景影像，從而更好地感知周圍環境。根據智能化程度不同，泊車系統發展可以分為六個階段:三、自動泊車系統分類記憶式泊車：又稱停車場記憶泊車。車輛根據此前學習的路線進行停車。在進行記憶式泊車以前，需要駕駛員駕駛車輛在停車場自動行駛并停入制定車位。從而讓汽車學習線路環境知識。學習完成之后，車輛可以根據此前行駛的路線進行泊車。駕駛在泊車過程中，車輛會自動進行轉向燈切換和障礙物躲避等等操作。有條件的自動泊車：有條件的自動泊車可實現停車庫入口可以把車停下來，接下來通過智能手表或者智能終端啟動泊車系統，車輛會自動完成泊車。在需要再次使用車輛時，在停車場門口遠程點擊按鈕，車輛自動駛出停車場。因此，有條件的自動泊車也被稱為自動代客泊車系統，目的是解決“最后一公里”的泊車問題。全自動泊車根據智能化程度不同，泊車系統發展可以分為六個階段:三、自動泊車系統分類APA系統架構041.APA主要涉及的技術感知基于計算機視覺識別障礙物和可用車位，基于超聲波雷達檢測車位周圍障礙物。融合將視覺識別到的信息與超聲波雷達識別到的信息進行融合，獲得更可信的結果。四、APA系統架構定位用以確定車輛實時位置，判斷車輛是否停到位等。1.APA主要涉及的技術路徑規劃進行全局和局部路徑規劃，常用A*算法。全局規劃的目的是從當前位置到達可用車位周圍。局部規劃的目的是找到合適的局部路徑，讓車輛安全泊入車位中。控制控制方向盤、油門、剎車、擋位到達目標位置，讓車輛跟隨路徑規劃得到的路徑行駛，常見的路徑規劃算法包括Stanly算法，純跟蹤算法等。四、APA系統架構2.APA系統的三個子系統路徑規劃主要任務是探測車輛周圍環境，如障礙物和可使用的車位。在泊車過程中也需要實時檢測車輛與停車位之間的位置關系。在車位探測階段，需要采集車位幾何參數，如長度、寬度、斜角。在泊車階段，需要計算汽車與目標停車位之間的相對位置坐標，進而計算車身角度和車輛轉角，從而讓汽車成功進入停車位。四、APA系統架構2.APA系統的三個子系統中央控制系統主要任務包括兩個方面。首先，接受傳感器感知的數據，計算車位相關參數并判斷其是否為可用車位。進行全局規劃，找到可用車位的位置，然后進行局部規劃，計算得到泊車路徑。其次，控制執行系統，從而使車輛按照規劃的路徑行駛。四、APA系統架構2.APA系統的三個子系統執行系統主要涉及電動助力轉向系統和汽車發動機電控系統。在中央控制系統控制下，電動助力轉向系統將數字控制量轉化為方向盤的角度，控制汽車的轉向。汽車發動機電控系統控制汽車油門開度等從而控制汽車泊車速度。電動助力轉向系統與汽車發動機電控系統協調配合，控制汽車按照指定命令完成泊車過程。四、APA系統架構APA平行泊車控制過程案例05五、APA平行泊車控制過程案例1.車位識別模塊主要根據傳感器獲取的車位信息(包括車位尺寸和車位與周圍車輛之間的相對位置)計算車輛安全泊車入庫的最小車位尺寸并將其與真實車位比較。當可獲取車位符合安全泊車條件時，即可使用路徑規劃算法進行路徑規劃。1.車位識別模塊車輛無碰撞軌跡連續的最短泊車空間為:五、APA平行泊車控制過程案例1.車位識別模塊平行泊車采用的算法是在兩相切圓弧算法的基礎上采用B樣條曲線擬合的方法實現泊車路徑規劃。泊車初始位置范圍確定模塊的主要功能是根據車輛當前與車位的相對位置關系，基于兩相切圓理論，進行兩相切圓弧的規劃，如圖所示。2.泊車初始位置范圍確定模塊圓弧通常設置為固定半徑值，通過車輛位置關系計算出泊車初始位置范圍

和五、APA平行泊車控制過程案例1.車位識別模塊系統根據泊車初始位置范圍控制車輛制動，當車輛穩定后，系統根據車輛當前位置信息，確定兩泊車相切圓弧的尺寸，生成從泊車起始位置至泊車目標點的圓弧泊車路徑，如圖所示。3.泊車路徑規劃模塊五、APA平行泊車控制過程案例1.車位識別模塊在兩圓弧的相切點存在曲率突變問題，對于連續泊車過程，此方法存在嚴重缺陷，對此也可采用貝澤爾樣條曲線擬合的生成泊車軌跡，如圖所示。此外，對于復雜場景，需要使用A*算進行局部路徑規劃。五、APA平行泊車控制過程案例軌跡跟蹤控制模塊軌跡跟蹤控制模塊基于泊車路徑，生成車輛橫向控制及縱向控制的目標值，同時根據車輛實時反饋的狀態信號進行修正控