汽車自動泊車技術的應用與發展

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摘要：隨著人們生活水平的不斷提升，城市私家車的數量也越來越多，這就給城市的交通造成一定的堵塞，泊車面積也越來越小，面對著較為復雜的城市環境，對于新手而言，泊車成為了較為困難的問題，在停車期間容易產生各樣風險，而通過自動泊車技術，則能夠有效解決這一問題，本文主要針對自動泊車系統系統組成和工作機理進行闡述，并分析了具體的應用策略以及未來的發展趨勢。

關鍵詞：自動泊車技術；應用；發展趨勢

我國汽車工業不斷發展，汽車智能化已經成為未來發展的重要趨勢，而自動泊車系統則是推動我國汽車向著智能化方向不斷邁進的重要環節，隨著城市人口不斷增多，車輛數目也隨之增加，導致泊車位面積不斷減小，而自動泊車技術則發揮了重要作用，能夠有效減少泊車風險，通過該系統能夠使汽車自動尋找合適車位，極大的減少了泊車難度，對于促進汽車事業的發展具有重要的現實意義。

１自動泊車技術的系統組成與工作機理

自動泊車技術屬于智能化技術，在汽車事業發展的進程當中，具有著極為關鍵的作用，對于推動汽車技術的進步意義重大。自動泊車系統，主要由傳感器、控制單元、執行器以及人際交互系統等共同組成，能夠有效識別周圍環境，借助傳感器傳達信息，通過人機交互系統對其進行指揮操作，最后由控制單元發出指令，借助執行器完成自動泊車功能。其中，傳感器能夠對周圍數據進行有效采集，并且還能夠針對汽車自身的狀態進行全面感知。針對于數據收集，往往會通過兩種方式，分別為圖像采集以及距離探測，前者是借助攝像裝置來完成，后者則是通過超聲波技術來完成。如此能夠有效采集周圍環境數據以及停車位的具體情況，針對于汽車自身的狀態，可以借助輪速傳感器、陀螺儀等對汽車運動過程中所產生的數據信息進行有效檢測。控制單元主要負責接收信號，借助傳感器獲取信息之后，便將收集到的數據傳遞給控制單元，控制單元有效分析當前停車位的相關數據，進而對該車位是否能夠完成停車進行判斷，并規劃出最適合的停車路線。不僅如此，還能夠將停車的整個過程所需要用到的轉向、轉角等數據，通過信號的形式發給執行器，最終由執行器完成相關操作命令。而執行器作為重要的執行機構，能夠按照控制單元提供的指令進行操作，進而使汽車完成自動轉向以及停車。在實際操作的過程當中，汽車需要泊車時，通過前方的雷達或者攝像頭，查看到合適車位時，便可以將車位的具體信息傳遞給控制單元，控制單元經過分析，發現滿足泊車條件，便借助人機交互系統傳遞給駕駛員，駕駛員可以通過提示的語音或者屏幕，對目標車位進行確認，如果駕駛員認可該車位，則可以選擇同意，最終由控制系統按照所規劃出的最適合路線，向執行器發出指令，最終由執行器完成一系列停車操作。在執行過程當中，也可以對車輛的運動狀態進行實時感知，并且將數據及時反饋給控制系統，便于控制單元及時作出命令調整，使停車的整個過程更加安全可靠，真正實現智能化控制［１］。

２汽車自動泊車技術的應用

隨著我國汽車事業的快速發展，各項新式技術在汽車方面得到了廣泛應用，尤其是自動化技術使我國的汽車發展向著智能化方向不斷邁進，在以往傳統汽車系統中，主要是由人工進行控制，而后通過安裝各樣電子裝置對汽車系統進行有效檢測以及控制，進而充分滿足駕駛員的操作需求，提高了安全保障。駕駛員通過控制汽車底盤動力轉向系統，實現各樣操作，電子控制主要起到一定輔助作用，可以對轉矩進行一定控制。隨著技術的不斷發展，自動泊車技術的應用，使汽車控制更加自動化以及智能化，在整個停車過程當中，不需要駕駛員的人為操作，汽車可以通過相應傳感器，對周圍數據信息進行有效處理，進而實現自動停車功能。隨著自動泊車技術在汽車事業當中的廣泛應用，使得原本只在國外應用的先進系統，如今在國內汽車產業當中也得到了快速發展，許多自主品牌汽車已經逐步應用自動泊車控制系統，主要是由于自動泊車系統整體構造相對簡單，主要通過安裝相應的傳感器探頭，便能夠對汽車周圍環境進行有效監測，借助超聲波技術，能夠實現對汽車與周圍物體之間距離以及角度的測算，最終通過控制單元結合收集到的數據，進行有效的控制，通過發出停車指令，最終由執行機構完成一系列停車動作，極大的減少了駕駛風險［２］。尤其是隨著汽車數量的不斷增多，停車位的建設工作也出現了極大的困難，這就使停車成為了主要問題。通過實際調查發現，目前我國大多數城市存在停車位嚴重缺乏的現象，由于停車位的缺少，使得城市的泊車環境極為復雜，在停車期間，經常會發生碰撞、刮蹭等問題，最終造成經濟損失。而自動泊車技術則深受廣大人民群眾的喜愛，在市場當中，也廣受歡迎，其需求量不斷增長，自動泊車技術在實際停車中的應用，有效提高了檢測精度，進而為自動泊車奠定了良好的技術基礎。尤其是超聲波、雷達以及圖像采集等技術相對成熟，在實際操作中發揮了重要作用，而且ＥＰＳ系統的研發成功，也有效解決了轉向沉重的問題，使自動泊車技術得以進一步完善，以下針對自動泊車技術進行簡單分析。

２．１路徑規劃技術

在應用路徑規劃技術進行自動泊車的過程當中，其主要的工作原理是借助中央處理器，對汽車與周圍目標的相對位置進行有效判斷，進而分析出最佳的停車路線，在目前路徑規劃的主要方式分為兩種，分別為平行（如圖１）以及垂直模式（如圖２）。圖１平行泊車路徑規劃在平行泊車的過程當中，以車位前后均存在車輛的形式為例，對于車位的長度及寬度會進行有效測量，借助超聲波系統，測量車輛中線與路邊車的實際距離，進而規劃出最有效的停車路線，一般會采用三段泊車路徑進行停車，在轉彎的過程當中，一段轉彎以及三段轉彎的圓弧半徑，要大于汽車最小轉彎半徑，為了能夠保證在停車過程當中，能夠更加圓滑的處理，還可以借助貝爾塞曲線進行有效處理，應用三段式路徑進行規劃，能夠有效完成自動泊車。在進行垂直泊車的過程當中，則需要使車身角度完成９０度變化，并且要測算好與兩邊車輛的間距，進而方便駕駛員或乘客下車。在實際操作時，需要分三步完成，左打向前、右打向后、直行倒車。路徑規劃技術主要應用最小半圓法以及圓弧切直線等控制算法，充分結合幾何以及動力學原理，在獲取停車位相應空間狀態后，通過對具體位置的有效分析，進而完成泊車操作，同時也能夠有效避免發生碰撞。

２．２路徑跟蹤技術

路徑跟蹤技術在應用的過程當中，主要是借助中央處理器對轉向以及車速進行有效控制，進而按照規劃好的線路完成停車操作。在停車過程中主要采用倒車形式，一旦偏離路線則會進行及時調整，一般倒車速度在１０ｋｍ／ｈ以內，由于速度較慢，因此不計其側向力，可以根據非完整鏈式系統進行有效控制，然而由于在實際控制過程中，其變量較多，因此很難構建準確模型，而且算法也較為復雜，在實際應用中難以推廣。而且由于車型不同，要根據實際情況合理選擇控制器，對于控制規則也要進行針對性設計，神經網絡控制也需要進行再次更新［３］。

２．３車位檢測技術的有效應用

車位檢測技術也是自動泊車技術中的一種，在目前應用車位檢測技術進行自動泊車時，主要采用兩種方式，一種是通過超聲波傳感器完成自動泊車操作，另一種是借助超聲波傳感器以及圖像傳感器共同作用，進而實現自動泊車功能。以下針對這兩種形式，簡單分析車位檢測技術的具體應用。在應用車位檢測技術進行停車的過程當中，利用超聲波傳感器的方式較為普遍，在實際應用時，當汽車需要完成停車操作時，可以通過超聲波傳感器，對車輛周圍環境的各項數據進行全面檢測，包括與其他車輛的距離、車位長度、寬度等，能夠做到精準測定，進而通過計算系統對車位的具體情況進行有效計算，查看是否符合停車需求。例如臺灣ＲｕｎＲａｉｎ－Ｓｈｉｎｅ，將超聲波探測傳感器測量的車位長度與車位的實際情況進行了科學比對，而后根據探測結果對探測器進行了進一步修正，如此一來，便有效提高了超聲波探測的精準度；再如，韓國Ｐａｒｋ主要針對不同的超聲波傳感器進行了有效測試，進而對各個情況下的車位進行數據探測，通過對其結果進行研究，發現將超聲波傳感器安置在對角位置，能夠更加有效的測量車位數據信息，并且準確度、速度都相對較快，具有著重要的應用意義［４］。此外，隨著我國科學技術的快速發展，在圖像處理以及模式識別方面取得了全面進步，這也給自動泊車技術帶來了進一步優化，使機器視覺系統在自動泊車當中得到了有效應用，推動汽車自動化程度進一步加深。隨著圖像處理技術的融入，自動泊車系統在工作的過程當中，能夠充分發揮超聲波以及圖像傳感器的功用，充分獲取距離位置信息和圖片信息，并將二者進行充分融合，如此能夠更加清晰明確的判斷車位具體情況，是否滿足泊車需求。通過實踐證明，將超聲波以及圖像傳感器進行充分結合，能夠在車位識別的過程當中，更加精確，識別形勢也呈現多樣化特點，對于推動汽車智能化發展具有重要的意義和作用。比如，在實際應用的過程當中，通過中央處理器可以將超聲波傳感器以及圖像傳感器中收集到的數據信息，進行收集整理，進而使泊車系統的有了視覺特效。此外在我國上海交大，通過不斷研發，充分利用雙目視覺以及陀螺儀，能夠充分構建三維數據模型，及時查看車位周邊情況以及障礙物，并對汽車本身位置進行有效測量，如此更有利于自動泊車的準確性。而且通過對車輛里程以及圖像數據信息的收集，形成了３Ｄ虛擬虛擬模型，能夠更好的幫助駕駛員快速找到車位［５］。

２．４具體開發應用

隨著城市的發展建設，停車空間越發狹小，停車難度也不斷加大，因此自動泊車技術的研發勢在必行。例如博世集團對自動泊車系統的研發及應用極為重視，并且有了顯著的成效，通過自動泊車系統能夠實現對汽車的遠程控制，保證在沒有駕駛員的前提下，能夠使車輛完成入庫以及出庫等操作。而且在試驗過程當中，其空間相對狹小，即便如此，操作人員也可以在遠處利用手機以及遙控鑰匙等完成自動泊車操作。不僅如此，通過自動泊車系統還能夠實現平行泊車功能，可見隨著自動駕駛技術的不斷發展，自動泊車系統將會取得全面進步，充分利用超聲波以及攝像頭等捕捉車輛的運行狀況，還能夠實現自動變道，具有重要的應用價值［６］。除此以外，德國大眾在自動泊車系統的應用方面也取得了長足的進步，在實際安裝應用的過程當中，主要將該系統安置在防撞杠兩側，借助雷達以及超聲波傳感器對車輛以及路面情況進行全面掃描，有效分析車位空間以及長寬等數據，通過對各項參數的有效分析，確定車位是否符合要求。而后借助車載電腦對轉向停車等操作進行有效控制，駕駛員則可以適當調控油門，便能夠有效完成停車操作。在停車過程中也能夠通過液晶屏實時顯示車輛狀態。當然由于車型的不同，在部分車輛之中無法滿足垂直停車，即便如此，也可以通過多媒體構建相應倒車線路，根據指示進行轉向便能夠完成泊車操作。

３汽車自動泊車技術的發展趨勢

自動泊車技術作為智能化技術，對于推動汽車智能化發展意義重大，具有著廣闊的發展前景，在未來的發展趨勢主要體現在以下幾個方面：首先，目前在自動泊車技術當中，主要應用著單一的傳感器，但隨著科學技術的飛速發展，在傳感器應用方面會向著多傳感器彼此融合的方向不斷邁進，將超聲波、激光雷達以及其他傳感器彼此協調，進而能夠準確計算停車位的相關數據，選擇最佳的停車路線以及方式。除了平行、垂直兩種方式以外，還可以使斜車位、圓弧泊車成為可能，同時也能夠使泊車更加方便安全。其次，隨著通信技術的不斷發展，可以將通信技術與汽車之間進行良好銜接，駕駛員可以通過移動網絡控制汽車，尤其是５Ｇ技術的出現，可以使泊車更加便利，可以借助移動智能設備，發送停車指令，完成自動駕駛，即便駕駛員不在車輛內部，然而通過遠程控制也能夠實現自動停車功能，是未來發展的主要方向。除此以外，全自動泊車技術也會得到全方面的推廣，尤其是影像泊車技術，也會得到進一步發展。而且隨著技術研發的不斷深入，也會大大降低成本，并且在應用過程當中，能夠實現精準控制，在復雜的環境下，也能夠達成停車效果，甚至在運行的過程當中也能夠主動避免碰撞。

４結束語

總而言之，自動泊車技術對于促進汽車產業的智能化發展具有重要意義和作用。在目前自動化水平仍需進一步提升，在路線規劃以及跟蹤方面，需要不斷優化完善，強化技術創新，進而使自動化水平進一步提升。

參考文獻：

［１］尤祖旺．汽車自動泊車輔助系統關鍵技術研究［Ｊ］．中國新技術新產品，２０２０（２０）：１１－１４．

［２］張剛．基于模糊控制汽車自動泊車關鍵技術設計［Ｊ］．微型電腦應用，２０１９，３５（０６）：１１９－１２１．

［３］劉頌，陳慧，張繼仁．神經網絡借鑒駕駛員經驗的自動泊車運動規劃［Ｊ］．中國集成電路，２０１９，２８（Ｚ１）：５７－６４．

［４］付鵬，李嫩，陳庚，周琳．基于超聲波雷達的泊車位類型檢測［Ｊ］．汽車實用技術，２０２０（０７）：２５－２７．

［５］蔣樹國，王建海，王小臣．智能網聯汽車落地面臨的挑戰與建議［Ｊ］．科技與創新，２０１８（０７）：３３－３７．

［６］李海娟，龔博．淺析自動泊車系統的技術與應用［Ｊ］．淮南職業技術學院學報，２０１８，１８（０５）：１０９－１１０．

作者：林生地 單位：同致電子科技（廈門）有限公司