汽车垂直泊车路径规划与路径跟踪研究

自动泊车系统(APS)是智能汽车研究中一项重要的内容.当前大部分垂直自动泊车算法未考虑汽车初始位置航向角误差的影响,导致实际泊车时效果不理想或发生剐蹭事故.针对这一问题,本文中研究了汽车初始位置航向角存在误差(即初始位置航向角不为零)时的垂直泊车路径规划和路径跟踪方法.首先利用四次样条函数对泊车路径进行规划,改善路径特...     

基于回旋曲线的垂直泊车路径规划

为解决垂直车位自动泊车路径规划问题,提出了一种算力要求低、泊车空间小的路径规划方法。首先,考虑泊车过程中碰撞约束、汽车运动学约束要求,基于直线-圆弧组合的方式,进行垂直泊车的一步和多步基础路径规划。然后,结合回旋曲线进行曲率优化,实现泊车路径的曲率平滑。最后利用仿真验证方法的可行性,结果表明：对于不同的横向泊车空间以及不同的初始姿态角,该方法均能够规划出安全、平滑的泊车路径。     

双向路径规划在垂直自动泊车系统中的仿真研究

随着汽车主业的发展,当前自动泊车系统的控制策略已不能满足需要.文章首次将双向路径规划的方法引入到垂直自动泊车的情况中,将倒车的过程逆化,实现了从高约束区域向低约束区域的路径规划;同时还在MATLAB环境下,对使用双向路径规划方法规划出的路径进行了仿真研究,指出双向路径规划的方法可以出色地完成自动泊车和避障任务.     

全自动泊车系统的模型设计与仿真

全球汽车保有量的增多,直接造成城市交通的拥堵以及停车位空间的减小。随之而来的就是泊车安全性问题,新手驾驶员或疲劳驾驶人员如何能在不发生碰撞的情况下,快速安全地泊车入库,成为当下研究的热点。针对以上问题,本文将对全自动泊车系统展开研究。基于B样条曲线设计出泊车路径,基于滑模变结构与预瞄方式进行泊车路径的跟踪。最后通过搭建SIMULINK与CARSIM仿真模型进行联合仿真。     

一种基于轨迹预判的垂直泊车路径规划算法研究

为解决目前量产自动泊车系统泊车成功率低、泊车完成后车辆姿态偏斜等问题,研究搭建基于阿克曼转向几何学和车辆运动学的车辆运动模型,构建基于可行驶区域的栅格电子地图,在几何路径规划方法中融入基于轨迹预判的碰撞约束方法和路径居中算法,采用车辆膨胀轮廓模型,最大程度利用电子地图可行驶区域和保证路径安全性,设计出一种基于轨迹预判的垂直泊车路径规划算法,并通过仿真测试和实车测试验证算法的可行性。该算法可大大提高泊车成功率,能帮助解决泊车完成后车辆偏斜不居中的问题。     

基于Frenet坐标系的换道轨迹规划及跟踪验证

为解决高速公路环境下的车辆自动变道问题,采用Frenet坐标系下的五次多项式算法对不同工况设计规划轨迹,实现自动变道辅助。首先根据自车状态与周围车辆状态预计变道所需直线距离,并在一定范围内进行多次五次多项式轨迹规划,得到备选轨迹集。以加速度最小为优化目标,对备选轨迹集中的所有轨迹进行评价,得到最佳换道轨迹。使用CarSim进行车辆和道路建模,在Matlab/Simulink中进行轨迹规划,并使用动力学模型的模型预测控制进行轨迹跟踪,验证了换道辅助系统的有效性。     

基于新型磁流变阻尼器的汽车防侧翻研究

为提高车辆防侧翻性能,提出一种新型磁流变（MR）阻尼器,并对其蓄能器的弹性力进行了分析。在假设该MR阻尼器磁流变液（MRF）不可压缩,且在同一腔室内压力均匀分布的基础上,对其粘性力及受磁场强度控制的阻尼力进行推导分析,并仿真分析了MR阻尼器总阻尼力。最后,在CarSim中建立整车模型,在Simulink中通过PID控制进行联合仿真,结果表明,装备新型MR阻尼器的车辆可以在急转弯工况中使侧倾角减小近20%,在鱼钩试验工况中使轮胎最大垂直位移减小约50%,具有很好的防侧翻效果。     

基于B样条理论的平行泊车路径规划研究

针对智能汽车自动泊车系统的发展现状进行了分析,为解决泊车过程停车转向问题,提出一种连续曲率的平行泊车路径规划方案。对泊车环境进行分析,考虑汽车动力学约束条件,建立了自动泊车路径的约束空间,并根据对泊车路径的要求,在约束空间内生成合适的控制点,基于B样条理论生成可行的泊车路径。仿真结果表明,采用这种方法能够有效地实现避障,并且满足曲率连续性的要求,提高了自动泊车的灵活胜和连贯性。     

基于预测模型的无人赛车路径规划算法研究

针对无人驾驶电动方程式赛车极限工况下的路径规划问题,提出一种基于预测模型的无人赛车路径规划算法。通过目标函数设计将路径规划问题转化为最优化问题,并将车辆动力学预测模型作为等式约束,依据赛车的稳态行驶特性,构建赛车行驶稳定性组合约束,并综合考虑边界约束,生成满足赛车行驶要求的路径。在不同附着条件下进行了仿真测试,结果表明,在满足实时性要求的前提下,所提出的算法能够有效减小车辆前、后轴侧滑的风险,且在多项指标上优于RRT*算法以及基于三次自然样条曲线的最优二次轨迹规划方法。     

基于预定义几何集的斜列式泊车路径规划方法

目前预定义几何集方法主要用于平行车位和垂直车位2种类型的泊车路径规划,对于未涵盖的停车位种类而言则存在无法规划泊车路径的问题,使得自主泊车系统对于能够泊入的车位种类存在局限性.为了设计斜列式泊车方式用以提高自主泊车系统中车位种类的覆盖率,提出一种基于预定义几何集的斜列式泊车路径规划方法.首先,提出了斜列式C字形泊车路径...     

基于高精地图的物流配送车路径规划与跟踪控制

为了解决园区等场景下无人车多途经点配送问题,提出了一种基于矢量化高精地图的车道级全局路径规划、生成和跟踪控制方法。考虑配送车往返途经点顺序对行驶路径总长度的影响,基于高精地图采用A*算法计算各配送点间的最优路径,在此基础上,利用动态规划算法求解经过多个配送点的全局最优路径。应用贝塞尔曲线对规划的路径进行平滑,并根据道路曲率设定不同路径处的参考行驶速度,进而生成车道级的可用于跟踪的目标轨迹。利用车辆二自由度模型设计模型预测控制器进行轨迹跟踪,实现低速物流配送车的自主控制。在 CarSim/Prescan/Simulink联合仿真平台和实车平台上对提出的规划控制方法进行了试验。结果表明,相比传统的依据最近配送点策略确定的路径,所提出的方法搜索出的路径长度平均缩短了 6.15%。所设计的轨迹跟踪控制器能确保配送试验车与目标轨迹的横向偏差在 0.25 m 以内,航向角偏差在5°以内。     

基于动态窗口和绕墙走的自动垂直泊车轨迹规划

针对现有自动垂直泊车轨迹规划因需要轨迹数学模型而灵活性差和采用开环离线规划而无法动态调整路径的问题,提出一种基于动态窗口和绕墙走策略的垂直泊车轨迹规划方法.将轨迹规划问题解耦为与时间无关的路径规划和与时间相关的速度规划,并在分析车辆阿克曼转向特性的基础上,通过绕墙走策略实现无先验轨迹模型的路径规划.同时将绕墙走路径作为全局启发信息,用于驱动基于模型预测控制的动态窗口法进行速度规划,其反馈优化特点能够对路径进行局部动态调整.仿真实验结果表明,该方法能够在控制、定位精度0.2 m的情况下,安全有效地完成车辆垂直泊车,且能动态地对车辆路线进行局部调整.      

基于模糊控制的多圆弧路径自动平行泊车仿真

近年来,智能化的自动泊车技术不断发展。文章针对自动平行泊车轨迹曲率过大、曲率不连续和泊车起始位置、车身姿态要求较为苛刻等问题,提出了一种基于模糊控制理论的多圆弧路径自动平行泊车方法。以汽车转弯半径作为模糊控制器的输出,使得汽车按连续相切圆弧路径倒车入库。在MATLAB中建立仿真模型,仿真结果表明,此方法可以实现连续轨迹曲率和较小泊车起始位姿约束的自动平行泊车。     

基于SMPA的半挂车自动泊车运动规划方法研究

半挂车辆的非稳定运动学特性为其泊车过程中自主运动规划带来严峻挑战。针对半挂车在多障碍物的静态场景中泊车运动规划算法效率低、结果平滑性差等问题,本文提出了序列式运动规划方法（sequential motion planning algorithm, SMPA）。首先,提出了基于二次规划策略和改进双向快速扩展随机树（bidirectional rapidly-exploring random tree algorithm,Bi-RRT）的初始路径生成方法。然后,结合车辆非完整微分约束下的路径节点可行性判别方法研究,提出基于概率的目标偏向采样策略,提高了采样效率。最后,构建了面向车辆系统控制变量连续性的非线性最优化控制模型,解决泊车换向点的对接问题,提高了泊车轨迹平滑性。仿真结果表明,该方法在多障碍物场景中,规划时间相比Hybrid A~*和Bi-RRT分别降低了86.71%和21.44%,轨迹质量也更具优越性。     

基于模糊控制的汽车避撞系统建模与研究

针对汽车避撞系统,联合运用CarSim和Simulink建立车辆纵向动力学模型,基于模糊控制理论和PID控制理论设计分层控制系统,通过CarSim仿真得到加速/制动切换逻辑曲线,通过对加速和制动的协调控制,使自车能够在紧急情况下自动制动,起到主动避撞的作用,同时对制动过程对乘车舒适性的影响有所考虑。在典型工况下进行仿真,结果表明在低速和高速条件下避撞系统都能发挥避撞作用,提高行车安全性,同时不会对乘员舒适性造成较大影响。     

自动驾驶车辆侧向路径跟随控制算法仿真

路径跟随是依照规划轨迹信息通过对执行元件的控制实现沿期望轨迹行驶,控制算法对实现路径跟随非常重要。针对自动驾驶车辆的侧向控制技术,文章研究了基于最优预瞄理论的路径跟随控制,建立车辆二自由度模型和预瞄误差模型,设计模型预测控制（MPC）侧向跟随控制器以提高跟随精度。利用CarSim-Simulink联合仿真,仿真结果表明,该算法策略能稳定跟踪规划路径。