首先,建立了包括车身横摆运动、侧倾运动和横摆角速度的前轮转向小车运动学模型对自动泊车的各个过程做了详细分析并探讨了泊车位和车辆位姿参数的确定。其次,基于建立的运动学模型和自动泊车的各个过程,分别设计了自动泊车各个过程中的模糊控制器,给出了相应的输入、输出变量,设计了各自的隶属度函数和各阶段的模糊控制规则表。并运用进行了仿真研究和算法验证。 再次,为了进一步优化模糊控制器生成的轨迹,利用遗传算法对设计的模糊控制器进行优化。由于对控制规则的修改不能取得明显的优化效果,采用对隶属度函数进行优化调整的方法尝试优化模糊控制器。通过的仿真分析,加入遗传算法的模糊控制器能够有效改善系统响应,缩短运动轨迹。 最后,从传感器系统和电动转向系统两方面探讨了自动泊车系统的实现。通过合理安装超声波传感器组群,实现对车身周边环境的自动感知通过对方向盘进行电动转向控制,可以根据智能控制器的输出来实现车辆动作的自动控制。

本文首先通过对泊车过程的工况进行分析，确立了车辆的运动学模型。并在对平行车位、垂直车位和斜车位的多种情况进行分析之后，确定了以超声波传感器为基础的自动泊车系统的车位检测方法。通过使用 MATLAB/Simulink软件平台，分别对三种车位的检测逻辑进行仿真验证，并证实了该车位检测方法的可行性。 其次，本文根据车辆的几何关系确定了最小泊车车位尺寸以及路径规划中需要使用到的各项参数。同时通过对平行车位、垂直车位和斜车位三种情况下的泊车流程进行分析，在最短泊车路径的基础上，分别求解出了不同车位情况下的泊车起始位置区域。为自动泊车系统的路径规划奠定基础。 再次，本文采用多项式对泊车路径进行规划。使用多项式进行路径规划计算简便，可保证路径曲率连续，同时可以满足转向系的要求。通过对泊车过程中可能发生的碰撞和泊车环境等进行分析，确定了规划路径的位置约束、姿态约束和避障约束。过 MATLAB/Simulink 分别计算出了三种车位情况下的可用泊车路径。为之后的路径跟踪奠定良好的基础。 最后，通过对驾驶员的驾驶经验进行总结，确定了模糊控制器的输入、输出、隶属度函数和模糊逻辑。并通过 MATLAB/Simulink 软件平台，对泊车路径进行跟踪。通过对后轴中点的位置误差、航向角误差和前轮转向角的分析，可以确定模糊控制器的有效性。

根据 2017 年全国电子设计竞赛 L 题的命题要求，设计并制作了一款自动泊车系统．该系统选用 STC15F 系列单片机作为控制核心，采用超声波传感器作为定位、距离检测元件，步进电机作为小车驱动机构，结合无线通信技术，实现小车的自动入库与出库控制．测试结果表明，系统稳定、定位准确、反应灵敏，达到赛题所设定的设计要求．

针对城市泊车位越来越狭小、泊车环境变得更复杂的问题，总结了国内外自动泊车系统的研究及应用现状，重点阐述了泊车过程中的车位检测、路径规划、路径跟踪。进而归纳出目前自泊车系统存在的问题及未来发展的趋势。

为了降低泊车系统对驾驶人车速控制要求，针对泊车过程中驾驶人车速控制失误致使车辆偏离泊车路径最终导致泊车失败的问题，提出了结合定点跟踪的非时间参考的路径跟踪控制策略（ Ｎｏｎ － Ｔｉｍｅ　Ｂａｓｅｄ　Ｐａｔｈ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ ， ＮＴＢＰＴｃｗＰＴ ）。设计了定点跟踪控制律，建立了 ＮＴＢＰＴｃｗＰＴ 控制模型，并进行了泊车路径跟踪仿真。结果表明：基于 ＮＴＢ －ＰＴｃｗＰＴ 的泊车控制策略降低了控制器对驾驶人速度控制的要求； ＮＴＢＰＴｃｗＰＴ 策略的位姿调整功能提高了泊车成功率；基于 ＮＴＢＰＴｃｗＰＴ策略的控制器可实现车辆规范停放。

车位检测方法研究及验证。了解超声波雷达测距原理，采用超声波雷达与车轮里程计进行车位检测。通过测位雷达测距变化特点分析车位起始点和终止点，并结合轮速信号得到车位的长度，通过测位雷达测距获得车位宽度，并通过车位检测实验验证了方法的可行性。 (2) 泊车路径规划。提出基于 B 样条理论的泊车路径规划思想，针对车位空间大小采用单步泊车或两步泊车路径规划方法。分别对两种泊车方式路径约束进行分析，建立泊车路径优化函数，最终设计出满足泊车过程多个非线性约束的易于车辆跟踪的泊车路径。 (3) 路径跟踪控制方法研究。为降低泊车系统对驾驶员车速控制要求，提出非时间参考的泊车路径跟踪控制策略。针对路径跟踪过程中，因车辆转向系统转角转速约束、车辆最小转弯半径约束、车辆行驶速度等因素导致的车辆偏离目标路径现象，提出结合过定点控制的路径跟踪控制方法，设计出非时间参考的车辆过定点控制律，并通过 Carsim 与 Simulink 联合仿真对路径跟踪策略进行验证 (4) 车辆定位方法及验证。车辆定位包括车辆初始位姿计算和车辆运动位姿计算。为提高道路两侧车位利用率，并使泊车系统更具人性化，泊车系统根据车位信息提供驾驶员多个可选择的车辆停放标准。根据驾驶员发出的车辆停放基准指令，泊车系统建立泊车空间坐标系并计算车辆初始位姿。采用基于车轮里程计的车辆定位方法计算泊车过程中车辆在泊车空间中的位姿，并通过实验对定位方法可行性进行验证。

分析了有障式和无障式泊车环境,参考我国汽车库建筑设计规范,建立了环境数值模型,为自动泊车控制策略的正确执行提供了背景。同时,建立了相关坐标系,实现了车辆在泊车环境中的定位,为泊车路径规划提供了基础。 引入了计算机图形学中曲线知识,使得车辆的路径规划由曲线规划层面下降到点的规划当中,简化了规划过程并且得到了平滑连续的泊车路径。针对有障和无障泊车环境,制定了不同的控制策略以完成泊车路径规划,实现自动泊车。通过应用蚁群算法相关知识,以有障环境栅格模型为对象,实现了车辆的避障过程,保证了车辆安全性。采用建立了虚拟整车模型,为自动泊车控制策略建立了被控对象。基于建立了无障平行泊车、无障垂向泊车和有障平行泊车模型,将控制引入到自动泊车系统路径跟踪当中,并通过虚拟 整车模型的联合仿真分析,验证了自动泊车控制策略的正确性。

论文首先对车辆的运动过程进行研究，建立车辆的运动学模型，推导车身各点与车 身参考点的几何关系，明确车身参考点以及整体轮廓在车速和方向盘输入下的运动规律。其次，基于传统路径研究单步平行泊车情况下的最小车位尺寸、允许车身偏转角范围和可行泊车起始区域，分析单步平行泊车情景的环境约束条件和车辆运动学约束条件，基于 B 样条曲线理论建立非线性约束单步平行泊车路径优化函数。在此基础上，结合泊车实际情况分别针对常规泊车初始位姿和倾斜泊车初始位姿进行 MATLAB 路径规划仿真，验证路径规划方法的合理性。接着，结合非时间参考路径跟踪控制和终端滑模控制方法，提出基于趋近律的非时间参考终端滑模路径跟踪控制方法：应用非时间量参考方法，避免车速控制量对车辆路径控制造成影响，降低车速控制要求；结合基于趋近律的终端滑模控制方法，控制车辆跟踪参考路径，降低跟踪误差并改善趋近品质，削弱抖振现象，通过跟踪正弦参考路径 Simulink 仿真验证设计控制器的效果。在此基础上通过 Simulink和 Carsim 软件联合仿真实验针对常规初始位姿和倾斜初始位姿进行路径规划和跟踪仿真。

针对车辆低速倒车这一运动过程，建立了车辆数学模型。根据分析车辆数学 模型，得到能够满足多数情况下的泊车路径。由于自动泊车过程可分解为寻找最 佳泊车位置及从最佳泊车位置倒入停车位两个过程，针对这两个过程，分析了无 障碍式及有障碍式的泊车路径。针对有障碍式泊车路径中的寻找最佳泊车位这一 过程通过对群智能算法的比较，运用粒子群算法对其进行了路径规划。通过分析 模糊控制相关知识，针对从最佳泊车位置到停车位这一泊车过程，建立一种模糊 控制方法，通过 MATLAB 仿真实现了其泊车过程

分析了最小半径泊车算法和不等半径泊车算法的基本原理，分析了汽车在低速情况下泊车入库的后轮轨迹特点，在matlab中对两种算法进行仿真研究