汽车自动泊车技术的应用与发展

摘要：随着人们生活水平的不断提升，城市私家车的数量也越来越多，这就给城市的交通造成一定的堵塞，泊车面积也越来越小，面对着较为复杂的城市环境，对于新手而言，泊车成为了较为困难的问题，在停车期间容易产生各样风险，而通过自动泊车技术，则能够有效解决这一问题，本文主要针对自动泊车系统系统组成和工作机理进行阐述，并分析了具体的应用策略以及未来的发展趋势。

关键词：自动泊车技术；应用；发展趋势

我国汽车工业不断发展，汽车智能化已经成为未来发展的重要趋势，而自动泊车系统则是推动我国汽车向着智能化方向不断迈进的重要环节，随着城市人口不断增多，车辆数目也随之增加，导致泊车位面积不断减小，而自动泊车技术则发挥了重要作用，能够有效减少泊车风险，通过该系统能够使汽车自动寻找合适车位，极大的减少了泊车难度，对于促进汽车事业的发展具有重要的现实意义。

１自动泊车技术的系统组成与工作机理

自动泊车技术属于智能化技术，在汽车事业发展的进程当中，具有着极为关键的作用，对于推动汽车技术的进步意义重大。自动泊车系统，主要由传感器、控制单元、执行器以及人际交互系统等共同组成，能够有效识别周围环境，借助传感器传达信息，通过人机交互系统对其进行指挥操作，最后由控制单元发出指令，借助执行器完成自动泊车功能。其中，传感器能够对周围数据进行有效采集，并且还能够针对汽车自身的状态进行全面感知。针对于数据收集，往往会通过两种方式，分别为图像采集以及距离探测，前者是借助摄像装置来完成，后者则是通过超声波技术来完成。如此能够有效采集周围环境数据以及停车位的具体情况，针对于汽车自身的状态，可以借助轮速传感器、陀螺仪等对汽车运动过程中所产生的数据信息进行有效检测。控制单元主要负责接收信号，借助传感器获取信息之后，便将收集到的数据传递给控制单元，控制单元有效分析当前停车位的相关数据，进而对该车位是否能够完成停车进行判断，并规划出最适合的停车路线。不仅如此，还能够将停车的整个过程所需要用到的转向、转角等数据，通过信号的形式发给执行器，最终由执行器完成相关操作命令。而执行器作为重要的执行机构，能够按照控制单元提供的指令进行操作，进而使汽车完成自动转向以及停车。在实际操作的过程当中，汽车需要泊车时，通过前方的雷达或者摄像头，查看到合适车位时，便可以将车位的具体信息传递给控制单元，控制单元经过分析，发现满足泊车条件，便借助人机交互系统传递给驾驶员，驾驶员可以通过提示的语音或者屏幕，对目标车位进行确认，如果驾驶员认可该车位，则可以选择同意，最终由控制系统按照所规划出的最适合路线，向执行器发出指令，最终由执行器完成一系列停车操作。在执行过程当中，也可以对车辆的运动状态进行实时感知，并且将数据及时反馈给控制系统，便于控制单元及时作出命令调整，使停车的整个过程更加安全可靠，真正实现智能化控制［１］。

２汽车自动泊车技术的应用

随着我国汽车事业的快速发展，各项新式技术在汽车方面得到了广泛应用，尤其是自动化技术使我国的汽车发展向着智能化方向不断迈进，在以往传统汽车系统中，主要是由人工进行控制，而后通过安装各样电子装置对汽车系统进行有效检测以及控制，进而充分满足驾驶员的操作需求，提高了安全保障。驾驶员通过控制汽车底盘动力转向系统，实现各样操作，电子控制主要起到一定辅助作用，可以对转矩进行一定控制。随着技术的不断发展，自动泊车技术的应用，使汽车控制更加自动化以及智能化，在整个停车过程当中，不需要驾驶员的人为操作，汽车可以通过相应传感器，对周围数据信息进行有效处理，进而实现自动停车功能。随着自动泊车技术在汽车事业当中的广泛应用，使得原本只在国外应用的先进系统，如今在国内汽车产业当中也得到了快速发展，许多自主品牌汽车已经逐步应用自动泊车控制系统，主要是由于自动泊车系统整体构造相对简单，主要通过安装相应的传感器探头，便能够对汽车周围环境进行有效监测，借助超声波技术，能够实现对汽车与周围物体之间距离以及角度的测算，最终通过控制单元结合收集到的数据，进行有效的控制，通过发出停车指令，最终由执行机构完成一系列停车动作，极大的减少了驾驶风险［２］。尤其是随着汽车数量的不断增多，停车位的建设工作也出现了极大的困难，这就使停车成为了主要问题。通过实际调查发现，目前我国大多数城市存在停车位严重缺乏的现象，由于停车位的缺少，使得城市的泊车环境极为复杂，在停车期间，经常会发生碰撞、刮蹭等问题，最终造成经济损失。而自动泊车技术则深受广大人民群众的喜爱，在市场当中，也广受欢迎，其需求量不断增长，自动泊车技术在实际停车中的应用，有效提高了检测精度，进而为自动泊车奠定了良好的技术基础。尤其是超声波、雷达以及图像采集等技术相对成熟，在实际操作中发挥了重要作用，而且ＥＰＳ系统的研发成功，也有效解决了转向沉重的问题，使自动泊车技术得以进一步完善，以下针对自动泊车技术进行简单分析。

２．１路径规划技术

在应用路径规划技术进行自动泊车的过程当中，其主要的工作原理是借助中央处理器，对汽车与周围目标的相对位置进行有效判断，进而分析出最佳的停车路线，在目前路径规划的主要方式分为两种，分别为平行（如图１）以及垂直模式（如图２）。图１平行泊车路径规划在平行泊车的过程当中，以车位前后均存在车辆的形式为例，对于车位的长度及宽度会进行有效测量，借助超声波系统，测量车辆中线与路边车的实际距离，进而规划出最有效的停车路线，一般会采用三段泊车路径进行停车，在转弯的过程当中，一段转弯以及三段转弯的圆弧半径，要大于汽车最小转弯半径，为了能够保证在停车过程当中，能够更加圆滑的处理，还可以借助贝尔塞曲线进行有效处理，应用三段式路径进行规划，能够有效完成自动泊车。在进行垂直泊车的过程当中，则需要使车身角度完成９０度变化，并且要测算好与两边车辆的间距，进而方便驾驶员或乘客下车。在实际操作时，需要分三步完成，左打向前、右打向后、直行倒车。路径规划技术主要应用最小半圆法以及圆弧切直线等控制算法，充分结合几何以及动力学原理，在获取停车位相应空间状态后，通过对具体位置的有效分析，进而完成泊车操作，同时也能够有效避免发生碰撞。

２．２路径跟踪技术

路径跟踪技术在应用的过程当中，主要是借助中央处理器对转向以及车速进行有效控制，进而按照规划好的线路完成停车操作。在停车过程中主要采用倒车形式，一旦偏离路线则会进行及时调整，一般倒车速度在１０ｋｍ／ｈ以内，由于速度较慢，因此不计其侧向力，可以根据非完整链式系统进行有效控制，然而由于在实际控制过程中，其变量较多，因此很难构建准确模型，而且算法也较为复杂，在实际应用中难以推广。而且由于车型不同，要根据实际情况合理选择控制器，对于控制规则也要进行针对性设计，神经网络控制也需要进行再次更新［３］。

２．３车位检测技术的有效应用

车位检测技术也是自动泊车技术中的一种，在目前应用车位检测技术进行自动泊车时，主要采用两种方式，一种是通过超声波传感器完成自动泊车操作，另一种是借助超声波传感器以及图像传感器共同作用，进而实现自动泊车功能。以下针对这两种形式，简单分析车位检测技术的具体应用。在应用车位检测技术进行停车的过程当中，利用超声波传感器的方式较为普遍，在实际应用时，当汽车需要完成停车操作时，可以通过超声波传感器，对车辆周围环境的各项数据进行全面检测，包括与其他车辆的距离、车位长度、宽度等，能够做到精准测定，进而通过计算系统对车位的具体情况进行有效计算，查看是否符合停车需求。例如台湾ＲｕｎＲａｉｎ－Ｓｈｉｎｅ，将超声波探测传感器测量的车位长度与车位的实际情况进行了科学比对，而后根据探测结果对探测器进行了进一步修正，如此一来，便有效提高了超声波探测的精准度；再如，韩国Ｐａｒｋ主要针对不同的超声波传感器进行了有效测试，进而对各个情况下的车位进行数据探测，通过对其结果进行研究，发现将超声波传感器安置在对角位置，能够更加有效的测量车位数据信息，并且准确度、速度都相对较快，具有着重要的应用意义［４］。此外，随着我国科学技术的快速发展，在图像处理以及模式识别方面取得了全面进步，这也给自动泊车技术带来了进一步优化，使机器视觉系统在自动泊车当中得到了有效应用，推动汽车自动化程度进一步加深。随着图像处理技术的融入，自动泊车系统在工作的过程当中，能够充分发挥超声波以及图像传感器的功用，充分获取距离位置信息和图片信息，并将二者进行充分融合，如此能够更加清晰明确的判断车位具体情况，是否满足泊车需求。通过实践证明，将超声波以及图像传感器进行充分结合，能够在车位识别的过程当中，更加精确，识别形势也呈现多样化特点，对于推动汽车智能化发展具有重要的意义和作用。比如，在实际应用的过程当中，通过中央处理器可以将超声波传感器以及图像传感器中收集到的数据信息，进行收集整理，进而使泊车系统的有了视觉特效。此外在我国上海交大，通过不断研发，充分利用双目视觉以及陀螺仪，能够充分构建三维数据模型，及时查看车位周边情况以及障碍物，并对汽车本身位置进行有效测量，如此更有利于自动泊车的准确性。而且通过对车辆里程以及图像数据信息的收集，形成了３Ｄ虚拟虚拟模型，能够更好的帮助驾驶员快速找到车位［５］。

２．４具体开发应用

随着城市的发展建设，停车空间越发狭小，停车难度也不断加大，因此自动泊车技术的研发势在必行。例如博世集团对自动泊车系统的研发及应用极为重视，并且有了显著的成效，通过自动泊车系统能够实现对汽车的远程控制，保证在没有驾驶员的前提下，能够使车辆完成入库以及出库等操作。而且在试验过程当中，其空间相对狭小，即便如此，操作人员也可以在远处利用手机以及遥控钥匙等完成自动泊车操作。不仅如此，通过自动泊车系统还能够实现平行泊车功能，可见随着自动驾驶技术的不断发展，自动泊车系统将会取得全面进步，充分利用超声波以及摄像头等捕捉车辆的运行状况，还能够实现自动变道，具有重要的应用价值［６］。除此以外，德国大众在自动泊车系统的应用方面也取得了长足的进步，在实际安装应用的过程当中，主要将该系统安置在防撞杠两侧，借助雷达以及超声波传感器对车辆以及路面情况进行全面扫描，有效分析车位空间以及长宽等数据，通过对各项参数的有效分析，确定车位是否符合要求。而后借助车载电脑对转向停车等操作进行有效控制，驾驶员则可以适当调控油门，便能够有效完成停车操作。在停车过程中也能够通过液晶屏实时显示车辆状态。当然由于车型的不同，在部分车辆之中无法满足垂直停车，即便如此，也可以通过多媒体构建相应倒车线路，根据指示进行转向便能够完成泊车操作。

３汽车自动泊车技术的发展趋势

自动泊车技术作为智能化技术，对于推动汽车智能化发展意义重大，具有着广阔的发展前景，在未来的发展趋势主要体现在以下几个方面：首先，目前在自动泊车技术当中，主要应用着单一的传感器，但随着科学技术的飞速发展，在传感器应用方面会向着多传感器彼此融合的方向不断迈进，将超声波、激光雷达以及其他传感器彼此协调，进而能够准确计算停车位的相关数据，选择最佳的停车路线以及方式。除了平行、垂直两种方式以外，还可以使斜车位、圆弧泊车成为可能，同时也能够使泊车更加方便安全。其次，随着通信技术的不断发展，可以将通信技术与汽车之间进行良好衔接，驾驶员可以通过移动网络控制汽车，尤其是５Ｇ技术的出现，可以使泊车更加便利，可以借助移动智能设备，发送停车指令，完成自动驾驶，即便驾驶员不在车辆内部，然而通过远程控制也能够实现自动停车功能，是未来发展的主要方向。除此以外，全自动泊车技术也会得到全方面的推广，尤其是影像泊车技术，也会得到进一步发展。而且随着技术研发的不断深入，也会大大降低成本，并且在应用过程当中，能够实现精准控制，在复杂的环境下，也能够达成停车效果，甚至在运行的过程当中也能够主动避免碰撞。

４结束语

总而言之，自动泊车技术对于促进汽车产业的智能化发展具有重要意义和作用。在目前自动化水平仍需进一步提升，在路线规划以及跟踪方面，需要不断优化完善，强化技术创新，进而使自动化水平进一步提升。

参考文献：

［１］尤祖旺．汽车自动泊车辅助系统关键技术研究［Ｊ］．中国新技术新产品，２０２０（２０）：１１－１４．

［２］张刚．基于模糊控制汽车自动泊车关键技术设计［Ｊ］．微型电脑应用，２０１９，３５（０６）：１１９－１２１．

［３］刘颂，陈慧，张继仁．神经网络借鉴驾驶员经验的自动泊车运动规划［Ｊ］．中国集成电路，２０１９，２８（Ｚ１）：５７－６４．

［４］付鹏，李嫩，陈庚，周琳．基于超声波雷达的泊车位类型检测［Ｊ］．汽车实用技术，２０２０（０７）：２５－２７．

［５］蒋树国，王建海，王小臣．智能网联汽车落地面临的挑战与建议［Ｊ］．科技与创新，２０１８（０７）：３３－３７．

［６］李海娟，龚博．浅析自动泊车系统的技术与应用［Ｊ］．淮南职业技术学院学报，２０１８，１８（０５）：１０９－１１０．

作者：林生地 单位：同致电子科技（厦门）有限公司