基于ADAS 实验平台的自动垂直泊车研究＊

张春洲，石晶

（辽宁工业大学汽车与交通工程学院，辽宁 锦州 121001）

前言

近年来，在科学技术不断进步下，高级驾驶辅助系统（ADAS）已经日渐成熟。自从ADAS 概念提出以来，各大汽车厂商及汽车设计公司已经进行研究并应用于部分实车，但由于技术不成熟，时而发生因使用ADAS 而产生的交通事故，更加深入研究ADAS 可以减少交通事故发生概率。

1 ADAS 实验平台

结合中华V3 驾驶模拟器，基于NI 设备/CarSim RT 的ADAS 实验仿真平台主要由驾驶模拟器、主控PC、实时系统、快速原型及管理PC 组成。

图1 ADAS 实验仿真平台实物

图1 为ADAS 实验仿真平台实物图，实验仿真平台可进行自适应巡航控制（ACC）、自动紧急制动（AEB）、盲点监测（BSD）、车道偏离警示系统（LDW）、交通标识智能识别系统（TSR）、自动泊车系统（APS）等方面的汽车辅助驾驶研究与开发。

2 自动垂直泊车

自动泊车技术是智能汽车技术的重要组成部分，其目的是辅助或者替代驾驶员完成车辆的安全泊位[1]，可以根据有经验驾驶员的泊车方式和技巧，有效地将车辆自动驶入泊车位中[2]。车辆在垂直泊车过程中，初始位置车身方向角在正负15°之间，且随着离泊车位越近，车身方向角越大，在泊车完成时，车身方向角约为90°；泊车时方向盘打向泊车位方向，方向盘转角先增大后减小，直至完成泊车。

图2 自动泊车运动轨迹

图2 是自动泊车运动轨迹，驾驶员将汽车泊到与泊车位前方的垂直位置，与边线距离0.5-1 米，若车身与泊车位不平行，则首先将车身摆正；驾驶员将方向盘向右打死，继续泊车直至汽车与泊车位相平行；持续泊车直至汽车完全泊入泊车位。

3 联合仿真

ADAS 实验仿真平台的硬件环境包括驾驶模拟器、NI 系列设备，软件环境包括Labview、Carsim，采用CarSim2018软件和MATLAB/Simulink 的联合仿真。

CarSim 软件作为研究车辆系统动力学的商业化软件，其汽车模型得到了国内外学者广泛认可[3]。在Carsim RT 中进行仿真实验参数设置，例如整车模型设置、道路参数设置、导入Simulink 模型等。

图3 自动垂直泊车实验过程

是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中[4]。

预先在Carsim 中对自动垂直泊车场景、档位、输入输出、传感器、动画和曲线显示等进行配置，将Simulink 模型导入Carsim，构成仿真平台，进行联合仿真实验，模拟汽车的垂直泊车过程。图3 是自动垂直泊车实验过程。

4 硬件在环

ADAS 实验仿真平台将采集的制动信号、驱动信号、转向信号发送给实时系统。管理PC 将模型参数设置发送至实时系统。实时系统接收驾驶模拟器控制信号，同时向主控PC发送汽车动力学信号，向快速原型控制器发送状态信号。快速原型控制器将实时仿真、数据采集、通信协议和控制集成到一个通用的平台上，接收实时系统发送的汽车动力学信号和环境感知信号，并向驾驶模拟器发送控制指令，以实现自动垂直泊车的硬件在环。

图4 工作原理

5 结论

本文根据将自动垂直泊车控制策略及算法通过Simulink建模、与Carsim 联合仿真并加载到ADAS 实验平台上，从理论上验证了方案的可行性，实验结果表明可实现平稳、顺滑的良好泊车，可以应用到不同泊车位、不同车型的自动泊车中，并提供了虚拟实车验证试验平台，为设计“自动垂直泊车”控制器提供参考依据。