自主泊車系統(tǒng) APS的現(xiàn)狀與發(fā)展

陳天殷

（美國亞派克機(jī)電（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

1 自主泊車系統(tǒng)慨述

長期以來，人們都希望自動(dòng)駕駛汽車能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)你到達(dá)寫字樓、商場或游樂園等目的地后，你在大門前下車，而你“訓(xùn)練有素”的座駕會(huì)自主去停車場找妥車位停泊鎖好（圖1）。當(dāng)準(zhǔn)備回家時(shí)，智能手機(jī)上的快速通信就會(huì)把愛車開回到前門，讓你上車回家。這種自動(dòng)的代客泊車和它的便利將是真正讓人們享受自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)的便利和高效。超聲波測距系統(tǒng)、倒車影像和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制和模糊控制是其核心技術(shù)。

圖1 遙控器發(fā)指令指示車輛自主泊車

自主泊車系統(tǒng)（The Independent Parking System）是本世紀(jì)初與自動(dòng)駕駛技術(shù)同時(shí)發(fā)展成長的新產(chǎn)品。雖然城市交通主干道以及各路支線空間意識特別強(qiáng)烈，道路邊沿停車在國內(nèi)或是國外都被當(dāng)做一種合法的解決方案，經(jīng)常可以遇到，但卻是一種有難度的技巧，尤其是當(dāng)?shù)缆饭芾砣藛T把停車位規(guī)劃得緊湊又狹窄時(shí)（圖2），要保證泊車的高可靠性（reliability）得到實(shí)施。

圖2 并行泊車（與車身中軸線相平行的車位）

20多年以前，法國國家汽車研究所（INRIA）建造了首輛原型車，解決了城市環(huán)境里無論是道路邊，還是社區(qū)內(nèi)平行泊車的課題。這是自動(dòng)駕駛汽車研究的重要領(lǐng)域，也為今日自主泊車在車輛上的商業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。有3種泊車形式。圖3是一種垂直泊車，顯示的泊車車位是與車輛行徑路線相垂直的情況。另一類型是車輛交付傳送帶，進(jìn)入立體車庫排序就位，如圖4所示。

圖3 垂直泊車

圖4 由電梯、傳送帶進(jìn)入立體車庫停車位

21世紀(jì)，開啟了汽車智能技術(shù)的新時(shí)代。以智能制造技術(shù)為主導(dǎo)，各行業(yè)先后進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代，充分利用信息通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)和信息物理系統(tǒng)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。作為第3層次的無人駕駛車輛一環(huán)的自主泊車系統(tǒng)，其基礎(chǔ)源自20世紀(jì)80年代開發(fā)的自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)APA（Automatic Parking Assistance System） 不斷普及與推廣。

APA系統(tǒng)兩組主要的硬件是控制單元和位于前后保險(xiǎn)杠及車身兩側(cè)的超聲波雷達(dá)探頭，按下自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)激活按鈕，雷達(dá)探頭會(huì)在低車速（30km/h）及側(cè)向距離1.5m左右內(nèi)成功完成掃描。而自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)，當(dāng)在車位旁有路燈桿、中小型樹木等柱狀障礙物時(shí)，為防止雷達(dá)探測發(fā)生誤差造成碰撞風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)系統(tǒng)將不被激活。前后左右的雷達(dá)探頭測量車輛自身與周圍物體間的距離與角度，駕駛員僅需控制車速，車載電腦計(jì)算出操作流程，配合車速調(diào)整方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，自行進(jìn)入停車位，但擋位及制動(dòng)還需人為控制，尚未實(shí)現(xiàn)全智能化。

無論對于新手還是經(jīng)驗(yàn)頗豐的老駕駛員把車泊入停車位，都是駕駛過程中相對不容大意、需要特別關(guān)注的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是遇到偏窄的車位。近幾年一個(gè)智能化更炫酷的配置出現(xiàn)在一些新款的車型上，能自行判斷車位，自動(dòng)泊車入位，即是自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)APA。其包括倒車?yán)走_(dá)、倒車影像、360度全息影像等配置，已成為中高檔汽車的標(biāo)配。如福特的福克斯掀背車（Ford Focus Hatchback），國內(nèi)的大眾途安、帕薩特cc、斯柯達(dá)昊銳、豐田皇冠、梅賽德斯-奔馳、寶馬、雷克薩斯LS等車型配備，大都采用由INRIA 開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)陣列所設(shè)計(jì)的基本系統(tǒng)。因而，INRIA的研究成果已成為汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）J3016 Standard的通用標(biāo)準(zhǔn)。

有關(guān)交通事故數(shù)據(jù)庫和保險(xiǎn)公司事故理賠的統(tǒng)計(jì)資料表明：泊車事故占各類交通事故30%以上，其中1/2～3/4又是倒車的泊車碰撞造成的。今天，科學(xué)家借助深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已進(jìn)一步破譯人類的思維與想象，人工智能（AI：Artificial Intelligence）正走近人類大腦，自主泊車系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)已成為可能。圖5展示了一臺(tái)日產(chǎn)汽車公司的聆風(fēng)電動(dòng)汽車在無人駕駛的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車。

2 自主泊車系統(tǒng)的基本原理

2.1 APS的構(gòu)建

圖5 無人駕駛的日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)自主泊車

自主泊車系統(tǒng)由3個(gè)功能塊組成：①環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括圖像采集和車載距離探測系統(tǒng)，將圖像與車身和障礙物間距離的數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)線傳遞至中央處理器；②CPU對數(shù)據(jù)分析處理，根據(jù)車輛當(dāng)前位置、目標(biāo)位置及周圍環(huán)境參數(shù)作出自主泊車策略，并轉(zhuǎn)換成電信號；③車輛策略控制執(zhí)行系統(tǒng)在接受電信號后，指令指示車輛行駛的方向、角度及動(dòng)力支援等諸方面的操控。

自主泊車系統(tǒng)需要應(yīng)用到能支持自動(dòng)駕駛、安裝在車身各處的眾多傳感器，包括車載雷達(dá)（激光雷達(dá)系統(tǒng)）、視覺CCD攝像頭和超聲波傳感器探頭，還有全球定位系統(tǒng)。雷達(dá)用于自動(dòng)巡航控制、碰撞預(yù)警、泊車和并線輔助，并提供地圖信息，便于車輛自動(dòng)導(dǎo)航及發(fā)現(xiàn)行人、自行車及其他障礙物；視覺攝像頭主管的是倒車安全、盲區(qū)監(jiān)控、車道保持和防疲勞等；利用超聲波探測車輛周圍環(huán)境，測量與其他車輛及障礙物之間的距離，組成環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。當(dāng)車輛在獲得合適的停車位信息后，通過CPU軟件系統(tǒng)指揮硬件的運(yùn)作，即可使車輛泊車入位，并以顯示器（或蜂鳴器）裝備告示。圖6繪出了美國Analog Devices公司關(guān)于車輛運(yùn)用雷達(dá)超聲波技術(shù)的裝置工作于APS的情況。

圖6 Analog公司為車輛提供雷達(dá)超聲波裝置

1）駐車定位系統(tǒng)（PTS）讀取車速擋位狀態(tài)、點(diǎn)火開關(guān)狀態(tài)等信息，促動(dòng)車距傳感器和警告元件，通過Flax Ray總線與CAN網(wǎng)絡(luò)通信。

2）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向柱管控模塊控制單元讀取方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向角速度，通過Flax Ray 總線與CAN網(wǎng)絡(luò)通信，鏈接電子控制單元ECU。

3）APS還需鏈接車輛穩(wěn)定系統(tǒng)控制單元，通過分析各傳感器傳遞來的信號向防抱死制動(dòng)（ABS）、起步加速防滑控制（ASR）發(fā)出準(zhǔn)確的控制指令、糾錯(cuò)，保證車輛維持良好的動(dòng)態(tài)平衡，在各種狀態(tài)下有最佳的穩(wěn)定性。當(dāng)后輪驅(qū)動(dòng)車輛因轉(zhuǎn)向過度、后輪失控而甩尾時(shí)，ESP會(huì)輕微制動(dòng)外側(cè)前輪來穩(wěn)定車輛（此時(shí)因降低輪速而使車輪抱死）；當(dāng)轉(zhuǎn)向不足時(shí)，ESP會(huì)迅速輕微制動(dòng)內(nèi)后輪，來校正行駛方向。

福特汽車采用英飛凌SAK-XC2336B-40 F8 0L AA型的中央處理器，該項(xiàng)目在已經(jīng)開發(fā)出的原理樣機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品樣機(jī)的要求，進(jìn)行系統(tǒng)的可靠性研究、匹配性試驗(yàn)以及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，以改進(jìn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低成本，滿足產(chǎn)品的使用性能。美國的業(yè)界認(rèn)為英飛凌（Infineon） 公司對自主泊車系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究較為領(lǐng)先。一臺(tái)英飛凌的自主泊車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖7，產(chǎn)品圖片見圖8。

圖7 一臺(tái)英飛凌的自主泊車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖8 英飛凌的自主泊車系統(tǒng)產(chǎn)品圖片

該產(chǎn)品的性能指標(biāo)：泊車最大行駛速度為10km/h；在目標(biāo)停車位置上與其他兩輛相鄰汽車的平行距離為30cm；最小停車位長度為1.5倍車身長度；正常工作溫度為-40～85℃，存儲(chǔ)溫度為-40～125℃；ECU通過相關(guān)環(huán)境、機(jī)械試驗(yàn)，具有過流、過電壓、短路等常規(guī)保護(hù)功能。

所聯(lián)系的傳感器：霍爾傳感器（位移信息）；加速度傳感器（加速度信息）；超聲傳感器（障礙物距離信息）；CCD攝像頭（車位大小、障礙物情況信息）；角速度傳感器（左右轉(zhuǎn)角角速度信息，以提供左右轉(zhuǎn)動(dòng)角度的指令）。

圖9展示了自主泊車系統(tǒng)的運(yùn)行框圖。

2.2 APS的核心技術(shù)與運(yùn)作

2.2.1 超聲波測距是時(shí)間差測距法

圖9 自主泊車系統(tǒng)運(yùn)行框圖

超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)。該超聲波在遇到障礙物時(shí)會(huì)即時(shí)返回，超聲波接收器在接收到反射波時(shí)，即時(shí)停止計(jì)時(shí)。由超聲波在空氣中傳播速度及超聲波發(fā)射接收的時(shí)間差即能計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物間的實(shí)際距離，公式為：

S=1/2（Ct）

式中：C——超聲波在空氣中傳播的速度（與溫度相關(guān)）；t——超聲波發(fā)射接收的時(shí)間差（不僅與單片機(jī)選型有關(guān)，而且定時(shí)器精度越高，測量結(jié)果越精確）。

超聲波傳播速度與溫度有正向線性關(guān)系，溫度每升高1℃，聲速增加0.607m/s。因而有修正后的實(shí)際波速V=（331.5+0.607t）m/s ，t是溫度檢測電路測得的現(xiàn)場實(shí)時(shí)溫度。超聲波測距原理如圖10所示。

圖10 超聲波測距的原理圖

2.2.2 CAN數(shù)據(jù)總線中各控制單元的聯(lián)網(wǎng)關(guān)系

由人機(jī)交互系統(tǒng)的人機(jī)界面啟動(dòng)并實(shí)時(shí)顯示泊車過程，依據(jù)超聲波測距、雷達(dá)巡航、車輛檢測、CCD攝像頭和陀螺儀等組成環(huán)境采集系統(tǒng)功能模塊（測量車位實(shí)際位置與寬度，評價(jià)車輛是否能容納入泊車位正中），除有上一節(jié)已提及的PTS和ESP外，還需同時(shí)啟用下述控制單元與CAN總線通信聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)APS的泊車控制：①防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）控制單元，實(shí)現(xiàn)減速制動(dòng)，并獲取車輛位移信息；②轉(zhuǎn)向柱電子裝置控制單元，獲取車輛停泊某一車位的信息，為自動(dòng)轉(zhuǎn)向作準(zhǔn)備；③由轉(zhuǎn)向力矩傳感器等組成的助力轉(zhuǎn)向控制單元，實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。

2.2.3 泊車路徑規(guī)劃與控制

圖11繪出一平行泊車的實(shí)施過程。

圖11 一輛福特車的平行泊車

平行泊車常用的是確定公法線加相切圓弧的方案規(guī)劃設(shè)計(jì)一條可行的企望路徑軌跡，操控車輛沿企望的路徑運(yùn)動(dòng)進(jìn)入目標(biāo)停車位，如圖12所示。

但此方案對傳感器與執(zhí)行器的工作精度要求甚高，較難補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)誤差，于是會(huì)轉(zhuǎn)向借助于依托熟練駕駛員經(jīng)驗(yàn)構(gòu)筑的模糊控制（fuzzy control）技術(shù)。

2.2.4 模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)是智能控制的一個(gè)重要分支。它是近代控制理論中建立在模糊集合論基礎(chǔ)上的一種給予模擬算法語言規(guī)則與模糊推理的控制理論。模糊控制有強(qiáng)的魯棒性（Robustness），干擾與參量變化對控制效果的影響被極大削弱，尤其適合非線性、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制。模糊控制無需被控制對象有完備精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，故對難以創(chuàng)建模型的控制對象，如APS，不失為一種良好的控制方法。魯棒性是表征控制系統(tǒng)對特性及參數(shù)擾動(dòng)的不敏感性。魯棒性強(qiáng)，使系統(tǒng)在異常、危險(xiǎn)和誤操作情況下穩(wěn)定性好。APS的動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)和模糊補(bǔ)償系統(tǒng)可靠運(yùn)行得以保障。

目前，對資深駕駛員泊車經(jīng)驗(yàn)知識的運(yùn)用是轉(zhuǎn)化為模糊控制來實(shí)現(xiàn)的。操作流程是：①尋找車位；②朝車位轉(zhuǎn)向；③朝車位反向轉(zhuǎn)向；④車位內(nèi)姿勢調(diào)整4個(gè)環(huán)節(jié)。而關(guān)鍵的③、④這兩個(gè)環(huán)節(jié)這里只能定性，而轉(zhuǎn)向角度、方向、起止等定量內(nèi)容，熟練的駕駛員原是各自得心應(yīng)手地操作，他人難以復(fù)制描述。模糊控制規(guī)則的完備性，模糊變量隸屬函數(shù)的全局最優(yōu)性也就較難保證。

圖12 共切圓弧的路徑規(guī)劃

2.2.5 小結(jié)

基于路徑規(guī)劃和經(jīng)驗(yàn)知識相結(jié)合，既具備路徑規(guī)劃的精確性，又兼容了經(jīng)驗(yàn)知識模糊控制的魯棒性，是當(dāng)前業(yè)界深入探研的方案。如圖13所示，設(shè)計(jì)一條圓弧加公切線的泊車規(guī)劃路徑。在該路徑上選取4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)（P1、P2、P3和P4）作為姿態(tài)調(diào)整的目標(biāo)。

由泊車過程的形位姿態(tài)的信息，提取n（如12或16）種足夠多的特征模型作為描述泊車動(dòng)態(tài)行為的特征函數(shù)模型，由模糊控制技術(shù)將資深駕駛員的泊車策略，構(gòu)筑成控制模態(tài)集。開始進(jìn)入自主泊車程序后，會(huì)先依據(jù)特征模型的先驗(yàn)知識和實(shí)時(shí)的車輛位姿與泊車目標(biāo)間的偏差，對當(dāng)前車輛特征狀態(tài)進(jìn)行模式比對識別，辨識出優(yōu)選的特征狀態(tài)驅(qū)動(dòng)所相應(yīng)的控制模態(tài)，以模仿資深駕駛員在泊車過程中的粗調(diào)和微調(diào)；并通過控制車速和前輪轉(zhuǎn)向，車輛依次逐個(gè)跟蹤各“路徑關(guān)鍵點(diǎn)”，指令控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS，進(jìn)而控制車輛方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)操控車輛行駛速度，進(jìn)行泊車操作，逐步穩(wěn)妥地自主泊車入位，實(shí)現(xiàn)擬人化的自主泊車智能控制。

APS啟用的條件：①車速低于15 km/h；②當(dāng)?shù)缆放云叫胁窜嚂r(shí)，車輛的縱軸線與路沿間的夾角（圖13中的角度θ）應(yīng)大于20°。

該過程利用各種傳感器傳輸來的數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用路徑規(guī)劃、行駛距離和行駛速度的融合算法，逐一控制車輛運(yùn)動(dòng)到達(dá)預(yù)定的關(guān)鍵點(diǎn)?？捎蓤D14表示出運(yùn)作的過程，圖15繪出了路徑規(guī)劃與模糊控制相結(jié)合的控制流程圖。

圖13 兼具路徑規(guī)劃與模糊控制的泊車方案

圖14 自主泊車運(yùn)作過程

2.3 系統(tǒng)的流程圖

圖16 是以蓄電池為電源的自主泊車系統(tǒng)運(yùn)行的流程圖。

圖15 路徑規(guī)劃與模糊控制結(jié)合的控制流程圖

圖16 自主泊車系統(tǒng)運(yùn)行的流程圖

模糊控制需先建立汽車前輪轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，設(shè)置相應(yīng)的輸入、輸出變量，設(shè)計(jì)各自的隸屬函數(shù)和模糊控制規(guī)則表，構(gòu)建多維的模糊控制器。

3 APS系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例

當(dāng)前在國內(nèi)可以見到的車型如上海大眾途觀、奔馳B200、一汽大眾CC、斯柯達(dá)昊銳、一汽豐田皇冠、雷克薩斯LS等都裝有自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)。如奔馳B200，當(dāng)探測到合適的停車位后，系統(tǒng)會(huì)顯示“P”進(jìn)行提示，掛入倒擋，系統(tǒng)會(huì)顯示“Park Assist Activate”（泊車輔助激活），按動(dòng)方向盤左側(cè)的上箭頭即為確定，其后的任務(wù)就讓車輛自己去完成吧。駕駛者只需通過制動(dòng)來控制車速，并注意車輛與前后兩車的距離。B200在完成泊車動(dòng)作后，車輪自動(dòng)回正，駕駛者無需作任何的調(diào)整。還需要注意的是，B200在進(jìn)入自動(dòng)泊車狀態(tài)后，駕駛者雙手不能觸碰方向盤，否則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止。

這套自動(dòng)泊車系統(tǒng)主要由兩部分組成：控制單元和位于前保險(xiǎn)杠兩側(cè)的超聲波雷達(dá)探頭。按動(dòng)半自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)激活按鈕之后，雷達(dá)探頭可在車輛行駛時(shí)對車輛兩側(cè)進(jìn)行掃描，時(shí)速30km及側(cè)向距離1.5m之內(nèi)均能成功完成車位掃描。但當(dāng)車位旁出現(xiàn)樹木、路燈桿等柱狀物時(shí)，為避免雷達(dá)偵測出現(xiàn)誤差而發(fā)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)輔助系統(tǒng)將不被激活。

無需人工干預(yù)自主泊車入位，自主泊車控制是無人駕駛?cè)詣?dòng)汽車的第一步。特斯拉、日產(chǎn)、福特路虎和捷豹近年都展出過可通過遙控控制的APS原型機(jī)，即在無駕駛員任何輸入下完成自主泊車。2017年1月在美國拉斯維加斯舉辦的CES（國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品）展覽會(huì)上，展示過目前一鍵自主泊車的走在前列的幾家產(chǎn)品，如寶馬全新一代7系轎車，被命名為Fully Automate Remove Valet（全自動(dòng)遠(yuǎn)程代客泊車）的系統(tǒng) ，完全不需要駕駛員控制而自動(dòng)停車入位，即使對應(yīng)的是多層大型停車場，系統(tǒng)亦能完美執(zhí)行停車指示。

計(jì)算機(jī)將車身安裝的雷達(dá)掃描儀掃描得到的環(huán)境數(shù)據(jù)信息、停車場自身結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)停車狀況的數(shù)據(jù)信息作綜合判斷，車輛即可智能地找到泊車位，執(zhí)行泊車任務(wù)，并將車輛上鎖。在停車過程中，停車場內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)情況，如行人、孩童闖入，違規(guī)亂停等皆能安全從容應(yīng)對。不僅能偵察測量到車主與車輛間的距離，告知車主；當(dāng)車主需要取車時(shí)，能確切地按車主預(yù)定的時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)開到車主下車地點(diǎn)，讓車主登車開走。

特斯拉Summon自主泊車在Model S的升級版得以實(shí)施，不僅解決平行泊車、垂直泊車等任務(wù)，還能應(yīng)對裝備了經(jīng)過設(shè)置的HomeLink的車庫門，讓私家車庫門進(jìn)出時(shí)能自動(dòng)打開關(guān)閉。

在該領(lǐng)域，奧迪、沃爾沃、福特也都有不俗的表現(xiàn)，如奧迪聲稱其自主泊車技術(shù)若得以全面推廣，每輛汽車停車所需空間將可節(jié)省25%（2m2），這樣車庫能停放的車輛將是當(dāng)下的1.5倍。經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益將十分顯著。

這些著名汽車廠商常會(huì)直接利用或借助于聲譽(yù)卓著的汽車電子器件跨國公司的相關(guān)功能模塊（包括共同開發(fā)）。如英飛凌 （Infineon）、亞德諾（Analog Devices，Inc.簡稱ADI）、德州儀器（TI）、意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）等開發(fā)的APS的成熟產(chǎn)品，這些汽車電子器件供應(yīng)商的APS專用裝置或模塊有良好的性價(jià)比。

4 當(dāng)前APS的現(xiàn)狀與前景

4.1 中國APS研發(fā)的現(xiàn)狀

目前中國已躍居世界第一大的汽車消費(fèi)國。2016年，汽車銷售達(dá)2743.5萬輛。但APS行業(yè)在中國技術(shù)先進(jìn)的領(lǐng)域卻乏善可陳。可以看到清華大學(xué)、吉林大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)和西安交通大學(xué)等都有該領(lǐng)域的研發(fā)團(tuán)隊(duì)做出原型機(jī)，取得階段性成果的報(bào)道，但多尚在實(shí)驗(yàn)室小車仿真的起步摸索階段，離付諸實(shí)施商業(yè)化還有相當(dāng)?shù)木嚯x。國內(nèi)雖有大眾途安，途觀、昊銳 ，帕薩特、 帕薩特CC 和 斯柯達(dá)昊銳等車型聲稱裝置有自動(dòng)泊車系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)是一種由系統(tǒng)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向盤，駕駛員控制加速及制動(dòng)踏板，兩者配合完成泊車動(dòng)作的半自動(dòng)泊車系統(tǒng)。

4.2 當(dāng)前APS的難處或說若干缺憾

數(shù)字信號處理技術(shù)和智能化控制技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)APS發(fā)展。應(yīng)該說當(dāng)前國際上現(xiàn)行的APS還處于初創(chuàng)發(fā)展階段，當(dāng)前主要問題如下。

1）監(jiān)視泊車車位及泊車過程，系統(tǒng)難以識別路面凹陷、凸起的井蓋或松散的路肩，以及泊位上的小物體，乃至小型鋒利破壞性的障礙。這些進(jìn)口的APS適應(yīng)于發(fā)達(dá)國家維護(hù)良好的道路和停車場。

2）僅有少數(shù)如豐田雷克薩斯的高端車型配備裝置了CCD攝像頭監(jiān)控泊位，其他產(chǎn)品超聲波測距監(jiān)控泊車位，會(huì)因傳感器表面有臟污、雨滴或冰雪等，產(chǎn)生誤差，影響精度。

3）舉例說，國外十分重視殘障人士的停車位。因?yàn)樽灾鞑窜嚰夹g(shù)遠(yuǎn)未普及推廣，目前殘障人士停車位僅有人工識別標(biāo)識，正常人看見自會(huì)刻意避讓。停車場尚無殘障人士專用車位的電子識別信息裝置，當(dāng)前自主泊車系統(tǒng)也就無法識別?？梢娮灾鞑窜囅到y(tǒng)應(yīng)用推廣，不僅是車輛自身的技術(shù)升級，還牽涉停車場的技術(shù)改造，也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

4）超聲波有極佳的傳輸方向性和穿透性，但對人和被測距的物體無任何損傷；而高精度激光雷達(dá)作為傳感器的自主泊車系統(tǒng)可使環(huán)境建模精準(zhǔn)，并精準(zhǔn)地測量測定目標(biāo)車位，提高定位精度，防止碰撞。但若在人流密集地區(qū)，海量使用激光雷達(dá)對人類生活環(huán)境的影響，需要謹(jǐn)慎評估。

5）由于起步較早、研發(fā)生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，APS核心技術(shù)的功能集成模塊已為國外元器件的跨國公司寡頭所壟斷，擁有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，對于后起的發(fā)展中國家雖是機(jī)遇，更是壓力。

4.3 APS的應(yīng)用前景

智能化的APS可成為整個(gè)汽車智能化系統(tǒng)可以獨(dú)立調(diào)用的模塊，能根據(jù)實(shí)時(shí)現(xiàn)場的情況，自動(dòng)選擇相應(yīng)的泊車方案，可以從任意起始點(diǎn)開始泊車，具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性和創(chuàng)新性。

模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法等建立的軟件系統(tǒng)被公認(rèn)為當(dāng)前針對APS最有前途的軟件，能充分考慮各種環(huán)境及自身因素的參數(shù)，規(guī)劃計(jì)算出有效可行的路徑，產(chǎn)生控制命令，控制方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，指示引導(dǎo)車輛按該路徑行駛，完成自主泊車操作。

早在2012年日產(chǎn)就應(yīng)用4G網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算技術(shù)，將NSC-2015車輛聯(lián)網(wǎng)（圖5），實(shí)現(xiàn)智能化自主泊車，在當(dāng)時(shí)是最領(lǐng)先的水平。自主泊車系統(tǒng)是自動(dòng)駕駛車輛中的一個(gè)子課題。今天數(shù)據(jù)通信已把視角投向5G和毫米波通信，定會(huì)給APS的發(fā)展商業(yè)化實(shí)用帶來美好的前景。自動(dòng)駕駛程度較低的汽車，只會(huì)在危險(xiǎn)瞬間提醒駕駛員潛在碰撞將要發(fā)生，而自動(dòng)駕駛程度較高的汽車，則會(huì)自動(dòng)制動(dòng)或作出規(guī)避。但即使自動(dòng)駕駛程度很高，汽車也不能脫離通信系統(tǒng)而存在，因?yàn)橛麑?shí)現(xiàn)完全自動(dòng)駕駛，若無高精度地圖，就無法實(shí)現(xiàn)。這意味著汽車要隨時(shí)實(shí)時(shí)從地圖服務(wù)器獲取最新的信息數(shù)據(jù)。車載通信系統(tǒng)一直是汽車基本的安全通信和交通管理方式，汽車用上無線通信技術(shù)后，應(yīng)用開始支撐基本安全、交通效率和互聯(lián)網(wǎng)接入等功能，車輛在V2V（車到車） 模式和 V2I（車到路邊的基礎(chǔ)設(shè)施）模式下實(shí)現(xiàn)了直接通信。

雷達(dá)主要用在自動(dòng)巡航控制、碰撞預(yù)警、并線輔助和泊車等功能上；視覺攝像頭則負(fù)責(zé)倒車安全、盲區(qū)監(jiān)控、防疲勞和車道保持等功能；激光雷達(dá)的主要任務(wù)則是提供高精地圖信息，以便汽車完成自動(dòng)導(dǎo)航并及時(shí)發(fā)現(xiàn)行人和自行車。這些技術(shù)的作用范圍要看硬件配置和部署的環(huán)境。若在郊區(qū)行駛，雷達(dá)的作用范圍可達(dá)200 m，激光雷達(dá)也有35 m，視覺攝像頭則為30 m。如果換到城市環(huán)境，由于交通擁堵、障礙物眾多，這些硬件的探測范圍就會(huì)縮到僅有幾米，不超過10m。外部傳感器會(huì)受制于它們的“視力”，但若加上超高速的通信，車輛的傳感范圍則會(huì)大幅提升，因?yàn)樗拿姘朔降能囕v都能給它提供重要信息。

一部車輛上的傳感器如果探測到一輛自行車，會(huì)將其位置和速度傳給了其他車輛。如果傳輸速率高，它發(fā)送的可能就是處理較少的原始信息，其他車輛則需要根據(jù)自己傳感器搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理。所以，擁有高速率和低延遲的通信系統(tǒng)就能讓處理和未處理的信息進(jìn)行快速交換。

5 結(jié)語

人工智能技術(shù)的自主泊車控制大大降低泊車的難度，節(jié)省了時(shí)間，避免了泊車過程發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，使車輛快速、準(zhǔn)確、安全地完成泊車操作。

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，自主泊車系統(tǒng)商品化推廣市場、普及應(yīng)用是必然的方向，也將產(chǎn)生極佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。低成本、高性能的自主泊車系統(tǒng)擁有十分廣闊的市場前景。