1.1目的及意义

新世纪以来，随着我国经济稳步增长，汽车也从奢侈品慢慢地走进千家万户，中国也成了一个汽车的生产和销售大国。据中国汽车工业协会统计，2018年我国汽车累计产销2780.92万辆和2808.06万辆，其中乘用车产销2352.94万辆和2370.98万辆；商用车产销427.98万辆和437.08万辆。目前中国汽车产销量已连续十年蝉联全球第一，由此可见，汽车工业是我国举足轻重的产业之一。

然而， 随着我国机动车保有量的迅速增加，道路交通和安全驾驶面临的挑战日益增多。据调查,我国22%的汽车交通事故是由泊车引起的。在狭窄的空间内安全平行泊车并不是一件容易的事。在倒车过程中,驾驶员无法完全了解汽车周围的环境情况，只能依靠倒车镜和倒车雷达来观察汽车周边情况。然而，上述辅助泊车工具所观测的视角是有限的。在倒车过程中,驾驶员不仅需要控制转向、离合、刹车、油门,同时还要时不时转身检查车后方以及车身两侧的情况。可见，倒车是一个较为复杂的过程，需要驾驶员精确控制车辆。如果在路边泊车出现事故,在造成经济损失的同时，还会导致交通堵塞，甚至可能危及驾驶员的生命安全。因此,安全性问题是驾驶员在平行泊车过程中最为重要的一个问题。

但是石油的不可再生性和每年巨大的消耗量，这将导致以石油为动力来源的燃油车的发展必将会限制。而最近几年，以特斯拉为代表的纯电动汽车正表现出巨大的发展潜力。据中国汽车工业协会提供，2018年，我国新能源汽车累计产销127.05万辆和125.62万辆，同比增长59.92%和61.74%。其中纯电动汽车产销98.56万辆和98.37万辆，同比增长47.85%和50.83%。而与之形成鲜明对比的是燃油车的销量停滞不前，并且在国家的补贴和政策支持之下，以蔚来、小鹏和威马为首的纯电动车企发展势头正盛，目前产销量正稳步增长。

众所周知，燃油车工作时会产生严重的电磁干扰，在泊车时会对传感器的灵敏度和准确度产生不可避免的影响。但是在纯电动汽车下就不会有这样的问题，我们就可以准确地检测车辆行驶过程中的各项参数以及周围环境，再结合目前纯电动车汽车迅猛的发展势头，纯电动汽车的自动泊车必将会有巨大的应用前景。

1.2国外的研究现状

国外对自动泊车的研究起步较早，早在1989年斯坦福大学的Derrick Nguyen 和Bernard Windrow 教授首次发表了基于神经网络的半挂车自动泊车研究成果^[1]。 1990 年，南加州大学的Seong Gon 和Bart Kosko 发表了《卡车倒车控制系统中模糊控制和神经网络的比较》，该文指出：在解决小车倒车问题时模糊控制比神经网络更精确，误差更小^[2]。1994 年， Laumont 等人通过计算两条路径的方法第一次实现了自动平行泊车^[3]，第一条是不考虑不完全约束条件的情况下，规划出一条避免碰撞的路径，第二条轨迹是满足土一条忽略的约束条件下，使两条路径尽可能吻合。1999 年，英国K.Jiang、L. D. Seneviratne 等人将平行自动泊车分为检测、定位、调整三个阶段，路径是在可能碰撞区外规划的，采用圆弧和若干直线相接，可以在车位和汽车尺寸已知的情况下直接倒车，并且路径是唯一的。此外还研究了速度因素、横纵向运动、狭小空间汽车转角限制等不确定因素给泊车带来的影响，该实验通过搭载泊车系统机器人验证了方案的可行性^[4]。之后，荷兰的Ming Feng Hsieh 等人针对泊车过程中汽车可能元法严格按照规划的路径行驶，建立了一种可以实时控制的泊车控制器，该控制算法可以根据不同起始位置实现自动泊车，并通过汽车模型验证了算法的可行性^[5]。

1.3国内的研究现状

国内对自动泊车技术研究起步较晚，对泊车问题的研究尚停留在初级阶段，主要以Kosko 倒车系统为基础，对汽车倒车入库进行研究。Kosko 问题为在一个100 m × 100 m 的广场（封闭区域）内，控制系统检测到车辆位置坐标和车身与水平夹角，以此为基础控制车辆的转向，控制车辆从小门驶出区域。

1999 年，西安电子科技大学的李汉兵等人研究了模糊控制预测器，解决了任意位置下驶出小门的问题。由于Kosko 倒车系统中存在一些死区，当汽车靠近封闭区域边界时，车辆元法从小门倒车出库，李汉兵等人方法解决从死区倒车的问题，让车首先进入该点，再进行倒车，能不改变Kosko 倒车规则的情况下，解决了从死区倒车的问题^[10]。

2001 年，清华大学的于伟等人以Kosko 的模糊控制为切人点，针对卡车倒车过程中所涉及到的复杂环境等问题进行了详细分析，并建立相关数学模型，通过虚拟现实的方式验证了卡车倒车的运动过程，采用遗传算法对控制器输入输出量进行参数优化，缩短了倒车轨迹和倒车时间，但仍没有解决倒车存在“死区”的问题^[11]。之后，北京师范大学的杨昔阳采用变域论模糊控制器，该控制器使参数随着产生的误差进行调整，大大提高了控制器的灵活性^[12] 将该方案与普通模糊控制仿真相比较，结果证明适应性和控制准确度比普通模糊控制要好。

2007 年，吉林大学的李占江针对遗传算法和模糊控制理论进行研究，分别对自动平行泊车、自动垂直泊车、自动斜式泊车设计了模糊控制器，通过仿真发现控制输入和控制输出的选取、预备停车位置以及停车区间的长度和宽度对自动泊车的控制效果影响大，认为研究重点应放在倒车控制中转向控制器的控制算法土^[13]。