泊车前，驾驶者需通过触摸屏确定泊车方式以及调整停车位的位置。设置好后，驾驶者按下“OK\按钮，把手从方向盘上拿开，由驾驶者控制车辆的倒车速度,自动泊车系统控制车辆的转向，借助后视摄像头、超声传感器以及转向系统中的电子马达。将车驶入停车位。这个过程中，驾驶者可以通过踩刹车或转动方向盘中止自动泊车。
本田2006改进款life上的智能泊车辅助系统，并不基于传感器技术。其工作原理是:首先，要求驾驶者将车辆停在某一特定位置(车身某一固定点与停车位 边缘对齐，从而确定了车身与停车位之间的位置关系):然后，要求驾驶者选择停 车方式〔如右倒车泊车、左倒车泊车，或纵列泊车):接着，驾驶者按下“START\键，泊车辅助系统将车辆诱导至最佳倒车起始位置;最后，泊车辅助系统会通过 语音提示的方式，指导驾驶者操作方向盘，将车倒进停车位。本田的这套系统， 相对来讲，有一定的成本优势，但需要驾驶者进行较多的操作，智能性上有所欠 缺.
法雷奥的Park4UTIn系统，是一个基于超声波传感器测距的自动泊车系统。安装了此系统的车辆只需按一下“Park4U\键。即可启动泊车程序，车身侧面的传感器将扫描道路两侧，测量车位的长度。当系统确认有足够的泊车空间，即前后比车长各多出70厘米时，将通过指示器告知驾驶者.驾驶者继续向前行驶直至系统提示“开始位置”时，放开方向盘，只需控制速度和刹车即可停车入位。法雷奥的下一代Park4UTM系统，将可以在更狭小的空间内完成自动泊车，其目标是在前后比车长多出50厘米时，仍可完成自动泊车。此系统只是在没有碰撞的情况下，尽量把车倒进车位，在系统操作完成后，车辆并不一定能完全停入理想的位置,此时需要驾驶者人工操作，进行调整。
我国的汽车工业起步较晚，在自动泊车系统的应用上也落后于世界先进国家。比亚迪股份有限公司于2003年12月向国家知识产权局提出了自动泊车系统的实用新型专利申请，并在2005年获得授权[211。不过目前未得到更多关于此技术在具体车型上应用的报道。为了缩小国内与国外产品的水平差距，需要在自
1.3课题的研究内容
本文是在国内外现有研究成果的基础上，对自动泊车系统进行研究，完成自 动泊车系统的设计与实现的工作，并验证自动泊车系统的功能、性能是否达到设 计要求。
课题的研究内容有：
1.自动泊车系统的总体设计，包括自动泊车系统功能模块的划分、传感器 的选择、车位检测的方法，以及人机交互方式的确定。
2.对平行泊车和垂直泊车两种常见泊车方式，分析泊车时的行驶轨迹，从 理论上计算理想的倒车起始位置，并提出基于模糊控制的泊车方法，通 过仿真实验验证方法的可行性。
3构建自动泊车系统的实验平台。此平台包括模型车辆、车辆运动控制电路 及相关控制软件。
4.自动泊车系统软件的实现。包括车位检测方法的软件实现、平行泊车和 垂直泊车模糊控制方法的软件实现、人机界面的软件实现.
5在自动泊车实验平台上进行平行泊车和垂直泊车实验，以验证所设计的 自动泊车系统的可行性。
本文第二章介绍了自动泊车系统研究过程中应用到的理论知识和技术;第三章给出了自动泊车系统的总体结构，并阐述了除泊车控制方法以外的各功能模块的设计思路;第四、五章分别对平行泊车和垂直泊车两种方式，提出泊车控制方法，给出mattab软件仿真结果，并对结果进行分析;第六章首先介绍自动泊车系统实验平台的构建，然后阐述自动泊车系统各功能模块的软件实现，最后对自动泊车系统在实验平台上的测试结果进行分析。
2.相关知识介绍
2.1车辆的数学模型 本文所研究的自动泊车系统，主要应用于前轮转向的四轮小车上。由于在泊 车时，车辆行驶的速度一般不会很快，因此忽略离心力的作用，以及车轮与地面 打滑的情况。建模时，认为车轮是刚体圆盘。小车理想的动力学模型如图2.1所示：
ΦM1YθXM2图2.1 车辆的动力学模型
图2.1中，车辆前后车轴的距离为L，车身与参考坐标x轴夹角为B.因为要求车辆转向时，车轮不打滑，所以过车辆四个车轮中心点，作车轮的垂直线，相交于一点尸。从图2-1看出，左、右前轮偏转角度是不相同的。可以把两个前轮等效于在前车轴中点ml的一个车轮，等效的偏转角度为W^假设车辆前车轴中点ml的运行速度为，，后车轴中点m2的坐标为((x,y)，则可列出车辆的运动方程:
??vcos?cos??x???vcos?sin? (2.1) ?y?????vsin?/L
L
2.2超声波传感器测距原理
超声波传感器由发射端和接收端组成，利用压电陶瓷等材料的物理特性实现 能量的转换。发射端将电能转换为机械能，并以超声波形式向外传播;接收端则 将超声波的能量转换为电能。超声波传感器有固定的工作频率，在工作频率上，能量转换效率最高。一个固定频率在40KHz的超声波传感器，需要使用40KIIz的电信号驱动发射端，使其向外发射40KHz的超声波;接收端在40KHz超声波的驱动下，将产生40KHz的电信号。一般地，发射端的驱动电信号幅度在5V以上
而接收端所产生的电信号是l0mV级的。
图2.2超声波传感器测距的示意图
超声波传感器发射端和接收端与障碍物的位置关系如图2.2所示。发射端向 外发送超声波，超声波经障碍物反射，被接收端检测到，设整个过程经历时间为 t.超声波传播速度为v，则障碍物与传感器之间的距离1为:
l=vt/2 (2.2)
超声波在空气中传播的速度并非为常数.不同温度下，超声波的传播速度如 表2-1所示。因此，超声波测距存在一定的误差，误差最大约在10%左右。若需 要较为精确的结果，则可加入温度补偿。
假设超声波传播速度为340m/s,障碍物与传感器之间的距离在20cm至3m 范围内，由式(2.2)可得，超声波传播时间t在Ims至18ms范围内。使用单片机 内部集成的定时器(timer)，可测量出超声波的传播时间。
表2.1声速与温度的关系
温度（°C） -30 20 声速(m/s） 313 319 -10 0 325 333 10 338 20 344 30 349 100 386 2.3増量式光电编码器原理
光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置。通常用于角位移和
线位移的测量0从光电编码器的输出信号种类来划分，可分为增量式和绝对式两 大类。绝对式编码器直接输出数字量，对应于转轴的转动角度；增量式编码器则 输出脉冲信号，转轴转动一定角度，相应输出一定个数的脉冲。
采用增量式编码器进行速度检测常用的方法有测M法和测T法。测M法是测量在一定时间内编码器产生的脉冲数，以确定码盘转动速度；测T法是测量编码 器产生的一个脉冲的宽度，以确定码盘转动速度。测分法通常应用于定时采样中，测T法在定步釆样中使用较多。在转速较低时，测T法的分辨率较高；转速较高时，测分法分辨率较高。在转速变化范围较广的情况下，可将两种方法相结合。
2.4 MATLAB简介
MATLAB是MathWorks公司1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，到目前它已发展成为国际公认最出色的数学应用软件。其强大的扩展功能为各领域的应用提供了基础。它面向控制领域推出的建模可视化功能SIMULINK和模糊控制、神经网络、控制系统等工具箱为控制系统的仿真提供了有力的支持，极大的推动了仿真研究的发展。
MATLAB软件包括MATLAB主程序和许多日益增多的工具箱。工具箱实际就是用MATLAB基本语句编写的各种子程序集，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。MATLAB提供了与其他应用语言的接口，以实现数据的共享和传递。
本文将模糊控制和PID控制结合在一起，根据各自的特点构造了一个自整定模糊PID控制系统，并在MATLAB中的模糊逻辑工具箱和SIMULINK基础上，对该控制系统进行了仿真研究。
2.5本章小结
本章对论文中使用到的理论知识和技术作了简要介绍。首先是对自动泊车系统的控制对象一小车，建立数学模型。然后介绍了超声波传感器和增量式编码器的工作原理。在自动泊车系统中，超声波传感器用于测量障碍物距离，而增量式编码器用于测量车辆的位移和速度。本章最后简单介绍了MATLAB软件。MATLAB是运用非常广泛的一种对控制系统进行仿真的工具。