淺析自動駕駛中自動泊車系統(tǒng)技術要求和未來發(fā)展趨勢

下班駕車回到小區(qū)停車場，在密密麻麻的停泊車輛中忽然發(fā)現(xiàn)了一個停車位，帶著驚奇與慶幸，你將汽車開到停車位旁。但在這時你卻忽然發(fā)現(xiàn)，旁邊兩個汽車停得與空置的車位靠較近，憑借你一（la）流（ji）的車技，根本無法將汽車停進去，只能眼看車位空瞪眼，只悔科二忘天邊。

汽車的出現(xiàn)，滿足了人們的出行需求，但現(xiàn)階段，汽車的行駛永遠離不開駕駛員對汽車的操作，到達目的地后，停車成為每個駕駛員需要面對的問題。無論是側方位停車，還是倒車入庫，都是需要每個駕駛員熟練掌握的技巧，而實際情況卻遠不是想象的那么美好，“停車”這一簡單操作，卻成為了很多駕駛員的難題。

隨著高級輔助駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn)，汽車的駕駛體驗越發(fā)豐富，駕駛員在駕駛汽車的過程中也越來越輕松，駕駛安全性也由于高級輔助駕駛的搭載獲得了巨大的提升，作為在駕駛汽車過程中不可避免的動作——停/泊車，也被汽車設計師考慮到，設計并研發(fā)了相關的高級輔助駕駛系統(tǒng)，它就是——自動泊車系統(tǒng)。

自動泊車系統(tǒng)的發(fā)展

自動泊車系統(tǒng)最早可以追溯到1992年，大眾在其IRVW（Integrated Research Volkswagen）Futura概念車上采用了自動泊車技術。IRVW是一款具有全自動泊車功能的汽車，駕駛員可以下車觀看汽車自動泊車的全過程。行李箱中安裝了如同個人電腦大小的計算機來控制整個自動泊車系統(tǒng)。大眾當時估計這一功能會使汽車售價提高約3000美元，所以后來并沒有將這套系統(tǒng)投入生產。

自動泊車功能真正實現(xiàn)商用化，是2003年豐田在日式普銳斯混合動力汽車上提供了可選的自動泊車功能，三年后，英國駕駛員花上700美元就可以在他們的普銳斯上增加自動泊車功能了。

2004年，瑞典Linkopeng大學的一群學生與沃爾沃（Volvo）合作開發(fā)了一個名為Evolve的項目。Evolve汽車可以自動順列式駐車。這群學生在沃爾沃S60上裝上感應器，并在行李箱里裝上用來控制方向盤和加速及剎車踏板的計算機。西門子VDO正在開發(fā)一種名為ParkMate的獨立駕駛員輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員找到車位并停好車。

自動泊車系統(tǒng)的定義

自動泊車系統(tǒng)主要是利用遍布車輛自身和周邊環(huán)境里的傳感器，測量車輛自身與周邊物體之間的相對距離、速度和角度，然后通過車載計算機平臺或云計算平臺計算出操作流程，并控制車輛的轉向和加減速，使車輛實現(xiàn)自動泊入、泊出及部分行駛功能。

按照自動化程度等級，自動泊車可以分為：半自動泊車和全自動泊車。半自動泊車系統(tǒng)為駕駛員操控車速，計算平臺根據車速及周邊環(huán)境來確定并執(zhí)行轉向，對應于SAE自動駕駛級別中的L1級；全自動泊車為計算平臺根據周邊環(huán)境來確定并執(zhí)行轉向和加減速等全部操作，駕駛員可在車內或車外監(jiān)控，對應于SAE自動駕駛級別中的L2級。目前市場上的自動泊車系統(tǒng)仍為半自動泊車，車輛的泊車過程還是需要駕駛員的介入，如通過對油門和剎車控制來控制車速。

自動泊車系統(tǒng)的技術要求

自動泊車過程大致可包含以下五大環(huán)節(jié)：環(huán)境感知、停車位檢測與識別、泊車路徑規(guī)劃、泊車路徑跟隨、控制模擬顯示。按照泊車方式，分為三種模式：平行式泊車、垂直式泊車、斜列式泊車。

環(huán)境感知是自動泊車系統(tǒng)中比較重要的一個功能，通過對停車場環(huán)境的探測，如尋找可用的停車位、自動泊車過程中兩側車輛的監(jiān)測、確認車輛的位置信息和車輛的車身狀態(tài)信息等，從而確保車輛自動泊車過程中的安全可靠。自動泊車系統(tǒng)環(huán)境感知主要通過超聲波雷達進行監(jiān)測，在車輛四周安裝超聲波雷達，讓車輛在自動泊車過程中實時監(jiān)測周邊環(huán)境，讓車輛避免剮蹭。

在使用超聲波傳感器探測車位時，車輛以一定的恒定車速V平行行駛向泊車位：

當車輛駛過1號車停放的位置時，裝在車身側面的超聲波傳感器開始測量車輛與1號車的橫向距離D。

當車輛通過1號車的上邊緣時，超聲波傳感器測量的數值會有一個跳變，記錄此時時刻。

車輛繼續(xù)勻速前進，當行駛在1號車與2號車之間時，處理器可以求得車位的平均寬度W。

當通過2號車下邊緣時，超聲波傳感器測量的數值又發(fā)生跳變，處理器記錄當前時刻，算得最終的車位長度L。

處理器對測量的車位長度L和寬度W進行分析，判斷車位是否符合泊車基本要求并判斷車位類型。

考慮到自動泊車實現(xiàn)原理，泊車路徑規(guī)劃一般盡可能滿足以下要求：

完成泊車路徑所需要的動作必須盡可能少。因為每個動作的精度誤差會傳遞到下一個動作，動作越多，精度越差。

在每個動作的實施過程中，車輛的轉向輪（絕大部分為前輪）的角度需要保持一致。因為系統(tǒng)是通過嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的，而嵌入式系統(tǒng)的性能有限，轉向輪角度保持一致能夠將運動軌跡的計算歸結為幾何問題，反之需要涉及復雜的積分問題，這對嵌入式系統(tǒng)的性能是一個挑戰(zhàn)。

在自動泊車過程中，還會由傳感器反饋構建泊車環(huán)境模擬，給駕駛員進行提示與交互，讓駕駛員在車輛自動泊車過程中可以進行必要的操作，并可以在車輛自動泊車過程中發(fā)現(xiàn)問題時立刻介入自動泊車過程，從而避免危險的發(fā)生。

自動泊車系統(tǒng)的優(yōu)缺點

現(xiàn)階段，自動泊車技術主要應用在高端車輛上，但由于硬件設備與軟件系統(tǒng)的局限，自動泊車技術并不能在任何場景下實現(xiàn)駕駛員泊車需求，由于主車廠設計的不同，有的車輛搭載的自動泊車系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種車位的停泊，但有個車輛搭載的自動泊車系統(tǒng)僅可以實現(xiàn)側方位或倒車入庫下的自動泊車，對于不常見的斜方車位的停泊就可能無法實現(xiàn)了。

現(xiàn)階段的自動泊車系統(tǒng)對于停車場景也有特殊要求，如果停車位過小或兩側車輛空置的空間達不到自動泊車要求，自動泊車系統(tǒng)將無法工作。另外，如果遇到極端天氣或傳感器臟污時，自動泊車系統(tǒng)也將出現(xiàn)異?；蚴ъ`。

自動泊車系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢

隨著汽車技術的不斷提升，自動泊車系統(tǒng)將朝著自主泊車的技術突破和演進。自主泊車又被稱為代客泊車或一鍵泊車，駕駛員可以在指定地點召喚停車位上的車輛，或讓當前駕駛的車輛停入指定或隨機的停車位。整個過程正常狀態(tài)下無需人員操作和監(jiān)管，對應于SAE自動駕駛級別中的L3級。自主泊車系統(tǒng)包含兩個功能，即泊車與喚車。

泊車功能：是指用戶通過車載中控大屏或手機APP選定在園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉區(qū)域內的停車位或者選定停車場（有高精地圖覆蓋），然后車輛通過獲取園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉道路上的車道線、道路交通標志、周圍其他車輛等交通環(huán)境、參與者信息；控制車輛的油門、轉向、制動來實現(xiàn)安全自動駕駛，并通過自動尋找可用停車位或識別用戶選定停車位；實現(xiàn)自動泊入、自動停車、掛P檔、熄火、鎖車門，同時防止?jié)撛诘呐鲎参ｋU的功能。

喚車功能：是指用戶通過手機APP選定園區(qū)、住宅區(qū)等半封閉區(qū)域內的某一喚車點，然后車輛從停車位自動泊出、低速自動駕駛到達喚車點，從而實現(xiàn)喚車，同時防止?jié)撛诘呐鲎参ｋU的功能。

隨著自動駕駛技術的普及，當達到SAE自動駕駛級別中的L5級時，駕駛員的角色將消失，汽車的使用場景將進一步改變，當乘坐自動駕駛汽車到達目的地后，車輛將實現(xiàn)自動尋找停泊車位的需求。屆時停車場景將進一步改變，如相鄰車位同時有自動駕駛車輛進行停泊動作時，車輛應該如何處理？停泊時如果遇到加塞行為應該如何反應？沒有駕駛員/安全員的輔助，自動駕駛汽車是否可以安全完成需求動作？停泊車輛過程中不可預見的可能性太多，但自動駕駛的普及一定也繞不開自動泊車技術，只有讓車輛做好駛出車位—駕駛汽車—停泊汽車這一完全連貫的最基本的行車需求時，自動駕駛技術才有可能真正地實現(xiàn)。智駕最前沿將繼續(xù)深耕自動駕駛領域技術，與大家聊聊關于自動駕駛發(fā)展的技術與趨勢，歡迎大家關注支持！