一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)，包括車速傳感器、加速度傳感器、多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置和開關(guān)總成，所述車速傳感器安裝在車輪上，加速度傳感器安裝在車身上，所述車速傳感器、加速度傳感器分別與所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器連接，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置、開關(guān)總成依次連接；還提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，包括下列步驟：1)建立多目標(biāo)優(yōu)化控制模型。2)設(shè)計(jì)參數(shù)約束條件。3)采用MATLAB優(yōu)化工具箱中的fgoalattain函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃控制模型的求解。優(yōu)化泊車過程的車速，降低泊車低速高油耗階段的時(shí)間，提高駕駛員在泊車過程中的舒適性，降低泊車最終車身姿態(tài)誤差較大的問題。
【專利說明】一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動泊車【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)及 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為駕駛員輔助系統(tǒng)的重要組成部分，輔助泊車系統(tǒng)APS(AssistedParking System)因具有降低駕駛員泊車工作量，緩解因長時(shí)間占道泊車而帶來的城市道路交通擁 堵，降低泊車過程中潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，得到各研究機(jī)構(gòu)和汽車廠商的廣泛關(guān)注。現(xiàn)有APS多僅 僅針對泊車最終車身姿態(tài)設(shè)計(jì)，但是，隨著APS的逐漸普及和石油價(jià)格的增加，除必要的泊 車最終車身姿態(tài)達(dá)到最優(yōu)之外，由于泊車過程處于車輛低速行駛過程，油耗較高是該階段 的明顯缺點(diǎn)，盡量控制整個(gè)泊車過程的完成時(shí)間也成為APS追求的重要目標(biāo)。此外，為增強(qiáng) 駕駛員對APS的信任度，降低泊車階段由于剎車而產(chǎn)生的加速度，提高乘坐舒適性。這是新 一代APS的功能要求，該功能的基本特點(diǎn)為，良好的泊車最終車身姿態(tài)，適當(dāng)?shù)牟窜囓囁俸?駕駛員舒適性。實(shí)現(xiàn)新一代APS的關(guān)鍵在于，提出一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的方法，即綜合考慮 泊車最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員感受。目前，國內(nèi)外考慮單一目標(biāo)的APS已經(jīng)有初步 的成果，但綜合考慮三者之間的多目標(biāo)優(yōu)化的方法仍未見諸于報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)及方法， 使泊車最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員舒適性等三方面的性能達(dá)到綜合最優(yōu)，用以克服 傳統(tǒng)APS無法兼顧低泊車車速和駕駛員舒適性而存在的問題。
[0004] 本發(fā)明提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)，包括車速傳感器、加速度傳感 器、多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置和開關(guān)總成，所述車速傳感器安裝 在車輪上，所述加速度傳感器安裝在車身上，所述車速傳感器、加速度傳感器分別與所述多 目標(biāo)優(yōu)化控制器連接，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置、開關(guān)總成 依次連接，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器里存儲有通過多次試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到的最終本車距前方障礙 距離a、最終本車距后方障礙物距離b、最終本車左側(cè)邊緣相對車位左側(cè)邊界線的平均位移 c和最終本車左側(cè)邊緣線與車庫左側(cè)邊界線夾角9。泊車時(shí)，打開所述開關(guān)總成，所述多目 標(biāo)優(yōu)化控制器實(shí)時(shí)采集車速傳感器獲取泊車過程中實(shí)時(shí)的泊車車速V、車載加速度傳感器 采集的駕駛員在進(jìn)行停車操作時(shí)產(chǎn)生加速度aY，并計(jì)算得出各參數(shù)的最優(yōu)值，再傳遞給輔 助泊車控制器，最后通過語音提示的方式提示駕駛員進(jìn)行泊車操作。
[0005] 本發(fā)明還提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，包括以下步驟：
[0006] 1)根據(jù)輔助泊車系統(tǒng)泊車最終車身姿態(tài)，適當(dāng)?shù)牟窜囓囁俸婉{駛員舒適性三個(gè)方 面的需求，分別建立泊車最終車身姿態(tài)目標(biāo)函數(shù)(X)，泊車車速目標(biāo)函數(shù)f2 (X)，駕駛員舒 適性目標(biāo)函數(shù)f3(x);
[0007] 2)根據(jù)基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)約束條件；
[0008] 3)將泊車最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員舒適性等三方面的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)化成為 單一指標(biāo)，采用MATLAB優(yōu)化工具箱中的fgoalattain函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃控制模型的求 解，最后確定基于最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員舒適性等性能指標(biāo)的最優(yōu)值。
[0009] 進(jìn)一步的，以最終本車距前方障礙距離a、最終本車距后方障礙物距離b、最終本 車左側(cè)邊緣相對車位左側(cè)邊界線的平均位移c和最終本車左側(cè)邊緣線與車庫左側(cè)邊界線 夾角9的加權(quán)和作為泊車最終車身姿態(tài)目標(biāo)函數(shù)f\(x)，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)，其特征在于，包括車速傳感器、加速度傳感 器、多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置和開關(guān)總成，所述車速傳感器安裝 在車輪上，所述加速度傳感器安裝在車身上，所述車速傳感器、加速度傳感器分別與所述多 目標(biāo)優(yōu)化控制器連接，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置、開關(guān)總成 依次連接所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器、輔助泊車控制器、語音提示裝置、開關(guān)總成依次連接，所 述多目標(biāo)優(yōu)化控制器里存儲有通過多次試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到的最終本車距前方障礙距離a、最終 本車距后方障礙物距離b、最終本車左側(cè)邊緣相對車位左側(cè)邊界線的平均位移c和最終本 車左側(cè)邊緣線與車庫左側(cè)邊界線夾角9 ; 泊車時(shí)，打開所述開關(guān)總成，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器實(shí)時(shí)采集車速傳感器獲取泊車過 程中實(shí)時(shí)的泊車車速V、車載加速度傳感器采集的駕駛員在進(jìn)行停車操作時(shí)產(chǎn)生加速度 aY，并計(jì)算得出各參數(shù)的最優(yōu)值，再傳遞給輔助泊車控制器，最后通過語音提示的方式提示 駕駛員進(jìn)行泊車操作。
2. -種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 根據(jù)輔助泊車系統(tǒng)泊車最終車身姿態(tài)，適當(dāng)?shù)牟窜囓囁俸婉{駛員舒適性三個(gè)方面的 需求，分別建立泊車最終車身姿態(tài)目標(biāo)函數(shù)(x)，泊車車速目標(biāo)函數(shù)f2 (x)，駕駛員舒適性 目標(biāo)函數(shù)f3(x); 2) 根據(jù)基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車系統(tǒng)的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)參數(shù)約束條件； 3) 將泊車最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員舒適性等三方面的性能指標(biāo)轉(zhuǎn)化成為單一 指標(biāo)，采用MATLAB優(yōu)化工具箱中的fgoalattain函數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃控制模型的求解，最 后確定基于最終車身姿態(tài)，泊車車速和駕駛員舒適性等性能指標(biāo)的最優(yōu)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，其特征在于，以最終 本車距前方障礙距離a、最終本車距后方障礙物距離b、最終本車左側(cè)邊緣相對車位左側(cè)邊 界線的平均位移c和最終本車左側(cè)邊緣線與車庫左側(cè)邊界線夾角0的加權(quán)和作為泊車最 終車身姿態(tài)目標(biāo)函數(shù)f\(x)，
其中M表示進(jìn)行多次試驗(yàn)的采集次數(shù)，wa為ai的權(quán)系數(shù)，wb為h的權(quán)系數(shù)，w。為Ci的 權(quán)系數(shù)，w0為0i的權(quán)系數(shù)，根據(jù)多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得50cm<a< 95cm，110cm < 95cm, -10cm<c< 10cm, -5° < 9 < 5°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，其特征在于，以實(shí)時(shí) 車速平均值的加權(quán)和作為泊車車速目標(biāo)函數(shù)f2 (x)，
其中N表示泊車階段實(shí)時(shí)采集到的車速個(gè)數(shù)，wv為Vi的權(quán)系數(shù)，根據(jù)車速傳感器獲取 泊車過程中實(shí)時(shí)的泊車車速v，以及考慮實(shí)際情況設(shè)計(jì)出實(shí)時(shí)車速平均值的約束條件4km/ h^v^ 8km/h〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的輔助泊車方法，其特征在于，以實(shí)時(shí) 車輛縱向加速度的加權(quán)和作為駕駛員舒適性目標(biāo)函數(shù)f3(x)，
其中泊車過程中會產(chǎn)生三次停車操縱，因此進(jìn)行車輛縱向加速度的三次累加表，1v">為 氣的權(quán)系數(shù)，根據(jù)車載加速度傳感器采集駕駛員在進(jìn)行停車操作時(shí)產(chǎn)生加速度aY，設(shè)計(jì)出 舒適度所對應(yīng)的縱向加速度的上下限，-lm/s2彡aY彡lm/s2。
【文檔編號】B60W30/06GK104401324SQ201410617681
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】華一丁, 江浩斌, 馬世典, 唐斌, 吳狄 申請人:江蘇大學(xué)