基于FPGA的自動(dòng)斜式泊車系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、雖然越來越多的人們圓了“汽車夢”，但城市“汽車病”問題卻愈來愈突出，“泊車難”是其中亟待解決的問題之一。自動(dòng)泊車系統(tǒng)集環(huán)境感知、目標(biāo)定位、規(guī)劃決策和動(dòng)作執(zhí)行功能于一體，可以輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)高效安全泊車，尤其在泊車位空間狹小和緊張的場合，能夠在很大程度上緩解泊車難題。目前，自動(dòng)泊車技術(shù)已成為了車身電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　現(xiàn)有自動(dòng)泊車系統(tǒng)所存在的部分問題有:不具備斜式泊車功能、部分自動(dòng)泊車系統(tǒng)在完成泊車任務(wù)后車身傾斜或距離側(cè)面車輛較近

2、、系統(tǒng)升級不方便等。針對上述問題，且鑒于FPGA的獨(dú)特優(yōu)勢，本論文研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的自動(dòng)斜式泊車系統(tǒng)。
　　首先，就斜式泊車類型及其經(jīng)驗(yàn)泊車方法進(jìn)行了研究，并從自動(dòng)泊車系統(tǒng)的四大功能模塊切入，確定了本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。
　　其次，以Digilent Nexys3硬件開發(fā)平臺(tái)為核心，選用超聲波測距傳感器為系統(tǒng)的感知元件，通過對其合理布局，設(shè)計(jì)了一款1∶10模型車;結(jié)合此模型車的特點(diǎn)，先是根據(jù)阿克曼轉(zhuǎn)向原理，建立了

3、汽車轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，然后按照真實(shí)環(huán)境泊車位尺寸設(shè)計(jì)要求，完成了本系統(tǒng)中泊車位的設(shè)計(jì)，分別作為泊車算法設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和泊車環(huán)境模型基礎(chǔ)。
　　然后，利用Matlab中的Simulink仿真平臺(tái)和模糊控制器設(shè)計(jì)工具箱，完成了斜式泊車過程中關(guān)鍵算法的設(shè)計(jì)，主要包括用于泊車過程中的車速控制，以增強(qiáng)系統(tǒng)工作可靠性的模糊PID控制器;用于解決現(xiàn)有泊車過程中車身姿態(tài)校正問題的模糊控制器及用于整體泊車過程的算法設(shè)計(jì)。其中，本文重點(diǎn)對用于速度控制

4、的模糊PID算法進(jìn)行了優(yōu)化，提高了控制性能。
　　最終，利用Xilinx嵌入式開發(fā)環(huán)境，通過軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)，構(gòu)建了可編程片上系統(tǒng)SoPC，并對本文自動(dòng)斜式泊車系統(tǒng)的算法進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)，最后將相關(guān)配置文件下載到模型車上的FPGA芯片中，對泊車功能進(jìn)行測試。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期斜式泊車效果，相關(guān)車身姿態(tài)校正算法亦可用于現(xiàn)有垂直或平行泊車類型;同時(shí)，通過利用FPGA的軟硬件可重配置特性，方便系統(tǒng)升級，節(jié)約成本