專利名稱：一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車自動泊車領(lǐng)域，更詳細(xì)地說是一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，汽車保有量迅速增長，有限的城市泊車空間在車位需求面前顯得日益拮據(jù)。同時，將汽車安全、順利地駛?cè)氇M小的泊車位并非易事，稍有不慎，便可能發(fā)生擦、掛碰撞事故，對駕駛員的駕駛經(jīng)驗、駕駛技巧和反應(yīng)能力都有較高要求。如果汽車能夠模仿駕駛員操作，實(shí)現(xiàn)自動泊車入位，則能更充分地利用現(xiàn)有泊車位資源，提高泊車安全性，降低駕駛員操作的復(fù)雜性。因此，研究自動泊車問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。
自動泊車是一個多輸入多輸出的非線性欠驅(qū)動耦合系統(tǒng)，控制方法是其關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，自動泊車的控制方法主要有兩類一是基于路徑規(guī)劃的方法(參考文獻(xiàn)[I]Kang Zhi Liuj Minh Quan Daoj Takuya Inoue. An exponentially ε -convergentcontrol algorithm for chained systems and its application to automatic parkingsystems[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2006， 14(6):1113-1126 )，根據(jù)泊車空間與汽車運(yùn)動學(xué)特性，生成理想的泊車規(guī)劃路徑，采用經(jīng)典控制理論驅(qū)動汽車沿規(guī)劃路徑運(yùn)動進(jìn)入泊車位，該方法對傳感器和執(zhí)行器的精確性要求很高，很難補(bǔ)償執(zhí)行過程中和系統(tǒng)動態(tài)性引起的誤差，影響泊車效果；二是基于經(jīng)驗知識的模糊控制方法，將熟練駕駛員的泊車入位經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為模糊控制器，控制車輛運(yùn)動到目標(biāo)泊車位，該方法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(參考文獻(xiàn)[2] : K. Demirli, M. Khoshnejad. Autonomous parallelparking of a car-like mobile robot by a neuro-fuzzy sensor-based controller[J].Fuzzy Sets and Systems, 2009, 160: 2876-2891 )、遺傳算法(參考文獻(xiàn)[3] : SalvatorePennacchio, Emanuele Bellafiore, Francesco Fontana, Orazio Nevoloso. A newalgorithm for reverse car parking problem[C]. Proceedings of the 6th WSEAS Int.Conf· on Fuzzy Systems, 2005: 56-60)等相結(jié)合,取得了一定進(jìn)展,但模糊控制規(guī)則的完備性、模糊變量隸屬函數(shù)的全局最優(yōu)性難以保證，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)獲取比較困難，模糊化、解模糊化及參數(shù)尋優(yōu)時計算量大。把路徑規(guī)劃與經(jīng)驗知識結(jié)合起來，充分模仿和利用熟練駕駛員泊車的智能優(yōu)勢，將熟練駕駛員泊車經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為智能控制器，能兼顧泊車系統(tǒng)的精確性與魯棒性，是自動泊車系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、可靠的自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)，模擬熟練駕駛員泊車經(jīng)驗，實(shí)現(xiàn)汽車自動、安全、規(guī)范泊車。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括汽車姿態(tài)感知、特征狀態(tài)集、控制模態(tài)集、特征辨識、控制決策和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；汽車姿態(tài)感知實(shí)現(xiàn)對汽車當(dāng)前位置、運(yùn)動速度、方向盤轉(zhuǎn)角以及障礙物與車身距離信息的感知；特征狀態(tài)集和控制模態(tài)集分別描述汽車的動態(tài)行為特征和熟練駕駛員的泊車控制策略；特征辨識根據(jù)汽車位姿與泊車目標(biāo)的偏差，從特征狀態(tài)集中辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，為控制決策提供依據(jù)；控制決策依據(jù)特征辨識的特征狀態(tài)，從控制模態(tài)集中選取相應(yīng)的控制模態(tài)，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制模態(tài)，調(diào)整轉(zhuǎn)向伺服、油門伺服和剎車伺服，控制汽車按預(yù)定目標(biāo)泊車入位。所述的仿人智能控制結(jié)構(gòu)的流程為，泊車開始后，對汽車姿態(tài)信息進(jìn)行感知，依據(jù)感知的汽車位姿信息辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，然后判斷當(dāng)前特征狀態(tài)是否滿足泊車成功條件，若滿足，則泊車流程結(jié)束，若不滿足，則依據(jù)當(dāng)前特征狀態(tài)確定相應(yīng)的控制模態(tài)，控制汽車運(yùn)動和姿態(tài)調(diào)整，直至汽車按預(yù)定目標(biāo)泊車入位。本發(fā)明的有益效果是采用仿人智能控制結(jié)構(gòu)的自動泊車系統(tǒng)，可通過模擬熟練駕駛員的泊車經(jīng)驗，智能地根據(jù)汽車當(dāng)前特征狀態(tài)選擇相應(yīng)控制模態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車自動、安全地泊車入位。適用于駕駛員對泊車感到困難場合，具有很好的市場應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明請參閱附圖1，為該自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)框圖，包括汽車姿態(tài)感知I、特征狀態(tài)集2、控制模態(tài)集3、特征辨識4、控制決策5和執(zhí)行機(jī)構(gòu)6。汽車姿態(tài)感知I采用CCD攝像頭、增量式編碼器、超聲波傳感器等實(shí)現(xiàn)對汽車當(dāng)前位置、運(yùn)動速度、方向盤轉(zhuǎn)角以及障礙物與車身距離信息的感知，其普遍安裝于汽車車身四周；特征狀態(tài)集2是描述汽車動態(tài)行為的特征狀態(tài)的集合，為特征辨識提供依據(jù)，劃分特征狀態(tài)的依據(jù)是泊車過程中汽車位姿相對于泊車目標(biāo)的偏差及偏差的變化率，主要有距離偏差和方向偏差；控制模態(tài)集3是模仿熟練駕駛員靈活多變的泊車策略而形成的泊車控制模態(tài)的集合，具體通過磅-磅控制、比例、微分、積分控制，開環(huán)保持控制及它們的組合等方式來實(shí)現(xiàn)；特征辨識4根據(jù)特征狀態(tài)集先驗知識，實(shí)時處理接收到的汽車位姿偏差 信息，對汽車狀態(tài)進(jìn)行模式識別，確定汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，為控制決策提供依據(jù)；控制決策5模仿熟練駕駛員的泊車經(jīng)驗，根據(jù)特征辨識的特征狀態(tài)，從控制模態(tài)集中確定合適的控制模態(tài)，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)6的控制輸入，主要包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制信息；執(zhí)行機(jī)構(gòu)6依據(jù)接收到的控制模態(tài)，通過電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)向伺服、油門伺服和剎車伺服，控制汽車按預(yù)定目標(biāo)泊車入位。參閱附圖2，為該自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制流程圖，駕駛員準(zhǔn)備泊車時，可開啟仿人智能的自動泊車控制系統(tǒng)，此時，仿人智能控制結(jié)構(gòu)開始起作用，對當(dāng)前車輛姿態(tài)、泊車位參數(shù)及車身四周障礙物信息進(jìn)行感知，依據(jù)感知數(shù)據(jù)辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，判斷是否滿足泊車成功的條件，若汽車處于泊車位內(nèi)，距離泊車位邊界在允許范圍內(nèi)，且車身與車位方向較為平行，則認(rèn)為泊車成功，結(jié)束泊車流程，若當(dāng)前汽車特征狀態(tài)不滿足泊車成功條件，則依據(jù)特征辨識的當(dāng)前汽車特征狀態(tài)確定合適的控制模態(tài)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制模態(tài)控制汽車運(yùn)動和姿態(tài)調(diào)整，然后重新進(jìn)入姿態(tài)感知，如此持續(xù)直至滿足泊車成功條件，汽車按預(yù)定目標(biāo) 泊車入位。
權(quán)利要求
1.一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括汽車姿態(tài)感知、特征狀態(tài)集、控制模態(tài)集、特征辨識、控制決策和執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 所述的汽車姿態(tài)感知實(shí)現(xiàn)對汽車當(dāng)前位置、運(yùn)動速度、方向盤轉(zhuǎn)角以及障礙物與車身距離信息的感知； 所述的特征狀態(tài)集和控制模態(tài)集分別描述汽車的動態(tài)行為特征和熟練駕駛員的泊車控制策略； 所述的特征辨識根據(jù)汽車位姿與泊車目標(biāo)的偏差，從特征狀態(tài)集中辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，為控制決策提供依據(jù)； 所述的控制決策依據(jù)特征辨識的特征狀態(tài)，從控制模態(tài)集中選取相應(yīng)的控制模態(tài)，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入； 所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制模態(tài)，調(diào)整轉(zhuǎn)向伺服、油門伺服和剎車伺服，控制汽車按預(yù)定 目標(biāo)泊車入位。
2.如權(quán)利要求I所述的一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的仿人智能控制流程為，泊車開始后，對汽車姿態(tài)信息進(jìn)行感知，依據(jù)感知的汽車位姿信息辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，然后判斷當(dāng)前特征狀態(tài)是否滿足泊車成功條件，若滿足，則泊車流程結(jié)束，若不滿足，則依據(jù)當(dāng)前特征狀態(tài)確定相應(yīng)的控制模態(tài)，控制汽車運(yùn)動和姿態(tài)調(diào)整，直至汽車按預(yù)定目標(biāo)泊車入位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自動泊車系統(tǒng)的仿人智能控制結(jié)構(gòu)，包括汽車姿態(tài)感知、特征狀態(tài)集、控制模態(tài)集、特征辨識、控制決策和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，汽車姿態(tài)感知采集汽車位姿和泊車環(huán)境信息，特征狀態(tài)集和控制模態(tài)集分別描述汽車的動態(tài)行為特征和熟練駕駛員的泊車控制策略，特征辨識根據(jù)汽車位姿與泊車目標(biāo)的偏差，從特征狀態(tài)集中辨識出汽車當(dāng)前特征狀態(tài)，為控制決策提供依據(jù)，控制決策依據(jù)特征辨識的特征狀態(tài)，從控制模態(tài)集中選取相應(yīng)的控制模態(tài)，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制模態(tài)，調(diào)整轉(zhuǎn)向伺服、油門伺服和剎車伺服，控制汽車按預(yù)定目標(biāo)泊車入位。
文檔編號B60W40/10GK102963356SQ201210532498
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者涂亞慶, 楊輝躍, 陳浩 申請人:涂亞慶, 楊輝躍, 陳浩