|
提起倒车入库，不少人都会惊起一身冷汗，回想起当年学车时被科目二倒车入库支配的恐惧，教练的哀其不幸怒其不争仿佛还历历在目。就连知名的职业赛车手韩寒也在他执导的电影《飞驰人生》中，借天才赛车手林臻东之口调侃起了 自己当年的经历：“科目二是挺难的，我当时也没过”。 而当自己好不容易拿到驾照成功上路后，倒车入库依然是不少新手的噩梦。方向盘左打打右打打，车子一会前一会退，磨磨蹭蹭十多分钟终于有惊无险地停入了车库，还没来得及夸夸自己，扭头一看旁边的老司机停车、倒挡、打方向一气呵成10秒入库，不禁感慨：“我何时才能像老司机一样一把入库啊！” 正常来说，想要成为一名合格的老司机，是需要数年经验的积累，但随着近年来自动泊车技术的发展，新手想要一把入库也不再是难事。 什么是自动泊车？ 自动泊车顾名思义，就是由智能汽车自己来完成泊车。此时驾驶员只需要将车开到车位附近，通过车载显示屏甚至是手机APP从智能汽车为你提供的几个可停车位中选择想要停入的车位，确认后智能汽车便会自己控制方向盘与踏板，成功一把入库。在此过程中，驾驶员甚至可以全程下车欣赏智能汽车这个“老司机”的车技。
图 1自动泊车示意图 近几年，越来越多的车型都提供了自动泊车的功能，从奔驰、宝马、奥迪等老牌车企，再到小鹏汽车、蔚来等新兴车企，无一例外都在尝试将自动泊车的功能搬上自家的汽车，许多车主也都开始积极尝试这一新鲜的功能。 那么为什么自动泊车这项技术近几年突然开始广泛发展了呢？ 自动泊车的发展历史 其实自动泊车这项技术早就不是什么新鲜玩意了，早在1992年，大众公司就已经在他们的概念车IRVW（Integrated Research Volkswagen）上采用了自动泊车技术。IRVW是一款具有全自动泊车功能的汽车，驾驶员可以下车观看汽车自动泊车的全过程。行李箱中安装了如同个人电脑大小的计算机来控制整个自动泊车系统。大众当时估计这一功能会使汽车售价提高约3000美元，所以后来并没有将这套系统投入生产。 尽管早年由于成本和技术的限制，自动泊车系统难以应用到市面上的乘用车上，但倒车入库这一难题始终萦绕着广大新手驾驶员，因此催生出了自动泊车系统的前身——辅助泊车系统。 （1）成功的尝试——辅助泊车系统 辅助泊车系统主要是靠在车身边缘附件安装雷达传感器，通过雷达传感器帮助驾驶员识别视野盲区内的障碍物，通过警报声频率的变化提醒驾驶员当前车辆与障碍物之间的距离。 到了21世纪初，许多车型都配备上了倒车摄像头，日产公司更是率先在车上装了好几台摄像头，通过图形拼接推出了全视野泊车系统，同时随着车载DVD影音系统的发展，众多的乘用车上都配上了一块显示器，两者相互配合，使得驾驶员能够在显示器上更为直观的看到车辆附近的情况，促进了泊车辅助系统的发展。 辅助泊车系统是汽车发展史上一项十分成功的发明，它不仅能帮助新手放心大胆地尝试停车，也能帮助老司机们确保万无一失，直到现在绝大部分的车辆都依然搭载着辅助泊车系统。 （2）失败的进步——半自动泊车辅助系统 经历了辅助泊车系统的成功后，汽车工程师们备受鼓舞，在此基础上更进一步，研发出了半自动泊车辅助系统。 半自动泊车辅助系统可谓是不忘初心，继续在努力实现全自动泊车的道路上渐行渐远，只可惜当时技术发展不够，无法做到整个泊车过程全自动，只好退而求其次，由汽车和驾驶员合作完成整个泊车过程。 它的操作过程是这样的：在停车位附近保持低速行驶，汽车通过雷达识别出附近的可停车位，驾驶员选择想要停入的车位，接着由车辆自身来控制方向盘，而驾驶员则根据仪表盘上的提示进行挂挡、踩油门、踩刹车，反复几次后，便能顺利停入车位。
图 2 哈弗 然而，整个过程尽管听起来很美好，但实际的用户体验却是天差地别。一方面是车位识别问题，许多车型的半自动泊车辅助系统设计的过于谨慎，稍窄一点的车位都无法识别；另一方面是驾驶员的配合问题，驾驶员对汽车发出的挂挡、踏板提示指令执行的总是存在一些偏差，一旦出现误操作自动泊车系统便中断了，还需要出来重新扫描车位，重新操作，非常麻烦。 因为这些使用过程中的种种问题，半自动泊车辅助系统与它的前身辅助泊车系统同根不同命，被众多车主纷纷吐槽不好用，更有人称其为汽车发展史上“最鸡肋的发明”。不过也难怪，半自动泊车辅助系统，对于新手而言不仅用起来麻烦，注意力还需要高度集中，稍有不慎就容易撞车，对于老司机而言更是完全没有任何作用。 （3）胜利的曙光——全自动泊车系统 到了近几年，随着谷歌、百度对无人车的大力投入，再加上特斯拉的大放异彩，掀起了一股无人驾驶的热潮。而汽车工程师们心心念念的全自动泊车系统也终于迎来了技术上的突破。 但目前各家车企的全自动泊车系统还有些良莠不齐，作为一种新兴技术，奔驰、奥迪、大众等老牌车企相比于特斯拉、蔚来、小鹏汽车等新势力并没有显现出优势，尤其是成立没几年的小鹏汽车，自动泊车作为其一大卖点也确实没让消费者们失望。 那么小鹏汽车等新兴车企为什么能在自动泊车这一技术上赶超众多老牌车企呢？自动泊车技术又为何一直到近几年才正式投入使用呢？接下来就向大家介绍介绍这一技术的原理。 自动泊车的技术原理 （1）车位识别 正如人类驾驶员停车时第一步是找车位一样，自动泊车系统的第一步也是车位识别。早期的车位识别利用超声波传感器特性，研究车位边缘形状的识别，但这种方法仅局限于具有广辐射角的传感器；随着摄像头与人工智能的发展，工程师们开始通过视觉识别目标车位标识线，计算目标车位的尺寸，同时通过建立训练目标车车位图像样本集，进行车位的匹配识别；同时激光雷达由于其优秀的准确性，通过扫描目标车位轮廓信息，构建二维图像，进行车位建模，以计算车位尺寸的方法也逐渐应用于车辆上。 通过超声波传感器、摄像头、激光雷达等“眼睛”看完后，就由车载计算机这个“大脑”来判断车位是否满足需求。目前常用的识别算法有基于机器学习的算法，比如卷积神经网络等，还有基于特征匹配的算法，比如 ORB、SIFT+SURF等。 自动泊车技术直到近几年才投入使用，很大一部分原因也是受限于各项传感器等硬件方面以及人工智能算法等软件方面的发展。 （2）轨迹规划 识别到目标车位后，就需要规划一条入库时汽车走的轨迹了。在进行轨迹规划时，有两项重要的原则，第一项当然就是安全性，必须确保整个泊车过程中不会与周围的障碍物发生碰撞；第二项则是保证轨迹的曲率连续，通俗点来说就是要使整个轨迹十分平滑，不会突然出现折角。
图 3 侧方位泊车轨迹示意图 为了保证以上两项原则，目前常用的方法就是采用基于几何信息的圆弧和直线的组合进行轨迹规划，在进行侧方位停车时，多采用“圆弧-直线-圆弧”的组合方法，而在进行垂直入库时，多采用“直线-圆弧-直线”的组合方法，并通过多次多项式对轨迹进行拟合，进一步提高路径的平滑性。 （3）轨迹跟踪 规划好泊车的轨迹后，接下来便是按照所规划的轨迹进行泊车啦。轨迹跟踪的原理和人开车时十分相似，传感器实时向车载计算器报告当前车辆位置与理想轨迹之间的偏差，若是偏右了一点点，车载计算器就控制方向盘向右打一点点，若是偏左了一点点，车载计算器就控制方向盘向左打一点点，通过不断的检测与修正，达到跟踪目标轨迹的效果。 目前常见的轨迹跟踪控制方法有PID控制、LQR控制、MPC控制、滑模控制和模糊控制等。 自动泊车的未来 尽管自动泊车技术日趋成熟，众多车型上都搭载上了自动泊车系统，许多车主也纷纷表示愿意尝试这一新兴技术，但不可否认的是当前自动泊车技术还不够完善，很多车型的在进行自动泊车时成功率并不高，即使是技术最为成熟的特斯拉、小鹏汽车等在进行自动泊车时成功率也并不是百分之分，但我相信，随着科学技术的不断发展，在不久的未来我们都能享受到方便实用的自动泊车服务。 嘉定智能低碳汽车科普生态建设方案，上海市科委科普项目资助（项目编号：20DZ2306500） |
H7(参数|图片)自动泊车辅助系统
