一种基于多目标优化的辅助泊车系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于多目标优化的辅助泊车系统，包括车速传感器、加速度传感器、多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置和开关总成，所述车速传感器安装在车轮上，加速度传感器安装在车身上，所述车速传感器、加速度传感器分别与所述多目标优化控制器连接，所述多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置、开关总成依次连接；还提供一种基于多目标优化的辅助泊车方法，包括下列步骤：1)建立多目标优化控制模型。2)设计参数约束条件。3)采用MATLAB优化工具箱中的fgoalattain函数进行多目标规划控制模型的求解。优化泊车过程的车速，降低泊车低速高油耗阶段的时间，提高驾驶员在泊车过程中的舒适性，降低泊车最终车身姿态误差较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标优化的辅助泊车系统及方法
本专利技术涉及自动泊车
，具体涉及一种基于多目标优化的辅助泊车系统及方法。
技术介绍
作为驾驶员辅助系统的重要组成部分，辅助泊车系统APS(AssistedParkingSystem)因具有降低驾驶员泊车工作量，缓解因长时间占道泊车而带来的城市道路交通拥堵，降低泊车过程中潜在安全风险，得到各研究机构和汽车厂商的广泛关注。现有APS多仅仅针对泊车最终车身姿态设计，但是，随着APS的逐渐普及和石油价格的增加，除必要的泊车最终车身姿态达到最优之外，由于泊车过程处于车辆低速行驶过程，油耗较高是该阶段的明显缺点，尽量控制整个泊车过程的完成时间也成为APS追求的重要目标。此外，为增强驾驶员对APS的信任度，降低泊车阶段由于刹车而产生的加速度，提高乘坐舒适性。这是新一代APS的功能要求，该功能的基本特点为，良好的泊车最终车身姿态，适当的泊车车速和驾驶员舒适性。实现新一代APS的关键在于，提出一种基于多目标优化的方法，即综合考虑泊车最终车身姿态，泊车车速和驾驶员感受。目前，国内外考虑单一目标的APS已经有初步的成果，但综合考虑三者之间的多目标优化的方法仍未见诸于报道。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于多目标优化的辅助泊车系统及方法，使泊车最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性等三方面的性能达到综合最优，用以克服传统APS无法兼顾低泊车车速和驾驶员舒适性而存在的问题。本专利技术提供一种基于多目标优化的辅助泊车系统，包括车速传感器、加速度传感器、多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置和开关总成，所述车速传感器安装在车轮上，所述加速度传感器安装在车身上，所述车速传感器、加速度传感器分别与所述多目标优化控制器连接，所述多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置、开关总成依次连接，所述多目标优化控制器里存储有通过多次试验统计得到的最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ。泊车时，打开所述开关总成，所述多目标优化控制器实时采集车速传感器获取泊车过程中实时的泊车车速v、车载加速度传感器采集的驾驶员在进行停车操作时产生加速度aY，并计算得出各参数的最优值，再传递给辅助泊车控制器，最后通过语音提示的方式提示驾驶员进行泊车操作。本专利技术还提供一种基于多目标优化的辅助泊车方法，包括以下步骤：1)根据辅助泊车系统泊车最终车身姿态，适当的泊车车速和驾驶员舒适性三个方面的需求，分别建立泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，泊车车速目标函数f2(x)，驾驶员舒适性目标函数f3(x)；2)根据基于多目标优化的辅助泊车系统的性能指标设计参数约束条件；3)将泊车最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性等三方面的性能指标转化成为单一指标，采用MATLAB优化工具箱中的fgoalattain函数进行多目标规划控制模型的求解，最后确定基于最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性等性能指标的最优值。进一步的，以最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ的加权和作为泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，其中M表示进行多次试验的采集次数，wa为ai的权系数，wb为bi的权系数，wc为ci的权系数，wθ为θi的权系数，根据多次试验数据统计得50cm≤a≤95cm，110cm≤b≤95cm，-10cm≤c≤10cm，-5°≤θ≤5°。进一步的，以实时车速平均值的加权和作为泊车车速目标函数f2(x)，其中N表示泊车阶段实时采集到的车速个数，wv为vi的权系数，根据车速传感器获取泊车过程中实时的泊车车速v，以及考虑实际情况设计出实时车速平均值的约束条件4km/h≤v≤8km/h。进一步的，以实时车辆纵向加速度的加权和作为驾驶员舒适性目标函数f3(x)，其中泊车过程中会产生三次停车操纵，因此进行车辆纵向加速度的三次累加表，为的权系数，根据车载加速度传感器采集驾驶员在进行停车操作时产生加速度aY，设计出舒适度所对应的纵向加速度的上下限，-1m/s2≤aY≤1m/s2。本专利技术的有益效果：1、通过构建多目标优化问题，解决了最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性之间的矛盾。2、可在保持良好泊车最终车身姿态的同时，优化泊车整个过程的车速，降低泊车所处低速高油耗阶段的时间，提高驾驶员在泊车过程中的舒适性。3、降低由于泊车过程中车速过高而导致的泊车最终车身姿态误差较大的问题。附图说明图1是基于多目标优化的辅助泊车系统框图；图2是基于多目标优化的辅助泊车具体方法流程图；图3是泊车最终车身姿态指标中各参数示意图；图4是多目标优化控制器工作原理流程图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1、图3和图4所示，一种基于多目标优化的辅助泊车系统，包括车速传感器、加速度传感器、多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置和开关总成，所述车速传感器安装在车轮上，所述加速度传感器安装在车身上，所述车速传感器、加速度传感器分别与所述多目标优化控制器连接，所述多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置、开关总成依次连接，所述多目标优化控制器里存储有通过多次试验统计得到的最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ。泊车时，打开所述开关总成，所述多目标优化控制器实时采集车速传感器获取泊车过程中实时的泊车车速v、车载加速度传感器采集的驾驶员在进行停车操作时产生加速度aY，并计算得出各参数的最优值，再传递给辅助泊车控制器，最后通过语音提示的方式提示驾驶员进行泊车操作。如图2所示，一种基于多目标优化的辅助泊车方法，包括下列步骤：1)根据辅助泊车系统泊车最终车身姿态，适当的泊车车速和驾驶员舒适性三个方面的需求，分别建立以最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ的加权和作为泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，以实时车速平均值的加权和作为泊车车速目标函数f2(x)，以实时车辆纵向加速度的加权和作为驾驶员舒适性目标函数f3(x)，多目标优化模型，建立多目标优化控制模型。2)根据基于多目标优化的辅助泊车系统的性能指标设计参数约束条件。3)将泊车最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性等三方面的性能指标转化成为单一指标，采用MATLAB优化工具箱中的fgoalattain函数进行多目标规划控制模型的求解。上述方案中，以最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ的加权和作为泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，其中M表示进行多次试验的采集次数，wa为ai的权系数，wb为bi的权系数，wc为ci的权系数，wθ为θi的权系数，根据多次试验数据统计得50cm≤a≤95cm，110cm≤b≤95cm，-10cm≤c≤10cm，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多目标优化的辅助泊车系统，其特征在于，包括车速传感器、加速度传感器、多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置和开关总成，所述车速传感器安装在车轮上，所述加速度传感器安装在车身上，所述车速传感器、加速度传感器分别与所述多目标优化控制器连接，所述多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置、开关总成依次连接所述多目标优化控制器、辅助泊车控制器、语音提示装置、开关总成依次连接，所述多目标优化控制器里存储有通过多次试验统计得到的最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ；泊车时，打开所述开关总成，所述多目标优化控制器实时采集车速传感器获取泊车过程中实时的泊车车速v、车载加速度传感器采集的驾驶员在进行停车操作时产生加速度aY，并计算得出各参数的最优值，再传递给辅助泊车控制器，最后通过语音提示的方式提示驾驶员进行泊车操作。

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化的辅助泊车方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据辅助泊车系统泊车最终车身姿态，适当的泊车车速和驾驶员舒适性三个方面的需求，分别建立泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，泊车车速目标函数f2(x)，驾驶员舒适性目标函数f3(x)；2)根据基于多目标优化的辅助泊车系统的性能指标设计参数约束条件；3)将泊车最终车身姿态，泊车车速和驾驶员舒适性等三方面的性能指标转化成为单一指标，采用MATLAB优化工具箱中的fgoalattain函数进行多目标规划控制模型的求解，最后确定基于最终车身姿态目标函数f1(x)，泊车车速目标函数f2(x)和驾驶员舒适性目标函数f3(x)中各项权系数的最优值。2.根据权利要求1所述的一种基于多目标优化的辅助泊车方法，其特征在于，通过多次试验得到最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ，以最终本车距前方障碍距离a、最终本车距后方障碍物距离b、最终本车左侧边缘相对车位左侧边界线的平均位移c和最终本车左侧边缘线与车库左侧边界线夹角θ的加权和作为泊车最终车身姿态目标函数f1(x)，

【专利技术属性】
技术研发人员：华一丁，江浩斌，马世典，唐斌，吴狄，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32