自動泊車系統(tǒng)（Automated Parking System，APS）又稱為自動泊車入位，顧名思義就是汽車不用人工干預(yù)，通過車載傳感器（泊車?yán)走_(dá)）和車載處理器，來實現(xiàn)自動識別可用車位，并自動正確地完成停車入車位動作的系統(tǒng)。APS系統(tǒng)一般包括一個環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一個中央處理器和一個車輛策略控制系統(tǒng)。

　　在不同的國家，落實不同場景的自動駕駛的意愿也不相同，唯一確定的是，大家都不愛停車，確切的說是不愛找車位和停車。這是整個汽車智能化和自動駕駛里面最迫切的需求，也是一個比較容易切入的環(huán)節(jié)。

　　目前很多車企推出的新車都有自動泊車功能。

　　自動泊車系統(tǒng)（Automated Parking System，APS）又稱為自動泊車入位，顧名思義就是汽車不用人工干預(yù)，通過車載傳感器（泊車?yán)走_(dá)）和車載處理器，來實現(xiàn)自動識別可用車位，并自動正確地完成停車入車位動作的系統(tǒng)。它對于新手來說是一項相當(dāng)便捷的配置，對于老手來說也省了些力氣。當(dāng)您找到了一個理想的停車地點(diǎn)，不必再來回折騰，而只需輕輕啟動按鈕、坐定、放松，其他一切即可自動完成，徹底消除你在停車中遇到的麻煩。

　　APS系統(tǒng)一般包括一個環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一個中央處理器和一個車輛策略控制系統(tǒng)。上述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括圖像采集系統(tǒng)和車載距離探測系統(tǒng)（通過超聲波雷達(dá)或者毫米波雷達(dá)系統(tǒng)）。

　　日常生活中側(cè)方向泊車（順列式駐車）較常見，停車時大多無人指導(dǎo)和幫助，泊車空間相對狹小，難度較大。為了順利的停車入位，我們先對順列式駐車情況做一下分析。順列式駐車要求汽車沿路邊平行停放，與其他停好的汽車排成一條直線。大多數(shù)汽車用戶需要比車身長出約1.2米的停車位，才能順利完成順列式駐車。通常情況下，駕駛員必須遵循以下五個基本步驟：

　　1、將汽車開到停車位的前面，停在前面一輛車的旁邊。

　　2、向路邊轉(zhuǎn)動車輪，以大約45°將車向后切入停車位。

　　3、當(dāng)汽車前輪與前車的后輪平行時，駕駛員撥直前輪，然后繼續(xù)倒車。

　　4、當(dāng)通過后視境確保與后面車輛保持一定距離后，駕駛員從路邊向外打車輪，將汽車前端回轉(zhuǎn)到停車位中。

　　5、最后，駕駛員在停車位前后移動汽車，直到汽車距離路邊約0.3米為止。

　　要實現(xiàn)正確的自動泊車，那么車輛就必須自動完成兩項重要工作。第一，就是能夠準(zhǔn)確識別出可用車位。這里包括車位識別的速度以及準(zhǔn)確性。第二，也是最為重要的，就是把車輛順利駛?cè)胲囄恢?。自動泊車過程可以分為 3 個部分，分別是車位探測、路徑規(guī)劃和路徑追蹤：

　　車位探測就是利用超聲波傳感器等監(jiān)測本車與路邊車輛的距離信息，判斷車位的長度是否滿足停車要求；

　　路徑規(guī)劃是中央處理器根據(jù)汽車與目標(biāo)停車位的相對位置等數(shù)據(jù)，得出汽車的當(dāng)前位置、目標(biāo)位置及周圍的環(huán)境參數(shù)，據(jù)此規(guī)劃計算出最佳泊車路徑和策略；

　　路徑追蹤主要是執(zhí)行路徑規(guī)劃，將相關(guān)策略轉(zhuǎn)化為電信號傳達(dá)給執(zhí)行器，依據(jù)指令引導(dǎo)汽車按照規(guī)劃好的路徑泊車。

　　早期的自動泊車系統(tǒng)并不是全自動的，但這種系統(tǒng)的確使順列式駐車更加容易。駕駛員仍然必須踩著制動踏板控制車速（汽車的怠速足以將車駛?cè)胪＼囄?，無需踩加速踏板）。然后，車上的計算機(jī)系統(tǒng)將接管方向盤。

　　當(dāng)駕駛車輛沿道路行駛時，只要車速低于36公里/小時（每款車型時速的設(shè)定值會有不同），系統(tǒng)就會認(rèn)為駕駛者有停車意圖，車輛便開始利用雷達(dá)探頭自動檢測周圍是否有合適的停車位置。一般車型自動泊車系統(tǒng)所設(shè)定的可用停車區(qū)域長度要大于車身1.2米以上 （最小長度是車身長度的 1.2 倍，約車長 +0.8 m到1.2m），才可確認(rèn)該區(qū)域?qū)儆诳赏７秶?/p>

　　當(dāng)自動泊車系統(tǒng)找到合適的停車位置后，汽車移動到前車旁邊時，系統(tǒng)會給駕駛員一個信號，告訴他應(yīng)該停車的位置。此時掛入倒檔，系統(tǒng)會提示駕駛者是否啟動主動停車輔助功能，確認(rèn)啟動后，現(xiàn)在駕駛者就可以雙手離開方向盤了，車上的計算機(jī)系統(tǒng)將接管方向盤，計算機(jī)通過動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動車輪。其方向盤將自動轉(zhuǎn)動調(diào)整車輛倒車方向，駕駛者只需要控制油門及剎車掌握車速（當(dāng)駕駛者手握住方向盤，系統(tǒng)就會暫停工作）。

　　在倒車過程中，駕駛者需要適當(dāng)控制車速和注意倒車?yán)走_(dá)的提示音。當(dāng)汽車向后倒得足夠遠(yuǎn)時，系統(tǒng)會給駕駛員另一個信號，告訴他應(yīng)該停車并換為前進(jìn)擋。如果是報警音，則說明已于后車非常接近了。此時需要掛入前進(jìn)擋，車子在前進(jìn)的同時，系統(tǒng)將自動回輪，把車子的位置擺正。當(dāng)將汽車完全倒入停車位時，屏幕提示信息更新為停車已完成，掛入空擋，輕松完成停車任務(wù)。

　　自動泊車系統(tǒng)通過傳感器系統(tǒng)感知環(huán)境信息，包括視頻傳感器（攝像頭），毫米波雷達(dá)，超聲波雷達(dá)等。根據(jù)傳感器系統(tǒng)的信息得出有效車位信息、車輛相對位置，從而決策泊車初始位置。電子控制單元（Electronic ControlUnit，簡稱ECU）根據(jù)傳感器信息，實時進(jìn)行環(huán)境建模，生成車輛運(yùn)動路徑，控制車輛無碰撞地自動運(yùn)動到泊車位。早期的自動泊車系統(tǒng)通常由以下部件組成：

　　1、傳感器系統(tǒng)：通常選用性價比比較高的超聲波傳感器，以及360度環(huán)視視頻系統(tǒng)。超聲波傳感器一般有12個，位于前后保險杠上，它們發(fā)射超聲波信號，然后接收從障礙物反射回來的信號，并根據(jù)從發(fā)射到接收信號的時間長短來評估與障礙物的距離。車輛保險杠正前方前雷達(dá)監(jiān)測距離為100cm，后方監(jiān)測的距離為120cm，其中左前和右前外側(cè)距離傳感器用于探測停車位的長度和寬度?，F(xiàn)在比較先進(jìn)的全自動泊車系統(tǒng)，會結(jié)合選用毫米波雷達(dá)系統(tǒng)，距離檢測和抗干擾能力更強(qiáng)。比如，為了支持功能強(qiáng)大的自動泊車技術(shù)，奔馳S級提供了多達(dá)12枚泊車?yán)走_(dá)。同時，360°攝像頭也能讓駕駛者在車內(nèi)知曉車輛周圍的情況，必要時也可以親自介入停車動作。

　　2、駐車定位系統(tǒng)（PTS）控制單元：位于行李箱中左側(cè)，主要有以下作用，讀取各種電子元件輸入信號，如車速、擋位狀態(tài)、點(diǎn)火開關(guān)狀態(tài)、電動方向機(jī)的狀態(tài)等信號，促動車距傳感器和警告元件，通過Flex Ray總線與CAN網(wǎng)絡(luò)通信。

　　3、警告元件：前部警告元件集成于儀表中，當(dāng)車速低于16km/h時，駐車系統(tǒng)切換至測量模式。后部警告元件位于后風(fēng)擋玻璃上方，在車速低于16km/h時，警告部分亮起向駕駛員發(fā)出視覺警告。

　　4、電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：由齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)、扭矩傳感器（A91b1）、電動電動機(jī)（A91m1）和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制單元（N68）組成，N68讀取A91b1的信號和來自ESP的輪速信號，據(jù)此促動A91 m1，從而帶動齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。

　　5、轉(zhuǎn)向管柱模塊控制單元：讀取方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向角速度，并通過Flex Ray總線與CAN R絡(luò)通信。

　　6、車輛穩(wěn)定系統(tǒng)控制單元：具有控制自適應(yīng)制動、制動力分配（EBD）、防抱死制動（ABS）、起步加速防滑控制（ASR）、電子牽引輔助（ETS）、制動輔助（BAS）等功能疤通過分析各傳感器（如輪速傳感器）傳來的信號，然后向ABS、ASR發(fā)出糾偏指令（正確的控制指令），來幫助車輛維持動態(tài)平衡使車輛可以在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的情形下，穩(wěn)定效果更加明顯。后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過度情況，后輪失控而甩尾，ESP便會迅速輕微制動外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子（注意：此時制動，不會使車輪抱死，旨在降低輪速）。在轉(zhuǎn)向不足時，ESP則會迅速輕微制動內(nèi)后輪，從而校正車輛行駛方向。

　　遍布車輛周圍的雷達(dá)探頭測量自身與周圍物體之間的距離和角度，然后通過車載電腦計算出操作流程配合車速調(diào)整方向盤的轉(zhuǎn)動。

　　該系統(tǒng)包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中央處理器和車輛策略控制系統(tǒng)，環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括圖像采集系統(tǒng)和車載距離探測系統(tǒng)，可采集圖像數(shù)據(jù)及周圍物體距車身的距離數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)線傳輸給中央處理器。中央處理器可將采集到的數(shù)據(jù)分析處理后，得出汽車的當(dāng)前位置、目標(biāo)位置以及周圍的環(huán)境參數(shù)，依據(jù)上述參數(shù)作出自動泊車策略，并將其轉(zhuǎn)換成電信號。車輛策略控制系統(tǒng)接受電信號后，依據(jù)指令作出汽車的行駛?cè)缃嵌?、方向等方面的操控，直至停車入位?/p>

　　不同的自動泊車系統(tǒng)采用不同的方法來檢測汽車周圍的物體。有些在汽車前后保險杠四周裝上了感應(yīng)器，它們既可以充當(dāng)發(fā)送器，也可以充當(dāng)接收器。這些感應(yīng)器會發(fā)送信號，當(dāng)信號碰到車身周邊的障礙物時會反射回來。然后，車上的計算機(jī)會利用其接收信號所需的時間來確定障礙物的位置。其他一些系統(tǒng)則使用安裝在保險杠上的攝像頭或雷達(dá)來檢測障礙物。但最終結(jié)果都是一樣的：汽車會檢測到已停好的車輛、停車位的大小以及與路邊的距離，然后將車子駛?cè)胪＼囄弧?/p>

　　通過上面順列式自動泊車的例子， 我們可以總結(jié)一下，一個好的自動泊車系統(tǒng)必須包含以下三個部分：

　　（1）傳感器系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要任務(wù)是探測環(huán)境信息，如尋找可用車位，在泊車過程中實時探測車輛的位置信息和車身狀態(tài)信息。在車位探測階段，采集車位的長度和寬度。在泊車階段，監(jiān)測汽車相對于目標(biāo)停車位的位置坐標(biāo)，進(jìn)而用于計算車身的角度和轉(zhuǎn)角等信息，確保泊車過程的安全可靠。

　?。?）中央控制系統(tǒng)：該系統(tǒng)為 APS 的核心部分，主要任務(wù)包括以下方面：

　　首先，接收車位監(jiān)測傳感器采集到的信息，計算車位的有效長度和寬度，判斷該車位是否可用；其次，規(guī)劃泊車路徑，根據(jù)停車位和汽車的相對位置，計算出最優(yōu)泊車路徑；再次，在泊車過程中，實時監(jiān)測。

　?。?）執(zhí)行系統(tǒng)：主要包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)。根據(jù)中央控制系統(tǒng)的決策信息，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)化為方向盤的角度，控制汽車的轉(zhuǎn)向。汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)控制汽車油門開度等，從而控制汽車泊車速度。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與汽車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，控制汽車按照指定命令完成泊車過程。

　　自動停車系統(tǒng)APS 的啟用需要滿足一定速度條件。APS 對于車輛行駛速度有限制，一般在車速低于30km/h 才可以啟用，從而進(jìn)行車位探測。除了上述的側(cè)方向泊車（順列式駐車）外，一般也必須支持垂直方向泊車。自動泊車功能模式包括側(cè)方向泊車、垂直方向泊車，還可附帶自動駛出功能。有的車型具備側(cè)方向泊車或垂直方向泊車中的一種，以側(cè)方向泊車居多，有的車型同時具備這兩種模式。

　　車位識別時對所需車位的長度或?qū)挾扔凶钚∫?。在車輛進(jìn)行車位識別時，會根據(jù)執(zhí)行自動泊車所需車位的最小長度或?qū)挾葋砼袛嘬囄皇欠窨捎?。?cè)方向泊車的情況下，一般要求車位最小長度是車身長度的 1.2 倍（約車長 +0.8 m到1.2m）；垂直方向泊車的情況下，一般要求車位最小寬度是車身寬度的 1.5 倍（約車寬+0.8 m）。

　　如果在泊車過程中，車輛制動、加速需要駕駛員控制，稱之為半自動泊車，之前大部分車型裝備的都是這類?，F(xiàn)在很多車企正在開發(fā)不需要駕駛員控制的全自動泊車，一般會和無人駕駛技術(shù)結(jié)合起來。

　　對于傳感器系統(tǒng)， 以前， 從成本考慮，大多使用超聲波傳感器。超聲波傳感器探測距離為 5～8 m，但無法識別車位線。如要識別車位線，需要增加攝像頭?，F(xiàn)在，結(jié)合無人駕駛的傳感器技術(shù)， 包括毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)的使用， 探測距離和探測精度可以得到很大提升。360度環(huán)繞視頻系統(tǒng)的使用， 也對自動泊車系統(tǒng)的車位線的識別，駕駛員實時監(jiān)測系統(tǒng)有了質(zhì)的提高。

　　自動泊車系統(tǒng)APS的技術(shù)難點(diǎn)，主要有以下一些：

　　（1）車位探測與識別的精準(zhǔn)度

　　超聲波傳感器近距范圍內(nèi)不受光線影響，數(shù)據(jù)處理簡單快速，易于做到實時控制，在測量距離、精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，但是存在波束角太大、方向性差、分辨率低、作用距離短等缺點(diǎn)。而攝像頭具有數(shù)據(jù)獲取量大、圖像信息量大、可探斜側(cè)面物體的優(yōu)點(diǎn)，但受環(huán)境因素影響較大、運(yùn)算量大。

　　總之，當(dāng)前的車位探測和識別手段各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何進(jìn)一步提升探測與識別的精準(zhǔn)度是 APS 推廣的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。

　?。?）路徑規(guī)劃

　　路徑規(guī)劃是 APS 的重要內(nèi)容，主要通過控制算法來實現(xiàn)。該過程分為 3 個階段，分別是車位外起始位置調(diào)整、泊車入位和車位內(nèi)姿態(tài)調(diào)整。

　　 車位外起始位置要在控制算法中設(shè)定相應(yīng)的距離、位置等條件，使得車輛位置滿足泊車條件；

　　 泊車入位階段要建立模型，進(jìn)行合理的路徑規(guī)劃；

　　 在調(diào)整階段，應(yīng)該針對車身相對于車位的位置和姿態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)分析，制定車輛在車位內(nèi)調(diào)整的方案，確保車輛符合條件。

　　以上控制策略的實現(xiàn)，均需要大量的實際停車數(shù)據(jù)分析，并結(jié)合系統(tǒng)采集到的具體車位條件，將理論和實際結(jié)合，才能順利實現(xiàn)路徑規(guī)劃。

　?。?）泊車入位過程控制

　　泊車入位是 APS 執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照路徑規(guī)劃控制車輛進(jìn)入車位，是 APS 的重要環(huán)節(jié)。路徑規(guī)劃是在傳感器測量的距離信息的基礎(chǔ)上制定的，但是其測量結(jié)果受環(huán)境影響較大，容易形成誤差。因此，在泊車入位的過程中，應(yīng)該注重對車輛入位過程的實時控制和調(diào)整，確保對環(huán)境數(shù)據(jù)的及時更新和對路徑的及時調(diào)整。

　　下面簡單闡述一下自動泊車系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢：

　　向全自動泊車發(fā)展

　　目前的 APS 還需要駕駛員的介入，未來將向更加智能化發(fā)展，實現(xiàn)全自動泊車，即在系統(tǒng)判定出合適的停車位后，駕駛員無需停留車內(nèi)，系統(tǒng)完全自動泊車并熄火。

　　環(huán)境識別更加全面

　　對車位周圍環(huán)境識別趨于更加全面，如增加對車位線的識別，保證車輛停入車位線之內(nèi)，可識別低矮的障礙物等，這需要在超聲波傳感器的基礎(chǔ)上增加攝像頭，或者使用攝像頭和毫米波雷達(dá)作為傳感器。

　　實現(xiàn)車庫自主泊車

　　在智能化車庫的配合下，由車庫與車輛之間的信息交互進(jìn)行引導(dǎo)，實現(xiàn)車輛在車庫中的自主泊車。