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自動泊車系統(tǒng) 摘要：現(xiàn)在城市發(fā)展迅速，汽車保有量快速增長，泊車環(huán)境日益復雜，所以自動泊車系統(tǒng)將成為汽車安全輔助系統(tǒng)之一。自動泊車系統(tǒng)使用傳感器實現(xiàn)自動定位，使用電動轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)方向盤自動控制。 關(guān)鍵詞：自動泊車，超聲波傳感器，電動轉(zhuǎn)向 一、引言：自動泊車系統(tǒng)是通過傳感器系統(tǒng)和電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)密切配合實現(xiàn)的。合理的安裝超聲波傳感器群組實現(xiàn)對車身周邊環(huán)境自動感知，再通過方向盤進行電動轉(zhuǎn)向控制，根據(jù)智能控制器的輸出來實現(xiàn)車輛動作的自動控制，但是檔位與剎車還是需要人為控制，現(xiàn)在還達不到全智能化。 二、超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 1、超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時它接收到超聲波時，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。 圖1 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)圖 2、超聲波傳感器測距原理 超聲波傳感器發(fā)出的超聲波是一種傳遞信息的媒體，它與機械振動密切相關(guān)，可以由物體的撞擊、運動所產(chǎn)生的機械振動以波的形式向外傳播。超聲波的物理特性： （1） 傳播類似于光線，遵循幾何光學的規(guī)律，速度與聲波相同； （2） 波長很短，方向性強： （3） 能夠產(chǎn)生窄脈沖: （4） 功率大，超聲波能夠產(chǎn)生并傳遞強大的能量。 因為聲波在介質(zhì)中以縱波傳播，所以當聲波遇到尺寸大于他的波長時的目標物體阻擋時就會發(fā)生反射，而反射波就是我們通常稱的回聲?；芈曉诳諝饨橘|(zhì)中傳播的速度是已知的，通過測量聲波從聲源到達目標然后返回聲源的時間，就可以計算出聲波到目標的距離。 圖2 超聲波傳感器工作原理圖 3 、自動定位的實現(xiàn)原理 由超聲波的物理特性可以得出要實現(xiàn)準確的自動定位有效的測量出車輛周圍環(huán)境信息，必須要多個傳感器聯(lián)合使用。為實現(xiàn)平行泊車及泊車位的位置預測一共需要安裝16個超聲波傳感器，車身兩側(cè)各需裝6個，3個為一組，分別裝在車身的前后部；車頭車尾各安裝2個。車身兩側(cè)的傳感器為找車位倒車提供準確的環(huán)境信息；車頭車尾的傳感器為車輛進入泊車位時提示前進方向，調(diào)整車輛姿態(tài)。 圖3 超聲波傳感器布局 三、超聲波傳感測量誤差的分析 1、數(shù)據(jù)分析 表1 部分測量誤差表 （CM） 實際距 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 測量距離 0 12.7 22.6 32.6 42.3 52.3 61.4 71.6 81.4 91.2 誤差 0 2.7 2.6 2.2 2.3 2.3 1.4 1.6 1.4 1.2 實際距離 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 測量距離 100.6 110.5 120.9 130.6 139.7 150.4 160.2 170.4 181.1 190.6 誤差 0.6 0.5 0.9 0.6 —0.3 0.4 0.2 0.4 1.1 0.6 通過上表可以知道超聲波傳感器所測量的距離與實際的距離存在一定的誤差，距離越小誤差越大。 2、影響超聲波測量主要因素 （1）空氣密度 聲速受密度的影響較大，空氣密度主要受壓強、溫度、濕度等因素的影響。所以，在不同的環(huán)境中測量出來的距離會出現(xiàn)誤差。 （2）聲波的反射問題 當被測物體與傳感器成一定角度的時候，所探測的距離和實際距離有個三角誤差；在特定的角度下，發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，因此無法產(chǎn)生回波，也就無法產(chǎn)生距離讀數(shù)，這時超聲波傳感器會忽視這個物體的存在；在探測墻角或者類似結(jié)構(gòu)的物體時會出現(xiàn)多次反射現(xiàn)象，聲波經(jīng)過多次反彈才被傳感器接收到，因此實際的探測值并不是真實的距離值。 （3）時間測量的誤差 超聲波傳感器接收到由物體反射回來的時間脈沖由于各種原因接收到的時間脈沖并不是實際的時間脈沖；超聲波傳感器內(nèi)部電路的電阻電容存在熱噪聲，導致電路延遲引起測量時間誤差；超聲波傳感器所接收到的超聲波可能是被被測量物體側(cè)面或側(cè)面旁其他物體漫反射，所以，測量的距離并不是實際距離。 圖4 超聲波傳感器接收電路圖 3、使用注意事項 由于超聲波傳感器在實際測量中存在一定的誤差，為了能夠減小測量誤差，在平時的使用要注意以下事項： (1)安裝高度：一般離地：50~65cm。 (2)經(jīng)常清洗探頭，防止積土。 　(3)不要用堅硬的東西將探頭表面遮住，會產(chǎn)生誤報或測距不準，如泥漿把探頭表面覆蓋。 　(4)冬天避免結(jié)冰。 　(5)注意探頭安裝朝向，要按UP朝上安裝。 　(6)探頭不建議安裝在金屬板材上，因為金屬板材振動時會引起探頭共振，產(chǎn)生誤報。 四、目前的自動泊車輔助系統(tǒng)主要功能 自動倒車輔助系統(tǒng)會運用超聲波傳感器掃描道路兩側(cè)，通過比較停車空間和車身長度來尋找合適的停車位。發(fā)現(xiàn)適合的位置后，聲音的緊密程度會自動提示，系統(tǒng)會自動引導車輛進入駐停區(qū)域，掛上倒車檔，自動倒車輔助系統(tǒng)即會自動控制轉(zhuǎn)向操作，此時您只需控制油門和制動，即可將車停進停車位。此外，中文導航系統(tǒng)的液晶顯示屏，會直接顯示障礙物與車輛之間位置關(guān)系的圖像，使駕駛者更從容實現(xiàn)對車輛的控制。 五、結(jié)束語 自動泊車輔助系統(tǒng)作為汽車智能發(fā)展的代表系統(tǒng)，在今后的汽車中將會更好的改善汽車的舒適性與安全性。目前的泊車輔助系統(tǒng)，并未真正意義實現(xiàn)自動泊車，未來這將是主要的研究方向，希望這套系統(tǒng)在今后的車上能夠做到自動防撞功能。 參考資料 1蘇煒、龔辟建、潘笑.超聲波測距誤差分析.武漢：傳感器技術(shù)，2004年06期 2孫傳錚、蔡玉良.單片微機超聲波汽車倒車測距儀.上海：微機與應用，1996年07期 3吳妍.汽車倒車雷達預警系統(tǒng)研究.武漢：武漢理工大學，2007 4吳諧.智能自動泊車系統(tǒng)研究.南京：南京理工大學，2008 5李建鋒.汽車輔助系統(tǒng)的控制策略和算法研究.西安：西南交通大學，2010