自动泊车技术概述

1、什么是自动泊车

自动泊车系统能够通过遍布于车辆周围的先进传感器网络实时感知并分析周围环境数据以及可利用的有效停车位区域，并基于获取的数据精准计算出最合理的停车位布局方案以及对应的行进路线，在此基础之上实现对车辆转向与加速/减速操作的精确控制从而达到实现半自动化或完全自动化程度很高的停车效果

2、自动泊车的分类

主要从自动驾驶技术的角度来看,自动泊车主要可分为以下几种产品形态:半自动型泊车、全自动化泊车、记忆型泊车以及智能化辅助泊车等四类功能模块.随着自动驾驶技术的不断更新升级,自动泊车功能的实际应用价值也在不断提升.

2.1 自动泊车 APA

2.1.1 半自动泊车 S-APA

半自动泊车（Semi-Automatic Parking Assist, S-APA）基于车辆搭载的超声波传感器实现停车位感知功能，并向驾驶员传递停车位信息及行驶路线规划。该系统通过自动控制方向盘转向来引导车辆进入预设停车位。驾驶员则需根据仪表盘指示对车辆纵向位置进行操作以完成停车动作。值得注意的是该系统仅适用于经验丰富的专业驾驶员日常使用；其操作流程较为复杂且对驾驶技术有一定要求；因此用户体验并不理想

2.1.2 全自动泊车 F-APA

全自动泊车（Full-Automatic Parking Assist, F-APA）采用全自动化技术能实现车辆在横向与纵向方向上的精确控制。但驾驶员必须始终对其运行状态保持高度关注，并采取必要措施确保系统的正常运作。从而确保整个泊车过程的安全性。属于L2级别的泊车辅助系统。

当汽车处于低速巡航状态时

AP Auto Parking System仅依赖简单的传感器即可实现精准定位与避障功能。该系统配备8只前后分布的UPA超声波雷达（即通常所说的倒车雷达），其探测范围虽窄却覆盖广泛区域（通常能检测到约3米外的目标）。此外，在车辆两侧配备了4只APA超声波雷达（这些设备能在约5米外进行有效检测），其覆盖范围虽小但适用于特定场景（即通常所说的倒车辅助功能）。

该系统负责在汽车低速巡航时处理空库位的探测与验证任务。当汽车以低速驶过空闲停车位时，在前侧安装的APASonar雷达感知到探测距离呈现出先减小、再增加、最后再次减小的变化趋势。一旦车辆控制器检测到这一变化模式，则能根据当前车速等参数推断出停车位的宽度以及是否为空状态。同样位于车辆后方安装的APASonar雷达也会捕捉到类似的探测数据，并通过这些信息对潜在停车位进行验证评估。在整个泊车操作过程中，在前后的8个UPA传感器持续监测周围环境状况，并实时更新修正泊车轨迹路径以避免碰撞风险。

基于传感器组件的分类下

2.2 遥控泊车RPA

该系统采用RPA（Remote Parking Assisted）命名策略，在APA自动泊车技术体系之上进行了延伸开发。其车载传感器配置方案与早期版本具有相似性。该系统的出现有效地解决了汽车停放后自驾车门难以开启所带来的不便。例如，在停车位两侧均已停放车辆的情况中，则无法顺利开启自驾车门；又或者位于较为狭窄停车位的位置上时，则可能因空间限制导致操作困难。

在低速行驶时找到空闲停车位后,车辆被挂入停车档从而可以让驾驶员离开。在车位旁,通过手机发送泊车指令从而实现对车辆的自动泊车操作。遥控泊车涉及汽车与手机之间的通信,目前最常用的稳定通信方式是蓝牙连接,虽然其传输距离没有4G信号远,但4G信号也无法确保所有区域都能实现稳定通信。RPA远程遥控泊车辅助系统相较于APA系统,增加了与驾驶员进行沟通的车载蓝牙模块以提升操作便利性

2.3 记忆泊车 HPP

该方案（Home-Zone Parking Pilot计划）能够在较为远端的距离以及复杂的环境下实现车辆的自动入库与出库操作。
基于SLAM技术框架。
通过车身传感器收集数据并存储用户常用下车点、停车点以及行进路线信息。
当车辆再次到达该位置时系统会根据预先记录的路线自动复现用户的停车轨迹以替代驾驶员执行最后停靠区域内的低速行驶与停车位。

在外界环境发生重大变化导致记忆泊车功能无法正常运行时（即），记忆泊车系统将迫使驾驶员接管车辆或返回原有位置，并对应L3级别（即）。该系统特别能解决家庭区域私人停车位、园区及办公场所内固定停车场的停车难题，并无需先期获取高精度地图数据。特别适用于频繁和频繁的停车操作场景。

2.4 自主代客泊车 AVP

**自主代客泊车（Automated Valet Parking, AVP）**是指该系统允许用户选择指定的下车点后进行离车操作；通过手机APP发布泊车指令后, 可以实现车辆自动识别并驶向停车场对应的停车位, 用户无需进行操纵与监控；与此同时, 该系统也支持取车功能, 即通过手机APP发布取车指令后, 车辆将自动从停车位驶向指定的上客点. 在上述操作过程中, 车辆均需遵守既定的道路交通规则以及由停车场运营方所制定的具体场内交通规则.

该系统具备车内无乘员的特点。通过部署更精确的环境感知系统（需使用高精度地图）、更强的计算能力以及更为先进的自动驾驶算法**（该系统具备完成智慧停车场内低速自动引导、自主避让障碍物、智能车位识别及车辆自动进出等功能）** ，目前行业内普遍认为首个实现商业化应用的L4级自动驾驶技术。

相较于更为完善早期泊车辅助系统AVP不仅需要实现车辆泊入车库的功能还需要从驾驶员下车点低速行驶至库位旁这一特定场景下为了更加安全地行驶至库位旁必须提升汽车的远距离感知能力其中前视摄像头成为了最优的选择因为地上停车场不像开放道路其场景相对单一高速运动的汽车较少对于持续低速行驶的车辆更容易避免突发状况的发生

常用的激光雷达和毫米波雷达未被采用的主要原因是：首先是因为激光雷达的价格过于高昂，在其价格降至可行水平之前，并未被列入大多数汽车制造商的量产计划；其次是因为毫米波雷达受限于其基于物理原理的工作机制，在低速环境下运行效果欠佳，并且在地下车库中使用时信号质量较差而未予考虑。

2.5 总结

APA： 处于主驾驶位置的人释放了双手双脚，在此状态下必须留意周围的环境，并在必要时执行刹车动作待命。

RPA： 人们通常在车辆外部活动，在狭窄停车位中（尤其是停车后由于车门不便开启的情况下），操作者需要像照顾小孩子行走那样持续观察车辆位置，并借助手机APP来完成紧急制动操作。

HPA： 可以录制地图，实现固定路线的自主泊车。

AVP： 按照酒店级服务标准执行车位查找及接送车辆工作。在AVP功能模块中采用不同的技术路线实现车位自动识别与接送服务，在具体实现上大致可分为车端与场端两大类

3、自动泊车系统结构

上文提到的几种自动泊车系统，在自动驾驶的不同级别下均具备四种核心功能：环境感知能力、中央控制决策能力、执行操作能力以及与人机交互的能力。

3.1 感知系统

1.超声波传感器

超声波雷达采用高于40千赫兹的连续脉冲发射信号，在基于时间差原理的基础上测量障碍物距离范围达到15厘米至50米之间。该装置通常可实现约±1至±3厘米的测距精度，并具备短距离探测精确度高（约在±1至±3厘米范围内）、技术成熟可靠（运行稳定无故障）、成本低廉（设备体积小且价格合理）以及不依赖光照环境等多种优点。该技术广泛应用于倒车辅助系统及自动泊车技术领域

2.车载摄像头

车载摄像头利用镜头和图像传感器实现图像信息的采集功能。其主要功能包括障碍物探测、车道线识别、道路数据解析、地图生成以及位置辅助确定等。

该系统采用环视摄像头作为车载摄像头。为了全面感知车周环境，在车辆前方、后方及左右外后视镜周围共四个方位布置了相应的环视摄像头，并通过技术手段获取周围区域的画面信息。随后对获取到的画面信息进行图像畸变校正处理并结合拼接技术生成车身周边区域的画面综合，在此基础上运用算法完成车位线识别及障碍物探测等功能

3.毫米波雷达

车载型毫米波雷达配备天线装置发送毫米波信号（频率范围为1至10毫米），通过对反射波的数据处理来测定车辆与探测目标之间的相对距离、速度以及运动方向和轨迹信息。该系统具备无论天气如何、全天候运行；覆盖距离远达数百米；且具有较高的探测精确度等特点，在高级别自动驾驶系统中扮演着关键角色。

4.激光雷达

激光雷达通过激光脉冲实现厘米级探测精度，并以高速频率收集距离数据生成"点云"从而构建对外界环境的三维模型相较于基于毫米波的技术该系统在精准度覆盖范围及稳定性等方面具有显著优势主要应用于L3及以上高级别的自动驾驶系统同时该技术也将被用于开发自动泊车辅助系统以解决现有传感器技术所面临的局限性

5.车身传感器

车载传感器收集转向数据、车速数据以及方位数据等，并通过这些数据获取自动驾驶车辆的方向盘转向角度、行驶速度以及车辆位置状态

6.传感器配置方案

为确保泊车系统能在各种复杂环境中可靠地感知环境并识别障碍物与异常事件，在技术路线选择上多采用了多传感器融合感知方案这一主流方法。
目前，在实现自动泊车功能的实际需求下，在技术方案上主要采用超声波与视觉信息相结合的方法来解决L2及L2+级别自动泊车系统的相关问题。
而针对更高阶的泊车系统（如L3+级别），则需要结合前视摄像头、毫米波雷达等多种传感器进行信息融合以提升感知精度。
对于最高端的自动驾驶车辆（如L4级别），其核心技术之一是精确的地图构建，并且需要持续更新地图数据以保证系统的准确性。

3.2 中央控制系统

该系统主要负责实现车辆的自动泊车功能。通过数据采集与处理技术收集并分析相关信息后，在感知系统的基础上计算并确定车辆当前位置、目标位置以及周围环境信息，并基于上述数据判断停车可行性条件。随后通过路径规划算法计算出最优行驶路径，并在此基础上生成相应的控制指令。这些控制信号将被下发至相关执行机构的信号包括转向力矩和转弯角度数据。同时系统会按照预先设定好的逻辑流程将停车位相关信息传递给驾驶席位上的HMI设备

3.3 执行系统

执行系统的职责是在接收到泊车控制器发出的指令后，在其控制下调节车辆的方向盘、加速踏板以及制动装置等设备工作以确保车辆能够按照预先规划好的泊车路线顺利完成泊车动作并随时准备好应对突发情况下的紧急停车请求