Система автономной парковки является дальнейшим развитием системы автоматической парковки. По своей сути данная система обеспечивает одно из направлений автоматического управления автомобилем. В настоящее время разработкой системы автономной парковки занимаются несколько компаний: Volkswagen с Bosch, BMW с Continental.
Дальше всех в своих изысканиях пошла BMW, предложив прототип системы автономной парковки под названием Remote Valet Parking Assistant (дословно – дистанционный помощник парковки). По заявлениям производителя система планируется к установке на серийные автомобили с 2016 года.
В системе Remote Valet Parking Assistant реализовано две основные функции:
предупреждение столкновения автомобиля в радиусе 360°;
автоматическая парковка автомобиля без участия водителя.
Функция предупреждения столкновения оказывает существенную помощь водителю, особенно при движении в стесненных условиях и условиях плохой видимости. Тем самым, дополнительно обеспечивается безопасность движения.
Автоматическая парковка без участия водителя (автономная парковка) позволяет экономить время, которое затрачивает водитель на парковку. Особенно эта функция актуальна при парковке в многоэтажных паркингах. Кроме того, система обеспечивает экономию парковочного пространства, позволяя поместить автомобиль в пространство, ограниченное 20 см с каждой стороны.
Конструкция системы автономной парковки включает входные устройства, электронный блок управления и исполнительные устройства.
К входным устройствам относятся лазерные радары (лидары) и дистанционный пульт управления. В системе используется четыре лидара, установленные по периметру автомобиля. Они сканируют пространство вокруг автомобиля и позволяют надежно идентифицировать различные препятствия (автомобили, людей, архитектурные формы и др.).
Активизация функции автономной парковки производится с помощью пульта дистанционного управления, в качестве которого выступает Smart Watch (интеллектуальные часы). В системе от Volkswagen в качестве пульта дистанционного управления используется смартфон. С помощью пульта дистанционного управления автомобили могут не только парковаться, но и самостоятельно выдвигаться к месту посадки водителя.
Сигналы от входных устройств поступают в электронный блок управления. Программа управления включает алгоритмы оценки препятствий, корректировки скорости и направления движения, поиска места парковки, навигации по определенному маршруту.
В зависимости от расстояния до препятствия блок управления снижает скорость вплоть до остановки или совершает маневр. В программу управления закладывается цифровой план здания конкретного паркинга, что позволяет двигаться без использования GPS сигнала. Актуально для закрытых паркингов, где сигнал спутника недоступен.
Электронный блок управления формирует управляющие сигналы, которые поступают в блоки управления различных систем автомобиля: системы управления двигателем, системы курсовой устойчивости, электроусилителя рулевого управления.
Неоспоримым преимуществом системы автономной парковки является то, что ее внедрение не требует дорогостоящих изменений в инфраструктуре паркингов. Поэтому в скором времени мы увидим ее на серийных автомобилях.
Почти десять лет назад появилась технология помощи водителю при парковке. Долгие годы данная технология развивалась, но массово на автомобилях не использовалась. Но за последние годы технология автономной парковки начала появляться на многих современных автомобилях. Большинство автопроизводителей в качестве дополнительного оборудования стали устанавливать систему автоматической парковки на свои новые автомобили.
Скорее всего, через несколько лет даже дешевые автомобили будут иметь автоматический парковочный ассистент. Компания БМВ также решили идти в ногу со временем. Так в новой инновационной электрической i3 инженеры компании установили автономную систему парковки. Данная Баварская система ничем не отличается от других подобных автономных парковочных ассистентов. Проезжая медленно по улице на автомобили система ищет свободное парковочное место с помощью радиолокационных датчиков. Датчики, которые установлены на переднем бампере сообщают системе о возможности припарковаться на стоянке.
Как только система определила возможность парковки, на приборной панели появляется специальный значок, предупреждающий водителя о возможности автономно припарковаться на стоянке. Для того, чтобы это сделать водителю остается остановить автомобиль и нажать специальную кнопку. После чего машина сама без участия водителя припаркуется на свободное место на стоянке.
Во время Европейской презентации BMW i3 в Австрии, один из представителей БМВ решил оригинально показать, как работает парковочный ассистент БМВ в реальных условиях. Для этого он закрепил на кнопку включающую систему автономной парковки специальную резинку, чтобы она была нажата постоянно ,и выбрав место для парковки, вышел из машины, чтобы продемонстрировать как работает автоматическая парковка. Машина без проблем самостоятельно припарковалась на стоянке.
Водитель за этим процессом следил со стороны. Несмотря на то, что парковочные ассистенты уже давно никого не удивляют, посмотрев видео парковки BMW i3, автономная система парковки удивляет снова. Все-таки пока непривычно видеть машину без водителя, которая самостоятельно паркуется на стоянке.
Внимание. Не пытайтесь повторить подобное, так как в случае подобного эксперимента есть вероятность, того что что-то пойдет не так и Ваш автомобиль попадет в аварию.
1. Обзор существующих разработок в области автономной парковки;
2. Составление математического описания четырёхколёсного транспортного средства с рулевым управлением Аккермана.
3. Создание компьютерной модели мобильного робота.
4. Разработка принципа формирования траектории движения при параллельной и перпендикулярной парковке транспортного средства.
5. Разработка системы управления выполнением маневра парковки четырёхколёсного робота и её прототипирование с помощью макета, созданного на базе LEGO Mindstorms NXT 2.0.
6. Разработка системы безопасности обеспечения безаварийного выполнения маневра.
В последние годы интерес к проблеме автономной парковки и системам, позволяющим избегать столкновений, значительно увеличился, а это показывает, что общество стало проявлять повышенный интерес к обеспечению безопасности, как водителей, так и пешеходов. Система управления автономной парковкой будет особенно полезна для начинающих водителей, у которых отсутствует достаточный опыт в выполнении маневра и которые своими действиями могут вызвать опасные ситуации для других участников движения.
Компьютерное моделирование в графическом пакете MATLAB Simulink, практические испытания разработанного прототипа мобильного робота, методы математического моделирования, методы идентификации, методы нечёткой логики, методы классической теории управления, методы организации и проведения экспериментов.
Автономная парковка — это система маневров, позволяющих автомобилю осуществлять параллельную, перпендикулярную или угловую парковку. Маневр парковки осуществляется посредством координированного управления углом поворота рулевого колеса и скорости, которая учитывает реальную обстановку в окружающей среде, чтобы обеспечить движение без столкновений в пределах доступного пространства.
Задача автономной парковки состоит из трёх частей: обнаружение места для стоянки, проектирование траектории движения, оценка ситуации и корректировка траектории при движении.
На данный момент для определения области стоянки и контроля процесса используют различные датчики (ультразвуковые, инфракрасные датчики, лидaры, видеодатчики, лазерные сканеры и др.) и камеры (компьютерное зрение).
Одной из самых сложных задач при создании системы автономной парковки является моделирование ситуации, т.е. проектирование необходимой траектории без столкновений с различными препятствиями, что находит своё решение в ряде различных методов.
В качестве объекта управления в данной статье рассматривается четырехколесный автономный мобильный робот с рулевым управлением по принципу Аккермана, представляющий собой макет заднеприводного автомобиля. Поворот рулевых колёс и приведение в движение ведущих колёс осуществляется с помощью двигателей постоянного тока, в качестве датчика расстояния используется ультразвуковой датчик, управления осуществляется с помощью микроконтроллерного блока управления LEGO Mindstorms NXT 2.0.
Основными результатами научного-исследовательской работы является система управления автономной парковки, позволяющая выполнить маневр с учётом принятых допущений и установленных зон безопасности. Проведены успешные испытания на макете четырёхколёсного мобильного робота. Результаты испытаний показали корректность предложенных решений. Также, была разработана система безопасности с использованием регулятора на основе теории нечётких множеств, которая позволяет обеспечить защиту различных участников движения от неучтённых статических препятствий и от изменяющихся во времени динамических помех.
2. Darıo Maravall, Miguel Angel Patricio, Javier de Lope Automatic Car Parking: A Reinforcement Learning Approach: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, IWANN 2003, LNCS 2686, pp. 214-221.
3. Tzuu-Hseng S. Li, Chi-Cheng Chang, Ying-Jie Ye, and Gui-Rong Tasi Autonomous Parking Control Design for Car-Like Mobile Robot by Using Ultrasonic and Infrared Sensors : RoboCup 2005: Robot Soccer World Cup IX, LNAI 4020, 2006, pp. 472-479.
4. F. Cuesta and A. Ollero Intelligent Mobile Robot Navigation: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, STAR 16, 2005, pp. 159–188.
5. Peter Corke Robotics,Vision and Control Fundamental Algorithms in MATLAB: Springer Tracts in Advanced Robotics ISSN 1610-7438, 2011.