自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)（Automated Parking System，APS）可以通過(guò)車(chē)輛周身搭載的傳感器測(cè)量車(chē)身與周?chē)h(huán)境之間的距離和角度，收集傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算出操作流程，同時(shí)調(diào)整方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)停車(chē)入位。該技術(shù)為停車(chē)帶來(lái)的便利性受到消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。

　　1、功能概述

　　日常生活中側(cè)方向泊車(chē)較常見(jiàn)，停車(chē)時(shí)大多無(wú)人指導(dǎo)和幫助，泊車(chē)空間相對(duì)狹小，難度較大。自動(dòng)泊車(chē)過(guò)程可以分為 3 個(gè)部分，分別是車(chē)位探測(cè)、路徑規(guī)劃和路徑追蹤：

　　車(chē)位探測(cè)就是利用超聲波傳感器等監(jiān)測(cè)本車(chē)與路邊車(chē)輛的距離信息，判斷車(chē)位的長(zhǎng)度是否滿足停車(chē)要求；

　　路徑規(guī)劃是中央處理器根據(jù)汽車(chē)與目標(biāo)停車(chē)位的相對(duì)位置等數(shù)據(jù)，得出汽車(chē)的當(dāng)前位置、目標(biāo)位置及周?chē)沫h(huán)境參數(shù)，據(jù)此規(guī)劃計(jì)算出最佳泊車(chē)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(hào)傳達(dá)給執(zhí)行器，依據(jù)指令引導(dǎo)汽車(chē)按照規(guī)劃好的路徑泊車(chē)。

　　2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展

　　APS 最早在 1992 年由大眾在其概念車(chē) IRVW Futura 上搭載，該車(chē)型在行李箱中安裝了如同個(gè)人電腦大小般的計(jì)算機(jī)來(lái)控制整個(gè) APS，由于成本較高，后來(lái)并沒(méi)有將該系統(tǒng)量產(chǎn)。

　　2003 年，豐田開(kāi)始在普銳斯上提供選裝 APS 功能；

　　2005 年，雪鐵龍開(kāi)發(fā)出 City Park 系統(tǒng)，可以完成側(cè)方停車(chē)、正面停車(chē)、倒車(chē)停車(chē)等幾個(gè)動(dòng)作；

　　2006 年，英國(guó)版普銳斯加裝 APS 功能約為 700 美元。

　　隨著該技術(shù)成本的降低和技術(shù)水平的進(jìn)一步提升，現(xiàn)在已經(jīng)有大眾、寶馬、奔馳等多個(gè)企業(yè)的車(chē)型裝備了該系統(tǒng)。

　　對(duì)于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品而言，APS 從高檔轎車(chē)搭載逐漸擴(kuò)展到了向中檔轎車(chē)搭載，10 萬(wàn)～15 萬(wàn)元的緊湊型轎車(chē)的高配版已經(jīng)開(kāi)始搭載 APS，如科魯茲、福克斯等。日系品牌方面，在凱美瑞、銳志、奇駿等產(chǎn)品的高配車(chē)型上搭載了 APS。從自主品牌來(lái)看，東南 DX7 和吉利博瑞的部分車(chē)型也開(kāi)始搭載 APS。

　　3、技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)

　　3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　（1）傳感器系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要任務(wù)是探測(cè)環(huán)境信息，如尋找可用車(chē)位，在泊車(chē)過(guò)程中實(shí)時(shí)探測(cè)車(chē)輛的位置信息和車(chē)身狀態(tài)信息。在車(chē)位探測(cè)階段，采集車(chē)位的長(zhǎng)度和寬度。在泊車(chē)階段，監(jiān)測(cè)汽車(chē)相對(duì)于目標(biāo)停車(chē)位的位置坐標(biāo)，進(jìn)而用于計(jì)算車(chē)身的角度和轉(zhuǎn)角等信息，確保泊車(chē)過(guò)程的安全可靠。

　　（2）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(chē)位監(jiān)測(cè)傳感器采集到的信息，計(jì)算車(chē)位的有效長(zhǎng)度和寬度，判斷該車(chē)位是否可用；其次，規(guī)劃泊車(chē)路徑，根據(jù)停車(chē)位和汽車(chē)的相對(duì)位置，計(jì)算出最優(yōu)泊車(chē)路徑；

　　再次，在泊車(chē)過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

　　（3）執(zhí)行系統(tǒng)：主要包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。根據(jù)中央控制系統(tǒng)的決策信息，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將數(shù)字控制量轉(zhuǎn)化為方向盤(pán)的角度，控制汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)控制汽車(chē)油門(mén)開(kāi)度等，從而控制汽車(chē)泊車(chē)速度。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，控制汽車(chē)按照指定命令完成泊車(chē)過(guò)程。

　　3.2 技術(shù)特點(diǎn)

　　（1）APS 啟用需要滿足一定速度條件。APS 對(duì)于車(chē)輛行駛速度有限制，一般在車(chē)速低于 30km/h 才可以啟用，從而進(jìn)行車(chē)位探測(cè)。

　　（2）具備側(cè)方向泊車(chē)、垂直方向泊車(chē)功能模式中的一種或兩種。自動(dòng)泊車(chē)功能模式包括側(cè)方向泊車(chē)、垂直方向泊車(chē)，還可附帶自動(dòng)駛出功能。有的車(chē)型具備側(cè)方向泊車(chē)或垂直方向泊車(chē)中的一種，以側(cè)方向泊車(chē)居多，有的車(chē)型同時(shí)具備這兩種模式。

　　（3）車(chē)位識(shí)別時(shí)對(duì)所需車(chē)位的長(zhǎng)度或?qū)挾扔凶钚∫蟆Ｔ谲?chē)輛進(jìn)行車(chē)位識(shí)別時(shí)，會(huì)根據(jù)執(zhí)行自動(dòng)泊車(chē)所需車(chē)位的最小長(zhǎng)度或?qū)挾葋?lái)判斷車(chē)位是否可用。側(cè)方向泊車(chē)的情況下，一般要求車(chē)位最小長(zhǎng)度是車(chē)身長(zhǎng)度的 1.2 倍（約車(chē)長(zhǎng) +0.8 m）；垂直方向泊車(chē)的情況下，一般要求車(chē)位最小寬度是車(chē)身寬度的 1.5 倍（約車(chē)寬 +0.8 m）。

　　（4）半自動(dòng)泊車(chē)和全自動(dòng)泊車(chē)。如果在泊車(chē)過(guò)程中，車(chē)輛制動(dòng)、加速需要駕駛員控制，稱之為半自動(dòng)泊車(chē)，目前大部分車(chē)型裝備的都是這類(lèi)。也有企業(yè)在開(kāi)發(fā)不需要駕駛員控制的全自動(dòng)泊車(chē)。

　　（5）大多使用超聲波傳感器。APS 使用超聲波傳感器是主流的技術(shù)方案，探測(cè)距離為 5～8 m，但無(wú)法識(shí)別車(chē)位線。如要識(shí)別車(chē)位線，需要增加攝像頭。

　　3.3 技術(shù)難點(diǎn)

　　（1）車(chē)位探測(cè)與識(shí)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(jiǎn)單快速，易于做到實(shí)時(shí)控制，在測(cè)量距離、精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)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)。

　　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(chē)位探測(cè)和識(shí)別手段各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何進(jìn)一步提升探測(cè)與識(shí)別的精準(zhǔn)度是 APS 推廣的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。

　　（2）路徑規(guī)劃

　　路徑規(guī)劃是 APS 的重要內(nèi)容，主要通過(guò)控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該過(guò)程分為 3 個(gè)階段，分別是車(chē)位外起始位置調(diào)整、泊車(chē)入位和車(chē)位內(nèi)姿態(tài)調(diào)整。

　　車(chē)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(chē)輛位置滿足泊車(chē)條件；

　　泊車(chē)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(duì)車(chē)身相對(duì)于車(chē)位的位置和姿態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)分析，制定車(chē)輛在車(chē)位內(nèi)調(diào)整的方案，確保車(chē)輛符合條件。

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

　　（3）泊車(chē)入位過(guò)程控制

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

　　4、技術(shù)市場(chǎng)應(yīng)用

　　近幾年來(lái)，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始在乘用車(chē)上搭載 APS，從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，裝備 APS 的主要車(chē)型如表 1 所示。

　　表 1  裝備 APS 的主要車(chē)型

　　自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)

　　根據(jù) 2013～2015 年的市場(chǎng)裝備情況可知，目前裝備 APS 的車(chē)輛迅猛增長(zhǎng)，2015 年全年 APS 的裝備量達(dá)到 41.77 萬(wàn)套。從增長(zhǎng)率來(lái)看，2014 年市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇促使主流企業(yè)通過(guò)增加科技配置的投入來(lái)提振銷(xiāo)量，因此APS的裝備量增長(zhǎng)較快，與 2013 年相比增幅為 36.56%。進(jìn)入 2015 年，APS 裝備量繼續(xù)攀升，增速高達(dá) 56.32%，如圖 1 所示。

　　圖 1  2013～2015 年 APS 裝備量

　　圖 2  2013~2015 年 APS 裝備率

　　根據(jù)市場(chǎng)裝備率來(lái)看，APS 的裝備率逐年攀升，但目前僅有 2.77%，如圖 2 所示。隨著 APS 精度的提高和成本的下探，其市場(chǎng)空間將進(jìn)一步打開(kāi)。

　　自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)

　　圖 3  2013～2015 年 APS 裝備量各車(chē)型級(jí)別占比

　　從車(chē)型級(jí)別來(lái)看，APS 裝備的主要市場(chǎng)是中型車(chē)，但是近年來(lái)中型車(chē)裝備量占比逐年下滑，從 2013 年的 73.23 %下降到 57.81%；中大型車(chē)的裝備量占比逐年上升，由 2013 年的 0.11%上升至 2015 年的 13.79%；緊湊型車(chē)的裝備量占比較為穩(wěn)定，3 年來(lái)均維持在 26%～30% 的范圍內(nèi)，如圖 3 所示。

　　5、技術(shù)發(fā)展前景

　　5.1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　（1）向全自動(dòng)泊車(chē)發(fā)展

　　目前的 APS 還需要駕駛員的介入，未來(lái)將向更加智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)泊車(chē)，即在系統(tǒng)判定出合適的停車(chē)位后，駕駛員無(wú)需停留車(chē)內(nèi)，系統(tǒng)完全自動(dòng)泊車(chē)并熄火。

　　（2）環(huán)境識(shí)別更加全面

　　對(duì)車(chē)位周?chē)h(huán)境識(shí)別趨于更加全面，如增加對(duì)車(chē)位線的識(shí)別，保證車(chē)輛停入車(chē)位線之內(nèi)，可識(shí)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，或者單獨(dú)使用攝像頭作為傳感器。

　　（3）實(shí)現(xiàn)車(chē)庫(kù)自主泊車(chē)

　　在智能化車(chē)庫(kù)的配合下，由車(chē)庫(kù)與車(chē)輛之間的信息交互進(jìn)行引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛在車(chē)庫(kù)中的自主泊車(chē)。

　　5.2 市場(chǎng)預(yù)判

　　結(jié)合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)分析，可以預(yù)見(jiàn) APS 的普及率將進(jìn)一步提高。隨著 APS 使用頻率和用戶體驗(yàn)的提升，市場(chǎng)需求有望進(jìn)一步打開(kāi)。預(yù)計(jì) 2020 年，APS 在狹義乘用車(chē)市場(chǎng)的新車(chē)裝備率將達(dá)到 20%，年市場(chǎng)銷(xiāo)量達(dá)到 400 萬(wàn)輛。