福建师范大学协和学院大学生创新训练项目申报书.docx

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1、福建师范大学协和学院大学生创新训练项目申报书项目编号项目名称泊客松基于树莓派的自动泊车系统项目负责人庄福顺联系电话所在学院福建师范大学协和学院学号专业班级通信工程二班指导教师兰其斌、黄小芬E-maiI申请日期2019年11月起止年月2023年1月到2023年1月福建师范大学协和学院二。一九年十月填写须知一、项目分类说明：1 .创新训练项目是本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性实验方法的设计、设备和材料的准备、实验的实施、数据处理与分析、总结报告撰写等工作。2 .创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、

2、开展可行性研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3 .创业实践项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、项目编号先不填，项目起止年月填写2023年1月至2023年1月。三、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。四、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。五、表格中的字体小四号仿宋体，1.5倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢

3、笔或水笔签名。均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。六、推荐上报的计划项目由系领导在申报书上签署意见、签字并加盖公章后，一式二份（均为原件），报送学生事务部。基本情况项目称泊客松一一基于树莓派的自动泊车系统所属学科学科一级类：电子学与通信学科二级类：通信工程申请金额5000元起止年月2023年1月至2023年1月负责人姓名庄福顺性别男民族汉出生年月1997年12月学号联系电话指导教师兰其斌联系电话负责人曾经参与科研的情况2019年7月，获福建省“锐智杯”智能设计大赛二等奖2019年8月，获全国电子设计大赛三等奖”指导教师承担科研课题情况1.20092011,福建省教育厅科技B类项目：校园网中无线

4、局域网的安全管理策略研究（JBO9086）2.2012014,福建省教育厅科技A类项目：基于特征跟踪的心脏超声序列图像压缩技术研究（JA1I296）3.20132016,福建省教育厅科技A类项目：基于压缩感知超声图像重构算法的研究（JA13367）4.20182023,院科技项目：基于深度学习的超声心动图像配准技术研究5.20182023,福建省本科高校教育教学改革研究项目：基于校企协同创新的新工科应用型通信人才创新创业能力培养探索与实践指导教师对本项目的支持情况针对基于机器学习的目标物体识别算法优化及实现将给予技术支持。项目参加各级各类创新创业竞赛及获奖情况、入驻创业园情况获福建省“锐智杯”

5、智能设计大赛二等奖、全国电子设计大赛三等奖”项目组主要成员姓名学号专业班级所在系项目中的分工庄福顺通信工程2班信息技术系硬件和软件开发林煜彬通信工程2班信息技术系树莓派功能开发林腾星通信工程2班信息技术系软件App开发赖小娱通信工程2班信息技术系树莓派与传感器连接王静雯通信工程2班信息技术系软件App开发二、立项依据（可加页）（一）项目简介“泊客松”是为了帮助驾驶者快速，准确的完成泊车操作，运用树莓派与STM32相结合的自动泊车系统。它将识别到的图片实时传输到客户端，客户端通过图像识别实现停车位路线检测与机器学习的方法，合理规划路线并发送指令完成停车，“泊客松”可通过手机预约车位并进行实时监控

6、。（二）研究目的随着汽车数量逐年急剧增多，泊车位停车场的数量却跟不上七增长的步伐，越来越多的人为如何泊车而发愁。日渐拥挤的泊车环境要求人们对汽车的泊车技术更加地娴熟，这就更加重了人们的生活质量。因此，解决泊车过程中的不便利，消除安全隐患，迅速、准确、安全地将汽车停靠在合适的位置，逐渐引起了人们的关注。自动泊车系统是各自动驾驶或者驾驶辅助功能中民众需求呼声最高的系统。在德国、美国、法国、中国等等调研中都可以发现，自动泊车的功能是最受消费者亲睐的。自动泊车包括更进一步的代客泊车，这些自动泊车的系统非常受政府重视，也是非常重要的自动驾驶产品。有机构预测，在2023年左右，自动泊车系统在中国市场的渗透

7、率会达到30%左右，市场规模可能会超过100亿元。为此我们设计了“泊客松”，帮助驾驶者快速、安全地完成泊车操作，从而减轻驾驶员负担，减少交通事故，有效提高汽车的智能化程度，增加汽车的附加值，从而带来巨大的经济效益。()研究内容1 .基于树莓派技术设计智能泊车系统的整体框架。2 .结合GPS定位模块、摄像头图像采集传输模块、超声波避障、巡线、实时监控、手机预订等设计为一体化的智能泊车系统进行自动泊车。3 .使用树莓派实现不同场所相关数据的实时采集。传感器将采集信息送至单片机，并使数据和控制信息与服务器同步。车主可通过手机进行远程监视与操作,若出现特殊情况，车主立马知晓并给予解决。4 .根据现实生

8、活中停车场环境，建立车辆的运动学模型。5 .通过APP使路线智能化。运用规划循迹原理来驱动汽车的行动。6 .使用IDEA软件以及运用JaVa语言开发APP。7 .通过手机可提前知道车位的具体位置，不必再自己一个一个的去寻找，更支持提前预约，使停车更为方便。（四）国、内外研究现状和发展动态1、智能泊车的定义智能泊车分为两部分：一是比较常见的自动泊车，包括半自动、全自动等系统。另一个是代客泊车或自主泊车。自动泊车阶段的三个等级：自动泊车可以分成三个等级：半自动泊车，这是目前在产品级量产车上见到的功能，基本上只依靠10到12个超声波雷达，通过探测空间的车位、障碍物来决定一个停车的位置。它只控制转向系

9、统，档位和车速由驾驶员控制。全自动泊车系统分成两代：第一代只依靠超声波探测空间车位，但是转向系统以及车速控制都由自动驾驶系统来完成；第二代全自动泊车，不仅依赖超声波雷达，同时也用摄像头：通过超声波雷达识别空间的位置信息，摄像头识别车位线。自主泊车的三代产品：在自主泊车阶段，我们把它简单分成了三代。第一代自主泊车，针对室外停车场，它的定位比较容易解决，不会出现室内卫星信号遮挡的情况。在室外停车场车位寻找，就是说从停车场门口开始怎么去找到这个车位。这一过程有两种方法：一种是通过系统自动的分配，如果是智能化停车场，系统通过超声波探头去感知哪个位置是空闲的，然后通过V2X发送给车辆，车辆自动导航到停车

10、位附近，再启动自动泊车系统把车停进去。第二种方式叫有限搜寻，它依靠超声波进行近距离的车位搜寻。第二代自主泊车，它适合室内停车场环境，而且可能有多层、上下层的停车场环境。它要解决室内定位的问题，也需要有室内的高精度地图等等。同时，它不仅适用于室内，还适用于小区，可能在进停车场大门之前还有一段类似于园区自动驾驶的“封闭园区”环境。第三代自动泊车，我们认为室内、室外都要适用，适用小区环境同时也要适用开放道路环境：在城市开放道路上，它要能自动驾驶（最后一公里），并兼容这些系统。车位搜寻方式可以是系统分配、有限搜寻和自主搜寻。2、我国的智能泊车技术发展我国的自动泊车技术是由近几年兴起的，许多大型汽车产业

11、如广汽集团、东风日产、比亚迪等均投入了大量的人力与财力来研发，许多学者也针对其中的关键核心技术进行了改进与完善。北京师范大学杨昔阳等学者四在研究了模糊控制器的基本思想以及倒车的相关背景后，设计了一种变论域自适应模糊控制器。他们在传统的PRC1算法上加以改进,提出了拥有可以自动确定聚类个数功能的RP1CF算法，并且在基于此算法的控制器下进行了倒车仿真实验。得到数据后，他们将相关的仿真结果与普通模糊控制器得出的倒车仿真试验效果进行比较后发现，这种新型的变论域自适应模糊控制器同以往传统的模糊控制器相比，更具有普适性，并且控制灵敏度也几乎与原有的模糊控制器相同。吉林大学郭孔辉院上，提出了基于Mat1a

12、b的多约束自动平行泊车轨迹规划。由于车辆在泊车过程中所经过的路径是一一条曲线，因此他们在研究了原有的轨迹函数基础之上,用一种新函数来代替原有函数，并且通过拟合的方式证明了新函数的可行性。同时，他们通过SimUIink搭建了车辆的运动学模型来模拟倒车环境并得到仿真结果，最终得出此方法可以实现车辆的无碰撞地泊车入位，并满足轨迹曲率连续性这一-结论。这项研究有效地解决了以往泊车停车转向过程中会发生的各类问题。浙江大学的周弘、王文飞等学者，对自动泊车系统中的核心算法进行了研究。在泊车过程中涉及到了三个主要算法，包括车位的搜索算法、路径的规划算法以及运动的控制算法。他们通过超声波测距的原理来进行车位的搜

13、索，通过模拟车辆的运动学模型来实现路径的规划，通过安装光电编码器来得知车轮的转动角度，并通过与车轮直径的对比来得出位移量及速度。最终他们通过嵌入式技术以及DaVinciDM6446的信号处理电路对电动模型车进行改装，模拟了车辆的泊车过程，最终得出通过所研究的三种算法可以成功实现自动泊车技术，然而算法对机械的控制精度需求较高。上海大学的吴志坚等学者提出了一种多维模糊控制器。与原有的二维模糊控制器相比，这种多维模糊控制器增加了额外的输入和输出，控制能力与控制精度都得到了提高，从而有效解决了提车控制问题的仿真。同时，在模糊控制器的配置上，由于停车场内不同停车位置的泊车策略会有所差异，因此他们在制定隶

14、属函数规则时将停车场车辆分为两类：中间区域车辆与停车场周边区域车辆。他们对车速控制并且允许车辆向前行驶，一定程度上提高了便捷性并且保证了安全性。若想提高相关控制精度，则需要对模糊变量的数量以及相关控制规则进一步增加，这样虽然使精度得到了提高，然而模糊控制器的运行速度会大大降低。2、国外研究现状和发展动态对于自动泊车技术，国外的起步比较早。同国内相比，很多发达国家的自动驾驶技术的理论基础与技术条件更为成熟。法国的SaidMammar研究了一种客车自动平行停车系统。在系统中，路径规划主要由两部分组成。首先建立车辆的矩形数学模型并规划路径。当遇到狭窄的泊车路径时，车辆可以决策并实行一一个或多个泊车策

15、略。这条路径通常是由圆弧构成的。其次通过运用回旋曲线来建立连续曲率路径。为了执行生成的路径，需要根据行驶距离来生成转向角和纵向速度的控制输入。所以停车过程中的行驶距离和车辆姿态是可以预估的。并且最终他们在实际车辆上测试并验证了相应停车性能。英国的ParOIntChik在以往的平行泊车理论的基础上，提出了一一种非完整线性约束下的平行泊车方法。车辆在驶入目标停车位之前，会先对停车空间进行一次扫描，然后正弦倒车并且通过控制转向角以及车速的大小来产生相应的轨迹。在扫描中他们会判断停车空间的长宽、障碍物的距离等信息，并且针对这些信息随时运算处理，从而防止车辆与其他车辆或者障碍物发上碰撞，生成无碰撞轨迹。日本的TakUya1noUe等学者，针对大多数场停车空间有限的现象，提出了一种有限狭小空间自动停车的圆形轨迹法中。他们首先建立了车辆的数学模型并且进行了系统的稳定性验证，然后通过控制转向角以及行驶速度来实现狭小空间下的泊车策略，并且最终通过移动机器人验证了该方法的可行性。英国的K.Jiang研究了基于传感器的自动泊车系统。在泊车操作前，该系统先通过搭载的传感器对泊车周围区域扫描，判断停车位置及泊车空间的大小。若泊车空间较为狭窄，