چكيده فارسي :
يكي از چالشهاي مهم در توسعه سامانههاي خودران، طراحي مكانيزمهاي هوشمند براي پارك موازي در محيطهاي پيچيده و پرترافيك شهري است. در اين پژوهش، چارچوبي مبتني بر طراحي مسير و كنترل پيشبين ارائه شده كه با تمركز بر دقت بالا و سازگاري با موانع ايستا و متحرك توسعه يافته است.
در ابتدا، دو الگوريتم رايج طراحي مسير شامل RRT و *Hybrid A مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتند. نتايج تجربي نشان داد كه الگوريتم RRT از نظر زمان اجراي مسير، عملكرد بسيار سريعي نسبت به ساير روشها دارد. بر اين اساس، نسخهي بهبوديافتهي آن تحت عنوان *RRT انتخاب شد و براي بهبود عملكرد در مواجهه با موانع ايستا، با منحنيهاي Reeds-Shepp و روش هموارسازي Spline تركيب گرديد.
ارزيابيهاي عددي نشان دادند كه ساختار تركيبي *RRT، نسبت به ساير روشها، در شاخصهايي مانند نرمي مسير، مقياسپذيري و كاهش طول مسير بهويژه در محيطهاي داراي موانع ثابت، عملكرد برتري دارد. اين نتايج نشان ميدهند كه بهرهگيري از روشهاي سينماتيكي و هندسي پيشرفته ميتواند نقش مؤثري در بهينهسازي مسير در كاربردهاي واقعي ايفا كند.
براي دنبالسازي مسير، از كنترل پيشبين مدل (MPC) استفاده شد. بهمنظور بهبود عملكرد كنترلي، پارامترهاي MPC با استفاده از الگوريتم بهينهسازي بيزي تنظيم شدند كه موجب افزايش دقت، پايداري و حذف فرايند آزمونوخطا گرديد. در مواجهه با موانع متحرك، مسيرهاي مبتني بر Reeds-Shepp به دليل محدوديت در پاسخدهي سريع، با مدل حركتي جايگزين شدند تا امكان بازطراحي مسير در زمان واقعي فراهم شود و سيستم از توان واكنشپذيري بالاتري برخوردار گردد.
نتايج شبيهسازيها نشان داد كه چارچوب پيشنهادي توانايي توليد مسيرهايي ايمن، هموار و قابل اجرا در زمان واقعي را داراست. اين رويكرد با تركيب تكنيكهاي كلاسيك و نوين و بهرهگيري از بهينهسازي هوشمند، گامي مؤثر در راستاي تحقق عملي سامانههاي پارك موازي خودكار در نسل آينده خودروهاي هوشمند بهشمار ميرود.
چكيده انگليسي :
One of the major challenges in the development of autonomous systems is designing intelligent mechanisms for parallel parking in complex and highly congested urban environments. In this study, a framework based on path planning and model predictive control is presented, developed with a focus on high accuracy and adaptability to both static and dynamic obstacles.Initially, two common path planning algorithms, RRT and Hybrid A*, were reviewed and compared. Experimental results showed that the RRT algorithm offers significantly faster performance in terms of execution time compared to other methods. Accordingly, its improved version, RRT*, was selected and combined with Reeds-Shepp curves and a Spline smoothing method to enhance performance in the presence of static obstacles.Numerical evaluations indicated that the combined RRT* structure outperforms other methods in terms of path smoothness, scalability, and path length reduction—especially in environments with fixed obstacles. These results demonstrate that leveraging advanced kinematic and geometric methods can play a crucial role in path optimization for real-world applications. For path tracking, Model Predictive Control (MPC) was employed. To improve control performance, the MPC parameters were tuned using a Bayesian optimization algorithm, which enhanced accuracy, stability, and eliminated the need for trial-and-error tuning. In dealing with dynamic obstacles, Reeds-Shepp-based paths were replaced by a motion model due to their limited responsiveness, enabling real-time path redesign and equipping the system with higher reactivity. Simulation results showed that the proposed framework is capable of generating safe, smooth, and executable paths in real time. By integrating classical and modern techniques and leveraging intelligent optimization, this approach represents an effective step toward the practical realization of autonomous parallel parking systems in the next generation of smart vehicles.