Development of an autonomous parallel parking system

Abstract

Increasing urbanization and the growing number of vehicles have created significant challenges related to parking. Drivers often face difficulties with maneuvers in tight spaces, which can result in traffic congestion and minor collisions. In this context, this work presents the development and validation of an autonomous system for parallel parking within a simulation environment. The system architecture is based on a state machine that manages the planning and control modules. Path planning is performed by an implementation of the Hybrid A* algorithm, while path tracking is executed by a Stanley controller. Both modules were developed in the C language, and the vehicle's motion is simulated using the kinematic bicycle model, numerically integrated with Euler's method. The system was evaluated in nine test scenarios with varying levels of complexity. The results demonstrate that the planner was able to generate feasible paths in all cases, and the controller executed the maneuvers with good positional accuracy. However, tests in the most constrained scenario revealed a failure due to collision, highlighting the challenge in the interaction between the planner and the controller, and the need for trajectories that account for execution error margins.

A crescente urbanização e o aumento no número de veículos têm gerado desafios significativos relacionados ao estacionamento. Motoristas frequentemente enfrentam dificuldades em manobras em espaços restritos, o que pode resultar em congestionamentos e pequenas colisões. Nesse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um sistema de estacionamento autônomo para vagas paralelas em um ambiente de simulação. A arquitetura do sistema é baseada em uma máquina de estados que gerencia os módulos de planejamento e controle. O planejamento de trajetória é realizado por uma implementação do algoritmo Hybrid A*, enquanto o seguimento da trajetória é executado por um controlador Stanley. Ambos os módulos foram desenvolvidos na linguagem C, e o movimento do veículo é simulado utilizando o modelo de bicicleta cinemático, integrado numericamente pelo método de Euler. O sistema foi avaliado em nove cenários de teste com diferentes níveis de complexidade. Os resultados demonstram que o planejador foi capaz de gerar caminhos viáveis em todos os casos, e o controlador executou as manobras com boa precisão posicional. No entanto, os testes no cenário mais restrito revelaram uma falha por colisão, destacando o desafio na interação entre o planejador e o controlador, e a necessidade de trajetórias que considerem as margens de erro da execução.