随着汽车保有量的高速增长,不仅导致交通日趋拥堵,每辆汽车平均分配到的停放空间也在逐渐缩小。狭小的泊车空间给泊车操作增加了难度,进而导致了与泊车相关的交通安全事故发生率大大增加。因此,对自动泊车技术的研究能带来巨大的社会效益。本文的研究主要针对自动泊车系统中轨迹规划和轨迹跟踪这两部分内容进行展开的,主要研究内容如下:（1）基于车辆运动学模型的泊车轨迹规划研究。首先,根据阿克曼转向原理建立了车辆运动学模型,并根据搭建的泊车场景模型和车辆结构性能进行了约束分析,包括碰撞约束、转向性能约束和几何约束。其次,本文将泊车轨迹规划的起始点设定为车辆泊入车位后的停放位置,从高约束的车位内部向低约束的车位外部进行规划,通过分析泊车运动过程中车辆的转角和速度变化趋势,经简化处理后,设计了在简化状态下包含所有可行泊车轨迹的转角和速度变化曲线,通过仿真得到按照设计的转角和速度曲线运动的一系列泊车轨迹簇,并结合约束条件,设计了泊车轨迹优化函数,最后从可行泊车轨迹簇中求出了最优的满足约束条件的易于车辆跟踪的泊车轨迹。（2）基于三自由度动力学模型的模型预测轨迹跟踪控制器研究。模型预测控制算法由于可以在控制器过程中加入各种辆动力学约束条件,能够提高控制精度和鲁棒性而被广泛应用。本文首先建立了包含横向、纵向和横摆运动的三自由度动力学模型,并将其作为预测模型设计了模型预测横向转角跟踪控制器,根据期望轨迹参数、车辆初始状态和车辆实时状态建立了目标函数,通过求解目标函数获得转角控制量;此外,本文设计了基于模型预测控制器的纵向速度控制器,根据期望速度和车辆实际速度与加速度值求解得到每一时刻的期望加速度值,再通过一个比例控制器求出车辆纵向控制量节气门开度和制动主缸压力。横向和纵向控制器联合控制以实现对期望轨迹的精确跟踪控制。（3）对本文设计的轨迹跟踪控制方法进行了联合仿真分析,利用专业的车辆动力学仿真软件Car Sim建立了接近实际的仿真车辆模型,并在Car Sim中搭建了反映真实情况的泊车驾驶场景,再利用Simulink编写了泊车轨迹跟踪控制函数,然后设计了Car Sim与Simulink的接口,搭建了Car Sim/Simulink联合仿真模型。仿真结果表明,本文设计的以三自由度动力学模型为基础的模型预测轨迹跟踪控制器具有理想的轨迹跟踪精度和良好的稳定性。最后,本文以Jetson-TX2硬件作为控制器,以Car Sim模型模拟真实车辆,通过Simulink的CAN信号通信模块搭建硬件在环仿真实验,模拟真实车辆控制器通过CAN信号传输控制底层执行机构进行运动的过程,硬件在环仿真实验结果表明:本文设计的轨迹跟踪控制器具有良好的控制效果,能够满足实际车辆控制中实时性和精度的要求。