自动泊车系统的发展目标是最后一公里的无人驾驶,停车场为汽车的自动驾驶提供落地的场景,也是实现自动驾驶很好的切入口,因此自动泊车技术成为研究热点。车辆的剐蹭大部分都是发生在泊车时,泊车过程是车辆驾驶过程中比较复杂的过程,而自动泊车系统无需驾驶员的干预,车辆自动安全的泊车入库,有效地减轻驾驶员的疲劳和减少与周围环境发生剐蹭的几率。随着车辆自动化程度越来越高,自动倒库充电是一种典型的应用场景,要考虑车辆泊车入库时车辆的充电插口与充电桩的充电口的距离要尽可能小,这种应用场景对垂直泊车的精度要求较高。本论文以自动驾驶车辆为研究对象,以自动倒库充电为应用场景。首先以阿克曼转向原理为基础建立车辆运动学模型,基于车速与转向盘转角和基于后两轮轮速两种方法对车辆的位姿进行估计,建立实车验证场景并用实车组合惯导对两种位姿估计算法进行验证,验证两种位姿估计算法的精度。对用四次多项式曲线规划垂直泊车轨迹的合理性进行分析,根据垂直泊车过程中的约束条件,确定单步垂直泊车的最小车位尺寸和对垂直泊车起始位置进行限制,利用四次多项式的方法对单步垂直泊车路径曲线进行规划,根据等式与不等式的约束求解出多项式各次项的系数。为了保证车辆按照期望轨迹行驶,设计了基于模型预测控制和基于纯跟踪控制的两种垂直泊车轨迹跟踪控制器。为了控制泊车车速,设计了基于PI控制的车速控制器并对其进行仿真验证。然后,建立Simulink和Carsim联合仿真的模型,对设计的基于纯跟踪控制和基于模型预测控制的两种轨迹跟踪控制器进行了联合仿真验证,利用仿真数据和曲线对两种轨迹跟踪控制器进行可行性、稳定性和误差值分析。最后,搭建硬件在环试验台架,建立起硬件在环仿真环境,对基于纯跟踪轨迹跟踪控制的垂直车位泊车系统进行硬件在环试验,通过硬件在环试验数据进一步验证垂直泊车算法的可行性和稳定性。