(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu hệ thống cảnh báo hỗ trợ an toàn xe máy dựa trên hệ thống c2x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHOA NAM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỖ TRỢ AN TOÀN XE MÁY DỰA TRÊN HỆ THỐNG C2X NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 SKC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHOA NAM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỖ TRỢ AN TOÀN XE MÁY DỰA TRÊN HỆ THỐNG C2X NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2019 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng i Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng ii Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iii Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iv Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng v Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng vi Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Khoa Nam Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/10/1992 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Đồng Nai Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: A3/150 Tân Vạn, Biên Hòa, Đồng Nai Điện thoại nhà riêng: 0932710035 E-mail: xkhoanamx1@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Đại học Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/2014 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Nông Lâm TPHCM Ngành học: Cơ khí Ơ tơ III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: vii Luan van Luận văn cao học Thời gian 01/2015 01/2016 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty Cổ Phần Thaco Trường Hải Kỹ sư dịch vụ 02/2016- Công ty cổ phần sản xuất gạch ngói 06/2019 Nam Dương 7/2019 - Nay Cơng ty Robert Bosch R&D viii Luan van Kỹ sư giám sát Kỹ sư nghiên cứu tài liệu Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Chương THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 4.1 Bố trí thí nghiệm Hình 4.1: Đường bố trí thí nghiệm Người nghiên cứu lựa chọn quãng đường thẳng khoảng cách 190m, có điểm đặt máy phát sóng Wifi đoạn đường (Wifi có khả pháp sóng tốt đường kính 200m) Có hai xe trang bị hai mơ hình tham gia thí nghiệm Đây kịch mơ hệ thống C2X với hai thiết bị kết nối trạm phát sóng Phương tiện thí nghiệm hai xe máy chạy ngược chiều nhau, bố trí mạch thiết bị Khi hai xe máy chạy ngưỡng tính tốn Chương có đèn đỏ báo nguy hiểm hai xe lúc 58 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Thời gian đo máy bấm điện tử có độ xác cao Xe máy chọn để thí nghiệm Supper Dream 110 Honda sản xuất Future 120, hai loại phương tiện hai bánh xuất nhiều nước ta Mơ hình cung cấp nguồn điện độc lập 3.3v đến 5v thơng qua cổng Micro USB Mơ hình bố trí gần bảng đồng hồ xe máy Hình 4.2: Bố trí mơ hình xe Supper Dream 110 59 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Hình 4.3: Bố trí mơ hình xe Future 125 Cả hai xe chạy ngược chiều nhau, có hai tình thí nghiệm: Tình 1: xe đứng yên điểm 1, xe chạy từ cuối đường cho qua điểm đạt tốc độ 50km/h Tình 2: hai xe di chuyển ngược hướng từ cuối đường với tốc độ 25 km/h Vậy lý tưởng đèn xe sáng thiết bị qua vạch qui định Điểm cách điểm với khoảng cách 22m Tốc độ chạy thực tế canh chỉnh dựa bảng đồng hồ xe máy vận hành 4.2 Thí nghiệm đánh giá kết quả: Trên lý thuyết đèn cảnh báo sáng sau vi xử lý qua vạch qui định, thí nghiệm dánh giá tiêu chí độ trễ thiết bị cảnh báo cho người điều khiển xe máy Tình thí nghiệm số 1: Sau thí nghiệm kết cho bảng sau: Bảng 4.1: Kết tình thí nghiệm số 1: 60 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Vận tốc khí qua điểm Thời gian đèn sáng (b) xe 50 Trễ 0,10 giây 51 Trễ 0,03 giây 48 Trễ 0,26 giây 48 Trễ 0,25 giây 50 Trễ 0,09 giây 52 Trễ 0,01 giây 47 Trễ 0,23 giây 53 Sớm 0,10 giây 53 Sớm 0,1 giây 51 Trễ 0,03 giây Thời gian trễ t cho theo công thức : 𝑠 t=𝑣 (𝑚/𝑠) +b sai số trung bình ttb cho theo công thức: t tb = ∑𝑛1 (𝑡1−𝑎)+(𝑡2−𝑎)+⋯+(𝑡𝑛−𝑎) 𝑛 với a=1.584 giây b thời gian đèn sáng cột Kết t tb = 0,073 giây Tình thí nghiệm số 2: 61 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Bảng 4.2: Kết tình thí nghiệm số 2: Vận tốc qua điểm Vận tốc qua điểm Thời gian đèn sáng (b) xe 25 26 Trễ 0,1 giây 25 25 Trễ 0,16 giây 27 26 Sớm 0,05 giây 24 23 Trễ 0,35 giây 23 24 Trễ 0,33 giây 26 24 Trễ 0,16 giây 27 25 Trễ 0,45 giây 23 25 Trễ 0,33 giây 23 25 Trễ 0,3 giây 25 26 Trễ 0,13 giây Với cách tính tương tự trường hợp ta thu được: t tb = 0,2821 giây 62 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Với mong muốn chế tạo thiết bị nhúng hỗ trợ an tồn người lái xe máy ứng dụng mơ hình C2X IOT, người nghiên cứu bước đầu đạt mục tiêu đề - Khái quát kiến trúc mơ hình C2X gồm kiểu kết nối giao thức - Tìm hiểu vi mạch ESP 8266 NODE MCU, vi mạch có khả kết nối với mạng không dây phần tử hứa hẹn với mơ hình giao thơng thơng minh - Tìm hiểu mơ đun GPS NEO 7M - Lập trình chương trình tự động hóa thí nghiệm với điều kiện thực tế - Kiểm nghiệm tính đáp ứng mơ hình điều kiện thí nghiệm cụ thể Khi thực nghiệm kết tình (tình có phương tiện tĩnh) có thời gian đáp ứng lệch 0,073 giây chấp nhận điều kiện làm việc thực tế Còn tình (tình hai phương tiện di chuyển) thời gian đáp ứng lớn lên đến 0,2821 giây lâu điều kiện tĩnh có khả hỗ trợ phần thông tin cho người điều khiển 5.2 Kiến nghị Mạch phần đáp ứng mục đích nghiên cứu hỗ trợ thực tế đến người điều khiển xe máy Do thời gian kiến thức có hạn nên có độ trễ định thời gian đáp ứng Nguyên nhân dẫn đến tình trạng thời gian đáp ứng lệch tính ổn định thuật tốn tiến hành lập trình Do muốn cải thiện cần quan tâm khía cạnh ổn định hệ thống Đề tài xét khía cạnh khả thời gian đáp ứng thực nghiệm, ứng dụng mơ hình thí nghiệm phức tạp 63 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng cơng thức tính tốn phức tạp để có đánh giá tối ưu Trong tương lai đề nghị nhà nghiên cứu tiến hành thêm mô hình tương tự phát triển nhiều phương tiện kết nối làm việc lúc 64 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://vnexpress.net/phap-luat/10-nam-tu-cho-tai-xe-lui-xe-tren-cao-toc-khienbon-nguoi-tu-vong-3747422.html [2]Perera, C., Zaslavsky, A., Christen, P., and Georgakopoulos, D (2014) Sensing as a service model for smart cities supported by internet of things Trans Emerg Telecommun Technol., 25(1), 81–93 doi:10.1002/ett.2704 URL http://dx.doi.org/10.1002/ett.2704 [3]Henrique Zelak Leite Bastos et al (2016) Designing the Car2XCommunication infrastructure based on the Internet of Things for the Curitiba public transport system IFAC-PapersOnLine 49-30 (2016) 239– 244 [4]Kyriazis, D., Varvarigou, T., White, D., Rossi, A.,and Cooper, J (2013) Sustainable smart city iot applications: Heat and electricity management amp; ecoconscious cruise control for public transportation In World of Wireless, Mobile and Multimdia Networks (WoWMoM), 2013 IEEE 14th International Symposium and Workshops on a, 1–5 doi:10.1109/WoWMoM.2013.6583500 [5]Calin Cara et al, Assisting Drivers During Overtaking Using Car-2-Car Communication and Multi-Agent Systems, 2016 IEEE 12th International Conference on Intelligent Computer Communication and Processing (ICCP) [6]Gerard Aguilar Ubiergo , Wen-Long Jin, Mobility and environment improvement of signalized networksthrough Vehicle-to-Infrastructure (V2I) communications, Transportation Research Part C 68 (2016) 70–82 [7]Sophie Billicsich , Ernst Tomasch , Arno Eichberger ,Gerald Markovic , Zoltan Magosi, Evaluation of the impact of C2X systems to the accident severity in motorcycle accidents, Transportation Research Procedia 14 ( 2016 ) 2129 – 2137 65 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng [8]Emmanuel Ndashimye et al, School of Engineering, Computer and Mathematical Sciences, Auckland University of Technology, Auckland, New Zealand, Vehicle-toinfrastructure communication over multi-tier heterogeneous networks: A survey, Computer Networks 112 (2017) 144– 166 [9]Dongyao Jia, Dong Ngoduy, Platoon based cooperative driving model with consideration of realistic inter-vehicle communication, Transportation Research Part C 68 (2016) 245–264 [10]Liu Zhenyu, Pu Lin, Zhu Konglin, Zhang Lin, Design and evaluation of V2X communication system for vehicle and pedestrian safety, The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications, Volume 22,Issue 6, December 2015, Pages 18–26 [11] Zeeshan Hameed Mir, Fethi Filali, Large-scale simulations and performance evaluation of connected cars - A V2V communication perspective, Simulation Modelling Practice and Theory 72 (2017) 88–103 [12] Apratim Choudhury et al, An integrated simulation environment for testing V2X protocol and applications, Procedia Computer Science Volume 80, 2016, Pages 2042– 2052 [13] Ami Munshi et al, Vehicle to Vehicle Communication Using (DSCDMA) radar, Procedia Computer Science 49 ( 2015 ) 235 – 243 [14] Felipe Jiménez et al, Advanced Driver Assistance System for road environments to improve safety and efficiency, Transportation Research Procedia 14 ( 2016 ) 2245 – 2254 [15] Bing Liu et al,Improving the Intersection’s Throughpu using V2X Communication and Cooperative Adaptive Cruise Control, IFACPapersOnLine 49-5 (2016) 359–364 [16] B Schünemann et al, V2X simulation runtime infrastructure VSimRTI: An assessment tool to design smart traffic management systems, Computer Networks, Volume 55, Issue 14, October 2011, Pages 3189– 3198 66 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng [17] Christian Weiß ,V2X communication in Europe – From research projects towards standardization and field testing of vehicle communication technology, Computer NetworksVolume 55, Issue 14, Pages 3103–3119 [18] Masao Fukushima, The latest trend of v2x driver assistance systems in Japan, Computer NetworksVolume 55, Issue 14, October 2011, Pages 3134–3141 [19] A.S Chekkouri et al, Connected vehicles in an intelligent transport system, Architectures, Protocols, Operation and Deployment,A volume in Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials 2015, Pages 193–221 [20] Walter Balzano et al,V2V-EN – Vehicle-2-Vehicle Elastic Network, Procedia Computer Science Volume 98, 2016, Pages 497–502 [21] Michel Marot et al, On the maximal shortest path in a connected component in V2V Performance Evaluation,Volume 94, December 2015, Pages 25–42 [22] GS TSKH Cao Tiến Huỳnh Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị phương tiện hệ thống tự động kiểm tra, giám sát, điều hành phục vụ cho an tồn giao thơng đường bộ”, mã số KC.03.05/06-10 [23] TS Tạ Tuấn Anh Nghiên cứu ứng dụng giao thông thông minh (ITS) quản lý khai thác, điều hành giao thơng thu phí hệ thống đường ô tô cao tốc Việt Nam" - Mã số: DT094039 [24] ThS Nguyễn Đình Khoa Nghiên cứu ứng dụng giao thông thông minh (ITS) quản lý khai thác, điều hành giao thông thu phí hệ thống đường tơ cao tốc Việt Nam" - Mã số: DT094039 67 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng PHỤ LỤC Chương trình chạy thực nghiệm #include #include #include #include #include #include TinyGPSPlus gps; SoftwareSerial ss(5, 4); int ledPin = 14; void nhandl(char * tp, byte * nd, unsigned int length) { String topic(tp); String noidung= String((char*)nd); noidung.remove(length); double aa; double bb; if(topic=="may1lat") {noidung = aa;} if(topic=="may1lat") {noidung = bb;} TinyGPSPlus gps; double distanceKm = 68 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng (gps.distanceBetween( gps.location.lat(), gps.location.lng(), aa, bb)/1000); delay(100); if (distanceKm/gps.speed.kmph()*3600>77/50){digitalWrite(14,HIGH);}// d5 } WiFiClient c; PubSubClient MQTT("soldier.cloudmqtt.com", 17513, dulieu, c); void setup (){ Serial.begin(9600); WiFi.begin("xuan", "0613859071"); while (1) { delay(100); if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) break; } Serial.println("Da vao duoc internet"); while (1) { delay(100); if (MQTT.connect("test esp8266 Nam", "iwbkpbwd", "LjU9zGwyiPui")) 69 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng break; } Serial.println("Da ket noi duoc server MQTT"); String aa; String bb; MQTT.subscribe("may1lat"); //đối với máy thay may1lat may2lat MQTT.subscribe("may1lng"); // máy thay may1lng may2lng } void loop (){ PubSubClient MQTT; while (ss.available() > 0) if (gps.encode(ss.read())) { if (gps.location.isValid()) { Serial.println("GPS da ket noi"); } Serial.println("GPS chua ket noi");} MQTT.loop(); MQTT.publish("may2lat", String(gps.location.lat()).c_str()); // máy thay may2lat may1lat delay(100); MQTT.publish("may2lng", String(gps.location.lng()).c_str()); 70 Luan van Luận văn cao học GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng // máy thay may2lng may1lng delay(100); } 71 Luan van Luan van ... bị hỗ trợ cho người lái xe gắn máy cần thiết nên định chọn đề tài nghiên cứu : ? ?Nghiên cứu hệ thống cảnh báo hỗ trợ an toàn xe máy dựa hệ thống C2X? ?? 1.2 Tình hình nghiên cứu: 1.2.1 Tình hình nghiên. .. cần thiết Với lý người nghiên cứu thực đề tài : ? ?Nghiên cứu hệ thống cảnh báo hỗ trợ an toàn xe máy dựa hệ thống C2X? ?? Nội dung đề tài tóm lược sau: - Giới thiệu hệ thống C2X (một liên kết ITS)... CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN KHOA NAM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỖ TRỢ AN TOÀN XE MÁY DỰA TRÊN HỆ THỐNG C2X NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp Hồ