(Đồ án hcmute) mô phỏng mô hình hệ thống lái thi sát hạch b2 trên phần mềm visual studio

TỔNG QUAN

Mục đích đề tài

Trong nền công nghệ luôn hiện đại hóa theo thời gian như hiện tại, thì ô tô đã là một phương tiện di chuyển rất quen thuộc với tất cả mọi người Nó không chỉ là phương tiện di chuyển dành cho giới nhà giàu nữa, mà nó còn quan trọng đối với những người làm văn phòng có thể điều khiển xe của công ty đi công tác khi được phân công hay là kỹ thuật viên có thể dễ dàng hơn trong việc kiểm tra và sửa chữa xe Do đó, một chiếc bằng lái B2 là một thứ dần được quan trọng hóa trong xã hội ngày nay Tuy nhiên không phải ai cũng có thể có được chiếc bằng B2 dễ dàng, đối với những người không có xe từ trước và không điều khiển thường xuyên thì sẽ khá khó khăn trong khoảng thời gian đầu khi tiếp xúc với xe Nhìn thấy được điều này, nhóm quyết định thực hiện đồ án “ MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

LÁI THI SÁT HẠCH B2 TRÊN PHẦN MỀM VISUAL STUDIO”

Phần mềm “Visual Studio” là phần mềm được thiết kế bởi Microsoft với mục đích trong việc hỗ trợ lập trình website Việc ứng dụng Visual Studio vào đề tài này nhằm tạo môi trường làm việc cho hệ thống.

Bên cạnh đó, phần mềm Unity 3D là một phần mềm hỗ trợ lập trình game được ứng dụng vào đề tài này nhằm tạo ra vùng không gian 3D để có thể điều khiển xe thi các bài thi sa hình giống như là trong thực tế thông qua màn hình LCD.

Trong bài báo cáo này, nhóm tập trung vào việc nghiên cứu phần mềm phần mềm Unity 3D từ đó tiến hành xây dựng hệ thống mô phỏng nhằm giúp cho những người mới tiếp xúc với ô tô có thể tiếp cận một cách dễ dàng hơn trong việc điều khiển ô tô một cách mô phỏng thông qua hệ thống trên trước khi được điều khiển trên xe thực tế Nói tóm lại, mục tiêu của đề tài gồm:

 Tìm hiểu về cơ sỏ lý thuyết phần mềm Visual Studio.

 Tìm hiểu về cơ sỏ lý thuyết phần mềm Unity 3D.

 Xây dựng và mô phỏng đề tài trên Unity 3D.

 Đánh giá kết quả mô phỏng.

Thực trạng hiện nay

Tại Việt Nam, hiện nay đang được khuyến khích trong việc sử dụng cabin mô phỏng lái xe dành cho người mới bắt đầu Điều này nhằm giúp cho họ có thể dễ dàng tiếp cận việc điều khiển xe, phản ứng khi gặp được các tình huống khác nhau, hay một cách cụ thể hơn đó chính là cho họ thấy và cảm nhận khái quát trong việc điều khiển xe ô tô Đặc biệt là khi thi sát hạch bằng lái B2 hiện nay, nhà nước đã thêm phần thi mô phỏng giúp cho người thi bằng lái có thể nhận biết những trường hợp nào là lái xe nguy hiểm và kết quả có thể xảy ra khi tham gia giao thông như thế.

Có nhiều hệ thống mô phỏng lái xe khác nhau, tuy nhiên về cơ bản thì các cảm biến và các bộ phận như vô lăng, chân ga, chân phanh, … đều có trong các hệ thống Sự khác nhau chính là phần mềm dùng để mô phỏng, hiện thị trên LCD cho người điều khiển nhìn thấy, các phần mềm này có thể là LabVIEW, Visual Studio, Convolution Neural Networks CNN, …

Các cabin mô phỏng lái xe đã ra đời khá sớm ở nước ngoài Không dừng lại ở việc là chỉ có thể nhìn bằng mắt thường và đánh giá, thì họ còn trang bị thêm một công nghệ rất nổi thời điểm hiện nay – công nghệ 3D Sự kết hợp này giúp cho người điều khiển cảm nhận vô cùng chân thật, giúp cho họ có cảm giác như đang điều khiển ngoài trời từ đó giúp họ có cái nhìn, cảm giác chân thật nhất khi sử dụng mô phỏng.

Ngoài đó ra, ở một số nước thì ngoài hệ thống mô phỏng lái xe trên cabin thì còn có một số trò chơi điện tử giúp họ có thể tự trải nghiệm tại nhà mà không cần đi đến trung tâm lái xe để sử dụng mô phỏng Từ đó, người điều khiển có thể tự tin hơn nhiều khi tiếp xúc đến với xe thật ngoài đời và họ có thể điều khiển xe một cách dễ dàng và an toàn hơn trước.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trong đề tài này, nhóm tập trung trong việc nghiên cứu:

 Bài thi lái xe sát hạch B2.

Do thời gian thực hiện đề tài không nhiều nên nhóm chỉ tập trung vào việc mô phỏng những điều khiển cơ bản trên những số liệu giả định chỉ phục vụ cho việc nghiên cứu phần mềm và một phần nhỏ hệ thống mô phỏng lái xe so với hệ thống thật.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Tiếp cận từ các kiến thức về các bài thi sa hình bằng lái B2, ngôn ngữ lập trình, cách sử dụng phần mềm Visual Studio, Unity 3D.

Sử dụng các tài liệu hướng dẫn về phần mềm, các nguồn tài liệu, bài báo khoa học có liên quan.

Nội dung nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết về phần mềm Visual Studio.

Cơ sở lý thuyết về Unity.

Bài thi lái xe sát hạch B2.

Mô phỏng hệ thống trên Unity.

Phân tích và đánh giá kết quả đạt được so với hệ thống thực tế và xe đời thật.

Các nội dung chính trong đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết.

Chương 3: Mô hình hóa hệ thống trên Unity.

Chương 4: Xuất kết quả và so sánh thực nghiệm.

Chương 5: Đánh giá và kiến nghị.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Phần mềm Visual Studio

2.1.1 Tổng quan về Visual Studio (VS)

Visual Studio (VS) là một phần mềm hỗ trợ trong việc lập trình website được phát hành bởi hãng công nghệ nổi tiếng về máy tính – Microsoft Phần mềm này tập hợp tất cả những gì liên quan đến việc phát triển ứng dụng như là trình chỉnh sửa mã, trình thiết kế, gỡ lỗi Dễ hiểu hơn thì là ta có thể viết code, sửa lỗi, chỉnh sửa thiết kể ứng dụng một cách dễ dàng chỉ với một phần mềm là Visual Studio.

Hiện nay, Visual Studio được chia thành 2 phiên bản là VS Enterprise và VS Professional Các phiên này là là phiên bản cao cấp được tính phí và được dùng nhiều bởi các công ty chuyên về lập trình Ngoài đó ra, thì còn có một phiên bản Community là phiên bản miễn phí cung cấp cho người dùng những tính năng cơ bản nhất, phù hợp với những đối tượng mới tiếp cận đến việc lập trình.

Visual Studio được đánh giá là phần mềm lập trình hàng đầu bởi các tính năng hấp dẫn sau: Đa nền tảng: VS có thể hỗ trợ người dùng viết code trên nhiều nền tảng khác nhau như

Windows, Linux và Mac Systems. Đa ngôn ngữ lập trình: VS sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C#, C/C++,

Kho tiện ích mở rộng phong phú: VS cho phép dễ dàng tải các tiện ích mở rộng khi muốn sử dụng một ngôn ngữ khác trong lúc lập trình mà không ảnh hưởng đến hiệu năng của phần mềm.

Lưu trữ phân cấp: các tệp dữ liệu mã đều được đặc trong thư mục tương tự nhau. Kho lưu trữ an toàn: phần mềm được kết nối với kho lưu trữ an toàn được sử dụng nhiều hiện nay – GIT.

Màn hình đa nhiệm: cho phép đồng thời mở nhiều tập tin, thư mục không liên quan nhau.

Hỗ trợ viết code: xuất hiện các đề xuất một số tùy chọn thay thế về code cho lập trình viên thuận tiện.

Hỗ trợ thiết bị đầu cuối: giúp người dùng không cần chuyển đổi giữa hai màn hình trong quá trình sử dụng.

Hỗ trợ Git: các mã code có thể thay đổi và lưu lại trên phần mềm.

Intellisense: phát hiện đoạn mã không đầy đủ, nhắc nhở lập trình viên, gợi ý sửa đổi, khai báo biến tự động, giúp bổ sung cú pháp còn thiếu, …

Tính năng comment: hỗ trợ lập trình viên để lại nhận xét, giúp lập trình viên dễ dàng ghi nhớ công việc cần hoàn thành, không bỏ sót công đoạn nào.

2.1.2 Thành phần cơ bản trong Visual Studio

Hình 2.1 Màn hình Visual Studio

Việc khởi động Visual Studio rất đơn giản, sau khi tải về và tiến hành cài đặt thì ta nhấp đúp vào biểu tượng Visual Studio là sẽ xuất hiện màn hình như hình 2.1.

Tại đây gồm có các phần chính như sau:

 Toolbox: đây là hộp công cụ các object dùng trong lập trình, ví dụ như khi lập trình Window Form App (một môi trường làm việc của Visual Studio) ta sử dụng các

Object này để khi chạy hệ thống có thể hiển thị ra màn hình những gì mà ta đã thiết kế.

 Phần Output (nằm dưới màn hình chính): đây là nơi hiển thị các kết quả thực hiện, các thông báo khi xảy ra lỗi hay hệ thống không khởi động được.

 Thanh công cụ: ở đây có rất nhiều thành phần có thể kể đến như để thiết lập các cài đặt cho Visual, khởi động hệ thống, khởi tạo các Project, save Project, …

 Màn hình làm việc (màn hình đen chính giữa như ở hình 2.1): đây là nơi làm việc chính, tùy theo việc tạo Project nào mà sẽ xuất hiện cho người lập trình làm việc.

Hình 2.3 Màn hình Window Form App

Ngoài những phần trên thì Visual còn có một màn hình code, tuy nhiên tùy vào việc ta tạo loại Project nào mà màn hình này có thể hiển thị trực tiếp hoặc không trực tiếp Như ở hình 2.2 là màn hình code hiển thị trực tiếp, và người lập trình làm việc chính ở đấy Còn như hình

2.3 là tạo Project theo kiểu Window Form App thì màn hình hiển thị ra đầu tiên sẽ là màn hình thiết kế các Object tại thành Toolbox, màn hình code nằm bên trái màn hình design (khoanh đỏ).

Sau khi đã lập trình xong, người lập trình nhấp vào để khởi chạy hệ thống.

Trong đề tài này, nhóm dùng Visual Studio để làm một môi trường viết code cho Unity phục vụ việc lập trình chương trình.

Phần mềm Unity 3D

Unity là phần mềm được phát triển bởi Unity Technologies, nó được dùng để lập trình các game đa nền tảng chủ yếu trên các hệ điều hành như máy tính, consoles và điện thoại di động Cho đến hiện tại, phần mềm này đã phát triển cực kì rộng lớn trong lĩnh vực lập trình game và được mở rộng lên đến 27 nền tảng mới Một số nền tảng nổi tiếng về game có thể kể đến như là PlayStation, Nitendo Switch cũng sử dụng Unity để hổ trợ.

Phần mềm hỗ trợ cho người lập trình có thể phát triển tốt các chương trình có đồ họa 2D và 3D cùng nhiều chức năng, hiện nay được viết với ngôn ngữ chủ đạo nhất là C# Unity 3D chính là phần mềm Unity và viết các chương trình có đồ họa 3D, Unity cho phép thiết lập các đặc điểm kĩ thuật của các kết cấu và độ phần giải mà công cụ trò chơi hỗ trợ, hiệu ứng đổ bóng, tính chất và thông số vật lý,…

2.2.2 Khởi động Unity 3D Đối với lần đầu sử dụng Unity:

 Sau khi tải từ Web về, ta sẽ được Unity Hub ở máy tính.

 Đăng ký (đăng nhập) tài khoản.

 Click vào “Install” bên dưới “Project” để cài đặt (cập nhật) Chọn vào “Add” để tải (cập nhất) phiên bản mới nhất cho Unity.

Việc tạo 1 project Unity 3D gồm các bước:

Hình 2.5 Màn hình Unity Hub

Chọn đồ họa 3D, đặt tên và click vào “Create project” là hoàn tất việc tạo project.

2.2.3 Các thành phần cơ bản trong Unity 3D

Sau khi hoàn tất các bước trên ta được như hình 2.13 bên dưới

Hình 2.7 Các thành phần cơ bản trong Unity 3D

Theo hình 2.7 gồm các thành phần chính:

 1: là Scene, đây là giao diện xây dựng project, có các phương vị trong hình học 3D, có trục tọa độ để xây dựng 3D dễ dàng hơn.

 2: Góc nhìn camera khi chạy project.

 3: Mỗi Project của Unity đều chứa một thư mục Assets như này Đây là nơi chứa các tài nguyên để xây dựng game gồm code, chất liệu, môi trường, ….

 4: Play/Pause/Step, cụm công cụ để khởi chạy project.

 5: là Hierarchy, nơi chứa các phần tử, đối tưởng để xây dựng project gồm: các khối, camera, ….

 6: là Inspector chứa các thuộc tính của từng đối tượng, mỗi đối tượng có các thuộc tính riêng Ta thiết lập thông số, tính chất cho các phần tử tại đây tùy theo ý muốn của người lập trình.

Ngoài đó ra còn có cái công cụ để thiết lập Unity, đóng, mở file, save file, xoay, crop, ….

Các bài thi sa hình thực tế [2] [3] [4]

Trong thực tế bài thi sa hình gồm 11 bài thi nhỏ khác nhau bao gồm:

 Bài 2: Dừng xe nhường đường cho người đi bộ.

 Bài 3: Dừng xe và khởi hành ngang dốc.

 Bài 4: Qua vệt bánh xe và đường hẹp vuông góc.

 Bài 5: Qua ngã tư có đèn tín hiệu điều khiển giao thông.

 Bài 6: Đường vòng quanh co.

 Bài 7: Ghép xe dọc vào nơi đỗ.

 Bài 8: Ghép xe ngang vào nơi đỗ.

 Bài 9: Tạm dừng ở nơi có đường sắt chạy qua.

 Bài 10: Thay đổi số trên đường bằng.

Tổng thời gian của toàn bộ bài thi là 18 phút, được tính từ khi người dự thi vào bài thi cho đến khi kết thúc bài thi Mỗi người dự thi sẽ có số điểm của riêng mình, khi bắt đầu bài thi sẽ có số điểm tối đa là 100 điểm Số điểm này sẽ bị trừ khi mà người dự thi lái xe sai quy định, và điểm đạt để thông qua bài thi sa hình là trên 80 điểm Việc trừ điểm số này được thực hiện thông qua hệ thống cảm biến điện tử đã được đảm bảo từ trước.

Ngoài 11 bài thi đã liệt kê ở trên, còn có một bài thi phụ: Dừng xe nguy hiểm.

2.3.1.1 Chuẩn bị khi ngồi vào xe

Kiểm tra ghế ngồi đảm bảo cảm thấy thoải mái nhất, khoảng cách và độ nghiêng vừa phải. Đảm bảo nơi đặt chân khi thực hiện các thao tác như ga, phanh, côn dễ dàng.

Kiểm tra gương chiếu hậu.

Cài dây an toàn chắc chắn.

Hình 2.8 Minh họa bài thi 1 [2]

2.3.1.2 Các yêu cầu trong bài thi

Trước khi xuất phát phải thắt dây an toàn.

Khởi động xe nhẹ nhàng.

Bật đèn xi nhan trái trước khi xuất phát.

Sau khi đi được một khoảng cách (khoảng 5m) phải tắt đèn xi nhan.

Tốc độ động cơ không vượt quá 4000 vòng/phút.

Tốc độ xe không quá 24km/h.

Lái xe đúng quy định giao thông đường bộ.

2.3.1.3 Các trường hợp lỗi trong bài thi

Bảng 2.1 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Xuất phát”

Các lỗi bị trừ điểm Số điểm trừ

Không thắt dây an toàn -5

Không bật đèn xi nhan trái khi xuất phát -5

Không tắt đèn xi nhan -5

Không bật/tắt xi nhan đúng lúc -5

Không đi qua vạch xuất phát sau 20 giây từ lúc có lệnh xuất phát -5

Tốc độ động cơ quá quy định -5

Tốc độ xe quá quy định -5

Các lỗi nhẹ chỉ bị trừ điểm đã được liệt kê ở trên, đối với các trường hợp lỗi nặng sẽ bị loại khỏi trường thi như sau:

 Quá 30 giây từ khi có lệnh xuất phát (đèn xanh trên xe bật sáng) mà xe vẫn chưa vượt qua vạch xuất phát.

2.3.2 Bài 2: Dừng xe nhường đường cho người đi bộ

Từ thanh cản phỉa trước xe cho tới vạch dừng không quá 0,5m.

Giữ động cơ hoạt động, không chết (tắt) máy.

Bảng 2.2 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Dừng xe nhường đường cho người đi bộ”

Không dừng ở vạch dừng đúng quy định -5

Khoảng cách từ thanh cản trước xe đến vạch dừng lớn hơn 0,5m -5

Dừng xe quá vạch dừng -5

Tốc độ động cơ quá quy định -5/1 lần

Tốc độ xe quá quy định -1/3 giây

 Quá 30 giây mà xe chưa xuất phát.

 Lái xe không đúng, lên vỉa hè.

 Dưới điểm số quy định (thấp hơn 80 điểm).

2.3.3 Bài 3: Dừng xe và khởi hành ngang dốc

Từ thanh cản phía trước xe cho tới vạch dừng không quá 0,5m.

Khởi hành xe nhẹ nhàng.

Không bị tuột dốc quá 0,5m.

Bảng 2.3 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Dừng xe và khởi hành ngang dốc”

Dừng xe chưa đến vạch dừng ở vị trí quy định -5

 Không dừng xe ở vạch dừng theo quy định.

 Dừng xe vượt quá quy định.

 Xe tuột dốc hơn 0,5m từ khi dừng xe.

 Quá 30 giây mà xe chưa xuất phát.

2.3.4 Bài 4: Qua vệt bánh xe và đường hẹp vuông góc

2.3.4.1 Các yêu cầu trong bài thi Đi đúng hình quy định của bài thi.

Bánh xe trước và sau ở bên lái phụ phải đi qua vùng giới hạn của hình vệt bánh xe. Bánh xe không đè lên vạch hình sát hạch.

Hoàn thành bài thi trong vòng 2 phút.

Bảng 2.4 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Qua vệt bánh xe và đường hẹp vuông góc”

Thực hiện bài thi quá 2 phút -5/2 phút

Bánh xe đè vào vạch hình sát hạch -5/1 lần

 Không đi đúng hình quy định của bài thi.

 Bánh xe trước và sau ở bên lái phụ không qua vạch của hình vệt bánh xe.

2.3.5 Bài 5: Qua ngã tư có đèn tín hiệu điều khiển giao thông

Chấp hành đúng tín hiệu của đèn giao thông.

Khi rẽ trái bật xi nhan trai.

Khi rẽ phải bật xi nhan phải.

Lái xe đi ngang ngã tư trong thời gian 20 giây.

Bảng 2.5 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Qua ngã tư có đèn tín hiệu điều khiển giao thông”

Các lỗi bị trừ điểm Số điểm trừ Đi qua ngã tư khi đèn đỏ -10

Dùng xe cách vạch hoặc quá vạch 0,5m -5

Không bật xi nhan khi rẽ -5

Trong vòng 20 giây từ lúc đèn tín hiệu màu xanh bật sáng mà không lái xe qua vạch kết thúc ngã tư -5

 Quá 30 giây từ lúc đèn tín hiệu màu xanh bật sáng không lái xe qua vạch kết thúc ngã tư.

 Thực hiện sai trình tự bài thi.

2.3.6 Bài 6: Đường vòng quanh co

Bánh xe không được đè lên vạch giới hạn hình sát hạch.

Tốc độ động cơ không vượt quá 4000 vòng/phút và tốc độ xe không quá 24km/h.

Bảng 2.6 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Đường vòng quanh co”

Bánh xe đè lên vạch giới hạn hình sát hạch -5/1 lần

2.3.7 Bài 7: Ghép xe dọc vào nơi đỗ

Bánh xe không đè lên đường giới hạn ống khí.

Bánh xe không đè lên vạch cảm ứng giới hạn.

Bảng 2.7 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Ghép xe dọc vào nơi đỗ”

Bánh xe đè lên vạch giới hạn -5/1 lần

Bánh xe đè lên đường giới hạn ống khí -5/5 giây Đỗ xe sai vị trí quy định -5

 Không hoàn thành ghép xe vào nơi đỗ.

2.3.8 Bài 8: Ghép xe ngang vào nơi đỗ

Không đè vạch cảm ứng giới hạn.

Bảng 2.8 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Ghép xe ngang vào nơi đỗ”

Bánh xe đè vạch cảm ứng giới hạn -5

Ghép xe không đúng vị trí quy định -5

Thực hiện bài thi quá 2 phút -5

Xe chết máy giữa bài thi -5

 Chưa ghép xe vào nơi đỗ, khi kết thúc bài thi còn một phần thân xe nằm ngoài khu vực ghép xe.

2.3.9 Bài 9: Tạm dừng ở nơi có đường sắt chạy qua

Bảng 2.9 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Tạm dừng ở nơi có đường sắt chạy qua”

Không dừng xe ở vị trí quy định -5

Dừng xe quá vạch dừng -5

Dừng xe chưa đến vị trí quy định -5

2.3.10 Bài 10: Thay đổi số trên đường bằng

Trên quãng đường 25m từ lúc bắt đầu bài thi phải thay đổi số và tốc độ xe từ số 1 lên số

Trên quãng đường 25m còn lại của bài thi phải thay đổi số và tốc độ xe ngược lại.

Không để chết máy giữa bài thi tăng giảm số trên đường bằng.

Bảng 2.10 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Thay đổi số trên đường bằng”

Không thay đổi số theo quy định -5

Không thay đổi tốc độ theo quy định -5

Không thay đổi đúng số và đúng tốc độ quy định -5

Xe chết máy giữa bài thi -5/1 lần

Thực hiện bài thi quá 2 phút -5

Bật xi nhan phải khi đi qua vạch kết thúc.

Lái xe đi qua vạch kết thúc.

Bảng 2.11 Các trường hợp lỗi nhẹ trong bài thi “Kết thúc”

Không bật xi nhan phải -5

Xe chết máy giữa bài thi -5/1 lần

Tốc độ xe quá quy định -1

Tổng thời gian thực hiện 11 bài thi sa hình quá quy định -1/3 giây Các lỗi nhẹ chỉ bị trừ điểm đã được liệt kê ở trên, đối với các trường hợp lỗi nặng sẽ bị loại khỏi trường thi như sau:

 Không đi qua vạch kết thúc.

2.3.12 Bài thi phụ: Dừng xe nguy hiểm

Bài thi này yêu cầu khi người dự thi điều khiển xe đi qua một số điểm thuộc đường thi sa hình Khi có loa tín hiệu báo hiệu “Dừng xe nguy hiểm, Dừng xe nguy hiểm” thì người dự thi phải nhanh chóng dừng hẳn xe, đồng thời ấn vào nút đèn báo nguy hiểm Khi loa dừng báo hiệu, tắt đèn báo nguy hiểm bằng cách nhấn lại nút đó một lần nữa.

Mỗi người dự thi sẽ thực hiện bài thi này một lần duy nhất Trên sân thi sa hình có rất nhiều điểm thi phần thi này, tuy nhiên nếu hệ thống điện tử thu được tín hiệu người dự thi đã thi bài thi này rồi thì sẽ không thực hiện lại bài thi này nữa.

THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

Thiết kế hệ thống

3.1.1 Chèn khối “xe” vào hệ thống

Sau khi tạo một Project Unity 3D, tiến hành chèn tài nguyên của khối “xe” vào để tạo hình được khối này xuất hiện trên Scene để người lập trình làm việc.

Chọn Window => Click vào “Package Manager” như hình 3.1 để tiến hành chèn tài nguyên vào.

Xuất hiện màn hình “Package Manager” như hình 3.2 Tại “My Asses”, chọn “ARCADE: FREE Racing Car” => Click vào “Import” để hệ thống tiến hành thao tác.

Hình 3.3 Chờ hệ thống Import thư viện

Thao tác này sẽ được hệ thống tự động thực hiện và sẽ thông báo cho người lập trình biết như hình 3.3.

Sau khi xong, tại Assets của hệ thống đã xuất hiện tập tin “ARCADE” chưa các tài nguyên cần thiết để xây dựng khối “xe” cho hệ thống hoạt động.

Hình 3.5 Các tài nguyên bên trong ARCADE

Nhấp đúp vào tập tin “ARCADE” ta nhìn thấy rõ hơn các tập tin tài nguyên của khối, tiến hành nhấp đúp vào “Prefabs” để chèn khối “xe” vào và xuất hiện trong màn hình Scene.

Hình 3.6 Chèn khối “xe” theo màu sắc

Nhấn đúp vào khối “xe” có màu sắc mà ta mong muốn, khối sẽ xuất hiện như hình 3.6.

Hình 3.7 Các thông số và đặc tính ban đầu của khối “xe”

Thông qua “Hierarchy” ta nhìn thấy các bộ phần cần thiết cho xe như bánh xe, thân xe,

Thông qua “Inspector” ta có thể nhìn thấy được các thông số về vị trí 3D của khối trong không gian, các thông số vất lý mà xe hoạt động Ta cũng có thể điều chỉnh các thông số và đặc tính này theo ý muốn và mục tiêu lập trình.

Môi trường ở đây là các bài thi sa hình mà khối “xe” hoạt động bên trên đó.

Click chuột phải vào khoảng không trong Hierarchy => chọn “3D Object” => chọn

29 Đây là mặt phẳng “Plane” được chèn vào với các thông số và đặc tính của nó Ở đây để tạo cảm giác chân thật cho người điều khiển, nhóm tiến hành chèn hình ảnh lên mặt phẳng này để tạo thành hình dáng mặt đường.

Hình 3.10 Tạo hiệu ứng mặt đường

Chọn “Meterials” và click vào hình ảnh để thực hiện thao tác Ngoài chỉ những vạch kẻ đường như hình 3.10 này nhóm còn tạo thêm các hình ảnh mặt đường cần sử dụng có các dấu chỉ dẫn di chuyển và màu sắc giống trong thực tế.

Hình 3.11 Thiết kế tạo hình mặt đường

Việc tạo hình cho các khối này được thực hiện thông quá Power Point Kế tiếp nhóm tiến hành xây dựng thành(lề) đường để hình dáng mặt đường xuất hiện.

Click chuột phải vào khoảng không trong Hierarchy => chọn “3D Object” => chọn

Sau khi tạo xong khối sẽ xuất hiện tại vị trí như hình 3.13 Thay đổi góc nhìn bằng trục tọa độ và tiến hành sắp xếp, xây dựng thành(lề) đường bằng khối này.

Hình 3.14 Thiết kế thành (lề) đường

Ta có thể thay đổi kích thước và vị trí của các “Cube” từ đó tạo thành dãy như hình 3.14 Tới đây, đã hoàn tất việc tạo 1 ô mặt đường Kế tiếp tiến hành lặp lại thao tác và sắp xếp để nối các ô này lại với nhau, từ đó tạo ra môi trường 11 bài thi sa hình cho hệ thống.

Hình 3.15 Các bài thi sa hình được mô phỏng hóa trên Unity 3D (1)

Hình 3.16 Các bài thi sa hình được mô phỏng hóa trên Unity 3D (2) 3.1.3 Tạo bản viết code cho hệ thống hoạt động

Click chuột phải vào khoảng không trong Assets => chọn “Create” => Click vào “C# Script”.

Hình 3.18 Tập tin Scripts ban đầu

Lúc này tại Assets của hệ thống xuất hiện tập tin chưa code “NewBehav…”

Hình 3.19 Thay đổi tên Scripts

Tiến hành thay đổi tên tập tin thành “CarControl” như hình 3.18, đây là nơi chứa toàn bộ dữ liệu điều khiển cả hệ thống bao gồm điều khiển xe và tính toán điểm.

Hình 3.20 Môi trường viết code

Nhấp đúp vào ta sẽ xuất hiện màn hình như hình 3.19 Việc viết code được thực hiện trên môi trường của Visual Studio.

Tương tự thao tác trên, ta tạo được một tập tin chưa code camera điều khiển camera theo sau hoạt động của xe.

Các thành phần trong hệ thống

Giống như ở Visual Studio thì tại Unity việc lập trình gồm có code và Scene chứa phần tử và môi trường hiển thị, các phần tử sẽ hoạt động dựa vào code trên môi trường đó.

Hình 3.22 Màn hình hệ thống bài thi

Góc nhìn hiện tại là Oxz để có thể nhìn toàn bộ bài thi một cách tổng quát nhất Ta có thể thay đổi góc nhìn tùy theo nhu cầu của người điều khiển.

Các file chứa ở mục “Assets” bên dưới chứa code vận hành của toàn bộ hệ thống. Ở đây nhóm lập trình điều khiển xe bằng các nút trên bàn phím mà không phải bằng các thiết bị thực tế Cụ thể:

 Nút “Mũi tên lên” (hoặc W): là tiến tới.

 Nút “Mũi tên xuống” (hoặc S): là đi lùi.

 Nút “Mũi tên sang trái” (hoặc A): là rẽ trái.

 Nút “Mũi tên sang phải” (hoặc D): là rẽ phải.

 Nút “Space” : dùng để phanh xe. Ở đây, nhóm dùng từ “rẽ trái (phải)” mà không phải di chuyển sang trái (phải) là do nhóm đã lập trình khối “xe” bên trong Unity khi nhấn các nút đó thì bánh xe trước sẽ xoay sang trái

(phải) đi kèm với đó là nhấn nút đi tới làm cho xe sẽ rẽ giác chân thực cho người trải nghiệm khi điều khiển hệ trái (phải) Điều này tăng cường cảm thống.

Hình 3.23 Thiết lập các thông số và tính chất của xe Để xe hoạt động tốt trên môi trường đã xây dựng, thì các tính chất vật lý và thông số cũng cần quan tâm để đảm bảo xe hoạt động tương tự như thực tế.

Hình 3.24 Môi trường trong hệ thống

Môi trường trong hình 3.14 hệ thống này được tạo ra bằng các khối hình học, hình cầu, hình lập phương.

Hình 3.25 Tổng quan môi trường hoạt động

Giống như ở bài thi sát hạch ngoài thực tế, ở đây nhóm lập trình trên hệ thống gồm có

11 bài thi sa hình tương tự như thế Ngoài đó ra, khi chạy hệ thống góc nhìn sẽ thay đổi và xuất hiện các thông tin cần thiết cho người lái nhìn thấy.

Các phần quan trọng trong code

Trong hệ thống này, phần code gồm có 2 phần chính: camera và xe

Code camera này có tác dụng ghi nhận hình ảnh của chuyển động xe cho người điều khiển Camera sẽ di chuyển theo lộ trình xe chạy trong suốt chương trình, đồng thời còn hiển thị thời gian và điểm số.

Sau khi thiết lập code, kéo thả tập tin Scripts “camera” vào phần tử phần tử “Main Camera” ở Hierarchy và thiết lập như hình 3.15.

Hình 3.28 Một phần code điều khiển xe

Code trên bao gồm điều khiển xe di chuyển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải, … Việc tăng tốc và giảm tốc cũng được lập trình bên trong làm cho xe có tính chân thực nhất có thể.

Ngoài 2 phần code này còn có những phần code phụ khác như là code tính toán điểm số, code “cảm biến” nhận biết va chạm,… Những phần này đảm bảo cho các bài thi sát với thực tế nhất.

Phần code đầy đủ sẽ được trình bày trong phần phụ lục.

Tương tự trên, sau khi hoàn tất việc viết code tiến hành kéo thả tập tin Scripts

CarControl vào khối xe ở Hierarchy.

Thuật toán mô phỏng hệ thống

Nhóm sử dụng lưu đồ thuật toán để khái quát hóa về ý tưởng ban đầu và hướng phát triển cho hệ thống Ở đây nhóm cơ bản chia làm 6 dạng lưu đồ cho 11 bài thi.

3.3.1 Lưu đồ thuật toán bài thi số 1

Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán bài thi số 1

Khi vừa khởi động hệ thống, xe ở vị trí xuất phát và có 100 điểm Người điều khiển tiến hành điều khiển xe di chuyển và hoàn thành bài thi số 1 Khi bị phạm những lỗi nhẹ => hệ thống sẽ trừ điểm tùy theo lỗi vi phạm => Kiểm tra số điểm còn lại có bé hơn 80 điểm hay không

 Nếu có (bé hơn) => Đánh rớt.

 Nếu không (điểm số vẫn còn lớn hơn 80) => Hệ thống quay lại mạch điều khiển chính và tiếp tục kiểm tra có bị phạm lỗi nhẹ hay không.

Nếu không có vi phạm những lỗi nhẹ => hệ thống tiếp tục kiểm tra người điều khiển có phạm nhưng lỗi nặng không

 Nếu có vi phạm => trực tiếp đánh rớt người điều khiển.

 Nếu không có vi phạm => thông báo người điều khiển hoàn thành bài thi và người thi tiếp tục các bài thi sau.

 Không bật đèn xi nhan trái.

 Không tắt đèn xi nhan trái.

 Không đi qua vạch xuất phát sau thời gian quy định Các lỗi nặng như:

 Quá thời gian quy định nhưng vẫn không đi qua vạch xuất phát.

3.3.2 Lưu đồ thuật toán các bài thi số 2, 3, 5, 9

Do các bài thi này tính chất hoạt động của hệ thống tương đối là giống nhau, cho nên nhóm quyết định gôm những bài thi này lại bằng 1 lưu đồ thuật toán.

Hình 3.30 Lưu đồ thuật toán các bài thi 2, 3, 5, 9

Sau khi xe đã hoàn thành bài thi trước và tiến vào thực hiện 1 trong 4 bài thi này thì hệ thống sẽ tiến hành xuất hiện tên bài thi đang thực hiện Khi xe dừng lại tại vị trí thi hệ thống sẽ kiểm tra vị trí bánh xe và vạch.

 Nếu xuất hiện việc vượt/ chạm vạch => hệ thống trừ điểm => so sánh điểm số còn lại với 80 điểm => Tùy vào kết quả mà hệ thống đánh rớt trực tiếp hoặc là vòng lại kiểm tra tiếp tục theo mạch hệ thống chính.

 Nếu không còn phạm lỗi trên => hệ thống sẽ kiểm tra có vi phạm những lỗi nặng hay không Công tác kiểm tra và đánh giá lỗi nặng tương tự như trên.

Các lỗi nặng có thể kể đến như là: lái xe không đúng, gây tai nạn.

3.3.3 Lưu đồ thuật toán các bài thi số 4 và 6

Hình 3.31 Lưu đồ thuật toán các bài thi 4 và 6

Công việc chính của người điều khiển ở 2 bài này là làm cho xe di chuyển trong vùng giới hạn của bài thi mà hạn chế việc xảy ra va chạm xuống mức thấp nhất Do đó, ở 2 bài thi này nhóm lập trình xây dựng như sau: Xe đi vào 1 trong 2 phần thi và tiến hành thi => kiểm tra sự chạm của bánh xe với các “Cảm biến”:

 Nếu có va chạm => Trừ điểm => So sánh điểm còn lại với 80 điểm => Tùy vào kết quả mà hệ thống đánh rớt trực tiếp hoặc là vòng lại kiểm tra tiếp tục theo mạch hệ thống chính.

 Nếu không có va chạm => Xét lỗi nặng Công tác kiểm tra và đánh giá lỗi nặng tương tự như trên. Ở đây các cảm biến được xây dựng từ việc xem xét sự va chạm của bánh xe với các khối

3.3.4 Lưu đồ thuật toán các bài thi số 7 và 8

Hình 3.32 Lưu đồ thuật toán bài thi 7 và 8 Ở 2 bài thi này, người điều khiển cần làm cho xe đi vào nơi đổ mà hạn chế việc xảy ra va chạm xuống thấp nhất Khi xe đi vào và thực hiện bài thi => hệ thống kiểm tra va chạm giữa bánh xe và “Cảm biến”

 Nếu có va chạm => Trừ điểm => So sánh điểm còn lại với 80 điểm => Tùy vào kết quả mà hệ thống đánh rớt trực tiếp hoặc là vòng lại kiểm tra tiếp tục theo mạch hệ thống chính.

 Nếu không có va chạm => Kiểm tra vị trí đổ xe.

 Nếu đổ sai vị trí => Trừ điểm => So sánh điểm còn lại với 80 điểm => Tùy vào kết quả mà hệ thống đánh rớt trực tiếp hoặc là vòng lại kiểm tra tiếp tục theo mạch hệ thống chính.

 Nếu đổ đúng vị trí => Kiểm tra đã hoàn thành bài ghép hay chưa.

 Thông qua việc kiểm tra đã hoàn thành bài ghép hay chưa, từ đó hệ thống sẽ đánh rớt trực tiếp nếu chưa hoàn thành Còn đã hoàn thành thì hệ thống sẽ thông báo cho người điều khiển biết và tiếp tục các bài thi khác.

3.3.5 Lưu đồ thuật toán bài thi số 10

Hình 3.33 Lưu đồ thuật toán bài số 10

Khi xe đi vào và thực hiện bài thi này, hệ thống sẽ xem xét sự thay đổi số và tốc độ của xe

 Nếu không có thay đổi => Trừ điểm => So sánh điểm còn lại với 80 điểm => Tùy vào kết quả mà hệ thống đánh rớt trực tiếp hoặc là vòng lại kiểm tra tiếp tục theo mạch hệ thống chính.

 Nếu có thay đổi => Xem xét các lỗi nặng Công tác kiểm tra và đánh giá lỗi nặng tương tự như trên.

3.3.6 Lưu đồ thuật toán bài thi 11

Hình 3.34 Lưu đồ thuật toán bài thi 11

Người điều khiển tiến hành điều khiển xe di chuyển và hoàn thành bài thi số 11 Khi bị phạm những lỗi nhẹ => hệ thống sẽ trừ điểm tùy theo lỗi vi phạm => Kiểm tra số điểm còn lại có bé hơn 80 điểm hay không

 Nếu có (bé hơn) => Đánh rớt.

 Nếu không (điểm số vẫn còn lớn hơn 80) => Hệ thống quay lại mạch điều khiển chính và tiếp tục kiểm tra có bị phạm lỗi nhẹ hay không.

Nếu không có vi phạm những lỗi nhẹ => hệ thống tiếp tục kiểm tra người điều khiển có phạm nhưng lỗi nặng không

 Nếu có vi phạm => trực tiếp đánh rớt người điều khiển.

 Nếu không có vi phạm => thông báo người điều khiển hoàn thành bài thi và thông báo hoàn thành bài thi sa hình.

Trong đó các lỗi nhẹ như:

 Không bật đèn xi nhan phải.

 Quá thời gian quy định Các lỗi nặng như:

 Không đi qua vạch kết thúc.

3.3.7 Lưu đồ thuật toán bài thi phụ

XUẤT KẾT QUẢ VÀ SO SÁNH THỰC NGHIỆM

Cách sử dụng và tính năng

Giống như trong thực tế, xe ở vị trí “BẮT ĐẦU” và việc của người điều khiển là di chuyển xe đúng luật để đến điểm “KẾT THÚC” để hoàn tất bài thi với số điểm nằm trong quy định Hệ thống hiển thị điểm số của người điều khiển; mỗi khi phạm lỗi thì điểm số sẽ bị trừ đi.

Hình 4.1 Bắt đầu bài thi “Xuất phát”

Hệ thống cung cấp xi nhan và số cho người điều khiển sử dụng.

Hình 4.2 Hệ thống xi nhan và số

Khi bắt đầu chạy chương trình thì xe sẽ hiển thị ở trước vạch xuất phát và người điều khiển có thể bắt đầu điều khiển xe.

Ngoài những nút di chuyển cơ bản đã trình bài ở trên, còn có một số nút điều khiển sau:

 Phím số 1: cho xe vào số 1.

 Phím số 2: cho xe vào số 2.

 Phím số 3: cho xe vào số R.

 Phím số 4: bật xi nhan trái.

 Phím số 6: bật xi nhan phải.

 Phím số 5: bật đèn báo nguy hiểm Hazard.

 Phím số 0: tắt toàn bộ xi nhan.

Hình 4.3 Bài thi “Dừng xe nhường đường cho người đi bộ”

Hình 4.4 Bài thi “Dừng xe và khởi hành ngang dốc”

Khi người điều khiển thực hiện bài thi nào thì hệ thống sẽ hiển thị tên của bài thi sa hình đó cho người điều khiển nhìn thấy Việc này được thực hiện bằng cách tạo ra các “cảm biến” nhận biết va chạm giữa khối xe và các khối “cảm biến” Đi theo đó là việc trừ điểm cũng sẽ được thực hiện khi mà người điều khiển thực hiện sai quy định trong bài thi.

Hình 4.5 Hiển thị “Hoàn thành” khi làm đúng bài thi (1)

Hình 4.6 Hiển thị “Hoàn thành” khi làm đúng bài thi (2)

Khi đã hoàn thành bài thi đúng quy định thì hệ thống sẽ thông báo cho người điều khiển biết và tiếp tục thực hiện bài thi kế tiếp.

Hình 4.7 Xe tăng tốc từ từ

Các tính chất vật lý cũng thể hiện rõ ràng trong hệ thống, cụ thể là khi xe dừng giữa dốc và bắt đầu di chuyển tại bài thi số 2 thì xe sẽ tăng tốc độ từ từ lên Các tính chất vật lý cũng được thể hiện xuyên suốt trong hệ thống chứ không chỉ riêng ở bài thi này tạo cảm giác chân thực cho người điều khiển.

53 Đặc biệt đối với bài thi số 3, hệ thống cung cấp hệ thống mô phỏng côn Cụ thể, khi dừng xe lại tại vị trí quy định, 1 dãy các nấc có màu sắc khác nhau xuất hiện như ở hình 4.8. Lúc này, người điều khiển nhấn giữ nút “C” trên bàn phím để điều khiển sự thay đổi các nấc màu Khi giữ nút “C” tới nấc có màu mong muốn, thả nút “SPACE” xe sẽ di chuyển tùy theo nấc có màu tương ứng Trong đó:

 Các nấc màu xanh (đậm và nhạt): là xe có thể lên dốc Xanh đậm lên dốc nhanh, dễ dàng; Xanh nhạt lên dốc chậm và khó hơn.

 Màu vàng: là xe tuột dốc.

 Màu đỏ: là xe chết máy.

Hình 4.9 Trừ điểm khi xe va chạm

Hệ thống sẽ trừ điểm khi xe xảy ra va chạm với thành đường (lề đường).

Hình 4.10 Trừ điểm khi xe chạy sai quy định

Việc chạy sai quy định của các bài thi sa hình thì hệ thống cũng sẽ trừ điểm của người điều khiển Cụ thể hơn là ở bài thi số 3 như hình 4.7, nếu người điều khiển khiến không chạy xe theo 1 đường thẳng mà va chạm (bánh xe cán lên) 1 trong 2 khối (vệt vàng) thì sẽ bị trừ điểm.

Hình 4.11 Ngã tư xuất hiện đèn đỏ

Hình 4.12 Ngã tư xuất hiện đèn xanh

Các đèn giao thông hoạt động độc lập từng màu xanh và đỏ; phục vụ tốt cho người điều khiển thực hiện bài thi Mặc dù hơi khác so với thực tế, tuy nhiên người điều khiển cũng phải tuân thủ đúng luật quy định của bài thi nếu không sẽ bị trừ điểm.

Hình 4.13 Bài thi “Ghép xe dọc vào nơi đổ”

Hình 4.14 Bài thi “Ghép xe ngang vào nơi đổ”

Việc xe di chuyển lùi cũng bị thay đổi thành việc kết hợp việc chuyển số và nhấn phím lùi trên bàn phím thay vì chuyển số và đạp ga như thực tế.

Hình 4.15 Thi rớt khi điểm số quá thấp

Hình 4.16 Thi rớt bài 2 khi sai quy định

Hình 4.17 Thi rớt bài 3 khi sai quy định

Khi mà điểm số quá thấp như đã thi rớt” và người điều khiển sẽ nếu xe vượt quá mực quy định thì rớt thì màn hình sẽ hiển thị và cho ở hình 4.14 thì hệ thống sẽ hiển thị trên màn hình là “Bạn bắt đầu lại từ đầu để trải nghiệm lại bài thi Không chỉ thế, hệ thống cũng sẽ đánh rớt như hình 4.15, 4.16 Và nếu thi người điều khiển làm lại bài thi nếu muốn.

Hình 4.18 Bật 2 xi nhan thực hiện bài thi phụ

Hệ thống hỗ trợ việc bật 2 xi nhan cùng lúc để người điều khiển thực hiện bài thi phụ.

Hình 4.19 Kết thúc bài thi

Khi xe chạy được về đến điểm kết thúc thì xem như bài thi hoàn tất Lúc này tùy thuộc vào điểm số còn lại hiển thị trên màn hình mà người điều khiển có thể tự đánh giá kết quả của mình Người điều khiển có thể thực hiện lại bài thi để trải nghiệm 1 lần nữa.

So với thực tế thì hệ thống viết trên cả 2 phần mềm đều chưa giống hoàn toàn thực tế về việc điều khiển Tại thực tế còn có các chi tiết như là tay lái, tay số, phanh, ga, côn mà khi mô phỏng trên hệ thống này việc điều khiển nhóm thực hiện thông qua các phím trên bàn phím.

Việc vận hành cũng khác thực tế trong khoản tăng tốc, giảm tốc và lùi xe.

Hình dạng bài thi sa hình tuy có khác thực tế nhưng vẫn đảm bảo có đầy đủ 11 bài cho người điều khiển trải nghiệm Tuy nhiên một số chi tiết như đèn tín hiệu giao thông chưa thể chuyển đổi màu theo điều khiển như thực tế.

Hoạt động hệ thống

Hình 4.20 Bắt đầu bài thi 1

Hình 4.21 Hoàn thành bài thi 1

*Bài thi “Dừng xe nhường đường cho người đi bộ” *Bắt đầu bài thi 2

*Bài thi “Dừng xe và khởi hành ngang dốc”

*Bài thi “Qua vệt bánh xe và đường hẹp vuông góc” *Bắt đầu bài thi 4

*Bài thi “Ghép xe dọc vào nơi đổ”

*Bài thi “Đường vòng quanh co”

*Bài thi “Ghép xe dọc vào nơi đổ”

*Bài thi “Ghép xe ngang vào nơi đổ”

*Bài thi “Tạm dừng ở nơi có đường sắt chạy qua” *Bắt đầu bài thi 9

*Bài thi “Thay đổi số trên đường bằng”

*Bắt đầu bài thi phụ

Hình 4.45 Bắt đầu bài thi phụ

*Hoàn thành bài thi phụ

Hình 4.46 Hoàn thành bài thi phụ

Tiêu đề	Mô Phỏng Mô Hình Hệ Thống Lái Thi Sát Hạch B2 Trên Phần Mềm Visual Studio
Tác giả	Dương Quốc Thắng, Hồ Hữu Nghị
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Thiện Dinh
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	123
Dung lượng	3,72 MB