Đang tải... (xem toàn văn)
Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn đến các Quý Thầy cô trường Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức quý báu và bổ ích trong suốt quá trình em học tại trường để em có thể thực hiện luận văn này.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CƠNG NGHỆ CẢNH BÁO TIỀN VA CHẠM TRÊN TOYOTA CAMRY THIẾT KẾ MÔ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG SỬ DỤNG ARDUINO Ngành: Kỹ thuật khí Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật tô Giảng viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Thức Sinh viên thực hiện: Giáp Gia Hy MSSV: 18H1080054 Lớp: CO18CLCA TP.Hồ Chí Minh, năm 2022 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy cô trường Đại học Giao thơng Vận tải TP Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thức quý báu bổ ích suốt trình em học trường để em thực luận văn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn Thầy ThS Phạm Văn Thức tận tình dẫn, theo dõi đưa lời khuyên bổ ích giúp em giải vấn đề gặp phải q trình nghiên cứu hồn thành đề tài cách tốt Do kiến thức thân em hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung luận văn tốt nghiệp khó tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, dạy thêm từ Q Thầy Cuối cùng, em xin chúc Q Thầy ln có thật nhiều sức khỏe đạt nhiều thành công cơng việc i TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong năm gần đây, an tồn tính mạng người ngồi ô tô ưu tiên hàng đầu nhà sản xuất ô tô Các nhà sản xuất ô tô đầu tư phát triển nhanh trang bị an tồn xe tơ Luận văn tập trung tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống cảnh báo tiền va chạm Từ đó, xây dựng mơ hình Arduino đơn giản để mô hoạt động hệ thống Chương 1: Giới thiệu sơ lược hệ thống cảnh báo tiền va chạm Một vài thông tin số liệu liên quan đến hệ thống Chương 2: Chương sâu vào chi tiết cấu tạo nguyên lý hoạt động phận toàn hệ thống Chương 3: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống cảnh báo tiền va chạm giai đoạn hoạt động khác hệ thống Cách điều chỉnh hệ thống điều kiện hoạt động hệ thống Chương 4: Giới thiệu tảng Arduino Ý tưởng thiết kế mơ hình giới thiệu phận mơ hình Chương 5: Ngun lý hoạt động mơ hình Các sơ đồ mơ hình lập trình cho mơ hình ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS (Pre-Collision System) 1.2 Lý chọn đề tài 1.2.1 Bắt kịp xu hướng công nghiệp ô tô .1 1.2.2 Giảm thiểu tai nạn giao thông .2 1.3.3 Nguồn nhân lực tương lai ngành công nghiệp ô tô .5 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG CẢNH BÁO TIỀN VA CHẠM 2.1 Thành phần cấu tạo hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động phận hệ thống 2.2.1 Cảm biến tốc độ ô tô .8 2.2.2 Cảm biến đo khoảng cách 13 2.2.3 Camera nhận diện vật thể phía trước 18 2.2.4 Các thành phần cảnh báo 26 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CÁC MỨC ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẢNH BÁO TIỀN VA CHẠM TRÊN XE TOYOTA CAMRY .29 3.1 Nguyên lý hoạt động 29 3.2 Các mức hoạt động 38 3.4 Các tùy chỉnh hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS 41 3.4.1 Bật/tắt hệ thống 41 iii 3.4.2 Điều chỉnh độ nhạy cảnh báo hệ thống PCS .43 3.5 Điều kiện hoạt động cho chức hệ thống PCS 44 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO TIỀN VA CHẠM SỬ DỤNG MẠCH ARDUINO .46 4.1 Giới thiệu Arduino 46 4.5 Ý tưởng thiết kế mơ hình 47 4.6 Mục tiêu thiết kế mơ hình 47 4.7 Giải pháp thiết kế 48 4.8 Lựa chọn linh kiện 48 4.8.1 Mạch điều khiển 48 4.8.2 Cảm biến đo khoảng cách 49 4.8.3 Động điện chiều (DC motor) 51 4.8.4 Mạch điều khiển motor (motor driver) 53 4.8.5 Đèn LED 55 4.8.6 Màn hình OLED 55 4.8.7 Còi cảnh báo 56 4.8.8 Nguồn điện mơ hình 56 4.8.9 Dây điện .58 CHƯƠNG 5: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH 59 SƠ ĐỒ CỦA MƠ HÌNH, LẮP RÁP VÀ LẬP TRÌNH CHO MƠ HÌNH .59 5.1 Ngun lý hoạt động 59 5.2 Sơ đồ mơ hình 59 5.2.1 Sơ đồ khối mơ hình .59 5.2.2 Sơ đồ mạch điện mơ hình 60 5.3 Lắp ráp mơ hình 60 5.4 Lập trình cho mơ hình 61 iv 5.4.1 Thử nghiệm tốc độ mơ hình 61 5.4.2 Lập trình code cho tồn mơ hình 64 5.5 Kiểm tra độ xác mơ hình 68 5.5.1 Kiểm tra độ xác cảm biến siêu âm 68 5.5.2 Kiểm tra hoạt động mơ hình 70 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 72 6.1 Kết thu 72 6.1.1 Kết thu mặt lý thuyết 72 6.1.2 Kết thu mặt thực tế 72 6.2 Tình hình ngồi nước 72 6.2 Những vấn đề tồn 73 6.2.1 Những hạn chế hế thống cảnh báo tiền va chạm 74 6.2.2 Độ phổ biến thấp 75 6.3 Hướng phát triển đề tài 75 6.3.1 Cải tiến phần cứng 76 6.3.2 Cải tiến phần mềm: 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 v Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS (Pre-Collision System) Hệ thống cảnh báo tiền va chạm tính an tồn chủ động trang bị dịng xe tơ ngày nay, có khả phán đốn trước va chạm trực diện cảnh báo cho người tài xế để tài xế kịp thời xử lý Dựa thông tin tốc độ tức thời ô tô, khoảng cách ô tô với phương tiện phía trước,… xử lý tính tốn khả va chạm Nếu xử lý cho khả cao ô tô va chạm với phương tiện phía trước, hệ thống kích hoạt cảnh báo âm hình ảnh để hiệu cho tài xế đạp phanh kịp thời Ngày dòng xe tơ đại có trang bị hệ thống cảnh báo tiền va chạm, việc cảnh báo cho tài xế biết xảy va chạm, hệ thống hỗ trợ phanh xe tự động tài xế không kịp phản ứng đạp phanh kịp thời Từ chủ động tránh va chạm giảm nhẹ thiệt hại xảy va chạm Hiện có nhiều cơng nghệ cảnh báo tiền va chạm nhiều tên gọi khác như: hệ thống tránh va chạm (Collision avoidance system), hệ thống cảnh báo va chạm phía trước (Forward collision warning system), hệ thống giảm nhẹ va chạm (collision mitigation system),… Chức cấu tạo hệ thống có điểm khác tất hệ thống có chung mục tiêu ngăn chặn giảm thiểu va chạm xảy đầu xe 1.2 Lý chọn đề tài 1.2.1 Bắt kịp xu hướng công nghiệp ô tô Trong năm gần đây, xu hướng công nghiệp tơ có chuyển biến to lớn Bên cạnh xu hướng hàng đầu giảm lượng khí thải, chuyển dần sang sử dụng tơ điện, cịn xu hướng cơng nghiệp ô tô đầu tư phát triển xu hướng phần lớn người tiêu dùng tơ Đó trang bị thêm công nghệ, hệ thống hỗ trợ lái tiên tiến (ADAS – Advanced Driver-Assistance Systems) giúp cho việc lái xe trở nên dễ dàng hơn, đồng thời cải thiện độ an toàn, bảo vệ sức khỏe tính mạng người tham gia giao thơng Trong hệ thống hỗ trợ lái, hệ thống giúp giảm tránh va chạm nhiều quan tâm từ phía người tiêu dùng lẫn nhà sản xuất Dưới biểu đồ thể mức độ quan tâm đến từ khóa Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy “Collision avoidance system” (tạm dịch: hệ thống tránh va chạm) từ năm 2012 đến Có thể thấy, quan tâm đến hệ thống giảm tránh va chạm giao thông tăng mạnh năm gần Ngày hầu hết nhà sản xuất xe hàng đầu giới phát triển riêng cho họ hệ thống tránh va chạm như: Pre-Collision System (Toyota), PRE-SAFE (Mercedes-Benz), Pre Sense (Audi), EyeSight (Subaru), Smart City Brake Support (Mazda),… Hình 1.1 Biểu đồ thể mức độ quan tâm đến từ khóa “Collision avoidance system” vòng 10 năm trở lại (Theo thống kê Google Trends) Để bắt kịp xu hướng công nghiệp ô tô giới việc cải tiến hệ thống an toàn cho người tham gia giao thơng, em chọn cho đề tài tìm hiểu hệ thống cảnh báo tiền va chạm – hệ thống có khả giảm tránh va chạm hiệu hệ thống hỗ trợ lái tiên tiến Luận văn giúp em trang bị kiến thức bổ ích để nghiên cứu sâu hệ thống cảnh báo tiền va chạm, từ đưa phương hướng cải thiện hệ thống, góp phần xây dựng công nghiệp đại tiên tiến 1.2.2 Giảm thiểu tai nạn giao thông Việt Nam quốc gia có tỷ lệ tai nạn giao thơng tương đối cao Theo thống kê WHO năm 2018, tỷ lệ tai nạn giao thông Việt Nam đứng hạng nước Đông Nam Á Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Hình 1.2 Tỷ lệ tai nạn giao thông nước Đông Nam Á năm 2018 (Nguồn: WHO năm 2018) Phần lớn tai nạn giao thông Việt Nam xảy giao thông đường Theo báo cáo Ủy ban An tồn giao thơng quốc gia, tháng đầu năm 2022, có 7390 vụ tai nạn giao thơng đường bộ, có 4178 người chết 4937 người bị thương Số người chết tăng 8,67% so với kì năm trước [7] Khi đọc báo tai nạn giao thông, ta thấy tình tai nạn giao thơng phổ biến va chạm kiểu húc (đầu xe đâm vào đuôi xe khác) Nguyên nhân dễ dẫn đến va chạm kiểu khơng giữ đủ khoảng cách an tồn xe Sau số vụ tai nạn giao thông kiểu húc đuôi xảy năm nay: Tai nạn liên hoàn cao tốc TP.HCM – Long Thành – Dầu Giây tối 2/8/2022, người bị thương, xe ô tô hư hỏng nặng Hình 1.4 Tai nạn giao thông ngày 2/8/2022 (Nguồn: báo Lao động) Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Tai nạn liên hoàn xe tơ Bình Dương, chiều ngày 31/8/2022, tài xế hành khách ngồi ô tô xây xác nhẹ Hình 1.5 Tai nạn giao thơng ngày 31/8/2022 (Nguồn: báo Lao động) Tình va chạm kiểu húc đuôi lúc hệ thống cảnh báo tiền va chạm thật phát huy hiệu Khi người lái xe nhận tình va chạm, họ cần khoảng thời gian khoảng 0.68 giây phản ứng rời chân khỏi bàn đạp ga chuyển sang đạp phanh [8] Con số tùy thuộc vào kinh nghiệm độ tập trung tài xế lên đến khoảng giây tài xế tập trung Tuy nhiên, ô tơ có trang bị hệ thống cảnh báo tiền va chạm, hệ thống tính tốn khả xảy va chạm sớm nhiều so với phán đoán tài xế, đồng thời hệ thống đưa cảnh báo để báo hiệu cho tài xế đạp phanh Ngay tài xế có phản ứng chậm, hệ thống tự động phanh trước thời điểm va chạm để tránh giảm thiểu thiệt hại vụ va chạm Một vài số liệu thống kê hiệu hệ thống cảnh báo tiền va chạm việc phịng tránh va chạm kiểu húc đi: - Một nghiên cứu vào năm 2015 dựa liệu từ người dân châu Âu Úc cho công nghệ phanh tự động hệ thống cảnh báo tiền va chạm làm giảm số va chạm kiểu húc đuôi đến 38% [1] - Một nghiên cứu năm 2015 Viện Bảo hiểm An toàn Đường cao tốc (Insurance Institute for Highway Safety) cho hệ thống cảnh báo tiền va chạm kết hợp phanh tự động làm giảm va chạm kiểu húc đuôi [1] - Một nghiên cứu công bố vào tháng 12 năm 2020 Viện Bảo hiểm An toàn Đường cao tốc (Insurance Institute for Highway Safety) Viện Dữ liệu Mất mác Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Như vậy, ta lập trình cho mơ hình khoảng cách từ vật cản phía trước tới mơ hình nhỏ 78 cm, mơ hình đưa cảnh báo để cảnh báo tỷ lệ va chạm cao tài xế không đạp phanh kịp thời Cảnh báo bao gồm còi cảnh báo kêu dồn dập liên tục kèm theo đèn led đỏ nhấp nháy, đồng thời hình dòng chữ “BRAKE” để hiệu lệnh đạp phanh Để tăng hiệu việc giảm thiểu va chạm nữa, ta lập trình điều khiển motor giảm nhẹ tốc độ để tăng khoảng thời gian trước va chạm Trên xe tơ thật, điều thực việc tự động đóng bớt bướm ga, ngắt bớt lượng hịa khí nạp vào động cơ, từ giảm khả sinh công động cơ, giảm tua máy để ô tô chủ động giảm tốc trước va chạm tài xế đạp ga Sau hệ thống đưa cảnh báo, giả sử người tài xế chưa phản ứng kịp thời khoảng cách đến vật cản phía trước tiếp tục giảm Khi khoảng cách giảm xuống 39cm (1 giây) đến va chạm, mơ hình tự động phanh cách dừng motor Hình 5.10 Code mơ hình (3) 66 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Hình 5.11 Code mơ hình (4) Sau hồn tất code cho mơ hình hoạt động, ta dùng lệnh Serial.print Serial.println để xuất giá trị khoảng cách đến vật cản phía trước mà cảm biến siêu âm đo vào mục Serial monitor phần mềm Arduino IDE Từ ta 67 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy dùng thước để đo khoảng cách thật so sánh với khoảng cách mà cảm biến đo để kiểm tra độ xác cảm biến Hình 5.12 Code mơ hình (5) 5.5 Kiểm tra độ xác mơ hình 5.5.1 Kiểm tra độ xác cảm biến siêu âm Để kiểm tra độ xác việc xác định khoảng cách cảm biến siêu âm HC-SR04, ta dùng công cụ Serial Monitor để kiểm tra giá trị khoảng cách cảm biến đo theo thời gian thực Kết nối mô hình với máy tính thơng qua cổng USB (Sử dụng dây đầu USB type B cắm vào mạch Arduino, đầu lại đầu USB Type A cắm vào máy tính), sau chọn vào cơng cụ Serial Monitor để theo dõi khoảng cách mơ hình vật cản mà cảm biến đo Vật cản sử dụng thí nghiệm hộp giày có mặt đối diện với cảm biến hình chữ nhật phẳng, kích thước 33 x 23 cm Hình 5.13 Kiểm tra khoảng cách Tiến hành kiểm tra cột mốc khoảng cách đặc biệt nhắc đến mục 5.4 68 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Mơ hình cách vật cản 110 cm (khoảng cách an tồn theo quy định luật giao thơng, tỷ lệ 1:50): Đặt mơ hình cách vật cản 110 cm kiểm tra cơng cụ Serial Monitor Hình 5.14 Kiểm tra khoảng cách Khoảng cách cảm biến đo được: Hình 5.15 Kiểm tra khoảng cách Serial Monitor Kết quả: Sai số khoảng cách xấp xỉ cm Mô hình cách vật cản 78 cm ( giây): Tương tự, đặt mơ hình cách vật cản 78 cm kiểm tra công cụ Serial Monitor Khoảng cách mà cảm biến đo được: Hình 5.16 Kiểm tra Serial Monitor (2) Kết quả: Sai số khoảng cách xấp xỉ 4cm 69 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Mơ hình cách vật cản 39 cm (1 giây): Tương tự, đặt mơ hình cách vật cản 39 cm Khoảng cách mà cảm biến đo được: Hình 5.19 Kiểm tra Serial Monitor (3) Kết quả: Sai số khoảng cách xấp xỉ cm Từ phép đo trên, kết luận khoảng cách mơ hình vật cản lớn sai số cảm biến lớn Tại cột mốc khoảng cách quan trọng mơ hình, sai số lớn lên đến cm 5.5.2 Kiểm tra hoạt động mơ hình Tiến hành cho mơ hình chạy từ khoảng cách 1.5 m đến vật thể Mơ hình hoạt động ổn định với đầy đủ giai đoạn cảnh báo Đo khoảng cách từ mơ hình đến vật thể sau mơ hình dừng hẳn: Hình 5.20 Khoảng cách sau phanh 70 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Kết quả: Mơ hình tự phanh đến gần vật thể Khoảng cách mơ hình vật cản sau phanh khoảng 27 cm Mơ hình thành cơng việc tự động phanh, tránh va chạm với vật cản 5.6 Những hạn chế mơ hình - Cảm biến siêu âm xác định khoảng cách chưa xác Độ sai lệch khoảng cách tỷ lệ thuận với khoảng cách cảm biến vật cản Bề mặt vật cản gồ ghề, độ sai lệch lớn - Mô hình khơng có phận nhận dạng vật thể Điều có nghĩa vật thể với kích thước đủ lớn để cảm biến siêu âm phát cho vật cản mơ hình phát cảnh báo lại gần vật cản Điều khơng phù hợp tơ ngồi đời thực tham gia giao thơng có tình vật thể nhỏ cắt ngang đầu xe Ví dụ: bóng trẻ chơi bên đường vơ tình lăn ra, chim bay ngang đầu xe,… - Mơ hình hoạt động vận tốc cố định, khoảng cách cảnh báo phanh tự động cố định Để thay đổi thông số này, cần điều chỉnh giá trị code nạp lại code cho mơ hình mơ hình chưa có khả sử dụng giá trị biến thiên để mô - Một vài phận có chất lượng chưa tốt, ảnh hưởng đến khả di chuyển mơ hình Lốp xe mơ hình có độ bám kém, khơng trịn nên dẫn tới việc dễ lệch hướng di chuyển đường thẳng Mạch điều khiển motor xảy tình trạng chênh lệch điện áp đầu motor A motor B khiến cho bánh xe quay không tốc độ (điều khắc phục cách thay đổi giá trị xung code) 71 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết thu 6.1.1 Kết thu mặt lý thuyết Qua trình xây dựng luận văn, em củng cố kiến thức học trình học tập trường Đại học Giao thơng Vận tải TP.HCM học thêm nhiều kiến thức Em tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống cảnh báo tiền va chạm (Pre-Collision System) hãng Toyota Từ đó, em nghĩ thực mơ hình tảng Arduino Em học nhiều kiến thức điện tử, học lệnh ngơn ngữ lập trình Arduino, tìm hiểu cấu tạo, cách điều khiển linh kiện sử dụng cho mô hình Arduino 6.1.2 Kết thu mặt thực tế Về mặt thực tế, em xây dựng mơ hình đơn giản mơ hoạt động hệ thống cảnh báo tiền va chạm, tự vẽ sơ đồ mạch điện mơ hình tự viết code lập trình cho mơ hình hoạt động theo ý tưởng nghĩ 6.2 Tình hình nước Hiện quốc gia phát triển, tiêu chuẩn an tồn tiêu chuẩn khí thải ô tô hạng mục đẩy mạnh cải tiến qua năm Các hệ thống an tồn chủ động nói chung hệ thống cảnh báo tiền va chạm nói riêng dần trở thành trang bị cho dòng xe khác nhau.Với tình trạng giao thơng thống đãng, kẹt xe, khơng có đường hỗn hợp nên phương tiện di chuyển đường có tơ,… nên hệ thống cảnh báo tiền va chạm làm việc hiệu xác Cịn tình hình Việt Nam, hệ thống cảnh báo tiền va chạm tên tương đối lạ nhiều người Với tình trạng giao thơng tương đối phức tạp, đa số tuyến đường thành thị đường hỗn hợp (ô tô xe máy di chuyển làn), số lượng xe máy di chuyển đường nhiều nên thường khoảng cách an toàn xe khơng đủ Vì điều kiện giao thơng phức tạp vậy, hệ thống cảnh báo tiền va chạm hoạt động thiếu xác tệ khơng hoạt động Ngồi ra, phần lớn tô mà người Việt Nam sử dụng rơi vào phân khúc ô tô tầm trung ô tô giá rẻ, ô tô cũ, nhiều năm tuổi,… nên hệ thống cảnh báo tiền va chạm trang bị chưa phổ biến tài xế 72 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Đối với tài xế muốn trang bị thêm cho xe tơ hệ thống xe tơ khơng có sẵn hệ thống, họ tìm mua sản phẩm ngồi thị trường Mobileye 630, Movon Midas 9,… Đây hệ thống cảnh báo tiền va chạm “độ”, gắn thêm cho dịng tơ khơng trang bị hệ thống Thông thường, hệ thống bao gồm camera nhận diện vật thể phía trước hình nhỏ để hiển thị cảnh báo Hệ thống hoạt động cách lấy liệu từ can bus ô tô thiết bị nhỏ kẹp vào dây can ô tô (dây tín hiệu vận tốc xe), liệu kết hợp với camera nhận diện vật thể phía trước (hoạt động tương tự camera nhận diện vật thể Toyota), hệ thống tính tốn khả va chạm đưa cảnh báo nguy hiểm Tuy nhiên, trang bị gắn thêm nên hệ thống khơng có tính tự động phanh hệ thống cảnh báo tiền va chạm trang bị sẵn Ngồi ra, hệ thống làm việc thiếu xác số trường hợp, có số người dùng hệ thống cảnh báo tiền va chạm Mobileye phản hồi hệ thống nhận dạng tơ phía trước tơ phía trước có cụm đèn hậu bị hỏng khơng sáng nên hệ thống khơng nhận tơ khơng cảnh báo Hình 6.1 Hệ thống hỗ trợ lái Mobileye 630 6.2 Những vấn đề tồn Mặc dù hệ thống cảnh báo tiền va chạm dần trở nên phổ biến ngày trang bị rộng rãi nhiều dịng xe hơn, tồn vấn đề cần cải thiện khắc phục 73 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy 6.2.1 Những hạn chế hế thống cảnh báo tiền va chạm 6.2.1.1 Khả xác định vật thể hạn chế Các hệ thống cảnh báo tiền va chạm đời cũ khơng có khả nhận diện người người xe đạp Và có nhiều hệ thống cảnh báo tiền va chạm khơng nhận diện xe máy (ví dụ hệ thống PCS Toyota) Chính khả nhận diện vật thể cịn chưa hồn hảo nên trang bị tính cảnh báo tiền va chạm dòng xe bán thị trường nơi mà phương tiện giao thông chủ yếu xe máy nước Đơng Nam Á hệ thống cảnh báo tiền va chạm khơng hữu ích trường hợp va chạm giao thơng với xe máy Ngồi cịn có báo cáo từ Ủy ban Quốc gia An tồn Giao thơng Mỹ (National Transportation Safety Board) việc hệ thống cảnh báo tiền va chạm phát vật thể lớn phương tiện giao thông đệm va chạm, rào chắn,…[1] 6.2.1.2 Giảm độ xác thời tiết xấu Khả xác định va chạm hệ thống bị ảnh hưởng phải hoạt động điều kiện thời tiết xấu mưa lớn, tuyết rơi dày đặt, sương mù dày đặt, điều kiện ánh sáng sáng tối 6.2.1.3 Tầm phát hạn chế Khả phát phương tiện phía trước điều kiện đường phức tạp góc cua quanh co, đường lên dốc xuống dốc cao ảnh hưởng đến xác hệ thống cảnh báo tiền va chạm Tuy nhiên điều sớm khắc phục nhà sản xuất tô cải thiện nhanh tầm hoạt động độ rộng góc mà cảm biến camera xe xác định vật thể 6.2.1.4 Tốc độ để hệ thống cảnh báo tiền va chạm kích hoạt Một số hệ thống cảnh báo tiền va chạm thiết kế bắt đầu hoạt động xe đạt đến giá trị tốc độ (thường khoảng 10km/h), xe di chuyển tốc độ thấp tốc độ hoạt động hệ thống, hệ thống không cảnh báo xảy va chạm 74 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy 6.2.2 Độ phổ biến thấp Hệ thống cảnh báo tiền va chạm chưa phải hệ thống an toàn chủ động phổ biến, trang bị dòng xe Hiện nay, ta bắt gặp hệ thống dòng xe từ phân khúc tầm trung đến cao cấp Đối với dòng xe giá rẻ gần khơng có trang bị hệ thống Chính vậy, để độ phổ biến hệ thống tăng mạnh, giá thành bỏ để ô tô trang bị hệ thống giảm đi, có lẽ người tiêu dùng phải đợi thêm khoảng thời gian để hệ thống dần trở nên phổ biến với dòng xe 6.3 Hướng phát triển đề tài Với xã hội đại ngày phát triển, số lượng xe ô tô bán ngày tăng cao Xe ô tô dần trở thành phương tiện phổ biến, nước phát triển Việt Nam Chính vậy, việc nâng cao tính an tồn cho ô tô giảm thiểu thiệt hại tai nạn giao thơng gây Biến tính cảnh báo tiền va chạm thành tính thiết yếu, trang bị nhiều dịng xe hơn, trang bị dòng xe phân khúc rẻ tiền giúp giảm thiểu số lượng tai nạn giao thơng, bảo vệ tính mạng nhiều người tham gia giao thông Về hệ thống cảnh báo tiền va chạm, trang bị an tồn cịn tương đối công nghiệp ô tô nên hệ thống cịn chưa hồn thiện Đây vừa điểm cộng vừa điểm trừ Gọi điểm trừ hệ thống chưa hoàn thiện nên độ tin cậy chưa thật cao, đặc biệt vài điều khiện môi trường đặc biệt làm cho hệ thống gần không hoạt động hiệu Ngay nhà sản xuất ô tô cảnh báo người dùng khơng nên tự ý thử nghiệm tính họ khơng đảm bảo hoạt động tốt lúc nơi Nhưng hệ thống chưa hồn thiện nên điểm cộng cải thiện hệ thống này, tiềm hệ thống cao chưa khai thác hết tiềm Đây hệ thống có liên quan đến việc sử dụng camera để nhận dạng vật thể phanh tự động, chế quan trọng lĩnh vực tự động hóa hệ thống ô tô Với xu hướng giới tập trung vào phát triển xe tự vận hành, việc kéo theo phát triển chế nhận dạng vật thể điều khiển phanh tự động điều hiển nhiên Trong tương lai, chắn hệ thống cảnh báo tiền va chạm hoạt động hiệu nhiều Điều chứng minh lịch sử phát triển hệ thống cảnh 75 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy báo tiền va chạm Hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS Toyota lần đầu mắt vào tháng năm 2015, hệ thống an tồn gói an toàn chủ động Toyota Safety Sense Lúc hệ thống PCS có khả phát va chạm kiểu húc có khả phát va chạm với tơ phía trước Đến tháng năm 2018, Toyota Safety Sense hệ thứ đời, lúc hệ thống PCS cải thiện với radar camera tốt hơn, hoạt động xác camera nhận dạng người người đạp xe Đến năm 2020, Toyota mắt gói Safety Sense 2.0, hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS lúc nâng cấp camera có độ phân giải cao radar phát phương tiện xa hơn, đồng thời lúc hệ thống nâng cấp khả phát va chạm kiểu cắt ngang đầu xe khả tự động đánh lái để tránh va chạm Và năm 2022, Toyota mắt Safety Sense 3.0, hứa hẹn cải tiến tính sẵn có hệ trước dự định đưa vào tính hỗ trợ dừng khẩn cấp phát tài xế không tác động vào chân ga, chân phanh vơ lăng q lâu, đề phịng tài xế xảy vấn đề sức khỏe gây tỉnh táo, hệ thống cảnh báo tài xế còi báo động đồng thời bật đèn hazard tự động phát còi xe để cảnh báo phương tiện xung quanh giảm tốc độ từ từ đến dừng hẳn [5] Như vậy, thấy tiềm hệ thống cảnh báo tiền va chạm lớn Để cải tiến hệ thống cảnh báo tiền va chạm, chia làm mảng cần cải tiến: cải tiến phần cứng cải tiến phần mềm 6.3.1 Cải tiến phần cứng Sử dụng cụm radar có tầm hoạt động xa rộng hơn, giúp hệ thống phát phương tiện phía trước dễ dàng sớm hơn, cho phép hệ thống có nhiều thời gian ước tính khả va chạm cho người tài xế có nhiều thời gian xử lý Camera nhận dạng vật thể phía trước phận cốt lõi hệ thống cảnh báo tiền va chạm Sử dụng camera có độ phân giải cao giúp hình ảnh mà hệ thống thu nhận rõ nét hơn, từ tăng độ xác việc nhận dạng vật thể Việc tăng số lượng camera giúp ích nhiều cho hệ thống phải cân nhắc kỹ kéo theo việc tăng giá thành ô tô tốn thêm chi phí sản xuất Hiện ngành công nghiệp ô tô, để điều khiển hệ thống hỗ trợ lái tự động xu hướng để ô tô phụ thuộc lớn vào camera nhận dạng vật thể Một ví dụ điển hình hệ thống tự động lái xe tơ tiếng Tesla Autopilot nhà 76 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy sản xuất Tesla Để hệ thống đạt tên tuổi nó, Tesla phải dùng tới camera để quan sát môi trường xung quanh ô tô điều khiển chạy tự động, có tới camera quan sát phía trước bên Cụm camera nhận dạng vật thể phía trước đặt sau kính chắn gió trước bao gồm camera: camera góc rộng để nhận dạng vật thể gần phía trước, hoạt động di chuyển tốc độ thấp, camera hoạt động tình huống, camera góc hẹp quan sát xa để nhận dạng vật thể từ xa hoạt động chạy tốc độ cao Ngoài cịn có camera đặt bên hơng xe gần vị trí bánh trước, dùng để nhận dạng vật thể từ phía trước bên hơng, tránh va chạm kiểu cắt ngang Có thể thấy Tesla dùng nhiều camera để phục vụ cho tính tự động lái cảnh báo tiền va chạm họ Ban đầu họ dùng thêm radar để xác định khoảng cách đến phương tiện phía trước từ năm 2021 Tesla hoàn toàn tin tưởng vào khả xác định khoảng cách camera nên hoàn toàn loại bỏ cụm radar khỏi xe ô tô Tesla bán thị trường Bắc Mỹ dần thực tương tự với xe bán thị trường khác Hệ thống cảnh báo tiền va chạm Subaru với tên gọi Subaru Eyesight hoạt động tương tự hệ thống Pre-Collision System Toyota thay vào Subaru dùng cụm camera nhận diện vật thể phía trước với camera Toyota nhờ họ khơng cần sử dụng tới cụm radar Có thể rút kết luận rằng, tập trung phát triển cụm camera nhận diện vật thể, tăng độ phân giải cụm camera sử dụng thêm số lượng camera giúp cải tiến hệ thống cảnh báo tiền va chạm 6.3.2 Cải tiến phần mềm: Nhìn chung mặt phần mềm hệ thống cảnh báo tiền va chạm PCS, thấy hệ thống hoạt động tốt việc nhận dạng phương tiện giao thông ô tô Tuy nhiên, nước phát triển nước khu vực Đông Nam Á, số lượng xe máy tham gia giao thơng cịn nhiều Để hệ thống cảnh báo tiền va chạm hoạt động hiệu nước này, cần có cải tiến mặt nhận dạng vật thể Việc địi hỏi phải lập trình cho hệ thống nhận dạng xe máy, tương tự với cách mà hệ thống nhận dạng tơ Ngồi ra, để tối ưu hóa khả tránh va chạm hệ thống, hệ thống nên lập trình cho phát nhiều vật thể khơng phải phương tiện giao thơng, ví dụ đệm va chạm, rào chắn nhắc tới mục 6.2.1 Hoặc tân tiến phát tín hiệu đèn giao thông để tự động giảm tốc độ xe ô tô dừng hẳn người lái xe khơng chủ động đạp phanh, 77 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy xác định vũng nước đường để hệ thống biết điều kiện mặt đường trơn trượt từ tự hiệu chỉnh khoảng cách an toàn cho hệ thống cảnh báo tiền va chạm, điều mà hệ thống Auto Pilot Tesla xác định tốt Hình 6.2 Khả phát mặt đường ướt hệ thống Auto Pilot Tesla Ngoài để giảm thiểu khả va chạm Thay quan sát bên ngồi xe để đánh giá khả va chạm, ta chủ động cách quan sát bên xe, cụ thể quan sát người tài xế Sự lơ là, tập trung người tài xế nguyên nhân dễ gây tai nạn nhất, cách bố trí cảm biến theo dõi hướng nhìn mắt người tài xế (eye tracking sensor/ gaze tracking sensor) Ta đưa cảnh báo dạng hình ảnh âm (tương tự cảnh báo tiền va chạm) để tài xế biết họ lơ họ tập trung quan sát lại Điều hữu ích ngày số tai nạn tài xế vừa lái xe vừa sử dụng điện thoại ngày tăng cao Nếu cảm biến phát ánh mắt người tài xế khơng nhìn phía trước mà nhìn vào điện thoại, hệ thống đưa cảnh báo Ngồi ra, cịn dùng cảm biến để đưa cảnh báo người tài xế ngủ gật Khi mắt nhắm hoàn toàn vài giây, cảm biến theo dõi chuyển động mắt đưa cảnh báo để tài xế tỉnh dậy, hữu ích việc phịng tránh tai nạn giao thơng tài xế ngủ gật 78 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy Hình 6.3 Ví dụ thử nghiệm theo dõi chuyển động mắt tham gia giao thơng (Nguồn: NLR Media) Nhìn chung hệ thống cảnh báo tiền va chạm phát triển cải tiến qua năm Có thể nói hệ thống hoạt động hiệu việc giảm tránh va chạm phương tiện tham gia giao thông Điều kiểm chứng qua nhiều kiểm tra, thống kê số liệu phản hồi từ nhiều người lái xe toàn giới Trong nhiều năm tới, hệ thống dần trở thành trang bị an toàn phổ thơng xe tơ, cộng thêm độ xác khả phát hiện, dự đoán va chạm cải thiện, công cụ mạnh mẽ công giảm thiểu thiệt hại tai nạn giao thông đường 79 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Giáp Gia Hy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wikipedia, Collision avoidance system, 2022 [2] Insurance Institute for Highway Safety & Highway Loss Data Institute, Real-world benefits of crash avoidance technologies, 2020 [3] EverythingRF, Automotive Radar Basics, 2019 [4] Toyota Motor Corporation, Toyota Camry User Manual, 2022 [5] Joe Clifford Toyota UK Magazine, History and evolution of Toyota Safety Sense, 2020 [6] VATC, Cảm biến tốc độ xe – Vehicle Speed Sensor: Cấu tạo phân loại, 2018 [7] Báo Lao động, Những số thương tâm từ tai nạn giao thông tháng đầu năm 2022, 2022 [8] Paweł Droździel et al, Driver’s reaction time research in the conditions in the real traffic, 2020 [9] Khương Duy Báo Lao động, Khoảng cách an toàn xe tham gia giao thông, 2021 [10] Adrian Rosebrock PYImageSearch, Intersection over Union (IoU) for object detection, 2016 80