Khảo sát các thiết bị hỗ trợ đào tạo lái xe và khả năng ứng dụng mô hình lái 3D tại Việt Nam

Bài báo giới thiệu cho người đọc về ứng dụng thiết bị mô phỏng bên cạnh đó có đào tạo lái xe trong và ngoài nước, qua đó tiến tới thiết kế và chế tạo thiết bị mô phỏng đào tạo lái xe 3D phục vụ quá trình đào tạo lái xe với giá thành hợp lý phù hớp với tình hình giao thông và kinh tế tại Việt Nam. Mời các bạn cùng tham khảo!

KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ HỖ TRỢ ĐÀO TẠO LÁI XE VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH LÁI 3D TẠI VIỆT NAM Nguyễn Phụ Thƣợng Lƣu1,*, Dƣơng Thành Tín2,** Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, Trƣờng Đại học Công nghệ TP.HCM Trƣờng Cao đ ng Giao thơng vận tải TP.HCM Email: *npt.luu@hutech.edu.vn, **duongngocnhi2012@gmail.com TĨM TẮT Trong thời gian qua nhiều vụ tai nạn giao thông xảy nhiều liên quan trực tiếp đến chất lƣợng đào tạo, thể qua yếu lái xe xử lý, nhận diện tình huống, qua thái độ coi thƣờng tính mạng hành khách ngƣời tham gia giao thơng Q trình đào tạo lái xe sở có tƣợng cạnh tranh gay gắt, đua giảm giá, gây ―loạn‖ phí đào tạo, cắt xén chƣơng trình…vì Nghị định 138/2018/NĐ-CP đời để đảm bảo thực tốt công tác đào tạo lái xe trung tâm, Nghị định có quy định bắt buộc trung tâm đào tạo lái xe phải trang bị thêm thiết bị mô đào tạo lái xe 3D nhằm nâng cao hiệu ôn tập rèn luyện kỹ lái xe học viên, nhiên giá thành cho thiết bị mơ lái xe có giá thành cao Bài báo giới thiệu cho ngƣời đọc ứng dụng thiết bị mơ bên cạnh có đào tạo lái xe ngồi nƣớc, qua tiến tới thiết kế chế tạo thiết bị mô đào tạo lái xe 3D phục vụ trình đào tạo lái xe với giá thành hợp lý phù hớp với tình hình giao thơng kinh tế Việt nam Từ khóa: Driving simulation, Driver education, Driving School Participation, mơ hình tập lái xe GIỚI THIỆU Mơ hoạt động giả lập trình hệ thống; hành động mơ trƣớc tiên địi hỏi mơ hình đƣợc phát triển Mơ hình mô tả đƣợc xác định rõ chủ đề mơ thể đặc điểm nó, ch ng hạn nhƣ hành vi, chức thuộc tính trừu tƣợng vật lý (mơ hoạt động q trình lái xe) Mơ hình đại diện cho hệ thống, mơ đại diện cho hoạt động theo thời gian Mô đƣợc sử dụng nhiều lĩnh vực, ch ng hạn nhƣ mô công nghệ để tối ƣu hóa hiệu suất, đào tạo, giáo dục trị chơi video…Thơng thƣờng, thí nghiệm máy tính đƣợc sử dụng để nghiên cứu mơ hình mô THÀNH PHẦN CẤU THÀNH MỘT HỆ THỐNG MƠ PHỎNG Mơ ảo đại diện cho thể loại mô cụ thể sử dụng thiết bị mô để tạo giới ảo cho ngƣời dùng Mô ảo cho phép ngƣời dùng tƣơng tác với giới ảo Thế giới ảo hoạt động tảng thành phần phần cứng phần cứng tích hợp Theo cách này, hệ thống chấp nhận đầu vào từ ngƣời dùng (ví dụ: theo d i thể, nhận dạng giọng nói / âm thanh, điều khiển vật lý) tạo đầu cho ngƣời dùng (ví dụ: hiển thị hình ảnh, hiển thị âm thanh…) 1408 Hình Thiết bị mơ tập lái CAR DRIVING SIMULATOR - VS500M 2.1 Phần cứng đầu vào mơ Có nhiều phần cứng đầu vào có sẵn để chấp nhận đầu vào ngƣời dùng cho mô ảo nhƣ: Theo d i thể: Phƣơng pháp chụp chuyển động thƣờng đƣợc sử dụng để ghi lại chuyển động ngƣời dùng dịch liệu chụp thành đầu vào cho mơ ảo Ví dụ: ngƣời dùng quay đầu vật lý, chuyển động đƣợc phần cứng mô ghi lại theo cách đƣợc dịch sang chế độ xem tƣơng ứng chế độ xem mơ Máy theo dõi mắt đƣợc sử dụng để phát chuyển động mắt để hệ thống xác định xác nơi ngƣời dùng nhìn vào thời điểm Bộ điều khiển vật lý: Bộ điều khiển vật lý cung cấp đầu vào cho mô thông qua thao tác trực tiếp ngƣời dùng Trong mô ảo, phản hồi xúc giác từ điều khiển vật lý đƣợc mong muốn số mơi trƣờng mơ Thiết bị có độ trung thực cao nhƣ phận điều khiển (chân ly hợp, chân ga, chân thắng, cần số, gạt nƣớc…) buồng lái xe ảo cung cấp cho ngƣời dùng điều khiển thực tế để nâng cao hoạt động ngƣời học lái xe Ví dụ: tài xế sử dụng phận mơ hình để điều khiển xe qua địa hình khác (trong thị, gặp địa hình xấu…) hay gập thời tiết xấu (trời mƣa, sƣơng mù…) giúp ngƣời học thực hành quy trình với thiết bị thực tế bối cảnh hệ thống buồng lái tích hợp Nhận dạng giọng nói/ âm thanh: Hình thức tƣơng tác đƣợc sử dụng để tƣơng tác với tác nhân mơ (ví dụ: ngƣời ảo) để thao tác với đối tƣợng mơ (ví dụ: thông tin) 2.2 Phần cứng đầu mô ảo Có nhiều phần cứng đầu có sẵn để cung cấp kích thích cho ngƣời dùng mô ảo: Hiển thị trực quan : Màn hình trực quan cung cấp kích thích thị giác cho ngƣời dùng Màn hình tĩnh thay đổi từ hình máy tính để bàn thơng thƣờng sang hình 360 độ bao quanh hình sang hình ba chiều âm Màn hình máy tính để bàn thơng thƣờng thay đổi kích thƣớc từ 15 đến 60 inch Bao quanh hình thƣờng đƣợc sử dụng môi trƣờng ảo tự động hang động (CAVE) Màn hình ba chiều âm tạo hình ảnh ba chiều có khơng có kính đặc biệt, tùy thuộc vào thiết kế 1409 Hình 2: Màn hình với góc nhìn 180 độ Phạm vi nhìn rộng cho phép nhận thức tốc độ xác (Andersen, 1986)[1] theo Stoner, Fisher Mollenhauer Jr.(2011) góc nhìn 180 độ (hình 2) trình mơ lái xe lý tƣởng cho việc dạy an toàn giao lộ, nơi tài xế phải quét trái phải để tìm kiếm mối nguy tiềm n kiểm tra lƣu lƣợng Quét cách yêu cầu ngƣời lái quay đầu 90 độ sang trái 90 độ hồn tồn sang phải Do đó, hệ thống hình ảnh mơ lái xe mơ lái xe cần hiển thị FOV 180 độ xác mặt hình học để giảm thiểu chuyển giao tiêu cực, tức phát triển khơng chủ ý thói quen nhìn khơng xác phản xạ tâm lý làm tăng nguy mắc sai lầm nguy hiểm tham gia giao thông Một buồng lái xe thực đƣợc gắn tảng chuyển động / rung với ba bậc tự do, tức cao độ, cuộn dồn dập, hệ thống âm làm tăng thêm tính chân thực trải nghiệm lái xe Cấu hình mơ lái xe mơ trực quan phản hồi thính giác xúc giác tốc độ lái xe tƣơng tự nhƣ ngƣời lái xe nhận đƣợc đƣờng từ việc quan sát chuyển động tất yếu tố bề mặt môi trƣờng lái xe từ tiếng ồn độ rung xe Màn hình gắn đầu (HMD) (hình 3) có hình nhỏ đƣợc gắn mũ đội đầu ngƣời dùng Các hệ thống đƣợc kết nối trực tiếp vào mô ảo để cung cấp cho ngƣời dùng trải nghiệm tuyệt vời Trọng số, t lệ cập nhật trƣờng nhìn số biến số giúp phân biệt HMD Đƣơng nhiên, HMD nặng khơng mong muốn chúng gây mệt mỏi theo thời gian Nếu tốc độ cập nhật chậm, hệ thống khơng thể cập nhật hình đủ nhanh để tƣơng ứng với ngƣời dùng quay đầu nhanh Tốc độ cập nhật chậm có xu hƣớng gây bệnh mô phá vỡ cảm giác ngâm Trƣờng nhìn phạm vi góc giới đƣợc nhìn thấy trƣờng quan sát định khác tùy theo hệ thống đƣợc tìm thấy ảnh hƣởng đến cảm giác ngƣời dùng Hiển thị âm thanh: Một số loại hệ thống âm khác tồn để giúp ngƣời dùng nghe địa hóa âm theo khơng gian Phần mềm đặc biệt đƣợc sử dụng để tạo hiệu ứng âm 3D Âm 3D để tạo ảo giác nguồn âm đƣợc đặt không gian ba chiều xác định xung quanh ngƣời dùng Hệ thống loa thơng thƣờng cố định đƣợc sử dụng để cung cấp âm vòm kép đa kênh Tuy nhiên, loa ngồi khơng hiệu nhƣ tai nghe việc tạo hiệu ứng âm 3D LỢI ÍCH CỦA HOẠT ĐỘNG MƠ PHỎNG Fish, Pollatsek,và Pradhan (2006)[2] phát ngƣời tập lái xe đƣợc đào tạo trình trình giả lập để quét thông tin làm giảm khả gặp cố lái xe thật ngƣời không đƣợc đào tạo dựa giả lập Goode, Salmon Lenné (2013)[3] tiến hành đánh giá tài liệu đào tạo dựa giả lập báo cáo số nghiên cứu cho thấy đánh giá mô lái xe, ngƣời tham gia đào tạo giả lập có 1410 nhiều khả nhận thức ứng phó phù hợp với mối nguy hiểm đƣợc đánh giá ngƣời hƣớng dẫn lái xe biện pháp khách quan hiệu suất lái xe, bao gồm kiểu phanh, lựa chọn tốc độ biện pháp chuyển động mắt Hơn lợi ích đƣợc khái qt hóa cho kịch khơng gặp phải q trình đào tạo Pierro Hirsch Francois_Bellavance (2017)[4] chứng minh tổng thể, giới hạn thiết kế nghiên cứu, đào tạo dựa mô lái xe dƣờng nhƣ có nhiều tác động tích cực đến việc tiếp thu kỹ an toàn lái xe có tác động tiêu cực Một số đánh giá dựa việc thực thiết bị giả lập CAR DRIVING SIMULATOR - VS500M Hình 3: Màn hình gắn đầu PHƢƠNG THỨC ĐÀO TẠO LÁI XE TẠI NƢỚC PHÁP[5] Trình mơ đƣợc sử dụng cho thí nghiệm trình giả lập lái xe thƣơng mại đƣợc sử dụng trƣờng học lái xe Pháp nhƣ cơng cụ giáo khoa.Trình mơ phỏng, nhƣ hình đƣợc cấu thành từ ba hình bao phủ 150 ° x 31 ° trƣờng nhìn ngƣời dùng Hình 4: Bộ mơ 3D giả lập lái đƣờng Các phƣơng tiện khác cƣ trú môi trƣờng ảo đƣợc điều khiển trí thơng minh nhân tạo giúp di chuyển xe theo kịch đƣợc xác định trƣớc Là cơng cụ giáo dục, tình thơng thƣờng, xe ảo tuân thủ nghiêm ngặt quy tắc mã lái xe, áp dụng kịch phịng ngừa tai nạn, có mục đích dạy cách dự đốn tình nguy hiểm Trong kịch thực tế, xe ngƣời vi phạm r ràng mã lái xe để gây bảy vụ tai nạn tiềm n Mỗi phiên thí nghiệm đƣợc chia thành giai đoạn Giai đoạn bao gồm nhiệm vụ làm quen (10 phút thực hành với trình giả lập) Giai đoạn thứ hai tập lái xe phòng ngừa tai nạn (với thời gian trung bình phút) Trong giai đoạn thứ ba, ngƣời tham gia thực hai bảng câu hỏi (IPQ Câu hỏi hành vi 1411 tự trị) bày tỏ nhận xét xem xét trả lời câu hỏi:Bạn có khơng nhận xét / nhận xét kinh nghiệm bạn với trình mơ lái xe? GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ MÔ PHỎNG 5.1 Car Driving Simulator - VS500M [12] 5.1.1 Các thành phần Thiết bị có xuất xứ từ CANADA bao gồm cabin mở với ghế lái bảng điều khiển trung tâm xe nhỏ gọn GM Cụm công cụ đầy đủ chức cụm đèn cảnh báo, hình hiển thị rộng hệ thống chuyển động / rung ba trục Tay lái đƣợc kết nối với đơn vị tải điện động cho phép mô lực cảm nhận vô lăng trình điều khiển rẽ phản hồi từ mặt đƣờng nhƣ lỗ, vai đƣờng chí lăn vỉa hè Cần số mô hoạt động số tự động, hình ảnh dựa PC năm kênh ba hình LCD cung cấp góc nhìn phía trƣớc 180 độ Thiết bị mô xe VS500M đƣợc trang bị âm vòm 5.1 độ trung thực cao cung cấp tín hiệu âm định hƣớng thực tế tƣơng quan với điều kiện đƣờng xá, RPM động tốc độ Hình 5: Cấu trúc CAR DRIVING SIMULATOR - VS500M Hình 6: Bố trí âm CAR DRIVING SIMULATOR - VS500M 5.1.2 Nội dung mô Đào tạo giả lập bao gồm đào tạo lái xe bản, đánh giá đào tạo nâng cao điều kiện đƣờng xá, giao thông thời tiết khác Bài học đánh giá khách quan đƣợc thực có khơng có ngƣời hƣớng dẫn Thiết kế kịch dựa nguyên tắc sƣ phạm đƣợc chứng minh Đặc biệt ý đến việc chuyển đổi đào tạo nâng cao nhƣ lái xe hiệu lƣợng nhận thức nguy hiểm 5.2 Tech Drive Driving Simulator [13] 5.2.1 Các thành phần Thiết bị có xuất xứ từ Ấn Độ bao gồm ghế ngồi ô tô thực tế, bánh xe, bàn đạp, phanh tay, tay lái, lắp ráp đèn báo, đồng hồ tốc độ xe đầy đủ chức với bảng điều khiển xe thực tế 1412 Thân máy nhựa đại cho mặt trƣớc phần phía sau Ba hình LED tích hợp với phận thực xe nhƣ vô lăng, điều khiển bảng điều khiển, cần số, dây an tồn v.v Nhiều kênh trƣờng nhìn khơng bị biến dạng với hình ảnh mở rộng lên tới 360 độ cung cấp mức độ cao Hình 7: Cấu trúc TECH DRIVE DRIVING SIMULATOR 5.2.2 Nội dung mô Bài tập mở rộng cho ngƣời lái xe: thành phố, đƣờng cao tốc, địa hình, ngày, đêm, mƣa, sƣơng mù, chế độ lái xe tuyết Môi trƣờng thực tế ảo thực tế đƣợc tạo cách sử dụng hình ảnh tạo từ máy tính 3D (CGI) để tạo mơi trƣờng đào tạo hồn hảo, giống nhƣ môi trƣờng thực tế để đào tạo đánh giá trình điều khiển Trình chỉnh sửa tập linh hoạt để tạo chỉnh sửa tập tùy chỉnh Tiếp xúc với nhiều tình mơi trƣờng phong phú nhƣ mƣa, sƣơng mù, tuyết đêm thƣờng khơng có kinh nghiệm đào tạo Bổ sung lỗi chƣớng ngại vật để kiểm tra phản ứng với tình kh n cấp 5.3 Máy tập lái xe [14] 5.3.1 Các thành phần Thiết bị có xuất xứ từ Hàn Quốc bao gồm hình 29 inches (LCD); điều khiển: Máy tính với IO board I/F card 7; bàn đạp: Sử dụng bàn đạp xe thật; tay lái: Tay lái trợ lực ; ghế ngồi bảng đồng hồ Hiệu ứng âm thanh: Trung thực (âm động cơ, âm báo, tiếng trƣợt bánh xe Hệ thống đào tạo lái xe giống với xe thực mặt phần cứng vật lý nhƣ vô lăng, chân ga, ly hợp, phanh, hộp số, đồng hồ đo phƣơng pháp hoạt động Vì hệ thống đào tạo cung cấp cho ngƣời dùng tất cảm giác nhƣ lái xe xe thật Hình 8: Cấu trúc MÁY TẬP LÁI XE HƠI 5.3.2 Nội dung mô Phần mềm mô tƣơng tác với phần cứng sử dụng công nghệ 3D mô ảo hoạt động lái xe cảnh thực tế, hệ thống sử dụng tăng tốc đồ họa máy tính kết hợp hệ thống hiển thị tốc độ cao, cho phép ngƣời dùng có đƣợc cảm giác mạnh mẽ chân thực nhƣ thực hành thực tế, ngƣời dùng lựa chọn 1413 địa hình hệ thống theo nhiều mục tiêu, ngữ cảnh, giáo trình giảng dạy Địa hình đƣợc mơ tả phần mềm hệ thống bao gồm loạt điều kiện thời tiết, địa hình, địa vật, ch ng hạn nhƣ cầu vƣợt, cống, nút giao thông, đƣờng dốc, vv; tình nhiều trƣờng hợp lái xe, vv KẾT LUẬN Với mục đích nâng cao chất lƣợng lái xe ngƣời học sở đào tạo lái xe, việc thực thao tác thiết bị tập lái mô giúp cho ngƣời học thực thục đƣợc thao tác lái thiết bị; bên cạnh hiểu r quy tắc tuân thủ luật giao thông tham gia giao thông đƣờng thông qua học mô giả định tình Bài báo muốn giới thiệu ngƣời đọc có nhìn khái qt thiết bị mô dùng việc dạy lái xe ngồi nƣớc qua tạo sở để chúng tơi thiết kế chế tạo mơ hình tập lái xe 3D phù hợp với nhu cầu điều kiện kinh tế ngƣời học xã hội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Andersen, G J (1986) Perception of Self-Motion Psychophysical and Computational Approaches Psychological Bulletin, 99(1), 52-65 [2] Fisher, D., Pollatsek, A., & Pradhan, A (2006) Can novice drivers be trained to scan for information that will reduce their likelihood of a crash? Injury Prevention, 12((Suppl 1)), i25-i29 [3] Goode, N., Salmon, P M., & Lenné, M G (2013) Simulation-based driver and vehicle crew training: Applications, efficacy and future directions Applied Ergonomics, 44(3), 435444 [4] Pierro Hirsch, Francois_Bellavance (2017) Transfer of Skills Learned on a Driving Simulator to On-Road Driving Behavior, pp15 [5] N Pallamin, C Bossard (2016) Presence, Behavioural Realism and Performances in Driving Simulation, pp3 [6] In D L Fischer, Rizzo, M., Caird, J.K., Lee, J.D (Eds.) (Ed.), Driving Simulation for Engineering, Medicine and Psychology Boca Raton, FL.: Taylor and Francis, pp32, 42-43 [7] Kemmerer, R H., & Hulbert, S F (1975) UCLA Driving Simulation Laboratory: With a 360 degree scene around a full size car Simulators and simulation—design, applications, and techniques, Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 59, 158–170 [8] Allen, R W., Rosenthal, T J., Aponso, B L., & Park, G D (2003) Scenarios produced by procedural methods for driving research, assessment and training applications Proceedings of the Driving Simulator Conference 2003 North America Conference, Dearborn, MI [9] Kaussner, A., Mark, C., Krueger, H -P., & Noltemeier, H (2002) Generic creation of landscapes and modeling of complex parts of road networks Proceedings of Driving Simulation Conference DSC Europe Paris [10] Van Wolffelaar, P., Bayarri, S., & Coma, I (1999) Script-based definition of complex scenarios Driving Simulation Conference Europe 1999, Paris 1414 [11] Park, G., Rosenthal, T J., & Aponso, B L (2004) Developing driving scenarios for research, training and clinical applications International Journal of Advances in Transportation Studies, Special Issue, 19–28 [12] https://viragesimulation.com/vs500m-car-simulator-training-and-research/ [13] http://www.adhlabs.com/CarSimulator.html [14] http://www.cost-thanhhoa.gov.vn/tin-chao-mua/14-He-thong-mo-phong-hoc-lai-xe-oto.htm 1415 ... trƣờng hợp lái xe, vv KẾT LUẬN Với mục đích nâng cao chất lƣợng lái xe ngƣời học sở đào tạo lái xe, việc thực thao tác thiết bị tập lái mô giúp cho ngƣời học thực thục đƣợc thao tác lái thiết bị; bên... khái quát thiết bị mô dùng việc dạy lái xe ngồi nƣớc qua tạo sở để chúng tơi thiết kế chế tạo mơ hình tập lái xe 3D phù hợp với nhu cầu điều kiện kinh tế ngƣời học xã hội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]... đƣợc tạo cách sử dụng hình ảnh tạo từ máy tính 3D (CGI) để tạo mơi trƣờng đào tạo hồn hảo, giống nhƣ mơi trƣờng thực tế để đào tạo đánh giá trình điều khiển Trình chỉnh sửa tập linh hoạt để tạo