Tính năng ACC được triển khai bằng cách sử dụng các cảm biến (Lindar, Radar, Cảm biến nhiệt hạch, Cảm biến hình ảnh, Cảm biến siêu âm, …) nhằm tăng hiệu quả phát hiện và độ tin cậy để phát hiện môi trường giao thông phía trước. Hệ thống ACC này đi kèm với các tính năng hỗ trợ người lái khác như hệ thống hỗ trợ làn đường và duy trì làn đường để giúp xe đi cùng làn đường khi đang theo sau xe phía trước.
2.3.7.1. Lidar (Light Detection and Ranging)
Lidar là một phương pháp khảo sát đo khoảng cách tới mục tiêu bằng cách chiếu sáng mục tiêu đó bằng một tia laze xung quanh và đo các xung phản xạ bằng một cảm biến. Sự khác biệt về thời gian và bước sóng laser sau đó có thể được sử dụng để tạo mô hình số 3 chiều (3D) của đối tượng.
Phần lớn các hệ thống ACC ngày nay sử dụng cảm biến RADAR 77GHz. Hệ thống RADAR có lợi ích là có thể đo vận tốc tương đối trực tiếp và hiệu suất của chúng không bị ảnh hưởng bởi mưa hoặc sương mù nghiêm trọng. Mặc dù những điều kiện thời tiết này hạn chế việc sử dụng của nó trong phạm vi 30 đến 40 mét, nhưng hệ thống LIDAR có giá thành rẻ và cho độ phân giải góc tốt.
Hình 2.5. Ước tính khoảng cách bằng Lidar
2.3.7.2. RADAR (Radio Detection and Ranging)
Radar (phiên âm tiếng Việt: ra-đa) là thuật ngữ viết tắt của cụm từ tiếng Anh radio detection and ranging (dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến). Hệ thống RADAR phát hiện và định vị các vật thể phản xạ như máy bay, tàu thủy, tàu vũ trụ và các phương tiện bằng hệ thống điện từ. Nó hoạt động bằng cách phát ra năng lượng vào không gian và phát hiện tín hiệu dội lại từ một mục tiêu. Năng lượng phản xạ không chỉ biểu thị sự hiện diện của mục tiêu mà còn có thể được sử dụng để thu thêm thông tin về mục tiêu bằng cách so sánh nó với
tín hiệu được truyền đi. “Pulse Doppler RADAR” hiện đang được sử dụng, sử dụng “hiệu ứng Doppler” để xác định vận tốc của mục tiêu.
Hình 2.6. Tầm hoạt động của Radar
Doppler RADAR sử dụng xung
Hình 2 cho thấy một sơ đồ khối của một radar Doppler sử dụng xung. Tín hiệu được gửi đi được tạo ra bởi một bộ dao động sóng liên tục được điều chế xung và khuếch đại công suất. "Bộ song công" là một cơ chế chuyển mạch hoạt động nhanh cho phép chuyển một ăng-ten đơn từ máy phát sang máy thu và quay lại. TR-switch là một thiết bị xả khí hoạt động như một bộ song công. Cơ chế phá vỡ và bảo vệ máy thu do xung công suất cao từ máy phát. Bộ song công hướng tín hiệu dội lại đến bộ thu trong quá trình thu. Máy dò giải điều chế tín hiệu nhận được, bộ lọc Doppler loại bỏ tiếng ồn và sự dịch chuyển tần số “fd” được xuất ra.
Hình 2.7. Sơ đồ khối bộ lọc Doppler
2.3.7.3. Cảm biến nhiệt hạch (Fusion sensor)
Radar sóng milimet được kết hợp với camera âm thanh nổi 640x480 pixel với góc nhìn 40 độ trong hệ thống cảm biến mới do Fujitsu Ten Ltd. và Honda công bố thông qua chương trình PATH của họ. Hai bộ phận này hoạt động cùng nhau để phân biệt xe với vật đứng yên. Máy ảnh âm thanh nổi liên tục thu thập tất cả các đối tượng trong tầm nhìn của nó trong khi RADAR nhắm mục tiêu vào cản sau của ô tô.
Hình 2.8. Sơ đồ khối cảm biến nhiệt hạch
Bộ xử lý hình ảnh sử dụng phương pháp tam giác để tính toán khoảng cách giữa các đối tượng. Một thuật toán dựa trên việc xác định các cạnh dọc và khoảng cách được sử dụng trong phương pháp này. Việc kết hợp cả trường nhìn
của radar 16 độ và trường nhìn của camera 40 độ giúp cải thiện hiệu suất ở những đường cong hẹp.
2.3.7.4. Cảm biến hình ảnh (Vision sensors)
Cảm biến hình ảnh là một loại hệ thống thị giác máy được thiết kế để tìm lỗi sản phẩm đơn giản. Như kiểm tra sự hiện diện / vắng mặt, cung cấp kết quả đạt / không đạt trên các dây chuyền sản xuất tự động với tốc độ cao. Vision sensor dựa vào những cài đặt sẵn theo mẫu về tính năng, màu sắc đến nhận diện sản phẩm. Và hầu hết các sensor thường hỗ trợ kết nối với máy chủ để thông báo cho hệ thống biết một sản phẩm có hiện diện hoặc vượt qua kiểm tra hay không.
Cảm biến hình ảnh sẽ thu thập hình ảnh bằng cách chụp hình sản phẩm, sau đó “bức ảnh” sẽ được lưu vào bộ nhớ, và được thực hiện xử lý, phân tích với các thông số như độ thẳng hàng (Aligment), độ tương phản (Contrast), chỉ số mức sáng (Brightness), diện tích (Area), Góc cạnh (Edge), chiều dài (Length), đường kính (Diameter) và đếm số lượng (Object Counting) v.v…. Sau đó, Cảm biến hình ảnh căn cứ vào những dữ liệu đã thu thập và phân tích để đưa ra kết quả ở đầu ra. Ứng dụng vào hệ thống ACC, cảm biến hình ảnh có thể xác định sự tồn tại của xe phía trước và gửi tín hiệu đó về cho mô-đun ACC.
2.3.7.5. Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor)
Cảm biến siêu âm được biết đến là một trong những thiết bị đo khoảng cách của các vật thể bằng cách phát ra một sóng siêu âm và chuyển đổi âm thanh phản xạ thành tín hiệu điện. Sóng siêu âm trong môi trường được truyền đi nhanh hơn tốc độ âm thanh (tức là âm thanh mà con người có thể nghe thấy được).
Cảm biến siêu âm phát ra các nguồn xung âm thanh có tần số ngắn, tần số cao theo khoảng thời gian đều đặn. Chúng lan truyền trong không khí với tốc độ nhanh hơn tốc độ âm thanh.
Trong quá trình lan truyền trong không khi, chúng gặp vật thể, chúng sẽ phản xạ ngược trở lại dưới một dạng tín hiệu phản hồi và đồng thời bộ xử lý sóng âm sẽ tự động tính toán khoảng cách dựa trên khoảng thời gian sóng được phát ra và tín hiệu trả về.
Để có thể tính được khoảng cách giữa cảm biến và đối tượng, cảm biến sẽ đo thời gian cần thiết giữa khoảng thời gian phát ra âm thanh của bộ phát đến tiếp xúc với bộ thu.
Công thức tính khoảng cách như sau: 𝐷 = 𝑇 𝑥 𝐶 (Trong đó D là khoảng cách, T là thời gian, C là tốc độ âm thanh). Tốc độ âm thanh C ≈ 343 mét/ giây.
Hình 2.9. Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm