Nghiêm cứu hệ thống cảm biến xe tự lái

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VÊ XE TỰ LÁI..................................................... 2
1.1. Đặt vấn đề......................................................................................................2
1.1.1. Xe tự lái là gì...........................................................................................2
1.1.2. Các cấp độ của xe tự lái...........................................................................2
1.2. Một số dòng xe tự lái.................................................................................... 5
1.2.1. Xe không người lái của Google...............................................................5
1.2.2. Xe không người lái của BMW................................................................ 5
1.2.3. Toyota / Lexus Research Vehicle............................................................ 6
1.2.4. Xe tự lái Tesla..........................................................................................6
1.2.5. Xe tự lái Vinfast.......................................................................................7
1.2.6. Xe tự lái Phenikaa................................................................................... 8
1.2.7. Xe tự lái Audi A8.................................................................................. 10
CHƯƠNG 2. CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ LÁI XE TIÊN TIẾN...................12
2.1. Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ACC.......................................12
2.1.1. Sơ lược về hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng.............................12
2.1.2. Ý nghĩa của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng...........................12
2.1.3. Cấu tạo của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng........................... 13
2.2. Hệ thống phanh khẩn cấp nâng cao (AEB)..............................................20
2.2.1. Chức năng của hệ thống tự động phanh khẩn cấp.................................20
2.2.2. Các loại hệ thống phanh AEB khẩn cấp................................................21
2.3. Hệ thống cảnh báo chệch làn đường LDW.............................................. 22
2.3.1. Cấu tạo...................................................................................................23
2.3.2. Nguyên lý hoạt động............................................................................. 25
2.4. Hệ thống hỗ trợ làn đường (LKA)............................................................ 26
2.5. Hệ thống hỗ trợ lái xe ban đêm................................................................. 28
2.6. Hệ thống cảnh báo điểm mù BSM............................................................ 29
2.6.1. Khái niệm điểm mù............................................................................... 29
2.6.2. Cấu tạo của hệ thống cảnh báo điểm mù...............................................30

2.6.3. Nguyên lý hoạt động............................................................................. 33
2.7. Hệ thống nhận dạng biển báo giao thông TSR........................................ 38
2.8. Hệ thống phát hiện người đi bộ.................................................................40
2.9. Hệ thống đỗ xe tự động.............................................................................. 40
2.10. Hệ thống bản đồ kỹ thuật số....................................................................42
CHƯƠNG 3. CẢM BIẾN XE TỰ LÁI.............................................................. 43
3.1. Chỉ số cảm biến...........................................................................................43
3.1.1. Phạm vi phát hiện..................................................................................43
3.1.2. Độ phân giải góc....................................................................................44
3.1.3. Độ phân giải theo chiều dài tầm quét....................................................45
3.2. Cảm biến radar...........................................................................................45
3.2.1. Giới thiệu chung....................................................................................45
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến radar ô tô.......................................46
3.2.3. Phân loại cảm biến radar ô tô................................................................ 47
3.3. Cảm biến Lidar...........................................................................................52
3.3.1. Giới thiệu chung....................................................................................52
3.3.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến Lidar..............................................53
3.3.3. Phân loại cảm biến lidar ô tô.................................................................55
3.4. Cảm biến camera........................................................................................56
3.4.1. Giới thiệu chung....................................................................................56
3.4.2. Nguyên lý hoạt động của cảm biến camera...........................................57
3.4.3. Phân loại cảm biến camera....................................................................57
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG CỦA XE TỰ LÁI TRÊN CÁC LOẠI ĐƯỜNG
GIAO THÔNG...................................................................................................... 65
4.1. Ứng dụng của xe tự lái trên đường cao tốc.............................................. 65
4.1.1. Khái niệm đường cao tốc...................................................................... 65
4.1.2. Các yếu tố giao thơng trên đường cao tốc.............................................65
4.1.3. Tính năng của xe tự lái trên đường cao tốc........................................... 69
4.1.4. Một số tình huống thường gặp trên đường cao tốc............................... 70

4.2. Ứng dụng của xe tự lái trên đường nông thôn.........................................74


4.2.1. Khái niệm đường giao thông nông thôn................................................74
4.2.2. Các yếu tố giao thơng trên đường nơng thơn........................................ 75
4.2.3. Tính năng của xe tự lái trên đường nông thôn...................................... 76
4.3. Ứng dụng của xe tự lái trên đường đô thị................................................ 77
4.3.1. Khái niệm đường đô thị.........................................................................77
4.3.2. Các yếu tố giao thông trên đường đơ thị............................................... 77
4.3.3. Tính năng của xe tự lái trên đường đô thị............................................. 78


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Phân loại các xe tự lái.................................................................................4
Hình 1.2 Một trong những chiếc Toyota Prius tự động của Google (nguồn: IEEE) 5
Hình 1.3 Xe khơng người lái của BMW.....................................................................5
Hình 1.4 xe Toyota/ Lexus........................................................................................ 6
Hình 1.5 Hệ thống cảm biến hỗ trợ tự lái trên xe Tesla............................................ 6
Hình 1.6 Mẫu xe điện tự hành đang được VinFast thực hiện chạy thử nghiệm........7
Hình 1.7 Mini bus tự hành.........................................................................................8
Hình 1.8 Cơng nghệ cảm biến trên xe mini bus tự hành...........................................8
Hình 1.9 Hệ thống cảnh báo va chạm trên xe mini bus tự hành................................9
Hình 1.10 Hệ thống kiểm sốt làn được trên xe mini bus tự hành............................9
Hình 1.11 Hệ thống điều khiển vận tốc trên xe mini bus tự hành.............................9
Hình 1.12 Xe Audi A8.............................................................................................10
Hình 1.13 Màn hình hiện thị xe đang chạy phía trước............................................10
Hình 1.14 Xe tự lái Audi đem lại sự giải trí an tồn cho người lái......................... 11
Hình 2.1 Các bộ phận chính của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng.............13
Hình 2.2 Các nút điều khiển hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng...................13
Hình 2.3 Cảm biến đo khoảng cách bằng sóng radar.............................................. 14

Hình 2.4 Bộ điều khiển của ACC nhận và truyền dữ liệu thông qua hệ thống mạng
CAN.............................................................................................................. 14
Hình 2.5 Cấu tạo cơ bản của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ACC.........15
Hình 2.6 Điều kiện kích hoạt hệ thống ACC.......................................................... 16
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng17
Hình 2.8 Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ở chế độ tốc độ khơng đổi........18
Hình 2.9 Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ở chế độ có phương tiện phía
trước
....................................................................................................................... 19
Hình 2.10 Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng khi thấy có dấu hiệu xảy ra tai
nạn hệ thống sẽ cảnh báo người lái đạp phanh............................................. 19
Hình 2.11 Xe kích hoạt hệ thống AEB khi xe phía trước bất ngờ giảm tốc độ.......20
Hình 2.12 Nguyên lý hoạt động của hệ thống AEB................................................ 21


Hình 2.13 Mơ phỏng tình huống xe chệch làn đường.............................................22
Hình 2.14 Hệ thống cảnh báo chệch làn đường gửi cảnh báo bằng hình ảnh cho tài
xế...................................................................................................................23
Hình 2.15 Cơng tắc LDW........................................................................................23
Hình 2.16 Nguyên lý hoạt động công tắc hệ thống cảnh báo chệch làn đường......24
Hình 2.17 Cảm biến camera hệ thống cảnh báo chệch làn đường LDW................24
Hình 2.18 Phạm vi hoạt động của camera...............................................................25
Hình 2.19 Đèn cảnh báo chệch làn đường LDW.................................................... 25
Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cảnh báo chệch làn đường LDW....26
Hình 2.21 Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường giúp xe chạy đúng làn ban đầu.............27
Hình 2.22 Hình ảnh thu thập được thơng qua hệ thống hỗ trợ tầm nhìn vào ban đêm
....................................................................................................................... 28
Hình 2.23 Sóng hồng ngoại giúp người lái có thể quan sát những chướng ngại vật
phía trước...................................................................................................... 29
Hình 2.24 Hệ thống cảnh báo điểm mù BSM......................................................... 30

Hình 2.25 BSM có thể lắp đặt đèn Led cảnh báo trên mặt gương của xe...............30
Hình 2.26 Công tắc khởi động hệ thống cảnh báo điểm mù................................... 31
Hình 2.27 Ngun lý hoạt động của cơng tắc hệ thống cảnh báo điểm mù............31
Hình 2.28 Radar của hệ thống BSM được bố trí phía sau xe..................................32
Hình 2.29 Phạm vi qt của radar tích hợp trong mơ-đun điều khiển.................... 33
Hình 2.30 Hệ thống cảnh báo điểm mù BSM sử dụng Radar tần số 24 GHz quét
liên tục phạm vi điểm mù..............................................................................34
Hình 2.31 Hoạt động của hệ thống cảnh báo điểm mù........................................... 34
Hình 2.32 Hoạt động của đèn cảnh báo điểm mù BSM..........................................35
Hình 2.33 Mẫu âm thanh cảnh báo BSM thơng thường..........................................35
Hình 2.34 Hoạt động của hệ thống RCTA.............................................................. 38
Hình 2.35 Hệ thống phát hiện hai biển báo giao thơng...........................................39
Hình 2.36 Hệ thống TSR nhận dạng biến báo hạn chế tốc độ................................ 39
Hình 2.37 Hệ thống TSR nhận dạng biển báo dừng................................................39
Hình 2.38 Hệ thống phát hiện 1 người đi bộ phía trước..........................................40


Hình 2.39 Camera phía sau của hệ thống đỗ xe tự động và màn hình hiện thị.......40
Hình 2.40 Hệ thống xác định khoảng cách nơi đỗ xe............................................. 41
Hình 2.41 Hoạt động của hệ thống đỗ xe tự động...................................................41
Hình 2.42 Phạm vi và hình ảnh quan sát phía sau của xe khi đỗ xe tự động..........42
Hình 2.43 Bản đồ kỹ thuật số tại nơi xe hoạt động.................................................42
Hình 3.1 Chiều dài và góc của qt của cảm biến.................................................. 43
Hình 3.2 Một số tình huống mà việc phân tách đối tượng là cần thiết....................44
Hình 3.3 Khả năng nhận diện tách phương tiện ứng với các độ phân giải theo chiều
dài tầm quét của cảm biến.............................................................................45
Hình 3.4 Cảm biến radar ơ tơ phát hiện, định vị người và phương tiện xung quanh
ơ tơ.................................................................................................................46
Hình 3.5 Ngun lý hoạt động của cảm biến radar ơ tơ..........................................46
Hình 3.6 Các cảm biến radar trên xe.......................................................................47

Hình 3.7 Cảm biến radar tầm ngắn (SRR).............................................................. 48
Hình 3.8 Vị trí của một số cảm biến radar trên xe.................................................. 49
Hình 3.9 Cảm biến radar tầm dài (LRR).................................................................49
Hình 3.10 Chức năng của các cảm biến ứng với mỗi tần số................................... 50
Hình 3.11 Độ phân giải của các băng thơng............................................................51
Hình 3.12 Tầm qt của các radar...........................................................................52
Hình 3.13 Cảm biến lidar........................................................................................ 52
Hình 3.14 Cấu tạo của cảm biến lidar..................................................................... 53
Hình 3.15 Bản đồ thu thập được từ cảm biến lidar................................................. 53
Hình 3.16 Nguyên lý hoạt động của cảm biến Lidar...............................................54
Hình 3.17 Cảm biến lidar của thương hiệu Velodyne............................................. 55
Hình 3.18 Camera 360 độ ơ tơ hỗ trợ quan sát tồn cảnh xung quanh xe...............56
Hình 3.19 Cảm biến CCD....................................................................................... 57
Hình 3.20 Camera trước xe ơ tơ hỗ trợ hành trình.................................................. 58
Hình 3.21 Camera trước xe ơ tơ phát hiện rủi ro nhanh chóng, hiệu quả...............58
Hình 3.22 Một số xe thay thế gương chiếu hậu bằng camera................................. 60
Hình 3.23 Camera lùi xe ơ tơ hỗ trợ tầm nhìn phía sau xe......................................61


Hình 3.24 Hình ảnh thu được từ cảm biến lùi của xe..............................................62
Hình 3.25 Vị trí của các camera được bố trí trên xe............................................... 63
Hình 4.1 Cao tốc thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương..................................... 65
Hình 4.2 Lái xe trên đường cao tốc.........................................................................66
Hình 4.3 Chú ý giữ khoảng cách an tồn giữa hai xe ơ tơ...................................... 66
Hình 4.4 Bật đèn và đặt biển cảnh báo nguy hiểm khi xe gặp sự cố trên đường cao
tốc..................................................................................................................68
Hình 4.5 Khơng nên sử dụng điện thoại khi lái xe trên đường cao tốc...................68
Hình 4.6 Phạm vi phát hiện cần thiết cho việc dừng khẩn cấp............................... 71
Hình 4.7 Chuyển làn đường.................................................................................... 72
Hình 4.8 Phạm vi phát hiện phía sau của xe trong tình huống chuyển làn.............72

Hình 4.9 Phạm vi phát hiện của cảm biến cần xác định..........................................73
Hình 4.10 Phạm vi bao phủ của cảm biến cần thiết để lái xe trên đường cao tốc với
bán kính cong 500m......................................................................................74
Hình 4.11 Đường giao thơng ở nơng thơn...............................................................75
Hình 4.12 Giao thơng trong thành phố Hồ Chí Minh............................................. 77


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Bảng tham khảo khoảng cách cài đặt giữa các xe theo tốc độ tương ứng
....................................................................................................................... 19
Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật của cảm biến radar tầm ngắn (SRR)...........................48
Bảng 3.2 Các ứng dụng của radar ô tô tầm ngắn.................................................... 48
Bảng 3.3 Thông số kĩ thuật của cảm biến radar tầm dài (LRR)..............................50
Bảng 3.4 Phạm vi của các radar được sử dụng trên xe........................................... 52
Bảng 4.1 Các giá trị cần thiết cho cảm biến trong tình huống dừng khẩn cấp........71
Bảng 4.2 Các giá trị cần thiết cho cảm biến trong trường hợp duy trì tốc độ và
khoản cách với xe phía trước........................................................................ 71
Bảng 4.3 Phạm vi bao quát của cảm biến trên đường cao tốc với bán kính cong
500m
....................................................................................................................... 73


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VÊ XE TỰ LÁI
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay tai nạn giao thông đang diễn ra hằng ngày gây thiệt hại rất lớn về tài
sản và tính mạng. Theo báo cáo tổng kết của Ủy ban An toàn giao thơng Quốc gia
thống kê cho biết tồn quốc xảy ra 11.454 vụ tai nạn giao thông, làm chết 5.739
người, bị thương 7.998 người.
Nguyên nhân do người tham gia giao thơng ý thức cịn kém, ít hiểu biết về

pháp luật, sử dụng chất ma túy, rượu bia khi tham gia giao thơng, chạy xe q tốc
độ cho phép, phóng nhanh vượt ẩu,...là những nguyên nhân cơ bản dẫn đến tai nạn
giao thơng.
Ngồi ra đường xá nhỏ hẹp, nhiều tuyến đường xuống cấp trầm trọng cũng là
những yếu tố dẫn đến nhiều vụ tai nạn nghiêm trọng xảy ra.
Vì thế lái xe tự động có khả năng cứu sống hàng ngàn người bằng cách loại
bỏ lỗi của con người khỏi lái xe. Để đạt được lái xe tự động, một chiếc xe cần một
bộ cảm biến đầy đủ, về cơ bản sẽ là mắt và tai của xe. Một chiếc xe tự động phải
phát hiện những người tham gia giao thông khác và có thể tương tác với họ một
cách an tồn, do đó điều quan trọng là phải hiểu cảm biến của xe nên có khả năng
gì.
1.1.1. Xe tự lái là gì
Xe ơ tơ tự lái (hay cịn gọi là xe không người lái) – là một phương tiện ô tơ có
khả năng cảm nhận mơi trường xung quanh và hoạt động mà chỉ cần ít hoặc dường
như khơng cần bất kỳ sự tham gia nào của con người trong việc điều khiển chúng.
1.1.2. Các cấp độ của xe tự lái
Theo Hiệp hội Kỹ sư Ơ tơ (SAE International) và Cơ quan An tồn Giao
thơng Cao tốc Quốc gia Mỹ (NHTSA), khả năng của xe ô tô tự lái được phân thành
6 cấp độ, từ cấp độ 0 đến cấp độ 5. Cụ thể như sau:
- Cấp độ 0 - Hồn tồn thủ cơng

9


Hầu hết các phương tiện giao thông trên đường hiện nay đều thuộc cấp độ
này. Đây là cấp độ mà phương tiện phụ thuộc hoàn toàn vào con người và người
điều khiển xe sẽ chịu trách nhiệm cho mọi việc vận hành xe.

10

- Cấp độ 1 – Hỗ trợ lái xe
Ở cấp độ này, người lái xe và hệ thống tự động cùng chia sẻ quyền kiểm soát
xe. Chẳng hạn như đánh lái, thay đổi – duy trì tốc độ (kiểm sốt hành trình) hay
phanh khẩn cấp tự động cảnh báo người lái xe khi có va chạm,.. Xe chỉ có khả năng
thực hiện một nhiệm vụ tự động duy nhất để hỗ trợ người lái.
- Cấp độ 2 - Tự động hóa một phần lái xe
Xe được tích hợp những chức năng tự động tiên tiến có khả năng thực hiện
nhiều hơn một tác vụ, có thể kiểm sốt cả chuyển hướng và tăng/ giảm tốc, cảnh
báo chệch làn đường/ hiệu chỉnh. Tuy nhiên, người điều khiển vẫn phải giám sát
việc lái xe và sẵn sàng can thiệp ngay lập tức bất cứ lúc nào nếu hệ thống tự động
không phản hồi đúng cách. Những chiếc xe có khả năng tự động cấp độ 2 bao gồm:
Tesla Autopilot, Cadillac Super Cruise, Mercedes-Benz Drive Pilot và Volvo Pilot
Assistant.
- Cấp độ 3 – Tự động hóa có điều kiện
Xe cấp độ 3 có khả năng nhận định môi trường xung quanh và đưa ra quyết
định cho chính mình, chẳng hạn như tăng tốc vượt qua xe đang di chuyển chậm; tự
điều khiển từ điểm xuất phát đến đích mà khơng có sự tham gia của con người trong
một số điều kiện nhất định. Nếu hệ thống không thể hoạt động một cách đáng tin
cậy thì người lái xe phải ln cảnh giác và sẵn sàng kiểm soát. Phương tiện duy
nhất được chấp nhận ở mức tự động cấp độ 3 tới thời điểm hiện tại là Audi A8.
- Cấp độ 4 – Tự động hóa hồn tồn trong mơi trường kiểm sốt
Những chiếc xe không cần sự tương tác của con người trong hầu hết trường
hợp. Tính năng tự lái chỉ được hỗ trợ trong các khu vực khơng gian hạn chế (có rào
chắn địa lý) hoặc trong các trường hợp đặc biệt. Bên ngoài các khu vực hoặc hoàn
cảnh này, phương tiện phải có khả năng kết thúc chuyến đi một cách an tồn nếu tài
xế khơng kiểm sốt lại. Hiện tại, chưa có xe bán cho người tiêu dùng ở mức độ này.
- Cấp độ 5 – Tự động hóa hồn toàn
Đây là mục tiêu cuối cùng của một chiếc xe tự lái, có thể vận hành tự động
trong mọi tình huống và điều kiện. Ở cấp độ này, xe sẽ hồn tồn khơng có bất kỳ

sự can thiệp nào của con người, thậm chí sẽ khơng có vơ lăng hoặc bàn đạp tăng
tốc/


phanh. Phương tiện có thể được sử dụng ở bất cứ đâu, làm bất cứ điều gì mà một
người lái xe có kinh nghiệm có thể làm trong mọi điều kiện hồn cảnh.

Hình 1.1 Phân loại các xe tự lái
Mức độ tự động hóa cao nhất hiện có trên thị trường là Cấp độ 1, dưới dạng
Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS), hỗ trợ người lái bằng cách cung cấp tín
hiệu cảnh báo hoặc bằng cách tự động hóa một phần nhiệm vụ lái xe cụ thể. Ngày
càng có nhiều xe được trang bị các loại hệ thống ADAS khác nhau. Bản thân các hệ
thống ADAS không ngừng được cải tiến nhờ nghiên cứu và phát triển của ngành
cơng nghiệp ơ tơ. Một số ví dụ về các hệ thống ADAS hiện có được liệt kê dưới đây
và một danh sách rộng hơn được trình bày trong chương .
• Kiểm sốt hành trình thích ứng
• Hỗ trợ giữ làn đường
• Phanh khẩn cấp tiên tiến
• Đỗ xe tự động
Xe có khả năng đạt được tự động hóa một phần, cao và đầy đủ hiện đang
được phát triển bởi một số công ty ô tô lớn và viện nghiên cứu. Những phương tiện
nghiên cứu này thường mang theo một lượng lớn cảm biến và số lượng loại (các)
cảm biến khác nhau đáng kể giữa các dự án.


1.2. Một số dịng xe tự lái
1.2.1. Xe khơng người lái của Google

Hình 1.2 Một trong những chiếc Toyota Prius tự động của Google (nguồn: IEEE)
Các xe Toyota Prius tự động của Google đã đi hơn 300.000 km trên đường
công cộng. Cảm biến chính của xe là Velodyne HDL 64E LIDAR được gắn trên nóc
xe, tạo ra một bản đồ độ phân giải cao của môi trường xung quanh, 360 độ xung
quanh xe. Ngoài ra, 4 đơn vị RADAR được sử dụng (3 trên cản trước, 1 ở cản sau),
với phạm vi đủ lớn để phát hiện xe trên đường cao tốc. Một cảm biến camera được
gắn phía sau gương chiếu hậu, được sử dụng để phát hiện đèn giao thơng. Để có thể
tự lái trong một khu vực nhất định, chiếc xe phải được điều khiển bằng tay trước, vì
vậy nó có thể tạo ra một bản đồ mơi trường. Khi chiếc xe tự lái, nó so sánh dữ liệu
mới với bản đồ mơi trường, cho phép nó phân biệt với người đi bộ và các vật thể
đứng yên.
1.2.2. Xe khơng người lái của BMW

Hình 1.3 Xe khơng người lái của BMW


Xe không người lái của BMW tập trung chủ yếu vào việc tự động hóa các
chức năng đường cao tốc bao gồm các hệ thống bó cứng phanh ABS, hệ thống phân
bố lực phanh điện tử EBD, hệ thống điều khiển hành trình chủ động ACC. Xe được
trang bị hệ thống Radar, Lidar, siêu âm.
1.2.3. Toyota / Lexus Research Vehicle

Hình 1.4 xe Toyota/ Lexus
Xe Toyota mang một cảm biến FOV LIDAR 360 độ gắn trên nóc xe (phạm vi
70 m), 3 camera màu (1 hướng về phía trước, 2 hướng sang một bên, phạm vi 150
m) để phát hiện xe và đèn giao thơng, Radar phía trước và bên để phát hiện và xác
định tốc độ của xe, và cuối cùng là hệ thống GPS / INS để xác định vị trí.
1.2.4. Xe tự lái Tesla

Hình 1.5 Hệ thống cảm biến hỗ trợ tự lái trên xe Tesla

Tesla đang dẫn đầu về công nghệ không người lái và đã cung cấp một hệ
thống lái tự động tiên tiến gần cấp độ 3 cho những mẫu xe của mình. Xe Tesla được
trang bị 8 camera đặt xung quanh xe và các cảm biến siêu âm để tăng khả năng
nhận biết môi trường xung quanh xe trong các điều kiện hạn chế tầm nhìn của
camera như khi


đi trong tối, trời mưa, ngồi ra xe tesla cịn có hệ thống radar nằm phía trước. Radar
sẽ phát ra tín hiệu và ghi nhận sóng phản xạ về để biết khoảng cách giữa các xe
chạy phía trước là bao nhiêu, giống như cách radar quân sự phát hiện máy bay của
địch ngay cả khi chúng còn ở rất xa.
1.2.5. Xe tự lái Vinfast

Hình 1.6 Mẫu xe điện tự hành đang được VinFast thực hiện chạy thử nghiệm
Chiếc xe đang được VinFast thử nghiệm là giải pháp xe điện tự hành cấp độ
4 do Viện Nghiên cứu dữ liệu lớn VinBigdata (thuộc Tập đoàn Vingroup) nghiên
cứu, phát triển.
Theo VinFast, giải pháp xe điện tự hành đang thử nghiệm có nhiều tính năng
bao gồm bản đồ với độ phân giải lớn cho diện tích đến 10 km vng, khả năng định
vị tối ưu với sai số chỉ khoảng 5 cm trong khu vực hoạt động, tự động đỗ xe, khả
năng hoạt động tốt trên các địa hình đồi núi, khi leo dốc, xuống dốc; áp dụng cơng
nghệ trí tuệ nhân tạo, kết hợp dữ liệu giữa 2 lidar và 6 camera góc rộng 102 độ để
nhận diện vật cản trên đường như người đi bộ, phương tiện, biển báo với độ chính
xác cao.
Cùng với đó là khả năng tự động giảm tốc từ khoảng cách 30 m, chuyển làn
từ khoảng cách 10 m khi có vật cản chắn đường đc xác định là đứng yên, công nghệ
tự động nhận diện các lỗi quá dòng, quá áp của động cơ giúp bảo vệ và tăng độ bền
của phương tiện.
Xe chạy thử nghiệm có vận tốc trung bình đạt 20 - 25km/h và tối đa có thể
chạy được 30km/h, đây là vận tốc vượt trội dành cho xe điện chở khách có tải trọng

lớn (23 chỗ).


1.2.6. Xe tự lái Phenikaa

Hình 1.7 Mini bus tự hành
Mini bus tự hành do tập đồn Phenikaa sản xuất có những công nghệ nổi bật như:
- Công nghệ cảm biến vượt trội
+ Xử lý tín hiệu cảm biến cho mini bus: Lidar, Radar, RTK GNSS, IMU;
+ Đồng bộ hóa tín hiệu, truyền tải tốc độ cao về trung tâm kiểm sốt;
+ Sử dụng hệ thống máy tính cơng nghiệp cấu hình cao;
+ Phát triển các hệ thống điều khiển cho hệ thống lái, phanh, ga;
+ Xây dựng bản đồ số 3D độ chính xác cao cho xe tự hành;
+ Cơng nghệ IOT, máy chủ kết nối và quản lý thông minh API.

Hình 1.8 Cơng nghệ cảm biến trên xe mini bus tự hành
- Hệ thống cảnh báo va chạm
+ Nhận diện người đi bộ;
+ Nhận diện phương tiện;
+ Định vị trong bản đồ 3D;
+ Hệ thống phản ứng khẩn cấp.


Hình 1.9 Hệ thống cảnh báo va chạm trên xe mini bus tự hành
- Hệ thống kiểm soát làn
+ Chuyển làn tự động;
+ Xác định và nhận diện làn đường.

Hình 1.10 Hệ thống kiểm soát làn được trên xe mini bus tự hành
- Hệ thống điều khiển vận tốc

+ Hệ thống phanh khẩn cấp;
+ Phân tích quỹ đạo di chuyển;
+ Giảm tốc, tránh vật cản;
+ Tự động xây dựng đường đi.

Hình 1.11 Hệ thống điều khiển vận tốc trên xe mini bus tự hành


1.2.7. Xe tự lái Audi A8
Hãng xe Audi đã phát triển và áp dụng thành cơng trí tuệ nhân tạo AI trên
chiếc Audi A8 với khả năng tự lái trong điều kiện giao thông ùn tắc và khi chạy
chậm ở tốc độ dưới 60 km/h. Cơng nghệ này có tên “Audi AI traffic jam pilot”, đây
cũng là hệ thống tự lái đầu tiên trên thế giới đạt cấp độ SAE 3.

Hình 1.12 Xe Audi A8
Khi lái chiếc Audi A8 thế hệ mới nhất chạy ở tốc độ dưới 60 km/h mà liên
tục phanh, dừng lại, di chuyển, tăng tốc rồi lại phanh, thì lúc này hệ thống xử lý
“Audi AI traffic jam pilot” sẽ thông báo yêu cầu người lái kích hoạt điều kiển tự
động. Khi kích hoạt hệ thống này thì hệ thống sẽ tự động kiểm sốt thực hiện nhiệm
vụ lái xe thay cho tài xế trong nhiều điều kiện giao thông khác nhau như: trên xa lộ
nhiều làn xe, đường nông thôn thông qua bộ điều khiển trung tâm và sự kết hợp dữ
liệu thu thập trong bộ điều khiển ra-đar.

Hình 1.13 Màn hình hiện thị xe đang chạy phía trước


Trường hợp xảy ra ùn tắc, kẹt xe phía trước thì người lái xe chỉ cần kích hoạt
phím chức năng “hỗ trợ lái xe khi tắc đường” của Audi AI trên bàn điều khiển trung
tâm, thì có thể rời chân ga và tay ra khỏi tay lái và thư giãn. Chỉ khi nào hệ thống
nhắc nhở thì người lại mới cảnh giác và tiếp nhận lại nhiệm vụ lái xe. Không như hệ

thống tự lái ở cấp 2, xe trang bị Audi AI khơng cịn phải liên tục theo dõi xe và tình
hình giao thơng phía trước bằng các hoạt động khác như nghe nhạc, xem phim được
hỗ trợ bởi hệ thống giải trí trực tuyến trên xe, tùy thuộc vào tình hình pháp lý ở
nước sở tại.

Hình 1.14 Xe tự lái Audi đem lại sự giải trí an tồn cho người lái
Trong khi kích hoạt phím chức năng “hỗ trợ lái xe khi tắc đường” thì một
camera kiểm tra xem người lái xe có chuẩn bị để tiếp tục cơng việc lái xe nếu cần
thiết. Camera này phân tích vị trí và chuyển động của đầu và mắt để tạo ra dữ liệu
cho robot AI phân tích. Nếu mắt của lái xe vẫn nhắm trong một khoảng thời gian
dài, hệ thống sẽ nhắc người lái xe tiếp tục công việc lái xe, tránh trường hợp lái xe
ngủ gục rất nguy hiểm.
Nếu tốc độ vượt quá 60 km/h hoặc giao thơng phía trước đã thơng thống,
Audi AI sẽ thơng báo cho người lái biết là họ cần tiếp tục lái xe. Trong trường hợp
hệ thống cảnh báo bằng hình ảnh, âm thanh mà người lái xe bỏ qua nhắc nhở này hệ
thống tự động kích hoạt sẽ bật chức năng tự động phanh và bật đèn khẩn cấp. Xe tự
động giảm tốc bật ưu tiên và tấp vào trong làn đường và dừng lại hẵn đảm bảo tính
an tồn.


CHƯƠNG 2
CÁC HỆ THỐNG HỖ TRỢ LÁI XE TIÊN TIẾN
2.1. Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ACC
2.1.1. Sơ lược về hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng
Về cơ bản, hệ thống kiểm sốt hành trình Cruise Control có khả năng giữ xe
ở một tốc độ được người lái chọn sẵn mà không cần phải đặt chân lên bàn đạp ga.
Khi cần, người lái chỉ việc đạp phanh (hoặc côn) là hệ thống sẽ tự tắt và trả lại
quyền điều khiển chân ga cho người lái. Hệ thống này đặc biệt hữu ích trên những
chặng đường xa trên cao tốc hoặc xa lộ, giúp người lái giảm mỏi và đau chân khi
phải giữ ga trong một khoảng thời gian dài. Bên cạnh đó, tính năng này cũng giúp

người lái đảm bảo xe không đi quá tốc độ cho phép trên xa lộ.
Tuy nhiên, Cruise Control chỉ phát huy tác dụng trên những xa lộ đường đẹp
và trống xe. Khi giao thơng trở nên đơng đúc, tình hình các phương tiện phía trước
phải tăng tốc, giảm tốc liên tục thì hệ thống này khơng cịn nhiều hiệu quả. Từ cơ sở
đó, hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng Adaptive Cruise Control được ra đời
với khả năng theo dõi tốc độ của xe phía trước, từ đó điều chỉnh tốc độ của phương
tiện để đảm bảo được khoảng cách an tồn mà khơng cần sự can thiệp của người lái.
2.1.2. Ý nghĩa của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng
Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ngồi khả năng duy trì tốc độ xe
theo ý muốn của tài xế, cịn có chức năng cảnh báo va chạm và hỗ trợ giảm tốc
trong trường hợp cần thiết, nhằm tăng sự an tồn và tính tiện dụng cho người lái xe.
Công nghệ ACC này sẽ:
Tự động giảm ga và thậm chí là tự động phanh (sử dụng bơm từ hệ thống
chống bó cứng phanh ABS) khi phát hiện có vật cản phía trước trong các điều kiện
giao thơng đơng đúc để duy trì được khoảng cách an tồn với các xe phía trước.
Tự động điều khiển bướm ga để tăng tốc xe đạt đến tốc độ đã đinh sẵn khi
radar phát hiện khoảng cách phía trước xe đã an tồn.
Do đó, Hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng có thể điều chỉnh tốc độ của
xe để phù hợp với tốc độ của xe đang di chuyển phía trước và duy trì sự an tồn từ
nó. Lái xe có thể duy trì hoặc tắt chức năng này bất cứ lúc nào bằng cách nhấn ga
hoặc chân phanh.


2.1.3. Cấu tạo của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng

Hình 2.1 Các bộ phận chính của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng
2.1.3.1. Các điều khiển

Hình 2.2 Các nút điều khiển hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng
Trong đó:

- ON hoặc Cruise Control: Bật Cruise Control.
- OFF: Tắt Cruise Control.
- SET: Cài đặt tốc độ.
- SET+/SET-: Tăng/giảm tốc độ đã cài đặt.
- RES: Kích hoạt lại sau khi tạm dừng.
- : Tăng khoảng cách với xe phía trước.
- : Giảm khoảng cách với xe phía trước.
- Cancel: Tạm dừng.


2.1.3.2. Cảm biến khoảng cách
Hệ thống này sử dụng các cảm biến đo khoảng cách từ mũi xe đến vật thể
phía trước bằng sóng radar hoạt động trong dải tần số từ 76 đến 77 GHz. Sau khi
được kích hoạt, cảm biến này phát hiện các phương tiện khác trong phạm vi lên tới
200m phía trước xe.

Hình 2.3 Cảm biến đo khoảng cách bằng sóng radar.
2.1.3.3. Kiến trúc mạng
Chức năng của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng khơng được thực hiện
như một hệ thống độc lập mà phụ thuộc vào nhiều hệ thống con khác nhau (hệ
thống điều khiển động cơ, hệ thống cân bằng điện tử, ,…) và phải được liên kết với
nhau. Bộ điều khiển của hệ thống này được tích hợp trong cảm biến, nó nhận và gửi
dữ liệu trên xe bằng mạng kết nối CAN đến các đơn vị điều khiển điện tử khác.

Hình 2.4 Bộ điều khiển của ACC nhận và truyền dữ liệu thông qua hệ thống mạng
CAN


2.1.3.4. Hệ thống điều khiển
Cơ bản gồm 3 mô-đun:

Mô-đun điều khiển 1: điều khiển hành trình. Nếu cảm biến radar khơng phát
hiện thấy bất kỳ phương tiện nào ở phía trước, hệ thống sẽ duy trì tốc độ mong
muốn do người lái đặt ở chế độ ga tự động – Cruise Control.
Mô-đun điều khiển 2: điều khiển theo dõi. Khi cảm biến radar phát hiện có
phương tiện phía trước. Modul này sẽ thực hiện nhiệm vụ kiểm soát tốc độ để duy
trì khoảng cách thời gian với chiếc xe gần nhất ở một cài đặt không đổi.
Mô-đun điều khiển 3: điều khiển khi vào cua. Khi vào các khúc cua có góc
ngoặt lớn, cảm biến radar lúc này sẽ mất “tầm nhìn” so với chiếc xe phía trước. Cho
đến khi chiếc xe xuất hiện trở lại radar hoặc cho đến khi hệ thống được chuyển sang
kiểm sốt hành trình bình thường, các biện pháp đặc biệt có hiệu lực. Tùy thuộc vào
nhà sản xuất, tốc độ sau đó sẽ được duy trì, tốc độ gia tốc ngang hiện tại được điều
chỉnh hoặc chức năng hệ thống bị vơ hiệu hóa.
2.1.3.5. Thiết lập hệ thống

Hình 2.5 Cấu tạo cơ bản của hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng ACC
1.

Cảm biến khoảng cách và bộ điều khiển

2.

Hộp ECU

3.

Bộ điều khiển can thiệp phanh thông qua AEB

4.

Công tắc điều khiển và màn hình hiển thị

5.

Can thiệp điều khiển động cơ bằng van tiết lưu điều chỉnh bằng điện

6.

Cảm biến tốc độ bánh xe

7.

Điều khiển chuyển số bằng phương tiện điều khiển truyền điện tử


2.1.3.6. Can thiệp hệ thống điều khiển động cơ
Kiểm soát tốc độ địi hỏi cần có một hệ thống kiểm sốt điện tử. Hệ thống
điều khiển động cơ được tích hợp với chức năng này.
Hệ thống cho phép chiếc xe có thể tăng tốc đến tốc độ mong muốn hoặc nếu
gặp một chướng ngại vật xuất hiện thì chiếc xe được giảm tốc bằng cách đóng mở
bướm ga tự động.
2.1.3.7. Điều khiển hệ thống phanh
Trong trường hợp tốc độ được giảm bằng cách điều khiển bướm ga chưa đủ
an toàn, hệ thống phanh sẽ được kích hoạt.
Các hệ thống an toàn trên xe như ABS, TCS hoặc AEB hoàn toàn có thể hoạt
động bình thường trong q trình ACC can thiệp kiểm sốt xe
Điều kiện kích hoạt hệ thống kiểm sốt hành trình thích ứng
Trình điều khiển cho phép người lái nhập tốc độ và khoảng cách xác định đối
với xe phía trước, khoảng cách này thường dao động từ 1 đến 2 giây ứng với vận
tốc đang di chuyển tùy thuộc vào cài đặt của người lái xe, thông tin này được tính từ
các tín hiệu radar.

Nếu giá trị này ngắn hơn giá trị mong muốn, hệ thống sẽ phản ứng theo cách
phù hợp với tình huống giao thơng bằng cách giảm mơ-men xoắn động cơ và tự
động kích hoạt phanh xe khi cần thiết.
Nếu vượt quá khoảng cách mong muốn hoặc đường trống trải, xe sẽ tăng tốc
cho đến khi đạt được tốc độ của xe phía trước hoặc tốc độ mong muốn do người lái
cài đặt.

Hình 2.6 Điều kiện kích hoạt hệ thống ACC