Nghiên cứu hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ứng dụng GPS trên xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ NGUYÊN VŨ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỐC ĐỘ
AN TOÀN CHỦ ĐỘNG ỨNG DỤNG GPS TRÊN XE MÁY

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246

S KC 0 0 4 1 9 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ NGUYÊN VŨ

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỐC ĐỘ AN TOÀN
CHỦ ĐỘNG ỨNG DỤNG GPS TRÊN XE MÁY

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246
Hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN BÁ HẢI

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2014


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: LÊ NGUYÊN VŨ
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 07/04/1988
Nơi sinh: Đà Nẵng
Quê quán: Quảng Nam
Dân tộc: Kinh
Địa chỉ liên lạc: 31 Lê Đại, Hòa Cường Bắc, Hải Châu, Đà Nẵng
Điện thoại riêng: 0975105224
Email:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:

Thời gian đào tạo từ ……/… đến ……/ ……

2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 09 /2006 đến 09 / 2011
Nơi học : Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Ngành học: Cơ khí động lực
Tên đồ án tốt nghiệp:

“ Khảo sát và xây dựng mô hình hệ thống nhiên liệucommon rail động cơ eVGT R2.2 trên xeHyundai Santafe 2010”
Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 06/2011, tại Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Người hướng dẫn: TS. Dương Việt Dũng
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

ii


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201…
Ký tên

iii


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

CẢM TẠ

Trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sĩ tôi đã nhận
được nhiều sự giúp đỡ, tạo điều kiện nhiệt tình và quý báu của nhiều cá nhân và
tập thể.
Trước tiên, tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Bá Hải
đã tận tâm hướng dẫn trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu hoàn thành luận
văn này.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô đã giảng dạy chương trình
cao học ngành kĩ thuật cơ khí động lực, những người đã truyền đạt cho tôi những
kiến thức hữu ích về chuyên ngành, làm cơ sở để tôi thực hiện tốt luận văn.
Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người đã luôn ở bên
cạnh tôi, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn đến các bạn đồng nghiệp đã
hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, học tập và thực hiện đề tài luận văn
hoàn chỉnh.
Trong thời gian thực hiện luận văn, mặc dù tôi đã cố gắng nhiều để hoàn thành
tốt tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp
quý báu của quý thầy cô và các bạn.

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014.
Học viên thực hiện

Lê Nguyên Vũ

iv


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

TÓM TẮT

Đề tài
Nghiên cứu hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động
ứng dụng GPS trên xe máy
Địa điểm nghiên cứu tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM.
Thời gian thực hiện từ 08/2013 đến 02/2014
Một trong những nghiên cứu và giải pháp đầu tiên ở Việt Nam được trình bày
trong luận văn. Điểm mới của đề tài là xây dựng phương pháp xác định vị trí đường
có tốc độ giới hạn để cảnh báo chính xác và thực nghiệm trên các tuyến đường có
các tốc độ giới hạn khác nhau.Từ việc xác định chính xác vị trí, hệ thống sẽ cảnh
báo cho người điều khiển biết thông qua hình ảnh, âm thanh nhằm đảm bảo an toàn
chủ động. Mô hình hệ thống cảnh báo sử dụng giao diện cảnh báo lắp trên xe, thiết
bị thu tín hiệu định vị toàn cầu (GPS), kênh truyền nhận dữ liệu qua sóng 3G. Các
thông tin này được sẽ xử lý bằng phần mềm LabVIEW. Từ mô hình này người điều
khiển xe có thể chủ động hơn trong việc kiểm soát tốc độ của mình cũng như đảm
bảo an toàn cho bản thân. Nghiên cứu đã được kiểm tra và thực nghiệm trên phạm
vi một số tuyến đường chọn thử nghiệm trong khu vực Quận Thủ Đức. Kết quả thực
nghiệm thành công với việc cảnh báo đúng tuyến đường được chọn cũng như tín
hiệu GPS ổn định.

v


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

ABSTRACT
Thesis subject

A study of active safety speed warning system
applying GPS for motorcycle
Study location: University of Technical Education Ho Chi Minh City

Study time: August, 2013 to February, 2014
This paper is the first method giving speed warnings for motorbike in
Vietnam. Its new point is to establish a method locating restricted roads to give an
accurate caution and conduct experiments on roads requiring the different speed
limitation. After detecting the precise location, the system will provide drivers with
an alert through images and sound in order to ensure a proactive safety. The
simulator consist of the warning system using alert interface installed in motorcycle,
the global positioning system receiver,and that transmit, receive data over 3G
networks. Accordingly, all of the data will be processed by LabVIEW. From this
simulator, motorcycle drivers can actively control their speed and protect
themselves. The research was tested in several of chosen lanes of Thu Duc District,
Ho Chi Minh City. The test result showed success in warning exactly selected lanes
as well as the stability of GPS signal.

vi


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Lý lịch khoa học ....................................................................................................... ii
Lời cam đoan ........................................................................................................... iii
Cảm tạ ...................................................................................................................... iv
Tóm tắt .......................................................................................................................v
Abstract .................................................................................................................... vi
Mục lục .................................................................................................................... vii

Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................x
Danh sách các hình.................................................................................................. xi
Danh sách các bảng ................................................................................................ xii
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ......................................................................................1
1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu ...................................................................1
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................................1
1.3. Mục đích của đề tài...........................................................................................5
1.4. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài.......................................................5
1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài ...................................................................................5
1.4.2. Giới hạn của đề tài .....................................................................................6
1.5. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................6
1.6. Lý do chọn đề tài ..............................................................................................6
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ AN TOÀN CHỦ ĐỘNG .........................7
2.1. Khái niệm, phân loại những nghiên cứu về an toàn chủ động cho xe máy......7
2.1.1. Khái niệm...................................................................................................7
2.1.2. Phân loại ....................................................................................................7
2.2. Những vấn đề quan tâm và đang nghiên cứu, phát triển về an toàn chủ động
cho xe máy ...............................................................................................................8
2.2.1. Tình hình an toàn giao thông ở Việt Nam và trên thế giới ........................8
2.2.2. Những vấn đề quan tâm về hệ thống an toàn cho xe máy ........................9
2.2.3. Các tiêu chuẩn đặt ra cho hệ thống an toàn trên xe máy .........................10
2.2.4. Xu hướng phát triển của một số nước về an toàn chủ động cho xe máy. 11

vii


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

2.3. Lựa chọn công nghệ an toàn chủ động cho xe máy. ......................................16
2.3.1. Phân loại hệ thống điều chỉnh tốc độ thông minh (ISA) .........................16

2.3.2. Những công nghệ áp dụng cho hệ thống điều chỉnh tốc độ thông minh .17
2.3.3. Những dự án thử nghiệm của hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động
trên thế giới ........................................................................................................19
2.4. Lý thuyết chung về hệ thống GPS. .................................................................24
2.4.1. Vài nét về lịch sử phát triển công nghệ GPS. ..........................................25
2.4.2. Cấu trúc hệ thống GPS ............................................................................25
2.4.3. Các trị đo GPS .........................................................................................26
2.4.4. Nguyên lý định vị GPS ............................................................................26
2.4.5. Các nguồn sai số trong đo GPS ...............................................................29
2.4.6. Những kỹ thuật đo GPS ...........................................................................30
2.4.7. Tọa độ và hệ qui chiếu .............................................................................31
2.4.8. ChuẩnNMEA0183 ...................................................................................32
2.5. Giới thiệu thuật toán khớp bản đồ ..................................................................33
2.5.1. Tổng quan về thuật toán khớp bản đồ .....................................................33
2.5.2. Bài toán điểm trong đa giác .....................................................................33
2.6. Phần mềm LabVIEW .....................................................................................35
2.6.1. LabVIEW và ứng dụng trong thực tế ......................................................35
2.6.2. Lập trình với LabVIEW ...........................................................................35
CHƢƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN TOÀN CHỦ ĐỘNG CHO XE MÁY
...................................................................................................................................38
3.1. Hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn ứng dụng hệ thống định vị GPS ...............38
3.1.1. Chức năng ................................................................................................38
3.1.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động .............................................................38
3.1.3. Phần cứng hệ thống .................................................................................40
3.1.4. Lập trình hệ thống ....................................................................................42
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...........................................................49
4.1. Mục tiêu thực nghiệm .....................................................................................49
4.2. Kịch bản thực nghiệm ....................................................................................49

viii

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

4.2.1. Tuyến đường thực nghiệm .......................................................................49
4.2.2. Điều kiện thực nghiệm.............................................................................52
4.3. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................53
4.4. Đánh giá và phân tích hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ...............54
4.4.1. Thiết bị định vị dành cho xe máy ............................................................55
4.4.2. Hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ứng dụng công nghệ GPS ..55
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN.......................................56
5.1. Kết luận ..........................................................................................................56
5.2. Hạn chế của đề tài...........................................................................................56
5.3. Hướng phát triển của đề tài ............................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................58

ix


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LabVIEW: Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench- Bàn công
nghệ đo lường ảo dùng cho phòng thí nghiệm.
GPS:Global Positioning System- Hệ thống định vị toàn cầu.
TCP/IP: Transfer Control Protocol/Internet Protocol- Bộ giao thức liên mạng.
WGS84: World Geodetic Spheroid 1984-Hệ thống trắc địa toàn cầu.
PIP: Point in Polygon-Điểm trong đa giác.
ISA: Intelligent Speed Adaptation- Điều chỉnh tốc độ thông minh.
NMEA: National Marine Electronics Association- Hiệp hội điện tử hàng hải quốc gia.

DRLs: Daytime running lights- Đèn chiếu sáng ban ngày.

x


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

DANH SÁCH CÁC HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống GPS .............................................................................26
Hình 2.2: Cách xác định vị trí của GPS ...................................................................28
Hình 2.3: Nguồn sai số do tầng ion và đối lưu.........................................................29
Hình 2.4: Số giao điểm của một tia kể từ điểm bên ngoài đa giác ...........................34
Hình 2.5: Mã nguồn chương trình để viết LabVIEW ..............................................36
Hình 3.1: Cấu trúc mô hình hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ứng dụng
GPS............................................................................................................................38
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn .................................39
Hình 3.4: Thiết bị định vị Microsoft Pharos GPS-360.............................................40
Hình 3.5: Mô hình thiết bị gắn trên xe .....................................................................42
Hình 3.6: Đoạn code lập trình thu thập và xử lý tín hiệu GPS ................................42
Hình 3.7:Đoạn Code lập trình nhận dạng tuyến đường và hiển thị cảnh báo ..........43
Hình 3.8: Đoạn code lập trình hiển thị cảnh báo với hình ảnh và âm thanh ............44
Hình 3.9: Đoạn code lập trình này lưu trữ thông tin vận tốc hiện tại, tọa độ của xe
...................................................................................................................................44
Hình 3.10: Đoạn code lập trình truyền nhận dữ liệu với máy server qua giao thức
TCP/IP .......................................................................................................................45
Hình 3.11: Giao diện hiển thị cảnh báo sau khi lập trình .........................................46
Hình 3.12: Đoạn code lập trình nhúng bản đồ theo dõi vị trí xe trên máy server ....46
Hình 3.13: Đoạn code lập trình nhận và truyền dữ liệu với máy client qua giao thức
TCP/IP .......................................................................................................................47

Hình 3.14: Giao diện quản lý trên máy server .........................................................48
Hình 4.1: Tuyến đường thực nghiệm .......................................................................50
Hình 4.2: Đoạn Code đo thời gian thực hiện chương trình ......................................54

xi


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

DANH SÁCH CÁC BẢNG
TRANG
Bảng2.1:DiễngiảicủabảntinGPRMC .........................................................................33
Bảng 3.1: Thông số card giao tiếp NI 6008 .............................................................40
Bảng 4.1: Tọa độ điểm các con đường trên tuyến đường chọn thực nghiệm ..........51
Bảng 4.2: Giá trị thời gian đáp ứng của hệ thống cảnh báo tốc độ ..........................54

xii


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1 . Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
An toàn là điều kiện cần thiết đối với mọi phương tiện khi tham gia giao
thông. Trong thực tế với điều kiện giao thông Việt Nam, tỉ lệ xe máy lưu thông
nhiều hơn so với ô tô.Cùng với đó là tai nạn giao thông ngày một tăng cao, số liệu
thống kê hàng năm về tai nạn giao thông thì xe máy luôn chiếm tỉ lệ cao về vụ tai
nạn cũng như số vụ va chạm hơn so với ô tô.

Hệ thống an toàn với tính năng chủ động, bị động lần lượt được nghiên cứu
và ứng dụng trên các phương tiện giao thông. Hệ thống an toàn chủ động hiện nay
giá thành cao chủ yếu được ứng dụng trên ô tô, còn trên xe máy vẫn chưa được
trang bị.Vấn đề nghiên cứu an toàn chủ động chủ yếu dành cho ô tô còn xe máy
chưa được quan tâm nhiều. Từ đó cho thấy việc tăng cường hệ thống an toàn cho xe
máy là cần thiết, trong đó hệ thống an toàn chủ động là quan trọng.
Cùng với việc phát triển hệ thống an toàn chủ động thì việc phát triển hệ
thống cảnh báo tốc độ an toàn cũng là điều cần thiết. Hệ thống cảnh báo tốc độ an
toàn chủ động đã được nghiên cứu và thử nghiệm ở một số quốc gia, tuy nhiên ở
Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu về hệ thống này. Từ đó đặt ra vấn đề nghiên cứu,
phát triển hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động phù hợp với điều kiện giao
thông Việt Nam.
1.2 .Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
Tên đề tài:Molife – hazard detection in a cooperative assistance system
formotorcycles(Molife- hệ thống phát hiện cảnh báo trong hệ thống hỗ trợ lẫn nhau
cho xe máy)thực hiện bởi Benedikt Lattke, Frank Sperber, Tobias Müller, Hermann
Winner thuộc viện kĩ thuật ô tô, Đại học kĩ thuật Darmstadt CHLB Đứcvà Richard
Eberlein,Rainer Hoffmann thuộc công ty carhs.communication CHLB Đức. [9]
-

Đề tài nghiên cứu vấn đề giao tiếp giữa các phương tiện với nhau (vehicle
to vehicle). Các loại cảm biến này sẽ cung cấp thông tin về trạng thái động
học xe khi tham gia giao thông.

1


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

-

Nghiên cứu hệ thống cảnh báo dựa trên nên tảng giao tiếp cho xe máy. Hệ
thống này hình thành các trạm cảm biến hoặc những tin nhắn nguy hiểm và
gửi chúng đến người điều khiển xe máy khác có thiết bị giao tiếp không
dây. Bằng cách này, những người lái xe khác sẽ nhận được cảnh báo sớm
về những nguy hiểm trên đường.
Tên đề tài: Advanced Rider Assistance Systems for Powered Two-

Wheelers (ARAS PTW-Hệ thống cao cấp hỗ trợ người lái xe máy) thực hiện bởi
Dr.-Ing. Achim Kuschefski, Dipl.-Päd và Matthias Haasper, B.A AndréVallese,
viện für Zedweirad CHLB Đức. [6]
-

Khảo sát sự hiểu biết của người lái xe về hệ thống hỗ trợ người lái cao cấp
và phân tích đặc tính riêng của hệ thống hỗ trợ người lái của xe máy so với
xe ô tô, thu thập những hệ thống tương tự trên thế giới.

-

Từ đó đưa ra định nghĩa chính xác quy chuẩn chung về hệ thống hỗ trợ
người lái xe máy từ đó nhằm nâng cao nhận thức của người lái xe về việc
trang bị và sử dụng hệ thống này khi tham gia giao thông đảm bảo an toàn
cho bản thân.
Tên đề tài: Driver assistance through lighting (hỗ trợ người lái thông qua ánh

sáng) thực hiện bởi Dr. Burkard Wördenweber, công ty Hella KG Hueck & Co.[12]
-

Đề xuất phương án cải tiến hệ thống đèn truyền thống sang hệ thống đèn tự
điều chỉnh hay còn gọi là hệ thống chiếu sáng tương thích (adaptive light).

-

Phân tích sự nhận biết của não đối với các loại ánh sáng như ánh sáng phát
ra từ các loại đèn trên xe khác, ánh sáng đường, ánh sáng trong xe, ánh sáng
phát ra theo điều kiện thời tiết khác nhau,…

-

Phân tích sự cần thiết khi có hệ thống chiếu sáng tương thích hỗ trợ người
lái trong những điều kiện ánh sáng nêu trên để đảm bảo an toàn chủ động.
Tên đề tài: Enhancing active safety of two-wheeled vehicles via electronic

stability control (Tăng cường hệ thống an toàn chủ động cho xe máy thông qua hệ
thống cân bằng điện tử) thực hiện bởi Pierpaolo De Filippi, Mara Tanelli, Sergio M.
Savaresi, Matteo Corno, thuộc trung tâm thông tin điện tử Milan, Italia và Trung
tâm điều khiển hệ thống đại học kĩ thuật Delft, Hà Lan. [7]

2


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

-

Cải tiến hệ thống điều khiển cân bằng điện tử để không những tăng cường
an toàn chủ động cho xe mà vẫn đảm bảo cảm giác lái tốt nhất.

-

Mô phỏng toàn bộ hoạt động của người lái xe khi thực hiện điều khiển
phương tiện ví dụ như đạp máy, phanh gấp,… trong khi chạy với tốc độ
cao tại giao lộ.

-

Đề xuất xây dựng thuật toàn mới hiệu quả hơn để điều khiển hệ thống cân
bằng.
Tên đề tài: Advanced Rider Assistance Systems for Motorcycles (ARAS-

hệ thống chuyên nghiệp hỗ trợ cho người điều khiển xe máy) thực hiện bởi Roberto
Lot, Francesco Biral, Vittore Cossalter, Matteo Massaro,Roberto Sartori, Stefano
Rota,thuộc Phòng phát triển cơ khí và quản lý, Đại học Padova, Italia và phòng kĩ
thuật kết cấu cơ khí, Đại học Trento, Italia. [2] [3]
-

Thực hiện việc thiết kế, thực nghiệm và logic hóa 3 thuật toán khác nhau
cho hệ thống ARAS với chung 1 kiến trúc (cảnh báo đường quanh co, cảnh
báo va chạm phía trước, hỗ trợ tại nơi cảnh báo và nơi giao nhau).

-

Đề tài này đã được nhóm nghiên cứu mô hình hóa và thử nghiệm thực tế
với kết quả tốt phù hợp với yêu cầu đặt ra.

-

Xây dựng thuật toán CW (Curve Warning) phát hiện hành động nguy hiểm
của người lái khi vào đường vòng, và thuật toán FCW(Frontial Collosion
Warning) để hỗ trợ người lái khi có nguy hiểm phía trước.

-

Một số các thiết bị hỗ trợ được xây dựng như găng tay rung, tay ga
Haptics, mũ bảo hiểm dùng HMI, hệ thống định vị GPS trên xe, màn hình
hiển thị trợ giúp, hệ thống camera sau và hệ thống scanner quét phía trước,
cùng với đó là mô hình mô phỏng lái.
Tên đề tài: MotoSafe-Active Safe System for Digital Forensics of

Motorcycle Rider with Android (Hệ thống an toàn chủ động cho việc thu thập
chứng cứ pháp lý của người lái xe với thiết bị dùng Android) thực hiện bởi Nowy
Condro, Meng-Han Li, và Ray-I Chang, International Journal of Information and
Electronics Engineering, Vol. 2, No. 4, July 2012. [9]

3


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

- Sử dụng các cảm biến có sẵn trên điện thoại thông minh (smart phone) làm
nền tảng của hệ thống tạo thành một màn hình giám sát thời gian thực.
- Dựa trên cơ sở dữ liệu đã được lưu sẵn cùng với tín hiệu phản hồi của các
cảm biến để phát hiện những nguy hiểm có thể xảy ra cho người lái xe.
- Xây dựng thuật toán dựa trên sự thay đổi vị trí của điện thoại cùng với sự
thay đổi về vị trí của xe theo phương nguy hiểm.
Tên đề tài: Honda’s approach to safety(Honda hướng đến an toàn) thực
hiệnbởiCorporate Social Responsibility, tập đoàn Honda, Japan. [1]
-

Qua bản cáo này tập đoàn Honda giới thiệu về các hệ thống an toàn mà họ

đã nghiên cứu áp dụng cho sản phẩm trong đó đối với hệ thống an toàn chủ
động cho xe máy gồm có các hệ thống sau:
+ Hệ thống an toàn nâng cao cho người lái xe (ASV -4).
+ Hệ thống tăng cường tầm quan sát cho người lái xe.
+ Hệ thống phân phối lực phanh.
+ Hệ thống chống hãm phanh ABS.
Thiết kế các mô hình mô phỏng lái từ đó giúp nâng cao kĩ nâng cho người

-

lái cùng với việc tuyên truyền giáo dục thông qua các hoạt động ngoại khóa,
đây là 1 biện pháp hữu hiệu đóng góp lớn trong việc đảm bảo an toàn chủ
động cho người lái xe.
Tên đề tài: Intelligent Transport System - ITS (Hệ thống vận tải thông
minh) thực hiện bởi Trung tâm công nghệ CTI thuộc đại học La Trobe.[11]
-

Hệ thống vận tải thông minh (Intelligent Transport System - ITS) sử dụng
GPS và công nghệ giao tiếp tầm ngắn dành riêng (Dedicated Short Range
Communications - DSRC) để thiết lập một kết nối không dây giữa tàu hỏa
và các phương tiện đang băng ngang đường sắt.

-

Hệ thống được thiết kế để phát hiện khả năng va chạm và cảnh báo tài xế
với các tín hiệu báo động âm thanh trong xe. Âm báo và cường độ phát sẽ
tăng dần lên khi tàu hỏa đang tiến gần điểm giao cắt.

4

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

Tên đề tài: Active noise control for motocycle helmet (Hệ thống điều khiển
tiếng ồn chủ động cho mũ bảo hiểm xe máy) thực hiện bởi Lichuan Liu, Sen M.
Kuo, and Kishan P. Raghuathan,khoa cơ điện tử,Đại học Northern Illinois. [13]
-

Nhóm nghiên cứu nhận thấy tạp âm bị động như âm thanh của phương tiện,
tiếng mưa, gió,… ảnh hưởng đến người điều khiển phương tiện và tần số của
tạp âm này là 500Hz. Với việc áp dụng hệ thống ANC đã giảm được tiếng ồn
ở tần số thấp và đã được thực nghiệm trên mô hình và phần mềm MATHLAB.
Tên đề tài:BMW Motorrad Advanced Safety(Hệ thống an toàn nâng cao

cho xe Motorrad của BMW) thực hiện bởitập đoàn BMW, CLHB Đức.
-

Nghiên cứu và phát triển một số hệ thống an toàn chủ động trên xe Motorrad
và thử nghiệm hiệu quả.

-

Hệ thống được phát triển bao gồm: hệ thống hỗ trợ rẽ trái,hỗ trợ băng qua
giao lộ, hệ thống đèn ban ngày, hệ thống cảnh báo tốc độ giới hạn, hệ thống
cảnh báo va chạm..

1.3 . Mục đích của đề tài
Vận dụng những nghiên cứu và hệ thống an toàn chủ động đang phát triển
cho ô tô để phát triển áp dụng cho xe máy.
Chế tạo và thực nghiệm hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn ứng dụng GPS cho

xe máy phù hợp với điều kiện giao thông thực tế ở Việt Nam.
Hoàn thiện và đề xuất hướng phát triển cho tương lai.
1.4 . Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài
1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài
Thu thập tài liệu về hệ thống an toàn chủ động và hệ thống cảnh báo tốc độ
cho xe máy.
Nghiên cứu và phân tích các bài báo, tài liệu trong và ngoài nước.
Đề xuất những giải pháp mới từ đó đề ra phương pháp thiết kế cơ khí và điều
khiển phù hợp với thực tế để lắp đặt cho hệ thống an toàn chủ động.
Xây dựng những lưu đồ thuật toán điều khiển liên quan.
Xây dựng mô hình và thực nghiệm trên thực tế.

5


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

1.4.2. Giới hạn của đề tài
Do điều kiện kinh tế, giới hạn kiến thức và tính mới của đề tài nên đề tài chỉ
tập trung nghiên cứu, thực nghiệm hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động trên
tuyến đường cụ thể.
1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết dựa vào việc thu thập và chọn lọc tài liệu,
công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan.
Thu thập và đánh giá kết quả từ thực nghiệm.
So sánh đánh giá với các công trình đã nghiên cứu.
1.6.Lý do chọn đề tài
Từ những nghiên cứu trong nước và ngoài nước về vấn đề an toàn chủ động
có thể thấy vấn đề đảm bảo an toàn cho người điều khiển xe máy là quan trọng.
Công nghệ phát triển cho phương tiện ngày nay cũng đều tập trung để nâng cao

mức độ an toàn mà đặc biệt là an toàn chủ động.Từ tình hình giao thông ở Việt
Nam, nơi có số lượng xe máy lưu thông cao, tỉ lệ tai nạn đối với xe máy cao mà
nhiều nhất là do nguyên nhân về kiểm soát tốc độ.
Với xu hướng chung và mức độ cần thiết của việc phát triển hệ thống an toàn
chủ động cho các loại phương tiện khi tham gia giao thông mà đặc biệt là xe máy.
Học viên Lê Nguyên Vũ đã chọn đề tài “ Nghiên cứu hệ thống cảnh báo tốc độ an
toàn chủ động ứng dụng GPS trên xe máy” dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Bá
Hải để nghiên cứu và phát triển hệ thống phù hợp với điều kiện kinh tế và giao
thông ở Việt Nam.

6


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾTVỀ AN TOÀN CHỦ ĐỘNG
2.1. Khái niệm, phân loại những nghiên cứu về an toàn chủ động cho xe máy
2.1.1. Khái niệm
Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế là sự tăng lên nhanh chóng phương
tiện tham gia giao thông. Do sự tăng lên nhanh chóng này mà tình hình giao thông
phức tạp hơn kèm theo đó là vấn đề đảm bảo an toàn cho người điều khiển phương
tiện khi tham gia giao thông.Chính vì vấn đề này mà những hệ thống an toàn được
hình thành.
Hệ thống an toàn bao gồm 2 yếu tố chính là:
+ An toàn chủ động.
+ An toàn bị động.
Trong 2 yếu tố trên thì an toàn chủ động là yếu tố quan trọng nhất để đảm
bảo an toàn hiệu quả cho người tham gia giao thông. Vậy an toàn chủ động là gì?
An toàn chủ động thường được dùng để mô tả hệ thống an toàn có khả năng

chủ động trước những tình huống nguy hiểm. Ngoài ra an toàn chủ động còn được
hiểu là hệ thống giúp ngăn ngừa và tối ưu hóa những tai nạn có thể xảy ra.
An toàn chủ động bao gồm những thiết bị có chức năng ngăn chặn trước và
cảnh báo những tình huống nguy hiểm có thể xảy ra cho người điều khiển phương
tiện, giúp ngăn ngừa và tối ưu hóa những va chạm có thể xảy ra. Hệ thống được
kích hoạt trước thời điểm xảy ra tai nạn.
2.1.2 . Phân loại
Hệ thống an toàn chủ động được phân thành 2 loại theo chức năng của hệ
thống như sau:
- Hệ thống ngăn chặn trước :
+ Cảnh báo: Giúp lường trước những nguy hiểm bằng các công cụ
nhắc nhở bằng âm thanh và hình ảnh (đèn và chuông báo).

7


Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM

+ Can thiệp: Kiểm soát sự tăng tốc không mong muốn bằng các thiết
bị kiểm soát tốc độ (như thiết bị kiểm soát hành trình và bộ hạn chế tốc
độ).
+ Hỗ trợ: Cải thiện điều kiện lái xe như đèn pha tự động, đèn pha
xenon, kính chắn gió phản xạ nhiệt.
- Hệ thống hiệu chỉnh:
+ Xử lí: Kỹ thuật an toàn chủ động như ABS (Hệ thống chống bó
cứng phanh), EBA (Hỗ trợ phanh khẩn cấp), điều khiển lực kéo. Chức năng
bám đường và phanh củng cố thêm an toàn chủ động và phòng tránh tai
nạn.
2.2. Những vấn đề quan tâm và đang nghiên cứu, phát triển về an toàn chủ
động cho xe máy

2.2.1. Tình hình an toàn giao thông ở Việt Nam và trên thế giới
Tình trạng mất an toàn ngày càng tăng, đi kèm với đó là số vụ tai nạn cũng
tăng theo dẫn đến nhiều thiệt hại về con người và tài sản. Việt Nam là nước có tai
nạn giao thông nghiêm trọng vào bậc nhất thế giới. Tai nạn giao thông không ngừng
gia tăng, gây thảm cảnh cho bao nhiêu gia đình, làm mất trật tự, an toàn xã
hội.Nhiều năm nay, bình quân mỗi ngày xảy ra hơn 40 vụ tai nạn giao thông, làm
chết 34 người và bị thương 30 người. Như vậy, trung bình mỗi năm, số người thiệt
mạng về tai nạn giao thông ở nước ta là gần 13.000 người, tương đương dân số một
xã hay một phường, gấp hàng trăm lần số người chết mỗi năm ở Việt Nam vì đại
dịch HIV/AIDS. Theo cục cảnh sát giao thông, tuần đầu tiên của tháng 6 năm 2013,
cả nước xảy ra 339 vụ tai nạn giao thông, làm chết 151 người, bị thương 232 người,
số bị thương vong nhiều hơn so với cuối tháng 5 năm 2013.
Hiện tượng gây mất an toàn diễn ra với nhiều hình thức, nhưng phổ biến
nhất, là phóng xe máy, xe ô tô quá tốc độ quy định, đi sai đường, vượt ẩu, lạng lách,
đánh võng.Trong đó tốc độ là nguyên nhân hàng đầu gây tai nạn.Các tính toán trên
thế giới cho thấy nếu tốc độ tăng 5% thì tai nạn giao thông tăng 10% và tai nạn
chết người tăng 20%.

8