Luận văn Nghiên cứu hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ứng dụng GPS trên xe máy (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu hệ thống cảnh báo tốc độ an toàn chủ động ứng dụng GPS trên xe máy (Phần 1)

1. 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
2. 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
3. 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:lenguyenvu74@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 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 e- VGT 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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
17. 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
18. 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
19. 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
20. 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
21. 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