NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HỆ THỐNG HỖ TRỢ NGƯỜI LÁI TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI

Cảnh báo điểm mù (BSM) theo dõi không gian ngay gần khu vực phía sau của xe ô tô. Những điểm mù này có thể che khuất một chiếc xe đang tiến đến trong làn đường liền kề do nhiều người lái xe đặt gương chiếu hậu của xe không đúng cách. Do đó, việc đi vào làn đường đó thường dẫn đến va chạm. Trên thực tế, theo Cơ quan Quản lý An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia (NHTSA), khoảng 9% tổng số vụ tai nạn giao thông được báo cáo mỗi năm là do chuyển làn hoặc nhập vào nhau. BSM là một thiết bị hỗ trợ an toàn cho người lái xe chủ động với khả năng phát hiện những gì mắt bạn có thể bỏ sót, đưa ra cảnh báo khi có phương tiện tiếp cận trong làn đường liền kề. Xe của bạn càng lớn, điểm mù càng lớn BSM càng có thể ngăn bạn chuyển làn sang phương tiện khác.
1.1. Tổng quan về hệ thống Cảnh báo điểm mù

Hệ thống sử dụng radar hoặc cảm biến siêu âm được gắn vào mỗi bên cản sau của xe. Các cảm biến này phát hiện một phương tiện đang tiến đến phía sau xe của bạn trong một làn đường liền kề. Các hệ thống BSM phức tạp hơn cũng sử dụng camera gắn bên. Khi BSM nhận ra một phương tiện sắp đi vào điểm mù, nó sẽ cảnh báo bạn rằng một làn đường liền kề cụ thể không rõ ràng. Thông thường, cảnh báo xuất hiện dưới dạng đèn cảnh báo màu vàng ở đâu đó trên gương chiếu hậu phía ngoài ở bất kỳ phía nào có liên quan đến xe đang tới. Thay vào đó, nó có thể xuất hiện trên cột A của xe bạn (cột giữa kính chắn gió và cửa trước), màn hình hiển thị thông tin về người lái xe hoặc màn hình hiển thị head-up. Một số thương hiệu, chẳng hạn như Honda và Kia, cung cấp cảnh báo bằng âm thanh ở một số mẫu xe. Thông thường, các cảnh báo bằng âm thanh sẽ phát ra nếu bạn sử dụng đèn xi nhan, cho biết bạn sẽ nhập vào một làn đường đã có người đi vào.

1.1.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống cảnh báo điểm mù BSM

Cảnh báo điểm mù giúp loại bỏ một số phỏng đoán từ việc định vị gương phía ngoài một cách hiệu quả bởi vì nó hoạt động như một hệ thống cảnh báo sớm cho các phương tiện sắp kéo theo bạn.

- Hệ thống kết hợp các cảm biến và đôi khi là camera gắn bên hông để theo dõi giao thông đang đến gần trong các làn đường liền kề. Bạn thường có thể phát hiện ra các cảm biến. Chúng thường là những vết lõm hình tròn có kích thước bằng 1/4 trên thân xe hoặc những vết lõm.

Hình 1.1. Hệ thống cảnh báo điểm mù

- Khi BSM cảm nhận được một chiếc xe đang tiến tới, nó sẽ chuyển sang chế độ cảnh báo. Một số hệ thống giám sát điểm mù tinh vi đến mức chúng sẽ đẩy bạn ra khỏi điểm đánh dấu làn đường ở phía đó. Hệ thống thậm chí có thể hướng bạn quay lại giữa làn đường.

- Khi công nghệ có xu hướng phát triển, giám sát điểm mù tiếp tục phát triển. Khi lần đầu tiên được giới thiệu cách đây chưa đầy 20 năm, BSM là một sản phẩm mới dành riêng cho các dòng xe cao cấp và sang trọng. Như đã đề cập, các phiên bản BSM tiên tiến có thể đẩy bạn ra khỏi điểm đánh dấu làn đường hoặc hướng bạn trở lại trung tâm của làn đường cũng có sẵn trên nhiều ô tô. Chúng thực hiện điều này thông qua việc đánh lái hoặc bằng cách tác động lực phanh lên một hoặc nhiều bánh xe.

1.3. Phân loại của hệ thống cảnh báo điểm mù.

- Hiện nay, về cơ bản có hai loại hệ thống cảnh báo điểm mù. Hệ thống ít xâm nhập chỉ đơn giản là cung cấp một cảnh báo. Hệ thống xâm nhập nhiều hơn kết hợp cảnh báo với hỗ trợ lái.

- Cảnh báo Blind-Sport: Chỉ là một cảnh báo, hệ thống BSM này đưa ra một cảnh báo trực quan thường được tìm thấy trên gương phía ngoài hoặc cột A ở bên cạnh về mối nguy hiểm tiềm ẩn. Các phiên bản khác có liên quan cũng sẽ phát ra cảnh báo bằng âm thanh nếu bạn bật đèn xi nhan ở phía đó.

- Cảnh báo điểm mù với tính năng lái khẩn cấp tự động: Những hệ thống như vậy cũng có thể tham gia phanh trên một hoặc nhiều bánh xe để giúp bạn tránh khỏi sự cố. Tuy nhiên, nếu bạn cố gắng đi vào làn đường đã có xe đi qua, hệ thống này sẽ không chỉ đưa ra cảnh báo bằng hình ảnh và âm thanh mà còn hướng bạn quay trở lại giữa làn đường.

Các lưu ý khi sử dụng xe có hệ thống cảnh báo điểm mù

- Lau sạch máy ảnh: Đảm bảo máy ảnh và cảm biến không có bụi, bùn, tuyết và bất kỳ thứ gì khác có thể cản trở hoạt động bình thường của chúng. Làm sạch chúng và lau chúng xuống.

- Kiểm tra sổ tay hướng dẫn sử dụng ô tô của bạn để thiết lập: Tham khảo sách hướng dẫn của chủ sở hữu để biết các thông tin cụ thể về cách sử dụng và cài đặt các thiết bị hỗ trợ lái xe tích cực của bạn. Bằng cách đó, bạn có thể giữ an toàn khi lái xe.

- Biết các hạn chế của hệ thống: Hãy nhận biết bất kỳ hạn chế nào mà hệ thống cụ thể của bạn có thể có. Không phải mọi hệ thống BSM đều hoạt động giống nhau. Một số có thể chỉ hoạt động ở một số tốc độ nhất định, v.v. Mọi hệ thống giám sát điểm mù đều không nhận dạng được người đi bộ, người đi xe đạp và vật nuôi.

- Sử dụng mắt của bạn: Trước khi đi ngược chiều, hãy luôn kiểm tra bằng mắt của bạn những gì phía sau bạn.

1.4. Các ưu điểm của hệ thống cảnh báo điểm mù

Chúng tôi tin rằng nếu bạn chưa từng có kinh nghiệm cảnh báo điểm mù, bạn sẽ càng đánh giá cao nó. Dưới đây là một số lợi ích mà bạn có thể chưa xem xét:

- Nó sẽ ngăn ngừa một số tai nạn và có thể giảm thiểu những tai nạn khác.

- Bạn sẽ được nâng cao nhận thức khi lái xe.

- Bạn sẽ cảm thấy an toàn và tự tin hơn, và hành khách của bạn cũng vậy.

- Cảnh báo sớm làm tăng thời gian bạn phải trả lời.

- Nó giúp bạn giảm bớt một số căng thẳng khi lái xe

- Xe càng lớn thì lợi ích càng lớn.

Hệ thống cảnh báo lệch làn đường và hỗ trợ giữ làn đường được đánh giá là các công nghệ an toàn nên có trên xe ô tô hiện đại. Có nhiều nguyên nhân khiến xe chạy lệch làn đường như người lái phạm lỗi điều khiển, mất tập trung hay buồn ngủ… Dù là nguyên nhân nào thì chạy xe lệch làn đường cũng đều rất nguy hiểm. Theo một thống kế của Cơ quan An toàn Giao thông quốc gia Mỹ, số vụ tai nạn tử vong liên quan đến chạy xe lệch làn chiếm tới 37%. Chính vì vậy mà hệ thống cảnh báo lệch làn đường và hỗ trợ duy trì làn được đánh giá là hai trong các hệ thống an toàn trên ô tô nên có hiện nay.

2.1. Hệ thống cảnh báo lệch làn đường LDWS

Cảnh báo chệch làn đường LDWS (Lane Departure Warning System) là một công nghệ an toàn trên xe ô tô giúp cảnh báo cho người lái khi xe bắt đầu di chuyển ra khỏi làn đường đang đi. Hệ thống sẽ cảnh báo bằng cách hiển thị hình ảnh trên bảng đồng hồ, phát tín hiệu âm thanh và rung vô lăng.

Cảnh báo chệch làn đường LDWS là một công nghệ giúp cảnh báo cho người lái khi xe bắt đầu di chuyển ra khỏi làn đường đang đi

Hệ thống này ra mắt lần đầu vào năm 2000, được phát triển bởi công ty Iteris của Mỹ ứng dụng trên mẫu xe tải Mercedes Actros. Với dòng xe du lịch, vào giai đoạn đầu, LDWS hầu như chỉ có mặt trên các dòng ô tô hạng sang. Tuy nhiên hiện nay, LDWS đã ngày càng trở nên phổ biến hơn, được trang bị nên nhiều mẫu xe phổ thông như Toyota Fortuner, Toyota Hilux, Mazda CX-30, Mazda CX-5, Ford Ranger…

Hệ thống cảnh báo lệch làn đường thường gồm có các bộ phận:

• Camera được lắp phía sau kính chắn gió, nằm phía sau gương chiếu hậu trung tâm
• Cảm biến laser lắp phía trước xe
• Cảm biến hồng ngoại lắp sau kính chắn gió hoặc dưới gầm xe
• Hệ thống cảnh báo

Nguyên lý hoạt động hệ thống cảnh báo lệch làn đường: Camera sẽ giám sát vạch phân cách làn đường bên trái và bên phải (cả màu trắng và màu vàng). Hệ thống LDWS sử dụng nguyên tắc biến đổi Hough và phát hiện cạnh Canny để nhận diện các vạch kẻ đường từ hình ảnh thực cung cấp bởi camera. Nếu phát hiện xe chạy quá gần với mép vạch kẻ đường, hệ thống LDWS sẽ kích hoạt cảnh báo cho người lái thông qua hình ảnh trên màn hình bảng đồng hồ, rung vô lăng và phát tín hiệu âm thanh. Một số xe còn thêm cả rung ghế lái. Nếu phát hiện xe chạy quá gần với mép vạch kẻ đường, hệ thống LDWS sẽ kích hoạt cảnh báo cho người lái. Người lái có thể chủ động nhấn nút hệ thống cảnh báo lệch làn đường để tắt hoặc bật lại hệ thống này.

Điều kiện hoạt động hệ thống cảnh báo lệch làn đường: Để tránh đưa ra cảnh báo nhầm lẫn, hệ thống LDWS chỉ phát tín hiệu cảnh báo trong điều kiện nhất định như:

Tốc độ xe nằm trong khoảng từ 70 – 180 km/h

Xe đang chạy trên đường thẳng hoặc độ cua nhẹ

Không bật đèn xi nhan

Không đạp phanh

Không xoay vô lăng

Không chủ động tăng tốc

Điều kiện hoạt động của hệ thống cảnh báo lệch làn đường có thể khác nhau trên các xe tuỳ theo cài đặt của nhà sản xuất.

2.2. Hệ thống hỗ trợ duy trì làn đường LKA

Hỗ trợ duy trì làn đường LKA (Lane Keeping Assist) hay LKS (Lane Keeping System) là một công nghệ nâng cao của hệ thống cảnh báo lệch làn đường. Khi phát hiện xe có dấu hiệu lệch làn, hệ thống hỗ trợ duy trì làn đường LKA sẽ phát tín hiệu cảnh báo cho người lái (tương tự như LDWS), nếu người lái không có phản hồi thì hệ thống sẽ tự động thực hiện các bước để đảm bảo xe chạy đúng làn đường đang đi.

Cấu tạo hệ thống duy trì làn đường gồm: hệ thống camera – cảm biến, hệ thống cảnh báo, hệ thống hỗ trợ giữ làn đường. Trong đó hệ thống camera – cảm biến sẽ có chức năng nhận diện làn đường để phát hiện xe chạy lệch làn, từ đó đưa ra cảnh báo. Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường có các thành phần chính sau: hệ thống phanh, hệ thống kiểm soát động cơ, hệ thống trợ lực lái điện, hệ thống kiểm soát hành trình…

Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường cũng chỉ hoạt động trong điều kiện nhất định tương tự như hệ thống cảnh báo chệch làn đường. Người lái có thể chủ động tắt/bật hệ thống này thông qua nút điều khiển. Nút hệ thống cảnh báo chệch làn đường và duy trì làn đường thường nằm trên vô lăng

2.3. Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường LCA là gì

Hệ thống hỗ trợ giữ làn đường LCA (Lane Centering Assist) là công nghệ nâng cao hơn của LKA. Nếu LKA chỉ vận hành theo cơ chế phản ứng (tức điều chỉnh xe sau khi có dấu hiệu lệch ra khỏi làn đường) thì LCA lại chủ động giữ xe đi vào giữa làn. Nhược điểm chung của các hệ thống cảnh báo và hỗ trợ duy trì làn đường là khả năng nhận diện vạch kẻ làn đường vẫn còn hạn chế, nhất là với đường đang thi công hay khi lái xe trong điều kiện thời tiết xấu. Thực tế thì các công nghệ này chỉ dừng lại ở việc hỗ trợ lái xe an toàn, không phải là công nghệ xe tự hành. Do đó dù xe có được trang bị LDWS, LKA hay LCA thì người lái xe vẫn luôn phải giữa sự tập trung và tỉnh táo.

Va chạm từ phía sau là một sự cố quá phổ biến trên đường bộ. Hệ thống cảnh báo va chạm phía trước (FCW) là một tính năng an toàn hiện đại, cực kỳ tinh vi được thiết kế để giúp duy trì khoảng cách an toàn giữa các phương tiện, cũng như để ngăn ngừa và giảm các vụ tai nạn từ phía sau và chấn thương đi kèm.

Hệ thống cảnh báo va chạm phía trước (FCW) là gì?

Hệ thống cảnh báo va chạm phía trước là một tính năng an toàn chủ động cảnh báo người lái xe trong trường hợp va chạm trực diện sắp xảy ra. Khi phương tiện được trang bị hệ thống FCW đến quá gần một phương tiện khác phía trước, tín hiệu hình ảnh, âm thanh xuất hiện để cảnh báo người lái về tình huống.

Một số hệ thống FCW mới hơn cũng cung cấp các mức độ hỗ trợ phanh khác nhau. Nếu hệ thống cảm thấy rằng người lái xe không phản ứng với cảnh báo va chạm, hệ thống an toàn sẽ áp dụng lực phanh nhẹ để làm chậm xe. Thậm chí các hệ thống mới hơn có thể áp dụng lực phanh mạnh nếu người lái vẫn không phản hồi. Ứng dụng phanh có thể không hoàn toàn dừng xe, nhưng nó có thể làm giảm đáng kể tốc độ của xe, do đó ngăn ngừa một vụ va chạm mạnh hơn.

Các hệ thống FCW còn được gọi là Phanh trước an toàn, Cảnh báo va chạm giữa tự động với Phanh tự động, Hệ thống cảnh báo va chạm trước đâm chết, Hệ thống phanh giảm thiểu va chạm, Chức năng và năng lực của các hệ thống này có thể khác nhau rất nhiều, mặc dù có một mục tiêu chung là ngăn chặn va chạm về phía trước.

Khi nào một hệ thống FCW sẽ hữu ích

Hệ thống FCW rất hữu ích mỗi khi người lái xe có nguy cơ va chạm với xe (hoặc, tùy thuộc vào loại hệ thống, người đi bộ hoặc động vật) trực tiếp phía trước. Một loạt các tình huống tương đối phổ biến có khả năng khiến lái xe gặp rủi ro cho loại va chạm này:

- Một hàng xe phía trước dừng lại ở đèn xanh do chướng ngại vật ở ngã tư và bạn đang lái quá nhanh về phía đó.

- Ô tô đang đi quá gần nhau và không để khoảng cách an toàn giữa các phương tiện.

- Chiếc xe phía trước bất ngờ chạy chậm lại để rẽ mà không có tín hiệu.

- Chiếc xe phía trước giảm tốc nhanh chóng cho người đi bộ băng qua đường, nhưng bạn không chú ý ngay đến việc phanh.

Làm thế nào để hệ thống FCW hoạt động

Giống như các hệ thống an toàn khác có chung các bộ phận nhưng thực hiện các chức năng khác nhau (đáng chú ý là hệ thống chống bó cứng phanh và kiểm soát lực kéo), hệ thống FCW thường được kết hợp với kiểm soát hành trình thích ứng. Điều này là do cả hai hệ thống sử dụng một thiết bị quét được gắn ở phía trước của xe để đo khoảng cách với các phương tiện phía trước bạn.

Có một số cách đáng kể mà các hệ thống FCW hoạt động, bao gồm các biến thể trong phương pháp được sử dụng để phát hiện các va chạm tiềm ẩn và các cách mà phương tiện tự chuẩn bị để dừng hoặc chuẩn bị cho một vụ va chạm sau khi báo động được kích hoạt. Các hệ thống cảnh báo sử dụng radar, laser hoặc camera để phát hiện các phương tiện phía trước và mỗi hệ thống này được mô tả ngắn gọn dưới đây.

- Hệ thống radar: hoạt động bằng cách phát ra sóng vô tuyến từ mui xe. Tốc độ di chuyển và khoảng cách từ các phương tiện khác được xác định bằng cách theo dõi các thay đổi trong Doppler Shift của sóng vô tuyến sau khi nó bật ra thứ gì đó và quay trở lại điểm bắt đầu.

- Hệ thống laser: hoạt động bằng cách phát ra tia laser hồng ngoại từ mui xe. Khi chùm tia chạm vào một phương tiện khác và phản xạ trở lại nguồn của nó, công nghệ laser cho phép đo khoảng cách giữa hai phương tiện. Sử dụng một công thức toán học đơn giản, tốc độ của chiếc xe của bạn sau đó có thể được tính toán. Dựa trên hai thông tin này, hệ thống FCW xác định nguy cơ va chạm trực diện.

- Hệ thống camera: hoạt động khác với các phương pháp radar và laser. Thay vì dựa vào các bài đọc hoặc phản xạ của Doppler Shift, hệ thống FCW này có một camera được gắn ở phía trước của xe và bộ xử lý hình ảnh điện tử. Máy ảnh và bộ xử lý hình ảnh được sử dụng để xác định nguy cơ va chạm trực diện.

Nếu hệ thống FCW phát hiện ra rằng chiếc xe có nguy cơ bị va chạm trực diện, có nhiều cách khác nhau để cảnh báo người lái xe về nguy hiểm

​​​​​​​

Cảnh báo bằng âm thanh bao gồm chuông, âm thanh chuông và báo động cảnh báo.

• Cảnh báo trực quan bao gồm đèn trên bảng điều khiển và đèn phanh mô phỏng trên kính chắn gió.
• Cảnh báo xúc giác bao gồm cảm giác dây an toàn siết chặt vào thân xe và xe bị giật khi giảm tốc độ (trong các hệ thống áp dụng phanh).

Một số hệ thống FCW cung cấp hỗ trợ phanh bổ sung trong trường hợp người lái xe không phản ứng với các cảnh báo.

Ngay cả các hệ thống FCW mới hơn cũng có thể áp dụng phanh mạnh mẽ nếu không có phản ứng với các cảnh báo, trong nỗ lực ngăn chặn hoặc giảm thiểu va chạm sắp xảy ra. Ngoài ra, các hệ thống mới hơn này cũng có thể thắt chặt dây an toàn và sạc trước túi khí.

Hệ thống FCW có hiệu quả không?

Các hệ thống FCW là một tính năng an toàn tương đối mới và cách thức chính xác các hệ thống này hoạt động có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất. Do cả hai yếu tố này, có thông tin hạn chế về việc có bao nhiêu sự cố được tránh hoặc giảm thiểu bởi mỗi hệ thống FCW.

Các hệ thống FCW có hạn chế?

Đúng! Hệ thống cảnh báo va chạm có các tính năng thiết kế và chức năng quan trọng có thể ảnh hưởng đến cách chúng thực hiện trong nhiều tình huống khác nhau. Vì thuật ngữ hiện bao gồm rất nhiều loại hệ thống khác nhau, nên các khả năng của một hệ thống có thể sẽ khác với các hệ thống khác. Ngoài phương pháp phát hiện (ví dụ: radar, laser hoặc máy ảnh) và loại cảnh báo được đưa ra (nghĩa là âm thanh, hình ảnh), một số cách khác mà các hệ thống này có thể thay đổi bao gồm: