ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIỮ LÀN ĐƯỜNG Ô TÔ

- KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG GIỮ LÀN ĐƯỜNGMột trong những nguyên nhân chính gây ra các vụ đâm xe đơn lẻvà va chạm trực diện là do chệch làn đường. Mục tiêu của hệ thống giữlàn (LKS) là giúp tránh những sự cố như vậy.Nếu không có các hệ thống LKS đó, việc chệch làn đường có thể khôngcố ý: xe chạy về phía và qua mép làn đường. Chiếc xe sau đó đạt đếnmột tình huống nguy hiểm tiềm ẩn. Hệ thống này không hoạt động khimép của làn đường không có vạch kẻ, vạch kẻ bị mờ hoặc bị tuyết chelấpHệ thống giữ làn đường (Lane Keeping System) tích hợp những chứcnăng của công nghệ vào ô tô mà những chức năng này trước đây chỉđược tìm thấy trong lĩnh vực nghiên cứu. Điển hình là các dự án nghiêncứu về Robot. Hệ thống nhận diện tình huống bằng hình thức quang học. Hệ thống xử lý tình huống và Hệ thống thực thi.Hệ thống giữ làn đường tự động thực chất là bản phát triển từ các hệthống đi trước như: Hệ thống phát hiện điểm mù, hệ thống cảnh báo lànđường và hệ thống cảnh báo chuyển làn đường.2. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống giữ làn đườngHệ thống giữ làn đường có nhiệm vụ kiểm soát làn đường và phát hiệnsự sai lệch hướng bằng camera gắn sau gương chiếu hậu. Nếu phát hiệnsắp có sự lệch hướng nào, hệ thống sử dụng vô lăng và xuất tín hiệutrên màn hình hiển thị để nhắc nhở giữ đúng làn đường

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

-o0o -

BÀI TẬP LỚN

Môn học: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Đề tài: Hệ Thống Giữ Làn Đường Trên Ô Tô

Giáo viên hướng dẫn: Thầy Phạm Minh Hiếu Sinh viên thực hiện: Lê Bá Khánh Trình

Nguyễn Duy Trung Nguyễn Văn Thương Nguyễn Xuân Thức Nguyễn Sỹ Trí

Hà nội 2022

LỜI NÓI ĐẦU

An toàn và tiện nghi trên ô tô luôn là một đề tài muôn thuở, được các hãng xe đặt lên làm nhiệm vụ hàng đầu khi mà người tiêu dùng ngày càng khắt khe ở việc lựa chọn một chiếc xe vừa an toàn, vừa tiện nghi

và vấn đề an toàn luôn là ưu tiên hàng đầu Một chiếc xe ngày nay, với hàng loạt các hệ thống hỗ trợ nhằm đảm bảo an toàn cho người lái cũng như đáp ứng nhu cầu tiện nghi cho người lái như hệ thống Airbag System, Traction Control, Lane Keeping System, ABS, VSC,… Các hệ thống tiện nghi không chỉ giúp tạo sự thoải mái, giảm áp lực cho người lái xe khi đi trên đường, đặc biệt là những khung đường dài Hệ thống

an toàn giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn khi mà người lái xe mất tập trung khi lái xe do mệt mỏi, sử dụng chất kích thích,… đại diện trong số các

hệ thống này là hệ thống hỗ trợ giữ làn đường: Lane Keeping System Qua bài báo cáo này, chúng em hy vọng sẽ giúp các bạn tiếp cận được với hệ thống Lane Keeping System - một hệ thống rất thông dụng trên các hãng xe ngày nay, hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cũng như hướng phát triển của hệ thống trên các hãng xe hiện nay

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Minh Hiếu người

đã giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện

Hà Nội, ngày… tháng 01 năm 2022

Nhóm sinh viên thực hiện

Nhóm 12

Mục Lục

Chương 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thống giữ làn đường trên xe 4

1 Khái quát chung 4

2 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống giữ làn đường 4

Chương 2 Cấu tạo hệ thống giữ làn đường 4

1 Hệ thống camera cảnh báo làn đường: 5

2 Hệ thống điều khiển cảnh báo sai lệch làn đường J759: 6

2.1 Vị trí: 6

2.2 Chức năng: 6

3 Bộ điều khiển trợ lực lái: 7

4 Motor trợ lực lái cơ điện tử: 8

4.1 Vị trí lắp đặt: 8

4.2 Chức năng: 8

4.3 Hư hỏng và ảnh hưởng: 8

Chương 3 : Nguyên lý hoạt động của hệ thống giữ làn đường 10

1 Trạng thái hoạt động 10

1.1 Bật/ Tắt hệ thống 10

1.2 Hoạt động của hệ thống sau khi bật: 12

1.3 Trạng thái bị chủ động/ bị động: 12

1.4 Tín hiệu cảnh báo và phản ứng của hệ thống giữ làn đường theo điều kiện lái xe 16

2 Cách nhận biết làn đường: 18

2.1 Các tiêu chí đảm bảo điều kiện vận hành hệ thống giữu làn đường: 18

2.2 Tiêu chí môi trường: 19

2.3 Trình tự nhận dạng làn đường: 19

2.4 Tính toán làn đường ảo: 22

3 Giới hạn của hệ thống: 24

Chương 1 Tổng quan về hệ thống giữ làn đường trên xe

1 Khái quát chung

Một trong những nguyên nhân chính gây ra các vụ đâm xe đơn lẻ

và va chạm trực diện là do chệch làn đường Mục tiêu của hệ thống giữ làn (LKS) là giúp tránh những sự cố như vậy

Nếu không có các hệ thống LKS đó, việc chệch làn đường có thể không

cố ý: xe chạy về phía và qua mép làn đường Chiếc xe sau đó đạt đến một tình huống nguy hiểm tiềm ẩn Hệ thống này không hoạt động khi mép của làn đường không có vạch kẻ, vạch kẻ bị mờ hoặc bị tuyết che lấp

Hệ thống giữ làn đường (Lane Keeping System) tích hợp những chức năng của công nghệ vào ô tô mà những chức năng này trước đây chỉ được tìm thấy trong lĩnh vực nghiên cứu Điển hình là các dự án nghiên cứu về Robot

- Hệ thống nhận diện tình huống bằng hình thức quang học

- Hệ thống xử lý tình huống và Hệ thống thực thi

Hệ thống giữ làn đường tự động thực chất là bản phát triển từ các hệ thống đi trước như: Hệ thống phát hiện điểm mù, hệ thống cảnh báo làn đường và hệ thống cảnh báo chuyển làn đường

2 Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống giữ làn đường

Hệ thống giữ làn đường có nhiệm vụ kiểm soát làn đường và phát hiện

sự sai lệch hướng bằng camera gắn sau gương chiếu hậu Nếu phát hiện sắp có sự lệch hướng nào, hệ thống sử dụng vô lăng và xuất tín hiệu trên màn hình hiển thị để nhắc nhở giữ đúng làn đường

Chương 2 Cấu tạo hệ thống giữ làn đường

Hệ thống giữ làn đường tự động có cấu tạo bao gồm các phần tử chính như: Camera, hệ thống hỗ trợ đánh lái, hệ thống điều khiển đánh lái, vô lăng đa chức năng, nút nhấn thiết lập hệ thống, màn hình hiển thị và đèn báo hệ thống

Hệ thống giữ làn đường (Lane Keeping System) có 7 thành phần chính:

+ Hệ thống phanh

+ Hệ thống cảnh báo sai lệch làn đường

+ Kiểm soát động cơ

+ Hệ thống trợ lực lái điện

+ Bảng hiển thị và cần điều khiển

+ Kiểm soát hành trình

+ Các thành phần khác

Cấu tạo của hệ thống giữ làn đường

1 Hệ thống camera cảnh báo làn đường

Camera trong mô-đun cảnh báo làn đường khởi hành là một phần quan trọng của hệ thống nhận dạng làn đường Đây là Camera để hệ thống có

thể nhận biết làn đường và từ đó tính toán ra được làn đường ảo cho xe Các mô-đun, bao gồm:

- Các máy ảnh, đơn vị kiểm soát cộng với hệ thống sấy kính cho cảnh báo làn đường được đặt bên trong của gương chiếu hậu

- Máy ảnh được sử dụng để ghi lại và số hóa đường trong phạm vi từ 5,5 m đến 60 m ở phía trước xe

Camera cảnh báo làn đường

2 Hệ thống điều khiển cảnh báo sai lệch làn đường J759

Bộ phận cảnh báo làn đường

3 Bộ điều khiển trợ lực lái

Bộ điều khiển trợ lực lái được gắn trực tiếp vào mô tơ điện, có nghĩa là không cần đường dây phúc tạp đến tổ hợp servo trợ lực lái

Dựa trên tín hiệu đầu vào như là:

- Tín hiệu góc đánh lái từ bộ truyền góc đánh lái G85

- Tốc độ động cơ từ bộ truyền tốc độ động cơ G28

- Lục đánh lái, tốc độ rô to

- Tín hiệu tốc độ mặt đường và tín hiệu xác nhận chìa khóa đánh lửa từ bộ điều khiển được chèn vào phần hiển thị của bảng điều khiển

Bộ điều khiển tính toán từng mức độ của lực đánh lái để hỗ trợ Cường

độ của dòng kích thích được tính toán dùng để vận hành mô tơ V187

- Nếu nhiệt độ tăng lên quá 100C tính hiệu quả của trợ lực lái bị giảm đáng kể

- Nếu thông số của trợ lực lái giảm xuống dưới 60% thì chuông cảnh báo trợ lực lái cơ điện tử K161 sẽ nhảy màu vàng và trở thành một lỗi trên bộ nhớ

Bộ điều khiển trợ lực lái

4 Motor trợ lực lái cơ điện tử

+ Trong chức năng của hệ thống cảnh báo chệch làn đường, mô tơ có nhiệm vụ hiệu chỉnh quá trình đánh lái và tạo ra rung động để cảnh báo trên vô lăng Để làm điều này, bộ phận điều khiển cảnh báo lệch làn đường phát tín hiệu để bộ phận trợ lực lái điều khiển mô tơ cho phù hợp

Motor trợ lực lái cơ điện tử

4.3 Hư hỏng và ảnh hưởng:

- Nếu mô tơ trợ lục lái cơ điện chết, hư hỏng thì các bộ phận hoạt động nhờ vào bánh lái như là trợ lực lái và tất cả các hệ thống khác trên xe đều ngắt

- Có nghĩa là hệ thống cảnh báo chệch làn đường không hoạt động, không thể mở lên lại nếu thiếu motor

- Nếu motor chết, hư hỏng trong khi hệ thống cảnh báo chệch làn đường đang hoạt động thì cả hệ thống sẽ tắt

Mô tơ trợ lực lái điện

Chương 3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống giữ làn đường

- Nếu giữ chết nút bật/tắt trên 2 giây thì tất cả các tùy chọn được cùng bật hoặc cùng tắt (ở hình là 2 tùy chọn)

1.2 Hoạt động của hệ thống sau khi bật:

– Khi kích hoạt hệ thống bằng nút nhấn, hệ thống sẽ thực hiện các bước sau:

- Kích hoạt máy ảnh và ghi nhận các dấu hiệu làn đường mà xe đang chạy

- Đánh dấu vị trí trung tâm làn xe

- Đánh dấu vị trí xe trong làn xe

– Khi hệ thống thực hiện tất cả các bước trên thành công đồng nghĩa với hệ thống cảnh báo sai lệch làn đường ở trạng thái chủ động (đèn báo

sẽ sáng xanh), ngược lại hệ thống sẽ ở trạng thái bị động

– Ở chế độ thụ động, đường tiếp tục được ghi nhớ và được tính toán, để chuyển về chế độ chủ động khi phát hiện ranh giới làn đường rõ ràng hoặc khi đáp ứng tất cả các điều kiện cần thiết

- Hệ thống cảnh báo chệch làn đường tạm thời được chuyển sang chế độ thụ động bằng cách kích hoạt tín hiệu rẽ

- Nó tự động bật lại khi tắt tín hiệu rẽ và khi có thể phân định làn đường rõ ràng, đèn chỉ thị màu vàng xuất hiện trong màn hình điều khiển

Chế độ bị động

1.3.1 Trên đường thẳng:

– Hệ thống sử dụng các dấu được đánh trên đường để tính toán làn đường ảo mà phương tiện được phép di chuyển và xác định vị trí của

xe trên con đường

– Nếu xe rời khỏi làn đường ảo, hệ thống sử dụng mô-men xoắn tối đa 3Nm, chống chuyển động lệch của xe và được thực hiện bởi hệ thống

lái điện Lực này được định hướng theo góc mà xe đang di chuyển về phía phân định làn đường được công nhận

Xe di chuyển giữa làn đường

– Việc điều chình tay lái có thể lên đến 100s

– Sự xen vào có thể được người lái “ghi đè” bằng quy trình lái chủ động – Nếu mô-men lái điều chỉnh không đủ để duy trì trong làn đường, rung động tay lái được tạo ra thông qua động cơ trợ lực điện cơ Người lái

có thể cảm tháy điều này như cảnh báo vô lăng

Xe bị lệch so với chuyển động thẳng

1.3.2 Trên đường cong

Bắt đầu tiến vào đường cong

– Trong trường hợp bán kính đường cong lớn, hệ thống cảnh báo có thể tránh đi lệch làn với làn đường được tính toán Ở trường hợp này, làn đường ảo được hệ thống vạch ra nhỏ hơn, sau đó vùng làm đường ảo sẽ

mở rộng ra cho bằng đường thật khi mà vạch kẻ đường thật được xác định Điều này cho phép người lái xe cắt cua nhỏ mà không cần hệ thống cảnh báo can thiệp

Xe di chuyển trên đường cong

– Nếu thời gian điều chỉnh của hệ thống vượt 100s mà không giữ đủ xe trong vòng cua, báo động rung âm thanh và xuất hiện hiển thị trên bảng điều khiển thì người lái sẽ tiếp quản quá trình lái

1.4 Tín hiệu cảnh báo và phản ứng của hệ thống giữ làn đường theo điều kiện lái xe

– Qua các thông báo và màn hình hiển thị, người lái có thể tương tác với hệ thống giữ làn đường

– Khi hệ thống cảnh báo xe lệch làn đường hoạt động (đưa ra tín hiệu) thì chế độ của hệ thống mà xe đang hoạt động được thể hiện bằng đèn thông báo và bảng thông báo cách điều khiển xe về lại đúng làn đường cũng sẽ được hiển thị một cách nhanh chóng

- Các chế độ này thì được hỗ trợ cả bằng âm thanh cảnh báo và sự rung của vô lăng

- Với mục đích giúp tài xế chú ý đến thông điệp mà hệ thống đang cảnh báo

Tình huống cụ thể Biểu hiện/Phản

ứng Thông điệp được thông báo

Không có thông báo

Không có thông báo

vượt quá cho phép Vạch

phân làn đường bị che

đường bởi vì sự uốn

cong của đường

Đèn thông báo sẽ sáng màu vàng Hệ thống ở chế độ bị động Không có âm thanh cảnh báo

Không có thông báo

Kính chắn gió bị bẩn ở

phần mà camera hoạt

động

Đèn thông báo sẽ sáng màu vàng Hệ thống ở chế độ bị động Phát ra âm thanh cảnh báo

Hệ thống cảnh báo khi xe đi lệch làn

được.(Lane departure warning

available.) Không

có cảm biến tiệm cận(visibility) ở thời điểm hiện tại

Xe có nguy cơ bắt đầu

lệch khỏi làn đường Sự

can thiệp vào hệ thống

lái sẽ được thực hiện bởi

hệ thống Tuy nhiên thời

gian đánh lái đúng tối đa

là 100 giây thì không đủ

Đèn thông báo sẽ sáng màu vàng Hệ thống ở chế độ bị động Phát ra âm thanh cảnh báo

Hệ thống cảnh báo khi xe đi lệch làn

được.(Lane departure warning

available.) Không

có cảm biến tiệm

2 Cách nhận biết làn đường

– Cần phải đáp ứng các điều kiện môi trường xung quang và chế độ các

hệ thống khác nhau để hệ thống cảnh báo làn đường khởi hành có thể chuyển sang chế độ hoạt động

2.1 Các tiêu chí đảm bảo điều kiện vận hành hệ thống giữu làn đường: 2.1.1 Tiêu chí hệ thống bên trong:

Hệ thống giữ làn đường được bật và hoạt động

cận(visibility) ở thời điểm hiện tại

Xe có nguy cơ lệch khỏi

làn đường Sự can thiệp

vào hệ thống lái sẽ được

Cảnh báo rung vô lăng

Xin khống chế lại tay lái (Please take over steering!)

Phần điều khiển của hệ

thống không hoạt động

Camera không được

canh chỉnh (Không hoặc

canh chỉnh sai với dữ

liệu cơ bản của hệ

thống) Phần điều khiển

của hệ thống không nhận

được tín hiệu của phẩn

điều khiển lực vô lăng

Đèn thông báo sẽ sáng màu vàng Hệ thống ở chế độ bị động Cảnh báo rung vô lăng

Xin khống chế lại tay lái (Please take over steering!)

Hệ thống bị quá

nhiệt Điện áp cung cấp

vào hệ thống thấp

Đèn thông báo sẽ sáng màu vàng

Phát ra âm thanh cảnh báo

Hệ thống cảnh báo khi xe lệch làn

không dùng được

warning system not available at present

2.1.2 Các điều kiện vận hành tiêu chuẩn về điện áp được đáp ứng (điện

áp tối thiểu, nhiệt độ)

Giao tiếp với các hệ thống liên quan thông qua CAN bus dữ liệu được đưa ra (Ví dụ: ABS/ ESP hệ thống, tay lái trợ lực cơ điện, hệ thống tiện nghi, quản lý động cơ, kiểm soát đơn vị trong bảng dash,…) và các hệ thống khác đang làm việc

ESP (hệ thống cân bằng diện tử) phải được bật

Hệ thống cảnh báo làn đường khởi hành sẵn sàng hoạt động

Hệ thống sấy kính hoạt động

2.2 Tiêu chí môi trường:

Chiều rộng làn đường có thể ghi được nằm giữa 2,45 và 4,60 mét Đánh dấu làn đường hoặc giới hạn làn đường có thể là được xác định bởi camera hệ thống cảnh báo

Khu vực ống kính của máy ảnh trên kính chắn gió không bẩn hoặc ố Khoảng cách giữa hai vạch dấu làn đường liên tiếp được phát hiện có thể dài tối đa gấp đôi chiều dài của dấu

Ví dụ: Nếu hệ thống đã nhận diện rõ ràng việc đánh dấu trong phạm vi

5 mét, nó chấp nhận một phạm vi tiếp theo là 10 mét, trong đó không đánh dấu có thể được công nhận.Chỉ khi phạm vi dung sai này bị vượt quá thì hệ thống cảnh báo làn đường khởi hành chuyển sang chế độ thụ động

2.3 Trình tự nhận dạng làn đường:

– Mỗi hình ảnh kỹ thuật số được máy ảnh ghi lại và kiểm tra bởi bộ xử

lý cảnh báo làn đường cho những vùng giá trị trong thang màu xám, chẳng hạn như những dải gây ra bởi một dải trung tâm màu trắng trên lớp phủ nhựa đường tối

– Để giảm thời gian xử lý, hệ thống cảnh báo hạn chế chính nó, khi đánh giá hình ảnh, đến hai khu vực hình thang ở bên trái và nửa bên phải của hình ảnh, trong đó dấu làn đường được nhận diện Ngoài ra, mỗi 480 dòng hình ảnh, chỉ có một lựa chọn các dòng bên trong phạm

vi phát hiện Phương pháp này, cùng với hiệu suất bộ xử lý cao, có thể

đảm bảo rằng đánh giá là thực hiện đủ nhanh, ngay cả ở tốc độ cao hơn,

để nhận ra quá trình của con đường

– Nếu chương trình đánh giá tìm

thấy một hoặc nhiều giá trị

thang màu xám mở rộng trong

các dòng được chọn, hệ thống

đặt điểm phát hiện hoặc đánh

dấu tại mỗi vị trí này Một số

điểm đánh dấu có thể xảy ra

trong một hàng

– Tuy nhiên, các điểm bên trong

chỉ được sử dụng để tính toán

làn đường riêng của xe nếu

chúng có thể được tăng cường

và xếp từng hàng để tạo thành

một dòng ảo liên tục tương ứng

với làn đường hoặc làn đường

ranh giới

– Nếu đủ điểm đánh dấu, có thể

được tăng cường để tạo thành

một đường liên tục, có thể được

– Hệ thống cảnh báo làn đường khởi hành sử dụng lộ trình được phát hiện, tích hợp các giới hạn chức năng và an toàn được xác định bởi bộ

xử lý, để tạo thành làn đường ảo

– Sử dụng dữ liệu hình ảnh đã được

thu thập, hệ thống cảnh báo làn

đường khởi hành tính toán hướng

của phương tiện sang làn đường ảo

– Nếu phương tiện tiếp cận hoặc

vượt qua làn đường ảo này, hệ thống

cảnh báo sẽ tiến hành điều chỉnh tay

lái

– Nếu sự khác biệt về giá trị thang

màu xám trong hình ảnh kỹ thuật số

quá nhỏ hoặc không có đủ điểm

đánh dấu, để hệ thống có thể xác

định đường đi, hoặc được thiết lập,

hệ thống cảnh báo chuyển sang chế

độ thụ động, trong đó không có cảnh

báo hoặc điều chỉnh xảy ra Tuy

nhiên, nó tiếp tục đánh giá các hình

ảnh đến để ngay lập tức kích hoạt lại

hệ thống khi ranh giới làn đường có

thể được nhận ra rõ ràng

Xác định làn đường ảo