Về cơ bản thì chiếc xe hơi bây giờ là một chùm cảm biến di động. Trên xe có gắn rất nhiều cảm biến khác nhau, từ cảm biến ảnh giống như camera cho đến radar để giúp bạn lái xe an toàn hơn. Mình có tìm hiểu được một mớ các cảm biến mà xe hơi hiện đại đang sử dụng, mời anh em tham khảo cho biết.
Trước hết cảm biến trên xe phục vụ những chức năng gì? Nhiều lắm, có thể kể đến vài cái tên như:
Hiện nay các cơ quan chuyên về an toàn xe hơi, ví dụ như New Car Assessment Program (NCAP), khuyến khích các nhà sản xuất tích hợp cảm biến và những chức năng an toàn dạng như thế này lên các dòng xe mới của họ, từ cao cấp cho đến trung cấp, với mục tiêu mà họ gọi là “zero accident” (tức cố gắng giảm tai nạn gần như không thể xảy ra).
Cảm biến trên xe dùng để làm gì?
Trước hết cảm biến trên xe phục vụ những chức năng gì? Nhiều lắm, có thể kể đến vài cái tên như:
- Adaptive cruise control (ACC): tự động tính toán và duy trì tốc độ an toàn với xe phía trước
- Automatic emergency braking (AEB): tự phanh khẩn cấp
- Phát hiện điểm mù (BSD)
- Lane-change assist (LCA): Hỗ trợ giữ làn và chuyển làn xe
- Pre-crash warning (PCW): Cảnh báo sớm khi có va chạm
Hiện nay các cơ quan chuyên về an toàn xe hơi, ví dụ như New Car Assessment Program (NCAP), khuyến khích các nhà sản xuất tích hợp cảm biến và những chức năng an toàn dạng như thế này lên các dòng xe mới của họ, từ cao cấp cho đến trung cấp, với mục tiêu mà họ gọi là “zero accident” (tức cố gắng giảm tai nạn gần như không thể xảy ra).
Một số quốc gia còn có những yêu cầu bắt buộc về các chức năng an toàn này, ví dụ như Châu Âu yêu cầu xe phải có AEB từ năm 2018 nhằm bảo vệ những người đi bộ, đi xe đạp. Ở Mỹ, có 20 nhà sản xuất cam kết tích hợp AEB lên mọi chiếc xe mới từ năm 2022 trở đi.
Ngoài ra, những chức năng tự lái và các mô hình xe tự hành cũng đòi hỏi phải có những cảm biến chính xác, hoạt động nhanh theo thời gian thực. Google, Uber, Tesla là những công ty đang triển khai các giải pháp dạng này.
Các loại cảm biến
Hiện nay trên xe hơi có thể chia thành nhóm cảm biến như sau:
- Cảm biến siêu âm
- Cảm biến hình ảnh: chính là các loại camera khác nhau
- Phát hiện, đo khoảng cách, vẽ bản đồ vật thể xung quanh: thường là các radar, ví dụ như LIDAR
- Các loại radar tầm gần, tầm xa, tầm trung
- Các loại con quay hồi chuyển, gia tốc kế…
Mỗi thứ phục vụ một số chức năng khác nhau.
Về radar
Radar trên xe thường hoạt động ở tần số 24 GHz hoặc 77-81 GHz. Những loại radar 77 GHz thường có độ chính xác cao hơn khi đo khoảng cách và tốc độ, cũng như kiểm soát được dữ liệu tốt ở các góc khác nhau. Còn loại 24GHz thì nhỏ hơn và ít bị nhiễu hơn. Mọi loại radar đều hoạt động bằng cách phát ra sóng rồi nhận tín hiệu phản xạ lại rồi chuyển hóa thành thông tin đưa vô bộ xử lý trung tâm.
Radar trên xe hơi được chia làm 3 loại chính: tầm xa (LRR - long-range radar), tầm gần (SRR - short range radar) và tầm trung (MRR - medium range radar). Như hình trên, radar tầm xa dùng cho chức năng Adaptive Cruise Control, thắng khẩn cấp, hỗ trợ thắng… Trong khi đó, radar tầm gần thì dùng để cảnh báo xe cắt trước đầu, phát hiện xe khác trong điểm mù, phát hiện va chạm phía sau, hỗ trợ đỗ xe… Hình bên dưới là một bản vẽ của radar tầm xa dùng trên xe.
Quảng cáo
Một số loại radar tầm gần có thể thay thế cảm biến siêu âm để dùng trên những chiếc xe tự lái hiện đại. Các loại radar đã được sử dụng trên hơn một thập kỉ ở các dòng xe cao cấp nhưng phục vụ cho các tính năng tiện nghi nhiều hơn, cũng vì thế mà giá của chúng cao do không được sản xuất nhiều. Còn giờ thì radar phổ biến hơn, được sản xuất hàng loạt bởi nhiều công ty nên giá thành giảm, khiến cho radar dễ tiếp cận hơn.
Về camera
Camera hiện nay khá quen thuộc với anh em đúng không nào? Chúng ta có camera lùi, camera bên trái phải khi chuyển hướng xe để bạn xem được hình ảnh xung quanh mình khi điều khiển phương tiện. Ngoài ra một số xe mới còn có hệ thống camera 360 độ, nó ghép hình ảnh từ nhiều camera lại để hiển thị cho bạn biết xung quanh mình đang có những gì.
Nhưng không chỉ để bạn xem, mà hình ảnh từ camera còn dùng cho chiếc xe để nó “nhìn” thấy thế giới xung quanh. Nó có thể dùng để đo kích thước của các vật xung quanh xe (do radar chỉ đo được khoảng cách, tốc độ chứ không biết được kích thước), phân biệt được màu sắc (phục vụ cho chức năng phát hiện biển báo giao thông, phát hiện tốc độ tối đa trên đường). Ở những hệ thống xe hiện đại, camera sẽ đưa hình ảnh vào cho hệ thống AI trên xe xử lý để biết lane đường, biết người đi phía trước là xe hơi, xe tải hay người đi bộ, rồi hằng hà xa số các trò vui khác nữa.
Người ta giờ còn trang bị cả camera hồng ngoại cho xe hơi nữa, để nó nhìn được vào ban đêm.
Quảng cáo
Về LIDAR
LIDAR hoạt động bằng cách phát ra tia laser rồi đo tín hiệu phản xạ trở lại với độ chính xác rất cao. Người ta dùng LIDAR gắn lên máy bay để khảo sát địa hình, khảo cổ, còn trên xe hơi thì người ta dùng để “map” môi trường xung quanh chiếc xe thành một bản đồ 3D rồi đưa vô cho máy tính xử lý. Nó thậm chí có thể “map” được các xe xung quanh, những tòa nhà xung quanh và phía trước. Và ở nhiều xe mới, LIDAR có thể giúp cho việc phanh khẩn cấp hiệu quả, chính xác hơn và tránh va chạm.
Nên xem thêm: LIDAR hoạt động như thế nào?
Tham khảo: MRTI, Electronic Design
