Tweet
Ngày nay, mạng Internet đã trở thành nền tảng chính cho sự trao đổi thông tin trên toàn cầu, có thể thấy một cách rõ ràng là Internet đã và đang tác động lên nhiều mặt của đời sống chúng ta từ việc tìm kiếm thông tin, trao đổi dữ liệu đến việc hoạt động thương mại, học tập nghiên cứu và làm việc trực tuyến, ... Ứng dụng của nó đã đóng góp rất nhiều trong cuộc sống con người về tất cả các lĩnh vực từ khoa học kỹ thuật, kinh tế, đời sống, văn học, nghệ thuật nó đã đưa con người tới gần nhau hơn giúp chúng ta có thể giải quyết một công việc một cách nhanh chóng.
Trong một vài thập niên trở lại đây nghành công nghiệp nặng phát triển một trong các ngành đó phát triển nhất là giao thông vận tải, từ khi ra đời nó đã khẳng định được vị trí của mình trong cuộc sống con người, nó giúp con người tiết kiệm rất nhiều thời gian và sức lực. Tuy nhiên cũng phải kể đến vấn đề tai nạn giao thông xảy ra liên tục mà một trong những nguyên nhân lớn là sự chủ quan của các tài xế và người đi đường.
Để giải quyết được vấn đề này cần có một hệ thống được tích hợp sẵn trên các xe tham gia giao thông, các thiết bị này phải hoạt động một cách tự động và có thể liên lạc được với nhau để hỗ trợ tài xế một cách tốt nhất. Dựa vào các ý tưởng trên hệ thống mạng Vanet ra đời và đã được triển khai thử nghiệm ở một số nước như Hàn Quốc, Mỹ, ... Ở Viêt Nam tuy đề tài này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu do khoa học kỹ thuật chưa phát triển, trang thiết bị còn thiếu thốn, nguồn đầu tư còn ít tuy nhiên nó cho thầy trong tương lại nó sẽ là bước đi đầu tiên của ngành xe cộ thông minh của thế giới và chúng ta sẽ không khỏi phủ nhận ứng dụng thiết thực của nó như thế nào đối với đời sống con người.
Vậy Vanet là gì, tại sao lại có hệ thống Vanet, kiến trúc, ứng dụng của nó thế nào, phân loại ứng dụng của nó để làm gì, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của nó trong đời sống con người ra sao. Tất cả sẽ được mình giới thiệu sau đây.
1. Vanet là gì?
Nói một cách dễ hiểu có thể nói rằng Vanet là một hệ thống mạng mà trong đó các xe khi tham gia giao thông sẽ được trang bị một thiết bị thu/phát các tín hiệu với các xe lân cận, lúc này chúng sẽ trở thành các nút mạng như mạng Ad-hoc. Các xe sẽ liên lạc với nhau (Car-to-Car Communication, hay M2M) để chia sẽ thông tin lẫn nhau, thông tin ở đây là về tình trạng kẹt xe, traffic, thông tin về tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh, từ đó có thể đưa ra các cảnh báo giúp ích cho người tham gia giao thông. Một chiếc xe cũng có thể trở thành một relay node để truyền tải thông tin cho xe khác, sử dụng chuẩn Wifi 802.11. Tóm lại, nó chính là mạng giữa các xe.
2. Thế tại sao cần phải có hệ thống mạng Vanet?
Thấy nó có vẻ hay đó nhưng liệu nó có cần thiết hay không? Trả lời: Có
- Công nghiệp xe ngày càng phát triển, điều này thì ai cũng phải công nhận
- Số vụ tai nạn ngày càng tăng. Theo thông kê của của các nhà quản lý trên thế giới thì 1s có một người chết và 5s thì có một người chết vì vấn đề tai nạn giao thông, đây thực sự là một con số khủng khiếp nếu chúng ta lấy tổng số giây một con người bình thường sống đi chia cho 5.
- Các phương tiện, thiết bị phục vụ cho giao thông chưa tối ưu. Điều này càng đau đầu hơn khi mà các tổ chức sản xuất trái phép ngày càng nở ra một cách rầm rộ, càng ngày càng không quan tâm đến an toàn của người tham gia giao thông, thiêt bị hỗ trợ cho tài xế thực là chưa nhiều, chủ yếu vẫn là các tài xế tự chủ động trong việc tham gia giao thông, lúc nãy việc chủ quan là điều không thể tránh khỏi.
->Từ những lý do trên thì chúng ta nhận thấy cần có một loại ứng dụng mới cho phép những chiếc xe ứng biến các vấn đề về giao thông hoàn toàn tự động. Ví dụ một số ứng dụng như: tự động về tốc độ thích ứng, lối vào tự động trên đường cao tốc hoặc bãi đậu xe, tự động dừng khi gặp nguy hiểm, tức động phát hiện tình trạng kẹt xe, tắc nghẽn, tự động tìm được con đường tối ưu nhất, ....
Tuy nhiên để có thể thực hiện được nhiệm vụ đó thì cần phải có một bước tiến lớn của một loại công nghệ có khả năng nhận thức được môi trường xung quanh bằng các giao tiếp xe hay còn gọi là phương pháp hợp tác tiếp cận.
Các nghiên cứu trong các hệ thống vận tải thông minh cho thấy đã có 3 lĩnh vực mà có thể được cải thiện : xe cộ (ví dụ điều khiển hành trình thích ứng, hệ thống tránh va chạm), đường bộ ( ví dụ như kiểm soát tốc độ thích ứng giao thông, nâng cao việc quản lý), điều khiển (ví dụ cung cấp thông tin giao thông, cảnh báo va chạm)
Hầu hết các dự án nghiên cứu tiếp theo cố gắng tiếp cận và cải thiện cả ba lĩnh vực. Công nghệ kiểm soát cũng đã được chứng minh bởi các nhà sản xuất: xe đã bao gồm các tính năng như phát hiện chiếc xe dẫn đầu và duy trì khoảng cách thích hợp cũng như hỗ trợ stop-and-go cho dòng xe ô tô .Tuy nhiên về mặt lâu dài hiệu quả công nghệ này chưa được xác nhận
->Nghiên cứu làm thế nào để hệ thống liên lạc bằng xe có thể tăng sự chủ động an toàn, cảnh báo về sự cố giao thông đường bộ hoặc các thông báo cải thiện những hệ thống cổ điển để thích ứng với tốc độ của xe ở phía trước, các loại xe trên đường cao tốc, hỗ trợ tránh va chạm ==> các xe “hợp tác” với nhau bằng cách trao đổi thông tin bằng phương tiện xe giao tiếp để cung cấp tính năng như: tình hình an toàn xung quanh xe hay những hiểm họa ẩn như : tai nạn hay những trở ngại phía sau một đường cong.
->Hệ thống VANET sẽ giải quyết những bất cập trên
Chắc tới đây các bạn cũng đã hiểu Vanet là gì và nếu nó được ứng dụng vào thực tế thì nó sẽ là một bước tiến lớn trong ngành công nghiệp xe thông minh như thế nào rồi chứ.
3. Kiến trúc layer
Vanet được chia thành 4 lớp, mỗi lớp có các chức năng khác nhau phục vụ cho một mục đích nhất định.
Hình 2. 1: Các lớp kiến trúc truyền thông
- Lớp PHY (vật lý ): để truyền tin nhắn trong mạng lưới xe với dải tần số dành riêng nhằm tránh sự xung đột tín hiệu của một số thiết bị khác.
- Lớp MAC: một giao thức xử lý các thông điệp truyền đi và cố gắng tránh va chạm tin nhắn (gửi tất cả các thông tin xe được sử dụng trong các ứng dụng)
- Lớp routing (lớp định tuyến): để di chuyển một gói dữ liệu từ nguồn tới đích một cách chính xác và an toàn.
- Lớp communication regimes (chế độ truyền thông): truyền thông tin đến các xe
4. Các loại va chạm trên thực tế
Thực tế thì các vụ tai nạn xảy ra quá nhiều và hậu quả của nó là rất khó lường chủ yếu xảy ra là do các tài xế chủ quan dẫn đến sự va chạm giữa các xe. Theo như phân tích thì chúng ta có thể phân loại một số va chạm thường gặp sau:
- Va chạm head-on (va chạm đầu với các loại phương tiện khác)
- Va chạm Rear-end (va chạm sau với các loại xe khác)
- Va chạm side (va chạm mặt với các loại xe khác)
- Va chạm với các đối tượng cố định ( ví dụ như với một cây, ngôi nhà)
- Va chạm với xe đạp
- Va chạm với người đi bộ
- Va chạm với động vật
- Rollovers (không đủ tốc độ trong đường cong)
Nghiên cứu một số loại va chạm thì mình thấy mỗi loại và chạm thường có mỗi đặc điểm riêng.
+Va chạm head-on
- Thường thấy trong một tình huống vượt.
- Đây là va chạm nguy hiểm nhất do tốc độ giữa các xe là rất cao
Như hình trên ta thấy, xe xám cố gắng vượt xe tải xanh nhưng không chịu quan sát phía trước dẫn đến khả năng va chạm với xe màu đỏ là rất cao và trong tình huống vượt tốc độ của xe xám là rất cao nên việc xảy ra điều đáng tiếc là điều không thể tránh khỏi.
+Va chạm rear-end
- Thường thấy trên đường cao tốc
- Đây là loại va chạm từ phía sau
- Yêu cầu lái xe phải luôn giữ khoảng cách với xe trước nó
- Chiếc xe phía trước cũng nên theo dõi xe phía sau (giao tiếp V2V)
Hình trên lại cho chúng ta một số ví dụ về vấn đề va chạm từ phía sau khi mà cả xe đang đi trên đường cao tốc, trong đó xe đỏ và xe tải xanh đang đi cùng chiều việc xe tải khi gặp đường công phải giảm tốc độ dẫn đến việc xe đỏ không kịp phản ứng dẫn đến sự va chạm
5. Hệ thống tự trị
Hình 2. 5: Hệ thống tự trị
Chức năng: thường xuyên nhận được đèn hiệu từ các xe xung quanh trong phạm vi truyền dẫn. Ngoài các thông tin liên lạc không dây còn phát hiện đối tượng bằng radar dựa trên cảm biến
Kết hợp – hợp tác-hỗ trợ CMA: cung cấp một sự an toàn hơn, tự động hơn cho một chiếc xe tham gia vào dòng chảy giao thông. Nó cho phép xe tham gia truy cập thông tin mà không làm gián đoạn dòng chảy của lưu lượng. Nó giúp loại bỏ sự hiểu lầm trong điều khiển bằng cách cho phép các phương tiện quyết định cách tham gia dựa trên việc trao đổi thông tin (vận tốc hay vị trí) giữa các xe==> đây là một hệ thống tự động đáng tin cậy, ứng dụng này giúp cải thiện hệ thống giao thông để trở nên an toàn hơn
Hợp tác CFCW: là một hệ thống cảnh báo người lái xe nếu có một vụ va chạm với một chiếc xe phía trước, bên cạnh có thể xảy ra.
Hình trên cho ta thấy khi xe xám sẽ được cành báo có thể có va chạm xảy ra nếu cố gắng tăng tốc, hoặc vượt xe phía trước.
Hỗ trợ lái xe thay đổi làn đường: cảnh báo người lái xe trong trường hợp người đó muốn thay đổi làn đường của xe
Cảnh báo lái xe đi sai đường: là một hệ thống nhận dạng xe khác lái xe sai đường và cảnh báo người lái xe có vụ va chạm có thể xảy ra
Ngoài ra còn một số cảnh báo như: cảnh báo CICW, cảnh báo RCW, cảnh báo slow, cảnh báo TJAW, cảnh báo WAW…
Trong một vài thập niên trở lại đây nghành công nghiệp nặng phát triển một trong các ngành đó phát triển nhất là giao thông vận tải, từ khi ra đời nó đã khẳng định được vị trí của mình trong cuộc sống con người, nó giúp con người tiết kiệm rất nhiều thời gian và sức lực. Tuy nhiên cũng phải kể đến vấn đề tai nạn giao thông xảy ra liên tục mà một trong những nguyên nhân lớn là sự chủ quan của các tài xế và người đi đường.
Để giải quyết được vấn đề này cần có một hệ thống được tích hợp sẵn trên các xe tham gia giao thông, các thiết bị này phải hoạt động một cách tự động và có thể liên lạc được với nhau để hỗ trợ tài xế một cách tốt nhất. Dựa vào các ý tưởng trên hệ thống mạng Vanet ra đời và đã được triển khai thử nghiệm ở một số nước như Hàn Quốc, Mỹ, ... Ở Viêt Nam tuy đề tài này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu do khoa học kỹ thuật chưa phát triển, trang thiết bị còn thiếu thốn, nguồn đầu tư còn ít tuy nhiên nó cho thầy trong tương lại nó sẽ là bước đi đầu tiên của ngành xe cộ thông minh của thế giới và chúng ta sẽ không khỏi phủ nhận ứng dụng thiết thực của nó như thế nào đối với đời sống con người.
Vậy Vanet là gì, tại sao lại có hệ thống Vanet, kiến trúc, ứng dụng của nó thế nào, phân loại ứng dụng của nó để làm gì, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của nó trong đời sống con người ra sao. Tất cả sẽ được mình giới thiệu sau đây.
1. Vanet là gì?
Nói một cách dễ hiểu có thể nói rằng Vanet là một hệ thống mạng mà trong đó các xe khi tham gia giao thông sẽ được trang bị một thiết bị thu/phát các tín hiệu với các xe lân cận, lúc này chúng sẽ trở thành các nút mạng như mạng Ad-hoc. Các xe sẽ liên lạc với nhau (Car-to-Car Communication, hay M2M) để chia sẽ thông tin lẫn nhau, thông tin ở đây là về tình trạng kẹt xe, traffic, thông tin về tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh, từ đó có thể đưa ra các cảnh báo giúp ích cho người tham gia giao thông. Một chiếc xe cũng có thể trở thành một relay node để truyền tải thông tin cho xe khác, sử dụng chuẩn Wifi 802.11. Tóm lại, nó chính là mạng giữa các xe.
2. Thế tại sao cần phải có hệ thống mạng Vanet?
Thấy nó có vẻ hay đó nhưng liệu nó có cần thiết hay không? Trả lời: Có
- Công nghiệp xe ngày càng phát triển, điều này thì ai cũng phải công nhận
- Số vụ tai nạn ngày càng tăng. Theo thông kê của của các nhà quản lý trên thế giới thì 1s có một người chết và 5s thì có một người chết vì vấn đề tai nạn giao thông, đây thực sự là một con số khủng khiếp nếu chúng ta lấy tổng số giây một con người bình thường sống đi chia cho 5.
- Các phương tiện, thiết bị phục vụ cho giao thông chưa tối ưu. Điều này càng đau đầu hơn khi mà các tổ chức sản xuất trái phép ngày càng nở ra một cách rầm rộ, càng ngày càng không quan tâm đến an toàn của người tham gia giao thông, thiêt bị hỗ trợ cho tài xế thực là chưa nhiều, chủ yếu vẫn là các tài xế tự chủ động trong việc tham gia giao thông, lúc nãy việc chủ quan là điều không thể tránh khỏi.
->Từ những lý do trên thì chúng ta nhận thấy cần có một loại ứng dụng mới cho phép những chiếc xe ứng biến các vấn đề về giao thông hoàn toàn tự động. Ví dụ một số ứng dụng như: tự động về tốc độ thích ứng, lối vào tự động trên đường cao tốc hoặc bãi đậu xe, tự động dừng khi gặp nguy hiểm, tức động phát hiện tình trạng kẹt xe, tắc nghẽn, tự động tìm được con đường tối ưu nhất, ....
Tuy nhiên để có thể thực hiện được nhiệm vụ đó thì cần phải có một bước tiến lớn của một loại công nghệ có khả năng nhận thức được môi trường xung quanh bằng các giao tiếp xe hay còn gọi là phương pháp hợp tác tiếp cận.
Các nghiên cứu trong các hệ thống vận tải thông minh cho thấy đã có 3 lĩnh vực mà có thể được cải thiện : xe cộ (ví dụ điều khiển hành trình thích ứng, hệ thống tránh va chạm), đường bộ ( ví dụ như kiểm soát tốc độ thích ứng giao thông, nâng cao việc quản lý), điều khiển (ví dụ cung cấp thông tin giao thông, cảnh báo va chạm)
Hầu hết các dự án nghiên cứu tiếp theo cố gắng tiếp cận và cải thiện cả ba lĩnh vực. Công nghệ kiểm soát cũng đã được chứng minh bởi các nhà sản xuất: xe đã bao gồm các tính năng như phát hiện chiếc xe dẫn đầu và duy trì khoảng cách thích hợp cũng như hỗ trợ stop-and-go cho dòng xe ô tô .Tuy nhiên về mặt lâu dài hiệu quả công nghệ này chưa được xác nhận
->Nghiên cứu làm thế nào để hệ thống liên lạc bằng xe có thể tăng sự chủ động an toàn, cảnh báo về sự cố giao thông đường bộ hoặc các thông báo cải thiện những hệ thống cổ điển để thích ứng với tốc độ của xe ở phía trước, các loại xe trên đường cao tốc, hỗ trợ tránh va chạm ==> các xe “hợp tác” với nhau bằng cách trao đổi thông tin bằng phương tiện xe giao tiếp để cung cấp tính năng như: tình hình an toàn xung quanh xe hay những hiểm họa ẩn như : tai nạn hay những trở ngại phía sau một đường cong.
->Hệ thống VANET sẽ giải quyết những bất cập trên
Chắc tới đây các bạn cũng đã hiểu Vanet là gì và nếu nó được ứng dụng vào thực tế thì nó sẽ là một bước tiến lớn trong ngành công nghiệp xe thông minh như thế nào rồi chứ.
3. Kiến trúc layer
Vanet được chia thành 4 lớp, mỗi lớp có các chức năng khác nhau phục vụ cho một mục đích nhất định.
- Lớp PHY (vật lý ): để truyền tin nhắn trong mạng lưới xe với dải tần số dành riêng nhằm tránh sự xung đột tín hiệu của một số thiết bị khác.
- Lớp MAC: một giao thức xử lý các thông điệp truyền đi và cố gắng tránh va chạm tin nhắn (gửi tất cả các thông tin xe được sử dụng trong các ứng dụng)
- Lớp routing (lớp định tuyến): để di chuyển một gói dữ liệu từ nguồn tới đích một cách chính xác và an toàn.
- Lớp communication regimes (chế độ truyền thông): truyền thông tin đến các xe
4. Các loại va chạm trên thực tế
Thực tế thì các vụ tai nạn xảy ra quá nhiều và hậu quả của nó là rất khó lường chủ yếu xảy ra là do các tài xế chủ quan dẫn đến sự va chạm giữa các xe. Theo như phân tích thì chúng ta có thể phân loại một số va chạm thường gặp sau:
- Va chạm head-on (va chạm đầu với các loại phương tiện khác)
- Va chạm Rear-end (va chạm sau với các loại xe khác)
- Va chạm side (va chạm mặt với các loại xe khác)
- Va chạm với các đối tượng cố định ( ví dụ như với một cây, ngôi nhà)
- Va chạm với xe đạp
- Va chạm với người đi bộ
- Va chạm với động vật
- Rollovers (không đủ tốc độ trong đường cong)
Nghiên cứu một số loại va chạm thì mình thấy mỗi loại và chạm thường có mỗi đặc điểm riêng.
+Va chạm head-on
- Thường thấy trong một tình huống vượt.
- Đây là va chạm nguy hiểm nhất do tốc độ giữa các xe là rất cao
+Va chạm rear-end
- Thường thấy trên đường cao tốc
- Đây là loại va chạm từ phía sau
- Yêu cầu lái xe phải luôn giữ khoảng cách với xe trước nó
- Chiếc xe phía trước cũng nên theo dõi xe phía sau (giao tiếp V2V)
5. Hệ thống tự trị
Chức năng: thường xuyên nhận được đèn hiệu từ các xe xung quanh trong phạm vi truyền dẫn. Ngoài các thông tin liên lạc không dây còn phát hiện đối tượng bằng radar dựa trên cảm biến
Kết hợp – hợp tác-hỗ trợ CMA: cung cấp một sự an toàn hơn, tự động hơn cho một chiếc xe tham gia vào dòng chảy giao thông. Nó cho phép xe tham gia truy cập thông tin mà không làm gián đoạn dòng chảy của lưu lượng. Nó giúp loại bỏ sự hiểu lầm trong điều khiển bằng cách cho phép các phương tiện quyết định cách tham gia dựa trên việc trao đổi thông tin (vận tốc hay vị trí) giữa các xe==> đây là một hệ thống tự động đáng tin cậy, ứng dụng này giúp cải thiện hệ thống giao thông để trở nên an toàn hơn
Hỗ trợ lái xe thay đổi làn đường: cảnh báo người lái xe trong trường hợp người đó muốn thay đổi làn đường của xe
Comment