Bộ điều khiển miền an toàn chủ động – Active Safety Domain Master

Bộ điều khiển miền an toàn chủ động – Active Safety Domain Master – đóng vai trò như ‘bộ não’ quản lý các hệ thống hỗ trợ lái và an toàn chủ động. Cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo và tầm quan trọng của thiết bị này trong việc bảo vệ người lái và hành khách.

1. Giới thiệu về hệ thống rửa đèn

KASDM (Bộ điều khiển miền an toàn chủ động – Active Safety Domain Master).

• ASDM được đặt ở phần trên của kính chắn gió và là Bộ điều khiển miền (Domain Master) giao tiếp với FlexRay, Safety CAN Exposed và Safety CAN Protected. ASDM tích hợp cả camera và radar.
• Camera có khả năng phát hiện vật thể vượt trội hơn đáng kể so với các phiên bản trước và có thể nhận diện vật thể trong điều kiện ban đêm. Do đó, ASDM cũng thay thế mô-đun CVM (Closing Velocity Module) sử dụng laser trên các mẫu xe trước đây với khả năng hoạt động trong bóng tối.
• Radar trên XC90 (từ đời 2016) được đặt bên trong kính chắn gió để bảo vệ tốt hơn và cho phép thiết kế tích hợp với camera và bộ điều khiển ASDM mà không cần hệ thống dây dẫn riêng biệt.

2. Radar

Radar được sử dụng để phát hiện và đo khoảng cách đến các mục tiêu, chủ yếu là kim loại và chất lỏng, tức là các phương tiện, người đi xe đạp và người đi bộ phía trước xe.

Khi phát hiện mục tiêu, radar đo khoảng cách đến mục tiêu và tốc độ của mục tiêu so với xe. Radar hoạt động ở tần số 76 GHz. Radar không có bộ phận chuyển động bên trong và có góc đo rộng.

2.1 Hai chùm sóng của radar

Radar có khả năng phát hiện vật thể trong hai chùm quét:

• Tầm xa: Góc đo ±10º, phạm vi đo tối đa 200 m, dùng để phát hiện phương tiện và người đi xe đạp.
• Tầm trung: Góc đo ±30º, phạm vi đo tối đa 40 m, dùng để phát hiện người đi bộ.

Mỗi chùm quét có hai ăng-ten phát, truyền sóng radar trong phạm vi góc hoạt động của chùm. Sóng phản xạ từ vật thể phía trước được thu nhận bởi sáu ăng-ten thu của mỗi chùm quét tương ứng.

Bằng cách điều khiển pha của tín hiệu từ các ăng-ten thu trong chùm quét (tức là xử lý tín hiệu với một độ trễ thời gian nhất định), hệ thống có thể thu được thông tin tương tự như quét bằng cách di chuyển ăng-ten phát và thu.

Từ dữ liệu của các ăng-ten, radar tính toán được khoảng cách, tốc độ và góc phương vị của vật thể phía trước.

2.2 Quạt làm mát

• Để tránh hiện tượng quá nhiệt của ASDM do radar và camera, vì vị trí lắp đặt không có hệ thống thông gió tự nhiên, một quạt làm mát được bố trí để hướng luồng gió vào khu vực mạch điện tử của ASDM.
• ASDM được tích hợp cảm biến nhiệt độ bên trong, cho phép kích hoạt quạt khi nhiệt độ đo được vượt quá khoảng +75°C.
• Khi xe khởi động, ASDM sẽ kích hoạt quạt để kiểm tra chẩn đoán, đảm bảo quạt hoạt động đầy đủ và không bị kẹt.

2.3 Thông tin khác

• Sóng radar phát ra từ radar sẽ đi xuyên qua nắp bảo vệ ASDM và kính chắn gió, sau đó phản xạ từ vật thể phía trước và quay trở lại qua nắp bảo vệ và kính chắn gió đến bộ thu của radar.
• Do cả kính chắn gió và nắp bảo vệ ASDM đều được thiết kế với góc nghiêng so với radar, hệ thống cần các thuật toán tính toán phức tạp để xác định chính xác vùng hoạt động của radar.
• Điều này có nghĩa là nếu thiếu kính chắn gió hoặc nắp bảo vệ ASDM, radar sẽ không thể hoạt động đúng như thiết kế.
• Do khu vực kính chắn gió bên dưới ASDM được sử dụng làm lối truyền sóng radar, nên tuyệt đối không được dán tem nhãn, phim cách nhiệt, đặt thiết bị phát sóng, giá đỡ hút chân không cho GPS hoặc bất kỳ vật cản nào khác trong khu vực này. Điều này nhằm tránh nhiễu hoặc làm cản trở hoạt động của radar.

2.4 Phạm vi quét

Do khu vực kính chắn gió bên dưới ASDM được sử dụng làm lối truyền sóng radar, cần đảm bảo không dán tem nhãn, phim cách nhiệt, đặt thiết bị phát sóng, giá đỡ hút chân không cho GPS hoặc bất kỳ vật cản nào khác trong khu vực này để tránh gây nhiễu hoặc cản trở hoạt động của radar.

Nếu kính chắn gió có vết nứt, trầy xước hoặc sứt mẻ trong phạm vi đường truyền của cảm biến với kích thước khoảng 0.5 × 3.0 mm (hoặc lớn hơn), kính chắn gió cần được thay thế. Nếu không khắc phục, hiệu suất của các hệ thống sử dụng dữ liệu từ ASDM có thể bị ảnh hưởng.

Để đảm bảo chức năng chính xác của hệ thống City Safety và các tính năng trong IntelliSafe Assist, cần tuân thủ các yêu cầu sau:

• Volvo khuyến nghị thay thế toàn bộ kính chắn gió nếu có vết nứt, trầy xước hoặc sứt mẻ trong khu vực trước cảm biến camera và radar, thay vì sửa chữa.
• Cần lắp đặt đúng loại kính chắn gió theo tiêu chỉnh kỹ thuật.
• Khi thay thế, cần sử dụng cần gạt nước cùng loại hoặc loại đã được Volvo cấp phép.

2.5 Xử lý dữ liệu

Một số thông tin có thể được ghi lại và lưu trữ trong các mô-đun điều khiển khi xảy ra tai nạn hoặc sự cố. Một phần dữ liệu này là cần thiết để chẩn đoán và khắc phục lỗi trên xe, đồng thời đáp ứng các yêu cầu pháp lý và quy định liên quan.

• Ngoài ra, dữ liệu này còn được sử dụng cho mục đích nghiên cứu nhằm cải thiện chất lượng và độ an toàn, vì nó giúp hiểu rõ hơn về các tình huống có thể dẫn đến tai nạn và chấn thương.
• Dữ liệu ghi nhận bao gồm thông tin về trạng thái và chức năng của các hệ thống trên xe, như động cơ, bướm ga, hệ thống lái, phanh và hệ thống an toàn.
• Thông tin này cũng có thể bao gồm dữ liệu liên quan đến phong cách lái xe của tài xế, chẳng hạn như tốc độ xe, cách sử dụng bàn đạp ga và phanh, chuyển động vô lăng, việc thắt dây an toàn của tài xế và hành khách, hoặc một số thông tin về các vật thể được phát hiện phía trước xe.
• Việc đọc và phân tích một số dữ liệu do các máy tính trên xe ghi lại yêu cầu thiết bị kỹ thuật chuyên dụng, mà chỉ bộ phận phát triển sản phẩm mới có quyền truy cập.

3. Camera

Tổng quan

• Camera kỹ thuật số được đặt trong khu vực radar của ASDM. Camera có khả năng phát hiện phương tiện, người đi bộ, biển báo giao thông, đèn đường và hầu hết các vạch kẻ đường trong phạm vi quan sát ngang 52°.
• Camera được tích hợp trong ASDM và gửi hình ảnh về ASDM, nơi các dữ liệu hình ảnh được xử lý để tính toán và điều khiển các chức năng sử dụng thông tin từ camera.Bảo vệ tầm quan sát của camera.
• Phạm vi quét của camera được bảo vệ bởi một tấm che và được hỗ trợ bởi các bộ phận sưởi trong kính chắn gió. Thiết kế này giúp giảm thiểu phản xạ từ bảng táp-lô vào camera và loại bỏ tình trạng mờ sương trên kính chắn gió trong phạm vi quan sát của camera.
• ASDM sẽ kích hoạt bộ phận sưởi nếu camera phát hiện tầm nhìn kém hoặc khi nhiệt độ ngoài trời kết hợp với cường độ ánh sáng mặt trời cho thấy nguy cơ kính chắn gió bị mờ sương, thường xảy ra ở nhiệt độ dưới +7°C.
• Camera tích hợp có nguyên lý hoạt động tương tự mắt người, nghĩa là nó sẽ “nhìn” kém hơn trong điều kiện tuyết rơi dày, mưa lớn hoặc sương mù dày đặc. Trong những trường hợp này, các hệ thống phụ thuộc vào camera có thể bị suy giảm hiệu suất hoặc tạm thời ngừng hoạt động. Khi điều kiện thay đổi và tầm nhìn không còn bị cản trở, các chức năng sẽ tự động được khôi phục.
• Ánh sáng chói từ xe đối diện, phản xạ trên mặt đường, tuyết hoặc băng trên bề mặt đường, mặt đường bẩn hoặc vạch kẻ đường không rõ ràng cũng có thể làm giảm hiệu suất của camera khi quét mặt đường, nhận diện biển báo giao thông, phát hiện người đi bộ và các phương tiện khác.
• ASDM sử dụng hình ảnh từ camera để tính toán và điều khiển các chức năng thuộc hệ thống IntelliSafe Standard và IntelliSafe Assist.

4. Bảo dưỡng camera, quy trình vệ sinh

Lớp phủ trên mặt trong kính chắn gió có thể ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Để ngăn chặn điều này, quy trình bảo dưỡng cần được thực hiện trong mỗi lần bảo dưỡng định kỳ, bao gồm việc vệ sinh khu vực kính chắn gió phía trước camera.

Chỉ cần tháo tấm che xung quanh ASDM để thực hiện vệ sinh, ASDM có thể giữ nguyên vị trí mà không cần tháo rời.

5. Camera, phát hiện vật thể và ước tính khoảng cách

• Camera được kết nối trực tiếp với ASDM và ghi nhận hình ảnh với độ phân giải 1280×960 pixel theo tiêu chỉnh VGA (Video Graphics Array). Độ phân giải này cao hơn khoảng bốn lần so với các phiên bản camera trước đây trên các mẫu xe khác.
• Độ phân giải cao hơn, kết hợp với các chức năng tinh chỉnh, giúp camera có khả năng phân biệt vật thể tốt hơn đáng kể, đồng thời nâng cao khả năng hoạt động trong điều kiện thiếu sáng. Nhờ đó, camera và radar trên XC90 (16-) có thể thay thế các chức năng mà trước đây cần đến mô-đun laser CVM (Closing Velocity Module).
• ASDM so sánh hình ảnh từ camera với các mẫu vật thể đã lập trình, chẳng hạn như vạch kẻ đường, phương tiện, người đi bộ… Vật thể không cần phải hiển thị đầy đủ để được nhận diện, vì ASDM sử dụng phương pháp tính xác suất, cho phép phát hiện ngay cả khi chỉ một phần của vật thể.

Ví dụ như một biển báo giao thông, xuất hiện trong khung hình. Nếu dữ liệu thu thập không khớp với mẫu vật thể hoặc vật thể không đủ rõ ràng, thông tin sẽ không được sử dụng.

• Hình ảnh từ camera được so sánh với hình ảnh trước đó bằng cách phân tích sự thay đổi về số lượng pixel của một vật thể theo thời gian (scaling) và kết hợp với dữ liệu về môi trường xung quanh cũng như tốc độ xe. ASDM có thể xác định tốc độ, hướng di chuyển và khoảng cách của vật thể, ngay cả khi vật thể nằm ngoài phạm vi quét của radar.
• Ban ngày, camera thường nhận diện vật thể thông qua hình dạng và đường viền (silhouette). Trong điều kiện ban đêm, camera chủ yếu sử dụng phương pháp phát hiện điểm sáng (luminous point detection) để xác định vật thể.

6. Phát hiện điểm sáng

ASDM sử dụng thông tin từ camera để xác định xem các nguồn sáng có phải là đèn xe khác hoặc đèn đường hay không. Một phương tiện được nhận diện dựa trên sự thay đổi của điểm sáng hoặc khoảng cách giữa hai điểm sáng theo cách khác với môi trường xung quanh hoặc tốc độ xe.

Camera còn được trang bị bộ lọc giúp tăng khả năng nhận diện các vùng màu đỏ. Nhờ đó, hệ thống đèn pha tự động (AHB) có thể dễ dàng xác định phương tiện phía trước (dựa vào đèn hậu màu đỏ) để chuyển sang chế độ chiếu gần khi khoảng cách đủ gần, đồng thời cải thiện khả năng nhận diện các biển báo tốc độ có màu đỏ.

Hệ thống chiếu sáng môi trường, như đèn đường hoặc các nguồn sáng kết nối với lưới điện, cũng được phát hiện nhờ ASDM sử dụng camera để nhận diện tần số nhấp nháy của ánh sáng.

• Tần số này khác nhau tùy theo quốc gia, nhưng thường nằm trong khoảng 50-60 Hz.
• Điều này giúp hệ thống AHB không chuyển sang chế độ chiếu gần đối với từng nguồn sáng cố định riêng lẻ và giúp ASDM dễ dàng nhận diện phương tiện hơn.
• Nếu phát hiện nhiều nguồn sáng cố định, ASDM sẽ hiểu đây là khu vực đô thị hoặc khu vực có chiếu sáng và sẽ điều chỉnh đèn pha xuống (phụ thuộc vào tốc độ).

7. Quy trình hiệu chỉnh ASDM

Vì camera và radar được hiệu chỉnh cùng nhau trong một khối với ASDM, nên chúng cũng phải được điều chỉnh phù hợp với xe.

Quá trình này được thực hiện bằng cách đặt xe trên bề mặt nằm ngang và điều chỉnh góc ngang của ASDM bằng công cụ chuyên dụng, mã số 9997529.

Quá trình hiệu chỉnh theo phương dọc được kích hoạt thông qua VIDA. Nếu camera và radar chưa được hiệu chỉnh từ trước, quá trình này có thể mất vài phút. Các hướng dẫn hiệu chỉnh camera tương tự như khi hiệu chỉnh radar, ngoại trừ các điểm sau:

• Nếu hiệu chỉnh camera được thực hiện trong điều kiện thiếu sáng, các vạch kẻ đường phải được nhìn thấy rõ hoặc có đèn chiếu sáng.
• Tốc độ xe phải đạt tối thiểu 80 km/h.
• Việc lái xe trên đường cong hoặc trong điều kiện mưa có thể khiến hiệu chỉnh thất bại hoặc mất nhiều thời gian hơn.
• Camera và radar sẽ tự động tinh chỉnh góc dọc trong khi xe đang di chuyển.

Quy trình hiệu chỉnh ASDM phải được thực hiện sau các thao tác bảo dưỡng sau:

• Thay kính chắn gió.
• Tháo/lắp ASDM.
• Cập nhật phần mềm cho ASDM.
• Các thao tác khác có ảnh hưởng đến vị trí của camera/radar.

Trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết về bộ điều khiển miền an toàn chủ động mà trung tâm VATC gửi đến bạn. Hy vọng bạn đã có thêm kiến thức hay cho mình trong ngày.

Và nếu bạn có đang đam mê hoặc muốn tìm hiểu về các khóa học trong ngành ô tô thì liên hệ ngay với VATC theo thông tin dưới đây để được tư vấn chi tiết nhất nhé!