Nguyên lý hoạt động và phân loại cấp độ ô tô tự lái theo SAE

Trong tương lai sắp tới, việc nhìn thấy những chiếc xe ô tô tự lái sẽ không còn là chuyện viễn tưởng mà chúng ta thường chỉ thấy xuất hiện trên phim với kỹ xảo điện ảnh. Đây là sẽ là một thực tế hoàn toàn có thể xảy ra khi mà trình độ nghiên cứu chế tạo công nghệ xe ô tô tự lái đạt tiêu chuẩn cao nhất.

Xe ô tô tự hành là gì?

Ô tô tự hành hay còn gọi là ô tô tự lái, là loại phương tiện có khả năng di chuyển với chức năng cảm nhận môi trường xung quanh và tự điều khiển xe an toàn mà không cần hoặc không có sự can thiệp của con người.

Xe ô tô tự lái kết hợp các công nghệ có thể cảm nhận môi trường xung quanh, chẳng hạn như radar, lidar, sonar, định vị GPS, trí tuệ nhân tạo... Hệ thống điều khiển tiên tiến sẽ phân tích thông tin thu thập được để xác định đường đi thích hợp, cùng với các chướng ngại vật và biển báo đi kèm.

Công nghệ xe tự lái hứa hẹn thay đổi tương lai ngành sản xuất ô tô

Nguyên lý hoạt động của ô tô tự lái

Ô tô tự lái dựa vào cảm biến, bộ điều khiển, thuật toán, hệ thống máy học và bộ xử lý mạnh mẽ.

Xe ô tô tự lái tạo và duy trì bản đồ về môi trường xung quanh dựa trên nhiều cảm biến khác nhau được đặt ở các bộ phận khác nhau của xe, chẳng hạn như:

- Cảm biến radar theo dõi vị trí của các phương tiện gần đó.

- Camera phát hiện đèn giao thông, đọc biển báo đường bộ, theo dõi các phương tiện khác và phát hiện người đi bộ.

- Cảm biến LiDAR phát ra các xung ánh sáng để đo khoảng cách, phát hiện mép đường và xác định vạch kẻ đường.

- Cảm biến siêu âm gắn trên bánh xe giúp phát hiện bên đường và các phương tiện khác khi đỗ xe.

Sau đó, phần mềm sẽ xử lý tất cả các yếu tố đầu vào nói trên, vẽ đường đi và gửi lệnh đến bộ điều khiển của ô tô để kiểm soát tốc độ, phanh và đánh lái. Các quy tắc mã hóa cố định, thuật toán tránh chướng ngại vật, mô hình dự đoán và nhận dạng đối tượng giúp ô tô tự lái tuân thủ luật lệ giao thông và tránh chướng ngại vật trên đường.

Phân loại cấp độ xe tự lái theo SAE

Hiện tại, thuật ngữ "xe tự lái" đang dần trở nên quen thuộc trong ngành công nghiệp ô tô. Ô tô tự lái là một lĩnh vực hoàn toàn mới, và để đưa chúng vào thực tế, chúng ta cần có những tiêu chuẩn chung. Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE) - Tổ chức phát triển các quy định và tiêu chuẩn cho ngành công nghiệp ô tô toàn cầu - đã phát triển một hệ thống phân loại xe tự lái ở 6 cấp độ khác nhau để xác định quyền tự chủ của phương tiện và người lái xe trong khi xe hoạt động.

Theo đó, 6 cấp độ xe tự hành sẽ bắt đầu từ cấp độ 0 (tức là xe không hỗ trợ) đến cấp độ 5 (xe tự hành hoàn toàn mà không cần hỗ trợ từ người ngồi sau tay lái).

Các cấp độ phân loại xe tự hành của SAE International

Xe tự lái cấp độ 0 - Không tự động hóa

Ở cấp độ này, người lái sẽ hoàn toàn chịu trách nhiệm điều khiển xe, điều hướng xe từ đánh lái, tăng tốc, phanh, đỗ xe hay bất cứ điều gì.

Tuy nhiên, mức độ lái xe tự động này vẫn bao gồm các tính năng như hỗ trợ phanh khẩn cấp, cảnh báo điểm mù hay cảnh báo chệch làn đường. Điều này là do các công nghệ này không tham gia vào việc điều khiển phương tiện mà thay vào đó đưa ra các cảnh báo hoặc hướng dẫn cho người lái trong các tình huống cụ thể. Hầu hết các mẫu xe bán ra trên thị trường hiện nay đều là xe thuộc nhóm này.

Xe tự lái cấp độ 1 - Hỗ trợ người lái

Ở cấp thấp nhất của hệ thống phân cấp phương tiện tự hành, người lái xe phải thực hiện hầu hết các nhiệm vụ cần thiết để điều khiển phương tiện, kết hợp với một số chức năng nhất định. Trong một số trường hợp, các tính năng này sẽ giúp người lái điều hướng xe.

Kiểm soát hành trình thích ứng (ACC) là một ví dụ điển hình về xe tự hành Cấp 1. Do đó, hệ thống sẽ lựa chọn tốc độ chính xác cho xe để giữ ở khoảng cách xa. An toàn với các phương tiện di chuyển phía trước. Ngoài ra, Hỗ trợ giữ làn đường (LKA) cũng được coi là công nghệ tự động hóa cấp độ 1.

Kiểm soát hành trình thích ứng AAC được coi là công nghệ xe tự hành cấp độ 1

Không giống như Cảnh báo chệch làn đường, Hỗ trợ Giữ làn đường tự động điều khiển xe để đảm bảo xe đi theo một làn đường nhất định. Những xe có hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng và hỗ trợ giữ làn đường sẽ đủ điều kiện để được xếp hạng xe tự hành Cấp độ 2.

Xe tự lái cấp độ 2: – Tự hành 1 phần dưới sự giám sát của người lái

Ở cấp độ lái tự động này, chiếc xe không chỉ có một hệ thống hỗ trợ người lái mà còn có nhiều hệ thống hỗ trợ người lái tiên tiến được lập trình sẵn (ADAS) để hỗ trợ xe. Tự động lái xe, tăng tốc và phanh trong các tình huống phức tạp.

Nhưng ngay cả khi xe có thể tự bẻ lái hoặc phanh thì vẫn đòi hỏi người lái phải tham gia tích cực vào quá trình điều khiển xe, đặc biệt là phải cầm cả hai tay vào vô lăng và theo dõi hướng chuyển động của xe. phương tiện giao thông.

Cấp độ 2 thường được gọi là lái xe tự động một phần, và nhiều mẫu xe ra mắt tại thị trường châu Âu và Mỹ trong năm 2020 vừa qua có thể được xếp vào cấp độ này.

Xe tự lái Cấp độ 3 - Xe tự vận hành có điều kiện

Mức độ xe tự hành này còn được gọi là tự động hóa có điều kiện và nhiều hệ thống hỗ trợ người lái được lập trình để đưa ra quyết định theo thời gian thực (sử dụng trí tuệ nhân tạo - AI) dựa trên những thay đổi của môi trường giao thông xung quanh xe.

Ô tô tự lái dựa vào công nghệ bản đồ hóa môi trường xung quanh

Mặc dù các phương tiện tự hành Cấp 3 có thể hoạt động mà không cần người điều khiển, chúng vẫn yêu cầu sự hiện diện của người lái xe để điều khiển phương tiện, đặc biệt là trong trường hợp khẩn cấp xảy ra sự cố. hệ thống.

Xe tự lái cấp độ 4 - Xe tự lái có điều kiện, không cần người lái

Xe tự lái cấp độ 4, được gọi là xe tự lái cao, không yêu cầu bất kỳ sự tương tác nào của người lái trong quá trình vận hành vì những xe này được lập trình để tự dừng trong trường hợp hệ thống bị lỗi. Khiếm khuyết. Vì vậy, trong hầu hết các tình huống thực tế, người lái có thể điều khiển phương tiện mà không cần can thiệp.

Ở Cấp độ 4 của ô tô tự lái, phương tiện được thiết kế để cho phép tự di chuyển từ điểm A đến điểm B, nhưng thường là trong các ranh giới địa lý cụ thể. Waymo - công ty phát triển công nghệ tự lái của Google - đang cung cấp một dịch vụ như vậy ở Phoenix, Arizona, sau khi lập bản đồ toàn bộ đường phố của thành phố.

Mặc dù vậy, điều kiện thời tiết có thể hạn chế khả năng hoạt động của xe tự hành Cấp 4. Lúc này, tất cả phụ thuộc vào công nghệ mà chiếc xe được trang bị. Ví dụ, một số xe thông minh sử dụng công nghệ cảm biến lidar để phân tích dữ liệu môi trường độc lập với các yếu tố thời tiết.

Xe tự lái cấp độ 5 - Tự động hóa vô điều kiện

Đây là cấp độ xe tự hành cao nhất trên thang xếp loại của SAE. Ở cấp độ này, xe di chuyển hoàn toàn tự chủ và xử lý tình huống theo thời gian thực mà không cần bất kỳ sự tương tác nào từ người lái. Ô tô tự lái cấp độ 5 sẽ không có vô lăng, bàn đạp ga, bàn đạp phanh hoặc thậm chí cả gương như ô tô thông thường.

Xe được trang bị hàng loạt công nghệ tự lái cho phép chúng hoạt động ở mọi nơi, bất kể điều kiện địa lý hay thời tiết. Các phương tiện cũng hoàn toàn không có người lái, chỉ có sự tham gia của con người chỉ cần nói cho xe biết mình sẽ đi đâu. Việc này thậm chí không cần thực hiện trên xe mà có thể đặt hàng từ điện thoại thông minh của người dùng.

Xe ô tô tự lái cấp độ 5 có thể hoạt động mọi nơi, không cần điều kiện

Tiêu chuẩn an toàn của công nghệ ô tô tự hành

Để đảm bảo an toàn và hạn chế những rủi ro không đáng có như: tai nạn, hack phần mềm điều khiển lái xe tự động,… các hãng xe cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn xe cơ khí. Tiêu chuẩn An toàn Phương tiện Cơ giới Liên bang (FMVSS) và các phương tiện tự hành phải được chứng nhận không có rủi ro khi vận chuyển. Dưới đây là một số tiêu chuẩn an toàn cho xe tự hành:

- Xe ô tô tự lái phải học cách nhận biết các vật thể trong phạm vi của chúng hoạt động.

- Hệ thống cần quyết định ngay lập tức khi nào cần tăng tốc hoặc chuyển hướng.

- Phần mềm điều khiển phải đảm bảo tính bảo mật và khắc phục được các rủi ro về an ninh mạng.

Ngoài ra, người dùng sẽ cần tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất về cách sử dụng hệ thống tự lái ở một mức độ nhất định, chẳng hạn như vẫn cần có sự giám sát và ảnh hưởng của con người. Tránh tâm lý chủ quan dẫn đến những sự việc không mong muốn.

Với tốc độ phát triển rất mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô hiện nay, công nghệ xe ô tô tự hành đang nhận được sự quan tâm và đầu tư cao từ các hãng xe nổi tiếng thế giới. Đây là cơ hội để phát triển hơn nữa cho ngành công nghiệp ô tô trong tương lai.