Tin tức

Tìm hiểu hệ thống giao thông thông minh ITS(Intelligent transportation system) 26/08/2014

0
Ngày 28/5/2014, tại Hà Nội, Hội đồng đánh giá nghiệm thu cấp Nhà nước đã họp đánh giá đề tài “Xây dựng cấu trúc hệ thống giao thông thông minh và các quy chuẩn công nghệ thông tin, truyền thông, điều khiển áp dụng trong hệ thống giao thông thông minh tại Việt Nam”. Đề tài mang mã số KC.01.14/11-15, thuộc Chương trình khoa học và công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước KC.01/11-15 do TS. Tạ Tuấn Anh làm Chủ nhiệm đề tài, cùng các cộng sự tại Trung tâm tin học và tính toán, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam thực hiện




Việt Nam cần ban hành bộ quy chuẩn, tiêu chuẩn về hệ thống ITS để Nhà nước kiểm soát việc triển khai ITS ở Việt Nam, tránh việc sử dụng, ứng dụng các công nghệ lạc hậu của nước ngoài. Ngoài ra, sẽ khuyến khích các doanh nghiệp trong nước đầu tư và nghiên cứu phát triển các sản phẩm trong hệ thống ITS.

 

Mô hình cho các thành phần cơ bản của một hệ thống ITS


ITS (Intelligent Transportation System) là hệ thống giao thông thông minh cải thiện an toàn, linh động và nâng cao hiệu suất giao thông bằng cách sử dụng công nghệ thông tin hiện đại nhằm giảm thiểu ách tắc, cải thiện độ an toàn và nâng cao hiệu quả hoạt động xã hội của giao thông vận tải.
Theo định nghĩa của Canada, ITS được hiểu như sau “Là việc áp dụng những công nghệ mới và cao cấp (bao gồm các máy tính, các cảm biến, điều khiển, kiểm soát, kết nối truyền thông và các thiết bị điện tử) trong lĩnh vực giao thông nhằm đảm bảo an toàn, tiết kiệm thời gian, tiền bạc, nhiên liệu và bảo vệ môi trường”.

Định nghĩa này áp dụng cho tất cả các phương thức giao thông vận tải, bao gồm giao thông mặt đất như phương tiện giao thông cá nhân, phương tiện giao thông công cộng thương mại, cũng như tàu hoả, tàu thuỷ và giao thông hàng không. Thuật ngữ ITS không đơn thuần chỉ các phương tiện tham gia giao thông mà còn bao hàm cả cơ sở hạ tầng, người điều khiển phương tiện hoặc người sử dụng, tham gia trong môi trường tương tác động.
Chỉ xét riêng trong lĩnh vực giao thông mặt đất, hiện đang có rất nhiều những phát triển quan trọng liên quan tới ITS, không ít thành quả đã được ứng dụng trong thực tế ở một số phương diện như hệ thống định vị dẫn đường xe ôtô, hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông, giải pháp nhận dạng tự động bằng lái xe, hệ thống hướng dẫn đỗ xe, hệ thống chiếu sáng công cộng trên các tuyến đường.

Một trong những khía cạnh quan trọng của ITS là tạo mối liên lạc trong hoạt động của các phương tiện tham gia giao thông, bao gồm việc truyền số liệu giữa phương tiện đến phương tiện, phương tiện đến hạ tầng quản lý (và ngược lại, thường được biết đến bằng thuật ngữ viết tắt V2X). Số liệu từ các phương tiện có thể được thu nhận và phát truyền tiếp tới các phương tiện khác hoặc tới máy chủ đặt tại trung tâm để xử lý hay điều khiển. Những số liệu này có thể bao gồm toạ độ chính xác của phương tiện trong chế độ thời gian thực, được sử dụng để cải thiện khả năng sẵn sàng tình huống của người điều khiển phương tiện và giám sát dòng phương tiện đang tham gia trên các tuyến đường. Việc sử dụng V2X được biết đến với tên gọi phối hợp định vị phương tiện giao thông.

Một vài công nghệ tiên tiến đã được phát triển phục vụ cho việc phối hợp định vị phương tiện giao thông chính xác bao gồm công nghệ lidar, radar, thiết bị hình ảnh, máy phát dải tần siêu rộng và công nghệ phát tín hiệu riêng. Công nghệ định vị vệ tinh GNSS cũng đang giữ một phần quan trọng trong bước phát triển này, cụ thể trong tháng 8/2014 một nhóm nghiên cứu Anh Quốc sẽ biến câu chuyện cổ tích trẻ thơ thành phát minh mang tính thực tế trong chương trình nghiên cứu phát triển công nghệ của họ đó là giải quyết nhiệm vụ phối hợp định vị phương tiện giao thông độ chính xác cao sử dụng các phép đo sóng mang GNSS trong chế độ thời gian thực hay nói cách khác đó chính là phương pháp đo GNSS RTK với độ chính xác phép định vị lên tới CM ngay trong chế độ thời gian thực.

 

Mối liên hệ giữa phương tiện với phương tiện như
định hướng phát triển của Bộ Giao thông Hoa Kỳ (U.S. DOT)








 
Thực tiễn cho thấy chúng ta đang từng bước chuyển từ chế độ bảo vệ và các hệ thống an toàn thụ động sang hướng phòng ngừa và các hệ thống an toàn chủ động, các phương tiện tương lai sẽ vừa có khả năng xác định chính xác vị trí hiện thời của mình đồng thời còn truyền thông tin cho các phương tiện khác xung quanh một cách an toàn và dễ dàng.

Phối hợp điều khiển phương tiện, hay phương thức điều khiển từ phương tiện đến phương tiện, từ phương tiện đến hạ tầng (V2X), sẽ là bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực an toàn giao thông. Ví dụ về khái niệm này được thể hiện rõ hơn trong Hình 1. Thể hiện mối quan hệ giữa các đối tượng tham gia và mối liên hệ trong một môi trường giao thông hiện đại ở các mức khác nhau từ khu vực đến quốc gia, điều này giúp tối ưu hoá khả năng di chuyển giữa các khu vực, giảm thiểu tối đa tai nạn và thương vong trong lĩnh vực giao thông, đồng thời làm cho môi trường giao thông thân thiện hơn rất nhiều.

Tại Hoa Kỳ, Cục Quản lý Giao thông và An toàn xa lộ Quốc Gia (NHTSA) đã có những ý kiến đóng góp chính thức liên quan tới công nghệ kết nối phương tiện giao thông “có khả năng chuyển đổi an toàn mặt bằng giao thông Quốc gia, đảm bảo khả năng di động cũng như môi trường hoạt động tối ưu”, các chuyên gia cũng đã đưa ra phỏng đoán về việc bùng nổ mạnh mẽ của nền tảng công nghệ này trong khoảng thời gian từ năm đến 6 năm tiếp theo. Đây là điều kiện rất thuận lợi để các phương tiện giao thông đường bộ chia sẻ thông tin GNSS.

Để mở rộng quy mô, hoàn toàn có thể dựa trên công nghệ hiện tại. Nền tảng truyền thông đã phủ trùm gần như rộng khắp và khá ổn định, thế giới bước vào giai đoạn bùng nổ của các thiết bị di động cá nhân thông minh, khai thác triệt để công nghệ truyền thông di động GSM/GPRS, 3G, và 4G. Các hệ thống định vị dẫn đường hiện tại có khả năng cung cấp các phép định vị vị trí có độ chính xác chấp nhận được với tính ổn định cao ở khắp nơi trên thế giới trong bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên các dạng thức ứng dụng tương lai bao gồm cả phương thức phối hợp lái xe theo yêu cầu đòi hỏi năng lực hoạt động của công nghệ ở mức cao hơn mức thông thường mà các hệ thống định vị dẫn đường vệ tinh đang cung cấp. Ví dụ được thể hiện rõ hơn trong Hình 2, hai phương tiện giao thông tiếp cận với giao lộ, giả sử cả hai phương tiện đều di chuyển với tốc độ cao theo đó việc định vị vị trí xe phải đưa ra được số liệu với độ chính xác cao cùng với tốc độ cập nhật vị trí cũng phải cao hơn thông thường, cùng với đó là khả năng giao tiếp của chính hai phương tiện với nhau để có thể đánh giá được khả năng xảy ra va chạm nếu cả hai vẫn giữa tốc độ và hướng di chuyển như hiện tại.

Dường như các yêu cầu này cụ thể vào việc xác lập mối liên kết trực tiếp giữa các phương tiện, và đối tượng được hưởng lợi đầu tiên chính là các phương tiện. Như vậy trong trường hợp này các phương thức truyền thông đều có thể được lựa chọn sử dụng để chia sẻ thông tin và hỗ trợ định vị, và đương nhiên các hệ thống định vị dẫn đường hiện có đều có thể được khai thác để chia sẻ thông tin.

Trong thời gian gần đây,có khá nhiều giải pháp kỹ thuật cho lĩnh vực nghiên cứu theo dõi liên tục phương tiện giao thông trên đường bắt đầu chuyển dịch hợp phần máy thu GNSS sang giữ vai trò cung cấp thông tin cho hợp phần xác định vị trí, và hợp phần định vị trong (Inertial Posisioning), được coi là trái tim của cả hệ thống giải pháp tích hợp. Điểm khác biệt vượt trội ở đây chính là hợp phần thiết bị định vị trong hoạt động một cách liên tục, mặc dù hệ thống vẫn yêu cầu phải có các cảm biến khác để có thể đạt được năng lực định vị dẫn đường ở mức cao. Như vậy về cơ bản máy thu GNSS đã bị hạ cấp bởi những hạn chế cố hữu của phương pháp định vị qua vệ tinh, có thể kể ra đây như yêu cầu phải có tầm nhìn thông thoáng lên bầu trời để bắt được các vệ tinh, sai số tín hiệu đa đường (multipath) hay nguồn cung cấp thông tin hiệu chỉnh độ chính xác của phép định vị thời gian thực.

Hầu hết các công trình nghiên cứu kỹ thuật định vị phương tiện giao thông trong hơn hai thập kỷ qua đều đặt hết sự quan tâm vào việc lựa chọn máy thu và công nghệ định vị vệ tinh GNSS làm trái tim của hệ thống tích hợp, đây là minh chứng rõ ràng cho sự thừa thãi các thiết bị định vị vệ tinh sử dụng để hỗ trợ dẫn đường phương tiện giao thông. Nghiễm nhiên giải pháp này xuất hiện gần như độc chiếm toàn bộ thị trường thương mại giải pháp định vị dẫn đường phương tiện giao thông hơn hai thập kỷ qua, có thể nói đây là giải pháp dẫn đường thành công nhất được phát triển để hỗ trợ dẫn đường và hướng dẫn cho các phương tiện với máy thu GNSS là hạt nhân tích hợp với một số cảm biến số liệu đa dụng khác.

Tuy nhiên ở bước tiếp theo, hệ thống có kiến trúc cũ đó gần như không phát huy tác dụng, điều này thể hiện rõ hơn khi chúng ta gặp phải những khó khăn về độ chính xác, tính khả dụng của tín hiệu ở các địa điểm và thời gian khác nhau trong ngày. Khi phát hiện ra những khó khăn không tránh được của công nghệ định vị vệ tinh GNSS cũng là lúc các phương pháp định vị mặt đất dựa vào các cảm biến số liệu khác nhau bắt đầu phát huy tác dụng, kỹ thuật này có thể dựa trên kỹ thuật lidar, radar, camera hình ảnh, dải tần siêu rộng UWB, truyền thông … Một thực tếrõ ràng đã được chứng minh, việc kết hợp các cảm biến số liệu khác nhau để hỗ trợ lẫn nhau là điểm gắn kết khác biệt vô cùng quan trọng, nhưng không vì thế mà chúng ta loại bỏ hệ thống định vị vệ tinh GNSS, sẽ là rất sai lầm nếu chúng ta quên đi hoặc giảm mức độ quan trọng của các kỹ thuật định vị GNSS cao cấp trong chế độ thời gian thực hiện đang chuyển biến hết sức mạnh mẽ, đặc biệt là sự xuất hiện của tới bốn hệ thống vệ tinh định vị GNSS khác nhau GPS, GLONASS, Beidou, Galileo với hàng loạt những dịch vụ mới.

KỸ THUẬT ĐỊNH VỊ TƯƠNG HỖ

Vị trí của một máy thu GNSS trong mối quan hệ tương tác với một máy thu khác là ứng dụng hết sức phổ biến trong các ứng dụng giao thông thực tiễn, để bạn đọc dễ hình dung chúng ta có thể xem xét ví dụ phổ biến đó là quá trình tiếp dầu trên không giữa một máy bay phản lực chiến đấu với một máy bay chứa dầu. Trong trường hợp này, một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu là việc xác định được chính xác vị trí tương hỗ giữa hai chiếc máy bay khi chúng tiệm cận nhau và cả trong khi chúng bay cùng nhau để nhận dầu, nhưng ở đây việc định vị vị trí tuyệt đối của riêng từng phương tiện lại không phải là yêu cầu cần thiết nhất.

Nhiệm vụ định vị tương hỗ các phương tiện di chuyển trên các tuyến đường sẽ phức tạp hơn so với định vị tương hỗ máy bay tiếp dầu trên không. Một đặc tính tự nhiên đó là việc các phương tiện giao thông trên đường thường xuất hiện rất gần nhau, các phương tiện có khi chỉ các nhau chưa đầy một mét, không chỉ các phương tiện gần nhau mà bản thân các phương tiện cũng tiếp cận rất gần với hạ tầng đường giao thông như vỉa hè, đèn tín hiệu, cột hành lang an toàn … như vậy khu cảnh định vị và giao tiếp trên mặt đất sẽ phức tạp và rắc rối hơn bởi có quá nhiều các thực thể tham gia. Các phương tiện giao thông cũng di chuyển từ vùng này sang vùng khác, từ khu vực nội thi ra ngoại ô điều đó cũng đồng nghĩa với việc các điều kiện môi trường khí quyển, khả năng thu tín hiệu định vị và sai số GNSS cũng khác nhau rất nhiều. Rõ ràng rằng, việc định vị tương hỗ giữa các phương tiện trong giao thông đường bộ sẽ thực sự hữu ích nếu tất cả các máy thu được tham chiếu về cùng một hệ thống toạ độ, mốc tính chuyển, trong hầu hết các trường hợp đây lại chính là phương pháp định vị tuyệt đối.

Nguồn tin:Theo KTCN&HTQT Tổng hợp

VĂN BẢN TRỰC TUYẾN
QUẢN LÝ VB&HSCV
HỆ THỐNG QUẢN LÝ CÁN BỘ