ADAS là gì?

ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) - Hệ thống hỗ trợ người lái nâng cao là gì? Trong loạt bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu tổng quan về ADAS, từ khái niệm cơ bản đến mục đích sử dụng, các công nghệ cảm biến đứng phía sau hệ thống, cũng như cách những hệ thống này được kiểm tra và phát triển để tiến dần đến xe tự lái hoàn toàn.

Chúng tôi sẽ đi đủ sâu để bạn có thể:

• Hiểu ADAS là gì và mục đích thực sự của nó trong giao thông hiện đại
• Tìm hiểu về các cảm biến và công nghệ đứng sau ADAS
• Xem cách các hệ thống ADAS được kiểm tra trên thực tế

Đây là Phần 1/4 trong loạt bài ADAS:

• Phần 1: ADAS là gì? (bài viết này)
• Phần 2: Các loại cảm biến ADAS được sử dụng ngày nay
• Phần 3: Hệ thống ADAS và xe tự lái được kiểm tra như thế nào?
• Phần 4: Các tiêu chuẩn và quy trình an toàn của ADAS

Bài viết đầu tiên này tập trung trả lời câu hỏi cốt lõi: ADAS là gì, vì sao ADAS lại trở thành một trong những hướng phát triển quan trọng nhất của ngành ô tô hiện đại, và bằng cách nào những công nghệ này đang đưa chúng ta từng bước tiến gần hơn đến phương tiện tự hành.

Mục đích của ADAS là gì?

ADAS là tập hợp các hệ thống an toàn thụ động và chủ động được thiết kế nhằm giảm thiểu yếu tố lỗi của con người trong quá trình vận hành phương tiện. Những hệ thống này sử dụng công nghệ tiên tiến để hỗ trợ người lái trong khi lái xe, từ đó nâng cao hiệu suất điều khiển, cải thiện nhận thức về môi trường xung quanh và tăng mức độ an toàn tổng thể.

ADAS hoạt động dựa trên sự kết hợp của nhiều công nghệ cảm biến để nhận biết thế giới bên ngoài xe, sau đó cung cấp thông tin cho người lái hoặc trực tiếp thực hiện hành động khi cần thiết. Hệ thống không chỉ đơn thuần là một cảnh báo điện tử, mà là một kiến trúc công nghệ tích hợp sâu giữa cảm biến, xử lý tín hiệu, phần mềm và logic điều khiển.

Ngày nay, ADAS đang được ứng dụng trên ô tô, xe tải, xe buýt, cũng như trên các phương tiện nông nghiệp, xây dựng và quân sự. Điều này cho thấy ADAS không còn là công nghệ dành riêng cho xe du lịch cao cấp, mà đã trở thành một nền tảng quan trọng cho nhiều loại phương tiện hiện đại.

Theo NHTSA, chỉ riêng năm 2019 đã có hơn 36.000 người Mỹ thiệt mạng trong các vụ tai nạn ô tô. Một nghiên cứu của NHTSA công bố trước đó cho thấy khoảng 94% số vụ tai nạn có liên quan đến lỗi của con người. Chính từ thực tế này, ADAS được xem như một giải pháp có khả năng cứu sống rất nhiều người bằng cách giảm các sai sót trong quan sát, phán đoán và phản ứng của người lái.

Với thực tế rằng phần lớn tai nạn giao thông bắt nguồn từ lỗi con người, thật dễ hiểu vì sao ADAS lại được đầu tư mạnh mẽ trên toàn thế giới. IIHS từng ước tính rằng ngay cả các công nghệ ADAS hiện có cũng có thể giúp ngăn ngừa hoặc giảm mức độ nghiêm trọng của khoảng 1,8 triệu vụ tai nạn mỗi năm và có thể cứu tới 10.000 sinh mạng mỗi năm.

ADAS hiện tồn tại ở nhiều cấp độ khác nhau. Ở mức đơn giản nhất, đó có thể là camera lùi hoặc cảm biến cảnh báo điểm mù. Ở mức cao hơn, đó là các hệ thống cảnh báo chệch làn đường, kiểm soát hành trình thích ứng, hỗ trợ giữ làn, tự đỗ xe và nhiều chức năng điều khiển chủ động khác.

Về lâu dài, phần mở rộng cuối cùng của ADAS sẽ là phương tiện thực sự tự lái - những chiếc xe có thể tự đưa ra quyết định và vận hành mà không cần sự điều khiển liên tục của con người. Dù xe tự lái hoàn toàn vẫn còn là một mục tiêu phức tạp, các tính năng ADAS hiện nay đã và đang giúp việc lái xe an toàn hơn từng ngày.

Các công ty trên toàn cầu đang đầu tư hàng tỷ đô la vào công nghệ này. Rất khó để tìm thấy một nhà sản xuất ô tô lớn không dành nguồn lực đáng kể cho ADAS. General Motors, Volvo, Toyota, Ford, Volkswagen, Tesla, BMW và Audi chỉ là một vài ví dụ tiêu biểu trong danh sách rất dài đó. Công nghệ ADAS đang phát triển rất nhanh và không ai muốn bị bỏ lại phía sau.

Các loại cảm biến ADAS khác nhau được sử dụng trong xe tự hành ngày nay

Xe thử nghiệm tự lái với mảng cảm biến trên nóc xe

ADAS hoạt động như thế nào?

ADAS hoạt động bằng cách cảnh báo người lái về nguy cơ mất an toàn hoặc trong nhiều trường hợp còn trực tiếp can thiệp để tránh tai nạn. Các phương tiện được trang bị ADAS có thể cảm nhận môi trường xung quanh, xử lý lượng lớn thông tin trong hệ thống máy tính trên xe, rồi tạo ra đầu ra chính xác cho người lái hoặc cho hệ thống điều khiển phương tiện.

Một chiếc xe có ADAS thường được trang bị một tập hợp cảm biến tiên tiến giúp tăng cường “mắt”, “tai” và khả năng ra quyết định của người lái. Con người không nhìn tốt trong bóng tối, nhưng RADAR có thể phát hiện vật thể trong điều kiện như vậy. Con người không thể định vị bằng tiếng vang như dơi hay cá heo, nhưng SONAR có thể hỗ trợ phát hiện vật cản phía sau xe khi lùi. Con người không thể quan sát mọi hướng cùng một lúc, nhưng camera và LiDAR có thể làm điều đó. Con người cũng không thể biết chính xác kinh độ và vĩ độ của mình ở mọi thời điểm, nhưng các chòm vệ tinh định vị toàn cầu có thể cung cấp dữ liệu đó cho xe.

Kiến trúc hệ thống ADAS vì vậy bao gồm một bộ cảm biến, các giao diện truyền dữ liệu và một bộ xử lý mạnh mẽ có khả năng tích hợp toàn bộ dữ liệu để ra quyết định trong thời gian thực. Những cảm biến này liên tục giám sát môi trường xung quanh xe và gửi thông tin đến máy tính ADAS trên xe để ưu tiên xử lý và thực hiện hành động phù hợp.

Ngày nay, những công nghệ này đang giúp cứu sống con người bằng cách ngăn chặn các tai nạn mà nếu không có ADAS thì có thể đã xảy ra. Trong tương lai, chính các công nghệ này sẽ dẫn tới xe tự lái hoàn toàn.

Hệ thống ADAS thụ động và chủ động

ADAS thường được chia thành hai nhóm lớn: hệ thống thụ động và hệ thống chủ động. Sự khác biệt cốt lõi nằm ở việc hệ thống chỉ cảnh báo người lái, hay trực tiếp can thiệp vào quá trình điều khiển xe.

Passive ADAS systems - Hệ thống ADAS thụ động

Trong hệ thống ADAS thụ động, dù xe được trang bị bao nhiêu cảm biến đi nữa thì máy tính vẫn chỉ đóng vai trò thông báo cho người lái về tình trạng không an toàn. Người lái phải là người thực hiện hành động để ngăn tình huống đó dẫn đến va chạm hoặc tai nạn.

Các phương pháp cảnh báo điển hình bao gồm âm thanh, đèn nhấp nháy, hiển thị trên màn hình, và đôi khi cả phản hồi vật lý. Ví dụ điển hình là vô lăng rung để cảnh báo người lái rằng xe đang chuyển sang làn có phương tiện khác đang chiếm dụng - một dạng cảnh báo điểm mù.

Các chức năng ADAS thụ động phổ biến bao gồm:

• ABS - Anti-lock Braking System: giữ cho xe không bị khóa bánh và mất lái khi phanh gấp.
• ESC - Electronic Stability Control: hỗ trợ người lái tránh mất ổn định, đặc biệt trong các tình huống vào cua hoặc xử lý bất ngờ.
• TCS - Traction Control System: hỗ trợ duy trì độ bám đường khi tăng tốc hoặc vào cua.
• Back-up Camera: cung cấp hình ảnh phía sau xe khi lùi hoặc đỗ xe.
• LDW - Lane Departure Warning: cảnh báo khi xe chệch khỏi làn đường.
• FCW - Forward Collision Warning: cảnh báo va chạm phía trước.
• Blind Spot Detection: cảnh báo khi có xe trong điểm mù.
• Parking Assistance: cảnh báo khi xe tiến gần vật cản ở tốc độ thấp.

Active ADAS systems - Hệ thống ADAS chủ động

Trong hệ thống ADAS chủ động, xe có thể thực hiện hành động trực tiếp thay vì chỉ dừng lại ở việc cảnh báo. Đây là bước tiến rất quan trọng vì hệ thống không chỉ hỗ trợ nhận thức mà còn tham gia vào điều khiển phương tiện khi cần thiết.

Các chức năng ADAS chủ động tiêu biểu gồm:

• Automatic Emergency Braking: tự động phanh để tránh hoặc giảm mức độ nghiêm trọng của va chạm với xe phía trước, người đi bộ, động vật hoặc vật cản trong làn xe.
• Emergency Steering: hỗ trợ lái để tránh va chạm với vật thể phía trước.
• Adaptive Cruise Control: tự động điều chỉnh tốc độ để giữ khoảng cách với xe phía trước.
• Lane Keeping Assist / Lane Centering: hỗ trợ đánh lái để giữ xe nằm trong hoặc giữa làn đường.
• Traffic Jam Assist: kết hợp kiểm soát hành trình thích ứng và giữ làn để hỗ trợ bán tự động trong điều kiện giao thông dày đặc.
• Self Parking: tự điều khiển xe vào vị trí đỗ.

Ngoài ra, có thể nhóm các chức năng ADAS theo từng lớp nhiệm vụ như:

• Collision Warning - Cảnh báo va chạm: cảnh báo điểm mù, cảnh báo va chạm trước, cảnh báo chệch làn, cảnh báo va chạm khi đỗ xe, cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau.
• Collision Interventions - Can thiệp va chạm: phanh khẩn cấp tự động, lái khẩn cấp tự động, phanh tự động khi lùi.
• Driving Control Assistance - Hỗ trợ điều khiển lái xe: kiểm soát hành trình thích ứng, hỗ trợ lái xe chủ động, hỗ trợ giữ làn.
• Parking Assistance - Hỗ trợ đỗ xe: hỗ trợ đỗ xe chủ động, hỗ trợ đỗ xe từ xa, hỗ trợ điều khiển rơ-moóc.

Các hệ thống hỗ trợ người lái khác

Bên cạnh các chức năng cốt lõi nêu trên, ADAS còn bao gồm nhiều hệ thống bổ trợ giúp tăng thêm nhận thức tình huống, mức độ tiện lợi và an toàn vận hành:

• Advanced Forward Lighting Systems: hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng theo điều kiện lái xe.
• Backup Camera: hiển thị khu vực phía sau xe khi lùi.
• Brake Assist: nhận biết phanh khẩn cấp và tăng áp lực phanh để rút ngắn quãng đường dừng.
• Driver Monitoring: theo dõi người lái để xác định mức độ tập trung vào nhiệm vụ lái.
• Electronic Stability Control: phanh từng bánh hoặc giảm công suất động cơ để giữ ổn định xe.
• Heads-up Display: hiển thị dữ liệu lái xe và dẫn đường trong tầm nhìn của người lái.
• Night Vision: hỗ trợ quan sát ban đêm bằng hình ảnh tăng cường.
• Roll Stability Control: giảm nguy cơ lật xe khi vào cua gắt hoặc đánh lái tránh.
• Speed Alert: nhắc tốc độ hiện tại hoặc cảnh báo khi vượt quá giới hạn.
• Surround-view Camera: camera quan sát xung quanh xe.
• Tire Pressure Monitoring: giám sát áp suất lốp.
• Traction Control: kiểm soát độ trượt bánh khi tăng tốc.

Nhìn tổng thể, ADAS không phải là một tính năng đơn lẻ mà là một hệ sinh thái công nghệ đa lớp, được xây dựng để hỗ trợ người lái tốt hơn trong hàng loạt tình huống giao thông khác nhau.

Đường cao tốc gần khu vực đô thị là ứng cử viên hàng đầu cho việc đo lưu lượng giao thông

Sáu cấp độ tự chủ của phương tiện

Phần mở rộng cuối cùng của ADAS là tự chủ hoàn toàn, tức khả năng phương tiện tự lái mà không cần con người điều khiển trực tiếp. Để mô tả lộ trình này, Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ đã áp dụng hệ thống 6 cấp độ tự chủ do SAE phát triển:

• Cấp 0 - Không có quyền tự chủ: người lái kiểm soát 100% phương tiện. Có thể có các hệ thống như ABS nhưng chúng không thực sự “lái” xe.
• Cấp 1 - Driver Assistance: xe có một hệ thống hỗ trợ lái đơn lẻ, ví dụ kiểm soát hành trình hoặc kiểm soát hành trình thích ứng.
• Cấp 2 - Partial Driving Automation: xe có thể điều khiển, tăng tốc và phanh trong một số điều kiện, nhưng người lái vẫn phải ngồi sau vô lăng và sẵn sàng tiếp quản.
• Cấp 3 - Conditional Driving Automation: xe có thể đưa ra một số quyết định dựa trên tình huống giao thông, nhưng con người vẫn phải có khả năng tiếp quản bất cứ lúc nào.
• Cấp 4 - High Driving Automation: xe có thể tự lái trong các khu vực địa lý, loại đường hoặc dải tốc độ giới hạn.
• Cấp 5 - Full Driving Automation: xe hoàn toàn không cần sự tương tác của con người, thậm chí không cần vô lăng hay bàn đạp phanh.

Hiện nay, phần lớn các hệ thống thương mại đại trà vẫn đang nằm trong khoảng từ cấp 1 đến cấp 2, trong khi cấp 4 mới chỉ xuất hiện trong một số ứng dụng giới hạn như robotaxi hoặc các tuyến vận hành được kiểm soát chặt chẽ.

Các loại xe tự hành

Hiện nay có một số nhóm phương tiện tự hành đang được phát triển mạnh mẽ:

• Xe khách
• Taxi và phương tiện đi chung xe
• Phương tiện vận tải lớn và nhỏ

Xe khách và taxi tự lái hoàn toàn vẫn là mục tiêu cuối cùng của công nghệ này. Tuy nhiên, ngay cả trước khi đạt đến mức tự chủ 100%, chúng ta đã nhận được rất nhiều lợi ích từ ADAS thông qua các chức năng như tránh va chạm, camera dự phòng, cảm biến đỗ xe, kiểm soát hành trình thích ứng và phát hiện điểm mù. Những công nghệ này đã giúp việc lái xe trở nên an toàn hơn đáng kể.

Ví dụ thường được nhắc đến là hệ thống “Autopilot” cấp 2 của Tesla. Dù không phải là công nghệ tự lái tiên tiến nhất trên thị trường, nó được nhiều người biết đến do sự phổ biến của thương hiệu Tesla. Công nghệ xe điện và xe tự lái rất phù hợp với nhau vì cả hai đều dựa trên nền tảng điện tử và máy tính hóa rất cao.

Taxi và phương tiện đi chung xe cũng là một hướng phát triển quan trọng. Các công ty như Waymo, TuSimple, Plus AI và nhiều đơn vị khác đang đầu tư lớn vào robotaxi và nền tảng đi chung xe tự động. Những tên tuổi lớn như Uber và Lyft cũng từng đầu tư mạnh vào lĩnh vực này, bởi công nghệ tự lái có tiềm năng thay thế phần chi phí lớn nhất trong mô hình vận hành - đó là người lái xe.

Waymo là ví dụ tiêu biểu. Đây là công ty con của Alphabet, công ty mẹ của Google. Tại khu vực đô thị Phoenix, người dân có thể gọi taxi Waymo One bằng ứng dụng điện thoại thông minh. Hệ thống này được xem là tự chủ cấp độ 4, nhưng chỉ trong các tuyến đường quy định và trong các điều kiện vận hành đã biết trước.

Taxi không người lái Waymo One điển hình

Xe tải chạy hoàn toàn bằng điện Tesla Semi sắp ra mắt

Xe tải tự hành, lợi ích dài hạn

Trong lĩnh vực vận tải hàng hóa, xe tự hành có thể tạo ra những thay đổi rất lớn. Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, giao thông vận tải tiêu thụ một phần rất lớn năng lượng và nhiên liệu. Vì vậy, việc nâng cao hiệu quả vận tải thông qua ADAS và tự động hóa trở thành một mục tiêu chiến lược.

Một trong những ý tưởng sớm nhất là mô hình truck platooning - đoàn xe tải liên kết điện tử. Trong đó, một xe tải do con người điều khiển dẫn đầu sẽ kéo theo một đoàn xe tải tự động phía sau, tất cả được liên kết bằng cảm biến và truyền thông giữa các phương tiện. Cách tiếp cận này có thể giúp giảm lực cản khí động học, giảm tiêu thụ năng lượng, giảm diện tích chiếm dụng trên đường và tăng mức độ an toàn trong nhiều tình huống vận hành.

Ngày nay, trọng tâm của các phương tiện thương mại tự lái không chỉ là xe tải đường dài mà còn là các phương tiện giao hàng cỡ nhỏ cho “last-mile delivery”. Các công ty như Daimler, Volvo, Navistar, Paccar, Ford Otosan, Waymo Via và Tesla Semi đều là những ví dụ đáng chú ý trong xu hướng này.

Nhưng phần thưởng dài hạn sẽ rất lớn:

• Ít tai nạn hơn do lỗi người lái, đồng nghĩa với ít thương tích và tử vong hơn
• Ít hư hỏng phương tiện và tài sản hơn
• Tiêu thụ năng lượng thấp hơn nhờ tối ưu luồng giao thông và chia sẻ hành trình
• Hệ thống giao thông thông minh hơn, giúp giảm ùn tắc trên các tuyến đường đông đúc

Tóm lại, ADAS là một trong những hướng phát triển quan trọng nhất của ngành ô tô hiện đại. Bên cạnh xu hướng xe hybrid và xe điện, ADAS trực tiếp tác động đến khía cạnh quan trọng nhất của di chuyển: sự an toàn của con người. Khi hơn 90% tai nạn giao thông có liên quan đến lỗi con người, mọi tiến bộ trong ADAS đều mang lại giá trị rất rõ ràng trong việc giảm thương tích và tử vong. Chính vì thế, ADAS không chỉ là công nghệ hỗ trợ lái - mà còn là nền tảng cốt lõi của giao thông thông minh trong tương lai.