LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
TÓM TẮT
Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa trên toàn cầu hiện nay, ngành công nghiệp ô tô trên toàn thế giới cũng như ở nước ta cũng đang tăng trưởng rất ấn tượng, số lượng phương tiện được sản xuất ra hằng năm cũng tăng theo từng năm. Nền kinh tế của thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng đang khá ổn định nên đời sống của người dân càng đủ đầy, ô tô bắt đầu trở thành sản phẩm được chú ý và chi tiêu với nhiều người hơn. Đặc biệt sản lượng tiêu thụ ô tô năm 2021 tại Việt Nam tăng 3% so với năm 2020 với tổng sản lượng đạt 204.149 xe. Bên cạnh đó ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển cho cá nhân nữa, nó còn là phương tiện phục vụ công việc của các công ty để di chuyển hàng hóa, tạo thêm công việc cho xã hội như tài xế, các kĩ thuật viên,...Do đó bằng lái xe ô tô dần được quan trọng hóa trong xã hội ngày nay. Tuy nhiên không phải ai cũng có thể dễ dàng vượt qua kì sát hạch lái xe, đặc biệt là ở bài thi sa hình. Đối với những người không có xe từ trước hay không có cơ hội tập quá thường xuyên thì sẽ gặp khó khăn trong thời gian đầu tiếp xúc với xe và sa hình. Nhìn thấy được điều này, nhóm quyết định thực hiện đồ án “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THI SÁT HẠCH LÁI XE B1”.
Trong quá trình thực hiện, nhóm đã tìm hiểu phần mềm “Visual Studio” là phần mềm được thiết kế bởi Microsoft với mục đích trong việc hỗ trợ lập trình wedsite. Còn Unity là một công cụ phát triển game đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies. Việc áp dụng hai phần mềm này là phương án tốt nhất cho đồ án này bởi tính thân thiện của cả hai ứng dụng. Visual studio hỗ trợ về phần viết code, scripts cho đồ án còn Unity thì giúp cho việc thiết kế các model hay việc xử lí các va chạm được mượt mà hơn. Đồng thời mô phỏng quá trình khi người sử dụng lái xe bằng kết hợp với các phần cứng và Arduino để người sử dụng có cảm giác chân thực nhất khi thi bài thi sa hình.
Sau quá trình thực hiện, nhóm đã giải quyết được các vấn đề đã đặt ra từ ban đầu. Trong quá trình thực hiện nhóm có tham khảo một số tài liệu trong và ngoài nước, sự định hướng của GVHD để thực hiện đề tài một cách hoàn thiện. Kết quả, nhóm đã tạo ra phần mềm thi sa hình B1, đồng thời mô phỏng được phần cứng đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như tăng ga, phanh, đánh lái... Mặc dù vậy, đề tài vẫn còn một số hạn chế về phần
ii
cứng và độ delay gữi tín hiệu khi kết nối Arduino với Unity. Quá trình tính toán, thiết kế và kết quả thực hiện của đề tài được trình bày ở báo cáo này.
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................i
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ii MỤC LỤC..........................................................................................................................iv CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH........................................................................................................ viii DANH MỤC BẢNG...........................................................................................................x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................................1
1.1. Mục đích đề tài.........................................................................................................1 1.2. Thực trạng hiện tại ..................................................................................................2 1.2.1. Tình hình trong nước........................................................................................2 1.2.2. Tình hình nước ngoài........................................................................................2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu...........................................................................................4 1.4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu ....................................................................4 1.4.1. Phương pháp tiếp cận .......................................................................................4 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................4 1.5. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................4 1.6. Các nội dung chính trong đề tài .............................................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VISUAL STUDIO, ARDUINO, VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC...............................................................................................................6
2.1. Visual studio .............................................................................................................6 2.2. Unity..........................................................................................................................7 2.2.1. Khái niệm Unity ................................................................................................7 2.2.2. Các chức năng cơ bản của Unity .....................................................................8 2.2.3. Ưu và nhược điểm của Unity ...........................................................................8 2.2.4. Tìm hiểu về Unity Engine ............................................................................... 11 2.3. Arduino ...................................................................................................................16 2.3.1. Arduino IDE ....................................................................................................16 2.3.2. Arduino Uno ....................................................................................................16 2.4. Các linh kiện để mô phỏng ...................................................................................19 2.4.1. Biến trở - Mô phỏng tín hiệu bàn đạp ga và phanh.....................................19
iv
2.4.2. Mạch điện khiểu góc quay Encoder – Mô phỏng tín hiệu vô lăng .............20
2.4.3. Công tắc xoay nhả 3 tay số - Mô phỏng tín hiệu tay số trên xe ..................21 2.4.4. Công tắc gạt – Mô phỏng tín hiệu xi nhan .......................................................23 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TRÊN UNITY .......................................24 3.1. Tổng quan các bước mô hình hóa ........................................................................24 3.1.1. Thiết kế các model...........................................................................................24 3.1.2. Xử lý va chạm ..................................................................................................26 3.1.3. Xử lý các UI và camera...................................................................................29 3.2. Lập trình điều khiển..............................................................................................32 3.2.1. Lập trình xử lý UI ...........................................................................................32 3.2.2. Lập trình xử lý bài thi.....................................................................................35 3.2.3. Lập trình xử lý camera ...................................................................................38 CHƯƠNG 4: LIÊN KẾT UNITY VÀ ARDUINO ........................................................43 4.1. Thu tín hiệu Arduino.............................................................................................43 4.1.1. Sơ đồ liên kết biến trở với Arduino ...............................................................44 4.1.2. Sơ đồ liên kết mạch điều khiển góc quay Encoder với Arduino .................44 4.1.3. Sơ đồ liên kết công tắc gạt với Arduino ........................................................45 4.1.4. Sơ đồ liên kết công tắc 3 tay số với Arduino.................................................45 4.1.4. Tín hiệu Arduino nhận được ..........................................................................45 4.2. Kết nối với Unity....................................................................................................51 4.2.1. Tín hiệu đánh lái..............................................................................................51 4.2.2. Tín hiệu khi xe ở tay số N ...............................................................................52 4.2.3. Tín hiệu khi xe ở tay số D ...............................................................................53 4.2.4. Tín hiệu khi xe ở tay số R ...............................................................................55 4.2.5. Tín hiệu xi nhan trái .......................................................................................56 4.2.6. Tín hiệu xi nhan phải ......................................................................................57 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN .....................................................................58 5.1. Kết quả ...................................................................................................................58 5.1.1. Lý thuyết ..........................................................................................................58 5.1.2. Sản phẩm..........................................................................................................58 5.1.3 Hướng dẫn sử dụng mô hình...........................................................................64 5.2. Kết luận ..................................................................................................................72 5.2.1. Đánh giá ...........................................................................................................72
v
5.2.2. Kiến nghị ..........................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................74 PHỤ LỤC..........................................................................................................................76
vi
CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT – Thông tư
BGTVT – Bộ giao thông vận tải VS – Visual Studio
vii
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Giao diện cơ bản của một chương trình Visual Studio........................................6 Hình 2.2: Giao diện cơ bản của một Unity Editor .............................................................11 Hình 2.3: Cửa sổ Scene......................................................................................................11 Hình 2.4: Cửa sổ Hierarchy ...............................................................................................12 Hình 2.5: Cửa sổ Game......................................................................................................13 Hình 2.6: Cửa sổ Project....................................................................................................13 Hình 2.7: Cửa sổ Insspector...............................................................................................14 Hình2.8: GiaodiệncơbảnlậptrìnhArduino...................................................................16 Hình 2.9: Sơ đồ chi tiết Arduino Uno R3 ..........................................................................17 Hình 2.10: Sơ đồ chân Atmega328 ....................................................................................18 Hình 2.11: Biến trở ............................................................................................................20 Hình 2.12: Mạch điều khiển góc quay Encoder.................................................................20 Hình 2.13: Vị trí công tắc tay số N ....................................................................................21 Hình 2.14: Vị trí công tắc tay số D ....................................................................................22 Hình 2.15: Vị trí công tắc tay số R ....................................................................................22 Hình 2.16: Công tắc gạt .....................................................................................................23
Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:
Hình 3.9:
Hình 3.10: Code xử lý UI (1).............................................................................................33 Hình 3.11: Code xử lý UI (2).............................................................................................34 Hình 3.12: Code xử lý UI (3).............................................................................................34 Hình 3.13: Code xử lý UI (4).............................................................................................35 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài thi kiểm tra tín hiệu ...............................36 Hình 3.15: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài kiểm tra dừng đỗ ...................................37 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài kiểm tra va chạm...................................38 Hình 3.17: Lưu đồ xử lý trong hàm Start của camera .......................................................39 Hình 3.18: Lưu đồ xử lý hàm Update của camera.............................................................41 Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng phần cứng ...............................................................................43 Hình 4.2: Sơ đồ liên kết các chân ......................................................................................43 Hình 4.3: Sơ đồ liên kết biến trở với Arduino ...................................................................44 Hình 4.4: Sơ đồ liên kết mạch điều khiển góc quay Encoder với Arduino .......................44 Hình 4.5: Sơ đồ liên kết công tắc gạt với Arduino ............................................................45 Hình 4.6: Sơ đồ liên kết công tắc 3 tay số với Arduino.....................................................45 Hình 4.7: Tay số xe N ........................................................................................................46 Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số N ..........................................................46
Mô hình xe ........................................................................................................25 Mô hình sa hình .................................................................................................26 Công cụ để tạo collider ......................................................................................28 Thông số trong component Collinder ................................................................29 Pause and relay button .......................................................................................30 Signal Button( xi_nhan, Hazard) .......................................................................30 Announcement text ............................................................................................31 Score Text ..........................................................................................................31 Inspector Camera ...............................................................................................32
viii
Hình 4.9: Tay số xe D ........................................................................................................47 Hình 4.10: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số D ........................................................47 Hình 4.11: Tay số xe R.......................................................................................................48 Hình 4.12: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số R ........................................................48 Hình 4.13: Tín hiệu xi nhan trái.........................................................................................49 Hình 4.14: Tín hiệu xi nhan phải .......................................................................................49 Hình 4.15: Tín hiệu chân ga...............................................................................................50 Hình 4.16: Tín hiệu chân phanh.........................................................................................50 Hình 4.17: Tín hiệu thay đổi góc quay ..............................................................................51 Hình 4.18: Chuyển đổi tính hiệu góc đánh lái ...................................................................51 Hình 4.19: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số N ..........................................52 Hình 4.20: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số D ..........................................53 Hình 4.21: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số R ..........................................55 Hình 4.22: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu xi nhan trái ...................................................56 Hình 4.23: Lưu đồ xử lý thuật toán tín hiệu xi nhan phải..................................................57 Hình 5.1: Bài thi xuất phát.................................................................................................59 Hình 5.2: Bài thi dừng xe và khởi hành ngang dốc ...........................................................59 Hình 5.3: Bài thi đường vuông góc ...................................................................................60 Hình 5.4: Bài thi qua ngã tư có tín hiệu điều khiển giao thông .........................................61 Hình 5.5: Bài thi dừng xe nơi có đường sắt cắt ngang ......................................................61 Hình 5.6: Bài thi tăng tốc...................................................................................................62 Hình 5.7: Bài thi ghép ngang .............................................................................................63 Hình 5.8: Bài thi trượt........................................................................................................63 Hình 5.9: Bài thi đỗ............................................................................................................64 Hình 5.10: Các vạch báo bài thi.........................................................................................64 Hình 5.11: Công tắc ở tay số D..........................................................................................65 Hình 5.12: Công tắc ở tay số R..........................................................................................65 Hình 5.13: Vạch xuất phát .................................................................................................66 Hình 5.14: Biển báo nơi có vạch qua đường cho người đi bộ ...........................................67 Hình 5.15: Vạch qua đường dành cho người đi bộ............................................................67 Hình 5.16: Biển báo đoạn đường dốc ................................................................................68 Hình 5.17: Biển báo vào qua vệt bánh xe ..........................................................................69 Hình 5.18: Biển báo nơi có tín hiệu đèn giao thông ..........................................................70 Hình 5.19: Biển báo tốc độ tối thiểu..................................................................................71 Hình 5.20: Biển báo giới hạn tốc độ ..................................................................................71 Hình 5.21: Biển báo kết thúc .............................................................................................72
ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 ......................................... 17
x
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Mục đích đề tài
Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa trên toàn cầu hiện nay, ngành công nghiệp ô tô trên toàn thế giới cũng như ở nước ta cũng đang tăng trưởng rất ấn tượng, số lượng phương tiện được sản xuất ra hằng năm cũng tăng theo từng năm. Nền kinh tế của thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng đang khá ổn định nên đời sống của người dân càng đủ đầy, ô tô bắt đầu trở thành sản phẩm được chú ý và chi tiêu với nhiều người hơn. Bên cạnh đó ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển cho cá nhân nữa, nó còn là phương tiện phục vụ công việc của các công ty để di chuyển hàng hóa, tạo thêm công việc cho xã hội như tài xế, các kĩ thuật viên... Do đó bằng lái xe ô tô dần được quan trọng hóa trong xã hội ngày nay. Tuy nhiên không phải ai cũng có thể dễ dàng vượt qua kì sát hạch lái xe, đặc biệt là ở bài thi sa hình. Đối với những người không có xe từ trước hay không có cơ hội tập quá thường xuyên thì sẽ gặp khó khăn trong thời gian đầu tiếp xúc với xe và sa hình. Nhìn thấy được điều này, nhóm quyết định thực hiện đồ án “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THI SÁT HẠCH LÁI XE”.
Phần mềm “Visual Studio” là phần mềm được thiết kế bởi Microsoft với mục đích trong việc hỗ trợ lập trình website. Còn Unity là một công cụ phát triển game đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies. Việc áp dụng hai phần mềm này là phương án tốt nhất cho đồ án này bởi tính thân thiện của cả hai ứng dụng. Visual studio hỗ trợ về phần viết code, scripts cho đồ án còn Unity thì giúp cho việc thiết kế các model hay việc xử lí các va chạm được mượt mà hơn, sát với trải nghiệm lái xe ngoài đời thật nhất có thể.
Trong bài báo cáo này, nhóm tập trung vào việc nghiên cứu phần mềm Visual Studio, Unity và từ đó tiến hành xây dựng hệ thống mô phỏng nhằm giúp cho những người mới tiếp xúc với ô tô có thể tiếp cận một cách dễ dàng hơn trong việc điều khiển ô tô một cách mô phỏng thông qua hệ thống trên trước khi được điều khiển trên xe thực tế. Mục tiêu chính của đề tài gồm:
• Tìm hiểu cơ sở lý thuyết phần mềm Visual Studio.
• Tìm hiểu cơ sở lý thuyết phần mềm Unity.
• Nghiên cứu tổng quan về phần cứng cần thiết để điều khiển.
• Xây dựng và mô phỏng đề tài trên Unity và Visual Studio.
• Đánh giá kết quả mô phỏng.
1
1.2. Thực trạng hiện tại
1.2.1. Tình hình trong nước
Cuối năm 2020, Thông tư 38/2019/TT-BGTVT đã được ban hành bởi bộ Giao Thông Vận Tải. Trong thông tư này, bộ có đề cập đến vấn đề bắt đầu từ ngày 1/1/2021, nhiều quyết định quan trọng về đào tạo và thi sát hạch cấp giấy phép lái xe ô tô các hạng sẽ chính thức có hiệu lực.
Trong những quy định trong thông tư thì quy định về thực hiện nội dung sử dụng thiết bị mô phỏng trong chương trình đào tạo và bài thi sát hạch được quan tâm hơn cả.. Cụ thể, Thông tư 38/2019/TT-BGTVT đã nêu rõ: “Kể từ ngày 1/1/2021, tất cả các trung tâm đào tạo và sát hạch lái xe ô tô phải thêm nội dung đào tạo lái xe trên thiết bị mô phỏng vào chương trình đào tạo”. [1]
Do đó, học viên lái xe sẽ phải tham gia bài luyện tập kỹ thuật lái xe bao gồm học trên “phần mềm mô phỏng 120 tình huống giao thông” và học thực hành lái xe trên ca bin mô phỏng thực tế ô tô.
Sau đó, bắt đầu từ ngày 01/07/2022, quy trình thi sát hạch lái xe ô tô sẽ có sự thay đổi bằng việc áp dụng thi mô phỏng vào quy trình sát hạch. Các phần thi do vậy sẽ gồm có:
• Thi sát hạch lý thuyết lái xe.
• Thi sát hạch lái xe trên phần mềm mô phỏng.
• Thi sát hạch lái xe trong cabin.
• Thi sát hạch lái xe trong hình (thi sa hình).
• Thi sát hạch lái xe đường trường.
1.2.2. Tình hình nước ngoài
Các cabin mô phỏng lái xe đã ra đời khá sớm ở nước ngoài. Không dừng lại ở việc là chỉ có thể nhìn bằng mắt thường và đánh giá, thì họ còn trang bị thêm một công nghệ rất nổi tiếng thời điểm hiện nay – công nghệ 3D. Sự kết hợp này giúp cho người điều khiển cảm nhận vô cùng chân thật, giúp cho họ có cảm giác như đang điều khiển ngoài trời từ đó giúp họ có cái nhìn, cảm giác chân thật nhất khi sử dụng mô phỏng.
Năm 2012, giáo sư Zsolt Szalay cùng các cộng sự đã nghiên cứu về dề tài
“Development of a Vehicle Simulator Based on a Real Car for Research and Education
Purposes”, đề tài này được in trong volumn 8 của cuốn sách “Proceedings of the FISITA
2
2012 World Automotive Congress” được xuất bản năm 2013. Đây là đề tài nghiên cứu và chế tạo phần mềm mô phỏng trên một chiếc ô tô thật nhằm mục đích nghiên cứu và học tập. Đề tài đã sử dụng mạch Can để đọc các tín hiệu trong thời gian thực, nhằm tạo vùng dữ liệu cho chương trình mô phỏng. Chương trình mô phỏng này chủ yếu sử dụng các thuật toàn và các công cụ trên phần mềm Carsim. Đó là nền tảng cho các chương trình mô phỏng ngày càng được chú trọng và phát triển đầu tiên là cho mục đích học tập và nghiên cứu. [2]
Mặc dù, trên thế giới đã phát triển những hệ thống mô phỏng phương tiện này được một thời gian khá dài nhưng không vì thế mà tính quan trong của các hệ thống này bị coi nhẹ. Các hệ thống mô phỏng vẫn luôn được quan tâm nâng cấp và thảo luận trên các diễn đàn và các hội nghị khoa học.
Vào năm 2021, ông ERFAN DANESHPAJOOH với sự giúp đỡ của các giáo sư tại “Central de Nantes”- một trường kỹ thuật ở Pháp đã có một bài báo cáo đề cập đến vấn đề “Simulation in Automotive research and development”. Bài báo cáo đã nêu bật lên tầm quan trọng của việc mô phỏng trong nhiều phương diện của ngành ô tô như động lực học, khí đông học, điện...Đề tài đã sử dụng SIMULINK để thực hiện chương trình mô phỏng của họ. [3]
Ngoài đó ra, ở một số nước thì ngoài hệ thống mô phỏng lái xe trên cabin thì còn có một số trò chơi điện tử giúp họ có thể tự trải nghiệm tại nhà mà không cần đi đến trung tâm lái xe để sử dụng mô phỏng. Từ đó, người điều khiển có thể tự tin hơn nhiều khi tiếp xúc đến với xe thật ngoài đời và họ có thể điều khiển xe một cách dễ dàng và an toàn hơn trước.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này nhóm tập trung nghiên cứu:
• Phần mềm Visual Studio.
• Phần mềm Unity.
• Adruino và các thiết bị điều khiển phần cứng (vô lăng, chân ga, chân
phanh...).
• Cách thức giao tiếp liên kết giữa phần mềm và phần cứng (Unity và
Adruino).
3
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Do thời gian thực hiện đề tài và kinh phí không nhiều nên nhóm chỉ tập trung vào việc phát triển phần mềm, mô phỏng những tín hiệu điều khiển, các bài thi sa hình dựa trên những số liệu sát với bài thi sa hình thực tế nhất và một phần nhỏ hệ thống phần cứng như: biến trở (mô phỏng bàn đạp ga, bàn đạp phanh), công tắc 3 tay số (mô phỏng tay số), mạch điều khiển góc quay encoder (mô phỏng vô lăng), công tắc gạt( mô phỏng công tắc điều khiển xi nhan) để người dùng điều khiển xe có được cảm giác chân thực hơn.
1.4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp tiếp cận
Tiếp cận từ những kiến thức cơ bản về lập trình C# và Adruino, cách sử dụng phần mềm Visual Studio, hiểu được cách thức hoạt động của phần mềm Unity, các linh kiện điều khiển phần cứng.
Tìm hiểu về các thông tư, quyết định về vấn đề áp dụng bài thi mô phỏng cho các cuộc thi sát hạch giấy phép lái xe.
Tìm hiều về các quy định về kích thước của sân thi sa hình, các quy định tính điểm ở các bài thi sa hình.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng các tài liệu hướng dẫn về phần mềm có sẵn khi tải phần mềm, các tài liệu hướng dẫn trên Internet, các bài báo khoa học có liên quan.
1.5. Nội dung nghiên cứu
• Cơ sở lý thuyết về phần mềm Visual Studio.
• Cơ sở lý thuyết về phần mềm Unity.
• Cơ sở lý thuyết về Arduino.
• Cách giao tiếp giữa Unity và Adruino.
• Mô phỏng hệ thống trên Unity.
• Phân tích và đánh giá kết quả đạt được so với hệ thống thực tế và xe đời thật. 1.6. Các nội dung chính trong đề tài
Đề tài gồm 6 chương:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về Visual Studio, Unity, Adruino và các thiết bị khác.
4
Chương 3: Mô hình hóa hệ thống trên Unity. Chương 4: Liên kết Unity và Adruino. Chương 5: Kết quả và kết luận
5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VISUAL STUDIO, ARDUINO, VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC
2.1. Visual studio
Hình 2.1: Giao diện cơ bản của một chương trình Visual Studio
Visual Studio (VS) là một phần mềm được phát hành bởi Microsoft- một trong những tập đoàn về phát triển phần mềm công nghệ nổi tiếng. Nó hỗ trợ trong việc lập trình, nghiên cứu và phát triển websites, ứng dụng. Phần mềm này là tập hợp hầu như toàn bộ những gì liên quan đến việc phát triển ứng dụng như là trình thiết kế, chỉnh sửa mã, gỡ lỗi. Nói một cách đơn giản thì ta có thể viết code, chỉnh sửa thiết kể ứng dụng một cách dễ dàng chỉ với một phần mềm là Visual Studio. [4]
Hiện nay, Visual Studio có 2 phiên bản chính là VS Enterprise và VS Professional. Đây là những phiên bản cao cấp được yêu cầu trả phí và được sử dụng nhiều bởi các công ty chuyên về lập trình và phát triển chương trình. Ngoài ra, đối với đối tương người dùng chỉ để nghiên cứu và tiếp cận bước đầu với lập trình thì còn có thể sử dụng một phiên bản Community là phiên bản miễn phí cung cấp cho người dùng những chức năng cơ bản nhất.
Visual Studio được đánh giá là phần mềm lập trình hàng đầu bởi các chức năng hấp dẫn sau:
• Đa nền tảng: Người dùng có thể viết code trên nhiều nền tảng khác nhau như Windows, Linux và Mac Systems khi sử dụng VS.
6
• Đa ngôn ngữ lập trình: VS sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C#, C/C++, Visual Basic, Arduino, ....
• Kho tiện ích mở rộng phong phú: VS hỗ trợ người dùng tải các tiện ích mở rộng khi muốn sử dụng một ngôn ngữ khác trong khi lập trình mà không ảnh hưởng đến hiệu năng của phần mềm.
• Lưu trữ phân cấp: các tệp dữ liệu mã nguồn đều được lưu trữ trong thư mục tương tự nhau.
• Kho lưu trữ an toàn: phần mềm được kết nối với kho lưu trữ an toàn được sử dụng nhiều hiện nay – GIT.
• Màn hình đa nhiệm: cung cấp khả năng giúp người dùng cùng lúc mở nhiều thư mục, tập tin không liên quan với nhau.
• Hỗ trợ viết code: xuất hiện các đề xuất khi viết code, một số tùy chọn để thay thế về code cho lập trình viên thuận tiện và nhanh chóng hơn.
• Hỗ trợ thiết bị đầu cuối: hỗ trợ người sử dụng không nhất thiết phải chuyển liên tục giữa các màn hình trong quá trình sử dụng.
• Hỗ trợ Git: các mã code có thể thay đổi và lưu lại trên phền mềm cho các công việc phát triển sau.
• Intellisense: thông báo khi xuất hiện những đoạn mã thiếu, nhắc nhở lập trình viên, gợi ý cách sửa đổi, khai báo biến tự động, giúp bổ sung cú pháp chưa đầy đủ, ...
• chức năng comment: cho phép người lập trình để lại ghi chú, giúp họ có thể ghi nhớ công việc cần thiết một cách dễ dàng hơn, không bỏ quên bất kỳ bước quan trọng nào. Đồng thời cũng giúp người phát triển sau có thể dễ dàng đọc hiểu code.
2.2. Unity
2.2.1. Khái niệm Unity
Unity là một công cụ được sản xuất và phát triển bởi Unity Technologies, ta có thể tạm hiểu nó là công cụ phát triển game đa nền tảng- “cross- flatform game engine”. Game engine này được sử dụng để phát trển game, phần mềm mô phỏng trên PC, consoles, thiết bị di động và trên websites. [5]
7
Unity có khả năng giúp đỡ lập trình viên làm ra những phần mềm 3D hay 2D được lập trình dựa trên ba ngôn ngữ chủ yếu là Boo, UnityScript và C#. Trong đó, ngôn ngữ được các nhà phát triển ưu tiên sử dụng hơn cả là C#.
2.2.2. Các chức năng cơ bản của Unity
• Unity hỗ trợ tạo các giao diện người dùng (UI) của chương trình như textbox, drop bar...
• Cung cấp công cụ hỗ trợ thiết kế đồ họa cho các hình ảnh, vật thể 2D và 3D
• Networking: giúp đỡ nhà phát triển tạo cộng đồng, khuyến khích có nhiều Users sử dụng cùng lúc, tăng tính kết nối cho chương trình.
• Hỗ trợ kết nối và sử dụng với các nền tảng hiện đại và thú vị như AR (Augmented reality) và VR (Virtual reality).
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
TÓM TẮT
Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa trên toàn cầu hiện nay, ngành công nghiệp ô tô trên toàn thế giới cũng như ở nước ta cũng đang tăng trưởng rất ấn tượng, số lượng phương tiện được sản xuất ra hằng năm cũng tăng theo từng năm. Nền kinh tế của thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng đang khá ổn định nên đời sống của người dân càng đủ đầy, ô tô bắt đầu trở thành sản phẩm được chú ý và chi tiêu với nhiều người hơn. Đặc biệt sản lượng tiêu thụ ô tô năm 2021 tại Việt Nam tăng 3% so với năm 2020 với tổng sản lượng đạt 204.149 xe. Bên cạnh đó ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển cho cá nhân nữa, nó còn là phương tiện phục vụ công việc của các công ty để di chuyển hàng hóa, tạo thêm công việc cho xã hội như tài xế, các kĩ thuật viên,...Do đó bằng lái xe ô tô dần được quan trọng hóa trong xã hội ngày nay. Tuy nhiên không phải ai cũng có thể dễ dàng vượt qua kì sát hạch lái xe, đặc biệt là ở bài thi sa hình. Đối với những người không có xe từ trước hay không có cơ hội tập quá thường xuyên thì sẽ gặp khó khăn trong thời gian đầu tiếp xúc với xe và sa hình. Nhìn thấy được điều này, nhóm quyết định thực hiện đồ án “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THI SÁT HẠCH LÁI XE B1”.
Trong quá trình thực hiện, nhóm đã tìm hiểu phần mềm “Visual Studio” là phần mềm được thiết kế bởi Microsoft với mục đích trong việc hỗ trợ lập trình wedsite. Còn Unity là một công cụ phát triển game đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies. Việc áp dụng hai phần mềm này là phương án tốt nhất cho đồ án này bởi tính thân thiện của cả hai ứng dụng. Visual studio hỗ trợ về phần viết code, scripts cho đồ án còn Unity thì giúp cho việc thiết kế các model hay việc xử lí các va chạm được mượt mà hơn. Đồng thời mô phỏng quá trình khi người sử dụng lái xe bằng kết hợp với các phần cứng và Arduino để người sử dụng có cảm giác chân thực nhất khi thi bài thi sa hình.
Sau quá trình thực hiện, nhóm đã giải quyết được các vấn đề đã đặt ra từ ban đầu. Trong quá trình thực hiện nhóm có tham khảo một số tài liệu trong và ngoài nước, sự định hướng của GVHD để thực hiện đề tài một cách hoàn thiện. Kết quả, nhóm đã tạo ra phần mềm thi sa hình B1, đồng thời mô phỏng được phần cứng đáp ứng được các yêu cầu cơ bản như tăng ga, phanh, đánh lái... Mặc dù vậy, đề tài vẫn còn một số hạn chế về phần
ii
cứng và độ delay gữi tín hiệu khi kết nối Arduino với Unity. Quá trình tính toán, thiết kế và kết quả thực hiện của đề tài được trình bày ở báo cáo này.
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................i
TÓM TẮT .......................................................................................................................... ii MỤC LỤC..........................................................................................................................iv CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH........................................................................................................ viii DANH MỤC BẢNG...........................................................................................................x CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................................1
1.1. Mục đích đề tài.........................................................................................................1 1.2. Thực trạng hiện tại ..................................................................................................2 1.2.1. Tình hình trong nước........................................................................................2 1.2.2. Tình hình nước ngoài........................................................................................2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu...........................................................................................4 1.4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu ....................................................................4 1.4.1. Phương pháp tiếp cận .......................................................................................4 1.4.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................4 1.5. Nội dung nghiên cứu ...............................................................................................4 1.6. Các nội dung chính trong đề tài .............................................................................4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VISUAL STUDIO, ARDUINO, VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC...............................................................................................................6
2.1. Visual studio .............................................................................................................6 2.2. Unity..........................................................................................................................7 2.2.1. Khái niệm Unity ................................................................................................7 2.2.2. Các chức năng cơ bản của Unity .....................................................................8 2.2.3. Ưu và nhược điểm của Unity ...........................................................................8 2.2.4. Tìm hiểu về Unity Engine ............................................................................... 11 2.3. Arduino ...................................................................................................................16 2.3.1. Arduino IDE ....................................................................................................16 2.3.2. Arduino Uno ....................................................................................................16 2.4. Các linh kiện để mô phỏng ...................................................................................19 2.4.1. Biến trở - Mô phỏng tín hiệu bàn đạp ga và phanh.....................................19
iv
2.4.2. Mạch điện khiểu góc quay Encoder – Mô phỏng tín hiệu vô lăng .............20
2.4.3. Công tắc xoay nhả 3 tay số - Mô phỏng tín hiệu tay số trên xe ..................21 2.4.4. Công tắc gạt – Mô phỏng tín hiệu xi nhan .......................................................23 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG TRÊN UNITY .......................................24 3.1. Tổng quan các bước mô hình hóa ........................................................................24 3.1.1. Thiết kế các model...........................................................................................24 3.1.2. Xử lý va chạm ..................................................................................................26 3.1.3. Xử lý các UI và camera...................................................................................29 3.2. Lập trình điều khiển..............................................................................................32 3.2.1. Lập trình xử lý UI ...........................................................................................32 3.2.2. Lập trình xử lý bài thi.....................................................................................35 3.2.3. Lập trình xử lý camera ...................................................................................38 CHƯƠNG 4: LIÊN KẾT UNITY VÀ ARDUINO ........................................................43 4.1. Thu tín hiệu Arduino.............................................................................................43 4.1.1. Sơ đồ liên kết biến trở với Arduino ...............................................................44 4.1.2. Sơ đồ liên kết mạch điều khiển góc quay Encoder với Arduino .................44 4.1.3. Sơ đồ liên kết công tắc gạt với Arduino ........................................................45 4.1.4. Sơ đồ liên kết công tắc 3 tay số với Arduino.................................................45 4.1.4. Tín hiệu Arduino nhận được ..........................................................................45 4.2. Kết nối với Unity....................................................................................................51 4.2.1. Tín hiệu đánh lái..............................................................................................51 4.2.2. Tín hiệu khi xe ở tay số N ...............................................................................52 4.2.3. Tín hiệu khi xe ở tay số D ...............................................................................53 4.2.4. Tín hiệu khi xe ở tay số R ...............................................................................55 4.2.5. Tín hiệu xi nhan trái .......................................................................................56 4.2.6. Tín hiệu xi nhan phải ......................................................................................57 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN .....................................................................58 5.1. Kết quả ...................................................................................................................58 5.1.1. Lý thuyết ..........................................................................................................58 5.1.2. Sản phẩm..........................................................................................................58 5.1.3 Hướng dẫn sử dụng mô hình...........................................................................64 5.2. Kết luận ..................................................................................................................72 5.2.1. Đánh giá ...........................................................................................................72
v
5.2.2. Kiến nghị ..........................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................74 PHỤ LỤC..........................................................................................................................76
vi
CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT – Thông tư
BGTVT – Bộ giao thông vận tải VS – Visual Studio
vii
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Giao diện cơ bản của một chương trình Visual Studio........................................6 Hình 2.2: Giao diện cơ bản của một Unity Editor .............................................................11 Hình 2.3: Cửa sổ Scene......................................................................................................11 Hình 2.4: Cửa sổ Hierarchy ...............................................................................................12 Hình 2.5: Cửa sổ Game......................................................................................................13 Hình 2.6: Cửa sổ Project....................................................................................................13 Hình 2.7: Cửa sổ Insspector...............................................................................................14 Hình2.8: GiaodiệncơbảnlậptrìnhArduino...................................................................16 Hình 2.9: Sơ đồ chi tiết Arduino Uno R3 ..........................................................................17 Hình 2.10: Sơ đồ chân Atmega328 ....................................................................................18 Hình 2.11: Biến trở ............................................................................................................20 Hình 2.12: Mạch điều khiển góc quay Encoder.................................................................20 Hình 2.13: Vị trí công tắc tay số N ....................................................................................21 Hình 2.14: Vị trí công tắc tay số D ....................................................................................22 Hình 2.15: Vị trí công tắc tay số R ....................................................................................22 Hình 2.16: Công tắc gạt .....................................................................................................23
Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:
Hình 3.9:
Hình 3.10: Code xử lý UI (1).............................................................................................33 Hình 3.11: Code xử lý UI (2).............................................................................................34 Hình 3.12: Code xử lý UI (3).............................................................................................34 Hình 3.13: Code xử lý UI (4).............................................................................................35 Hình 3.14: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài thi kiểm tra tín hiệu ...............................36 Hình 3.15: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài kiểm tra dừng đỗ ...................................37 Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán giải quyết các bài kiểm tra va chạm...................................38 Hình 3.17: Lưu đồ xử lý trong hàm Start của camera .......................................................39 Hình 3.18: Lưu đồ xử lý hàm Update của camera.............................................................41 Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng phần cứng ...............................................................................43 Hình 4.2: Sơ đồ liên kết các chân ......................................................................................43 Hình 4.3: Sơ đồ liên kết biến trở với Arduino ...................................................................44 Hình 4.4: Sơ đồ liên kết mạch điều khiển góc quay Encoder với Arduino .......................44 Hình 4.5: Sơ đồ liên kết công tắc gạt với Arduino ............................................................45 Hình 4.6: Sơ đồ liên kết công tắc 3 tay số với Arduino.....................................................45 Hình 4.7: Tay số xe N ........................................................................................................46 Hình 4.8: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số N ..........................................................46
Mô hình xe ........................................................................................................25 Mô hình sa hình .................................................................................................26 Công cụ để tạo collider ......................................................................................28 Thông số trong component Collinder ................................................................29 Pause and relay button .......................................................................................30 Signal Button( xi_nhan, Hazard) .......................................................................30 Announcement text ............................................................................................31 Score Text ..........................................................................................................31 Inspector Camera ...............................................................................................32
viii
Hình 4.9: Tay số xe D ........................................................................................................47 Hình 4.10: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số D ........................................................47 Hình 4.11: Tay số xe R.......................................................................................................48 Hình 4.12: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu tay số R ........................................................48 Hình 4.13: Tín hiệu xi nhan trái.........................................................................................49 Hình 4.14: Tín hiệu xi nhan phải .......................................................................................49 Hình 4.15: Tín hiệu chân ga...............................................................................................50 Hình 4.16: Tín hiệu chân phanh.........................................................................................50 Hình 4.17: Tín hiệu thay đổi góc quay ..............................................................................51 Hình 4.18: Chuyển đổi tính hiệu góc đánh lái ...................................................................51 Hình 4.19: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số N ..........................................52 Hình 4.20: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số D ..........................................53 Hình 4.21: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu khi xe ở tay số R ..........................................55 Hình 4.22: Lưu đồ thuật toán xử lý tín hiệu xi nhan trái ...................................................56 Hình 4.23: Lưu đồ xử lý thuật toán tín hiệu xi nhan phải..................................................57 Hình 5.1: Bài thi xuất phát.................................................................................................59 Hình 5.2: Bài thi dừng xe và khởi hành ngang dốc ...........................................................59 Hình 5.3: Bài thi đường vuông góc ...................................................................................60 Hình 5.4: Bài thi qua ngã tư có tín hiệu điều khiển giao thông .........................................61 Hình 5.5: Bài thi dừng xe nơi có đường sắt cắt ngang ......................................................61 Hình 5.6: Bài thi tăng tốc...................................................................................................62 Hình 5.7: Bài thi ghép ngang .............................................................................................63 Hình 5.8: Bài thi trượt........................................................................................................63 Hình 5.9: Bài thi đỗ............................................................................................................64 Hình 5.10: Các vạch báo bài thi.........................................................................................64 Hình 5.11: Công tắc ở tay số D..........................................................................................65 Hình 5.12: Công tắc ở tay số R..........................................................................................65 Hình 5.13: Vạch xuất phát .................................................................................................66 Hình 5.14: Biển báo nơi có vạch qua đường cho người đi bộ ...........................................67 Hình 5.15: Vạch qua đường dành cho người đi bộ............................................................67 Hình 5.16: Biển báo đoạn đường dốc ................................................................................68 Hình 5.17: Biển báo vào qua vệt bánh xe ..........................................................................69 Hình 5.18: Biển báo nơi có tín hiệu đèn giao thông ..........................................................70 Hình 5.19: Biển báo tốc độ tối thiểu..................................................................................71 Hình 5.20: Biển báo giới hạn tốc độ ..................................................................................71 Hình 5.21: Biển báo kết thúc .............................................................................................72
ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của Arduino Uno R3 ......................................... 17
x
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Mục đích đề tài
Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa trên toàn cầu hiện nay, ngành công nghiệp ô tô trên toàn thế giới cũng như ở nước ta cũng đang tăng trưởng rất ấn tượng, số lượng phương tiện được sản xuất ra hằng năm cũng tăng theo từng năm. Nền kinh tế của thế giới nói chung và nước ta nói riêng cũng đang khá ổn định nên đời sống của người dân càng đủ đầy, ô tô bắt đầu trở thành sản phẩm được chú ý và chi tiêu với nhiều người hơn. Bên cạnh đó ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển cho cá nhân nữa, nó còn là phương tiện phục vụ công việc của các công ty để di chuyển hàng hóa, tạo thêm công việc cho xã hội như tài xế, các kĩ thuật viên... Do đó bằng lái xe ô tô dần được quan trọng hóa trong xã hội ngày nay. Tuy nhiên không phải ai cũng có thể dễ dàng vượt qua kì sát hạch lái xe, đặc biệt là ở bài thi sa hình. Đối với những người không có xe từ trước hay không có cơ hội tập quá thường xuyên thì sẽ gặp khó khăn trong thời gian đầu tiếp xúc với xe và sa hình. Nhìn thấy được điều này, nhóm quyết định thực hiện đồ án “NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG THI SÁT HẠCH LÁI XE”.
Phần mềm “Visual Studio” là phần mềm được thiết kế bởi Microsoft với mục đích trong việc hỗ trợ lập trình website. Còn Unity là một công cụ phát triển game đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies. Việc áp dụng hai phần mềm này là phương án tốt nhất cho đồ án này bởi tính thân thiện của cả hai ứng dụng. Visual studio hỗ trợ về phần viết code, scripts cho đồ án còn Unity thì giúp cho việc thiết kế các model hay việc xử lí các va chạm được mượt mà hơn, sát với trải nghiệm lái xe ngoài đời thật nhất có thể.
Trong bài báo cáo này, nhóm tập trung vào việc nghiên cứu phần mềm Visual Studio, Unity và từ đó tiến hành xây dựng hệ thống mô phỏng nhằm giúp cho những người mới tiếp xúc với ô tô có thể tiếp cận một cách dễ dàng hơn trong việc điều khiển ô tô một cách mô phỏng thông qua hệ thống trên trước khi được điều khiển trên xe thực tế. Mục tiêu chính của đề tài gồm:
• Tìm hiểu cơ sở lý thuyết phần mềm Visual Studio.
• Tìm hiểu cơ sở lý thuyết phần mềm Unity.
• Nghiên cứu tổng quan về phần cứng cần thiết để điều khiển.
• Xây dựng và mô phỏng đề tài trên Unity và Visual Studio.
• Đánh giá kết quả mô phỏng.
1
1.2. Thực trạng hiện tại
1.2.1. Tình hình trong nước
Cuối năm 2020, Thông tư 38/2019/TT-BGTVT đã được ban hành bởi bộ Giao Thông Vận Tải. Trong thông tư này, bộ có đề cập đến vấn đề bắt đầu từ ngày 1/1/2021, nhiều quyết định quan trọng về đào tạo và thi sát hạch cấp giấy phép lái xe ô tô các hạng sẽ chính thức có hiệu lực.
Trong những quy định trong thông tư thì quy định về thực hiện nội dung sử dụng thiết bị mô phỏng trong chương trình đào tạo và bài thi sát hạch được quan tâm hơn cả.. Cụ thể, Thông tư 38/2019/TT-BGTVT đã nêu rõ: “Kể từ ngày 1/1/2021, tất cả các trung tâm đào tạo và sát hạch lái xe ô tô phải thêm nội dung đào tạo lái xe trên thiết bị mô phỏng vào chương trình đào tạo”. [1]
Do đó, học viên lái xe sẽ phải tham gia bài luyện tập kỹ thuật lái xe bao gồm học trên “phần mềm mô phỏng 120 tình huống giao thông” và học thực hành lái xe trên ca bin mô phỏng thực tế ô tô.
Sau đó, bắt đầu từ ngày 01/07/2022, quy trình thi sát hạch lái xe ô tô sẽ có sự thay đổi bằng việc áp dụng thi mô phỏng vào quy trình sát hạch. Các phần thi do vậy sẽ gồm có:
• Thi sát hạch lý thuyết lái xe.
• Thi sát hạch lái xe trên phần mềm mô phỏng.
• Thi sát hạch lái xe trong cabin.
• Thi sát hạch lái xe trong hình (thi sa hình).
• Thi sát hạch lái xe đường trường.
1.2.2. Tình hình nước ngoài
Các cabin mô phỏng lái xe đã ra đời khá sớm ở nước ngoài. Không dừng lại ở việc là chỉ có thể nhìn bằng mắt thường và đánh giá, thì họ còn trang bị thêm một công nghệ rất nổi tiếng thời điểm hiện nay – công nghệ 3D. Sự kết hợp này giúp cho người điều khiển cảm nhận vô cùng chân thật, giúp cho họ có cảm giác như đang điều khiển ngoài trời từ đó giúp họ có cái nhìn, cảm giác chân thật nhất khi sử dụng mô phỏng.
Năm 2012, giáo sư Zsolt Szalay cùng các cộng sự đã nghiên cứu về dề tài
“Development of a Vehicle Simulator Based on a Real Car for Research and Education
Purposes”, đề tài này được in trong volumn 8 của cuốn sách “Proceedings of the FISITA
2
2012 World Automotive Congress” được xuất bản năm 2013. Đây là đề tài nghiên cứu và chế tạo phần mềm mô phỏng trên một chiếc ô tô thật nhằm mục đích nghiên cứu và học tập. Đề tài đã sử dụng mạch Can để đọc các tín hiệu trong thời gian thực, nhằm tạo vùng dữ liệu cho chương trình mô phỏng. Chương trình mô phỏng này chủ yếu sử dụng các thuật toàn và các công cụ trên phần mềm Carsim. Đó là nền tảng cho các chương trình mô phỏng ngày càng được chú trọng và phát triển đầu tiên là cho mục đích học tập và nghiên cứu. [2]
Mặc dù, trên thế giới đã phát triển những hệ thống mô phỏng phương tiện này được một thời gian khá dài nhưng không vì thế mà tính quan trong của các hệ thống này bị coi nhẹ. Các hệ thống mô phỏng vẫn luôn được quan tâm nâng cấp và thảo luận trên các diễn đàn và các hội nghị khoa học.
Vào năm 2021, ông ERFAN DANESHPAJOOH với sự giúp đỡ của các giáo sư tại “Central de Nantes”- một trường kỹ thuật ở Pháp đã có một bài báo cáo đề cập đến vấn đề “Simulation in Automotive research and development”. Bài báo cáo đã nêu bật lên tầm quan trọng của việc mô phỏng trong nhiều phương diện của ngành ô tô như động lực học, khí đông học, điện...Đề tài đã sử dụng SIMULINK để thực hiện chương trình mô phỏng của họ. [3]
Ngoài đó ra, ở một số nước thì ngoài hệ thống mô phỏng lái xe trên cabin thì còn có một số trò chơi điện tử giúp họ có thể tự trải nghiệm tại nhà mà không cần đi đến trung tâm lái xe để sử dụng mô phỏng. Từ đó, người điều khiển có thể tự tin hơn nhiều khi tiếp xúc đến với xe thật ngoài đời và họ có thể điều khiển xe một cách dễ dàng và an toàn hơn trước.
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này nhóm tập trung nghiên cứu:
• Phần mềm Visual Studio.
• Phần mềm Unity.
• Adruino và các thiết bị điều khiển phần cứng (vô lăng, chân ga, chân
phanh...).
• Cách thức giao tiếp liên kết giữa phần mềm và phần cứng (Unity và
Adruino).
3
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Do thời gian thực hiện đề tài và kinh phí không nhiều nên nhóm chỉ tập trung vào việc phát triển phần mềm, mô phỏng những tín hiệu điều khiển, các bài thi sa hình dựa trên những số liệu sát với bài thi sa hình thực tế nhất và một phần nhỏ hệ thống phần cứng như: biến trở (mô phỏng bàn đạp ga, bàn đạp phanh), công tắc 3 tay số (mô phỏng tay số), mạch điều khiển góc quay encoder (mô phỏng vô lăng), công tắc gạt( mô phỏng công tắc điều khiển xi nhan) để người dùng điều khiển xe có được cảm giác chân thực hơn.
1.4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp tiếp cận
Tiếp cận từ những kiến thức cơ bản về lập trình C# và Adruino, cách sử dụng phần mềm Visual Studio, hiểu được cách thức hoạt động của phần mềm Unity, các linh kiện điều khiển phần cứng.
Tìm hiểu về các thông tư, quyết định về vấn đề áp dụng bài thi mô phỏng cho các cuộc thi sát hạch giấy phép lái xe.
Tìm hiều về các quy định về kích thước của sân thi sa hình, các quy định tính điểm ở các bài thi sa hình.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng các tài liệu hướng dẫn về phần mềm có sẵn khi tải phần mềm, các tài liệu hướng dẫn trên Internet, các bài báo khoa học có liên quan.
1.5. Nội dung nghiên cứu
• Cơ sở lý thuyết về phần mềm Visual Studio.
• Cơ sở lý thuyết về phần mềm Unity.
• Cơ sở lý thuyết về Arduino.
• Cách giao tiếp giữa Unity và Adruino.
• Mô phỏng hệ thống trên Unity.
• Phân tích và đánh giá kết quả đạt được so với hệ thống thực tế và xe đời thật. 1.6. Các nội dung chính trong đề tài
Đề tài gồm 6 chương:
Chương 1: Tổng quan.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về Visual Studio, Unity, Adruino và các thiết bị khác.
4
Chương 3: Mô hình hóa hệ thống trên Unity. Chương 4: Liên kết Unity và Adruino. Chương 5: Kết quả và kết luận
5
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VISUAL STUDIO, ARDUINO, VÀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC
2.1. Visual studio
Hình 2.1: Giao diện cơ bản của một chương trình Visual Studio
Visual Studio (VS) là một phần mềm được phát hành bởi Microsoft- một trong những tập đoàn về phát triển phần mềm công nghệ nổi tiếng. Nó hỗ trợ trong việc lập trình, nghiên cứu và phát triển websites, ứng dụng. Phần mềm này là tập hợp hầu như toàn bộ những gì liên quan đến việc phát triển ứng dụng như là trình thiết kế, chỉnh sửa mã, gỡ lỗi. Nói một cách đơn giản thì ta có thể viết code, chỉnh sửa thiết kể ứng dụng một cách dễ dàng chỉ với một phần mềm là Visual Studio. [4]
Hiện nay, Visual Studio có 2 phiên bản chính là VS Enterprise và VS Professional. Đây là những phiên bản cao cấp được yêu cầu trả phí và được sử dụng nhiều bởi các công ty chuyên về lập trình và phát triển chương trình. Ngoài ra, đối với đối tương người dùng chỉ để nghiên cứu và tiếp cận bước đầu với lập trình thì còn có thể sử dụng một phiên bản Community là phiên bản miễn phí cung cấp cho người dùng những chức năng cơ bản nhất.
Visual Studio được đánh giá là phần mềm lập trình hàng đầu bởi các chức năng hấp dẫn sau:
• Đa nền tảng: Người dùng có thể viết code trên nhiều nền tảng khác nhau như Windows, Linux và Mac Systems khi sử dụng VS.
6
• Đa ngôn ngữ lập trình: VS sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như C#, C/C++, Visual Basic, Arduino, ....
• Kho tiện ích mở rộng phong phú: VS hỗ trợ người dùng tải các tiện ích mở rộng khi muốn sử dụng một ngôn ngữ khác trong khi lập trình mà không ảnh hưởng đến hiệu năng của phần mềm.
• Lưu trữ phân cấp: các tệp dữ liệu mã nguồn đều được lưu trữ trong thư mục tương tự nhau.
• Kho lưu trữ an toàn: phần mềm được kết nối với kho lưu trữ an toàn được sử dụng nhiều hiện nay – GIT.
• Màn hình đa nhiệm: cung cấp khả năng giúp người dùng cùng lúc mở nhiều thư mục, tập tin không liên quan với nhau.
• Hỗ trợ viết code: xuất hiện các đề xuất khi viết code, một số tùy chọn để thay thế về code cho lập trình viên thuận tiện và nhanh chóng hơn.
• Hỗ trợ thiết bị đầu cuối: hỗ trợ người sử dụng không nhất thiết phải chuyển liên tục giữa các màn hình trong quá trình sử dụng.
• Hỗ trợ Git: các mã code có thể thay đổi và lưu lại trên phền mềm cho các công việc phát triển sau.
• Intellisense: thông báo khi xuất hiện những đoạn mã thiếu, nhắc nhở lập trình viên, gợi ý cách sửa đổi, khai báo biến tự động, giúp bổ sung cú pháp chưa đầy đủ, ...
• chức năng comment: cho phép người lập trình để lại ghi chú, giúp họ có thể ghi nhớ công việc cần thiết một cách dễ dàng hơn, không bỏ quên bất kỳ bước quan trọng nào. Đồng thời cũng giúp người phát triển sau có thể dễ dàng đọc hiểu code.
2.2. Unity
2.2.1. Khái niệm Unity
Unity là một công cụ được sản xuất và phát triển bởi Unity Technologies, ta có thể tạm hiểu nó là công cụ phát triển game đa nền tảng- “cross- flatform game engine”. Game engine này được sử dụng để phát trển game, phần mềm mô phỏng trên PC, consoles, thiết bị di động và trên websites. [5]
7
Unity có khả năng giúp đỡ lập trình viên làm ra những phần mềm 3D hay 2D được lập trình dựa trên ba ngôn ngữ chủ yếu là Boo, UnityScript và C#. Trong đó, ngôn ngữ được các nhà phát triển ưu tiên sử dụng hơn cả là C#.
2.2.2. Các chức năng cơ bản của Unity
• Unity hỗ trợ tạo các giao diện người dùng (UI) của chương trình như textbox, drop bar...
• Cung cấp công cụ hỗ trợ thiết kế đồ họa cho các hình ảnh, vật thể 2D và 3D
• Networking: giúp đỡ nhà phát triển tạo cộng đồng, khuyến khích có nhiều Users sử dụng cùng lúc, tăng tính kết nối cho chương trình.
• Hỗ trợ kết nối và sử dụng với các nền tảng hiện đại và thú vị như AR (Augmented reality) và VR (Virtual reality).
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links