没有L3，就不需要DMS了吗？

很多人说，我可以跨过L3，解决人机接管的难题。实际上，不管是Uber的致命事故，还是特斯拉的数起交通事故，最后都把原因归结于司机或者安全员没有保持警惕。

然而，实际的原因都是系统本身存在的缺陷，比如Uber没有为系统保留最基本的安全冗余；特斯拉在感知上仍然存在很多缺陷，即便其已经在视觉感知上运行了复杂的神经网络系统。

不管是L几，这是从技术工程师的角度来看问题；实际上，对于消费者来说，哪怕是L2，都被认为是自动驾驶。这也是为什么特斯拉车主会在Autopilot启动后，就开始放松警惕。

更何况，在未来一段时间内，真正的无人驾驶也很可能不会到来（即便没有安全员，乘客也有需要提供一定的监控系统支持）。

今年初CES展上，宝马推出了最新的人机交互概念，DMS着眼于未来的时间，当我们不开车，而系统需要向车辆使用者提供相关信息。

宝马已经宣布计划在2021年之前推出更先进的L2和L3部分自动驾驶系统，有可能使用Seeing Machines公司提供的方案。

除了与宝马智能个人助理进行语音交流和一种新型的手势控制之外，新的眼球跟踪系统还会监测用户并做出反应。首个量产搭载就是2021年上市的宝马新一代旗舰纯电动车型iNEXT。

考虑到个性化是未来汽车科技的一个重要组成部分，DMS也将是融合人脸识别、身份认证、驾驶员监控、个性化车身控制等一系列功能的集合体。

广义DMS（衍生出CMS）很快将成为汽车制造商和供应商在他们的数字汽车产品组合中创造价值、建立品牌和能力提供了一个重要的机会。

一、最终目的就是安全

美国国家运输安全委员会(NTSB)今年2月结束的一项调查发现，Autopilot的局限性、驾驶员对该技术的过度依赖以及驾驶员自己的注意力分散导致了这起事故。

NTSB呼吁制定驾驶监控系统的标准，“以减少驾驶员的疏忽，防止自动化的自满情绪，并对可预见的自动化的滥用做出解释。”

从去年开始，越来越多的新车开始推出类似Autopilot Navigation的功能，实现高速公司到出入口匝道的自动驾驶。此外，当驾驶员通过转弯信号触发该功能时，可以自动改变车道。

然而，一些研究人员建议不要启用自动换道和超车系统。“即使这些系统能够在大多数情况下安全地执行这样的操作，驾驶员同时也更有可能对道路上正在发生的事情失去监督。”

就像一些用户手册所警示的那样：一种错误的安全意识可能会导致司机启动自动程序，而没有确认他们旁边的车道是空的。

研究人员表示，系统应该设计成与驾驶员共享控制，以防止注意力不集中，但目前很少有人接受这一理念。

“驾驶员对不与输入信号冲突的系统感觉更舒服，尤其是在弯道和其他具有挑战性的操作中。”同时，研究人员建议采用更可靠、更多样的监测方法，以判断驾驶员是否在集中注意力，并在注意力分散时重新集中注意力。

这意味着一个面向驾驶员的摄像头，测量方向盘的手握力（扭矩传感），以及驾驶员对视觉、听觉和身体上的注意力提醒和警报的反应速度，这些提醒和警报可以单独使用，也可以组合使用。

如果在一系列的升级之后，驾驶员仍然没有反应，系统应该设置危险灯，并逐渐使车辆减速到停止。这是无论任何等级自动驾驶都需要定义的最基本的安全机制。

DMS（驾驶员监控系统）是一种有效的技术，可以抑制驾驶员的注意力分散，从而减少交通事故；它不断地监视驾驶员的状态，并向驾驶员发出危险警报。

分心驾驶造成了80%的交通事故和25%的交通事故死亡，被称为“新的酒后驾驶”。尽管DMS本身并不新鲜，而且已经存在了大约20年，但直到它开始使用车载摄像头监控司机，这项技术才成为主流。

特斯拉是一个典型的例子，它只依赖方向盘扭矩来检测驾驶员对自动驾驶系统的注意力，而这种不充分是导致多起致命事故的一个因素。

早期版本的DMS使用方向盘传感器，直到图像传感器、摄像系统和软件的不断使用，这些技术使得DMS能够跟踪司机的眼睛，即使他们戴着墨镜或在晚上。

此外，还有使用摄像头和麦克风来测量面部和声音的复杂情绪和认知状态。基于人工智能和深度学习技术，通过分析面部和声音，了解由于认知负荷或愤怒、嗜睡等导致的身体和精神分心。

二、座舱与ADAS的融合点

DMS正在成为量产车的标配，然而，当工程师开始将这项技术应用到新车上时，需要考虑几个关键的设计因素。

通常，当设计一个受控环境的系统时，光源被校准为最佳的图像质量，设计的挑战被简化。DMS平台的尺寸和形状并不是主要的限制因素，对功耗和散热也没有严格的限制。

DMS的主要设计考虑是系统中使用的算法的可靠性和准确性。

汽车的内部实际上是一个不可预测的环境。典型的约束包括，但不限于，由改变光暴露引起的环境不可预测性，来自迎面而来的大灯光束的反射和环境温度的变化。

这些因素促使系统需要包含足够的算法来处理艰难的环境条件。增加系统复杂性的另一个因素是适应车辆的外观设计。

汽车设计师不断尝试引入新的设计理念，同时也最大化驾驶员的舒适性。这些约束要求DMS摄像头的位置进行合理的设计。

DMS设计人员需要考虑以下几点：

1、系统必须提供高质量的图像，以便在夜间、隧道或恶劣天气等低光照条件下进行可靠的视觉处理。

2、摄像头的位置可以根据内部配置灵活地安装在仪表、方向盘、A柱、后视镜或者中控台上的任何位置。

3、DMS解决方案既可以作为独立的设计，也可以集成到一个更大的集群或信息娱乐ECU中。

4、由于DMS解决方案可以链接到功能安全关键的ADAS和自动驾驶功能，因此可能需要额外的系统评估和ASIL认证。

作为一套定义广泛的功能，DMS的眼动跟踪系统需要获得ASIL-B认证，可用于L3级自动驾驶。其中，图像传感器对于关键功能至关重要。

另一个关键部分是利用传感器数据的算法。设计师认为增加眼球追踪的首要原因是安全。汽车制造商希望将眼动跟踪技术整合到汽车中，因为在事故发生之前，驾驶员的睡意或注意力不集中可以被检测到并加以预防。

眼动跟踪还支持驾驶员识别，可用于创建座舱舒适度和偏好设置，甚至无需驾驶员按下按钮即可操作。

三、安全等级：ASIL B/C

在创建眼球追踪系统时需要回答的第一个问题是，需要什么ASIL等级来满足当前和未来的需求？

针对汽车安全应用的传感器所需的安全级别决定了所选传感器所需的特性。由于传感器在汽车市场上有很长的生命周期，因此，保持对可能影响未来ASIL需求的趋势的关注也很重要。

对于眼动跟踪，传感器的应用在未来可能包括更多的安全关键功能，因此它可能需要更高的ASIL认证。

ASIL B/C的可配置性和一致性允许同一传感器在不同技术要求的汽车产品生产线上的多种应用中使用。此外，由于开发、验证和维护消耗了汽车成本的很大一部分，较高的安全评级增加了ROI，同时不会造成面积或利润损失。

Omnivision认为，ASIL B/C是DMS的理想安全等级，因为这些系统既用于自动驾驶，也作为一种安全特性。如果其他系统崩溃或其他安全特性检测到关键故障，DMS必须保持功能，以便向驾驶员发出警报。

为了实现DMS的ASIL B/C，系统的图像传感器必须确保图像不受噪声、镜像/翻转、行/列缺陷或像素缺陷的影响。此外，系统必须包括保障措施，以确保算法可以信任图像内容。

四、DMS的交互指南

美国公路安全保险协会近期针对部分自动辅助驾驶系统的设计，发布了一套基于研究案例的安全指南。该指南强调了如何在系统接管更多工作的同时让驾驶员集中注意力在道路上。

这意味着他们需要监控司机参与的可靠方法，以及在司机走神时重新获得注意力的更有效方法。IIHS的研究人员说，设计还应该基于共享控制的原则，它们应该有内置的限制，以防止在道路上或在不安全的情况下使用。

作为共享控制理念的一部分，部分自动化系统不应该在没有驾驶员输入的情况下改变车道或超越其他车辆。即使在车道自动保持居中的情况下，它们也应该响应驾驶员的转向输入，即便是轻微的调整。

“不幸的是，自动化变得越复杂、越可靠，司机就越难以专注于汽车的工作，”IIHS相关负责人表示。“这就是为什么系统的设计应该让司机积极参与。”

目前，越来越常见的L2系统持续控制加速、制动和转向，使车辆在车道中心以设定的速度行驶，同时与前方车辆保持选定的跟随距离。

这样的系统要求人类驾驶员保持警惕，准备好在系统遇到无法处理的情况时进行干预。尽管有这些限制，一些设计使驾驶员过于容易依赖于系统和缺乏可靠的方法来确保他或她仍然积极参与驾驶。

一些制造商已经推出了自动换道，其他一些制造商也宣布了跟进的计划。大多数系统只使用驾驶员的手在方向盘上的存在来监控。

此外，有些系统只监视一种类型的行为，并且除了听觉注意提醒之外不使用其他升级的提示。如果司机对重复的警报没有反应，系统也不会做出更进一步的反馈。

制定指南的负责人表示，“因为这些系统仍然不能在没有人类监督的情况下驾驶，它们必须帮助防止驾驶员脱离这个循环。”