一直以來，汽車上傳感器大多被應(yīng)用于汽車外部，幫助汽車實(shí)現(xiàn)安全駕駛。如安裝在汽車車身的前雷達(dá)、后雷達(dá)、角雷達(dá)等，它們的作用主要是傳感監(jiān)測(cè)汽車周圍的外部環(huán)境，為主動(dòng)安全系統(tǒng)提供傳感信息。

傳感器在汽車駕駛座艙內(nèi)的應(yīng)用目前還不普及。由于法規(guī)的要求以及市場(chǎng)競(jìng)爭的推動(dòng)，近年來有些新車已經(jīng)開始安裝駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)志著傳感技術(shù)已經(jīng)逐步開始在駕駛座艙內(nèi)得到應(yīng)用。安波福相信，傳感器技術(shù)在駕駛座艙內(nèi)的應(yīng)用將帶來巨大的創(chuàng)新機(jī)遇及市場(chǎng)潛力。駕駛座艙內(nèi)的感知技術(shù)及應(yīng)用在提高駕駛員和乘客的安全性、舒適性和便利性，同時(shí)降低成本等方面，將為業(yè)界帶來令人振奮的無限可能。

安波福認(rèn)為，一個(gè)全面的、與車內(nèi)用戶體驗(yàn)系統(tǒng)完美集成的艙內(nèi)傳感平臺(tái)將對(duì)未來汽車推出全新的用戶體驗(yàn)起到關(guān)鍵的作用。下一代艙內(nèi)傳感平臺(tái)應(yīng)該支持?jǐn)U展迭代，從滿足基本的安全法規(guī)要求到支持高級(jí)用戶體驗(yàn)功能（如對(duì)乘客進(jìn)行識(shí)別并定制體驗(yàn)、自動(dòng)駕駛等）的要求。

艙內(nèi)傳感技術(shù)應(yīng)用將帶來哪些進(jìn)步

安波福認(rèn)為，艙內(nèi)傳感技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用將在多方面帶來廣闊的創(chuàng)新空間，包括提高汽車安全性、開發(fā)全新的舒適性、便利性功能、提高汽車的智能水平，等等。

提高安全性

研究表明，駕駛員精力不集中、疲勞駕駛和駕駛時(shí)被分散注意力是導(dǎo)致道路交通事故的主要原因。據(jù)美國國家公路運(yùn)輸安全管理局的報(bào)告，近年來，在造成死亡的車禍?zhǔn)鹿手?，?%的事故與分心駕駛有關(guān)；而在這些造成死亡的事故中，有13%的駕駛員當(dāng)時(shí)正在使用手機(jī)。

我們相信，越來越多的市場(chǎng)將會(huì)推出有關(guān)行業(yè)法規(guī)，以降低分心駕駛帶來的風(fēng)險(xiǎn)。比如，歐洲新車評(píng)估項(xiàng)目（Euro NCAP）計(jì)劃推出對(duì)新車的有關(guān)評(píng)級(jí)措施，以鼓勵(lì)汽車制造商在新開發(fā)車型上安裝駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在檢測(cè)到危險(xiǎn)情況或駕駛員分心駕駛時(shí)，及時(shí)發(fā)出音頻或視覺警告，并采取相應(yīng)措施。如駕駛員行動(dòng)能力喪失時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)規(guī)避操作，或安全地將汽車?？康铰愤?。

助力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛

通過攝像頭監(jiān)測(cè)駕駛員疲勞和分心狀態(tài)的艙內(nèi)傳感技術(shù)的應(yīng)用，也有助于推動(dòng)自動(dòng)駕駛的開發(fā)及落地應(yīng)用。

在L2+級(jí)自動(dòng)駕駛至3級(jí)自動(dòng)駕駛階段，由于對(duì)駕駛的控制權(quán)需要根據(jù)情況在駕駛員和車輛之間交接，因此，駕駛員和車輛之間存在實(shí)時(shí)的、復(fù)雜的交互。到了L3級(jí)自動(dòng)駕駛階段，駕駛員可以在特定條件下將駕駛權(quán)交給汽車。比如：當(dāng)車輛在高速公路上行駛時(shí)，可以開啟自動(dòng)駕駛模式；但是當(dāng)要駛出匝道或者遇到施工路段時(shí)等汽車不能處理的情況時(shí)，車輛控制權(quán)就需要重新交還給司機(jī)。

艙內(nèi)傳感技術(shù)的應(yīng)用將通過對(duì)駕駛員狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證駕駛員能夠隨時(shí)接替對(duì)車輛的駕駛控制。

開發(fā)車主舒適性、便捷性新功能

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的應(yīng)用將為整車廠帶來新的盈利機(jī)會(huì)，可以通過推出一些新功能，吸引消費(fèi)者并形成競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。

因?yàn)榕搩?nèi)傳感系統(tǒng)的應(yīng)用將可以使駕駛員或乘客通過眼睛注視、手勢(shì)等多種形式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，對(duì)車輛功能進(jìn)行控制。

比如，駕駛員看著后視鏡做個(gè)手勢(shì)，就可以調(diào)整鏡子的角度。又或者，當(dāng)駕駛員的視線投向儀表板時(shí)，儀表盤就會(huì)自動(dòng)調(diào)高亮度，方便駕駛員看清楚上面的內(nèi)容；而當(dāng)駕駛員將視線轉(zhuǎn)回到路面上時(shí)，儀表盤即再暗下去，以減少對(duì)駕駛員注意力的干擾。眼睛注視識(shí)別也可以與語音識(shí)別相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高階的的語音控制。比如，“把前艙左側(cè)的空調(diào)調(diào)到25 度”這句話的語音指令，可以簡化為“把它調(diào)到25度”。

2015年，安波福與寶馬汽車合作在寶馬7系列平臺(tái)上推出了業(yè)界首個(gè)集成式3D手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，隨即應(yīng)客戶要求將該功能擴(kuò)展至寶馬5和寶馬3系列平臺(tái)上。安波福還于2018年推出了駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)，作為助力寶馬汽車實(shí)現(xiàn)2級(jí)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵技術(shù)，該系統(tǒng)目前已部署于寶馬X5系列車型當(dāng)中，目前正逐步擴(kuò)展至其它車型。安波福已成為艙內(nèi)傳感技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，我們的艙內(nèi)感應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)幫助五家主機(jī)廠榮獲了客戶獎(jiǎng)項(xiàng)。

艙內(nèi)傳感技術(shù)與高級(jí)車載信息娛樂平臺(tái)相結(jié)合，駕駛員還可以與智能家居等外部智能設(shè)備進(jìn)行溝通。比如，在你開車回家的路上，只需一個(gè)簡單的手勢(shì)，就可以啟動(dòng)觀看來自家里大門的監(jiān)視視頻。你還可以利用隨指隨查功能，指一下某個(gè)地標(biāo)，就可以獲取有關(guān)它的信息，或指一下某個(gè)餐廳，預(yù)約一張餐桌。

事實(shí)上，如果車載信息娛樂系統(tǒng)完全可以通過非接觸式人機(jī)交互技術(shù)（語音、手勢(shì)和/或眼神）進(jìn)行操作，那么，駕駛座艙的設(shè)計(jì)將會(huì)更加靈活，因?yàn)閮x表盤不一定要安置在駕駛員的手可以觸及的地方，而是安置在方便駕駛員快速掃視的地方，從而減少駕駛員將目光從道路上移開的時(shí)間。

簡化車輛架構(gòu)，創(chuàng)造新業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)

更重要的是，艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的應(yīng)用將為主機(jī)廠移除更多傳統(tǒng)硬件以及創(chuàng)造新的盈利機(jī)會(huì)創(chuàng)造可能。

比如，通過艙內(nèi)攝像頭，汽車能夠“看到”是否有人坐在乘客座位上，那么，座椅上的壓力傳感器（它們是被動(dòng)乘員探測(cè)系統(tǒng)PODS的一部分）就可以不要了，從而削減成本。同時(shí)，艙內(nèi)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以增加新的功能，如檢測(cè)車上的每個(gè)人是否都系好了安全帶，包括后座乘客。這是當(dāng)下的大多數(shù)車輛無法做到的。

如果你通過車載設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)上購物，結(jié)合面部識(shí)別技術(shù)，艙內(nèi)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將可以協(xié)助你確認(rèn)付款，達(dá)成交易。此外，還可以開發(fā)如車內(nèi)視頻會(huì)議、遙控檢查是否有物品遺留在車內(nèi)，等等。

艙內(nèi)傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以收集數(shù)據(jù)，了解駕駛員或乘客的身體狀態(tài)或精神狀態(tài)。系統(tǒng)應(yīng)用高像素人臉分析技術(shù)，通過對(duì)眉毛、眼睛、嘴巴和鼻子的位置等數(shù)據(jù)分析，判斷一個(gè)人是高興、生氣、驚訝、厭惡、害怕還是悲傷。

出租車、共享出行、貨車等客運(yùn)車輛相關(guān)的商業(yè)領(lǐng)域中，最有可能最先出現(xiàn)對(duì)這類功能的應(yīng)用，因?yàn)榱私怦{駛員及乘客的身體及精神狀態(tài)，將有助于運(yùn)營商更好地為客戶提供服務(wù)。

情緒感應(yīng)技術(shù)還可以幫助主機(jī)廠了解用戶對(duì)汽車硬件或軟件體驗(yàn)的反饋。也就是說，系統(tǒng)可以檢測(cè)用戶在體驗(yàn)?zāi)承┕δ軙r(shí)，是感到困惑還是樂在其中，主機(jī)廠以此可以更加了解用戶痛點(diǎn)，推出更受用戶歡迎的功能。

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程

目前，我們還處于艙內(nèi)傳感技術(shù)應(yīng)用發(fā)展進(jìn)程的早期階段。不過，前方的道路已十分明朗。

初級(jí)應(yīng)用：駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)

保證汽車滿足基本監(jiān)管要求的初級(jí)應(yīng)用方案已經(jīng)逐漸在整車上得到應(yīng)用。系統(tǒng)主要通過安裝在方向盤、儀表盤或中央顯示器上的攝像頭來監(jiān)測(cè)駕駛員是否瞌睡或分心。比如，如果駕駛員將視線從道路上移開超過兩秒鐘，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲音警報(bào)，或令儀表板上的紅燈閃爍。為了判斷駕駛員是否在打瞌睡，攝像頭采用智能技術(shù)測(cè)量駕駛員頭部位置、眼球運(yùn)動(dòng)、眨眼頻率以及駕駛員眼睛睜大的程度。如果發(fā)現(xiàn)駕駛員在打瞌睡，系統(tǒng)可能會(huì)令座椅搖晃或發(fā)出聲音警報(bào)。

2020年，安波福為國內(nèi)一家主要整車廠開發(fā)上市的駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)就屬于此類應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)（Drowsiness Detection）、防偽識(shí)別（Fake Detection）、頭部位置監(jiān)測(cè)（Head Position）、身份識(shí)別（Driver ID）、分心識(shí)別 (Distraction Recognition)、走神識(shí)別（Presence Detection）等功能。結(jié)合安波福為該平臺(tái)開發(fā)的高級(jí)ADAS系統(tǒng)，助力汽車實(shí)現(xiàn)L2+自動(dòng)駕駛功能。

高級(jí)駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)

在識(shí)別困倦或分心的基礎(chǔ)上，高級(jí)駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)還可以擴(kuò)展更多功能。比如，可以通過攝像頭和指紋等生物識(shí)別技術(shù)，檢測(cè)聲音并準(zhǔn)確識(shí)別駕駛員。還可以判斷駕駛員是否醉酒、壓力過大、陷入沉思，甚至試圖借助圖片欺騙自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

駕駛艙感應(yīng)系統(tǒng)

駕駛艙感應(yīng)系統(tǒng)是駕駛員感應(yīng)系統(tǒng)的更高一級(jí)應(yīng)用，其中廣角攝像頭在車內(nèi)視野更廣，通?？梢詫⒊丝妥魏秃笈抛渭{入視線當(dāng)中。憑借這一優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)可以判斷駕駛員是否將手放在了方向盤上。它可以識(shí)別前排乘客，根據(jù)他們的體格調(diào)整座位，并確保乘客正確系好安全帶。通過整艙乘員檢測(cè)，系統(tǒng)可以確定駕駛艙內(nèi)有多少人，并能夠判斷他們的心情和情緒。它還能夠檢測(cè)駕駛員是否突然發(fā)病，從而觸發(fā)自動(dòng)系統(tǒng)，將車輛安全地?？吭诼愤叢⑼ㄖ獞?yīng)急服務(wù)機(jī)構(gòu)。

此外，廣角3D攝像頭可以安裝在艙內(nèi)車頂上，視角朝下，將前排座椅也盡收眼底。這樣，乘客能夠通過手勢(shì)以及前文提到的隨指隨查功能控制車輛的功能。手勢(shì)識(shí)別技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷發(fā)展同。

未來創(chuàng)新

隨著機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)變得更加智能、更加強(qiáng)大，汽車將不僅對(duì)駕駛員所面臨的情況了如指掌，還能夠采取相應(yīng)的措施。比如，如果車輛偏離車道而且駕駛員的視線離開道路，系統(tǒng)可能會(huì)自動(dòng)啟用車道保持幾秒鐘，即使手動(dòng)關(guān)閉這個(gè)功能也會(huì)如此?；蛘撸僭O(shè)在駕駛員分心時(shí)前方車輛突然停下來，系統(tǒng)可以使車輛減速或提前開始制動(dòng)，以便即刻啟動(dòng)自動(dòng)緊急制動(dòng)功能。

隨著艙內(nèi)傳感算法的升級(jí)，還會(huì)出現(xiàn)更多的安全應(yīng)用，例如跟蹤身體位置以調(diào)整安全氣囊的分布。

從長遠(yuǎn)來看，全艙傳感是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，可幫助實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的艙內(nèi)設(shè)計(jì)以及自動(dòng)駕駛汽車的各類非標(biāo)準(zhǔn)艙內(nèi)概念，如允許駕駛員斜躺入睡或觀看視頻的休閑車、用于醫(yī)療遠(yuǎn)程呈現(xiàn)的自動(dòng)醫(yī)療診所、或自主購物精品店。

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制

艙內(nèi)傳感平臺(tái)的應(yīng)用是硬件和軟件的復(fù)雜集成的結(jié)果。在硬件方面，基本配置由一個(gè)以每秒60幀的速度運(yùn)行的1.3兆像素?cái)z像頭以及紅外垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)組成，垂直腔表面發(fā)射激光器可為駕駛員打光，即使在夜間或者駕駛員帶著墨鏡，也能監(jiān)測(cè)到駕駛員的狀態(tài)。

要實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的傳感水平，可以在座艙內(nèi)的不同位置安裝多個(gè)2D和3D攝像頭，包括位于車頂、視角朝下的攝像頭。安波福的衛(wèi)星方案可以靈活部署多臺(tái)攝像頭，駕駛艙內(nèi)只需要安裝攝像頭等很少的硬件，每枚攝像頭通過高速網(wǎng)絡(luò)線路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊惺接蚩刂破鳎撚蚩刂破髫?fù)責(zé)托管運(yùn)行特定算法的視覺處理器。或者，攝像頭可以綁定電子控制單元(ECU)中的處理器，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接蚩刂破?。出于隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)的考慮，數(shù)據(jù)不會(huì)從車輛中泄露出去。

有一點(diǎn)至關(guān)重要，那就是開發(fā)艙內(nèi)傳感平臺(tái)的供應(yīng)商需與主機(jī)廠密切合作以便與車輛中的其它系統(tǒng)完全集成，這樣，來自攝像頭的警報(bào)等信息就可以觸發(fā)自動(dòng)緊急制動(dòng)或復(fù)雜的自動(dòng)駕駛控制權(quán)交接等操作，同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確理解手勢(shì)，從而采取具體操作。

那么，攝像頭如何知道駕駛員是否處于疲倦、壓力過大、分心或不清醒的狀態(tài)？安波福的艙內(nèi)傳感平臺(tái)從駕駛員的整個(gè)面部收集數(shù)據(jù)點(diǎn)，并將它們與駕駛員的面部基線進(jìn)行比較。駕駛員是否比平時(shí)眨眼更加頻繁，或者眨眼持續(xù)時(shí)間是否比平時(shí)長？駕駛員的頭部傾斜角度是否奇怪？駕駛員是否瞇眼或干脆閉上了眼睛？駕駛員的面部表情是否出現(xiàn)變化？

該系統(tǒng)可以追蹤駕駛員的眼睛，以監(jiān)測(cè)駕駛員是否專心注視道路。此外，駕駛員“走神”（也就是直視前方但并未真正注視道路）時(shí)，該平臺(tái)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。更高級(jí)系統(tǒng)還將能夠掌握可能會(huì)分散駕駛員注意力的因素，并使他們將注意力重新集中在道路上。

手勢(shì)控制需要借助視角朝下的攝像頭和 3D手勢(shì)識(shí)別智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以讓駕駛員使用手勢(shì)語與車輛進(jìn)行交流。比如，有來電時(shí)，駕駛員可以做出一個(gè)簡單的滑動(dòng)手勢(shì)來拒絕接聽電話，或者可以用一根手指敲擊來接聽電話。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手指可以表示調(diào)高音量或放大控制臺(tái)上顯示的地圖。用拇指和食指畫一個(gè)圓圈并向右移動(dòng)可以表示切換至下一首歌曲或下一個(gè)菜單項(xiàng)。

為了理解來自車內(nèi)攝像頭的圖像，一個(gè)典型的艙內(nèi)傳感平臺(tái)可能會(huì)使用20余個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而且這一數(shù)字還在持續(xù)增加。這些網(wǎng)絡(luò)中總共包含超過7000萬個(gè)經(jīng)過訓(xùn)練和優(yōu)化的參數(shù)。

最后，內(nèi)部感應(yīng)舒適性和安全性應(yīng)用將向上集成并整合到信息娛樂和ADAS域控制器上，此舉將有助于降低系統(tǒng)的成本，使其適用于各個(gè)車輛細(xì)分市場(chǎng)。借助合適的軟件框架，主機(jī)廠將可以在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)通過無線更新更新單個(gè)應(yīng)用程序。

總結(jié)：

目前傳感器的艙內(nèi)應(yīng)用還只是初級(jí)階段。隨著法規(guī)和消費(fèi)者需求的推動(dòng)，傳感技術(shù)在駕駛座艙內(nèi)的應(yīng)用普及及發(fā)展將為消費(fèi)者帶來智能駕駛的全新體驗(yàn)，也將給行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)。

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