隨著ADAS功能搭載率的提升,對於系統的安全性評估也成為各國監管機構的關注焦點。這其中,最大的挑戰,就是駕駛員監控。
今年初,美國公路安全保險協會(IIHS)正式釋出了一項針對輔助駕駛系統的新評級體系,明確要求搭載相關係統的新車必須採取安全措施,以幫助司機保持專注。
新的評級將設定為四檔,其中最高檔評級要求系統監控司機是否把手放在方向盤上,是否注意力在前方道路上。除此之外,還要求司機必須主動發起自動換道。
而根據聯合國79號條例規定,提供車道保持輔助系統(LKAS)的所有新車必須配備方向盤離手檢測(HoD)功能,歐盟也對2021年4月1日起生產的新車採納了該條例。
當前有多種實現HoD的方式,例如電容感應、攝像頭監控、壓力感應等。目前,在中國市場,新型電容式方向盤(實現離手檢測)僅在少數德系合資品牌搭載;包括特斯拉在內的部分智慧車型搭載的則是壓感式方向盤。
而從近日美國汽車協會(AAA)公佈的一份實際車型測試資料顯示,DMS艙內視覺監測的實際效果,比透過扭矩感測器等間接監控方式的有效性高出幾個數量級。比如,搭載紅外攝像頭DMS功能的凱迪拉克的平均分心時間為7.7秒,相比之下,特斯拉(艙內攝像頭未啟用)為37.7秒。
此次測試結果在可“脫手”自動輔助駕駛逐步成為常態的背景下,凸顯出更大的潛在安全風險。
根據高工智慧汽車研究院監測資料顯示,2021年度中國市場新車(不含進出口)前裝標配搭載L2級ADAS功能上險量為395.62萬輛,不過,同時搭載DMS艙內視覺監測系統的比例不到0.5%。
一、
按照相關機構的評估,駕駛輔助系統正在陷入一場“安全”危機,由於越來越多車企的激進式營銷策略,導致一些消費者高估了系統的能力。從安全形度來看,L2級輔助駕駛系統需要持續的駕駛員監控。
在此次AAA的實車測試中,駕駛員監控系統分為直接監控和間接監控。前者主要集成了面向駕駛員的攝像頭,以檢測駕駛員是否分心或處於疲勞狀態(也會導致接管時間的延長)。而間接系統則只利用方向盤輸入(包括電容式、傳統壓力感測)來檢測駕駛員的分心或脫手。
測試主要分為A(駕駛員頭部正常向前、視線朝下,手離開方向盤)/B(駕駛員頭部轉向側邊,手離開方向盤)兩種場景,評估駕駛員監控系統在日間和夜間照明條件下的效果。
這四款參與測試的車型分別是,2021款凱迪拉克Escalade、2021款斯巴魯森林人、2021款現代聖達菲以及特斯拉Model 3。其中,前兩款車型都帶了攝像頭監控系統。測試行車速度約為63英里每小時,資料以系統發出包括聽覺、視覺或觸覺在內的警報為準。
在所有照明條件下,直接監控系統比間接系統明顯更有效。其中,場景A在兩種照明條件下,直接監控系統平均比間接系統早50秒發出警報。場景B的測試結果也基本上處於同一水平。可見,照明條件並不是評估基於視覺技術的駕駛員監控系統的重要因素。
原因是目前主流的視覺DMS系統都搭載集成了紅外感知,低環境照明條件對系統性能的影響被最小化。而在夜間條件下,路面能見度降低、疲勞駕駛機率更高,都會增加接管反應時間。
不過,在白天較好光線條件下,由於太陽光的角度差異,基於視覺的DMS系統對測試駕駛員面部的直接光照都表現出一定的敏感性。在測試資料中,警報出現時間略有增加。
而無論脫離模式或照明條件如何,直接駕駛監控系統的評估結果都明顯優於間接監控系統。但從安全性角度來看,即使是直接駕駛監視系統,駕駛員的接管時間仍在5~8秒左右,仍然太長;樂觀的狀況是,由於警報是持續輸出,可以阻止駕駛員長期脫離。
為了測試在輔助駕駛系統執行條件下,評估駕駛員監控系統的漏洞是否存在可以故意規避行為,研究人員嘗試透過週期性的頭/眼移動或者方向盤脫離/接管進行測試,不過測試報告並沒有披露測試人員使用了哪種規避策略。
在這個場景下,系統發出警報的平均時間顯著增加。同時,與直接駕駛監控系統相比,間接監控系統的發出警報平均時間明顯更高。
資料顯示,直接監控系統在警報發出之前允許駕駛員有135秒的時間脫離路面關注。理論上,這將允許車輛在高速公路上行駛超過2英里的距離。而間接監控系統則更長,達到6英里。這意味著,參與測試的間接監控系統在減少輔助駕駛系統濫用方面效果更差。
目前,這個接管時間(上述的135秒還只是警報發出時間),意味著系統風險急劇上升。按照賓士最新一代Drive Pilot(L3級)產品手冊的描述,駕駛員必須隨時準備控制駕駛,並能夠在10秒內繼續手動駕駛。
二、
按照此前中國發布的智慧網聯汽車生產企業及產品准入管理相關政策,其中明確提出,加強自動駕駛功能產品安全管理。比如,應能自動識別自動駕駛系統失效以及是否持續滿足設計執行條件,並能採取風險減緩措施以達到最小風險狀態。
其中,人機互動功能成為關鍵,在特定條件下需要駕駛員執行動態駕駛任務的,應具備識別駕駛員執行動態駕駛任務能力的功能,保障駕駛員始終在執行相應的動態駕駛任務。
顯然,從目前的市場趨勢及監管政策演變來看,無論是新車法規還是評級,艙內人機互動及監控的功能配置剛需已經明確。
在大陸集團看來,在通往自動駕駛的道路上,艙內感知技術正在扮演另一個重要角色。這其中,最關鍵的環節就是人機互動,安全接管是自動駕駛系統必須掌握的一項關鍵任務。
去年,該公司首次將攝像頭直接整合到顯示屏中(類似手機的屏下攝像頭的概念),而不是目前上車的攝像頭整合到方向盤、儀表、後視鏡或者A柱的位置 。
一直以來,從Model 3開始,特斯拉就預裝了面向駕駛員和後排乘客的艙內攝像頭(位於內後視鏡位置),但該公司的車主手冊稱,這些攝像頭沒有用於監控駕駛員。
而在不斷髮生事故的背景下,監管機構開始對特斯拉不斷釋放壓力,要求其增加強有力的駕駛員監控機制,比如部分車企已經啟用的基於視覺的監測系統。
此外,隨著歐洲NCAP的新法規陸續實施,基於視覺的駕駛員監控功能將成為新車拿到五星評級的必要條件。按照計劃,從2022年6月開始,所有進入歐盟市場的新車都必須配備類似的安全系統,包括駕駛員睏倦和注意力警告。
目前,新車搭載視覺DMS系統,主要分為兩類:一是作為座艙的互動體驗升級,基於FaceID功能的延展,代替傳統的非視覺監測系統;二是用於L2+/L3等高階自動輔助駕駛系統的標配項,但後者的比重較低。
高工智慧汽車研究院預計,未來三年將是國內新車視覺DMS前裝搭載量產的第一個高峰期,尤其涉及自動輔助駕駛人機互動;預計未來五年乘用車前裝視覺DMS搭載量將突破2000萬輛。
DMS一方面確保檢測到正確的駕駛員狀態,另一方面則是對ADAS功能啟用和失效進行閾值設定。整車研發部門也正在把DMS功能規劃和開發,從過去傳統的座艙HMI領域轉移到智駕部門。
地平線是國內首個提出軟硬結合,將人工智慧演算法內建到晶片中的企業,目前已經面向市場推出了征程2、征程3、征程5晶片,並且已經形成了“自動駕駛+智慧座艙”以及車內外聯動的完整產品佈局。
在廣汽,上述多模態人機互動技術結合ADiGO 4.0智駕互聯生態系統,被命名為“超感互動智慧座艙”,背後的合作伙伴包括華為、騰訊、科大訊飛、地平線、蘇州智華、商湯、德賽西威以及馬瑞利等供應商。
截至目前,包括長安、長城、廣汽、江淮、理想等多個品牌車型已經搭載地平線基於征程2打造的DMS人機互動功能,合計市場佔有率也居於中國市場首位。同時,一些車企和Tier1基於地平線征程系列晶片的多模態互動產品也正在陸續量產交付。
在高工智慧汽車研究院看來,隨著中國市場監管也在逐步趨緊,前裝搭載包括視覺DMS、新型電容式方向盤(實現離手檢測)等在內的標配功能也已經是大勢所趨。
而隨著ADAS系統與人機互動的融合進入“深水區”,駕駛員監控系統的門檻將進一步提升,僅僅基於人臉識別(簡單的常見模式,比如,頭部運動、打哈欠、眼瞼閉合)的低價方案將被“淘汰出局”。眼球跟蹤(凝視方向)、面部表情及情緒監測等更精準技術將成為主流趨勢。
