芯耀
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在小米汽車智能駕駛事故出來(lái)以后，我們認(rèn)為駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（Driver Monitoring System, DMS）在保障L2++輔助駕駛安全中的作用非常重要（甚至是最重要的）。
DMS通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的注意力、疲勞狀態(tài)及行為，確保其在高階智能駕駛系統(tǒng)中始終能夠執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)或安全接管車輛。
我們從技術(shù)設(shè)計(jì)、法規(guī)要求及功能安全角度出發(fā)，深入探討DMS在高階智能駕駛中的安全設(shè)計(jì)原則，DMS的基本概念及其在法規(guī)層面的要求，分析DMS與L2++及L3自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的關(guān)系，探討其在不同自動(dòng)化級(jí)別中的作用及設(shè)計(jì)差異。
DMS需在靈活性與嚴(yán)謹(jǐn)性之間找到平衡，通過(guò)多模態(tài)監(jiān)測(cè)、合理的報(bào)警策略及功能冗余設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)在各種場(chǎng)景下的安全性和可靠性。
Part 1DMS駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及其法規(guī)考量
● DMS的基本概念
駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）是一種基于機(jī)器視覺(jué)、人工智能及傳感器融合技術(shù)的智能系統(tǒng)，旨在通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的面部特征、眼球運(yùn)動(dòng)、頭部姿態(tài)及手部動(dòng)作等信息，判斷其注意力狀態(tài)、疲勞程度及行為模式。
DMS的核心功能包括疲勞駕駛檢測(cè)、分心駕駛檢測(cè)、視線脫離監(jiān)測(cè)等，部分高級(jí)系統(tǒng)還支持手勢(shì)識(shí)別、人臉識(shí)別及表情分析。
隨著邊緣計(jì)算能力和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，DMS在提升駕駛安全性和用戶體驗(yàn)方面發(fā)揮了重要作用。
DMS的典型工作原理是通過(guò)安裝在車內(nèi)的攝像頭（通常位于方向盤(pán)附近或儀表板上）捕獲駕駛員的圖像數(shù)據(jù)，結(jié)合紅外光源以適應(yīng)夜間或低光環(huán)境，再通過(guò)算法分析駕駛員的眼瞼閉合頻率、視線方向及頭部偏轉(zhuǎn)角度等指標(biāo)。
當(dāng)檢測(cè)到駕駛員分神、疲勞或視線脫離預(yù)定區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)聲音、光線或座椅振動(dòng)等方式發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員重新專注于駕駛?cè)蝿?wù)。
● 法規(guī)層面對(duì)DMS的要求
隨著智能駕駛技術(shù)的普及，各國(guó)和地區(qū)對(duì)DMS的法規(guī)要求逐步明確，旨在通過(guò)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)降低因駕駛員狀態(tài)異常導(dǎo)致的交通事故風(fēng)險(xiǎn)。
以下是幾個(gè)主要法規(guī)對(duì)DMS的要求：
◎?歐盟法規(guī)（EU 2019/2144及EU 2021/1341）
歐盟通用安全法規(guī)要求，自2022年7月起，新申請(qǐng)型式認(rèn)證的M類和N類車輛（最高車速超70km/h）需配備駕駛員疲勞和注意力警報(bào)系統(tǒng)（DDAW），并滿足EU 2021/1341的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
到2024年7月，這一要求將擴(kuò)展至所有新車。法規(guī)強(qiáng)調(diào)DMS需檢測(cè)駕駛員的疲勞和注意力分散，并提供及時(shí)警報(bào)，但未具體規(guī)定實(shí)現(xiàn)方式，給予企業(yè)較大的設(shè)計(jì)靈活性。
◎?歐盟法規(guī)（EU 2023/2590）
該法規(guī)進(jìn)一步要求，從2024年起新認(rèn)證車輛需搭載高級(jí)駕駛員分心報(bào)警系統(tǒng)（ADDW），到2026年覆蓋所有新車。ADDW需識(shí)別駕駛員視線脫離道路的持續(xù)時(shí)間，并通過(guò)多級(jí)警報(bào)機(jī)制提醒駕駛員。
◎?Euro-NCAP評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
歐洲新車評(píng)估項(xiàng)目（Euro-NCAP）在2023年版中為DMS分配2分，到2026年版中提升至30分（安全駕駛模塊），顯示其對(duì)DMS重要性的認(rèn)可。
Euro-NCAP要求DMS在3秒內(nèi)檢測(cè)到駕駛員視線脫離，并建議結(jié)合方向盤(pán)脫手檢測(cè)（Hands-off Detection, HOD）以提升系統(tǒng)可靠性。
◎?聯(lián)合國(guó)法規(guī)（UN ECE R171）
R171針對(duì)駕駛員控制輔助系統(tǒng)（DCAS，如高速NOA）規(guī)定，系統(tǒng)需支持脫手不脫眼操作，并在駕駛員視線脫離時(shí)發(fā)出脫眼警報(bào)（Eye-off-road, EOR）。警報(bào)時(shí)間根據(jù)車速調(diào)整，例如130km/h時(shí)為3.5秒，60km/h以下為5秒。
上述法規(guī)普遍未對(duì)DMS的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)（如傳感器類型、算法邏輯）做出硬性規(guī)定，靈活性允許企業(yè)在設(shè)計(jì)中根據(jù)自身技術(shù)能力和市場(chǎng)需求選擇方案，例如單一攝像頭、紅外傳感器或多模態(tài)融合。
這種開(kāi)放性也帶來(lái)了爭(zhēng)議性：不同企業(yè)對(duì)“安全”的定義和實(shí)現(xiàn)方式存在差異，導(dǎo)致系統(tǒng)性能參差不齊。
芝能點(diǎn)評(píng)：現(xiàn)在部分車企可能僅依賴方向盤(pán)脫手檢測(cè)，而另一些則結(jié)合視線監(jiān)測(cè)和疲勞分析，安全保障程度不一。
如何在法規(guī)框架下設(shè)計(jì)一個(gè)既符合要求又切實(shí)安全的DMS，特別是在中國(guó)這個(gè)智能駕駛平權(quán)的拐點(diǎn)，我們能看到千萬(wàn)級(jí)別的L2++智能駕駛特別是高速NOA的產(chǎn)品將會(huì)大量被使用，這里是當(dāng)務(wù)之急啊！
Part 2DMS與L2++及L3系統(tǒng)的關(guān)系
◎ DMS與L2++的關(guān)系：L2++（增強(qiáng)型L2級(jí)自動(dòng)駕駛）我們理解為高速NOA和城市NOA，駕駛員仍需全程監(jiān)控駕駛環(huán)境并隨時(shí)準(zhǔn)備接管，DMS在L2++中的作用是確保駕駛員保持對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)督能力，避免因分神或疲勞導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。
在L2++系統(tǒng)中，DMS需檢測(cè)駕駛員的視線脫離（Eye-off-road）和方向盤(pán)脫手（Hands-off）狀態(tài)，并通過(guò)警報(bào)提醒駕駛員。
例如，R171法規(guī)允許L2++在特定條件下脫手，但要求視線保持在道路上，DMS需在3-5秒內(nèi)發(fā)出警報(bào)。Euro-NCAP建議分神報(bào)警時(shí)間不超過(guò)3秒，以應(yīng)對(duì)潛在的corner case（如突發(fā)障礙物）。
L2++依賴高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）執(zhí)行部分駕駛?cè)蝿?wù)，但系統(tǒng)能力有限，無(wú)法完全應(yīng)對(duì)所有場(chǎng)景。
DMS通過(guò)監(jiān)測(cè)駕駛員狀態(tài)，確保其能在ADAS達(dá)到邊界時(shí)迅速接管，若駕駛員未脫手但視線脫離，DMS仍需報(bào)警，因?yàn)槭植縿?dòng)作無(wú)法替代視覺(jué)感知的風(fēng)險(xiǎn)判斷。
當(dāng)然這里的設(shè)計(jì)爭(zhēng)議在于脫手檢測(cè)的必要性。隨著L2++智能化程度的提升，部分觀點(diǎn)認(rèn)為駕駛員手部持續(xù)放在方向盤(pán)上會(huì)增加疲勞感，建議取消脫手檢測(cè)，僅依賴視線監(jiān)測(cè)。從接管時(shí)間看，手部回位至方向盤(pán)并感知車輛狀態(tài)需約1-2秒，若無(wú)脫手檢測(cè)，接管延遲可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)。
DMS在L2++中通常采用“脫手+脫眼”雙重監(jiān)測(cè)，以平衡安全與舒適性。
假設(shè)：在小米汽車的事故案例中，對(duì)駕駛者最大的幫助，你復(fù)盤(pán)甚至穿越回去，怎么挽救這個(gè)事故，最有效的辦法就是DMS強(qiáng)化，提醒車主在行駛中注意，如果真的提醒也不管用，就不讓車主使用，這個(gè)是在軟件OTA層面能有效改變命運(yùn)的一個(gè)辦法。
● DMS與L3系統(tǒng)的關(guān)系
L3（有條件自動(dòng)駕駛）允許系統(tǒng)在特定操作設(shè)計(jì)域（ODD）內(nèi)完全執(zhí)行動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)（DDT），駕駛員無(wú)需持續(xù)監(jiān)督，但需在系統(tǒng)發(fā)出接管請(qǐng)求時(shí)重新控制車輛。
DMS在L3中的作用從監(jiān)督轉(zhuǎn)為接管準(zhǔn)備，確保駕駛員能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)響應(yīng)。L3系統(tǒng)中，DMS需監(jiān)測(cè)駕駛員是否處于可接管狀態(tài)。
例如，若駕駛員睡著或分神，系統(tǒng)需提前發(fā)出警報(bào)，并在駕駛員無(wú)響應(yīng)時(shí)觸發(fā)最小風(fēng)險(xiǎn)操作（MRM），如減速停車。R171法規(guī)要求L3系統(tǒng)在視線脫離時(shí)提供3.5-5秒的警報(bào)，而ISO 26262建議DMS與MRM協(xié)同，確保接管失敗時(shí)的功能安全。
L3系統(tǒng)引入了MRM概念，當(dāng)駕駛員未響應(yīng)接管請(qǐng)求或系統(tǒng)故障時(shí)，車輛需自動(dòng)執(zhí)行安全操作。
DMS在此扮演“觸發(fā)器”角色，通過(guò)檢測(cè)駕駛員狀態(tài)決定是否激活MRM。例如，若DMS檢測(cè)到駕駛員持續(xù)分神超過(guò)5秒，系統(tǒng)可能啟動(dòng)正常MRM（如變道至路肩停車）；若檢測(cè)到嚴(yán)重疲勞，則可能觸發(fā)緊急MRM（如同一車道減速停車）。
● 與L2++相比，L3對(duì)DMS的實(shí)時(shí)性和可靠性要求更高。
◎?L2++的DMS以提醒為主，警報(bào)時(shí)間可稍長(zhǎng)（如5秒）；
◎?而L3需在更短時(shí)間內(nèi)（如3秒）判斷駕駛員狀態(tài)，以匹配MRM的快速響應(yīng)，L3系統(tǒng)需考慮功能安全（ASIL B-D）和SOTIF要求，確保DMS在傳感器故障或環(huán)境干擾下的性能。
例如，若攝像頭失效，DMS需通過(guò)冗余設(shè)計(jì)（如備用傳感器）維持監(jiān)測(cè)能力。在L3中，脫手檢測(cè)的重要性降低，因?yàn)橄到y(tǒng)可在ODD內(nèi)獨(dú)立駕駛。
然而，為確保接管時(shí)的可控性，部分設(shè)計(jì)仍保留Hands-on要求，尤其在橫向控制（如變道）場(chǎng)景中，駕駛員手部就位可縮短反應(yīng)時(shí)間，降低風(fēng)險(xiǎn)。
從L2++到L3，DMS的設(shè)計(jì)需從“監(jiān)督輔助”轉(zhuǎn)向“接管保障”。
◎?L2++強(qiáng)調(diào)駕駛員的持續(xù)參與，DMS以多級(jí)警報(bào)為主；
◎?L3則需與系統(tǒng)深度集成，確保接管請(qǐng)求的及時(shí)性和MRM的可靠性，DMS均需平衡駕駛員舒適性與安全性，但L3對(duì)功能安全和冗余設(shè)計(jì)的要求顯著高于L2++。
小結(jié)
駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）作為高階智能駕駛安全體系的關(guān)鍵一環(huán)，設(shè)計(jì)需在法規(guī)合規(guī)性、技術(shù)可行性與用戶體驗(yàn)之間找到最佳平衡點(diǎn)。
從技術(shù)層面看，DMS應(yīng)采用多模態(tài)監(jiān)測(cè)（如視線+手部+疲勞檢測(cè)），并結(jié)合功能安全（ISO 26262）和SOTIF（ISO/PAS 21448）要求，通過(guò)冗余設(shè)計(jì)和合理的警報(bào)策略提升可靠性。在L2++系統(tǒng)中，DMS以監(jiān)督駕駛員為主，需兼顧脫手與脫眼檢測(cè)；在L3系統(tǒng)中，DMS則需與MRM協(xié)同，確保接管失敗時(shí)的最小風(fēng)險(xiǎn)操作。
