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驾驶员监控系统DMS-完全自动驾驶之前的标配

在自动驾驶的技术发展中,一般认为只有当技术达到L4~L5的高级别自动驾驶,整个驾驶过程才能不需要驾驶员的干预。而当下的自动驾驶技术大多位于L2-L3,距离完全自动驾驶还有很长的路要走。


现阶段的L2-L3级自动驾驶中,很多事故的发生或许都有驾驶员太信任自动驾驶而放弃或减弱对驾驶过程的掌控而导致的原因在里面。当下,从车企到行政机构都在寄希望于DMS-驾驶员监控系统的引入而减轻这一问题对驾驶的影响。今天,我们便来温习一下什么是DMS驾驶员监控系统。


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理想L9配备DMS功能


有研究表明,超过六成交通事故是由于驾驶员注意力分散或疲劳驾驶所致,其中94%的追尾事故是由于驾驶员分心。因此,为了确保行车安全,驾驶员监控系统(DMS)应运而生。目前,宝马、凯迪拉克、特斯拉、长城、长安、蔚来等众多厂商均有配备这一产品。
 
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DMS将成为汽车标配

 
虽然说DMS是一种提醒驾驶员行车安全的装置,但部分人心中可能会有一些焦虑,比如说关于隐私上该如何处理的问题。另一方面,随着自动驾驶技术的快速发展,汽车不再需要人为干预行车的时候,DMS的存在或许没有什么意义。
 
但欧盟新车安全评鉴协会(Euro NCAP)明确,目前能让驾驶员长时间松开方向盘或执行其他任务的系统还未被允许上路使用。而DMS会持续监控驾驶员状态并向驾驶员发出危险警报,这样可遏制驾驶员分心行为,从而避免事故发生。到2020年,DMS将成为车型能否拿到NCAP五星安全评级的关键要素,而中国CNCAP也将在2024年有相应要求。
 
根据Euro NCAP发布的2025路线图,甚至要求从2022年7月开始,新车都必须配备DMS。

特斯拉 Model 3 的车内摄像头,来源  Electrek

2020年6月,特斯拉官方微信发文表示,其新一轮的OTA升级,也将正式启其“驾驶室摄像头”,即DMS功能。
 

什么是DMS


DMS是英文Driver Monitor System的缩写,即驾驶员监控系统。主要是实现对驾驶员的身份识别、驾驶员疲劳驾驶以及危险行为的检测功能。是目前流行的ADAS(高级驾驶辅助系统)系统中重要组成部分。随着一些相关政策法规的逐步实行,DMS将会是新发布车型的标配产品。

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DMS的主要功能是为了防止驾驶员分心驾驶、疲劳驾驶等,一般会有疲劳驾驶报警,长时间不目视前方报警,接打电话、抽烟、喝水报警,驾驶员不在驾驶位报警,设备遮挡报警等。
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中科创达对DMS安全驾驶方案的介绍,来源中科创达官网
 
结合高精准视觉的AI技术,部分厂商还可以就驾驶员的情绪进行检测,整合车内其他部件做出相应提醒与改善。比如说丰田纺织2019CES发布的概念座舱AceS,它具有情绪感应系统。当车载计算机确定内部某人情绪不佳时,可以通过散发香氛以及调节环境灯氛围灯来改善。如果传感器检测到驾驶员变得昏昏欲睡,它将使用音乐和震动来帮助保持清醒。
 
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丰田纺织2019年CES展出的ACES概念

整体来说,DMS驾驶员监控系统是一种高级辅助驾驶技术,旨在帮助增加驾驶安全性以及提升驾驶舒适性。

DMS摄像头的位置

根据目前各车型的DMS案例分析,DMS摄像头主要是在车灯、A柱、方向盘 等位置。

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DMS技术-基于红外摄像头的AI算法


DMS一般分为主动DMS与被动DMS。当然,被动式DMS技术基本处于被淘汰行列。
 

被动式:早期的方向盘及转向传感器

 
驾驶员监控系统DMS其实早已出现在车内,比如说沃尔沃、宝马、福特、奔驰、丰田、大众等都较早地推出了各自的驾驶员疲劳警示系统。但这些早期的驾驶员疲劳系统通常是通过非生物特征的技术来实现,比如通过方向盘及转向传感器,监测任何不稳定的方向盘运动、车道偏离或无故改变速度等。
 
早期的DMS系统复杂,成本高(需要一系列数据模型和多传感器输入)、非直观感知(易造成误报且提升事故调查的难度)、无法与未来的座舱个性化联动(基于用户识别)等等。因此,早期的DMS搭载率较低。
 
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来源,知乎康斯坦丁.DC
 
大家经常说的一个反面例子便是:在特斯拉方向盘上放上一个水瓶或桔子,增加了方向盘的重量,这时汽车便会相信驾驶员的手在方向盘上。
 

主动式:基于近红外技术与摄像头

 
近年来,随着AI视觉技术的快速发展,基于摄像头的面部识别和眼球跟踪技术成为新一代驾驶员疲劳及分心监控系统的主流技术路线。这一方案一般是通过红外摄像头实现信息采集,一般是使用940nm的近红外光。可以有效避免照明不足所带来的的不利影响。
 
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经纬恒润940nm红外补光灯方案的DMS摄像头
 
以广受好评的凯迪拉克 CT6 配备半自动驾驶的创新系统“超级巡航(Super Cruise)”为例,均胜安全系统(Joyson Safety Systems)为其提供的DMS系统便是通过将红外摄像头内嵌于方向盘中实现追踪驾驶员的头部位置与视线,确保驾驶员目光在前方道路上。
 
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均胜安全为凯迪拉克CT6提供DMS系统,采用的欧司朗的IRED(红外发生器),来源欧司朗
 
而提到面部识别,小编第一个想到的便是苹果手机当初推出的名为3D结构光的面部解锁功能,一种红外光的技术应用。而现在,这一技术大概率会在汽车DMS系统中大放光彩。
 
采用近红外光的3D光学传感技术可以构建驾驶员头部“深度图”,通过“深度图”可以精准的分析驾驶员的独特面部特征,性能远超2D技术。比如说NXP、艾迈斯等应该都是采用这一技术。
 
2020年1月,艾迈斯推出了基于3D识别和人眼追踪技术的用于监测汽车驾驶员疲劳驾驶和注意力分散的驾驶员状态监测系统(DMS)演示模型。

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DMS技术在不断的发展中,以适应当今的驾驶需求,比如说博世便打算将之升级为OMS-即车内人员监控系统。不仅是对驾驶员的状态进行跟踪,包括驾驶员产生驾驶疲劳的一些提醒,甚至对后排乘客也进行跟踪,以满足相关的乘车需求。

讲了这么多,驾驶员监控DMS系统目前都有哪些厂商涉及呢?除了上述提到的均胜安全、经纬恒润外,还有大陆电子、维宁尔、德赛西威等tier1均已研发出相关产品。当然,涉及到整个产业链而言,芯片的重要性不言而喻,除了NXP、艾迈斯外还有TI、商汤科技、SmartSens等。眼动追踪软件算法如虹软科技、Smart Eye等。而针对材料相关来说,光学红外材料、IRED红外发生器等也十分重要。

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