王昌柏 劉永剛 林 鵬

(1.法雷奧汽車(chē)內(nèi)部控制(深圳)有限公司，廣東 深圳 518103；2.法雷奧武漢技術(shù)中心，湖北 武漢 430090)

0 前言

隨著人們生活水平的提高及消費(fèi)水平的升級(jí)，汽車(chē)作為人們出行的必備工具之一已經(jīng)越來(lái)越普及，人們對(duì)汽車(chē)的需求已不再局限于出行工具本身。

汽車(chē)的發(fā)展類(lèi)似于手機(jī)的發(fā)展。手機(jī)最初只是作為語(yǔ)音、文字的傳播載體而存在，僅用于撥打電話和收發(fā)信息。但隨著信息技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)逐漸成為人們生活中不可或缺的工具，手機(jī)的功能也逐漸從基礎(chǔ)的溝通轉(zhuǎn)為社交和娛樂(lè)，且這些高層次需求的比重越來(lái)越大，基礎(chǔ)的通信需求反而在不斷弱化。

1 車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

1.1 需求來(lái)源

馬斯洛需求理論認(rèn)為，當(dāng)人的生理、安全等基礎(chǔ)需求尚未得到滿足時(shí)，這些基礎(chǔ)需求就是人類(lèi)追求的重點(diǎn)；而當(dāng)這些基礎(chǔ)需求得到充分滿足以后，驅(qū)動(dòng)人類(lèi)發(fā)展的需求就變成了社會(huì)需求、尊重需求及自我實(shí)現(xiàn)的需求。

消費(fèi)者對(duì)于汽車(chē)的需求符合馬斯洛需求理論。消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)最初的需求只是集中在“出行”這個(gè)基礎(chǔ)屬性上，但隨著汽車(chē)的普及及人們對(duì)出行的需求，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的需求也逐漸從追求車(chē)輛的低燃油耗、高動(dòng)力性等基礎(chǔ)需求，轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)駕駛等高級(jí)出行需求和滿足人性的功能需求上。

圖1示出了馬斯洛需求理論與汽車(chē)需求示意圖。目前，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的需求還處于第2階段(即馬斯洛需求理論的“安全需要”階段)。該階段的汽車(chē)需求特點(diǎn)是汽車(chē)作為出行工具，其基礎(chǔ)出行的需求得到了完全滿足，消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向如何更便捷、更安全地駕駛汽車(chē)出行，開(kāi)始追求自動(dòng)駕駛為主、輔以少量人為干預(yù)的需求。待自動(dòng)駕駛的第3級(jí)別(L3)甚至自動(dòng)駕駛的第4級(jí)別(L4)普及以后，人們對(duì)汽車(chē)的需求會(huì)再次升級(jí)為滿足社會(huì)需求、尊重需求和自我實(shí)現(xiàn)需求，此時(shí)的汽車(chē)將以更加人性化為主要需求點(diǎn)，尋求如何通過(guò)第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5G)網(wǎng)絡(luò)和超大顯示體驗(yàn)，達(dá)到對(duì)汽車(chē)的操控和功能反饋，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)第3空間的價(jià)值升華。在進(jìn)入人性需求階段，人們關(guān)注的不再是出行過(guò)程，而是重點(diǎn)關(guān)注汽車(chē)如何更好地服務(wù)于人。例如，通過(guò)在線會(huì)議將辦公場(chǎng)所臨時(shí)搬到汽車(chē)艙內(nèi)，通過(guò)駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控駕駛員駕駛狀態(tài)，通過(guò)定制化系統(tǒng)給駕駛員更多的關(guān)心和關(guān)懷等。這些人性的需求均屬于車(chē)內(nèi)監(jiān)控范疇。

圖1 馬斯洛需求理論和汽車(chē)的需求

1.2 現(xiàn)狀

車(chē)內(nèi)監(jiān)控包括所有車(chē)載設(shè)備對(duì)人的監(jiān)控，以及人對(duì)車(chē)的反饋。其中，設(shè)備對(duì)人的監(jiān)控包括通過(guò)各種攝像頭和雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)獲取汽車(chē)艙內(nèi)的狀態(tài)，人對(duì)車(chē)的反饋包括人通過(guò)觸摸屏、按鍵、旋鈕等來(lái)控制和指揮艙內(nèi)的電子設(shè)備。車(chē)內(nèi)監(jiān)控在汽車(chē)滿足基礎(chǔ)出行階段，主要以物理按鍵來(lái)滿足行車(chē)的基礎(chǔ)要求；在汽車(chē)發(fā)展的高級(jí)階段，車(chē)內(nèi)監(jiān)控則是通過(guò)各種傳感器和算法來(lái)滿足人的深層次需求。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)的特征是通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的智能汽車(chē)代替駕駛員來(lái)實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的交通，其難點(diǎn)在于汽車(chē)在行駛過(guò)程中如何準(zhǔn)確地感知路況，以及在當(dāng)前路況下如何尋找最優(yōu)的解決方案。但對(duì)車(chē)內(nèi)監(jiān)控而言，如何滿足人們深層次的需求是相對(duì)模糊的課題，每個(gè)汽車(chē)制造企業(yè)和供應(yīng)商對(duì)車(chē)內(nèi)監(jiān)控的關(guān)注點(diǎn)及定義各有側(cè)重。

總體而言，車(chē)內(nèi)監(jiān)控集中在車(chē)與人的交互方面，其宗旨就是讓汽車(chē)提供更多的附加價(jià)值(圖2)。圍繞車(chē)對(duì)人信息流的實(shí)現(xiàn)(即顯示功能)，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)包括：更大的顯示屏，用以提供更多的價(jià)值呈現(xiàn)和更方便的人機(jī)交互(AR)；抬頭顯示系統(tǒng)(HUD)，可以使顯示不再拘限于顯示屏，并使顯示可以和路況結(jié)合；車(chē)聯(lián)網(wǎng)模塊，可把座艙內(nèi)外相連接，讓座艙不再是孤島；車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)和流媒體后視鏡等。圍繞人對(duì)車(chē)的信息流(即控制和監(jiān)控功能)，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)包括語(yǔ)音控制/手勢(shì)控制系統(tǒng)、駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、兒童監(jiān)控系統(tǒng)，以及視頻會(huì)議系統(tǒng)等。

圖2 車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?yàn)橄M(fèi)者提供豐富多樣的功能，其市場(chǎng)潛力巨大；同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)車(chē)內(nèi)監(jiān)控的需求也呈現(xiàn)出多樣性和不確定性。這決定了現(xiàn)階段很多車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品不一定會(huì)被消費(fèi)者接受，產(chǎn)品面臨著裝配量少、裝配周期短，研發(fā)成本在短期內(nèi)無(wú)法收回等風(fēng)險(xiǎn)。

在理論上，避免上述風(fēng)險(xiǎn)的方法有3種：①研究客戶。通過(guò)大量的調(diào)研、大數(shù)據(jù)分析及客戶跟蹤，確定客戶喜好并設(shè)計(jì)產(chǎn)品，以滿足客戶需求；此外，快速升級(jí)迭代，不斷修正產(chǎn)品特性，也是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)型到汽車(chē)行業(yè)常用的方式。②充分研究汽車(chē)領(lǐng)域現(xiàn)有的法規(guī)和政策。如果法律法規(guī)要求強(qiáng)制裝配的產(chǎn)品，則相關(guān)企業(yè)應(yīng)盡早研發(fā)和搶占市場(chǎng)，這也是一些頭部車(chē)企、頭部供應(yīng)商常用的方式。③依賴(lài)已有資源組件進(jìn)行擴(kuò)展。通過(guò)自身企業(yè)的優(yōu)勢(shì)資源優(yōu)先發(fā)展已經(jīng)有的功能項(xiàng)目，引導(dǎo)消費(fèi)者和車(chē)企接受該產(chǎn)品，這是車(chē)企的一級(jí)供應(yīng)商常采用的方式。

2 車(chē)內(nèi)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)路徑

2.1 產(chǎn)品路徑

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)是基于出行需求及自動(dòng)駕駛需求、為駕駛員和乘客提供高附加值的產(chǎn)品，其定義已經(jīng)非常豐富。但實(shí)際上，目前的車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)僅能提供最基礎(chǔ)的顯示和監(jiān)控功能，待各種傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)完善成熟后，基于座艙的深層次需求才能展現(xiàn)出來(lái)。因此，就汽車(chē)需求的發(fā)展而言，本文將車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展劃分為3個(gè)階段(表1)。

表1 車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的3個(gè)階段

目前，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)僅發(fā)展到第1階段末期至第2階段初期。當(dāng)車(chē)內(nèi)監(jiān)控發(fā)展到第3階段時(shí)，能夠?yàn)橄M(fèi)者帶來(lái)怎樣的價(jià)值提升，目前尚未可知。

2.2 車(chē)內(nèi)監(jiān)控與自動(dòng)駕駛

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)目前僅發(fā)展到初期階段的原因是車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展受限于自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。

汽車(chē)不同于手機(jī)和電腦，只有在人們駕車(chē)出行過(guò)程中才會(huì)使用。在自動(dòng)駕駛技術(shù)尚未成熟的階段，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)也只能以駕駛為中心，實(shí)現(xiàn)以駕駛員為中心的輔助駕駛功能，其應(yīng)用場(chǎng)景受限。當(dāng)自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟后，車(chē)內(nèi)監(jiān)控將不再局限于駕駛輔助，而是圍繞駕駛員和乘客在座艙內(nèi)形成整個(gè)生態(tài)環(huán)境，滿足人們各種各樣的需求。

車(chē)內(nèi)監(jiān)控以人為中心，是人的價(jià)值實(shí)現(xiàn)。想要實(shí)現(xiàn)該功能，前提是需要自動(dòng)駕駛技術(shù)充分發(fā)展，將駕駛員的人性需求釋放出來(lái)。因此，自動(dòng)駕駛程度越高，車(chē)內(nèi)監(jiān)控的潛在市場(chǎng)越大。自動(dòng)駕駛技術(shù)處于L3或L4等級(jí)時(shí)，車(chē)內(nèi)監(jiān)控市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)從平穩(wěn)發(fā)展到爆發(fā)性發(fā)展的拐點(diǎn)(圖3)。

圖3 自動(dòng)駕駛技術(shù)和車(chē)內(nèi)監(jiān)控的發(fā)展預(yù)測(cè)

3 車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品

3.1 發(fā)展預(yù)測(cè)

基于上述分析，目前車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的整體發(fā)展還處于早期階段。各階段車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的功能預(yù)測(cè)如下：

(1)第1階段產(chǎn)品。如表1所示，該系列產(chǎn)品的市場(chǎng)已經(jīng)飽和，利潤(rùn)率不高且無(wú)技術(shù)壁壘，僅是現(xiàn)有成熟技術(shù)的變現(xiàn)，產(chǎn)品特征已不具備發(fā)展的空間。

(2)第2階段產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品呈現(xiàn)出市場(chǎng)爆發(fā)的態(tài)勢(shì)，這也是技術(shù)更新迭代最快的產(chǎn)品系列。其中，大多數(shù)產(chǎn)品還未被用戶普遍認(rèn)可，對(duì)主機(jī)廠而言，該系列產(chǎn)品的發(fā)展?jié)摿Σ蛔?。只有涉及駕駛員安全的產(chǎn)品處于市場(chǎng)的熱點(diǎn)，這是因?yàn)橛脩魧?duì)汽車(chē)安全類(lèi)產(chǎn)品的接受意愿較為強(qiáng)烈。此外，從法規(guī)的角度來(lái)看，安全類(lèi)產(chǎn)品大多具有強(qiáng)制實(shí)施的要求。因此，不管是主機(jī)廠還是供應(yīng)商，都更看好這類(lèi)產(chǎn)品的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)。

(3)第3階段產(chǎn)品。該階段產(chǎn)品目前基本處于未知狀態(tài)，需要緊密跟蹤用戶需求，提煉出多需求重疊處的子需求，根據(jù)子需進(jìn)行降級(jí)開(kāi)發(fā)，深入了解客戶的需求點(diǎn)，順應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)行開(kāi)發(fā)。例如，對(duì)于視頻會(huì)議、視頻直播和自拍等需求，其需求重疊處為視頻傳輸。因此，可以通過(guò)覆蓋全車(chē)的光學(xué)三原色(RGB)攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻和圖片的采集，提煉具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的子需求。

車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展一方面需要技術(shù)人員在各個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域繼續(xù)增加技術(shù)儲(chǔ)備，等待用戶需求的爆發(fā)；另一方面需要技術(shù)人員以安全需求為突破點(diǎn)，深入研究車(chē)內(nèi)監(jiān)控領(lǐng)域，為全面的車(chē)內(nèi)監(jiān)控做準(zhǔn)備。

目前，車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的娛樂(lè)需求導(dǎo)向尚未清晰，其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)。車(chē)內(nèi)娛樂(lè)類(lèi)需求的技術(shù)門(mén)檻較低，且對(duì)汽車(chē)安全性等級(jí)(ASIL)方面要求也較低，該需求產(chǎn)品不必過(guò)早介入。相比較而言，安全類(lèi)產(chǎn)品通常都有很高的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)(KPI)和ASIL 要求。KPI要求高則意味著產(chǎn)品的技術(shù)門(mén)檻較高，ASIL 等級(jí)要求高則意味著技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)門(mén)檻較高。對(duì)比安全類(lèi)產(chǎn)品與娛樂(lè)類(lèi)產(chǎn)品的需求，安全類(lèi)產(chǎn)品則更為重要。

3.2 產(chǎn)品形態(tài)定位

在產(chǎn)品形態(tài)上，隨著產(chǎn)品功能的成熟，產(chǎn)品功能本身已經(jīng)不再是唯一賣(mài)點(diǎn)。產(chǎn)品功能和單件價(jià)格等因素已不再是企業(yè)搶占市場(chǎng)和客戶的關(guān)鍵。

在產(chǎn)品融合上，各企業(yè)最初的做法是在單獨(dú)的產(chǎn)品中，增加功能或提高性能來(lái)加強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。例如，基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DMS)算法只用于監(jiān)測(cè)駕駛員是否出現(xiàn)疲勞或分心等狀態(tài)數(shù)據(jù)，但是擴(kuò)展的DMS監(jiān)測(cè)算法則包含了車(chē)速、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、車(chē)道保持狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

隨著汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，若每個(gè)功能都要一整套計(jì)算資源，其成本必然會(huì)增加，因此更多的主機(jī)廠傾向于共享計(jì)算資源來(lái)降低產(chǎn)品成本。普遍的做法是將整車(chē)劃分為幾個(gè)域，每個(gè)域僅有1套控制器，集中處理該域內(nèi)所有傳感器數(shù)據(jù)，以節(jié)省產(chǎn)品成本[1]。

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)是集成了諸多功能特性的整體解決方案。車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)從不同的傳感器接收數(shù)據(jù)，在共享的電子控制單元(ECU)中進(jìn)行運(yùn)算控制，向用戶提供統(tǒng)一的、人性化的功能指令，以及更安全的保障。

3.3 產(chǎn)品特性

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)包含駕駛員監(jiān)控、兒童監(jiān)控、手勢(shì)識(shí)別等眾多功能。根據(jù)目前市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能的需求迫切程度進(jìn)行劃分，車(chē)內(nèi)監(jiān)控功能可分為基礎(chǔ)功能、可選功能和低優(yōu)先級(jí)功能。

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能是車(chē)內(nèi)監(jiān)控的根本需求，是車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)必須具備的產(chǎn)品特性，如監(jiān)控駕駛員是否存在疲勞、分心等狀態(tài)。車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的可選功能屬于增強(qiáng)性功能，如視頻會(huì)議、吸煙檢測(cè)等。目前，該類(lèi)功能的市場(chǎng)可接受度未知，由主機(jī)廠根據(jù)對(duì)應(yīng)車(chē)型的目標(biāo)客戶來(lái)確定是否裝配。車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的低優(yōu)先級(jí)功能是車(chē)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)成熟后，還需要繼續(xù)挖掘客戶需求的功能，如年齡檢測(cè)、性別檢測(cè)等。

4 車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品典型架構(gòu)

4.1 系統(tǒng)框圖

圖4為車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品架構(gòu)典型的系統(tǒng)框圖。其中傳感器類(lèi)產(chǎn)品有以下幾種：①紅外線(IR)攝像頭，用于采集駕駛員的人臉等信息，輸出DMS相關(guān)的功能，包括駕駛員疲勞、駕駛員分心、人臉識(shí)別、注視區(qū)域識(shí)別、打電話識(shí)別，吸煙識(shí)別等；②IR RGB攝像頭，用于輸出彩色視頻信號(hào)，完成視頻會(huì)議、自拍等功能；③三維紅外線傳感技術(shù)(3D TOF)攝像頭，用于駕駛員手勢(shì)識(shí)別；④毫米波雷達(dá)，用于兒童遺留檢測(cè)。

圖4 車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的系統(tǒng)框圖

在這些傳感器中，所有攝像頭一般采用外置，其采集到的信號(hào)通過(guò)低電壓差分信號(hào)(LVDS)等格式傳送給ECU。而毫米波雷達(dá)大多采用將天線集成到系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)的方案，一般都直接內(nèi)置在ECU 的印制電路板(PCB)上。

所有通過(guò)傳感器感知到的數(shù)據(jù)，將傳遞給ECU 端的計(jì)算模塊進(jìn)行功能計(jì)算，最后輸出對(duì)應(yīng)信號(hào)，上傳到整車(chē)網(wǎng)絡(luò)上。

4.2 典型硬件

車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品典型硬件主要有：傳感器類(lèi)的IR 攝像頭、RGB攝像頭、3D TOF 攝像頭、毫米波雷達(dá)收發(fā)器和中央處理器。其中，中央處理器包括微控制單元(MCU)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)、圖像信號(hào)處理(ISP)等各種計(jì)算單元?？刂破鞯木钟蚓W(wǎng)絡(luò)(CAN)包括收發(fā)器、通用串行總線(USB)和解串器等傳輸單元，以及雙倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DDR)和內(nèi)閃等存儲(chǔ)單元。

4.3 針對(duì)駕駛員的車(chē)內(nèi)監(jiān)控

車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品以用戶安全為出發(fā)點(diǎn)，其車(chē)內(nèi)監(jiān)控的基礎(chǔ)功能都是圍繞駕駛員和乘客的安全為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)的。

圍繞駕駛員安全需求設(shè)計(jì)的駕駛員監(jiān)控功能，主要分為分心檢測(cè)和疲勞檢測(cè)[2]。分心檢測(cè)用于檢測(cè)駕駛員是否對(duì)駕駛以外的事務(wù)過(guò)分關(guān)注，導(dǎo)致專(zhuān)注力不在駕駛上。該功能主要檢測(cè)駕駛員的眼睛、頭部姿態(tài)，并輔以駕駛員是否有撥打電話、吸煙、喝水等動(dòng)作，以及汽車(chē)的車(chē)速等信息來(lái)綜合判斷駕駛員的安全性。

疲勞檢測(cè)主要是預(yù)防駕駛員疲勞駕駛，根據(jù)駕駛員眼睛狀態(tài)、頭部姿態(tài)，并輔以駕駛員是否有打哈欠動(dòng)作、車(chē)輛車(chē)速等信息做綜合判斷駕駛員的安全性。

在自動(dòng)駕駛級(jí)別L2之前，駕駛員分心檢測(cè)和疲勞檢測(cè)都只具備提醒功能。但在L3后，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要知道駕駛員是否具備接管車(chē)輛的能力。如果駕駛員處于睡眠或者極度疲勞狀態(tài)，駕駛員在沒(méi)有能力接管車(chē)輛時(shí)，系統(tǒng)不允許自動(dòng)駕駛切換成手動(dòng)駕駛。如果用戶處于清醒狀態(tài)且滿足其他切換條件，車(chē)輛會(huì)啟動(dòng)切換到手動(dòng)駕駛的過(guò)程，但切換過(guò)程結(jié)束前，車(chē)內(nèi)監(jiān)控應(yīng)檢測(cè)駕駛員的分心狀態(tài)，以判斷駕駛員是否已經(jīng)從其他事務(wù)轉(zhuǎn)換到自主駕駛中，只有駕駛員專(zhuān)注于車(chē)輛駕駛上，自動(dòng)駕駛才會(huì)完全退出。

疲勞檢測(cè)和分心檢測(cè)主要檢測(cè)人臉及人眼狀態(tài)，隨著檢測(cè)技術(shù)的成熟，人臉識(shí)別和注視區(qū)域識(shí)別的功能可以同時(shí)被滿足，因此該需求將成為車(chē)內(nèi)監(jiān)控的強(qiáng)制性需求。人臉識(shí)別可以通過(guò)攝像頭識(shí)別駕駛員，根據(jù)駕駛員的個(gè)人習(xí)慣自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅、后視鏡、導(dǎo)航設(shè)置、音樂(lè)和燈光等，以提供個(gè)性化的服務(wù)。注視區(qū)域識(shí)別功能主要為其他功能提供輔助。例如，系統(tǒng)探測(cè)到駕駛員眼睛注視著空調(diào)面板，并發(fā)出“2檔”的指令時(shí)，車(chē)內(nèi)監(jiān)控可知道用戶是希望車(chē)輛空調(diào)出風(fēng)量調(diào)節(jié)到2檔。再例如，針對(duì)透明A 柱的功能，當(dāng)駕駛員注視A柱時(shí)，A 柱需要投射車(chē)輛外的影像，讓駕駛員感覺(jué)到A柱是透明的。而當(dāng)駕駛員沒(méi)有在注視A 柱時(shí)，A 柱可以關(guān)閉影像恢復(fù)到原狀態(tài)，保持整車(chē)的駕車(chē)體驗(yàn)。人臉檢測(cè)和注視區(qū)域識(shí)別功能都是非常實(shí)用的，未來(lái)將被用戶廣泛接受。

4.4 針對(duì)乘客的車(chē)內(nèi)監(jiān)控

針對(duì)乘客的車(chē)內(nèi)監(jiān)控功能也分為多種形式，包括全車(chē)的視頻監(jiān)控、全車(chē)的人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、情緒識(shí)別和體感游戲等，但這些功能并非基礎(chǔ)需求。

乘客車(chē)內(nèi)監(jiān)控的基礎(chǔ)需求和必備功能是防止兒童被遺忘在車(chē)內(nèi)，避免兒童在車(chē)內(nèi)窒息的事故發(fā)生。有數(shù)據(jù)顯示，自2019年以來(lái)，美國(guó)至少有944名兒童死于被困車(chē)內(nèi)[3]。因此，該需求所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品功能主要是兒童遺留檢測(cè)。

兒童遺留檢測(cè)作為乘客車(chē)內(nèi)監(jiān)控的基礎(chǔ)必備功能，一方面是從安全角度出發(fā)，所有與行車(chē)安全和人身安全的需求，都應(yīng)該被認(rèn)為是基礎(chǔ)需求，必須得到滿足。另一方面，各國(guó)政府也開(kāi)始注意到兒童遺留車(chē)內(nèi)致死事件的嚴(yán)重性，相繼出臺(tái)法律，將兒童遺留檢測(cè)作為車(chē)內(nèi)監(jiān)控必須具備的功能。根據(jù)歐盟新車(chē)安全評(píng)鑒協(xié)會(huì)(ENCAP)的規(guī)定，自2022年開(kāi)始，車(chē)內(nèi)兒童檢測(cè)功能將作為新車(chē)必須具備的強(qiáng)制性功能。

實(shí)現(xiàn)兒童遺留檢測(cè)功能的方案很多，目前主流的方案有基于視覺(jué)識(shí)別的兒童檢測(cè)方案和基于毫米波雷達(dá)的兒童檢測(cè)方案。

基于視覺(jué)識(shí)別的兒童檢測(cè)方案是通過(guò)安裝在車(chē)內(nèi)的攝像頭，對(duì)車(chē)內(nèi)進(jìn)行視覺(jué)監(jiān)控并識(shí)別車(chē)內(nèi)乘客是否為兒童，從而達(dá)到檢測(cè)的目的。圖5為基于視覺(jué)識(shí)別的兒童遺留檢測(cè)方案。

圖5 基于視覺(jué)識(shí)別的兒童遺留檢測(cè)方案

該方案一般在車(chē)輛前部(即后視鏡附近)布署1個(gè)大視場(chǎng)角(FOV)的RGB攝像頭，用于監(jiān)控前排乘客和后排座位中間區(qū)域，同時(shí)在后排的側(cè)面或中間布署RGB攝像頭，用于監(jiān)控后排乘客。該方案的實(shí)現(xiàn)原理為：系統(tǒng)對(duì)從攝像頭獲取到的RGB 圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別，如果識(shí)別人臉目標(biāo)成功，被認(rèn)為識(shí)別到了活體(兒童或成人)；如果識(shí)別肢體成功且肢體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也被認(rèn)為識(shí)別到了活體，否則被認(rèn)為后排不存在活體。

基于毫米波雷達(dá)的兒童遺留檢測(cè)方案，是在車(chē)頂棚內(nèi)安裝數(shù)個(gè)毫米波雷達(dá)，毫米波雷達(dá)通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射微波，微波遇到遮擋物后反射，被雷達(dá)接收天線接收。系統(tǒng)在接收到反射信號(hào)后，通過(guò)提取反射對(duì)象的距離進(jìn)行濾波，建立二維熱成像圖，并運(yùn)用活體探測(cè)算法計(jì)算出檢測(cè)結(jié)果，最后將檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)秸?chē)CAN網(wǎng)絡(luò)中。

基于毫米波雷達(dá)檢測(cè)方案的優(yōu)勢(shì)較為明顯。該方案不受自然環(huán)境，如光照的限制，且有利于檢測(cè)兒童微小的運(yùn)動(dòng)特征(如兒童睡覺(jué)時(shí)胸腔的輕微起伏)，所以更適合作為兒童遺留的檢測(cè)。

4.5 車(chē)內(nèi)監(jiān)控的可選功能

除了上述車(chē)內(nèi)監(jiān)控的基礎(chǔ)功能外，車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品也包含很多可選功能，各個(gè)車(chē)型可以根據(jù)車(chē)型設(shè)計(jì)的目標(biāo)人群來(lái)進(jìn)行功能的裁剪，滿足不同用戶的需求。例如，駕駛員撥打電話檢測(cè)和吸煙檢測(cè)，該功能屬于分心檢測(cè)的誘導(dǎo)檢測(cè)，但因?yàn)槠浒l(fā)生頻次較為密集，對(duì)于這類(lèi)行為，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分心檢測(cè)的規(guī)則向車(chē)機(jī)進(jìn)行上報(bào)，同時(shí)發(fā)出警示信號(hào)，提醒駕駛員安全駕駛。

手勢(shì)識(shí)別功能需要使用3D TOF攝像頭等設(shè)備來(lái)采集用戶的手勢(shì)。一旦系統(tǒng)檢測(cè)到預(yù)先定義的手勢(shì)，則會(huì)執(zhí)行相關(guān)的功能。例如：在行車(chē)途中，駕駛員手心向上彎曲并后擺，會(huì)觸發(fā)開(kāi)天窗指令；在聽(tīng)音樂(lè)期間，駕駛員手心向上平移會(huì)觸發(fā)音量提升指令。這些手勢(shì)識(shí)別功能可以避免駕駛員在對(duì)車(chē)機(jī)進(jìn)行操作時(shí)沒(méi)有注意到路面情況而導(dǎo)致的交通事故，給駕駛員提供了手勢(shì)操作的途徑，同時(shí)也能提升用戶的行車(chē)體驗(yàn)。

如果手勢(shì)識(shí)別的功能具有極高的識(shí)別率和極低的誤識(shí)別率，這個(gè)功能會(huì)受到用戶的歡迎。因?yàn)槠漕嵏擦藗鹘y(tǒng)的車(chē)輛駕駛體驗(yàn)，摒棄了接觸式的車(chē)輛操作。但事實(shí)上，手勢(shì)識(shí)別功能還是存在誤識(shí)別率較高的問(wèn)題，用戶使用體驗(yàn)不佳。手勢(shì)識(shí)別基于識(shí)別駕駛員手的形態(tài)，但在實(shí)際車(chē)輛行駛過(guò)程中，駕駛員的手會(huì)一直在識(shí)別區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，手勢(shì)識(shí)別的誤觸發(fā)率很高。例如，車(chē)輛在雨天行駛，駕駛員本想抬手撓下頭，但抬手的動(dòng)作會(huì)被手勢(shì)識(shí)別功能誤識(shí)別為打開(kāi)天窗，其后果可想而知。因此，為避免誤觸發(fā)，系統(tǒng)時(shí)常需要駕駛員設(shè)置較為復(fù)雜的手勢(shì)，或者需要多次確認(rèn)才會(huì)執(zhí)行操作，提高了駕駛員手勢(shì)識(shí)別的使用難度。因此，手勢(shì)識(shí)別功能雖然存在了很多年，但該功能大多數(shù)時(shí)候都是選配功能，用戶對(duì)手勢(shì)識(shí)別的認(rèn)可度也不高。

視頻會(huì)議功能也屬于可選功能，需要使用RGB攝像頭采集車(chē)內(nèi)視頻，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻會(huì)議功能。在實(shí)際車(chē)輛行駛過(guò)程中，駕駛員(非乘客)必須召開(kāi)視頻會(huì)議(非語(yǔ)音會(huì)議)的場(chǎng)景并不是很多。近年來(lái)，隨著快手、抖音等直播平臺(tái)的興起，車(chē)載視頻傳輸功能也得到了快速發(fā)展。車(chē)載視頻傳輸功能為這些視頻直播提供了便利，記錄了年輕一代的微視頻生活。

4.6 車(chē)內(nèi)監(jiān)控的低優(yōu)先級(jí)功能

隨著技術(shù)的發(fā)展，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)除了能進(jìn)行疲勞檢測(cè)和分心檢測(cè)等功能識(shí)別外，還能識(shí)別人的情緒、年齡和性別等。但這些低優(yōu)先級(jí)功能識(shí)別技術(shù)還存在以下問(wèn)題：①識(shí)別率較低。例如，機(jī)器較難準(zhǔn)確判斷年齡，過(guò)低的準(zhǔn)確率會(huì)極大地限制系統(tǒng)的應(yīng)用和普及，也很難取得消費(fèi)者的認(rèn)可。②車(chē)內(nèi)監(jiān)控識(shí)別出的相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用尚未有定義。以年齡為例，如果系統(tǒng)識(shí)別出駕駛員的年齡為30歲或者35歲，但其識(shí)別結(jié)果如何應(yīng)用，以及為駕駛員提供怎樣的服務(wù)，目前尚未有被用戶普遍認(rèn)可的答案。

隨著汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步，主機(jī)廠需要提前研發(fā)和儲(chǔ)備車(chē)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)，但目前暫時(shí)沒(méi)有必要作為主流功能去推廣。隨著車(chē)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)的逐步成熟，越來(lái)越多的功能可以從車(chē)內(nèi)監(jiān)控技術(shù)中提煉出來(lái)，滿足用戶的深層次需求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文從車(chē)內(nèi)監(jiān)控的需求層面出發(fā)，結(jié)合車(chē)內(nèi)監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀，將車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展劃分為3個(gè)階段，并根據(jù)各個(gè)階段的特點(diǎn)論述了車(chē)內(nèi)監(jiān)控產(chǎn)品的發(fā)展路徑。

車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，會(huì)隨著自動(dòng)駕駛的成熟而快速得到普及。從主機(jī)廠的角度來(lái)看，主機(jī)廠需要重新定位企業(yè)價(jià)值，逐步從賣(mài)車(chē)轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┓?wù)。對(duì)于汽車(chē)從業(yè)人員而言，如何從汽車(chē)技術(shù)研發(fā)著手，深度了解用戶需求，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的增值，是所有汽車(chē)從業(yè)者需要思考的問(wèn)題。車(chē)內(nèi)監(jiān)控是汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的突破口，車(chē)內(nèi)監(jiān)控是最接近用戶且能夠滿足用戶深層次需求的平臺(tái)。因此，隨著智能汽車(chē)的發(fā)展和車(chē)內(nèi)監(jiān)控領(lǐng)域眾多功能特性的不斷創(chuàng)新，車(chē)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用將成為未來(lái)車(chē)企的核心競(jìng)爭(zhēng)力。