汽车内部感知趋势

提高车辆安全性的大半注意力都聚焦在车辆外部。如今在考虑安全问题时，往往会想到避撞，人工智能会读取雷达、摄像头和其他传感器扫描周围环境的信号。

但车内和车外发生的事情同等重要，通过车内感知进行安全创新的潜力巨大。汽车制造商已开始在车内安装摄像头，监控和感知驾驶员状态。车内传感器为提高驾驶员和乘客的安全性、舒适性和便利性提供了无限可能，同时也有助于降低成本。

为提升车内用户体验，就需要一个综合的内部感应平台，与车内更大的用户体验系统集成。合适的平台将确保安全和符合法规的基本功能，识别乘客并提供定制化体验的高级功能，以及实现更高自动驾驶等级所需的功能。

出于各种监管和竞争原因，汽车厂商竞相开发和部署车内传感系统。

1、 高级安全

注意力不集中、疲劳和分心是导致交通事故的主要因素。据美国高速公路安全管理局（NHTSA）估计，近年来，在所有警方报告的车祸中，有14%的车辆事故和8%的致命车祸是由分心驾驶造成的。在这些致命车祸中，13%的司机当时正玩手机。

根据欧洲新车评估计划（Euro NCAP），在老龄化社会，“突然丧失行为能力也是道路交通事故日趋严重的因素”，Euro NCAP进行了测试并发布所有重要的车辆安全评级。虽然事故统计数据并未按司机年龄细分，但欧盟65岁及以上的人口将从2019年的9050万增加到2050年的1.298亿，75岁至84岁的人口预计将增长56.1%。

与此同时，新冠疫情加速了消费者在网上订购更多商品的趋势，导致公路上送货车辆的增加，这些货车司机极有可能陷入疲劳驾驶状态。

为减少事故，Euro NCAP鼓励汽车制造商配置驾驶员状态感知系统，以检测分心驾驶，提供适当的音视频警告，并采取有效行动，例如，在发生医疗事故时，自动启动规避机制或是安全将车辆停在路边。

由于COVID-19大流行，实施Euro NCAP标准的驾驶员状态传感系统的时间表被推迟了一年。但最新的指导意见要求NCAP开始对汽车制造商在2023至2025年期间部署的对驾驶员疲劳、分心和酒醉程度的基本监测进行评级。

同样，NCAP希望汽车制造商在2023年前部署能够检测和监控车内是否有儿童的系统，并在儿童无人看管的情况下向车主或紧急服务机构发出警报。

此外，欧盟委员会定于2022年发布的《通用安全法规》（General Safety Regulation）以Euro NCAP标准为基础，要求在欧盟销售的车辆于2024年前对所有车辆提供高级驾驶员分心警告，并对L3级车辆进行驾驶员可用性监控，2026年前对所有车辆进行监控。

2、自动驾驶

使用摄像头监测司机的疲劳和分心，能够很好地满足自动驾驶监测系统的要求。

在L2+级和L3级，驾驶员和车辆之间会有复杂的实时交互，控制权在其中来回传递，具体取决于实际情况。

在L3级，驾驶员可以完全脱手，但仅限于特定情况、不同车速、道路类型和天气条件。例如，当车辆在高速公路上行驶时，驾驶员可以坐下来，放松并玩手机，但在接近出口、施工区或车辆无法处理的其他情况时，会进行控制移交。L3级下，车辆需要了解驾驶员已做好恢复控制的准备，双手放在方向盘上，并专注于手头的任务。

3、舒适和便利功能

通过车内传感系统，汽车制造商将能够通过多模人机界面方法，包括眼睛注视和手势识别，为驾驶员和乘客提供控制特定车辆功能的能力。

驾驶员和乘客都可以通过这种方式控制各种车辆功能。通过眼睛注视识别，驾驶员可以看车镜并通过手势进行调整。若驾驶员希望更换广播频道而注视仪表板，则仪表板会变得更亮，而后当驾驶员将目光转向道路时，仪表板会恢复干扰较小的亮度水平。眼睛的注视也可以与声音相结合，以便进行更多的会话控制。

通过先进的信息娱乐系统，驾驶员可以连接车外的数字系统，如家庭自动化系统。想象一下，当你开车回家时，只需一个简单的手势就可以从你的门铃里激活视频。可以扩展兴趣点搜索功能，以便车内的人可以获取指定地标的相关信息，或者在指定餐厅预订餐位。

事实上，如果信息娱乐系统是完全可操作的无接触互动（语音，手势和/或凝视），就会开辟车辆内饰设计的新机会，因为信息娱乐屏幕不必放在驾驶员伸手可及的范围内，而是可放在驾驶员更易快速扫视挡风玻璃和屏幕之间的位置，从而减少驾驶员看向道路以外的时间。

4、车辆简化和创收

重要的是，一个车内感应平台有可能移除传统硬件，并实现新的收入源。

例如，摄像头能够“看清”是否有人坐在乘客座椅上，这可能使汽车制造商能够拆除压力传感器（被动乘客检测系统），这些传感器是安全气囊和安全带系统的一部分，从而降低成本。同时，该平台还增加了功能，因为其可以检测到车内每个人是否都系了安全带，甚至是在后排座位上，这在当今大多数车辆中还未实现。

人脸识别允许系统确认交易——比如，在停车场，或者通过车载私人助手进行订购。此外，一旦车辆配备，这些相同的内部摄像头便可用于其他应用，如进行视频会议电话或检测遗留物品。

车内感应平台还可以收集足够的数据，了解乘客的感受。通过像素级的人脸检测，软件可以分析眉毛、眼睛、嘴巴和鼻子的位置信息，判断一个人是高兴、愤怒、惊讶、厌恶、害怕还是悲伤。

这些信息的实际应用最有可能出现在出租车、共享乘车、面包车和其他运输客户的车辆的商业领域，了解这些客户的情绪状态将更有的放矢。

然而，情感感应还可以让车企了解用户对其硬件和软件的反应——也就是说，当用户试图与某些功能交互时，该系统可以检测到用户的压力或享受。这可以帮助车企在未来通过识别行程上的痛点来创建更为友好的功能。

当前还处于车内传感进步的早期阶段，但却有明确的前进节奏。

1、基础驾驶员感应

当前的车内传感系统路线图首先满足基本的监管要求，以较低成本实现在整个车队中的广泛部署。安装在方向盘柱、仪表盘或中央显示屏上的单个摄像头将能够检测到困倦和分心。例如，若驾驶员的视线离开路面超过两秒钟，系统会发出音频警报或在仪表板上闪烁红灯。为确定司机是否有睡意，摄像头背后的智能可测量头部位置、眼球运动、眨眼频率以及司机的眼睛睁得有多大。如果驾驶员打瞌睡，系统可能会晃动座椅或发出音频警报。

2、高级驾驶员感应

系统是基于基本的嗜睡和分心识别进行附加功能提升。可检测声音，并通过摄像头和指纹等生物特征准确识别司机状态。可以有效判断司机是否醉酒、紧张、陷入沉思，甚至测试员试图通过举着照片来欺骗自动驾驶系统，也被系统轻易识别。

3、座舱感应

驾驶员感应的一个演化分支是座舱感应，其中广角摄像头覆盖车内更大的视野，通常包括前后排乘客座椅。有了这个更大的可视区域，系统就可以判断司机的手是否放在方向盘上。可以识别前排乘客，将他们的座位调整到匹配的规格，并确保乘客正确佩戴安全带。通过全座舱状态检测，该系统可确定车内有多少人，并能够准确定位车内人员的情绪。还能够检测到司机是否突发疾病，这会触发自动感应系统，将车辆安全停到路边，并通知急救服务。

此外，广角3D摄像头可以安装在车内车顶朝下方向，提供前排座椅的视野。这使得乘客能够通过手势、空中书写和前面提到的搜索点功能来控制车辆的各个方面。这种手势识别能力不断进化，并与驾驶员状态感知技术道路平行发展。

4、未来创新

随着机器学习系统日趋智能和强大，系统不仅能够了解驾驶员的情况，而且能够相应采取行动。举例而言，若车辆正驶离车道，而驾驶员的视线离开了道路，则系统即使在手动关闭的状态下仍会开启车道保持功能。或在前车减速或刹车时系统会使车辆自动减速或提前开始制动。

随着车内感应算法的改进，其他安全应用也成为可能，例如跟踪身位以调整安全气囊部署。

长期而言，全座舱感应是实现可重构内饰设计的关键，也是实现完全自动驾驶车辆的任何其他非标准内饰概念的关键，例如人们可以躺下睡觉或观看视频的旅游休闲车、用于健康临场感的自主医疗诊所或自主购物精品店。

车内传感平台是硬件和软件的复杂集成。在硬件方面，基础平台将配备130万像素的摄像头，以每秒60帧的速度运行，红外垂直腔面发射激光器（VCSEL）可以无形照亮驾驶员，使系统在夜间可以看到，并通过深色太阳镜看到驾驶员的眼睛。

非常重要的是，与OEM密切合作开发车内感应平台，并与车辆中的其他系统完全集成，以便来自摄像头的警报或其他信息能够触发自动紧急制动或复杂的自动驾驶切换等操作，手势被精准理解并转化为具体行动。

那么，摄像头如何知道司机是否疲劳、紧张、分心或精力下降？内部感应平台从整个面部收集数据点，并将其与驾驶员的基线进行比较。司机眨眼的次数比平时多，还是眨眼的时间比平时长？他们的头是否有倾角？眼睛是眯着还是闭着？面部表情是否出现了变化？

系统可跟踪驾驶员的眼睛，确保驾驶员的注意力集中在道路上。此外，平台可以察觉司机的“愣神”——司机盯着直前方，但却没有真正注意的情况。先进的系统也将能理解什么可能会分散驾驶员的注意力，并使驾驶员注意力重新聚焦到路上。

手势控制是通过向下的摄像头和三维手势识别智能来实现，基本上可以让司机用手语与汽车进行交流。例如，在接听电话时，司机可做出简单的滑屏手势来拒绝接听电话，也可用一根手指做轻敲动作来接听电话。顺时针旋转手指可表示将音量调高或放大控制台上显示的地图。用拇指和食指做一个圆圈，然后向右移动，可能表示下一首歌或下一个菜单项等。

为解读来自车内摄像头的图像，典型的车内传感平台可能会使用20多个神经网络，且这一数字还在增长。这些网络总共包含7000多万个经测试并优化的参数。

最终，内部感应舒适性和安全应用将集成并整合到信息娱乐和ADAS域控制器上，这将有助于使所有车辆细分市场都能负担得起该技术。正确的软件框架将允许汽车制造商通过OTA无线更新在车辆的整个生命周期内更新单个应用程序。

选择合作伙伴辅助开发车内传感系统的关键考虑因素是灵活性、可扩展性、经验、专业技能、成本和集成能力。汽车制造商开发工作可从低端车型扩展到豪华车型的定制系统。另一个重要的考量是技术合作伙伴是否可以组装一个集成的解决方案，结合了同类最佳供应商的最佳功能以及OEM内部开发的算法。