一直以來，汽車上傳感器大多被應用于汽車外部，幫助汽車實現(xiàn)安全駕駛。如安裝在汽車車身的前雷達、后雷達、角雷達等，它們的作用主要是傳感監(jiān)測汽車周圍的外部環(huán)境，為主動安全系統(tǒng)提供傳感信息。

傳感器在汽車駕駛座艙內(nèi)的應用目前還不普及。由于法規(guī)的要求以及市場競爭的推動，近年來有些新車已經(jīng)開始安裝駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)，標志著傳感技術已經(jīng)逐步開始在駕駛座艙內(nèi)得到應用。安波福相信，傳感器技術在駕駛座艙內(nèi)的應用將帶來巨大的創(chuàng)新機遇及市場潛力。駕駛座艙內(nèi)的感知技術及應用在提高駕駛員和乘客的安全性、舒適性和便利性，同時降低成本等方面，將為業(yè)界帶來令人振奮的無限可能。

安波福認為，一個全面的、與車內(nèi)用戶體驗系統(tǒng)完美集成的艙內(nèi)傳感平臺將對未來汽車推出全新的用戶體驗起到關鍵的作用。下一代艙內(nèi)傳感平臺應該支持擴展迭代，從滿足基本的安全法規(guī)要求到支持高級用戶體驗功能（如對乘客進行識別并定制體驗、自動駕駛等）的要求。

艙內(nèi)傳感技術應用將帶來哪些進步

安波福認為，艙內(nèi)傳感技術的開發(fā)及應用將在多方面帶來廣闊的創(chuàng)新空間，包括提高汽車安全性、開發(fā)全新的舒適性、便利性功能、提高汽車的智能水平，等等。

提高安全性

研究表明，駕駛員精力不集中、疲勞駕駛和駕駛時被分散注意力是導致道路交通事故的主要原因。據(jù)美國國家公路運輸安全管理局的報告，近年來，在造成死亡的車禍事故中，有8%的事故與分心駕駛有關；而在這些造成死亡的事故中，有13%的駕駛員當時正在使用手機。

我們相信，越來越多的市場將會推出有關行業(yè)法規(guī)，以降低分心駕駛帶來的風險。比如，歐洲新車評估項目（Euro NCAP）計劃推出對新車的有關評級措施，以鼓勵汽車制造商在新開發(fā)車型上安裝駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在檢測到危險情況或駕駛員分心駕駛時，及時發(fā)出音頻或視覺警告，并采取相應措施。如駕駛員行動能力喪失時，自動啟動規(guī)避操作，或安全地將汽車停靠到路邊。

助力實現(xiàn)自動駕駛

通過攝像頭監(jiān)測駕駛員疲勞和分心狀態(tài)的艙內(nèi)傳感技術的應用，也有助于推動自動駕駛的開發(fā)及落地應用。

在L2+級自動駕駛至3級自動駕駛階段，由于對駕駛的控制權需要根據(jù)情況在駕駛員和車輛之間交接，因此，駕駛員和車輛之間存在實時的、復雜的交互。到了L3級自動駕駛階段，駕駛員可以在特定條件下將駕駛權交給汽車。比如：當車輛在高速公路上行駛時，可以開啟自動駕駛模式；但是當要駛出匝道或者遇到施工路段時等汽車不能處理的情況時，車輛控制權就需要重新交還給司機。

艙內(nèi)傳感技術的應用將通過對駕駛員狀態(tài)的實時監(jiān)測，保證駕駛員能夠隨時接替對車輛的駕駛控制。

開發(fā)車主舒適性、便捷性新功能

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的應用將為整車廠帶來新的盈利機會，可以通過推出一些新功能，吸引消費者并形成競爭優(yōu)勢。

因為艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的應用將可以使駕駛員或乘客通過眼睛注視、手勢等多種形式實現(xiàn)人機交互，對車輛功能進行控制。

2015年，安波福與寶馬汽車合作在寶馬7系列平臺上推出了業(yè)界首個集成式3D手勢識別系統(tǒng)，隨即應客戶要求將該功能擴展至寶馬5和寶馬3系列平臺上。安波福還于2018年推出了駕駛員感應系統(tǒng)，作為助力寶馬汽車實現(xiàn)2級自動駕駛的關鍵技術，該系統(tǒng)目前已部署于寶馬X5系列車型當中，目前正逐步擴展至其它車型。安波福已成為艙內(nèi)傳感技術的領導者，我們的艙內(nèi)感應系統(tǒng)已經(jīng)幫助五家主機廠榮獲了客戶獎項。

艙內(nèi)傳感技術與高級車載信息娛樂平臺相結合，駕駛員還可以與智能家居等外部智能設備進行溝通。比如，在你開車回家的路上，只需一個簡單的手勢，就可以啟動觀看來自家里大門的監(jiān)視視頻。你還可以利用隨指隨查功能，指一下某個地標，就可以獲取有關它的信息，或指一下某個餐廳，預約一張餐桌。

事實上，如果車載信息娛樂系統(tǒng)完全可以通過非接觸式人機交互技術（語音、手勢和/或眼神）進行操作，那么，駕駛座艙的設計將會更加靈活，因為儀表盤不一定要安置在駕駛員的手可以觸及的地方，而是安置在方便駕駛員快速掃視的地方，從而減少駕駛員將目光從道路上移開的時間。

簡化車輛架構，創(chuàng)造新業(yè)務機會

更重要的是，艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的應用將為主機廠移除更多傳統(tǒng)硬件以及創(chuàng)造新的盈利機會創(chuàng)造可能。

比如，通過艙內(nèi)攝像頭，汽車能夠“看到”是否有人坐在乘客座位上，那么，座椅上的壓力傳感器（它們是被動乘員探測系統(tǒng)PODS的一部分）就可以不要了，從而削減成本。同時，艙內(nèi)傳感監(jiān)測系統(tǒng)的應用還可以增加新的功能，如檢測車上的每個人是否都系好了安全帶，包括后座乘客。這是當下的大多數(shù)車輛無法做到的。

如果你通過車載設備進行網(wǎng)上購物，結合面部識別技術，艙內(nèi)傳感監(jiān)測系統(tǒng)將可以協(xié)助你確認付款，達成交易。此外，還可以開發(fā)如車內(nèi)視頻會議、遙控檢查是否有物品遺留在車內(nèi)，等等。

艙內(nèi)傳感監(jiān)測系統(tǒng)還可以收集數(shù)據(jù)，了解駕駛員或乘客的身體狀態(tài)或精神狀態(tài)。系統(tǒng)應用高像素人臉分析技術，通過對眉毛、眼睛、嘴巴和鼻子的位置等數(shù)據(jù)分析，判斷一個人是高興、生氣、驚訝、厭惡、害怕還是悲傷。

出租車、共享出行、貨車等客運車輛相關的商業(yè)領域中，最有可能最先出現(xiàn)對這類功能的應用，因為了解駕駛員及乘客的身體及精神狀態(tài)，將有助于運營商更好地為客戶提供服務。

情緒感應技術還可以幫助主機廠了解用戶對汽車硬件或軟件體驗的反饋。也就是說，系統(tǒng)可以檢測用戶在體驗某些功能時，是感到困惑還是樂在其中，主機廠以此可以更加了解用戶痛點，推出更受用戶歡迎的功能。

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的發(fā)展進程

目前，我們還處于艙內(nèi)傳感技術應用發(fā)展進程的早期階段。不過，前方的道路已十分明朗。

初級應用：駕駛員感應系統(tǒng)

保證汽車滿足基本監(jiān)管要求的初級應用方案已經(jīng)逐漸在整車上得到應用。系統(tǒng)主要通過安裝在方向盤、儀表盤或中央顯示器上的攝像頭來監(jiān)測駕駛員是否瞌睡或分心。比如，如果駕駛員將視線從道路上移開超過兩秒鐘，系統(tǒng)會發(fā)出聲音警報，或令儀表板上的紅燈閃爍。為了判斷駕駛員是否在打瞌睡，攝像頭采用智能技術測量駕駛員頭部位置、眼球運動、眨眼頻率以及駕駛員眼睛睜大的程度。如果發(fā)現(xiàn)駕駛員在打瞌睡，系統(tǒng)可能會令座椅搖晃或發(fā)出聲音警報。

2020年，安波福為國內(nèi)一家主要整車廠開發(fā)上市的駕駛員感應系統(tǒng)就屬于此類應用，可實現(xiàn)駕駛員疲勞監(jiān)測（Drowsiness Detection）、防偽識別（Fake Detection）、頭部位置監(jiān)測（Head Position）、身份識別（Driver ID）、分心識別 (Distraction Recognition)、走神識別（Presence Detection）等功能。結合安波福為該平臺開發(fā)的高級ADAS系統(tǒng)，助力汽車實現(xiàn)L2+自動駕駛功能。

高級駕駛員感應系統(tǒng)

在識別困倦或分心的基礎上，高級駕駛員感應系統(tǒng)還可以擴展更多功能。比如，可以通過攝像頭和指紋等生物識別技術，檢測聲音并準確識別駕駛員。還可以判斷駕駛員是否醉酒、壓力過大、陷入沉思，甚至試圖借助圖片欺騙自動駕駛系統(tǒng)。

駕駛艙感應系統(tǒng)

駕駛艙感應系統(tǒng)是駕駛員感應系統(tǒng)的更高一級應用，其中廣角攝像頭在車內(nèi)視野更廣，通?？梢詫⒊丝妥魏秃笈抛渭{入視線當中。憑借這一優(yōu)點，系統(tǒng)可以判斷駕駛員是否將手放在了方向盤上。它可以識別前排乘客，根據(jù)他們的體格調(diào)整座位，并確保乘客正確系好安全帶。通過整艙乘員檢測，系統(tǒng)可以確定駕駛艙內(nèi)有多少人，并能夠判斷他們的心情和情緒。它還能夠檢測駕駛員是否突然發(fā)病，從而觸發(fā)自動系統(tǒng)，將車輛安全地?？吭诼愤叢⑼ㄖ獞狈諜C構。

此外，廣角3D攝像頭可以安裝在艙內(nèi)車頂上，視角朝下，將前排座椅也盡收眼底。這樣，乘客能夠通過手勢以及前文提到的隨指隨查功能控制車輛的功能。手勢識別技術作為一個獨立的應用領域還在不斷發(fā)展同。

未來創(chuàng)新

隨著機器學習系統(tǒng)變得更加智能、更加強大，汽車將不僅對駕駛員所面臨的情況了如指掌，還能夠采取相應的措施。比如，如果車輛偏離車道而且駕駛員的視線離開道路，系統(tǒng)可能會自動啟用車道保持幾秒鐘，即使手動關閉這個功能也會如此?；蛘?，假設在駕駛員分心時前方車輛突然停下來，系統(tǒng)可以使車輛減速或提前開始制動，以便即刻啟動自動緊急制動功能。

隨著艙內(nèi)傳感算法的升級，還會出現(xiàn)更多的安全應用，例如跟蹤身體位置以調(diào)整安全氣囊的分布。

從長遠來看，全艙傳感是一項關鍵技術，可幫助實現(xiàn)可重構的艙內(nèi)設計以及自動駕駛汽車的各類非標準艙內(nèi)概念，如允許駕駛員斜躺入睡或觀看視頻的休閑車、用于醫(yī)療遠程呈現(xiàn)的自動醫(yī)療診所、或自主購物精品店。

艙內(nèi)傳感系統(tǒng)的運作機制

艙內(nèi)傳感平臺的應用是硬件和軟件的復雜集成的結果。在硬件方面，基本配置由一個以每秒60幀的速度運行的1.3兆像素攝像頭以及紅外垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)組成，垂直腔表面發(fā)射激光器可為駕駛員打光，即使在夜間或者駕駛員帶著墨鏡，也能監(jiān)測到駕駛員的狀態(tài)。

要實現(xiàn)更高級的傳感水平，可以在座艙內(nèi)的不同位置安裝多個2D和3D攝像頭，包括位于車頂、視角朝下的攝像頭。安波福的衛(wèi)星方案可以靈活部署多臺攝像頭，駕駛艙內(nèi)只需要安裝攝像頭等很少的硬件，每枚攝像頭通過高速網(wǎng)絡線路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊惺接蚩刂破鳎撚蚩刂破髫撠熗泄苓\行特定算法的視覺處理器?；蛘撸瑪z像頭可以綁定電子控制單元(ECU)中的處理器，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接蚩刂破?。出于隱私和數(shù)據(jù)保護的考慮，數(shù)據(jù)不會從車輛中泄露出去。

有一點至關重要，那就是開發(fā)艙內(nèi)傳感平臺的供應商需與主機廠密切合作以便與車輛中的其它系統(tǒng)完全集成，這樣，來自攝像頭的警報等信息就可以觸發(fā)自動緊急制動或復雜的自動駕駛控制權交接等操作，同時，也可以實現(xiàn)準確理解手勢，從而采取具體操作。

那么，攝像頭如何知道駕駛員是否處于疲倦、壓力過大、分心或不清醒的狀態(tài)？安波福的艙內(nèi)傳感平臺從駕駛員的整個面部收集數(shù)據(jù)點，并將它們與駕駛員的面部基線進行比較。駕駛員是否比平時眨眼更加頻繁，或者眨眼持續(xù)時間是否比平時長？駕駛員的頭部傾斜角度是否奇怪？駕駛員是否瞇眼或干脆閉上了眼睛？駕駛員的面部表情是否出現(xiàn)變化？

該系統(tǒng)可以追蹤駕駛員的眼睛，以監(jiān)測駕駛員是否專心注視道路。此外，駕駛員“走神”（也就是直視前方但并未真正注視道路）時，該平臺也能及時發(fā)現(xiàn)。更高級系統(tǒng)還將能夠掌握可能會分散駕駛員注意力的因素，并使他們將注意力重新集中在道路上。

手勢控制需要借助視角朝下的攝像頭和 3D手勢識別智能技術實現(xiàn)，可以讓駕駛員使用手勢語與車輛進行交流。比如，有來電時，駕駛員可以做出一個簡單的滑動手勢來拒絕接聽電話，或者可以用一根手指敲擊來接聽電話。順時針旋轉(zhuǎn)手指可以表示調(diào)高音量或放大控制臺上顯示的地圖。用拇指和食指畫一個圓圈并向右移動可以表示切換至下一首歌曲或下一個菜單項。

為了理解來自車內(nèi)攝像頭的圖像，一個典型的艙內(nèi)傳感平臺可能會使用20余個神經(jīng)網(wǎng)絡，而且這一數(shù)字還在持續(xù)增加。這些網(wǎng)絡中總共包含超過7000萬個經(jīng)過訓練和優(yōu)化的參數(shù)。

最后，內(nèi)部感應舒適性和安全性應用將向上集成并整合到信息娛樂和ADAS域控制器上，此舉將有助于降低系統(tǒng)的成本，使其適用于各個車輛細分市場。借助合適的軟件框架，主機廠將可以在車輛的整個生命周期內(nèi)通過無線更新更新單個應用程序。

總結：

目前傳感器的艙內(nèi)應用還只是初級階段。隨著法規(guī)和消費者需求的推動，傳感技術在駕駛座艙內(nèi)的應用普及及發(fā)展將為消費者帶來智能駕駛的全新體驗，也將給行業(yè)帶來新的增長點。

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