什么是DMS？通過什么技術來實駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（DMS）

作者：Swee

博世智能駕駛與控制事業(yè)部中國區(qū)

高級產品經理

擁有智能座艙領域超5年的工作經驗

什么是DMS？

駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（DMS，Driver monitoring system），是基于駕駛員面部圖像、生理指標或車輛信息處理以判定駕駛員狀態(tài)的實時系統(tǒng)， 主要實現(xiàn)對駕駛員的身份識別、疲勞監(jiān)測、分心監(jiān)測以及危險駕駛行為（如酒駕、手持接聽電話和喝水等）的監(jiān)測功能。

我們?yōu)槭裁葱枰狣MS？

人為因素是目前交通事故發(fā)生的常見原因。通常有兩類情況：違章、超速及酒駕或在藥物影響下駕駛；以及人為失誤，如疲勞或分心駕駛、缺乏駕駛經驗等。在老齡化日益嚴峻的當下，因突發(fā)性的醫(yī)療事故而喪失駕駛能力也是交通事故的重要誘因。

目前， 針對上述人為因素，駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)可通過在危險情境下向駕駛員發(fā)出警示，幫助駕駛員改善駕駛行為，并根據駕駛員狀態(tài)進行相應干預，從而提高行車安全。

此外，高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）能夠給用戶帶來便利和安全，但對此類系統(tǒng)的過度依賴反而造成了不少事故。

美國的 NASA 實驗室研究了人類如何與汽車、航空設備中的自動駕駛互動，將半自動駕駛與手動駕駛之間進行對比，結果顯示，在監(jiān)控車輛半自動行進時，參與者將更加容易感到疲倦或分心， 對于突發(fā)狀況的反應也較慢。DMS成為了人機共駕之間的平衡點，其與主動安全的結合更好地提升了駕駛安全。DMS 作為脫手或SAE L3及以上級別自動駕駛系統(tǒng)的主要功能之一，實時監(jiān)測駕駛員的狀態(tài)，以確保在需要的情況下，駕駛員能接管車輛的控制。

同時，乘客與整車廠對智能座艙的舒適性和個性化也提出了需求，DMS可通過提供人臉識別、情緒感知等功能，進一步提升駕乘體驗。

目前有哪些DMS相關的法規(guī)？

歐洲、北美、日本及中國等不同國家和地區(qū)，已經釋放或正在制定DMS相關的法規(guī)和測試規(guī)程。

根據2019年發(fā)布的歐盟一般安全法規(guī)（GSR）的要求，自2024年7月開始，新車上牌需強制配備駕駛員疲勞預警系統(tǒng) （DDAW，Driver drowsiness and attention warning）。歐盟新車安全評鑒協(xié)會（EU-NCAP）于2022年釋放的版本中，在安全駕駛評測模塊中包含了乘客狀態(tài)監(jiān)測（OSM，Occupant status monitoring）的測試規(guī)程，具體包括駕駛員疲勞、分心及無意識的監(jiān)測、報警及干預。

中國推薦性國標GBT 駕駛員注意力監(jiān)測系統(tǒng)（DAMS，Driver attention monitoring system）及自動駕駛系統(tǒng)（ADS，Automated driving system，SAE L3級及以上）的法規(guī)正在制定過程中。今年4月，中汽研發(fā)布的C-NCAP 2025路線圖中，在主動安全ADAS評測部分也加入了DMS的要求。

基于政策法規(guī)的推動以及舒適性功能的需求，DMS 整體裝配率呈快速上升趨勢。今年8月蓋世汽車的報告顯示，2022年一季度國內車企DMS裝配率為4.1%，而2021年一季度僅為1.9%，預計2025年國內乘用車DMS 裝配率將達到28%，市場規(guī)模將達57.1億。

我們通過什么技術來實現(xiàn)DMS？

目前駕駛員監(jiān)測的技術主要分為間接和直接監(jiān)測兩類。

間接監(jiān)測：即通過監(jiān)測車輛信息來間接監(jiān)測駕駛員狀態(tài)，如方向盤轉角及其他車身信號等；

直接監(jiān)測：即指通過雷達或其他生物傳感器獲取駕駛員生理指標，或通過視覺傳感器獲取駕駛員行為信息，如2D或3D攝像頭方案。

通過車輛信息間接監(jiān)測駕駛員狀態(tài)的方案，系統(tǒng)復雜性相對較低，開發(fā)周期短，成本低，純軟件方案不影響車內布置且不涉及信息安全風險，但目前主要只用于駕駛員疲勞監(jiān)測，且精度較低。

目前的主流方案是基于視覺傳感器：

即通過一個面向駕駛員的紅外非廣角攝像頭來實時監(jiān)測駕駛員的頭部、眼部和面部等細節(jié)，然后對獲取到的數據進行模式識別，進而判斷駕駛員身份或狀態(tài)，如疲勞、分神的程度或異常行為等。

駕駛員疲勞監(jiān)測：是基于深度學習，綜合考慮眼瞼開閉的大小、打哈欠及眨眼的頻次等因素，輸出對應的KSS疲勞等級；

駕駛員分神監(jiān)測：是基于駕駛員的視線、頭部姿態(tài)及眼睛開合狀態(tài)，結合注視區(qū)域視線停留時長，判斷駕駛員是否分神。紅外（IR）的方案相較純RGB的方案，魯棒性更高，可覆蓋更多場景，如不同的光線環(huán)境或駕駛員佩戴墨鏡等，且憑借非接觸、低成本、高可靠性，高智能的優(yōu)勢，占據市場主流。

部署位置：DMS攝像頭通常部署在方向盤管柱或A柱等位置，可獲取到角度更佳且更清晰的駕駛員人臉圖像，從而助力實現(xiàn)更高的算法精度。

另外，通過雷達或其他生物傳感器可獲取到駕駛員的生理指標，如心跳、呼吸頻率和身體運動等，判斷駕駛員的身體健康狀態(tài)。

雷達方案：成本較低，可彌補視覺局限的場景，如座椅或毛毯遮擋等，也可用于兒童遺留監(jiān)測及生命探測，但功能可拓展性較視覺方案偏低。如果與主流的視覺方案相融合，則可進一步提高檢測的準確度，如突發(fā)疾病、疲勞或分心狀態(tài)等。

生物傳感器方案：如接觸式的壓力、電容、壓電傳感器，一方面安置不便，影響駕駛體驗，另一方面整體部署成本較高，用戶接受度和市場裝配率都較低。

更未來的DOMS會是怎樣的？

從硬件設計的角度，駕駛員監(jiān)測及座艙感知系統(tǒng)（DOMS，Driver and occupant monitoring system）融合感知及攝像頭隱藏式設計將成為市場主流趨勢。硬件的集成已是車廠迫切的需求，一顆RGB-IR廣角OMS覆蓋DOMS的全部功能，在確保算法精度的前提下，節(jié)省了成本，且與后視鏡等現(xiàn)有布置的集成和隱藏式設計，大大提高了內飾的美觀性和用戶的接受度。

從系統(tǒng)和軟件架構的角度，域控制器集成和跨域融合也是必然的走向。DOMS在未來很長一段時間內都需同時兼顧安全性和舒適性的功能，既能實時監(jiān)測駕駛員狀態(tài)以確保駕駛安全，又需提供人臉識別、情緒感知等功能。多模交互也將是一大趨勢，除了目前已有的場景，如唇語與語音融合感知以確定說話主體及其語音內容、檢測到乘客睡眠后自動調小媒體音量等，將涌現(xiàn)更多其他有價值的用戶場景。

隨著整車智能化的深入發(fā)展和自動駕駛技術的日趨成熟，未來對DOMS 的場景覆蓋、功能邏輯設計、算法精度和功能安全等級等的要求會更加嚴格， 其與間接檢測、雷達和其他傳感器融合的解決方案也將是行業(yè)進一步探索的重要方向。

編輯：黃飛

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