想象一下，在一個暖意盎然的秋日下午，你載著一家四口，開著500萬以內(nèi)*的SUV，朝著800公里之外的海邊度假小屋出發(fā)。平直通暢的高速公路上，妻子和兩個孩子，在安靜的車廂內(nèi)酣然入睡。而被先進領(lǐng)航輔助系統(tǒng)從枯燥重復(fù)駕駛行為中解救出來的你，身心格外放松。

不到半小時，你的眼皮開始發(fā)沉，眼神開始渙散，身體開始發(fā)飄，腦子開始發(fā)糊，頭也像啄木鳥一樣，不停地上上下下。

就在眼皮即將完全合上的關(guān)頭，一陣陣刺耳的系統(tǒng)警報聲把你從夢鄉(xiāng)邊緣吼了回來：滴滴滴，大哥別睡著了，不行就下服務(wù)區(qū)歇會吧！

一瞬間清醒過來的你被嚇出一身冷汗：“如果沒有這聲吼，可能要去鬼門關(guān)走一走”。

事實上，除了打瞌睡，長途出行過程中類似的“分心”場景還有很多，比如幾乎每個駕駛員都做過的：發(fā)微信，刷朋友圈，吃東西，彎腰撿物品，和車上其他人員聊天過于投入等。按照相關(guān)交通領(lǐng)域機構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，駕駛時接打電話發(fā)生事故的概率是普通駕駛時的2.8倍，低頭看手機3秒鐘，就相當(dāng)于盲開3秒。

往每臺正在行駛的車里塞一名“肉身安全監(jiān)督員”，肯定不現(xiàn)實。但往車里多放一雙時刻在線的“安全監(jiān)督眼”，用來平替真人，當(dāng)下的技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了，它就是有著“人機共駕階段駕駛輔助安全守門員”之稱的，駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（Driver Monitor System，以下簡稱DMS）。

DMS的工作鏈路與智能駕駛輔助系統(tǒng)十分相似，即：感知→決策→執(zhí)行。

首 先，利用傳感器時刻監(jiān)測駕駛員狀態(tài)，當(dāng)下最普遍的方案是攝像頭為主力傳感器的視覺感知；然后，將監(jiān)測到數(shù)據(jù)的回傳系統(tǒng)，與既有案例比對，決定是否對駕駛員進行提醒；最后，系統(tǒng)將決策下發(fā)至執(zhí)行端，常規(guī)的執(zhí)行動作包括：警示音，語音提醒，方向盤燈帶閃爍，方向盤+座椅震動。部分車廠的方案已經(jīng)可以做到駕駛員在一段時間內(nèi)不回應(yīng)，車輛主動靠邊，減速停車，并撥打救援電話。

DMS這一套動作看起來不復(fù)雜，但卻能在“防患于未然”這件事上起到奇效。很多時候，一聲警示音，一陣屁股麻，就能挽救一條甚至幾條寶貴的生命。

但，略微令人感到沮喪的是，DMS在中國市場在售乘用車上的搭載率很低，根據(jù)高工智能汽車研究院統(tǒng)計：2022年1-10月中國市場（不含進出口）乘用車前裝標配搭載DMS系統(tǒng)的車型銷售總量為87.2萬臺，前裝搭載率只有5.49%。

具體來看，中國品牌DMS搭載率95.17%，遠高于合資品牌。在價格區(qū)間上，35萬元以上車型DMS平均搭載率達到13.93%，10-15萬價格區(qū)間DMS搭載占比不超過3%。這意味著，在中國汽車消費的主力價格區(qū)間內(nèi)，DMS仍然是一項可望而不可及的“高端配置”。

下面，就讓我們細細研究下，這雙藏在車廂內(nèi)的“機械眼”，到底是怎么工作的。

感知是難題

想提前預(yù)測、干涉，制止駕駛者的危險駕駛行為，對駕駛者監(jiān)測的覆蓋面要夠廣，顆粒度要夠細，數(shù)據(jù)要夠全面，傳輸要夠及時。

專業(yè)的醫(yī)用多導(dǎo)體征監(jiān)測儀，無疑是*答案：通過貼在人身體上的電極，監(jiān)測腦電、心電、眼電、肌電、胸腹式呼吸運動、鼻氣流、鼾聲、脈搏、血氧飽和度、脈搏波、呼吸頻率、體位等各類數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行分析，來判斷駕駛者當(dāng)下的精神狀態(tài)、心情波動、身體狀況，并基于大數(shù)據(jù)底座對可能出現(xiàn)的突變進行預(yù)測。

拋開這樣一套監(jiān)測設(shè)備的不菲造價，單是開始駕駛前讓駕駛者穿戴齊全部監(jiān)測單體裝置，就是一件吃力不討好的事：我去超市買菜總共就開10分鐘，還得先花半小時把裝備穿上？

醫(yī)用的專業(yè)儀器不行，咱就降個檔次，試試把智能穿戴設(shè)備（如智能手表、手環(huán)）和車機系統(tǒng)連接，通過手環(huán)來獲取駕駛者的心電、呼吸、血壓、血氧、體溫等關(guān)鍵性體征數(shù)據(jù)，再傳回車機進行分析決策。

從易用度上看，智能穿戴設(shè)備是獲取成本*、學(xué)習(xí)程度*、使用習(xí)慣培養(yǎng)難度*的駕駛者狀態(tài)監(jiān)測解決方案。但有三個暫無頭緒的實際困境：*，現(xiàn)有智能穿戴設(shè)備與車機的連接順暢度、對數(shù)據(jù)分析后的應(yīng)答效率，達不到駕駛安全要求的及格線。倘若傳輸出現(xiàn)遲滯或錯誤，駕駛者的注意力可能會轉(zhuǎn)移到手環(huán)上，反而制造了新的注意力轉(zhuǎn)移隱患；第二，不同車企車機系統(tǒng)與各品牌智能穿戴設(shè)備之間的匹配，在沒有行業(yè)統(tǒng)一協(xié)議和標準的前提下，始終無法拉齊；第三，生命體征屬于駕駛者個人隱私，車廠和智能穿戴設(shè)備制造商對數(shù)據(jù)脫敏度的要求不同，哪些數(shù)據(jù)閱后即焚，哪些數(shù)據(jù)存儲分析，哪些數(shù)據(jù)根本不用收集，聽誰的，很難界定。

只有在兩種路徑下，該解決方案有機會大面積鋪開：*種，車廠自研自產(chǎn)智能穿戴設(shè)備，比如蔚來手環(huán)，理想手表，并隨車附送；第二種，蘋果、華為、小米這樣的智能硬件提供商自主造車，讓汽車進入品牌生態(tài)鏈。目前是第二種路徑的可行度更高，畢竟華為汽車已經(jīng)箭在弦上。

在智能穿戴設(shè)備全面接管駕駛者監(jiān)測任務(wù)之前，可量產(chǎn)的DMS系統(tǒng)其實已經(jīng)完成了一輪從“被動式”到“主動式”的迭代。

被動式DMS的做法是監(jiān)測車輛基礎(chǔ)信息，如單次駕駛時長，施加在方向盤上的扭力，車道偏離系統(tǒng)的工作時長等。被動式DMS成本低，許多車廠只在方向盤上增加一個扭矩傳感器或電容HOD傳感器就能大吹特吹自己的車具備高級駕駛輔助能力。

但實際上，被動式DMS的誤報率很高，智能化程度很低，只能適配低等級ADAS系統(tǒng)。你一定看過有駕駛者利用在方向盤上懸掛不明物體的方式來“欺騙”系統(tǒng)，繞過警報的案例。

主動式DMS有兩條路徑：*條是將監(jiān)測重點聚焦在人的生物指標上，前文提過的心率、呼吸、血壓、腦電波、皮膚電信號等都是監(jiān)測對象。此路徑的優(yōu)勢是指標全面，數(shù)據(jù)精準，劣勢是需要在車內(nèi)加裝大量傳感器，如壓力傳感器、電容傳感器，導(dǎo)致成本過高，用戶不愿買單。

第二條是將視覺傳感器，即攝像頭作為打造DMS的硬件底座，通過單目、雙目、紅外線攝像頭，上車前先對駕駛者進行 Face ID 生物認證，行駛中追蹤駕駛者的眼球，監(jiān)控駕駛者的視線方向和眼球位置，最終達成掌控駕駛者注意力的目標。

這條路徑的優(yōu)勢是采用成熟技術(shù)、供應(yīng)體系下的傳統(tǒng)2D可見光攝像頭加上IR紅外LED，成本低，出錯率低，用戶感知度高。劣勢是受外界光線條件影響較大，受駕駛者眼部狀態(tài)影響較大，戴墨鏡或眼睛太小，都有可能讓監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生罷工。

算法比感知更難

攝像頭裝在A柱，方向盤或后視鏡上了，駕駛者的面部和眼球也清晰地捕捉到了，然后呢？總不能稍微瞇下眼睛，就在馬路當(dāng)中急剎停車了吧。

這時候，就該軟件算法打卡上班了。

對攝像頭這樣的硬件來說，能完整捕捉駕駛者的面部動作就夠了，要求不高。這些動作對應(yīng)的含義，含義該基于什么規(guī)則判斷，判斷后匹配的決策動作，才是每套DMS系統(tǒng)的核心競爭力。

常見用于描述駕駛員疲勞狀況的規(guī)則是1994年美國首次提出的PERCLOS：單位時間眼睛閉合百分比（percentage of eyelid closure over the pupil over time）。

PERCLOS的獲取辦法是車內(nèi)攝像頭對人臉進行圖像采集，隨后將圖像傳遞至控制器。控制器利用預(yù)先導(dǎo)入的人臉識別算法對動態(tài)視頻進行逐幀識別，判斷哪些幀是眼皮蓋過眼球的面積超過預(yù)設(shè)的比例。最后，統(tǒng)計疲勞幀數(shù)，和該段時間總幀數(shù)相除，得出結(jié)果。

PERCLOS有P70，P80，Em 三種測量方式：P70：眼皮蓋過眼球的面積超過 70%所占的時間比例。P80：眼皮蓋過眼球的面積超過 80%所占的時間比例。Em：眼皮蓋過眼球的面積超過 50%所占的時間比例。

其中，1999年美國聯(lián)邦高速公路管理局的實驗證實，P80和駕駛者疲勞程度之間的相關(guān)性最高。

PERCLOS之所以如此重要，是因為駕駛員狀態(tài)監(jiān)測要求高魯棒性，系統(tǒng)可以設(shè)定多個監(jiān)測指標進行冗余設(shè)計，交叉互檢。但在這些種類繁多指標中，需要有一個足夠可靠，且基本不出紕漏的指標作為高權(quán)值依據(jù)，PERCLOS就是這個高可信值的關(guān)鍵基礎(chǔ)指標。

其它常用監(jiān)測指標還包括：輕微點頭動作發(fā)生頻率（太頻繁意味著駕駛者有很大概率在打瞌睡）；瞳孔放大縮小頻率（情緒是否劇烈波動），嘴部形狀變化（一直講話，打哈欠，肯定沒在專心開車）。

在硬件（攝像頭）和軟件（算法）的聯(lián)合作用下，一套初級DMS系統(tǒng)才算搭建完成。說它初級，是因為可供系統(tǒng)進行綜合運算的數(shù)據(jù)源還是太少，在攝像頭提供的視覺信息之外，還可以融入車輛狀態(tài)（車速、油門深度、橫擺角速度、側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)向盤角速度、角加速度等），麥克風(fēng)獲取的座艙內(nèi)音量高低，座椅靠背內(nèi)溫度傳感器測量的體溫，以及來自智能穿戴設(shè)備的實時數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)來源越豐富，對駕駛者的塑造也就越立體，系統(tǒng)做出的判斷也就越精準，交通行為參與者也就越安全。

寫在最后

一份來自《消費者報告》的ADAS系統(tǒng)測試報告，對我們進一步理解DMS，大有裨益：在這場為期3個月對12家主流車企35000臺車輛的ADAS系統(tǒng)測試中，福特林肯Co-Pilot 360排*，凱迪拉克Super Cruise排第二，特斯拉Autopilot只排第七。

在測試中，DMS的成績權(quán)重極高，是福特林肯Co-Pilot 360和凱迪拉克Super Cruise得分大項，也是特斯拉Autopilot丟分的大項?？梢哉f，沒有DMS的ADAS系統(tǒng)，在《消費者報告》眼里，基本就是不及格。

為什么？

因為，在現(xiàn)有L2駕駛輔助階段，DMS可以有效控制駕駛員對ADAS功能的濫用，實現(xiàn)對ADAS功能激活和失效的閾值設(shè)置，杜絕“方向盤上掛個豬蹄，就敢在高速公路上一邊巡航一邊睡覺”的莽撞行為。

而在通向L3、L4和L5級自動駕駛的道路上，DMS是高級人機交互技術(shù)的核心組件，只有駕駛員注意力監(jiān)測機制明確，清楚判定人類司機的當(dāng)前狀態(tài)，才能確保當(dāng)下駕駛權(quán)的歸屬，準確選擇駕駛權(quán)的移交時機。

做個更形象的比喻：如果一套ADAS是一支11人的足球隊，DMS就是站在整個隊伍身后的守門員。你一定見過守門員在比賽中被紅牌罰下后，前鋒、中場、后衛(wèi)來臨時頂替的，但你何時見過，前鋒、中場、后衛(wèi)被罰下，用守門員來頂替的？