智能座舱智驾产品设计 – 脱手告警功能

一、项目背景：

在汽车行业中，“自动驾驶”还未完全达到L3级别的情况下，主要还是以人为第一主导，车辆辅助人来驾驶；在这个过程中驾驶员还是为主要责任人，所以，在目前市面上所有的智能驾驶产品时，车辆会对驾驶员进行一定的检测，一旦判定有危险驾驶的风险，系统会及时提醒驾驶员进行接管。

根据法规标准 – ISO 21717（智能交通系统-部分自动车道内驾驶系统（PADS）规定，PADS应能够识别驾驶员原则上是否能够接管车辆控制，以及驾驶员是否能够监督系统行为，例如：脱手告警、驾驶员检测或其他方式；如果监测到驾驶员没有接管能力或者监督能力，系统应通知驾驶员，若驾驶员在适当时间内没有对信息作出反应，需要执行功能降级或突出或关闭（脱手惩罚）

目前最常见的监管机制就是“脱手告警”以及“DMS驾驶员疲劳监测”；

今天聊一聊如何设计脱手告警功能 HOD 也就是 Hands off detection

1. 功能定位以及实现原理

1.1. 功能的定位判断

脱手告警是一个必要的功能，PR强需求的功能，与驾驶安全强相关

定义：在开启辅助驾驶功能时，如果检测到你的手长时间离开方向盘，系统就会给出接管提醒，如果继续不接管方向盘，辅助驾驶就会退出使用并给出对应的惩罚。

1.2. 功能的实现方式

脱手告警是软硬件一体的系统产品，功能的实现方式分为硬件和软件的结合的方式，达到提示到用户的效果

1.2.1. 硬件

1.2.1.1. 方向盘传感器：检测驾驶员是否握住方向盘

首先需要通过方向盘来验证驾驶员是否处于安全驾驶的场景，目前市面上的主流方案有三种：

电容式感测的应用实例。（Source：艾迈斯半导体）

1.2.1.2. 座舱域控制器：提供视觉声音提示及交互操作界面

座舱域控制器作为智能座舱的中央处理单元，负责集成和协调各种功能，包括脱手告警功能。它能够接收来自不同传感器和子系统的数据，并进行处理以触发相应的告警。

以下是系统构架图：

1.2.2. 软件

数据处理算法：

• 传感器数据处理软件：用于采集并处理方向盘传感器（握力传感器、扭矩传感器或电容传感器）数据，实时监测驾驶员的手部状态。
• 告警管理软件：根据检测到的脱手情况生成不同级别的告警，控制系统音效、视觉和触觉警示。
• 自动驾驶控制软件：在长时间脱手或驾驶员无响应时，接管车辆控制，实施紧急措施。

用户界面：

• HMI（人机交互界面）软件：在仪表盘、HUD等显示设备上展示告警信息，并与用户进行交互。

2. 行业情况

首先了解一下《 智能网联汽车 组合驾驶辅助系统技术要求及试验方法 第1部分：单车道行驶控制规定》的相关规定

脱手报警：车辆达到巡航车速（试验时设置为60km/h）后若驾驶员松开方向盘，系统应在

一级：15s内发出脱手提示信号（光学提示）

二级：30s内发出脱手警告信号（光学提示+声学警告，光学提示信号中的手部和/或方向盘应以红色显示，驾驶员手扶方向盘或系统进入非激活状态前持续发出）

三级至退出： 声学警告后30s内自动进入非激活状态（不同于上一阶段的声学警告至少 5s，或直到驾驶员再次手扶方向盘）

脱手告警（Source：知荐 | 脱手检测在自动驾驶中的原理及应用）

随着智能驾驶不断进步，各车企针对自家的智能驾驶能力也会进行针对性设计设计，以问界、蔚小理为例，分别从视觉、听觉两个维度进行分析：

从图表中可以看出，小鹏和蔚来的设计较为激进，允许驾驶员长时间脱手，问界和理想较为保守，以间隔20s进行提示。不过，随着智能驾驶技术的逐步成熟，脱手时间也会相应增加，用户体验将进一步优化。当真正达到L3级别时，用户将可完全脱手，实现更高的自动驾驶自由度。

3. 制定产品目标

首先需要根据自身的智能驾驶产品，确定产品目标：

• 提高安全性：通过脱手告警功能，提醒驾驶员保持双手握方向盘的良好驾驶习惯，减少潜在的安全风险。
• 用户体验友好：警告方式既明显又不过分干扰驾驶员，保证驾驶员能在第一时间接收到提示并作出反应，而不致因警告本身而分神。

通过目标进行功能的规划，可分为两种：

• 基础的功能：需要能够有效提醒用户，从而提高安全性
• 干扰物识别的提示：扭矩感应式方向盘和DMS摄像头结合的方式，识别放置在方向盘上的干扰物，进行趣味性的安全提示

4. 从产品角度如何设计脱手告警

4.1. 脱手告警功能的触发条件

1. 车辆处于D档位；
2. 智驾功能开启；
3. 双手脱离方向盘且持续一段时间：t

4.2. 功能判断逻辑

1. 监控阈值设定：设定无手触摸方向盘所能容忍的最长时间，如20秒。
2. 持续监控：系统通过感应器持续检测方向盘上是否有手的触摸。
3. 警告触发：如果检测到超过设定的时间阈值没有检测到手的触摸，系统将自动发出脱手警告。
4. 警告解除：一旦再次检测到手的触摸，警告立即解除。

4.3. 功能设计

假设监控阈值设定为t；通过场景以及用户期望进行细分设计：

提升用户体验设计

• 趣味性提示：在识别到干扰物的时候，使用有趣的语音提示，如“方向盘上发现一个大橘子”来减少驾驶员的反感情绪。
• 逐级提示：从轻微提示逐步升级，直到紧急警告，确保驾驶员有足够的反应时间。
• 多重反馈：结合视觉、听觉、触觉的多重反馈方式，提高提示的有效性。

4.4. 脱手告警功能的设置思考

如何平衡时保守以及激进，在车辆中控屏提供脱手告警功能的设置界面新增用户可以根据自身情况进行 新手/专家个性化的选择，从来去提升用户的体验；减少行车过程中对驾驶员的打扰

5. 交互方案以及视觉形式

经过上述分析，已经分析了在不同场景下需要给用户视觉提示，听觉提示以及触觉提示，那根据这些交互方式选取合适的交互通道，把交互策略细化出来：

例如：告警提示需要视觉+听觉；仪表/中控/HUD等交互通道支持视觉提示，什么时候需要在仪表侧展现以及什么时候需要在HUD展现，这也是需要设计和团队讨论的； 以及视觉展现形式是怎样，是否需要动效，渲染等，需要和设计部进行讨论，在这就不过多说明了。

二、总结

驾驶安全在智能座舱设计中至关重要，脱手告警只是ADAS智能驾驶功能中的一项辅助功能，还有很多驾驶辅助功能在默默地保护着驾驶员和乘客的安全。在设计每一个产品功能的时候都需要优先考虑安全性，其次是更加智能和人性化的驾驶体验。

参考资料：

1.领航辅助驾驶NOA系列国标解读之单车道行驶控制_腾讯新闻：https://new.qq.com/rain/a/20240324A01YX800

2.法规标准-ISO 21717标准解读-CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_50875614/article/details/125815342

3.知荐 | 脱手检测在自动驾驶中的原理及应用：https://mp.weixin.qq.com/s/hs6uMkRctASmH1YrNOKFdw

4.方向盘脱手检测原理及主流方案_离手检测原理-CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_42056745/article/details/131578979

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