Euro NCAP 最新DMS驾驶员监控未来测试路线图分析

此功能涉及使用 IR 发射器和 CMOS 图像传感器在所有环境和所有可能的照明条件下可靠地捕获驾驶员的图像。报告指出：

在更复杂的环境中可靠地检测和跟踪驾驶员的能力等同于系统可用性和系统可以为驾驶员提供保护的时间比例。功能较弱的技术在驾驶模拟器实验室中面对恒定且挑战性较小的环境条件下可以进行跟踪，但在道路驾驶中经常遇到的可变和明亮的照明条件下，性能会显著下降。驾驶员外观的特定方面也会挑战性能，包括眼睛形状和皮肤纹理以及驾驶员座椅位置（通常由驾驶员身高表示）。高水平的检测精度和更广泛的“噪声因素”（包括太阳镜、帽子和口罩）可以明显地提高该维度的能力。

早期的直接驾驶员监控系统（例如凯迪拉克 CT6 中的 GM SuperCruise）评估了头部姿势方向，但缺乏跟踪驾驶员眼睛注视的能力。早期认为最简单和最容易理解的分心行为类型是在驾驶时看向别处，并与增加的碰撞风险相关。然而，并不是所有的分心都符合这个简单的行为定义。当驾驶员从事次要任务（例如开车时使用电话）时，更复杂的分心行为会很明显。驾驶员经常注意力分散在驾驶和次要任务之间，通常长达 20-30 秒。这个概念在几个已发表的分心模型中得到了认可，并且对于最大限度地提高安全结果非常重要。

Euro NCAP 的 DMS 测试协议将需要眼球注视跟踪：

“驾驶员头部和眼睛的运动也很重要。对于来自前方道路的较小视角的扫视，驾驶员通常会进行所谓的“蜥蜴”扫视行为。在这里，司机的眼睛在移动，但头部相对静止。相比之下，对于与前方道路具有较大视角的区域，例如侧窗和乘客座椅等区域，驾驶员通常采用“猫头鹰”策略，其中视觉注意力的转移主要通过头部旋转来实现。”下图说明了在使用手机时的视觉行为。绿色标记表示头部姿势方向；红色表示眼睛注视。

“驾驶员的头部姿势仍然面向道路。只有使用眼睛注视的检测才能检测到这个电话使用示例。通过直接通过眼睛注视指标而不是单独依靠头部姿势或间接测量来测量视觉行为的方法，检测手机分心将得到显著改善。”

福特 Blue Cruise 和通用汽车第二代 SuperCruise 中使用的最先进的直接驾驶员监控都具有视线跟踪功能。Euro NCAP 已经确定了准确的眼睛注视跟踪在评估安全结果中的重要作用，并将其作为必需的功能包含在协议中。

嗜睡相关的行为也可以通过越来越复杂的类似镜头来表征。睡意的简单测量可能只能捕捉眼睑行为或间接测量。PERCLOS 是用于建立昏昏欲睡状态（通常超过 20 分钟）的基于眼睑的指标的一个示例，但其性能适中。嗜睡进展和症状的个体差异意味着依赖单一嗜睡指标的系统不足以可靠地捕捉嗜睡。嗜睡的多种迹象，包括眨眼持续时间、幅速比和频率，并可能捕捉到更多嗜睡行为模式。缺乏明确的客观嗜睡测量给那些在监测分心时面临的挑战带来了一些额外的挑战。

将头部姿势方向、眼睛注视、眨眼和睁眼等指标的图像测量可靠地转换为可操作的信号，以识别驾驶员分心和困倦的程度，需要专门的人为因素专业知识。作者使用“微睡眠”的例子来展示简单的视觉分析如何导致不正确的安全结果：

“微睡眠包含在协议中，其中微睡眠是驾驶员无意识的短暂睡眠时间。微睡眠的行为特征越来越多地与严重嗜睡的生理和表现指标相关联，长时间闭眼是微睡眠的主要视觉指标。”

长时间闭眼可能会触发微睡眠，闭眼时间超过 500 毫秒与驾驶员风险的测量有关。然而，作者警告说：“打哈欠和眯眼等一系列行为可能会被误解为与困倦相关的长时间闭眼事件。因此，一个简单的定义会产生更多的错误警报，并且不会提供高水平的驾驶员接受度。”

下面的图 2说明了具有难以检测的场景的复杂驾驶员行为的各种示例。

图2

资料来源：欧洲 NCAP（分心（顶部）和困倦（底部）的行为技术矩阵，描述了不同级别的基于相机的 OSM 技术性能。在每个图中，蓝色文本代表驾驶员行为的复杂性，而黑色文本代表可能改变检测难度的噪声变量）

识别突发疾病也是协议的一部分，并对数据收集和生态有效性提出了独特的挑战。突发疾病可以用作涵盖各种情况（例如糖尿病休克、心脏事件、癫痫发作等）的总称，其中常见的结果是驾驶员丧失能力。这些事件本质上是不可预测的，导致数据非常稀疏，因此目前没有方法或分类法来详细说明这些类别及其相关行为。然而，可以合理地假设驾驶员既没有有效地执行驾驶任务，也没有对车辆警报做出响应。

报告分析：

行为检测矩阵根据对驾驶员的预计保护水平来区分性能（图 2）

“一种更简单的检测技术（x 轴的左端）具有更简单的行为特征（y 轴的下端）将只能在矩阵的左下角可靠地执行。具有强大行为特征的更复杂的技术将能够在矩阵的右上角执行，因此可以覆盖更大范围的场景并代表卓越的解决方案。分心（顶部）和困倦（底部）的行为技术矩阵，描述了不同级别的基于相机的 OSM 技术性能。

该矩阵提供了拟议协议中涵盖的一系列噪声变量和行为，突出了人为因素行为研究专业知识的重要性。几乎每家开发直接驾驶员监控算法的公司都忽略了这一能力领域。

在现实世界条件下，驾驶员监控算法的验证和验证的可靠操作需要大量自然驾驶数据来训练系统。作者观察到：

“协议开发考虑了一系列驱动器外观和噪声因素，以确保可接受的系统可用性水平，从而确保系统性能。这里的方法是在驾驶员外观的极端情况下测试系统，例如，从高到矮的驾驶员，以及不同年龄的驾驶员。考虑这些因素收集数据可确保具有广泛的座椅位置和皮肤纹理（皱纹、眼袋）的良好系统可用性。”

测试行为是图 2 所示矩阵的第二个元素. 为了分散注意力，这些行为包括：对特定的驾驶相关和非驾驶相关目标进行长时间的扫视，以及；解决与参与次要活动（包括电话使用）相关的风险的视觉分时行为（多看一眼）。

视觉分时任务的测试示例可以包括在 10-15 秒内从路上到控制台的脚本化浏览序列。分别测试驾驶员在猫头鹰和蜥蜴扫视模式下策略的极端也是一个关键因素。这确保了能够适应浏览策略中的一系列个体差异，同时还适应可以区分 OSM 功能的关键元素。分散注意力的场景需要严格规定和高度可重复。

理想情况下，所有测试都将在测试轨道条件下进行，就像现有的 Euro NCAP AEB/车道支持协议一样。使用足够数量的驾驶员、不同的外观、结合不同的噪声因素以及跨分心和嗜睡行为范围进行测试的赛道测试是不切实际的。该方法最初建议使用 OEM 提供的证据档案进行测试，同时选择使用轨道测试。档案方法为原始设备制造商提供指导，但不会过度规定和限制早期技术的进步，并且可能包括测试嗜睡的最佳实践指南的建议，例如受试者的数量以及诱导和验证嗜睡的方法。

性能评估是任何测试方法的关键部分。Euro NCAP 的测试理念是评估安全系统在需要时的工作情况（真阳性），同时将误报率（假阳性）分配给车辆制造商来解决。

分心算法的公开数据估计灵敏度性能超过 80%，但误报率可能超过 20%。对于嗜睡，目前的一般安全法规法律接受标准被理解为将敏感度置于 40% 左右；这个分数可以通过多种算法实现，但在 11-24% 的误报率下仍有改进的空间。

简而言之，具有不可接受的误报率的车辆将无法提供可接受的客户体验。对适当的驾驶员警告和车辆干预的要求与安全结果和驾驶员体验直接相关，并应确保在敏感性和特异性之间取得适当的平衡。

功能安全由ISO 标准 26262和汽车安全完整性等级 (ASIL) 等级描述。汽车制造商正在研究如何使用 DMS 信号对驾驶员的注意力状态和参与度进行实时分析，目的是改变自动紧急制动和车道保持系统的灵敏度。

将 DMS 与制动和转向系统融合以修改车辆在道路上的位置，大大提高了 DMS 软件的功能安全要求以及 ASIL 规范。

虽然与分心和远离前方道路的单眼远视相关的风险已广为人知，但需要进一步研究多眼分心的安全影响。例如：在给定的序列中，驾驶员在什么时候会分心；驾驶员对驾驶和非驾驶相关任务的参与如何影响这一点；外部环境如何影响这一点；什么是可能的崩溃类型的链接？此外，认知分心和注意力不集中是新出现的安全问题。

当前的安全辅助协议旨在支持驾驶员手动驾驶车辆，没有辅助或自动驾驶功能。驾驶员行为将随着驾驶员辅助和车辆自动化的增加而改变，因为驾驶员越来越多地有机会在特定条件下将手从方向盘上移开和/或将视线从道路上移开。考虑这些变化可能带来哪些安全问题以及 OSM 如何最好地支持安全结果至关重要。

为了进一步赢得安全倡导者，Euro NCAP 已经确定了集成 DMS 和 ADAS 系统的重要性。

作者观察到：

“它应该鼓励实施的系统不仅仅是对驾驶员的纯粹警告系统，而是进一步与其他 ADAS 系统集成。例如，当驾驶员分心时，使自动紧急制动或车道保持系统等 ADAS 系统更加敏感，有望提供更大的安全优势和更可接受的驾驶员体验。”

驾驶员需要保持足够的参与度并专注于驾驶任务，以确保在辅助功能未按预期执行时能够恢复控制。其最简单的形式是，如果已知驾驶员足够专心，则该知识可用于允许 ACC 例如在红灯处从静止状态继续行驶。驾驶员接管准备情况是关键，因为它告知接管性能，这是未来 Euro NCAP 协议规划中包含的安全结果。

对于研究人员来说，进行深入的碰撞研究，以更好地了解碰撞类型以及相关的驾驶员行为和系统因素——帮助为技术开发和安全政策应针对的问题设定议程。继续研究最有效的预警和干预策略也是关键。对于工业而言，可以立即与其他传感器结合使用，例如儿童存在检测、安全带佩戴检测（高级 SBR）以及碰撞保护系统中的乘员位置和尺寸。

该报告指出，未来协议开发的路线图可以考虑一系列已知和新出现的安全风险，包括酒后驾驶或药物（驾驶障碍）、认知分心以及驾驶员参与监督和接管性能的要求和自动驾驶功能。以通过辅助和自动驾驶功能进行监督和接管性能。测试方法最初可以建议使用原始设备制造商 (OEM) 提供的证据档案以及选定的轨道测试使用来进行测试。从 2023 年起，Euro NCAP 将在其五星级安全评估中包括对驾驶员直接监控的测试。

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