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人機交互在自動駕駛的應用及涉及到的軟件
2021-12-08 17:49:49· 來源：全球智能汽車供應鏈
隨著自動駕駛進程的不斷推進，汽車與駕駛員之間的交互能力也越來越重要，之前就有一種言論稱，汽車就是人類的第二伴侶，因此汽車的人機交互度便成了人們判斷汽車
隨著自動駕駛進程的不斷推進，汽車與駕駛員之間的交互能力也越來越重要，之前就有一種言論稱，汽車就是人類的第二伴侶，因此汽車的人機交互度便成了人們判斷汽車智能化程度直觀依據(jù)。
01 什么是自動駕駛中的人機交互
人機交互HMI（Human-Machine Interaction）是指人與計算機之間通過某種對話語言、以一定的交互方式、為完成確定任務的，人與計算機之間的信息交換過程。人機交互目的是為了促進人與計算機之間的相互理解，在最大程度上為人類完成信息管理、服務和處理。
人機交互通常與智能駕駛、智能服務一起被認為是智能汽車存在的三大要素，人機交互是入口，而智能駕駛與智能服務則負責輸出駕駛操控體驗和服務體驗，因此只有通過人機交互才能給用戶帶來更安全舒適的駕駛體驗。
人機交互系統(tǒng)是信息化技術發(fā)展的產(chǎn)物，該系統(tǒng)實現(xiàn)了人與車之間的對話功能，駕駛員可以通過該系統(tǒng)，實時掌控車輛的所有信息，如油量、電量、車速、里程、當前位置、路況信息、定速巡航、藍牙、空調(diào)及音響等。
與此同時，汽車也可以通過人機交互系統(tǒng)來獲得駕駛員的各項詳細，如疲勞監(jiān)測、安全帶是否系好，以及更具駕駛員的語音指令做出相應的反應等等，現(xiàn)階段，車內(nèi)的人機交互多為觸控、語音、生物識別、AR技術等多方式組合，集成于汽車座艙內(nèi)的顯示系統(tǒng)、智能座椅、內(nèi)飾等區(qū)域，已提高人機交互的效率和便捷性。
人機交互功能主要是通過車載信息系統(tǒng)平臺來變現(xiàn)的，目前車載信息系統(tǒng)主要包括全圖形化數(shù)字儀表、GPS導航、車載多媒體影音娛樂、整車狀態(tài)顯示、遠程故障診斷、無線通信、網(wǎng)絡辦公、信息處理、智能交通輔助駕駛等，而未來的車載信息系統(tǒng)則是人、車、環(huán)境的充分交互，集電子、通信、網(wǎng)絡、嵌入式等技術為一體的高端車載綜合信息顯示平臺。
02 人機交互對自動駕駛的意義
對于擁有自動駕駛系統(tǒng)的車輛來說，良好的人機交互可以促進人與汽車之間的有效溝通，增進人與汽車之間的互相理解能力，從而達到更安全、舒心、有效的駕駛體驗，增加用戶對自動駕駛系統(tǒng)的信任感。
自動駕駛系統(tǒng)的目的在于優(yōu)化人類對任務和情況的理解，減少意外誤用或不正確的操作，其最重要和最具挑戰(zhàn)性的目標在于使用戶正確地理解當前實際的駕駛模式，以及該模式下附屬的用戶責任和駕駛任務。
因此人機交互的主體也將發(fā)生變化，人與自動駕駛系統(tǒng)的交互不僅要考慮到座艙內(nèi)的用戶，還要考慮他們在進入及離開該移動空間的體驗、如何與周圍車和行人進行互動等，因此人機交互的設計主體也將從傳統(tǒng)的車內(nèi)用戶（駕駛員和其他乘坐人員）轉變?yōu)檐噧?nèi)用戶、路況信息、周圍環(huán)境、行人及汽車等，如車與車內(nèi)用戶的交互、車與車外的行人的交互以及車與周圍車輛的用戶的交互。
03 人機交互中駕駛員和自動技術系統(tǒng)分別承擔的職責
根據(jù)自動駕駛等級的不斷變化，駕駛員和車輛承擔的駕駛任務和職責也在不斷變化，等級越高的自動駕駛車輛，駕駛員的對汽車控制權則更低。
L0 駕駛員：執(zhí)行全部DDT；自動駕駛：不承擔任何DDT；
L1-L2駕駛員：（a.執(zhí)行自動駕駛系統(tǒng)未執(zhí)行的DDT；b.監(jiān)控自動駕駛系統(tǒng)，必要時進行干預以確保車輛的安全運行；c.決定自動駕駛系統(tǒng)的介入或退出是否/何時何時；d.一旦有意愿或請求時，立即執(zhí)行整個DDT）；自動駕駛系統(tǒng)（a.通過執(zhí)行縱向或橫向運動控制子任務來承擔部分的DDT；b.接收到駕駛員的請求后立即退出）。
L3 駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)未介入時（a.確認裝備自動駕駛系統(tǒng)車輛的可運行性；b.決定自動駕駛系統(tǒng)的介入時機是適當?shù)?；c.在自動駕駛系統(tǒng)介入后成為DDT后援）；自動駕駛系統(tǒng)則僅在設計運行區(qū)域ODD內(nèi)允許系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)介入后（a.接受干預請求并計時執(zhí)行DDT接管；b.響應與DDT相關的車輛故障；c.決定是否以及如何達到最小風險條件；d.在自動駕駛系統(tǒng)退出后成為駕駛員）。
自動駕駛系統(tǒng)（a.執(zhí)行全部DDT；b.監(jiān)測是否存在一個DDT相關的系統(tǒng)故障，如果存在，給DDT后援發(fā)出接管請求；c.在發(fā)出接管請求后的合適時間退出系統(tǒng)；d.在駕駛員請求接管車輛后，退出系統(tǒng)）。
L4駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)未介入時（a. 確認裝備自動駕駛系統(tǒng)車輛的可運行性；b.自動駕駛系統(tǒng)的介入時機是適當?shù)?；c.在自動駕駛系統(tǒng)介入后成為乘客）；自動駕駛系統(tǒng)則僅在設計運行區(qū)域ODD內(nèi)允許系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)介入后（a.執(zhí)行DDT或接管DDT；b. 需決定是否或如何達到最小風險條件；c. 在接受接管請求后可以選擇接管DDT ；d. 可以請求自動駕駛系統(tǒng)退出并可以在退出后達到最小風險條件；e. 在請求自動駕駛系統(tǒng)退出后可以成為駕駛員）。
自動駕駛系統(tǒng)介入后（a.執(zhí)行全部DDT；b.可以發(fā)出及時的接管請求；c.自動執(zhí)行DDT后援并還移到一個最小風險條件；d. 達到最小風險條件或駕駛員接管后，系統(tǒng)可退出；e可以延遲用戶的系統(tǒng)退出請求）。
L5駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)未介入時（a. 確認裝備自動駕駛系統(tǒng)車輛的可運行性；b. 決定何時自動駕駛系統(tǒng)的介入是適當?shù)?；c.在自動駕駛系統(tǒng)介入后成為乘客）；自動駕駛系統(tǒng)則在全部駕駛員可以應對的道路狀況內(nèi)內(nèi)允系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動駕駛系統(tǒng)介入后（a.無需執(zhí)行DDT或接管DDT；b. 無需決定是否或如何達到最小風險條件；c.在接受接管請求后可以選擇接管DDT 條件；d.可以請求自動駕駛系統(tǒng)退出井可以在退出后達到最小風險條件；e.在請求自動駕駛系統(tǒng)退出后可以成為駕駛員）。
自動駕駛系統(tǒng)介入后（a.執(zhí)行全部DDT；b.自動執(zhí)行DDT后援并還移到一個最小風險條件；c.達到最小風險條件或駕駛員接管后系統(tǒng)可退出；d.可以延遲用戶的系統(tǒng)退出請求）。
04 人機交互涉及到的軟件
人機交互涉及到的軟件主要包括設計側和實現(xiàn)側兩方面，設計側主要分為UX和UI，在設計過程中主要涉及到的軟件有有Photoshop，Sketch、 Afterffects、 EfIllustrator，CorelDRAW等。
實現(xiàn)側則主要包括操作系統(tǒng)和HMI集成軟件兩方面，操作系統(tǒng)目前最重要的HMI設計零件為數(shù)字儀表和娛樂大屏，其中儀表安全級別要求最高，因此涉及到的主流軟件系統(tǒng)為Linux、QNX；中控大屏相比儀表安全級別低很多，目前主流軟件系統(tǒng)為Linux、 Android；HMI集成軟件主要包括含三類，KANZI、CGI、Qt design，HMI集成設計軟件可以解決眾多圖形化用戶界面分化的問題。
在人機交互中，駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)（DMS)顯得更是尤為重要，駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)為車內(nèi)人機交互的一大應用領域，主要分為主動和被動兩種：DMS在發(fā)現(xiàn)駕駛員出現(xiàn)疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯誤駕駛狀態(tài)后，DMS系統(tǒng)將會對此類行為進行及時的分析，并進行語音燈光提示，起到警示駕駛員，糾正錯誤駕駛行為的作用。
目前中，大部分Tier1已推出DMS完整解決方案：目前主流參與商包括法雷奧、博世、大陸、電裝、現(xiàn)代摩比斯、偉世通、維寧爾等，在中國企業(yè)中，海康威視、商湯科技、百度、大華等公司的DMS產(chǎn)品也已落地在各個品牌車型上。
文章來源：
1.《自動駕駛人機交互[一]：自動駕駛人機交互的Why、What、Where》-軟件定義汽車（丁前利）
2.《深度 | 自動駕駛的人機交互變革與應對》-馭勢科技（UISEE2031）
3.《智能駕駛核心：軟件！》-華西證券股份有限公司（劉澤晶）
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