行業(yè)內(nèi)將汽車自動駕駛等級分為L1-L4, 不同等級的自動駕駛系統(tǒng)對于手握方向盤狀態(tài)的識別要求是不同的。例如L3等級以后，要求系統(tǒng)能夠根據(jù)駕駛員手握方向盤的姿勢識別和判定目前是進行主動駕駛還是自動駕駛。實際應(yīng)用中，系統(tǒng)會對駕駛員不同的抓握方向盤姿勢進行識別及判定，通過ECU一系列算法，輸出一個提醒的信號給到駕駛員。

根據(jù)國際相關(guān)規(guī)定，提供車道保持輔助系統(tǒng) （LKAS） 的所有新車必須配備方向盤離手檢測（HOD）功能，歐盟要求2021年4月1日起生產(chǎn)的新車必須配備此功能。

方向盤離手檢測可通過不同的技術(shù)方案實現(xiàn)，常見的有如下幾種：

     1．測量方向盤轉(zhuǎn)動扭矩來實現(xiàn)離手檢測功能，即通過測量駕駛員作用在方向盤上的力矩大小和方向來進行判定。它的成本較低，缺點是測量時需要轉(zhuǎn)動方向盤，且無法識別手部姿勢也不具備防騙功能。

     2．光學(xué)系統(tǒng)測量借助光學(xué)傳感設(shè)備對駕駛員進行狀態(tài)監(jiān)測，具有較高的測量精度，但是實施的成本也較高，通常需要有多個設(shè)備組件支持，例如補光器、攝像頭、軟件驅(qū)動等。而且由于拍攝角度等條件的限制，駕駛員手握方向盤的姿勢，例如是緊握還是虛接觸也難以得到辨認。

     3．電容式傳感器測量是根據(jù)駕駛員對方向盤的抓握狀態(tài)來進行測量和判斷，包括抓握的方式、左右手分辨等。測量不受手套、衣物等影響，并且無需轉(zhuǎn)動方向盤。這種測量方式利用單芯片即可實現(xiàn)，是當(dāng)前主流的一種解決方案。

本文介紹的是第3種類型-電容式傳感器離手檢測方向盤。

- （一） -

應(yīng)用場景

     駕駛員接觸方向盤的類型主要分為以下三種：

     主要檢測和顯示駕駛?cè)藛T控制車輛的狀態(tài)有：

--緊握方向盤，雙手，單手

--搭放在方向盤，雙手，單手、

--雙手離開握方向盤

     如上圖示，駕駛員雙手均未觸碰方向盤，此時方向盤燈帶顯示紅色預(yù)警，提醒駕駛員注意開車安全。

- （二） -

工作原理

1.主要零部件簡介

HOD控制器（ECU）：安裝在方向盤輪轂內(nèi)，布置的位置視具體情況作調(diào)整；

傳感器墊：包含傳感器層、加熱層和屏蔽層，通常使用電容式傳感器，傳感器墊集成在方向盤骨架和皮革包裹層之間；

     如上圖示，傳感器墊包覆在方向盤輪圈位置，通過分內(nèi)圈左右區(qū)和外圈共三個區(qū)，各個區(qū)域傳感器都能識別接觸，握住和離開三種方向盤控制方式，可探測駕駛員不同的握手姿勢，滿足離手檢測功能。

2. 電氣原理

如上圖示，HOD墊在正常通電的情況下，在方向盤周圍形成一個均勻的電容場，當(dāng)手靠近或者接觸方向盤時，方向盤周圍的電容場發(fā)生變化。傳感器在測量時會向被測物體發(fā)射正弦波，在被測負載上建立電壓，內(nèi)部的檢測器隨后會接收到負載端反饋的鏡像電流。內(nèi)置的跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，解調(diào)器進行I和Q的信號解調(diào)和分離，根據(jù)相位值不同進行分離處理。I和Q值分別對應(yīng)電阻R和電容C值。執(zhí)行系統(tǒng)通過對電阻R和電容C信號進行測量和判定。電容傳感器會第一時間監(jiān)測到該變化，發(fā)出信號提醒駕駛員。

- （三） -

HOD標定測試

開發(fā)初期明確方向盤的手勢識別要求，從而在設(shè)計分區(qū)上面選擇合適的方案應(yīng)對。樣件出來后，通過大量的標定驗證和測試，使HOD能夠精確識別出不同的狀態(tài)，實現(xiàn)離手檢測功能。

- 小結(jié) -

隨著汽車高科技技術(shù)越來越成熟，汽車集成了越來越多的智能化功能，人們也逐漸愿意嘗試并接受自動駕駛的方式。作為產(chǎn)品開發(fā)人員不能忽視”在解放駕駛員雙手的同時，也要能夠保障駕乘人員的安全”。畢竟無論是自動駕駛還是主動駕駛，人身安全是最重要的。無論是方向盤離手檢測，疲勞提醒，或更多的智能化汽車安全產(chǎn)品，相信在未來會有更廣闊的應(yīng)用前景。

文章：張愛民

編輯：谷宗強

廣汽研究院集成安全技術(shù)部