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人機(jī)交互在自動(dòng)駕駛的應(yīng)用及涉及到的軟件

2021-12-08 17:49:49·  來(lái)源：全球智能汽車供應(yīng)鏈  
　
隨著自動(dòng)駕駛進(jìn)程的不斷推進(jìn)，汽車與駕駛員之間的交互能力也越來(lái)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(jī)交互度便成了人們判斷汽車
隨著自動(dòng)駕駛進(jìn)程的不斷推進(jìn)，汽車與駕駛員之間的交互能力也越來(lái)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(jī)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(dòng)駕駛中的人機(jī)交互

人機(jī)交互HMI（Human-Machine Interaction）是指人與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)某種對(duì)話語(yǔ)言、以一定的交互方式、為完成確定任務(wù)的，人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過(guò)程。人機(jī)交互目的是為了促進(jìn)人與計(jì)算機(jī)之間的相互理解，在最大程度上為人類完成信息管理、服務(wù)和處理。
人機(jī)交互通常與智能駕駛、智能服務(wù)一起被認(rèn)為是智能汽車存在的三大要素，人機(jī)交互是入口，而智能駕駛與智能服務(wù)則負(fù)責(zé)輸出駕駛操控體驗(yàn)和服務(wù)體驗(yàn)，因此只有通過(guò)人機(jī)交互才能給用戶帶來(lái)更安全舒適的駕駛體驗(yàn)。
人機(jī)交互系統(tǒng)是信息化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人與車之間的對(duì)話功能，駕駛員可以通過(guò)該系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌控車輛的所有信息，如油量、電量、車速、里程、當(dāng)前位置、路況信息、定速巡航、藍(lán)牙、空調(diào)及音響等。
與此同時(shí)，汽車也可以通過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)來(lái)獲得駕駛員的各項(xiàng)詳細(xì)，如疲勞監(jiān)測(cè)、安全帶是否系好，以及更具駕駛員的語(yǔ)音指令做出相應(yīng)的反應(yīng)等等，現(xiàn)階段，車內(nèi)的人機(jī)交互多為觸控、語(yǔ)音、生物識(shí)別、AR技術(shù)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(jī)交互的效率和便捷性。
人機(jī)交互功能主要是通過(guò)車載信息系統(tǒng)平臺(tái)來(lái)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(dǎo)航、車載多媒體影音娛樂(lè)、整車狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程故障診斷、無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)辦公、信息處理、智能交通輔助駕駛等，而未來(lái)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(luò)、嵌入式等技術(shù)為一體的高端車載綜合信息顯示平臺(tái)。
02 人機(jī)交互對(duì)自動(dòng)駕駛的意義

對(duì)于擁有自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的車輛來(lái)說(shuō)，良好的人機(jī)交互可以促進(jìn)人與汽車之間的有效溝通，增進(jìn)人與汽車之間的互相理解能力，從而達(dá)到更安全、舒心、有效的駕駛體驗(yàn)，增加用戶對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的信任感。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的目的在于優(yōu)化人類對(duì)任務(wù)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(biāo)在于使用戶正確地理解當(dāng)前實(shí)際的駕駛模式，以及該模式下附屬的用戶責(zé)任和駕駛?cè)蝿?wù)。
因此人機(jī)交互的主體也將發(fā)生變化，人與自動(dòng)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?cè)谶M(jìn)入及離開(kāi)該移動(dòng)空間的體驗(yàn)、如何與周圍車和行人進(jìn)行互動(dòng)等，因此人機(jī)交互的設(shè)計(jì)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(zhuǎn)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(jī)交互中駕駛員和自動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)分別承擔(dān)的職責(zé)

根據(jù)自動(dòng)駕駛等級(jí)的不斷變化，駕駛員和車輛承擔(dān)的駕駛?cè)蝿?wù)和職責(zé)也在不斷變化，等級(jí)越高的自動(dòng)駕駛車輛，駕駛員的對(duì)汽車控制權(quán)則更低。
L0 駕駛員：執(zhí)行全部DDT；自動(dòng)駕駛：不承擔(dān)任何DDT；
L1-L2駕駛員：（a.執(zhí)行自動(dòng)駕駛系統(tǒng)未執(zhí)行的DDT；b.監(jiān)控自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)以確保車輛的安全運(yùn)行；c.決定自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的介入或退出是否/何時(shí)何時(shí)；d.一旦有意愿或請(qǐng)求時(shí)，立即執(zhí)行整個(gè)DDT）；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（a.通過(guò)執(zhí)行縱向或橫向運(yùn)動(dòng)控制子任務(wù)來(lái)承擔(dān)部分的DDT；b.接收到駕駛員的請(qǐng)求后立即退出）。
L3 駕駛員在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)未介入時(shí)（a.確認(rèn)裝備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車輛的可運(yùn)行性；b.決定自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的介入時(shí)機(jī)是適當(dāng)?shù)模籧.在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后成為DDT后援）；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)則僅在設(shè)計(jì)運(yùn)行區(qū)域ODD內(nèi)允許系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后（a.接受干預(yù)請(qǐng)求并計(jì)時(shí)執(zhí)行DDT接管；b.響應(yīng)與DDT相關(guān)的車輛故障；c.決定是否以及如何達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)條件；d.在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出后成為駕駛員）。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（a.執(zhí)行全部DDT；b.監(jiān)測(cè)是否存在一個(gè)DDT相關(guān)的系統(tǒng)故障，如果存在，給DDT后援發(fā)出接管請(qǐng)求；c.在發(fā)出接管請(qǐng)求后的合適時(shí)間退出系統(tǒng)；d.在駕駛員請(qǐng)求接管車輛后，退出系統(tǒng)）。
L4駕駛員在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)未介入時(shí)（a. 確認(rèn)裝備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車輛的可運(yùn)行性；b.自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的介入時(shí)機(jī)是適當(dāng)?shù)?；c.在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后成為乘客）；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)則僅在設(shè)計(jì)運(yùn)行區(qū)域ODD內(nèi)允許系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動(dòng)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(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)條件；c. 在接受接管請(qǐng)求后可以選擇接管DDT ；d. 可以請(qǐng)求自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出并可以在退出后達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)條件；e. 在請(qǐng)求自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出后可以成為駕駛員）。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后（a.執(zhí)行全部DDT；b.可以發(fā)出及時(shí)的接管請(qǐng)求；c.自動(dòng)執(zhí)行DDT后援并還移到一個(gè)最小風(fēng)險(xiǎn)條件；d. 達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)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(qǐng)求）。
L5駕駛員在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)未介入時(shí)（a. 確認(rèn)裝備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)車輛的可運(yùn)行性；b. 決定何時(shí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的介入是適當(dāng)?shù)?；c.在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后成為乘客）；自動(dòng)駕駛系統(tǒng)則在全部駕駛員可以應(yīng)對(duì)的道路狀況內(nèi)內(nèi)允系統(tǒng)介入。
駕駛員在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后（a.無(wú)需執(zhí)行DDT或接管DDT；b. 無(wú)需決定是否或如何達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)條件；c.在接受接管請(qǐng)求后可以選擇接管DDT 條件；d.可以請(qǐng)求自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出井可以在退出后達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)條件；e.在請(qǐng)求自動(dòng)駕駛系統(tǒng)退出后可以成為駕駛員）。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)介入后（a.執(zhí)行全部DDT；b.自動(dòng)執(zhí)行DDT后援并還移到一個(gè)最小風(fēng)險(xiǎn)條件；c.達(dá)到最小風(fēng)險(xiǎn)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(qǐng)求）。
04 人機(jī)交互涉及到的軟件

人機(jī)交互涉及到的軟件主要包括設(shè)計(jì)側(cè)和實(shí)現(xiàn)側(cè)兩方面，設(shè)計(jì)側(cè)主要分為UX和UI，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要涉及到的軟件有有Photoshop，Sketch、 Afterffects、 EfIllustrator，CorelDRAW等。
實(shí)現(xiàn)側(cè)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(shè)計(jì)零件為數(shù)字儀表和娛樂(lè)大屏，其中儀表安全級(jí)別要求最高，因此涉及到的主流軟件系統(tǒng)為L(zhǎng)inux、QNX；中控大屏相比儀表安全級(jí)別低很多，目前主流軟件系統(tǒng)為L(zhǎng)inux、 Android；HMI集成軟件主要包括含三類，KANZI、CGI、Qt design，HMI集成設(shè)計(jì)軟件可以解決眾多圖形化用戶界面分化的問(wèn)題。
在人機(jī)交互中，駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS)顯得更是尤為重要，駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為車內(nèi)人機(jī)交互的一大應(yīng)用領(lǐng)域，主要分為主動(dòng)和被動(dòng)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(cuò)誤駕駛狀態(tài)后，DMS系統(tǒng)將會(huì)對(duì)此類行為進(jìn)行及時(shí)的分析，并進(jìn)行語(yǔ)音燈光提示，起到警示駕駛員，糾正錯(cuò)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(guó)企業(yè)中，?？低?、商湯科技、百度、大華等公司的DMS產(chǎn)品也已落地在各個(gè)品牌車型上。
文章來(lái)源：
1.《自動(dòng)駕駛?cè)藱C(jī)交互[一]：自動(dòng)駕駛?cè)藱C(jī)交互的Why、What、Where》-軟件定義汽車（丁前利）

2.《深度 | 自動(dòng)駕駛的人機(jī)交互變革與應(yīng)對(duì)》-馭勢(shì)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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