隨著自動駕駛技術(shù)的不斷進(jìn)步，脫手告警功能（HOD）成為確保駕駛安全的重要輔助系統(tǒng)。本文深入探討了HOD的設(shè)計原理、行業(yè)應(yīng)用以及如何根據(jù)用戶需求優(yōu)化該功能，旨在為讀者提供全面的脫手告警解決方案和設(shè)計思路。

一、項(xiàng)目背景：

在汽車行業(yè)中，“自動駕駛”還未完全達(dá)到L3級別的情況下，主要還是以人為第一主導(dǎo)，車輛輔助人來駕駛；在這個過程中駕駛員還是為主要責(zé)任人，所以，在目前市面上所有的智能駕駛產(chǎn)品時，車輛會對駕駛員進(jìn)行一定的檢測，一旦判定有危險駕駛的風(fēng)險，系統(tǒng)會及時提醒駕駛員進(jìn)行接管。

根據(jù)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn) – ISO 21717（智能交通系統(tǒng)-部分自動車道內(nèi)駕駛系統(tǒng)（PADS）規(guī)定，PADS應(yīng)能夠識別駕駛員原則上是否能夠接管車輛控制，以及駕駛員是否能夠監(jiān)督系統(tǒng)行為，例如：脫手告警、駕駛員檢測或其他方式；如果監(jiān)測到駕駛員沒有接管能力或者監(jiān)督能力，系統(tǒng)應(yīng)通知駕駛員，若駕駛員在適當(dāng)時間內(nèi)沒有對信息作出反應(yīng)，需要執(zhí)行功能降級或突出或關(guān)閉（脫手懲罰）

目前最常見的監(jiān)管機(jī)制就是“脫手告警”以及“DMS駕駛員疲勞監(jiān)測”；

今天聊一聊如何設(shè)計脫手告警功能 HOD 也就是 Hands off detection

1. 功能定位以及實(shí)現(xiàn)原理

1.1. 功能的定位判斷

脫手告警是一個必要的功能，PR強(qiáng)需求的功能，與駕駛安全強(qiáng)相關(guān)

定義：在開啟輔助駕駛功能時，如果檢測到你的手長時間離開方向盤，系統(tǒng)就會給出接管提醒，如果繼續(xù)不接管方向盤，輔助駕駛就會退出使用并給出對應(yīng)的懲罰。

1.2. 功能的實(shí)現(xiàn)方式

脫手告警是軟硬件一體的系統(tǒng)產(chǎn)品，功能的實(shí)現(xiàn)方式分為硬件和軟件的結(jié)合的方式，達(dá)到提示到用戶的效果

1.2.1. 硬件

1.2.1.1. 方向盤傳感器：檢測駕駛員是否握住方向盤

首先需要通過方向盤來驗(yàn)證駕駛員是否處于安全駕駛的場景，目前市面上的主流方案有三種：

電容式感測的應(yīng)用實(shí)例。（Source：艾邁斯半導(dǎo)體）

1.2.1.2. 座艙域控制器：提供視覺聲音提示及交互操作界面

座艙域控制器作為智能座艙的中央處理單元，負(fù)責(zé)集成和協(xié)調(diào)各種功能，包括脫手告警功能。它能夠接收來自不同傳感器和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理以觸發(fā)相應(yīng)的告警。

以下是系統(tǒng)構(gòu)架圖：

1.2.2. 軟件

數(shù)據(jù)處理算法：

• 傳感器數(shù)據(jù)處理軟件：用于采集并處理方向盤傳感器（握力傳感器、扭矩傳感器或電容傳感器）數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)測駕駛員的手部狀態(tài)。
• 告警管理軟件：根據(jù)檢測到的脫手情況生成不同級別的告警，控制系統(tǒng)音效、視覺和觸覺警示。
• 自動駕駛控制軟件：在長時間脫手或駕駛員無響應(yīng)時，接管車輛控制，實(shí)施緊急措施。

用戶界面：

• HMI（人機(jī)交互界面）軟件：在儀表盤、HUD等顯示設(shè)備上展示告警信息，并與用戶進(jìn)行交互。

2. 行業(yè)情況

首先了解一下《 智能網(wǎng)聯(lián)汽車 組合駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法 第1部分：單車道行駛控制規(guī)定》的相關(guān)規(guī)定

脫手報警：車輛達(dá)到巡航車速（試驗(yàn)時設(shè)置為60km/h）后若駕駛員松開方向盤，系統(tǒng)應(yīng)在

一級：15s內(nèi)發(fā)出脫手提示信號（光學(xué)提示）

二級：30s內(nèi)發(fā)出脫手警告信號（光學(xué)提示+聲學(xué)警告，光學(xué)提示信號中的手部和/或方向盤應(yīng)以紅色顯示，駕駛員手扶方向盤或系統(tǒng)進(jìn)入非激活狀態(tài)前持續(xù)發(fā)出）

三級至退出： 聲學(xué)警告后30s內(nèi)自動進(jìn)入非激活狀態(tài)（不同于上一階段的聲學(xué)警告至少 5s，或直到駕駛員再次手扶方向盤）

脫手告警（Source：知薦 | 脫手檢測在自動駕駛中的原理及應(yīng)用）

隨著智能駕駛不斷進(jìn)步，各車企針對自家的智能駕駛能力也會進(jìn)行針對性設(shè)計設(shè)計，以問界、蔚小理為例，分別從視覺、聽覺兩個維度進(jìn)行分析：

從圖表中可以看出，小鵬和蔚來的設(shè)計較為激進(jìn)，允許駕駛員長時間脫手，問界和理想較為保守，以間隔20s進(jìn)行提示。不過，隨著智能駕駛技術(shù)的逐步成熟，脫手時間也會相應(yīng)增加，用戶體驗(yàn)將進(jìn)一步優(yōu)化。當(dāng)真正達(dá)到L3級別時，用戶將可完全脫手，實(shí)現(xiàn)更高的自動駕駛自由度。

3. 制定產(chǎn)品目標(biāo)

首先需要根據(jù)自身的智能駕駛產(chǎn)品，確定產(chǎn)品目標(biāo)：

• 提高安全性：通過脫手告警功能，提醒駕駛員保持雙手握方向盤的良好駕駛習(xí)慣，減少潛在的安全風(fēng)險。
• 用戶體驗(yàn)友好：警告方式既明顯又不過分干擾駕駛員，保證駕駛員能在第一時間接收到提示并作出反應(yīng)，而不致因警告本身而分神。

通過目標(biāo)進(jìn)行功能的規(guī)劃，可分為兩種：

• 基礎(chǔ)的功能：需要能夠有效提醒用戶，從而提高安全性
• 干擾物識別的提示：扭矩感應(yīng)式方向盤和DMS攝像頭結(jié)合的方式，識別放置在方向盤上的干擾物，進(jìn)行趣味性的安全提示

4. 從產(chǎn)品角度如何設(shè)計脫手告警

4.1. 脫手告警功能的觸發(fā)條件

1. 車輛處于D檔位；
2. 智駕功能開啟；
3. 雙手脫離方向盤且持續(xù)一段時間：t

4.2. 功能判斷邏輯

1. 監(jiān)控閾值設(shè)定：設(shè)定無手觸摸方向盤所能容忍的最長時間，如20秒。
2. 持續(xù)監(jiān)控：系統(tǒng)通過感應(yīng)器持續(xù)檢測方向盤上是否有手的觸摸。
3. 警告觸發(fā)：如果檢測到超過設(shè)定的時間閾值沒有檢測到手的觸摸，系統(tǒng)將自動發(fā)出脫手警告。
4. 警告解除：一旦再次檢測到手的觸摸，警告立即解除。

4.3. 功能設(shè)計

假設(shè)監(jiān)控閾值設(shè)定為t；通過場景以及用戶期望進(jìn)行細(xì)分設(shè)計：

提升用戶體驗(yàn)設(shè)計

• 趣味性提示：在識別到干擾物的時候，使用有趣的語音提示，如“方向盤上發(fā)現(xiàn)一個大橘子”來減少駕駛員的反感情緒。
• 逐級提示：從輕微提示逐步升級，直到緊急警告，確保駕駛員有足夠的反應(yīng)時間。
• 多重反饋：結(jié)合視覺、聽覺、觸覺的多重反饋方式，提高提示的有效性。

4.4. 脫手告警功能的設(shè)置思考

如何平衡時保守以及激進(jìn)，在車輛中控屏提供脫手告警功能的設(shè)置界面新增用戶可以根據(jù)自身情況進(jìn)行 新手/專家個性化的選擇，從來去提升用戶的體驗(yàn)；減少行車過程中對駕駛員的打擾

5. 交互方案以及視覺形式

經(jīng)過上述分析，已經(jīng)分析了在不同場景下需要給用戶視覺提示，聽覺提示以及觸覺提示，那根據(jù)這些交互方式選取合適的交互通道，把交互策略細(xì)化出來：

例如：告警提示需要視覺+聽覺；儀表/中控/HUD等交互通道支持視覺提示，什么時候需要在儀表側(cè)展現(xiàn)以及什么時候需要在HUD展現(xiàn)，這也是需要設(shè)計和團(tuán)隊討論的； 以及視覺展現(xiàn)形式是怎樣，是否需要動效，渲染等，需要和設(shè)計部進(jìn)行討論，在這就不過多說明了。

二、總結(jié)

駕駛安全在智能座艙設(shè)計中至關(guān)重要，脫手告警只是ADAS智能駕駛功能中的一項(xiàng)輔助功能，還有很多駕駛輔助功能在默默地保護(hù)著駕駛員和乘客的安全。在設(shè)計每一個產(chǎn)品功能的時候都需要優(yōu)先考慮安全性，其次是更加智能和人性化的駕駛體驗(yàn)。

參考資料：

1.領(lǐng)航輔助駕駛NOA系列國標(biāo)解讀之單車道行駛控制_騰訊新聞：https://new.qq.com/rain/a/20240324A01YX800

2.法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)-ISO 21717標(biāo)準(zhǔn)解讀-CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_50875614/article/details/125815342

3.知薦 | 脫手檢測在自動駕駛中的原理及應(yīng)用：https://mp.weixin.qq.com/s/hs6uMkRctASmH1YrNOKFdw

4.方向盤脫手檢測原理及主流方案_離手檢測原理-CSDN博客：https://blog.csdn.net/weixin_42056745/article/details/131578979