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人机交互在自动驾驶的应用及涉及到的软件

2021-12-08 17:49:49·  来源：全球智能汽车供应链  
　
随着自动驾驶进程的不断推进，汽车与驾驶员之间的交互能力也越来越重要，之前就有一种言论称，汽车就是人类的第二伴侣，因此汽车的人机交互度便成了人们判断汽车
随着自动驾驶进程的不断推进，汽车与驾驶员之间的交互能力也越来越重要，之前就有一种言论称，汽车就是人类的第二伴侣，因此汽车的人机交互度便成了人们判断汽车智能化程度直观依据。
01 什么是自动驾驶中的人机交互

人机交互HMI（Human-Machine Interaction）是指人与计算机之间通过某种对话语言、以一定的交互方式、为完成确定任务的，人与计算机之间的信息交换过程。人机交互目的是为了促进人与计算机之间的相互理解，在最大程度上为人类完成信息管理、服务和处理。
人机交互通常与智能驾驶、智能服务一起被认为是智能汽车存在的三大要素，人机交互是入口，而智能驾驶与智能服务则负责输出驾驶操控体验和服务体验，因此只有通过人机交互才能给用户带来更安全舒适的驾驶体验。
人机交互系统是信息化技术发展的产物，该系统实现了人与车之间的对话功能，驾驶员可以通过该系统，实时掌控车辆的所有信息，如油量、电量、车速、里程、当前位置、路况信息、定速巡航、蓝牙、空调及音响等。
与此同时，汽车也可以通过人机交互系统来获得驾驶员的各项详细，如疲劳监测、安全带是否系好，以及更具驾驶员的语音指令做出相应的反应等等，现阶段，车内的人机交互多为触控、语音、生物识别、AR技术等多方式组合，集成于汽车座舱内的显示系统、智能座椅、内饰等区域，已提高人机交互的效率和便捷性。
人机交互功能主要是通过车载信息系统平台来变现的，目前车载信息系统主要包括全图形化数字仪表、GPS导航、车载多媒体影音娱乐、整车状态显示、远程故障诊断、无线通信、网络办公、信息处理、智能交通辅助驾驶等，而未来的车载信息系统则是人、车、环境的充分交互，集电子、通信、网络、嵌入式等技术为一体的高端车载综合信息显示平台。
02 人机交互对自动驾驶的意义

对于拥有自动驾驶系统的车辆来说，良好的人机交互可以促进人与汽车之间的有效沟通，增进人与汽车之间的互相理解能力，从而达到更安全、舒心、有效的驾驶体验，增加用户对自动驾驶系统的信任感。
自动驾驶系统的目的在于优化人类对任务和情况的理解，减少意外误用或不正确的操作，其最重要和最具挑战性的目标在于使用户正确地理解当前实际的驾驶模式，以及该模式下附属的用户责任和驾驶任务。
因此人机交互的主体也将发生变化，人与自动驾驶系统的交互不仅要考虑到座舱内的用户，还要考虑他们在进入及离开该移动空间的体验、如何与周围车和行人进行互动等，因此人机交互的设计主体也将从传统的车内用户（驾驶员和其他乘坐人员）转变为车内用户、路况信息、周围环境、行人及汽车等，如车与车内用户的交互、车与车外的行人的交互以及车与周围车辆的用户的交互。
03 人机交互中驾驶员和自动技术系统分别承担的职责

根据自动驾驶等级的不断变化，驾驶员和车辆承担的驾驶任务和职责也在不断变化，等级越高的自动驾驶车辆，驾驶员的对汽车控制权则更低。
L0 驾驶员：执行全部DDT；自动驾驶：不承担任何DDT；
L1-L2驾驶员：（a.执行自动驾驶系统未执行的DDT；b.监控自动驾驶系统，必要时进行干预以确保车辆的安全运行；c.决定自动驾驶系统的介入或退出是否/何时何时；d.一旦有意愿或请求时，立即执行整个DDT）；自动驾驶系统（a.通过执行纵向或横向运动控制子任务来承担部分的DDT；b.接收到驾驶员的请求后立即退出）。
L3 驾驶员在自动驾驶系统未介入时（a.确认装备自动驾驶系统车辆的可运行性；b.决定自动驾驶系统的介入时机是适当的；c.在自动驾驶系统介入后成为DDT后援）；自动驾驶系统则仅在设计运行区域ODD内允许系统介入。
驾驶员在自动驾驶系统介入后（a.接受干预请求并计时执行DDT接管；b.响应与DDT相关的车辆故障；c.决定是否以及如何达到最小风险条件；d.在自动驾驶系统退出后成为驾驶员）。
自动驾驶系统（a.执行全部DDT；b.监测是否存在一个DDT相关的系统故障，如果存在，给DDT后援发出接管请求；c.在发出接管请求后的合适时间退出系统；d.在驾驶员请求接管车辆后，退出系统）。
L4驾驶员在自动驾驶系统未介入时（a. 确认装备自动驾驶系统车辆的可运行性；b.自动驾驶系统的介入时机是适当的；c.在自动驾驶系统介入后成为乘客）；自动驾驶系统则仅在设计运行区域ODD内允许系统介入。
驾驶员在自动驾驶系统介入后（a.执行DDT或接管DDT；b. 需决定是否或如何达到最小风险条件；c. 在接受接管请求后可以选择接管DDT ；d. 可以请求自动驾驶系统退出并可以在退出后达到最小风险条件；e. 在请求自动驾驶系统退出后可以成为驾驶员）。
自动驾驶系统介入后（a.执行全部DDT；b.可以发出及时的接管请求；c.自动执行DDT后援并还移到一个最小风险条件；d. 达到最小风险条件或驾驶员接管后，系统可退出；e可以延迟用户的系统退出请求）。
L5驾驶员在自动驾驶系统未介入时（a. 确认装备自动驾驶系统车辆的可运行性；b. 决定何时自动驾驶系统的介入是适当的；c.在自动驾驶系统介入后成为乘客）；自动驾驶系统则在全部驾驶员可以应对的道路状况内内允系统介入。
驾驶员在自动驾驶系统介入后（a.无需执行DDT或接管DDT；b. 无需决定是否或如何达到最小风险条件；c.在接受接管请求后可以选择接管DDT 条件；d.可以请求自动驾驶系统退出井可以在退出后达到最小风险条件；e.在请求自动驾驶系统退出后可以成为驾驶员）。
自动驾驶系统介入后（a.执行全部DDT；b.自动执行DDT后援并还移到一个最小风险条件；c.达到最小风险条件或驾驶员接管后系统可退出；d.可以延迟用户的系统退出请求）。
04 人机交互涉及到的软件

人机交互涉及到的软件主要包括设计侧和实现侧两方面，设计侧主要分为UX和UI，在设计过程中主要涉及到的软件有有Photoshop，Sketch、 Afterffects、 EfIllustrator，CorelDRAW等。
实现侧则主要包括操作系统和HMI集成软件两方面，操作系统目前最重要的HMI设计零件为数字仪表和娱乐大屏，其中仪表安全级别要求最高，因此涉及到的主流软件系统为Linux、QNX；中控大屏相比仪表安全级别低很多，目前主流软件系统为Linux、 Android；HMI集成软件主要包括含三类，KANZI、CGI、Qt design，HMI集成设计软件可以解决众多图形化用户界面分化的问题。
在人机交互中，驾驶员监测系统（DMS)显得更是尤为重要，驾驶员监测系统为车内人机交互的一大应用领域，主要分为主动和被动两种：DMS在发现驾驶员出现疲劳、打哈欠、眯眼睛及其他错误驾驶状态后，DMS系统将会对此类行为进行及时的分析，并进行语音灯光提示，起到警示驾驶员，纠正错误驾驶行为的作用。
目前中，大部分Tier1已推出DMS完整解决方案：目前主流参与商包括法雷奥、博世、大陆、电装、现代摩比斯、伟世通、维宁尔等，在中国企业中，海康威视、商汤科技、百度、大华等公司的DMS产品也已落地在各个品牌车型上。
文章来源：
1.《自动驾驶人机交互[一]：自动驾驶人机交互的Why、What、Where》-软件定义汽车（丁前利）

2.《深度 | 自动驾驶的人机交互变革与应对》-驭势科技（UISEE2031）

3.《智能驾驶核心：软件！》-华西证券股份有限公司（刘泽晶） 

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