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为何驾驶员监控系统(DMS)从“没必要”变为“必需”功能配置?

时间:2021-06-09 作者:Colin Barnden 阅读:
驾驶员监控系统(DMS)这项鲜见报道且被低估的技术终于浮出水面,尤其受到美国汽车制造商和消费者的青睐。本文讲述了ADAS前置摄像头市场的发展,旨在为DMS和座舱监控系统(ICMS)的未来发展机遇提供参考。
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如果有人认为基于视觉的驾驶员监控系统(DMS)是不必要或过时的,那他一定没有关注EE Times最近提到的最新市场发展。DMS这项鲜见报道且被低估的技术终于浮出水面,尤其受到美国汽车制造商和消费者的青睐。

在最近EE Times举办的“Roadmap to the Next-Gen EV&AV”会议活动中,我做了有关DMS的主题演讲,并用以下幻灯片展示了ADAS前置摄像头市场的发展,旨在为DMS和座舱监控系统(ICMS)的未来发展机遇提供参考。

(来源:Semicast Research)

迄今为止,ADAS前置摄像头市场一直由英特尔旗下的Mobileye主导,其市场份额估计约为60%。英特尔于2017年以153亿美元的高价收购了Mobileye。但这张幻灯片表明,在Mobileye被英特尔收购之前的十年中,ADAS前置摄像头市场并不起眼。

Mobileye于2014年向美国证券交易委员会(SEC)提交了F-1表,准备在纽约证券交易所上市。这虽是份历史文档,但对我这种喜欢通过过往的精确细节来推断未来的分析师来说,它仍然非常有帮助。下面是其中的一页截图,我发现其中的内容颇具洞察力。

(来源:SEC filing)

这些信息不仅表明Mobileye在2014年前已经与汽车制造商(OEM)建立了广泛的合作关系,而且还与一级供应商建立了直接联系。我们可以看到,在一级供应商名单中,Magna位列第一。正如EE Times 2006年8月的一篇文章中所强调的那样,Magna是第一家真正抓住ADAS前置摄像头技术所带来的机遇的一级供应商,并将其工程技术实力与Mobileye形成完美结合。

为什么我要写十五年前的事情呢?请继续阅读,我将解释最近发布的一项声明的重要性。在最近英伟达2021 GPU技术会议的一片喧嚣和热闹中,这项声明几乎被淹没了。

Magna进军乘员监控系统(OMS)后视镜市场

如下面Seeing Machines提供的幻灯片所示,汽车内部视觉系统市场正在从使用近视场(NFOV)图像传感器的驾驶员监控向使用宽视场图像传感器的乘员监控系统(OMS)演变,后者可分析汽车座舱中的所有乘员。(来源:Seeing Machines)

与ADAS前置摄像头不同,Magna并没有成为提供DMS的首家一级供应商,而是被Aptiv、Denso、Joyson、LG电子、Mitsubishi、Mobis和Veoneer超越了。但是,Magna似乎准备在OMS领域抢跑竞争对手,特别是在将光学组件和相关电子器件集成到内后视镜的系统级解决方案方面。

我将视频的其中一帧截图如下。图中显示了拆解后的后视镜,可以看到集成的CMOS图像传感器和带红外LED发射器和图像处理器的PCB。这是一项非凡的工程壮举,因为显然,后视镜中没有风扇来冷却图像处理器,这让人印象深刻。 

Magna的后视镜OMS(来源:Magna)

Magna并不是第一个展示集成光学组件的内部后视镜的一级供应商,其他还有大陆集团的内部摄像头(ICAM)和Gentex的座舱感应后视镜,如下图所示。但是,正如Magna在ADAS前置摄像头市场上取得的成就一样,我相信Magna现在具有先发优势,可为汽车制造商提供多合一的OMS后视镜解决方案。

(来源:大陆集团)

Gentex座舱感应后视镜(来源:Gentex)

尽管还没有看到Gentex 的OMS后视镜的技术规格,但据我判断,它很可能结合了豪威(OmniVision)的CMOS图像传感器(可能是2M像素的OV2311),赛灵思FPGA(Zynq-7000或UltraScale + MPSoC)用于实现高性能和高能效的图像处理,还有Seeing Machines的乘员监控软件。

正如我在主题演讲中所谈到的,随着欧洲NCAP等咨询机构和《欧洲通用安全法规》指令要求汽车制造商采用一定技术可靠地监控驾驶员,以避免注意力分散、困倦和产生伤害,DMS / OMS出货量在未来十年将急剧增长。这个趋势也适用于低成本的大众市场车型,无论车辆是否具有hands-free驾驶功能,例如通用汽车的SuperCruise或福特的BlueCruise,它们均采用基于视觉的DMS来准确评估驾驶员的专注力。

对汽车制造商来说,在座舱内放置红外光学组件是一个艰难而关键的决定,对一级供应商而言则是一项复杂的工程挑战。在目前安装的驾驶员监控系统中,通常将图像传感器放置在转向柱(Cadillac CT6)、仪表盘(BMW X5)或中控台(Subaru Forester)上。

对汽车制造商来说,集成必要IR光学组件和相关电子器件最简单、最快速和最经济的位置是内后视镜。由于欧洲NCAP计划在2023年或2024年将DMS / OMS测试增加到其5星安全评级中,因此,Magna最近宣布的全集成内部监控后视镜显得异常重要。

特斯拉重新上车OMS

特斯拉近来试图改变Model 3和Model Y内部摄像头的用途,以提供驾驶员和乘员监控功能。在视频中,我们可以看到更多进展,如驾驶员状态分类器有多嘈杂,以及如何轻易地用照片愚弄系统。

我们可以将特斯拉的OMS算法描述为还处于原型阶段,随着车辆对数据的收集可能会有所改进,但出于安全目的的系统可靠性最终将因缺少红外照明而受到限制。任何远程更新都无法克服设计上的缺陷,因此无法阻止图像传感器在黑暗中工作。

既然《消费者报告》已经证明了击败特斯拉Autopilot中基于扭矩的驾驶员监控是多么容易,其他汽车制造商与Magna这样的一级供应商和Seeing Machines这样的软件供应商合作似乎已成定局,这样的合作将集成可靠的驾驶员和乘员监控系统,并为道路安全带来积极的改善。

任何一个可以被轻易破坏的安全系统都是不安全的。Elon Musk和特斯拉会谦卑地承认他们对DMS和OMS重要性的看法是错误的吗?尽管在特斯拉看来一切皆有可能,但在这一方面我并不看好。 对其他所有人来说,采用强大的驾驶员和乘员监控功能才只是刚刚开始。

(参考原文:DMS Becomes ‘Unnecessary’ to ‘Must-Have’ for Most OEMs

责编:Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2021年6月刊杂志文 章,版权所有,禁止转载。点击申请免费杂志订阅 

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