駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能檢測(cè)研究*

夏小均， 陳德兵， 姚波， 何大軍， 賴詩洋

(1.重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司， 重慶 401122；2.重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 重慶 402260)

近兩年頻發(fā)的道路交通事故造成了巨大人員與財(cái)產(chǎn)損失。統(tǒng)計(jì)顯示，駕駛員狀態(tài)是影響車輛，尤其是客貨運(yùn)輸車輛安全性能的重要因素。在客貨車輛行駛中，駕駛員疲勞駕駛、分神駕駛等不安全行為經(jīng)常發(fā)生，而疲勞狀態(tài)下發(fā)生或接近發(fā)生事故的概率是清醒狀態(tài)下的4～6倍。

駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指在車輛上加裝智能視頻監(jiān)控終端，自動(dòng)識(shí)別、實(shí)時(shí)提醒駕駛員的不安全駕駛行為，如疲勞駕駛、接打手持電話、抽煙等，通過對(duì)駕駛員狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并報(bào)警，督促駕駛員養(yǎng)成良好駕駛習(xí)慣、提高安全意識(shí)，幫助交通運(yùn)輸部門進(jìn)行事中、事后管控。該文總結(jié)目前中國(guó)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的相關(guān)政策及推廣情況，分析駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能檢測(cè)中存在的技術(shù)問題，研究其解決思路。

1 中國(guó)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)政策及推廣情況

2017年，江蘇省作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)研究、推廣駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的省份，發(fā)布了首個(gè)針對(duì)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的智能視頻監(jiān)控終端檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)一些影響駕駛安全的行為進(jìn)行了界定與判定。2018年，浙江、陜西等省參考江蘇標(biāo)準(zhǔn)，制定并推行了相應(yīng)地方標(biāo)準(zhǔn)，并開始部署相關(guān)工作。這些工作的開展和推進(jìn)推動(dòng)了中國(guó)在這方面政策的制定，陸續(xù)出臺(tái)了一系列相關(guān)政策和通知。

2018年8月，交通運(yùn)輸部辦公廳發(fā)布交辦運(yùn)〔2018〕115號(hào)文件(以下簡(jiǎn)稱115號(hào)文件)，指出“切實(shí)糾正駕駛員疲勞駕駛、行車接打手機(jī)等安全隱患，有效遏制和減少重特大事故的發(fā)生，在道路客貨運(yùn)輸領(lǐng)域推廣應(yīng)用智能視頻監(jiān)控報(bào)警技術(shù)”，在附件中提出了針對(duì)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)的智能報(bào)警裝置的技術(shù)規(guī)范，并要求全國(guó)各省市推廣運(yùn)用符合規(guī)定的智能終端。JT/T 883-2014《營(yíng)運(yùn)車輛行駛危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng) 技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》中將駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能納入其中。汽車標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)目前也正在制定相應(yīng)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。2018年11月出臺(tái)的交安監(jiān)發(fā)〔2018〕169號(hào)通知更是直接要求各地在2019年完成城市公共汽電車和“兩客一危”車輛智能視頻監(jiān)控裝置的安裝。

隨著各項(xiàng)相關(guān)政策的發(fā)布，2018年10月以來，湖北、河南、甘肅等多地陸續(xù)直接采用115號(hào)文件中的技術(shù)規(guī)范，重慶、河北等地依據(jù)115號(hào)技術(shù)規(guī)范制定地方性指導(dǎo)文件，要求地方客貨運(yùn)輸企業(yè)的新車安裝、在用車輛改裝達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的終端產(chǎn)品。各地方均響應(yīng)政策要求，著力推進(jìn)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

2 駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的檢測(cè)

駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能需在整車上加裝智能監(jiān)控終端，利用視覺跟蹤、目標(biāo)檢測(cè)、動(dòng)作識(shí)別等技術(shù)，分析駕駛員生理信號(hào)、面部表情、車輛狀態(tài)，從而識(shí)別駕駛員不安全行為并預(yù)警上報(bào)。

115號(hào)文件要求運(yùn)輸企業(yè)安裝達(dá)到規(guī)范要求的智能終端，故對(duì)終端的檢測(cè)是重中之重。雖然目前全國(guó)各省市已在客貨車輛領(lǐng)域全面開展智能視頻監(jiān)控終端的安裝，但實(shí)際上國(guó)內(nèi)外仍缺乏針對(duì)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的詳細(xì)檢測(cè)技術(shù)與方法，將駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)列為五星標(biāo)準(zhǔn)的歐洲NCAP也未發(fā)布十分明確的標(biāo)準(zhǔn)要求，國(guó)內(nèi)相關(guān)檢測(cè)的提升或推進(jìn)極為緩慢，尚處于初級(jí)研發(fā)和探索階段。

115號(hào)文件中的技術(shù)規(guī)范對(duì)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能作了規(guī)定，強(qiáng)制要求智能終端能識(shí)別駕駛員疲勞駕駛、接打手持電話、長(zhǎng)時(shí)間不目視前方、駕駛員不在駕駛位置、抽煙等行為，并規(guī)定終端對(duì)這些狀態(tài)在各種工況、環(huán)境下的準(zhǔn)確率、響應(yīng)時(shí)間等。各省市駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能檢測(cè)的實(shí)施和執(zhí)行情況表明，部分地方政府對(duì)該功能的要求并未止步于115號(hào)文件規(guī)定，而是進(jìn)行了更深入的實(shí)踐和更嚴(yán)格的要求。

當(dāng)前各省市智能終端中駕駛員監(jiān)測(cè)功能的檢測(cè)方式主要為：安裝和標(biāo)定終端，由駕駛員根據(jù)各項(xiàng)不安全操作作出相應(yīng)異常特征動(dòng)作，記錄終端在有效報(bào)警時(shí)間段內(nèi)觸發(fā)的相應(yīng)報(bào)警，分析判斷其準(zhǔn)確率；各項(xiàng)測(cè)試完成后，出具符合規(guī)定的報(bào)告，通過檢測(cè)的終端設(shè)備方可提供給運(yùn)輸企業(yè)進(jìn)行自主選擇。各地方政府不得指定終端的品牌型號(hào)，只能出具符合規(guī)范的終端名單，由企業(yè)自行選擇。

3 檢測(cè)中存在的技術(shù)問題及解決思路

3.1 檢測(cè)中存在的技術(shù)問題

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外缺乏系統(tǒng)性、指導(dǎo)性的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能檢測(cè)方法，且該工作尚處于初步階段，受研究基礎(chǔ)、經(jīng)驗(yàn)等條件的限制，駕駛員監(jiān)測(cè)功能的檢測(cè)還存在不少技術(shù)難題。

(1) 檢測(cè)手段缺乏。事實(shí)上駕駛員的狀態(tài)變化體現(xiàn)在生理參數(shù)、駕駛員行為和視覺特征等參數(shù)的變化中，但目前由于設(shè)備、技術(shù)、駕駛空間等條件有限，主要通過視覺感知技術(shù)監(jiān)測(cè)視覺特征，判斷疲勞狀態(tài)，僅對(duì)簡(jiǎn)單的物理表征如打哈欠、閉眼、轉(zhuǎn)頭等的變化進(jìn)行判定，檢查的特征不夠全面和準(zhǔn)確，造成識(shí)別動(dòng)作僵硬、準(zhǔn)確率低。

(2) 缺少量化指標(biāo)。駕駛員狀態(tài)的表現(xiàn)是多樣化且具模糊性的，如何量化各項(xiàng)物理表征，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員狀態(tài)的界定與區(qū)分十分必要。如疲勞狀態(tài)中嘴的張度、眨眼頻率，分神駕駛中頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度，接打手持電話時(shí)手機(jī)貼近耳邊的距離等參數(shù)都缺少量化標(biāo)準(zhǔn)。智能終端只能對(duì)明顯的駕駛員動(dòng)作或狀態(tài)變化進(jìn)行定性分析和判斷。而與之相對(duì)應(yīng)，檢測(cè)過程中如何定義各測(cè)試動(dòng)作也是檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵，同時(shí)是阻礙標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)的主要因素。

(3) 環(huán)境條件的量化不夠明確。基于視覺特征的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)，需以高質(zhì)量的人像圖片為基礎(chǔ)。但監(jiān)測(cè)設(shè)備的成像過程受光照強(qiáng)度、角度、變換頻率的影響較嚴(yán)重。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，不同的天氣、環(huán)境因素都將對(duì)光學(xué)設(shè)備產(chǎn)生直接影響，要使用這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的準(zhǔn)確檢測(cè)，設(shè)備受各因素影響的程度、適用范圍、試驗(yàn)重復(fù)性等均需進(jìn)一步驗(yàn)證和研究。

3.2 解決思路

針對(duì)缺乏檢測(cè)手段的問題，由于生理參數(shù)、駕駛員行為和視覺特征均可用于反映駕駛員狀態(tài)，后續(xù)檢測(cè)中可逐步引入生理和心理因素及駕駛員行為參數(shù)，綜合多種特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員狀態(tài)更準(zhǔn)確的識(shí)別。生理特征包括腦電、心電、肌電等信號(hào)，駕駛員的生理特征在疲勞狀態(tài)下與正常情況勢(shì)必有明顯變化，故生理特征信號(hào)精度高。而駕駛員對(duì)方向盤、油門、剎車的操作與車輛的實(shí)際速度、加速度、車身橫擺角等參數(shù)之間的比較又反映駕駛員的意圖和車輛實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)之間的關(guān)系，反映駕駛員行為，該項(xiàng)參數(shù)也可輔助反映更真實(shí)的駕駛員疲勞狀態(tài)。

對(duì)于量化指標(biāo)的缺少，則可通過大量試驗(yàn)，針對(duì)駕駛員年齡、性別、駕駛習(xí)慣等多種因素，測(cè)試統(tǒng)計(jì)各種駕駛狀態(tài)下特征指標(biāo)的閾值，確定指標(biāo)如疲勞狀態(tài)的眨眼頻率范圍、分神駕駛時(shí)駕駛員頭轉(zhuǎn)動(dòng)角度的區(qū)間等。同時(shí)可引入仿人機(jī)器人，對(duì)檢測(cè)涉及的各種狀態(tài)下的相關(guān)測(cè)試動(dòng)作進(jìn)行準(zhǔn)確模擬，確保閾值的準(zhǔn)確性，增加檢測(cè)的重復(fù)性。最終確立完善的量化指標(biāo)幫助終端判斷駕駛員所處狀態(tài)。

此外，通過在不同光照、振動(dòng)等條件下的人臉成像、識(shí)別分析結(jié)果，提取設(shè)備功能受這些因素影響的范圍，并在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中加以明確。在視覺成像技術(shù)與特征分析技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善其在不同天氣、環(huán)境條件下對(duì)人臉圖像的準(zhǔn)確識(shí)別、分析與報(bào)警功能。

4 結(jié)語

歐洲NCAP發(fā)布的Road Map 2025已將駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)納入新車評(píng)價(jià)項(xiàng)目，中國(guó)出臺(tái)的相關(guān)政策也顯示出駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的重要性。該文主要分析中國(guó)汽車駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能檢測(cè)中存在的技術(shù)問題，從技術(shù)角度研究其解決思路。通過駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)，從駕駛員角度消除安全隱患，提高車輛主動(dòng)安全性能，預(yù)防和避免重大安全事故的發(fā)生。做好駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣，對(duì)提升現(xiàn)代化信息技術(shù)與道路運(yùn)輸安全生產(chǎn)融合有著迫切而又重要的意義。