自动驾驶和ADAS功能对汽车座舱安全设计有何影响

自动驾驶和ADAS功能的发展，正在影响汽车座舱的安全设计和制造材料。

OEM和自动驾驶开发公司曾为高级别自动驾驶的部署制定了激进的时间表，但不断变化的市场使其不得不调整计划。与此同时，汽车内饰的新材料和安全技术始终受到不断进步的自动驾驶和ADAS功能的影响。无论驾驶自动化程度如何，它带来的机遇和挑战都将推动汽车座舱不断发展。 

但实际上，这些正在推出或即将推出的安全功能、驾驶员信息技术和创新材料并不完全依赖于自动驾驶的应用。Informa Tech Automotive未来汽车驾驶舱首席分析师Drew Winter表示，电动汽车的消费者和现状年轻消费者的一些功能和安全的要求与自动驾驶和ADAS的技术方向是一致的。例如，可持续内饰面料不仅受到当前电动汽车和年轻的消费者青睐，也可以更好地满足自动驾驶摆渡车和出租车对耐用性和便于清洁的需求。

Winter在一份最新研究报告《The Cockpit of the Future: Now to After 2030》中宣称，过去五年中，关于新一代汽车座舱发展方向的前景已经发生改变。他在报告中表示：“在私家车中实现L4和L5级自动驾驶的可能性已经逐渐变小”。他补充说，尽管如此，许多先进的安全和材料技术以及为全自动和辅助驾驶而设计的功能依旧会出现在相对传统的汽车上。这一点，与许多供应商进行的相关讨论也确认了。

均胜汽车安全系统的安全创新部执行主任Len Cech表示，“我们认为有一个非常重要的（先进座舱）技术就是下一代安全带，而且可以实质性地推动酒驾问题的解决。在很多方面，专为自动驾驶开发的技术被证明可直接用于上述和其他用例。

驾驶员监控技术的发展

越来越多的OEM推出了“可解放双手的”ADAS系统，如通用汽车的Super Cruise和福特的Blue Cruise等。这些系统更加关注驾驶员监控技术，以确保驾驶员不会滥用他们新“获得”的自由，完全转移了注意力。目前的驾驶员监控系统（DMS）通常是基于摄像头的系统，通过软件评估驾驶员的注意力集中程度。但一些座舱技术供应商表示，这些技术变得越来越复杂了。 真泰克（Gentex）是座舱技术的主要供应商，以电致变色后视镜和自动化连接系统Homelink闻名。其产品线管理总监Brian Brackenbury表示，公司目前通过安装在后视镜中的摄像头提供2D驾驶员监控，但下一步将发展3D视觉，通过结合摄像头成像与近红外点投影仪以“实现3D面部识别”。

真泰克的驾驶员监控系统（真泰克） 3D视觉可以更精确地了解司机（可能还有其他乘员）的注意力集中情况和行为举止。该技术主要来自Gentex在2021年收购的以色列公司GuardianOptical。 均胜汽车安全系统公司的工程师说，他们将为汽车座舱将开发一系列3D功能，其中一些是专为自动驾驶汽车设计的，包括安全气囊（帘）、吸烟烟雾检测、乘员姿势和安全带位置检测。 均胜的Len Cech认为，为了实现更好的驾驶员/乘员监控“需要高保真度，我们认为3D可以实现这一点”。均胜公司还在开发一个利用红外线功能的DMS监控系统，Cech说“有点像雷达和视觉的结合”。均胜公司综合安全解决方案GPL副总裁Jason Lisseman补充说，“该技术可能在2027年左右投产，但是在投产之前仍要开展大量工作”。 Gentex首席技术官Neil Boehm表示公司正在开发一个虹膜识别系统。他表示“这项技术还没有做好应用于汽车领域的准备”，公司目前选择的路线是为摄像头增加人工智能和神经网络支持。虽然世界各市场有不同的规定，但到2026年，全球监管机构都将要求新车配备驾驶员监控，而Gentex正在为此做好准备。 同时，沃尔沃认为通过加深对驾驶员认知状态的理解，还能进一步改善当前的驾驶员监控。对于其新推出的EX90跨界电动车的DMS，该公司采用了自然驾驶研究，以创建能够“理解”驾驶员注意力水平的算法。该系统的真正目标是在质疑驾驶员的注意力之前减少干扰并提高宽容度。

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此外，DMS可能还需要处理另一项任务：美国国家公路安全管理局（NHTSA）可能要求汽车配备一个检测驾驶员能力下降（无论是酒精还是毒品引起的）的系统。2021年的联邦基础设施法案要求NHTSA在2024年之前制定一个最终规定，要求所有新售乘用车安装一个检测驾驶员能力下降的系统。然后，汽车制造商将有两到三年的时间开始标配这一系统。但是，目前在可以或应该使用哪种类型的技术上还没有达成共识。大多数厂商开发的是呼吸检测或基于触摸的光谱分析法，但基于视觉的方法似乎也行得通。 Gentex的产品线管理总监Brackenbury认为“视觉检测是一种有趣的方式。”但无论选择何种技术，在决定精确度和可重复性标准方面还有大量工作要做。与此同时，Lisseman表示呼吸检测是 “有缺陷的”。“我们认为触摸检测可以代替呼吸检测。随着光谱分析法的发展，这种检测也变得越来越可行了。他说微电子机械系统（MEM）为触摸检测法的实现提供了支持，以满足其认为将于2026-27年落地的检测要求。   专营过滤介质和电子产品的汽车技术供应商旭化成（Asahi Kasei）在2021年初展示了其呼吸检测系统。旭化成北美出行总监Michael Franchy接受SAE采访时表示，公司正在与位于弗吉尼亚州的驾驶员酒精安全检测系统（DADSS）研究项目进行合作。沃尔沃的2024款EX90成为首批搭载酒驾/毒驾监控传感器的OEM之一。

最佳座位

Informa Tech的Winter表示，可灵活调整的座位布局是另一项颇具发展潜力的座舱创新。他指出，一开始，新的座位布局和设计“可能会用于商业应用”，如摆渡车（人工驾驶或无人驾驶）和自动驾驶出租车。   均胜工程师表示，我们所面临的挑战是如何确保乘员安全水平达到或超过现行规定。均胜正在为此趋势开发一系列的解决方案。其中包括 “安全带集成辅助约束系统”（BARS），这是一种专门为“新概念内饰”设计的头部和身体茧状安全气囊，可实现传统座椅不具备的可能性。工程师们指出，BARS安全气囊与均胜的DMS安全带配合使用，不仅能保护非常规座椅位置上的乘员，更能保护座椅躺平时的乘员。   在理想情况下，这种BARS安全气囊和DMS安全带能根据监控系统捕捉的所有乘员位置进行适应性部署。然而，均胜的Len Cech强调，这种安全硬件的实现需要制定针对可自由调整位置的座椅碰撞测试法规。 Informa Tech的Winter说，“灵活座椅”是受到自动驾驶启发的座舱功能之一，将来一定会实现。但如果没有适当的安全辅助，这一切都只是空想。他坚持说：“只要自动驾驶汽车与非自动驾驶汽车都在路上行驶，就需要安全带。”

确保安全

对于那些认为显示屏已经占据了我们生活的人来说，有一个坏消息：显示屏只会越来越多，越来越大。不断增加的辅助驾驶功能将为所有乘员提供与舱内显示器互动的更多可能性。   大陆集团的跨舱显示屏采用了“减少分心”的技术；中控台表面是一种智能面材，仅在需要时才与显示器结合显示。（大陆集团） Informa Tech的研究显示，车上的电子屏幕数量会持续增加直至2028年。为了减轻驾驶员分心程度，显示屏正在变得更智能化。大陆集团的视角切换显示屏和ShyTech技术为我们指明了方向。尽管这两种技术都大肆鼓吹“从A柱到A柱”的大画幅显示，但在许多情况下，这些技术只在需要时才会激活。视角切换显示屏采用了这一概念的变体，将可能分散乘员注意力的图像或内容调整到只有前座乘客可以看到的角度。

Informa Tech/Ward’s Intelligence的研究表明，“智能”座舱材料的理想属性。（Ward’s Intelligence）  绝大多数消费者表示他们想要更多更大的屏幕，但最新的技术不太支持他们，其目的是将这一切淡化。Winter认为，对于未来的舱内显示器，“可以关闭令人分心的屏幕是非常重要的”。

材料发展

汽车行业正在努力提高座舱材料的可回收性，特别是占据了汽车不可回收材料大部分的座椅面料和海绵。汽车制造商和供应商已经听到了客户对车内可持续材料的呼声。   早在CES 2020上，宝马的ZeroG Lounger预见了机器人出租车、自动驾驶和辅助驾驶可能实现的灵活座位调整，同时也展示了对非常规座椅位置乘客的保护。 （宝马） Winter表示，沃尔沃是对使用可持续材料最坚定的汽车制造商之一，Rivian和宝马也有新突破。该公司声称，宝马的全新iX电动车使用了可持续生长的木材，且“车门、座椅、中控台和地板的表面使用了高比例的再生塑料，还有用回收的尼龙废料制成的地板垫”。上面提到的沃尔沃新EX90也采用了各种可持续的座舱材料。大陆集团最近推出了新型汽车内饰面料Benova Eco Protect，这是一种坚固但优质的柔软材料，具有低挥发性有机化合物 （VOC）、低碳排放、比同类传统材料轻20%等优势。   沃尔沃的新款EX90电动汽车提供可持续性的羊毛混纺座椅内饰，以及Nordico，这是一种由回收材料制成的纺织品。 （沃尔沃） Winter 说，部分新型替代材料和可持续材料可以应用到商业自动驾驶汽车，如自动驾驶摆渡车和专车，耐用性和易于清洁对这类车辆是最重要的问题。他说，“起初这只是为了应对疫情，但现在人们已经养成注重卫生的意识了。”  

编辑：黄飞