向殷经理@殷玮讨教自动驾驶，正好在HOD技术上一拍即合，遂委托我写一篇介绍文章，本人典型理工男，文笔粗鄙，虽然负责方向盘的开发，但也只是有些粗浅的了解，生怕辜负了观者一片期望；本文随性闲聊，各位权且一看，也算抛砖引玉，以便后续能进一步的探讨。
HOD是Handson/offdetect的缩写，简单讲就是离手监测技术，是自动驾驶状态下监测驾驶员的手部是不是在方向盘上，以确保自动驾驶状态下监测驾驶员对车辆的控制状态。HOD技术已经不是一项新技术了，从2013年宝马首次应用以来，这项技术已经得到业界的广泛认可，从而进入快速发展时期，2019年又呈现爆发之势，预计未来应用车型随年份会指数级增长，尤其欧洲计划2022年量产新车普及车道辅助技术，对HOD技术更是推波助澜；而国内虽然起步较晚，但是随着ADAS应用以及自动驾驶技术的快速发展，预计国内未来两三年内，此项技术同样会出现井喷，因此有必要在这里给大家做一下介绍。
到底HOD的技术是如何实现的？简单来讲就是是通过电容感应原理实现，人与包覆在方向盘轮圈上的感应层形成一个电容回路，当人手扶或离开方向盘时电容发生变化，输入信号给ECU进行分析判定。
从方向盘的典型断面来看，主要由最上层的皮革层，下面最核心的传感器层(一种特殊的导电布)，下面还包括屏蔽层、加热层(如有)、泡沫层和骨架等组成；包覆层变复杂决定了包覆工艺要求非常高。根据方向盘不同的造型特征，开发周期最长的就是感应层的裁片和标定，需要三到五轮的反复调整，才能保证方向盘具有可靠的包覆性，同时满足在每一个位置都要有相同的标定灵敏度；
按照传感器层的分布方式，HOD方向盘主要分为一区，两区和三区；如下图所示：一区即整个方向盘只有一个感应垫，因此这种形式只能监测手有没有在方向盘上；二区的一般按照轮圈的内侧和外侧来分为两块感应垫，相比于一区，二区可以区分触碰还是紧握；三区就是分为三块区域，通常在二区基础上，再把其中一个区按照左右侧分开，这样不但能区分触碰和紧握，又能区分出左手还是右手，进一步提升了判断的准确率；另外，还有个别OEM在尝试开发四区甚至更多分区，但目前并非主流；
分区又是怎么确定的？是不是分区越多越好啊，这倒不尽然，目前的主流还是三区以下，我总结主要有以下三个方面原因：
1、目前市面量产车型自动驾驶级别较低，尤其是L2以下级别自驾水平，本身不允许驾驶员手脱离方向盘，因此HOD技术仅仅是离手的报警，还没到作为自动驾驶和人工驾驶切换判断的条件；其次目前还没有更多场景要求一定要区分触碰还是紧握，左手还是右手，但是不排除未来场景需要；
2、分区越多，对于ECU的分析判断要求会更高，ECU体积会相应变大，线束数量增多，极大侵占方向盘的设计空间，另外，多区相对于一区，判断的需要的计算时间会更长，反应灵敏度下降明显；
3、分区越多，在感应垫和感应垫匹配边界上就会产生更多的盲区，因此分区越多，盲区越大，在减少误判CASE的情况下，盲区误监测的风险却又升高，需要综合平衡，保证效果最大化；
个人认为目前阶段三区以下会是近三到五年的主流技术，其中一区应用最多，三区也有部分应用。主要应用的主机厂包括宝马、凯迪拉克、奔驰、奥迪等均有车型实现量产；国内主机厂如上汽、吉利、长城、广汽和长安等也在开发中，部分车型已实现量产；
另外，方向盘HOD技术感应垫的标定是开发的关键，简单来讲就是怎么握方向盘才会判定为Handon，是一根手指还是两只手抓握才算？这是每个主机厂需要思考的核心问题；如果设定的太敏感，比如一根手指，那么对感应垫的灵敏度要求会非常高，手部或者身体其它部位不经意的触碰，车子就会做出Handon的判断，会增加很多误判CASE，安全性较差，比较典型的是车辆将非有效地触碰认为是驾驶员接管，从而退出某些驾驶辅助功能；相反如果两只手握住才算接管的话，那么方向盘会时刻提醒驾驶员握紧，客户可能会不胜其烦，体验变差，因此需要自动驾驶系统综合判断和标定，这方面内容都是每个主机厂的核心。据了解号称宇宙最先进的特斯拉目前还没有HOD技术，还是最原始的扭矩传感技术，安全性请自己思考，这里不做评价。
我们今天讲HOD，是不是HOD技术可以包打天下，未来自动驾驶的乘员检测问题就能完全解决了？只能说tooyoung,toosimple！
首先自动驾驶级别等级，对应的对驾驶员状态监测的要求是不一样的，在L2及以下自动驾驶级别中，驾驶员是不允许离开方向盘的，那么如果开启ADAS的部分功能，驾驶员离开方向盘一定时间，车辆需要预警提示的，此阶段目前大部分主机厂，包括特斯拉，都是应用的转向扭矩传感技术，即通过驾驶员是否转动方向盘来判断驾驶员是否在操纵车辆，这种方式成本增加不是太高，但是这种探测技术的有他固有的BUG。比如方向盘上挂个杯子或者橙子，这种探测方式就失效了。再者如果车辆一直在走直路，长时间没有转动方向盘，车辆也会认为驾驶员没有在控制车辆，从而产生误报警。显然，HOD是通过直接探测手部的接触，是比监测转向扭矩更为可靠的监测方式，所以宝马在L2以下提前应用了此技术，给消费车可靠性更高的提醒。
那么对于L3及以上的自驾等级来说，在特定工况下，将逐步允许驾驶员手部脱离方向盘，那这种情况下，是不是就可以不用再监测手部了？HOD是不是就没用了？非也，虽然在自动驾驶阶段不再去监测手部状态，但是又遇到一个自动驾驶与人工驾驶的切换问题，HOD的作用也与L2级别发生了根本的转变，系统如果没有监测到驾驶员的手部在方向盘上，有可能会暂时维持自动驾驶状态，并不会直接把车辆控制权移交给驾驶员，因此HOD又成为变成人工接管的必要且重要的决策条件。
那么问题又来了，HOD有没有BUG?答案是依然有。首先HOD的探测原理是靠电容变化来探测，因此从理论上讲，肚皮膝盖碰到方向盘，同样也会监测有效，造成特定场景下的误判，这种情况确实存在一定危险性；
其次，驾驶员的手握方向盘的方式千差万别，有的人正襟危坐，双手紧握，有的人一指兰花，蜻蜓点水，男性和女性手部纤细肥硕各有千秋，与方向盘的接触面积差别很大，这些工况的差异性都会对方向盘的标定提出了挑战，一种标定条件难以满足所有的驾驶员，因此难免会出现监测的误差；
因此，如果未来到达L4或者L5级别的自动驾驶，一定是多种探测技术的互相结合，互相补足，最大程度的减少误用的场景，比如结合扭力传感，驾驶员面部识别DMS、踏板状态或者人体形态图像识别等多种技术结合在一起形成综合决策，更好的对驾驶员状态做出精确判断。HOD技术只是自动驾驶发展过程中的一个阶段性解决方案，未来一定需要其它技术的来作为补充。
好了，这次先写这么多，里面掺杂了太多个人观点，新事物的混沌期，本来就没有绝对正确的答案，期待大家各抒己见，共同探讨。
下一期我们一起聊一下折叠方向盘，虽然概念车已经眼花缭乱，为何迟迟见不到量产，其中奥秘，下次为你探讨，敬请期待！
全部评论 （0）