离手检测HoD提高驾驶安全性

电子发烧友网报道（文/李宁远）汽车方向盘在大家的日常生活中随处可见，绝大部分现有汽车的方向盘结构基本都是类似于T字形。众所周知，方向盘最基本的功能就是控制汽车行驶的方向。不管方向盘怎么改进，其圆心部位一般都是喇叭以及安全气囊。
 
方向盘功能的演进
 
随着现代汽车的发展，除了中心部位的喇叭以及安全气囊这些基本配置以外，方向盘上能实现的功能越来越多，设计也越来越复杂。方向盘上增加了各种各样的功能按钮、旋钮，甚至更还有换挡拨片等等。除了手握区域，在其他驾驶员方便触及的区域，也配备了很多控制功能，如多媒体信息娱乐功能控制，包括手机接入、音量调控等等，如仪表盘显示控制、巡航控制、辅助驾驶控制等等。这样的配置现在在各种车型中随处可见。
 
在汽车智能化发展的趋势下，驾驶安全性被提到了首要位置，方向盘离手检测HoD开始在许多高级驾驶辅助系统ADAS中得到应用，这也是L1-L4级自动驾驶系统的要求，提供车道保持辅助系统（LKAS）的所有新车必须配备方向盘离手检测HoD功能。
 
从L1到L4，不同等级的自动驾驶系统对于手握方向盘的状态要求是不同。目前市场上大部分汽车产品都在L2水平，技术上依旧是处于自动驾驶过渡阶段，在技术尚未完全成熟的情况下，解放双手是完全不可取的行为，因此方向盘的离手检测HoD功能是保证驾驶安全的关键技术。如果检测到驾驶者的双手离开方向盘，就必须发出警报或者强制靠边停车，因此，离手检测必须具备高精准度、高可靠性，并适用于多种环境条件。
 
实现离手检测的不同技术方案
 
目前主流的用于实现离手检测的方案有三种。第一种是通过测量方向盘转动扭矩来实现离手检测功能，是很传统的一类测量方法。测量方向盘的扭矩和方向来判断是否离手，原理很简单成本也很低，不过缺点也很明显，在方向盘不转动的情况下，这一办法完全不能进行检测，基本上不会使用这种方案来设计。
 
第二种是利用图像传感设备进行监测，这是一种能够达到较高识别精度但是设计起来相当复杂而且成本很高的办法。简单一点可以理解为用一个摄像头监控方向盘，然后用软件识别抓取到的画面做离手判断。
 
第三种是目前主流的研发方向，电容感应离手检测。驾驶员的手与包覆在转向盘把圈上的感应层形成电容回路，驾驶员手扶或离开转向盘时，电容会发生相应变化，如果电容传感器足够灵敏，也能准确地测量不同的抓握姿势和其他材料接触方向盘所产生的电容值，对方向盘状态做精准的判断。这种技术方案从成本上相对来说也比图像传感更容易控制。
 
离手检测应用实例
 
作为高等级自动驾驶必备的功能，离手检测也受到了上游芯片厂和主机厂的重视。去年年末，红旗研发总院就宣布了旗下新能源开发院底盘开发部红旗转向团队紧抓技术趋势开发出了国内首发的离手探测HoD转向盘技术，并在红旗E-HS9车型首次搭载。红旗的HoD也是依据电容感应原理，实现了26 种驾驶手势的标定及验证工作。
 

HoD方向盘，一汽红旗官网

 
红旗的电容传感采用分层传感，传感器层与加热层分开，还额外加了屏蔽层。有些HoD设计会将传感层与加热层复用，不过传感器拓扑结构并无二致，相较于双线式拓扑和单线式拓扑，分层式拓扑设计更复杂，但也更可靠。
 
离手检测精准度在硬件上还是很吃电容传感芯片的性能，毕竟在汽车这种高EMC环境下，传感芯片的分辨率、EMC性能以及偏差补偿等等都会影响到实际应用里的精度。在这一领域有深厚技术积累的ams针对HoD开发的电容传感芯片在测量手握方向盘的电容值同时，还会测量人体对地的电阻值用以修正最终结果，这种测量就避免了结果出现较大偏差。
 
小结
 
技术的更迭总是有一个循序渐进的过程，在真正实现全自动驾驶之前，过度依赖辅助驾驶将会是一个巨大的安全隐患。所以汽车实际应用中离手检测对驾驶员不同的抓握方向盘姿势进行离手检测、识别，判断目前是进行主动驾驶还是自动驾驶，并采取相应的反馈和措施能大大提高驾驶安全性。当前，离手检测也在向多区HoD以及更高灵敏度发展。