干货分享|智能网联汽车设计：从工程开发到人机协同设计（下篇）

未来的汽车设计已经从单纯的功能实现性设计走向人机系统的协同设计，从传统研发测试走向多领域耦合的虚实结合的研发测试。动态汽车虚拟开发系统专注于整车虚拟原型验证、人机关系分析及创新设计的解决方案，面向整车方案验证与人机系统协同设计，涉及从概念设计、工程设计到测试验证的全流程。

本文分为上下两篇，从虚拟开发、半实物开发的技术解决方案、经典案例解析来全面讲述动态汽车虚拟开发系统。本篇为下篇，将通过人机共驾案例解析来完整呈现动态汽车的虚拟开发系统从概念设计、工程设计到测试验证的全流程。

对于智能网联汽车的复杂交互系统，信息量的增大和功能的增加对于安全性和用户体验的设计要求提高。尤其在人机协同共驾中，驾驶模式的切换和信息交互通道的设计方案对于主动安全系统的实际使用功效很重要，在L2-L4的自动驾驶中起到了关键安全意义，同时要保证驾驶员实时可知车辆的自动驾驶系统工作情况、周围交通环境情况、当前驾驶权情况、危险场景的警示、驾驶权需移交的提示。

特斯拉辅助驾驶视觉交互方案

交互系统首先通过HMI系统进行信息通知，使驾驶员在最短的时间内获取自动驾驶系统脱离信息，了解车辆当前的控制权状态。详细拆解这个过程，可以将其分为感知过程和认知过程。

感知过程即信号识别过程，是指从HMI系统发出信息到驾驶员意识或者搜索到信息的过程；认知过程是驾驶员找到信息位置后对信息内容进行获取和理解，完成这个过程驾驶员才能知道当前车辆状态的变化。这两个过程加起来被定义为感知时间，在人机系统研究中的内容为：车辆自动驾驶系统的人机接口设计与评价。

智能驾驶汽车人机系统设计总体流程

获知信息后，驾驶员大脑首先进行的就是状态评估，对于当前事件的情况、程度进行分析，紧接着驾驶员基于驾驶员经验和驾驶技术对分析结果建立对应的操作策略。这整个过程被称为决策过程，是在驾驶员大脑中完成的，受到驾驶员本身的认知、经验、性格、生理状态等方面影响，其所耗费时间是决策时延。

驾驶员状态检测系统

接下来就是人工接管的执行阶段，需要驾驶员切断自动驾驶模式或者直接接管操纵机构。驾驶员操作转向盘、加速制动踏板、档位，调整车辆动态状态，然后保持一段时间，当车辆进入安全状态，完成干预过程，这两个过程加起来就是人工接管过程，也是车辆从潜在危险状态变为安全状态的过程。

在人机系统中，一方面对接管方式进行评价，例如直接通过操纵机构接管或者主动切断自动驾驶模式，一方面通过对操纵机构的人机共驾方案进行评价，比如转向盘的人工干预和力耦合、操纵加速踏板的加速信号介入。

当驾驶员通过对当前交通场景和车辆状态的判断，确认车辆恢复安全行驶状态后，启动自动驾驶模式。机器开始接管车辆，在驾驶员确认自动驾驶系统安全接管车辆后，完成了状态确认。最后，驾驶员放松或者解放手脚，让车辆处于自动驾驶模式。这个过程对于人机系统研究对象是自动驾驶接管后对于车辆状态的反馈交互设计。

自动驾驶系统人机协同共驾过程分析

在这个过程中，可以基于动态驾驶模拟器仿真测试为例介绍实验系统构成以及采集数据的类型。在通常的仿真系统中，车辆的动态数据、系统状态可以通过软件进行监控和采集，是经过车辆动力学模型计算、HMI操作系统状态来进行直接获取的。驾驶员状态采集设备、采集内容和测试项目如下图所示：

多通道人机系统监测方案

汽车设计是一个跨领域、跨系统、多变量的复杂过程，对于车辆、环境、驾驶员系统进行整合和解析，深度理解彼此之间的关联和作用，通过协同设计和仿真测试的方式，加速未来智能网联汽车的功能设计和安全性测试，实现：

• 从功能设计到基于场景的迭代分析；
• 从性能设计到基于用户体验的量化定义；
• 从车辆机械电子系统设计到人机系统设计；
• 从单车智能到人机协同智能设计；
• 从人机设计到人、机、道路、环境综合交通系统设计。

目前，国汽智联实验室已经开展智能网联汽车智能驾驶和HMI领域的研究和工程服务工作，发表了多篇论文和专利，为长城汽车、恒大汽车、长安汽车、一汽等提供了方案咨询和技术服务，对自动驾驶系统的功能性能、人机交互、底盘及动力学仿真、复杂交通及创新系统验证等方面开展研究和评价。

未来将全面支持国家对于智能网联汽车准入的相关仿真测试和工况挖掘、设计、测试，为行业提供国际领先的智能网联汽车综合基础研发平台，加速产品设计迭代与商业化落地。

文章转载自公众号：CICV创新中心