據CDC統計，全美每天就有9個人死于分心駕駛。歐洲已經將駕駛員監測系統（DMS，Driver Monitoring System）列入了新車安全評估標準（Euro NCAP）的項目中，未來幾年歐盟將在所有新車型中強制配置DMS。

在我國，已對“兩客一危”等商用車車型安裝DMS系統作出強制要求，乘用車搭載要求也在推進制定中。隨著人機共駕時代到來，駕駛員監測系統（DMS）和乘客監測系統（OMS，Occupant Monitoring System）將成為新一代智能汽車的安全標配。

圖1：全球DMS市場預測

（來源：FMI）

據Future Market Insights（FMI）預估，2022年全球駕駛員監測系統市場估值為 42.466億美元，該市場將以7.5%的復合年增長率增長，到2032年達到87.709億美元。

而來自億歐智庫的預測顯示，2022年中國乘用車DMS市場規模達到了11.7億元人民幣，預計2025年的市場規模達到43.2億元人民幣，滲透率將達到30%。

圖2：中國DMS市場增長前景

（來源：億歐智庫）

座艙監測系統：人機共駕時代的標配

最早的DMS來自豐田在2006年發布的GS450h車型，系統的工作原理較為簡單，通過一個CCD攝像頭對于駕駛員的面部進行紅外追蹤，從而判斷其是否注意力集中。

而后隨著視覺和雷達等傳感技術的進一步成熟，DMS的監測方式更加多元化，加入了對于人體特征的生物檢測技術，從而提高了駕駛員信息獲取的準確性。與此同時，OMS相關的應用也隨之逐漸興起。

圖3：ECAP發布2025路線圖

（圖源：ECAP）

當前DMS的主要功能包括疲勞檢測、醉酒檢測、分心檢測和危險行為檢測等，主要通過對于駕駛員的面部五官、人體體征和身體行為三個方面來進行檢測。

面部五官的檢測包括眨眼的頻率、眼睛的開合度、打呵欠的頻率、面部朝向等；體征的檢測包括心率、脈搏和體溫等；身體行為的檢測則包括對于駕駛人的手、胳膊等行為進行判斷。

圖4：駕駛員監測系統

（來源：貿澤電子）

OMS的技術原理與之類似，但被檢測的主體變成了車內乘客，因此更為看重對乘客的隱私保護。OMS的方案中通常會采用3D ToF的方案來取代視覺傳感器，同時配合毫米波雷達的體征檢測功能，實現乘客的體征識別，從而進行個性化的座艙內場景設置。譬如檢測兒童是否安坐在安全座椅上，兒童或寵物是否單獨留在車內，乘客的情緒狀態等等。

從系統角度來分析，不論是DMS還是OMS方案，主要的硬件組成包括攝像頭模組、毫米波雷達、ToF傳感器、DMS控制器、紅外補光燈、座艙域控制器以及提示儀表等。在算法層面，則需要大算力芯片廠商提供算法參考和工具鏈。最終具有上下游整合能力的AI算法企業和硬件供應商一起合作，將軟硬一體化的方案提供給主機廠。

圖5：部分DMS方案供應商

（來源：ResearchInChina）

國內DMS發展：追求高功能和差異化

據億歐智庫統計，中國2021年新發布乘用車中，15～75萬價位區間的智能座艙滲透率達到了50%左右。智能化座艙已經成為智能汽車發展的核心，主機廠也期望通過汽車座艙技術來尋求差異化和個性化的發展。當前在國產新勢力電動車中，AR-HUD、多屏聯動、擬人化人機交互和多模態交互等特色功能均在智能座艙中有所體現，其中DMS和OMS也是多模態交互的重要組成部分，起到了艙內感知和監測的關鍵作用。

圖6：2021年中國乘用車智能座艙滲透率

（來源：億歐智庫）

國產造車新勢力的代表“蔚小理”，在2022年全年交付量相繼突破10萬大關，三家代表廠商針對DMS也都有各自差異化的布局。

蔚來DMS通過車內攝像頭采集圖像信息，從而實現乘員狀態信息識別；將DMS與輔助駕駛功能融合，當駕駛員連續駕駛超過300公里，自動關閉NIO Pilot功能。

小鵬的DMS特色在于駕駛員安全健康監測系統，能夠進行心跳、呼吸、血氧飽和度等生物體征識別，對駕駛員的健康狀態進行實時監測和提醒。

理想在最新的L9車型中，則提供了“主被動結合式”的監測。車內的3D ToF傳感器，可以實時感知座艙內乘客的環境；方向盤后的信號攝像頭可以分析駕駛員的頭部軌跡、眼球軌跡和面部表情等，實現全方位的監測。除了三家代表廠商外，國內其它的電動車廠商也在DMS上紛紛發力，形成了差異化的競爭格局。

圖7：中國部分車型DMS系統功能對比

（來源：億歐智庫）

如上圖7所示，高功能化和全面化是主機廠對于DMS的一致追求，但在此要求的基礎上，各家的監測方案有著不同的技術路徑選擇。

有的具備生命體征監測功能，有的則更強調圖像算法的功力，在表情、動作和手勢識別上進行AI賦能。不論是哪種技術實現方案，都是傳感器提供了數據基礎，在足夠的數據基礎上，則需要更高效的算法和強大的算力來實現準確的乘員狀態判斷。

中國智能汽車對于DMS方案高功能化的需求，促進了硬件廠商之間的緊密合作。各家高算力芯片廠商紛紛與傳感器廠商展開合作，實現軟件、硬件和算法整合，提供了完整的DMS方案，從而轉變為了Tier X的全新供應商角色。

座艙監測的未來：

融合整車架構，提供主動式服務

早期DMS主要是為了糾正駕駛員的不良駕駛習慣，隨著輔助駕駛系統的普及，未來進入到L3的時代后，DMS將成為實現安全駕駛的關鍵。但座艙內監測的價值并不僅僅局限在駕駛層面，隨著未來出行的場景升級，座艙監測系統將成為整個駕乘體驗構成的關鍵。

據業內人士分享，DMS的技術發展有兩大趨勢：

未來DMS和OMS將會融合為一個完整的座艙監測系統（IMS），為座艙未來功能多樣化提供技術基礎；

車內外視覺與其他傳感器數據融合，實現車內外的安全一體化。

圖8：主機廠的DMS搭載進度

（來源：ResearchInChina）

傳統車廠在進行DMS部署的時候，大多仍傾向于直接向DMS方案供應商購買高性價比的方案，直接裝車，并未全盤考慮車輛整體的智能化體驗和未來升級路線。

新勢力車廠在進行DMS和OMS的開發時，則已經考慮到了未來的發展趨勢，因此在整車的域控架構的設計層面，就已經將DMS和其它域控實現了功能上的聯動；同時在硬件預埋上，也預留了足夠的空間用于后續應用升級。

隨著AI算法的升級，譬如情緒識別等復雜功能的識別準確度也會逐漸提高，智能化體驗便有了可靠的技術基礎。未來，IMS將會結合駕乘人員的體征信息和車外的道路環境信息，預判用戶的意圖，提供主動式的服務，打造更舒適的個性化駕乘空間。

座艙監測系統的關鍵：傳感器

整個座艙監測系統的功能構建，都基于前端傳感器所捕獲的數據，因此傳感器器件的選擇是關鍵。

雖然3D ToF、毫米波雷達等新技術也一同納入到了座艙監測系統中，但圖像傳感器仍是整個系統的監測中心，起到了最為關鍵的信息采集作用。

在此我們為大家推薦兩款適合車載應用的CMOS圖像傳感器，分別是來自ams OSRAM的Mira030和來自安森美（onsmei）的AR0140AT。

Mira系列成像傳感器是ams OSRAM推出的0.3MP全局快門CMOS圖像傳感器，該系列產品擁有高量子效率，可搭配使用低功率發射器，即使在昏暗照明條件下也可以實現圖像捕捉。Mira系列產品的尺寸極小，可在低功耗狀態下運行；全局快門可同時曝光陣列的所有像素，從而捕捉快速運動的目標且不會失真。Mira030是該系列推出的新款產品，它的輸出有效像素陣列為1080H × 1280V，并支持復雜的片上操作，例如高動態范圍（HDR）模式、外部觸發、水平或垂直鏡像等。在全圖像分辨率下，其最大幀速率為180fps。該器件在貿澤電子的料號為Mira030-1RM2WP。

圖10：Mira030產品框圖

（來源：ams OSRAM）

為了方便開發者實現快速評估，ams OSRAM還和英偉達合作提供了基于Mira030的JetCiS評估套件。該套件通過Mira030進行原始圖像捕獲，然后基于Linux的開放式開發平臺，在 nVidia Jetson Nano 嵌入式系統上運行圖像信息處理。通過一個圖形用戶界面，用戶可以進行傳感器配置和分析，譬如曝光控制、HDR、直方圖和線輪廓等等。

圖11：JetCis評估套件

（來源：ams OSRAM）

另一款推薦的圖像傳感器AR0140AT，這是一款1/4英寸，1.0Mp CMOS數字圖像傳感器，提供1280H x 800V有效像素陣列。該器件的特點是采用了安森美（onsemi）創新全局快門像素設計，適用于準確快速的移動場景捕捉。在低光度和亮度場景下也能產生清晰的無噪點圖像，并且能夠同時捕捉連續視頻和單幀圖像。AR040AT同樣也包含了多種復雜的攝像功能，如自動曝光控制、行跳過模式、列跳過模式、像素裝倉以及視頻和單幀模式等。該器件在貿澤電子的推薦產品料號為AR0140AT3C00XUEA0-DPBR2。

圖12：AR0140AT產品圖

（來源：安森美）

要實現座艙監測，需要較好的光照條件，大功率的LED必不可少。而大功率LED的驅動，則可以選擇同樣來自安森美的NCV30161遲滯降壓恒流驅動器，它是駕駛員監測系統等應用的理想選擇。遲滯控制在負載瞬變和PWM調光期間提供良好的電源抑制和快速響應，專用PWM輸入可實現寬范圍的脈沖調光，高開關頻率允許使用更小的外部組件，最大限度地減少空間和成本。該器件推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為NCV30161MNWTXG。

圖13：NCV30161評估板

（來源：安森美）

DMS不能僅僅通過圖像傳感器采集到的數據來做出決策，更要結合多種不同的檢測信息。例如通過方向盤的轉動角度，結合當前路況，綜合判斷駕駛員的狀態，所以位置傳感器在DMS中也同樣非常關鍵。

ams OSRAM推出的AS5116就是一款符合AEC-Q100車規標準的軸上磁性位置傳感器，工作環境溫度范圍為-40°C至+150°C。該器件采用非接觸式的方式，可在360°完整機械轉動范圍內進行精確角度測量。在旋轉速度高達30,000rpm的情況下，整個360°轉動中具有僅1°（最大值）的固有非線性度。在5V的工作電壓下，輸出噪聲低至 2.47mVrms。這些特性使AS5116能夠產生準確的測量輸出。此外，采用8引腳SOIC封裝的占板面積僅為4.9mm x 6.0mm，與早期的ams OSRAM位置傳感器相比，更容易集成到汽車系統板布局中。該器件推薦的具體產品型號在貿澤電子的料號為AS5116-HSOM。

圖14：AS5116產品框圖

（來源：ams OSRAM）

結語

座艙監測系統已經邁過了技術成熟期，即將迎來應用搭載的高峰期，DMS將成為新的安全標準配置。

隨著AI在座艙內的賦能，未來座艙監測系統也可以提供更多主動的預測服務，為駕乘者提供更舒適的乘坐體驗。貿澤電子代理了諸多行業領先的汽車元器件廠商，提供與座艙監測應用相關的關鍵車規級器件，助力工程師實現更安全的座艙監測設計，帶來更安全的未來駕乘體驗。

相關技術資源

ams OSRAM Mira030 0.3MP全局快門CMOS圖像傳感器，了解詳情>>

onsemi 圖像傳感器解決方案，了解詳情>>

ams OSRAM AS5116 AEC-Q100軸上磁性位置傳感器，了解詳情>>

該發布文章為獨家原創文章，轉載請注明來源。對于未經許可的復制和不符合要求的轉載我們將保留依法追究法律責任的權利。

關于貿澤電子

貿澤電子（Mouser Electronics）是一家全球授權半導體和電子元器件授權分銷商，服務全球廣大電子設計群體。貿澤電子原廠授權分銷近1,200家知名品牌，可訂購數百萬種在線產品，為客戶提供一站式采購平臺，歡迎關注我們，獲取第一手的設計與產業資訊信息！

更多精彩