基于功能架構的OMS域控制集成研究

龐仁勇，陳文慶，姚 昂，吳 凡，黃麗芳，徐 偉

（廣州汽車集團股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

1 前言

OMS（Occupancy Monitoring System，車內乘客監控系統）通過各種類型的乘員探測傳感器，采集車內的乘員（包括人和/或有生命體征的其他活物）存在的信息，結合汽車的狀態信息（門的開閉、車速等），通過特定的算法融合，以確定是否報警或者對汽車實施限制性措施，從而確保車內乘員的生命安全。

OMS能準確監測到主駕人員人臉的詳細信息，同時能檢測到車內乘客的準確信息，因此在自動駕駛和座艙控制領域有著廣泛的應用前景。隨著監測技術的發展，未來在汽車技術應用中OMS將發揮越來越重要的作用。

由于OMS在系統設計和集成上的高難度，以及高昂的獨立控制器成本，導致該系統在應用上受到很大限制。隨著域控制技術的發展，智駕、座艙等域控制器已逐漸成為了智能汽車的標配，因此把OMS的控制算法分拆和部署到域控制器，并將其算法和各域控的算法進行融合，不但可以解決功能安全等限制性難題，也將成為一種更為經濟的技術方案。

2 系統組成

OMS系統包含3個部分的元器件（圖1），其零部件組成及其用途說明如下。

圖1 OMS系統框圖

2.1 乘員檢測裝置

1）駕駛員監測攝像頭：監測駕駛員的狀態。

2）車內前排攝像頭：監測車內前排的乘員。

3）車內后排攝像頭：監測車內后排的乘員。

4）手勢識別攝像頭：檢測車內前排人員的手勢。

5）車外人臉識別攝像頭：識別駕駛員或其他人員的身份。

6）紅外檢測儀：通過紅外線檢測車內物體。

2.2 控制器

1）智駕域控制器：部分OMS檢測設備的數據采集和處理，部分OMS的算法集成，同時融入輔助駕駛/自動駕駛相關的計算和應用。

2）座艙域控制器：部分OMS檢測設備的數據采集和處理，部分OMS的算法集成，OMS的顯示/報警，同時融入座艙域控制相關的算法集成。

3）網關：數據中轉。

2.3 附屬支持設備或平臺

1）顯示屏：進行OMS圖像/文字等的顯示、報警等。

2）揚聲器：代表發聲裝置，進行OMS聲音報警或提示。

3）云：擴展進行遠程數據分析或處理，并擴展對監測數據的應用。

4）方向盤：用來代表駕駛相關的輸出元件，如汽車行使、轉向、制動等相關的元件，用于支持手動/自動駕駛。

3 設計過程

3.1 步驟1

基于OMS的用戶使用場景，通過市場調查和一套特殊的場景分析方法，對每一個場景進行解析，然后提煉出OMS的功能清單（圖2）。從場景分析到功能清單的提取過程中，需要經過反復的提煉和可用性分析，直到所有的功能都被提取，然后再轉到下一步工作。由此提煉出的功能清單，可以進行功能的精準定義，同時避免功能的設計過度、偏離或遺漏。

圖2 OMS系統場景分析

3.2 步驟2

對OMS功能清單進行技術描述，并展開相應的功能設計，設計中定義出每個功能從輸入、邏輯處理到輸出的鏈路，以及相互連接的接口，如圖3所示。

圖3 OMS系統功能鏈路

從功能層級設計出OMS的工作邏輯，可以實現功能的全局設計，并方便功能的增加、變更和完善，而不影響下游的方案設計和產品開發，實現設計的層級分離。

3.3 步驟3

根據功能的屬性和技術領域的劃分，結合現有硬件資源，展開功能的分配（圖4）。在對各功能硬件的算力、存儲等需求分析后，結合功能分配的原則性要求，決策各功能具體應該部署在哪里。

圖4 OMS系統功能部署

這種基于控制器硬件資源的OMS功能分配方法，可以避免用一個控制器實施帶來的昂貴控制器開發，即通過分散硬件接口的方式降低其對單個硬件接口、算力、內存以及安全等要求。

3.4 步驟4

根據功能的部署要求、技術特性和實現要求，結合OMS的實體元件，設計出技術方案。該方案需要結合OMS系統、智駕系統和座艙系統本身的技術特性和實現要求，反復論證其技術可行性。同時在此過程中不斷優化設計，滿足經濟性要求，直到最終設計出安全可靠而又性價比高的大系統（含OMS、智駕、座艙）方案，如圖5所示。

圖5 OMS系統技術方案

在設計過程中，需要充分考慮智駕域控制器和座艙域控制的算力、存儲、硬件接口和總線通信帶寬等資源，同時考慮功能需求對算法的依存度，分別將相應的功能模塊分配到算法依賴度高和調用頻度高的域控制器中，節約總線通信帶寬。部分涉及智能駕駛的功能模塊，如疲勞監測、駕駛員在環等，涉及功能安全，需要在軟硬件的設計上考慮冗余或備份。圖5的設計方案中，在硬件上可以使用駕駛員監控攝像頭和車內前排攝像頭以及對應的域控制器進行備份，軟件算法在智駕域控制器上也可以兼顧，不用增加額外的開發資源或成本。

根據功能分配的結果，智駕域和座艙域對OMS系統進行了切割，相互之間通過數據透傳和算法調用的方式，來實現OMS的系統融合。而在產品實現層面則通過總線（Ethernet+CAN/CANFD）數據傳輸來實現。這種方法可以平衡現有硬件資源的使用，并可優化資源，降低技術開發難度和節約成本。

3.5 步驟5

將系統設計的需求和技術要求，分解到系統內的各個元件，并展開產品的軟硬件開發。開發完成后，通過系統集成測試驗證，來檢驗系統設計的合理性、可用性和可靠性。

4 結束語

采用基于功能架構的設計方法，結合現有域控制器硬件資源的分配，來實現OMS系統的控制集成，是一種兼顧控制需求和硬件資源能力的平衡方法。它從場景分析開始，提煉出功能清單，然后對功能進行設計和分配，部署到合適的控制器中。通過利用現有域控制器硬件資源來進行OMS設計的方案，不但可以實現控制需求的合理分配，還能節約成本，確保了經濟性。