本文來自微信公眾號(hào)“智能汽車設(shè)計(jì)”，作者/孟健。
自從互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加入到汽車的核心技術(shù)中之后，不僅開始引領(lǐng)汽車行業(yè)的變革，更讓汽車從一個(gè)單純的代步工具進(jìn)化成了人們的人生伴侶，汽車從工具到伴侶的身份轉(zhuǎn)變，不僅意味著汽車與用戶之間的關(guān)系變化，更意味著汽車有了與人交流的能力，也就是汽車的智能化程度達(dá)到了更高的級(jí)別，尤其是近年來，自動(dòng)駕駛汽車的不斷亮相，讓人物對(duì)智能汽車充滿了憧憬和期待，其實(shí)相比難度極高的自動(dòng)駕駛技術(shù)，智能座艙技術(shù)不僅簡單好實(shí)現(xiàn)，還能為用戶帶來真正的伴侶級(jí)服務(wù)。目前就用戶對(duì)汽車智能化的體驗(yàn)來說，智能座艙無疑是現(xiàn)階段用戶可以直接體驗(yàn)的智能服務(wù)，智能座艙也因其強(qiáng)大的商業(yè)落地能力、更強(qiáng)的可自定性，以及更直觀的用戶感受能力，成為了各大車企競爭的一大重點(diǎn)領(lǐng)域，因此智能座艙便成了各個(gè)車企的創(chuàng)新點(diǎn)和打造產(chǎn)品差異化的重要手段。
1引言
汽車從器械到同伴的身份變化，不光意味著汽車與用戶之間的合聯(lián)蛻變，更意味著汽車開始有了與人交互的能力。既是汽車的智能化水準(zhǔn)到達(dá)了更高的級(jí)別，也是近年來，自動(dòng)駕駛汽車的不息亮相，讓人物對(duì)智能汽車充滿了期待和希望。比起難度極高的自動(dòng)駕駛技術(shù)，智能座艙技術(shù)不光更容易實(shí)現(xiàn)，還能為用戶提供與家媲美駕駛體驗(yàn)。
2智能座艙概念
什么是智能座艙？按照現(xiàn)代電子電器的基本架構(gòu)來說，智能座艙可單純界定為娛樂領(lǐng)域的電子設(shè)備的軟硬件集成，如汽車的傳統(tǒng)內(nèi)飾座椅、燈光，以及空調(diào)都屬于車身域。智能座艙的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了從電子座艙逐漸邁向行車助手的階段。能夠利用語言、動(dòng)作、生物辨識(shí)、多屏互動(dòng)，以及智慧通訊系統(tǒng)等手段實(shí)現(xiàn)人與汽車之間的溝通互動(dòng)，從而完成對(duì)高級(jí)輔助駕駛技術(shù)與系統(tǒng)功能的全面升級(jí)。此外，汽車控制系統(tǒng)也由原來一個(gè)個(gè)的機(jī)械按鈕轉(zhuǎn)變成了觸摸屏點(diǎn)按式，汽車控制屏除了能自定界面外，還能夠任意縮放大小，而汽車駕駛艙的簡潔化也成為了智能座艙的趨勢(shì)。
智能座艙的交互分為駕駛員主動(dòng)式交互、車輛建議式交互、車輛主動(dòng)式交互三個(gè)階段。第一階段是由駕駛員主動(dòng)向汽車提供諸如打開收音機(jī)、啟動(dòng)空調(diào)等所需數(shù)據(jù)，由汽車進(jìn)行回應(yīng)，并以此滿足駕駛員要求。第二階段是由汽車按照駕駛員的駕駛習(xí)慣或觀察駕駛員駕駛狀況，提供建議性動(dòng)作，并讓駕駛者按照車輛情況做出決定，以便于為駕駛者提供更全面的駕車幫助。而第三階段則是由汽車按照駕駛員的駕駛習(xí)慣或觀察駕駛員駕駛情況，自主進(jìn)行駕車輔助，以便幫助駕駛者更好的駕駛汽車。而現(xiàn)階段的智能座艙，已由第一階段逐漸向第二階段轉(zhuǎn)變。
3智能座艙的技術(shù)難點(diǎn)
3.1人機(jī)交互
智能座艙的技術(shù)難點(diǎn)就在于，如何使駕駛員和汽車之間的交互更加流暢且準(zhǔn)確，簡單來說，就是如何使你的汽車更加懂你！最先就拿語音交互來說，在駕駛員下達(dá)語音指令的過程中，無法避免的遇到噪音、反響，以及識(shí)別不清等情況，僅是依賴純粹的語音交互做到極致，也只是一個(gè)指哪打哪的機(jī)械，里真正的智能座艙還相距甚遠(yuǎn)。通過手勢(shì)、眼神、神色乃至是心緒等一系列全部的交互情勢(shì)與語音交互互補(bǔ)，才算到達(dá)“智能”這個(gè)傾向。而想要做到這些，就得保證車內(nèi)的感知系統(tǒng)足夠精準(zhǔn)且流暢。如今座艙內(nèi)都需搭載了不只一個(gè)攝像頭，這些攝像頭主要用于人臉識(shí)別FACE-ID和駕駛員疲勞監(jiān)測。除了車內(nèi)攝像頭的增加，車內(nèi)麥克風(fēng)的數(shù)量也增加了很多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2020年到2021年，短短一年時(shí)間里，平均每臺(tái)新車多裝了0.5個(gè)麥克風(fēng)，其實(shí)座艙內(nèi)攝像頭和麥克風(fēng)的增加不僅體現(xiàn)在數(shù)量上，位置和功能也在變化。如果說傳統(tǒng)的座艙是以駕駛員為中心，那智能座艙就是逐漸轉(zhuǎn)變成以座艙內(nèi)全員為中心，也是座艙內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)從DMS（駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)）向IMS（座艙內(nèi)全員監(jiān)控系統(tǒng)）的發(fā)展。
3.2芯片——智能座艙的一座大山
中控大屏、數(shù)字儀表盤、人臉識(shí)別開鎖、語音和手勢(shì)交互、AR導(dǎo)航、流媒體后視鏡、一芯多屏與多屏互融、多媒體娛樂（音視頻、k歌、游戲等）、汽車監(jiān)測、dms（駕駛員和座艙監(jiān)測）、gps/北斗、ota/adas等對(duì)汽車算力提出了更高的要求，車機(jī)芯片也變得尤為重要。相比消費(fèi)類的半導(dǎo)體，車用芯片必須在較為嚴(yán)酷的操作條件下穩(wěn)定工作，其要求也遠(yuǎn)超工業(yè)級(jí)和民用級(jí)芯片，車用芯片的生產(chǎn)需要高于工業(yè)級(jí)晶片和民用型晶片，這反映在環(huán)境溫度適應(yīng)、電路設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、工藝處理以及系統(tǒng)等方面。
汽車芯片分為功能芯片（MCU）、功率半導(dǎo)體（IGBT）、MOSFET、傳感器及其他，MCU芯片較為短缺。目前存在的主要問題是：一是跟消費(fèi)電子芯片相比，汽車芯片技術(shù)上相對(duì)落后。對(duì)于芯片制造商來說，芯片的設(shè)計(jì)、加工和軟件適配都急需突破。二是智能座艙soc芯片（系統(tǒng)性芯片）需要構(gòu)建軟硬件生態(tài)。圍繞芯片的第一層是操作系統(tǒng)，再就是中間件和算法。軟硬件生態(tài)的支撐是智能座艙芯片快速落地的關(guān)鍵。
3.3智能座艙的5G通訊
5G通信技術(shù)作為新世代的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，具有高速率、低延時(shí)、低能耗、大容量及等顯著優(yōu)點(diǎn)，但5G汽車之路有多難，很少被汽車圈外人了解。19年華為推出首款5G芯片，多家車企通過與華為合作，開啟了5G汽車的研發(fā)，然而，時(shí)過境遷，都知道是好東西，但各大車企當(dāng)中真正落地的很少。主要在于汽車基礎(chǔ)成本的提升和基建不完善，對(duì)現(xiàn)有的汽車體驗(yàn)影響較小，投入產(chǎn)出比低以及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不完善。
如今全國累計(jì)建成5G基站超過100萬個(gè)，已覆蓋全國所有的市級(jí)城市和95%以上的縣城城區(qū)，但是對(duì)于使車輛在行駛過程中全程處于5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋中來說，基站數(shù)量還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠并且5G+車聯(lián)網(wǎng)的專用頻段也不足。目前，工信部規(guī)劃5905～5925MHz頻段作為基于LTE—V2X技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)直連通信的工作頻段，但是只有20MHz頻段被規(guī)劃為車聯(lián)網(wǎng)專用頻段，在未來車聯(lián)網(wǎng)滲透率不斷增加的情況下，頻段資源恐難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。由于諸多環(huán)節(jié)影響5G+車聯(lián)網(wǎng)使用體驗(yàn)和5G+車聯(lián)網(wǎng)的滲透率不足，導(dǎo)致在5G網(wǎng)絡(luò)全面深度覆蓋的基礎(chǔ)上，只有大部分車端支持NR—v2X通信及5G網(wǎng)絡(luò)切片才能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)“人一車一路一云”車聯(lián)網(wǎng)體系交互的及時(shí)暢通。而且NR—V2x滲透率不足，不能發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化優(yōu)勢(shì)，跨運(yùn)營商互通時(shí)延大也是車輛使用不同通信運(yùn)營商的5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在沒有互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)的省份，需要跨省繞轉(zhuǎn)到其他省份進(jìn)行互通，增大業(yè)務(wù)響應(yīng)的時(shí)延，存在安全風(fēng)險(xiǎn)的重要原因。智能座艙的通訊和芯片算力作為實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用基礎(chǔ)條件，目前來看還有很多技術(shù)難題需要解決，這些是全車企都需要面對(duì)的通用難題，而此時(shí)人機(jī)交互技術(shù)，涉及車內(nèi)的駕駛體驗(yàn)顯得非常重要。
3.4基于視覺的組合儀表功能邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷
盡管在將來智能座艙中必然要建立一個(gè)多模態(tài)的人機(jī)交互系統(tǒng)，但由于視覺依然是人類獲得信息最快的途徑，因此未來多模態(tài)人機(jī)交互系統(tǒng)還是將以視覺為基礎(chǔ)。目前大部分車機(jī)的界面層級(jí)變化多，功能切換操作也需要比較繁瑣的步驟，而這都需要依賴于視覺，長時(shí)間的操作影響會(huì)駕駛安全所以車機(jī)需要讓功能切換變得更容易操作，可以迅速完成。因此部分主機(jī)廠選擇了“去APP化”的方式，將一些重要的、使用頻率高的功能以組件的形式放置在首頁，以此來減少層級(jí)。然而這種做法并不能從根本上解決問題，用戶在開車時(shí)還是會(huì)用到許多種功能，將所有功能都放置在首頁是不切合實(shí)際的，而且這種做法使架構(gòu)變得更加復(fù)雜，用戶操作時(shí)視覺停留時(shí)間不會(huì)有顯著變化。
4智能座艙與自動(dòng)駕駛的關(guān)系
關(guān)于自動(dòng)駕駛和智能座艙這兩者的關(guān)系，一直是業(yè)內(nèi)的爭論話題，其實(shí)汽車的自動(dòng)駕駛程度越高，智能座艙所能發(fā)揮的空間也就越大，而且只要駕駛員還需要全神貫注、手握方向盤、目視前方地開車，那智能座艙所能發(fā)揮出的能力就會(huì)受到限制，因此自動(dòng)駕駛是智能座艙的基礎(chǔ)前提，也是自動(dòng)駕駛汽車的核心。
所以智能座艙想要迎來真正顛覆式的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)汽車變成智能移動(dòng)空間的愿景，大前提是自動(dòng)駕駛已經(jīng)到了很高的程度，而表征則是乘坐舒適性與家媲美、人機(jī)交互體驗(yàn)與消費(fèi)電子相當(dāng)、萬物互聯(lián)打通所有智能終端。
4.1自動(dòng)駕駛前期智能座艙的發(fā)展
4.1.1 AR－HUD技術(shù)
智能座艙在自主駕車發(fā)展前期，還是更側(cè)重于服務(wù)于駕駛者。在開車過程中，駕駛者將會(huì)把很多的注意力耗費(fèi)在辨識(shí)道路、調(diào)節(jié)車輛速度、變更汽車車道等復(fù)雜且要求性非常強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)上。高級(jí)輔助駕車系統(tǒng)的問世，接管車輛駕駛動(dòng)態(tài)，能夠有效地降低司機(jī)開車壓力。智能座艙的出現(xiàn)，也將有效地補(bǔ)充司機(jī)在駕駛汽車進(jìn)程中的辨識(shí)道路要求，當(dāng)中最常用、而且最具備駕駛技術(shù)感的智能座艙服務(wù)便是AR-HUD抬頭顯示技術(shù)了，通過清晰的3D影響，把速度、導(dǎo)航等行駛信號(hào)映射在前車窗玻璃上，能夠使司機(jī)在開車過程中大大減少低頭查看上述信號(hào)的次數(shù)，降低了司機(jī)行駛時(shí)精力分散的可能性。另外，AR-HUD科技也將實(shí)現(xiàn)拓展，如將來電顯示、信息提示利用AR-HUD映射在前車窗玻璃上，使駕駛者一覽無余，以此增強(qiáng)行車安全。
4.1.2智能互聯(lián)+語音交互
智能互聯(lián)+語音互動(dòng)也將是自主駕駛前期智能座艙發(fā)展的重要功能，司機(jī)在開車過程中，消息與通話的介入是很常見的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有消息需要回應(yīng)或有通話需要回應(yīng)時(shí)，拿起手機(jī)啟動(dòng)相應(yīng)功能、查詢消息或通話內(nèi)容、回答相應(yīng)內(nèi)容，整個(gè)流程將是相當(dāng)漫長，且要耗費(fèi)很多駕駛員的精神，此時(shí)司機(jī)將無法全身心地投入在觀察路況的動(dòng)作上。而當(dāng)需要開啟空調(diào)、打開導(dǎo)航、開啟收音機(jī)等需求時(shí)，司機(jī)必須通過去按汽車上的物理按鈕，啟動(dòng)相應(yīng)的功能，一定程度上危害了行車安全。利用語言交互處理相關(guān)內(nèi)容，它能夠有效保證駕駛安全性，使司機(jī)直接，通過說完成一連串的動(dòng)作，大大減少了司機(jī)開車過程中的精力分散，現(xiàn)在這種技術(shù)已經(jīng)在眾多的汽車上獲得了普遍的運(yùn)用，司機(jī)能夠在行駛汽車過程中，直接利用和汽車助手的互動(dòng)，進(jìn)行通話、查看消息、查詢地圖、收聽歌曲等工作。
4.1.3疲勞監(jiān)測
長期的開車將使司機(jī)越來越疲憊，無法全身心投入到開車過程中，一個(gè)好的開車習(xí)慣對(duì)司機(jī)而言是非常關(guān)鍵的，不過在許多狀況下，司機(jī)很難察覺到自身開車狀況的改變，很易產(chǎn)生疲勞駕駛情況的出現(xiàn)。有助于克服這一問題，通過對(duì)駕駛者臉部、眼睛的跟蹤，能夠?qū)λ緳C(jī)行車狀況做出分析，當(dāng)遇到司機(jī)發(fā)生行車疲勞等狀況時(shí)，進(jìn)行噪聲和震動(dòng)提醒，讓司機(jī)做好休息，保證行車過程的安全。
4.1.4指紋、面部解鎖與起動(dòng)
現(xiàn)在如果要駕駛車輛，仍然必須使用鑰匙解鎖車輛。但由于人工智能車輛的誕生，指紋、臉部解鎖起動(dòng)也得以使用，并且通過在車輛內(nèi)插入的生物數(shù)據(jù)，當(dāng)要使用車輛時(shí)，只需要將生物數(shù)據(jù)輸入，就能夠進(jìn)行使用汽車，使得車輛的可玩性更大。
4.2自動(dòng)駕駛后期智能座艙的發(fā)展
自動(dòng)駕駛發(fā)展后期，駕駛員雙手解放，智能座艙的應(yīng)用也將出現(xiàn)變化，從以服務(wù)駕駛員為主轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)乘客為主，從被動(dòng)式互動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式互動(dòng)，從被動(dòng)輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)輸出，一些類似前文中介紹的。ARHUD、智慧互聯(lián)+語音交互等用于司機(jī)的功能也將出現(xiàn)很大的變化，成為改善駕駛員乘車感受、豐富乘員駕駛交互、實(shí)現(xiàn)乘員出行娛樂的一種能力。
屆時(shí)的智能座艙將具有更多可玩性和可自定性，如多屏智能互動(dòng)、屏幕自定義、交互方式多樣化等都可以實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)駕駛汽車將作為娛樂硬件設(shè)施的一部分，游客能夠在自動(dòng)駕駛汽車上使用智能駕駛艙，實(shí)現(xiàn)觀影、購物、通話等需求，此時(shí)AR-HUD也會(huì)運(yùn)用于整體車身，游客能夠在使用自動(dòng)駕駛車輛過程中使用AR-HUD技術(shù)，進(jìn)行全封閉的座艙交互，達(dá)到沉浸式的娛樂感受。智能互聯(lián)+語音互動(dòng)的功能也顯得更為智能，全息投影技術(shù)也將在自主駕駛車輛上有所運(yùn)用，乘客能夠借助相關(guān)技術(shù)，進(jìn)行汽車人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)智能化乘車體驗(yàn)。
5智能座艙總結(jié)
智能座艙是繼自動(dòng)駕駛之后可行性最高且最具商業(yè)價(jià)值的發(fā)展方向。目前，智能座艙還處于初級(jí)階段，不過語言、手勢(shì)人機(jī)交互在智能駕駛艙中已相對(duì)較為完善。未來汽車智能座艙的發(fā)展趨勢(shì)方向?yàn)槿塑嚮?dòng)智能，其利用語言、手勢(shì)、物聯(lián)網(wǎng)、多屏互動(dòng)以及全息影像科技來完成，智能座艙將給駕駛員帶來更快捷，更方便的信息使用與交互方式。
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