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智能座舱:美妙的“第三生活空间”

智能座舱:美妙的“第三生活空间”

与自动驾驶目前仍在L2+/L3阶段徘徊不同,智能座舱市场最近几年内成长非常迅速,成为了汽车智能化的另一个发展重点。相比智能驾驶在法律法规、技术路径等方面存在的不确定性,智能座舱的商业化进度更容易推进。

与自动驾驶目前仍在L2+/L3阶段徘徊不同,智能座舱市场最近几年内成长非常迅速,成为了汽车智能化的另一个发展重点。根据ICV Tank数据,2022年全球智能座舱行业市场规模有望达到461亿美元,而作为最具发展潜力的汽车市场,中国智能座舱市场规模预计将在2025年达到1030亿元人民币,智能座舱的新车渗透率将从2021年的50.6%上升至2025年的75%,高于全球市场装配率水平。Wxbesmc

“智能座舱”≠ “一车多屏”

在典琦科技(ComChip)股份有限公司副总经理邱宏民看来,一个相对成熟的智能座舱应该要能面向消费者实现完全的“个性化”, 即在体感与操作上“理解”并“满足”用户的个别需求。换句话说,用户并不需要对整台汽车的各类设置进行手动调整,可以完全通过数字座舱平台对用户身份加以识别和匹配,再自动对整套系统进行个性化配置调试。Wxbesmc

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典琦科技股份有限公司副总经理邱宏民Wxbesmc

例如在用户还没有坐进车里的时候,汽车就已提前识别出用户的身份,并与上一个使用者区分开来;继而根据用户喜好,调整头枕、方向盘和座椅位置、驾驶模式、载入用户专属座舱主题,甚至通过检测驾驶员的体温来调节空调温度等。Wxbesmc

或者是当车辆周围有行人要过马路,驾驶员没有意识到时,数字座舱内的仪表盘或HUD(抬头显示)屏会及时提示,而后视镜也具有行车记录功能。所以,数字座舱的发展很重要的一点是结合车辆摄像头、传感器、麦克风等组件收集来的信息,通过情景感知能力提升驾乘人员的安全和体验。Wxbesmc

当然,个性化体验和情境感知安全都离不开用户与车辆的人机交互。数字座舱可以识别驾驶员的手势指令,同时支持自然语言处理的数字座舱可实现精准的语音控制(如识别主副驾的位置、打开一半的车窗操作等),这些都让人机交互更加便捷与直观,且提升效率,在安全驾驶的同时完成各类任务。Wxbesmc

如果以此为前提来定义智能, 便可继续在车载信息(Telematics)、信息娱乐(Infotainment)、人机互动(HMI)等不同环节上实现深度开发。Wxbesmc

圣邦微电子资深战略产品线经理曹伟杰在接受《国际电子商情》采访时表示,未来的智能座舱将不仅仅只是车辆科技感的提升,更应该注重愉悦出行体验,提升用车效率,增强行车安全。Wxbesmc

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圣邦微电子资深战略产品线经理曹伟杰Wxbesmc

“智能座舱的设计需要分析用户的驾驶需求和娱乐需求,把握用户在不同场景下的行为习惯,并以此优化智能座舱的空间结构,高度整合功能体验与交互感知,并且在实现万物互联的基础上,进一步提升用户的驾乘体验与舒适性,而不只是简单的一机多屏。”他指出,未来智能座舱的另一大趋势,将是基于人工智能与自动驾驶系统的深度结合,进一步增强行车的安全性。Wxbesmc

其实,这就像在从功能手机到智能手机的变革中,大屏只是手机体验的一部分一样,丰富的新功能、扩展的新应用以及全新的用户体验才是真正创造价值的地方。对智能座舱而言,一方面,“智能”意味着更加个性化的体验、更好的情境感知安全以及更高层级的自然交互;另一方面,随着智能网联汽车的不断演进,“智能”还代表着全新的服务及业务模式,智能座舱会将广泛的消费生态特点引入汽车行业,并成为“人机交互”的全新窗口。Wxbesmc

高速成长的动力源自哪里?

亿欧智库的数据显示,在2021年新发布的车型中,液晶显示屏、可触控中控屏、智能方向盘等功能的搭载率已经超过90%,最具智能化代表的OTA搭载率也已超过5成,但在10万元以下车型的搭载率相对较低,仅为25.4%左右。Wxbesmc

哈曼方面认为,智能座舱之所以能够快速崛起,重要原因之一是相比智能驾驶在法律法规、技术路径等方面存在的不确定性,其商业化进度更容易推进。尤其是在当前“软件定义汽车”的大环境下,智能座舱的集成主要呈现“一芯多系统”的特点,即将液晶仪表、HUD、车载信息娱乐系统、语音识别以及ADAS等功能融合在一起,为用户带来更直观、更个性化的驾乘体验。此外,随着OTA更新功能在汽车上的广泛应用,汽车制造商将有能力在售后与消费者建立长期联系,并持续提供增值服务。可以说,智能座舱也是汽车制造商布局售后战略规划、实现服务变现的重要载体。Wxbesmc

曹伟杰和邱宏民也都对此表达了类似的观点。 Wxbesmc

“技术门槛是主要原因”,曹伟杰指出,自动驾驶对于硬件能力和软件算法的要求非常之高,最明显的就是很多新发布的车型都搭载了激光雷达,这在几年前是无法想象的。相比之下,智能座舱的门槛就比较低,与手机有相似之处,因此玩家众多,但目前还处在功能模块的堆砌阶段,我们现在看到的只是一个简单的座舱,远没有达到真正的“智能”。Wxbesmc

邱宏民表示,与自动驾驶不同,智能座舱由于不涉及底盘控制,所涉及到的法规限制与安全隐患门槛都相对较低,技术开发与实现的速度更快, 成果也更容易被用户感知,这些都是有利于汽车智能化快速发展的有利因素。Wxbesmc

如果从市场角度来看,目前,90%以上搭载智能座舱的新车都配备了单中控屏幕,这对后续的多屏升级和软件开发来说是一个不错的切入点。此外,随着自动驾驶技术的推进,汽车会逐渐从单纯的出行工具进化为一种生活空间,届时, 许多原本被手机屏幕尺寸限制的应用软件将有机会转移到座舱的系统与屏幕上,为消费者带来更多新鲜体验。Wxbesmc

打造第三生活空间

业界现在都愿意将汽车“智能座舱”的终极演进形式称之为“除了家庭和公司之外的‘第三生活空间’”,比如,未来消费者可以基于车辆位置信息,实现信息、娱乐、订餐、互联等功能的融合,这与智能手机的进化路线有着惊人的一致。Wxbesmc

最初,传统座舱产品形态较为简单,整体座舱以硬件为主,通过简单ECU实现对车身的控制,仪表和IVI系统之间单一独立、无法互动。但随着智能座舱产品软硬件结构复杂化程度的加深,操作系统和应用层软件开发水平开始直接影响消费者体验。因此在整车智能化发展趋势下,智能座舱领域传统Tier 1的核心竞争力将从集成、量产能力,转化为对多类型操作系统和芯片的兼容性开发和平台化能力。Wxbesmc

邱宏民分析称,总体而言,智能座舱今后将遵循以下四个阶段的演进方向:Wxbesmc

1. 信息系统的电子化与逐步整合

为了提供智能座舱的操作与显示空间,传统的仪表与机械式按键正逐渐被各种触控屏幕所取代,“一机多屏, 多屏联动”是当前主流的进化方向。同时, 为了处理海量信息, 更为强大的运算芯片与5G联网等将逐渐成为标准配置以提高信息承载能力。另一方面, 车辆上原本分离的各种功能将会逐渐集成到系统级芯片(SoC)上,使得厂商们能够更加专心地将资源投入在人机互动的改变与创新中。Wxbesmc

2.跨平台互联

在屏幕空间越来越多的情况下,如何流畅的跨设备, 甚至跨平台互动,会直接影响软件开发门槛。在该领域,从分散转为集成是当前的发展潮流,原因在于跨平台开发可以最大化重复使用单一代码库, 避免因个别软件带来高昂的维护与更新成本。从用户体验来说,跨平台的人机接口则能够大幅减少消费者的学习成本, 可以很轻松的将其转化为生活日常的一部分。Wxbesmc

3.人工智能辅助

当座舱内的硬件接口与运算能力提升到一定程度后, 支持更高等级且多样化的人机互动将成为可能。以传统的手控/触控式操作为起点, 可以增加语音、光学、温度等维度,这些新感知数据搭配人工智能, 能够更加准确并主动的判断用户的生理状态与行为模式。当然,在这些数据的加持下, 智能座舱也将会有能力为驾乘人提供场景化服务, 包括半自动或是完全机器自主的决策。至此,智能座舱将从单纯的界面升级,正式转化为驾驶助理的角色。Wxbesmc

4.第三生活空间

当与行驶相关的场景被完善到一定程度后, 车内场景将向更加丰富、更加生活化的方向延伸——从基本的定位/导航/影音娱乐, 扩展到出行前后的消费性体验, 例如行程规划、预约、订餐、支付等功能。而针对这些新需求, 未来的智能座舱将需要更多的传感器、更多样的车载软件、云平台的介入、以及更强大的连网与运算能力。Wxbesmc

但眼下,如何让驾驶人员逐渐放开双手, 把时间“腾出来”,是目前智能座舱需要克服的问题。毕竟,在自动驾驶尚未到达L4/L5级的情况下, 一辆汽车无论如何都还是要有一位驾驶者的,“他的时间,会随着自动驾驶技术的成熟,逐渐成为全新的未开发地带。”Wxbesmc

主流“智能座舱”能实现什么?

纵观当前市场上量产型高端智能座舱,已经可以实现的功能主要包括:个性化,即可以智能识别驾驶员身份,并自动实现车内相关配置;可以与消费电子端APP实现账号打通;支持包括语音、手势在内的多种交互方式,可实现一定程度的自然语义识别和交互;支持驾驶员监控,监测驾驶员疲劳状况,并给出相应提示和建议……Wxbesmc

以哈曼向ARCFOX极狐交付的S智能座舱系统为例,此款智能座舱系统集5种交互技术于一身,以语音和触摸交互为主,人脸识别、悬空手势、声纹识别、实体按键等为辅,实现多维度智能操控;个性化用户界面提供全屏分屏交替,接入腾讯视频、喜马拉雅等多款应用,内含无线CarPlay、CarLife互联方案,同时支持手机无线充电功能;基于电动车使用场景,含有电池低电量提醒并智能导航附近充电桩,整合ADAS高级驾驶辅助系统,并集成高清360°环视及驾驶员监控系统。Wxbesmc

但值得注意的是,虚拟化平台的ARCFOX阿尔法T和阿尔法S智能座舱软件的代码量达到了惊人的4500万行,这对图形驱动、虚拟化以及整机运行效果都提出了前所未有的挑战。如果软件优化跟不上,就会大量出现使用硬件进行堆叠的情况。同时,智能座舱也是一个复杂的集成工程,软硬件来自上百个供应商,任何环节都需要严格把控以确保交付质量。Wxbesmc

此外,WEY摩卡能够支持车外360度的实时影像感知,高性能计算平台可以对传感器、摄像头捕捉的照片和视频图像进行实时的无缝拼接和渲染融合,在车内大屏为驾驶员呈现实时图像,帮助实现环视和轻松泊车等功能;小鹏P5和P7具备丰富的多媒体娱乐功能,通过异构计算、图形图像、计算机视觉和AI等技术,为用户打造沉浸式车内体验,包括听音乐/广播/电子书、看视频、玩游戏以及众多车载应用的扩展支持等等。Wxbesmc

但曹伟杰说,功能堆砌和拼盘化是当前智能座舱的特点,大多智能座舱都具备丰富的功能模块,但是目前很多的功能设计在实际的使用场景中用户完全用不到。其次,大部分车机的界面层级很多,使得人机交互的效率不够高,这也会产生驾车时的安全隐患问题。另外,与自动驾驶的融合将是智能座舱未来发展的另一个挑战。Wxbesmc

“目前主流的智能座舱主要还是着重在导航、影音娱乐与暖通空调等应用等方面,距离第三生活空间的愿景仍有一段距离。”邱宏民对记者表示,市场上尚未出现足够规模的生态圈与共同平台,导致供货商在开发各种互动软硬件的时候仍有所顾忌,是智能座舱领域遇到的突出问题之一。这意味着,由于缺少共同平台, 驾乘者仍有大量需要手动操作的步骤。同时,车联网速度也仍有进步的空间,行驶中对于接收信息的时间敏感性、实时性、抗干扰性会是明显影响用户体验的重要因素。Wxbesmc

高通方面则指出,智能座舱正处于快速发展期,整个行业在过去几年中取得了非常多的成果:硬件层面,高性能芯片、AR HUD、5G、C-V2X等新技术和新产品纷纷实现量产;软件层面,移动端操作系统和丰富的应用生态迅速上车。这些丰富的技术和应用不断扩展了“智能座舱”定义的边界,使智能座舱承载的功能更加丰富,各类人机交互、AI支持的智能化操作等功能也都已经实现。Wxbesmc

智能座舱SoC芯片,重中之重

智能座舱的系统级芯片SoC是整个系统最核心的部分,不仅需要处理来自中控屏、仪表盘、HUD等多屏场景需求,还要执行语音识别、车辆控制等操作,功能的多样化对芯片性能和算力提出了极高的需求。另外,随着万物互联以及人工智能的应用越来越丰富,信息安全与功能安全对于未来的SoC芯片来说尤为重要。Wxbesmc

随着智能座舱SoC芯片能力的不断强大,无论是汽车制造商还是生态合作伙伴,都开始重新定义汽车上的融合体验,而未来智能座舱所代表的“车载信息娱乐系统+全液晶仪表+电子后视镜+HUD抬头显示系统+车联网系统+ADAS各种功能”的融合体验,都将依赖于智能座舱SoC芯片。Wxbesmc

从当前的市场格局来看,主流SoC还是集中在美系厂商上, 如高通8155系列、英特尔Atom E8000系列等。但随着国内软件系统的不断升级与日趋强大,软硬结合过程中需要不断的沟通与妥协, 可预见在智能座舱话题上将会有更多元化的需求, 例如Pixart手势辨识SoC、地平线征程2代等,都在智能座舱应用项目上拥有突破性的行业地位。Wxbesmc

未来,智能座舱也会围绕AI集成方向前进, 将广泛的消费生态特点导入汽车产业,并成为“人机互动”的全新窗口。也就是说,用户对智能座舱的感受,除了一眼就能看到的高清信息娱乐大屏、HUD、数字仪表这些硬件外,最直观感受到的会是来自应用层软件的差异,包括充电桩搜索、电量查询、各种消费电子应用、影音视频软件、各种应用商城APP等等,都将被融入车联网当中。Wxbesmc

当然,除了SoC,由于对功耗、视频处理等要求的提高,电源产品、各种信号处理解决方案在未来智能座舱方案中也是潜在的发展机会。以电源产品为例,高效率、高集成度、高可靠性将是未来坚定不移的发展方向,考验着企业对品控的把控能力;另一方面,自动驾驶、全车身摄像头的普及,对信号处理提出了更高、更复杂的要求,要求企业具备品类齐全的信号链产品,且能有效覆盖各种不同的使用场景。Wxbesmc

高通方面给出的看法是:“随着座舱对于视觉和环境感知、语音交互、网联通信等功能需求的提升,一个始终连接、拥有强大信息娱乐、实时导航和扩展功能的数字座舱,会成为未来驾乘体验的核心。”Wxbesmc

具体而言,车内屏幕成为展示服务和内容的窗口,这对AI和高性能计算提出了更多要求。AI和高性能计算将支持汽车制造商为用户带来多元的沉浸式体验,包括AI虚拟助理、车内游戏、4K多屏显示、顶级的音视频娱乐等。Wxbesmc

而随着汽车功能的增多,座舱芯片平台将向集成式解决方案演进,从而减少组件数量,最大程度降低有线连接和冷却系统的需求。同时,还将使数字座舱越来越多地采用异构计算,通过覆盖整个异构引擎的分区算法,使每个时钟周期内可以完成更多运算,并让算法与对应的处理引擎逐一匹配,从而以更低功耗处理更多运算。Wxbesmc

结语

其实,智能座舱的迅速发展,离不开两个要点:技术和生态。当前,伴随着汽车智能化和网联化的发展,汽车本身以及支持智能座舱的底层技术,例如5G、网络连接、大数据处理、高性能低功耗计算等,都在迅速进化。同时,迅速发展的智能网联汽车生态也为智能座舱市场的壮大提供了土壤,从成熟的汽车制造商到造车新势力,从硬件厂商到软件生态厂商,越来越多的企业迈入这个领域并且持续加大投入,而消费者对座舱智能化与强大功能的需求,更加速了这一进程。Wxbesmc

本文为《国际电子商情》2022年8月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里Wxbesmc

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邵乐峰
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