智能座舱上篇-万物互联缩影,汽车“里子”演变史
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更新时间: 2023/01/07

一、前言


自汽车问世以来,汽车已经经历了两个时代:机械时代和电气时代。这两个时代的汽车都是以驾驶为主要目的交通工具,汽车内部空间区域主要分为固定的驾驶员位和固定的乘客位,现在汽车正在走向下一个时代智能时代,汽车将不再仅以驾驶为目的。


随着汽车电动化、智能化、互联化和共享化新四化的发展和进化,再近几年自动驾驶、人工智能、5G 等尖端科技的兴起,汽车进入了一个新阶段,汽车行业逐渐在汽车上集成了辅助自动驾驶和智能助手等功能,让驾驶变得更加轻松快捷,未来的汽车,或者称为智能出行工具,将会引领整个社会走入智能社会。在这个翻天覆地的智能化变革中,智能座舱无疑是主演之一。


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以上4张图片可以非常明显看出奔驰S级近十多年来座舱发生的变化趋势,机械部件的减少以及电子器件的增多。从各大主机厂堆积黑科技为各种安全驾驶功能为亮点转变到如今奔驰S级的巨幅信息显示屏中控区、裸眼3D数字仪表盘、HUD显示(奔驰称其为带实景穿越平视显示系统)、手势控制等等智能化功能,安全驾驶功能转变为基础功能而非吸引人的亮点功能,正如新款奔驰S级的这些亮点功能,放在1020年前会被人贬为华而不实,现在已经是大家争相模仿的对象。


在未来,全自动驾驶技术将改变传统的驾驶模式。人们将从枯燥的驾驶操作中解脱出来,使得汽车座舱成为人们驾驶、休息、娱乐、工作的地方。这也引发了人们对未来汽车智能座舱能实现什么功能、空间区域该怎样划分、需要什么技术支持的思考。想找到这个问题的答案,首先还得探寻什么才是智能座舱。


二、什么是智能座舱


什么是智能?主体有目的的处理事物,可以称之为智。而旁观者在感知目标对象的这种目的性时,会产生出对方能够处理、有能力处理、或具备相应功能的认知,被称之为能,合在一起即为智能。


什么是座舱?座舱一词最初来源于航天,其中座舱是载人飞船或空间站的核心部分,要为宇航员提供类似地球环境的生活条件,具有坚固、轻便、密封好等特征;总结来说就是一个搭载人进行各种活动的空间。


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由以上概念可以很好得出智能座舱的定义,在汽车内部空间里,汽车内部设置各种传感器,车辆可以识别读懂人的各种需求,然后执行相对应的动作来进行响应。总结来说,在汽车内与人相关的空间里,实现智能化,包括对语音语义的识别和理解,对车辆周围及环境和乘员状态的感知,做出相关的判断,并对每一个乘员提供专门服务,而形成的智能系统。可以提供的服务包括:出行、与家人视频、看电影、玩游戏、购物、卡拉OK、学习、工作会议、睡眠休息和医疗诊断等。


智能座舱是用户体验的载体,表现力和内容更为丰富的大型全液晶仪表盘、全面触控的中控设备、先进的车载信息娱乐系统、ADAS高级驾驶辅助系统、集成HUD或增强型现实系统、流媒体中央后视镜、车联网模块、SRV环视等为驾驶员及乘客在座舱内营造出全新的用户体验。


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在智能座舱阶段,汽车将成为万物互联的一个重要节点,成为智能服务的一个重要载体。随着电子技术、汽车技术的发展,智能车舱大致经历了:整体一盘散沙(总线连接),细分亮点产品(液晶仪表+HUD+中控屏+后座娱乐等),各产品的协同融合。如今,互联网、车联网、5G通讯技术的出现使汽车智能座舱发展如虎添翼,自动驾驶的实现释放车内空间,空间的变化不断催生新的智能化需求,新的产品服务理念,生态的链接能力。智能座舱具有汽车的安全舒适属性、互联网的便捷高效属性、人性化交互属性。


三、国内外发展现状


智能座舱是未来汽车重点发展方向之一,也是最能体现智慧汽车价值的一项。目前,国内外多家车厂和供应商已开始布局智能座舱系统。有些车厂和供应商推出了概念级智能座舱,并计划在未来几年内落地量产,如延锋汽车内饰于2017 年推出的概念座舱IXM17 和华为鸿蒙OS 车机操作系统。另外,也有已实现搭载于部分量产车型,如2018年上市的奔驰A级搭载的MBUX系统和今年6月上市的BEIJINGX7的北汽Hi·Me 智能健康座舱。北汽、伟世通、延锋、华为等这些行业领先的制造商和供应商对智能座舱的研究,为智能座舱的概念提供了较为明确的认识。


1. 国外汽车智能座舱发展现状


a. 伟世通智能数字化座舱


伟世通公司是驾驶信息、抬头显示、多功能信息显示、车载信息娱乐、智联入门娱乐系统、SmartCore™座舱电子和车联网提供商,同时为汽车行业提供嵌入式多媒体和智能设备互联解决方案。2000年起,从福特汽车公司分离出来。2014年到2015年,伟世通进行资产重组,剥离汽车内饰、汽车空调业务。同时在2014年,完成对江森自控电子业务收购。20157月,担任首席执行官的Sachin Lawande在加盟伟世通以后进行了公司文化梳理和愿景重新定位,对组织架构进行了调整。随后三年里,伟世通推出了座舱域控制器、信息娱乐系统、自动驾驶域控制器。201711月,伟世通公司携手美国移动中心(ACM)推动车联网和自动化交通技术的发展。伟世通出资500万美元,成为该中心创始人级别赞助商的一级汽车供应商。


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伟世通在CES2020 的展会上从四个核心领域向大众展示了下一代数字座舱技术平台。其四个核心分别为:数字仪表和多屏显示模块、座舱域控制器SmartCore、L2+级自动驾驶安全域控制器DriveCore、信息娱乐系统。


数字仪表是体现未来智能座舱的关键因素,数字化座舱显示器正变得越来越大功耗也会变得越来越大,伟世通结合OLED显示技术,将多个显示器集成在一块面板上,从而提供了整个系统的无缝且高质量的视觉体验


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在不提高功耗的情况下提高了色彩的鲜艳度和亮度,以便显示醒目的安全警报。座舱域控制器SmartCore 可通过多个显示器将人机交互界面在不同的位置显示,提供包括数字集群、信息娱乐、后座信息娱乐、环视以及对车厢的感知驾驶员的嗜睡,专心和面部识别的智能功能。


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自动驾驶安全域控制器DriveCore整合三块处理器,能分别对图像、激光雷达和最终的决策进行处理。其目的是让更多的软件开发者能摆脱硬件平台的束缚,在此平台进行开发测试与验证,加速自动驾驶的升级。另外该座舱使用了Android 信息娱乐解决方案,让移动设备与汽车进行无缝智能投影。

b. 哈曼智能座舱


不管在消费级市场还是车载音响领域,哈曼卡顿都是作为高端音响品牌存在,AKGJBL、马克莱文森这些知名的音响品牌也都属于哈曼集团旗下。除了声音业务,哈曼还是全球顶级的智能座舱解决方案提供者,奔驰、宝马、奥迪、克莱斯勒、玛莎拉蒂、捷豹路虎、丰田等等都是哈曼的客户,奔驰最新MBUX系统就是戴姆勒与哈曼合作的产物。


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哈曼国际于202018日发布了哈曼ExP解决方案凭借强大的整合能力,将基于Linux Android 的车载讯息娱乐系统、音响技术、ADAS(高级驾驶辅助系统)和OTA(空中编程技术)融合在一起,打造综合性的智联驾驶平台,该平台提供人脸和自然语音识别等AI功能以提供在线和离线体验。


该高级平台支持ADAS 功能,可增加与消费者安全相关的驾驶体验。同时具有ASIL B 的安全关键功能,并已预先集成到数字驾驶舱中。通过融合来自多个摄像机,传感器和显示器的数据启用3D 环视、盲区警告、驾驶员睡意警告、驾驶员分心警告、定向传声转弯、乘员监控等功能。


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前段时间推出且热度极高的极狐ARCFOX α智能座舱系统采用哈曼最新数字座舱设计理念,由统一的硬件通过 QNX Hypervisor 支持双操作系统,可满足数字仪表功能的安全级别,与此同时,信息娱乐系统采用Android系统,使座舱各系统之间交互更加快捷、顺畅。


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车内三块屏幕、HUD抬头显示、Infinity音响以及ADAS系统、360影像、语音识别等功能共同构成了ARCFOX αT的智能座舱。整车机系统通过一个主机进行运算,提供三路高清信号输入输出。


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其中最引人注目的当属全球首创 20.3 英寸 4K高清一体化信息娱乐触摸屏,分辨率达到3840*720px,不仅显示细腻清晰,功能也颇具亮点,它支持手势控制、双指飞屏、影音播放等,可全屏或左右分区显示,既可满足主驾操控需求,又能兼顾副驾娱乐体验。


c. 弗吉亚Intuition概念座舱


佛吉亚是全球排名前十的汽车零部件科技公司,全球每3辆车中就有1辆配备佛吉亚的产品、解决方案和先进技术。践行智行合一,佛吉亚致力于可持续发展的未来,为汽车制造厂商提供高质量的创新产品、技术解决方案和服务,在汽车座椅、绿动智行系统、汽车内饰和汽车电子四大业务领域居业界领先地位。


自动驾驶和互联技术的迅猛发展带动了座舱内工作、休闲和社交等多场景应用,用户体验将成为决定性的差异点。202211日,佛吉亚将其未来座舱的主要开发业务移至中国技术中心暨总部大楼。


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弗吉亚Intuition 概念座舱包括了超薄隐形屏幕、智能触摸表面、智能控制系统、车内互联共享系统。该概念座舱的核心操控台和汽车主显示器都装有一块AMOLED屏幕,能为消费者提供绝佳的视觉体验;智能触控表面技术能将电容触摸开关隐藏设计于木材、铝材、纺织物和塑料等材料的表面;Intuition 智能控制系统可以让驾驶员的驾驶体验变得更加舒适。


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当驾驶员需要手动驾驶车辆时可自动调节至驾驶模式,当汽车处于半自动驾驶模式时该控制系统会控制座椅与中央控制台一起向后移动,在保证驾驶员休息娱乐的同时又保证了驾驶员能随时操控中央控制台。


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同时控制系统会开启按摩、加热、通风等模块让驾驶员得到良好的休息体验。车内互联共享系统能通过中央控制台集成的手机充电接口或蓝牙等连接方式将手机导航信息或其他信息投射到中央显示屏上。


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为了优化每位驾乘者的舒适性和安全性,佛吉亚与采埃孚对“先进的多样化结构”(AVS)进行升级,新款座椅结构在前排座椅上采用更加纤薄的外形,改善了内饰设计、座舱空间以及后排乘客的视野。


同时,佛吉亚与马勒共同研发了智能、高效的座舱热管理和舱内空气质量解决方案,集成贯穿整个座舱内部的热管理技术,包括通风口、暖通空调系统、香氛扩散器,辐射板和座椅,在满足驾乘者对热舒适度个性化需求的同时,可实现节约能源并提升车辆效率。


此外,佛吉亚整合了创新智能声学表面技术和高级软件运算法则,为驾乘者提供独特的沉浸式声音体验,还开发了特殊的头枕和独立的噪声控制系统,营造安静的出行环境。


2. 国内汽车智能座舱发展现状


d. 延锋智能座舱


1936年,延锋最前身上海先锋机模厂、上海延安机模厂已经建厂,主要生产模具、模型;第一部上海牌汽车主模型由该厂制造。到上世纪50年代 上海先锋与上海延安合并,隶属于上海拖拉机汽车公司,即上海汽车工业(集团)总公司前身;“延锋”由此而来。


1978年,延锋开始从事汽车内饰研发、生产,为上海、沈阳、天津等汽车厂配套供应汽车内饰产品,也成为国内最早生产聚氨酯内饰的制造商之一。


1994年,上海汽车工业(集团)总公司与美国福特汽车公司(现伟世通国际控股有限公司)共同投资,按50%50%的股份比例建立延锋伟世通汽车饰件系统有限公司


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2020年6月17日延锋推出概念型款智能座舱XiM21。该智能座舱在为用户提供独特丰富体验的同时,通过将物理特征与数字智能相结合,延峰加强了车内人员与车辆本身之间的互动,以智能表面、智慧大脑、智慧空间这几个前沿技术阐释了下一代智能座舱所具备的基本能力。XiM21s采用完全集成的智能表面和可重构的触控显示屏;XiM21 的智慧表面将集成显示、触控反馈、装饰、灯光及传感器等隐藏式功能汇集一体,可以完美的代替现代座舱里的各种机械按钮开关,使车内内饰达到的极简科技感。智慧大脑会通过人们的不断使用学习人们的个性化用车习惯。另外智慧大脑能通过收集天气状况、驾驶员状态及乘客人数等数据自动调节车内温度。


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智能空间则是XiM21的智能伴侣板可以通过一个双速电机驱动的长滑轨与车内的多排座椅进行互动,同时座椅也可以通过这样一个滑轨进行移动,从而达到柔性的空间配置。当然这些配置都可以根据车主的使用喜好被智慧大脑记录下来,以便日后车主用车时自动调节空间。


通过将物理特征与数字智能相结合,延峰加强了车内人员与车辆本身之间的互动。XiM21s采用完全集成的智能表面和可重构的触控显示屏,无论车辆在共乘还是自用方面,为乘客提供无限可适应的空间和独特的车载体验。由于集成了传感器,智能客舱通过气候、气味、音频和照明自动调整内部环境。紫外线消毒表面,沉浸式娱乐参与,先进的舒适功能满足乘客不断变化的需求和期望。


e. 华为智能座舱


201989日余承东在华为开发者大会上宣布推出华为操作系统——鸿蒙OS。其中鸿蒙OS车机系统是专为CDC智能座舱平台量身打造。


华为CDC智能座舱平台,将引入与手机类似的硬件、软件和应用生态,实现智能汽车与智能手机全产业链的无缝共享。


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通过将基于智能手机芯片+鸿蒙OS,打造智能座舱平台,除了提供娱乐服务,还会将手机和汽车互联后形成“硬件共同体”共享算力,让汽车在受到本身资源限制的情况下通过鸿蒙OS的手机互联实现汽车硬件的附加升级。如系统可以调取华为手机芯片NPUAI算力和车内摄像头,去实现一些需要神经网络加速的计算机视觉应用,如人脸识别、情绪识别、疲劳检测和车内多模交互等功能。


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2020年,北京车展华为正式发布智能座舱解决方案,该解决方案包含三大平台:鸿蒙OS软件平台、Harmony车域生态平台以及智能硬件平台。具体来讲就是鸿蒙OS将让车机拥有和手机一致的用户体验;MDC智能驾驶平台不断进化,可以实现车辆在市区自动行驶1000km无需人工接管;智能车云服务升级到了2.0版,可以提供高精地图,还能对电池自燃提前预警。华为鸿蒙OS系统正在加速进军智能汽车领域,新技术和新功能也在快速上车。


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鸿蒙OS是华为智能座舱的核心。鸿蒙OS定义了HMS-A(HMS for Auto,包括:语音、音效、视觉、AI7大核心能力)、12个车机子系统和500多个HOS-C API,以构建面向车场景的OS软件平台。而华为所打造的智能座舱打造CDC智能座舱平台,也是为了智能汽车提供了智能驾驶、智能座舱、智能网联、智能电动、智能车云(云服务)等五大智能服务,通过“麒麟芯片模组+鸿蒙OS系统+HiCar手机终端生态”,彻底的解决汽车与手机之间的硬件、软件、生态应用等无缝共享、全场景的智能出行体验。


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华为智能座舱第二大平台是鸿蒙车域生态。所谓车域生态,意指联合开发者,基于出行场景多提供好用的应用,实现功能快速上车,加快迭代。华为还为智能座舱提供智能硬件平台,包括座舱模组、车载智慧屏和AR-HUD(增强现实-抬头显示)。


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最近大火的问界M5,重新定义汽车智能化体验的智能汽车,与当前市面上的新能源汽车相比,智能化是问界的最大亮点,华为将其数十年在ICT领域的积累,深度赋能问界M5,首搭HarmonyOS智能座舱,将国内智能汽车的应用体验再度拉高一个级别。


目前,传统汽车的车机使用体验,系统封闭、应用少,车机大屏体验差等,已经成为车主的难言之隐,不少车主选择将车机大屏当作Carplay显示屏,或者是一个倒车影像显示屏。而问界M5的智能座舱的到来,则将汽车智能化体验提升到新高度,带来更轻松的交互操作和交互体验。


车主可直观感受的是,车机配置零层级设计桌面,与用户更为熟悉的华为手机、平板等终端交互界面相近。同时,车机构建了全屏、分屏、悬浮窗等多种显示方式,满足不同场景需求。


四、总结


综上所述,不难看出国内外对智能座舱的探寻还停留在初级阶段。大多数厂家都在向智能助手、智能信息娱乐系统等软件方向上进行探索发展,硬件方面的变动较小。而智能座舱不能只是软件方面的优化扩展,更需要我们摒弃传统的座舱结构。结合自动驾驶技术给座舱赋予一个全新的概念,使座舱能够同时兼顾驾驶和生活让乘员体会到更舒适、更温暖、更有风格的乘车体验