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智能座艙成為汽車和科技都想“染指”的領域,如何打破同質化找到創新點?
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當初代Phone橫空出世時,喬布斯曾說:“無論是Mac、iPod 還是 iPhone,它們的革命性創新都體現在人機交互方式的進化。”如今看來,汽車走過的路,與手機驚人的相似。

從功能機向智能機的演變,手機上的物理按鍵被越來越大的液晶屏所取代,語音、手勢等操作就可以絲滑地完成指令。汽車座艙同樣也經歷了從機械式向智能化的演變,早期的駕駛座艙主要由機械表盤和簡單的娛樂系統構成,當座艙娛樂系統不斷豐富,交互方式也從物理按鍵變為完全的觸控和語音交互。

人機交互方式的改變不可逆,這是全行業的共識。特斯拉、蔚小理等不斷用智能座艙給自身產品加持,傳統車企在競爭壓力之下也想盡辦法豐富座艙玩法。從消費端來看,據IHS調研的數據顯示,中國消費者購車的關鍵因素中,座艙智能科技水平是僅次于安全配置的第二大指標,重要程度超過動力、價格、能耗等因素。因而,智能座艙也成為了一個必講的故事。

但智能座艙到底智能在哪兒?堆料式的智能體驗真的是消費者想要的嗎?千篇一律的智能座艙亮點介紹背后,車企之間又如何拉開差距?這都需要行業進行進一步的思考與驗證。

什么是智能座艙?

智能座艙,顧名思義,就是對汽車內部乘坐空間進行升級,使得駕駛和乘坐體驗能夠更加智能化。目前雙屏交互、智能語音、車聯網、OTA,是市場主流智能座艙的基本配置。

從技術應用層面簡單分類,當前的智能座艙主要由硬件、操作系統和交互系統三部分構成。

硬件層面,在智能座艙中基礎的元件是ECU(Electronic Control Unit),即電子控制單元。它被稱為車載電腦,是汽車控制的基本單元,與普通電腦相似,ECU由微控制器(MCU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸出接口(I/O)、模數轉換器(A/D)等大規模集成電路組成。

在由智能座艙和自動駕駛技術構成的汽車智能化趨勢中,一臺車往往需要安裝的ECU往往多達100-200個,數量龐大且不易控制。這就對汽車的智能架構和算法算力,提出了更高要求。因此,汽車芯片也經歷了從MCU(Micro Controller Unit,微控制器)向SoC(System on a Chip,系統級芯片/主控芯片)轉移的過程。

在智能座艙中,“車載信息娛樂系統+流媒體后視鏡+抬頭顯示系統+全液晶儀表+車聯網系統+車內乘員監控系統”等一系列復雜的融合體驗,都需要依賴智能座艙SoC芯片。


芯片算力的提升,推動了汽車電子、電氣架構的演進。當下車內所有電子單元(除自動駕駛控制單元外)統一都由一塊芯片來控制,這跟手機上基于SoC芯片的控制架構幾乎一模一樣,“一芯多屏”是現在車企的主要選擇。

智能座艙的三大主題

根據國君證券計算機研究團隊最新的市場調研顯示,在最新發布或即將上市的電動車“一芯多屏”智能座艙方案中,高通芯片的市場份額高達90%,幾乎處于完全壟斷的地位,比在手機芯片上的優勢還要明顯。

目前,高通的機車芯片已經出到了第四代,搭載有高通芯片的車型眾多,包括理想ONE、小鵬G3、P7、蔚來ET7,以及長城、威馬的多個車型。

高通芯片能夠在汽車領域占據絕對頭部的位置,與其已經在手機上已經完全適應了安卓系統豐富的應用生態有極大關系,技術從手機平移到汽車,幾乎不存在障礙;另外,高通芯片并不受美國供應鏈制裁的影響,供貨也比較穩定。

除了高通之外,在智能座艙芯片領域,其他的競爭者還有面向高端市場的英特爾、聯發科,NXP、德州儀器、瑞薩電子等傳統汽車芯片廠商,其產品則主要面向中低端市場。

盡管這一塊市場更多被國外大型廠商占據,不過國內也有不少廠商開始涉足。從2018年布局開始,芯馳是目前國內唯一四證合一的車規芯片企業。其生產的智能座艙芯片X9系列,能夠滿足最多 10 個屏的全功能旗艦座艙使用。

在軟件方面,汽車產業和手機行業異曲同工,操作系統構成了一臺設備的生產力基礎。哪吒汽車董事長方運舟就曾表示,汽車作為一個比手機更大號的智能電子終端,擁有汽車屬性的操作系統是核心。

目前,智能座艙OS基本被QNX(黑莓)、Linux、Android三大陣營所壟斷,本土企業的操作系統也大多基于他們所二次開發。在全球市場中,由于QNX系統安全性和穩定性較好,占據了較大的市場份額,而在國內,由于Android生態的廣泛應用,因此自主品牌和新勢力大多基于此定制操作系統,小鵬、蔚來、吉利、比亞迪等均是如此。

眾所周知,無論是手機還是汽車領域,操作系統是一個贏者通吃的生態,一旦某個市場的操作系統確立市場格局之后,后來者就很難實現追趕。從這一點也可看出,被逼上梁山自研系統的華為,有多不易。

“華為開發者大會2021”上,華為智能汽車解決方案BU CEO余承東無不驕傲地表示,“目前鴻蒙升級用戶已經達到了1.5億,成為史上發展最快的智能終端操作系統。”而根據華為內部“車就是長著四個車輪的手機”的論調,HarmonyOS“上車”并不令人意外。

當前市場上,除了和華為深度綁定的賽力斯,北汽于2021年4月發布的ARCFOX極狐阿爾法S華為HI版也搭載了鴻蒙OS智能互聯座艙,另外北汽推出新款燃油SUV車型,同樣將搭載鴻蒙OS。

作為車企自研系統,鴻蒙OS的向外拓展之路的確不好走。在當前的市場環境中,包括蔚小理等新勢力,以及大眾、通用等傳統車企,都在逐漸打造屬于自己的OS,參與智能化競爭。在第二梯隊的哪吒汽車,此前也透露過正研發智能汽車操作系統的消息。

有了芯片和操作系統打底,交互就更加直觀了。操作交互主要包括語音識別、人臉識別、觸摸識別、生物識別等方面。

其中基于人臉識別技術的DMS(疲勞駕駛預警系統)是整車中常見的交互配置。根據美國高校的研究發現,特斯拉Autopilot激活后會明顯降低駕駛員的專注能力,從安全角度衡量,當汽車達到L2級輔助駕駛能力時,對駕駛員的監控就成了必要。

2018年5月,中國交通運輸部頒布文件,規定為了解決疲勞駕駛安全隱患,要求長途客車等車種必須安裝視頻監控報警裝備,由此DMS市場便在國內獲得井噴式增長。

DMS系統是通過車內攝像頭,對駕駛員狀態進行監控,結合行車時間、行車速度等因素,判斷駕駛員是否處于疲勞和分神狀態。這是一項看似門檻很低,但對感知技術和產品設計能力要求相當高的技術。

目前主流服務提供商包括法雷奧、博世、大陸、電裝、偉世通、維寧爾等,在中國企業中有海康威視、百度、商湯科技、大華等。此外,國內市場上還冒出了一大批聲稱具有研發、量產DMS系統與設備的技術創業公司,一些在安防領域做人臉識別的公司也試圖在這里插一腳。

想做這一塊的人,一開始可能會覺得技術并非有那么高的門檻。” 車廠一級&二級供應商Minieye座艙感知事業部負責人楊一泓在接受采訪時曾表示,盡管它的算法精度要求的確沒有艙外(ADAS、自動駕駛)要求那么精確,但這種要求(DMS)是更加“理性”的,是一種后處理的邏輯。

在智能座艙中有兩大人工智能交互系統,一種是像DMS一樣基于視覺,另一種則是基于語音。

隨著座艙SOC算力能夠支持AI,座艙語音助手能夠解決的問題也越來越多。近期,蔚來汽車便與小度達成了合作,雙方將圍繞提升車載語音系統的升級,來改善汽車的人機交互體驗。

目前,車內智能語音助手的主要供應商有百度、科大訊飛、云知聲、思必馳等公司。

靠語音起家的科大訊飛,在車內智能音頻領域布局很深。去年廣州車展前夕,科大訊飛發布了智能音頻管理系統——飛魚音頻管理系統。其最大特點就是與車載功能和車輛系統進行深度融合,還可根據整車廠的需求進行定制化配置。

與其他技術環節海外公司占據主導不同,在智能座艙的AI中文語音服務提供領域,中國本土公司有著得天獨厚的優勢。

在智能座艙的交互體驗領域,像蘋果這樣的巨頭科技公司也有著很深的介入。得益于在手機、操作系統等方面的完整生態,蘋果也將這些優勢平移至車艙之內。

2022 年的全球開發者大會(WWDC)上,蘋果發布了可以讓手機與車機交互的新一代產品 CarPlay。新 CarPlay 不僅有漂亮的 UI 設計和交互,還可接管包括儀表盤在內的所有屏幕,調節空調、座椅和音響。如今的CarPlay,已不再僅僅是一個簡單的應用,而是一個可接管車內系統,并帶動應用服務的生態。

盡管目前蘋果對于CarPlay的設想大多還停留在PPT階段蘋果的優勢在于,但市場上的高端車車主,使用iPhone的比例較高,這給CarPlay的普及提供了先決條件,畢竟,車載APP、手機APP分屬不同生態,在實際使用交互過程中或多或少會出現兼容問題。一旦將手機和車內系統打通,可以給用戶帶來極大便利。

對于蘋果來說,現在最關鍵的問題在于,有多少整車廠會為CarPlay開放全部車型、全部配置。

總體來看,智能座艙是一個復雜的系統工程,有著較高的技術門檻。在國內,即便像百度、騰訊這樣級別的玩家,也在不斷探索之中。

不久前百度旗下品牌集度發布了一款“汽車機器人”概念車Robo 01,這一產品被李彥宏稱為“一臺有四個輪子的機器人”,其中以高通第四代驍龍汽車數字座艙平臺-8295芯片為內核的智能座艙也是一大亮點。

造車之外,百度在智能汽車座艙交互整體解決方案中也有很多動作。以百度Apollo智能車聯為代表,百度從AI領域入手,全面深入到汽車供應鏈環節。目前百度Apollo打通了語音、視覺、姿態、情緒等多個原始形態的交互入口,小度助手還可支持用戶建立專屬的虛擬智能助手。

總體看來,百度Apollo智能車聯的產品涵蓋從后裝到前裝的形態,百度正在逐漸搭建起自己在汽車鏈條中的生態。

騰訊也以ToB供應商的角色向整車廠提供車聯網服務。去年底,騰訊發布了TAI4.0智慧座艙解決方案,升級了車載版微信,增加了車機導航、位置分享等C端應用基礎功能,全民K歌、騰訊會議、3D城市探索等功能也將逐步上車。目前騰訊已與35家車企形成了合作。

騰訊車聯總經理王萬曾表示,“對車最理解、對駕駛體驗最關注的,一定是車企。騰訊的角色是提供數字化助手、工具箱。”對于不造車的騰訊來說,智能座艙是其延續社交基因和優勢的領域。通過將自家應用和內容生態移植進車,騰訊對用戶生活的介入也在不斷加深。

繁雜的技術環節,眾多玩家參與其中,智能座艙領域呈現出“亂花漸欲迷人眼”的態勢。可以預見的是,市場和行業對于智能座艙的高漲熱情,還將推動更多參與者卷入其中。

智能座艙滲透率爆發拐點已至

需求端已充分催化,年輕世代成新車消費主力。根據公安部統計,截至2020年 12月31日,全國機動車駕駛人數量達到4.56億,其中85后、90后的人數占比44.81%。 根據億歐智庫的統計,2020年汽車消費群體中85后、90后已經占據68%的比例,成 為新車消費的絕對主力。85后、90后年輕人在購車需求中也更注重科技感的交互體 驗、酷炫又富有個性化的車機設計。

目前已量產上市的主流車型中,全系標配采用座艙域控制器方案的車型包括: 特斯拉全部車型,奔馳A-S級全部車型,紅旗H9、ESH9,廣汽Aion S、LX、V,小 鵬P7,瑞虎8 Plus。頂配采用座艙域控制器方案的車型包括:東風啟辰T90。

根據中汽協的產銷數據(不包括進口),若僅考慮以上提及的幾款標配座艙域 控制器的主流車型,其在2020年的銷量總計約85萬臺,2020年全國乘用車累計銷量 2017.8萬輛,預估目前國內市場座艙域控制器方案的滲透率約為4.2%。

從主流車企的布局情況來看,近幾年配置座艙域控制器的量產車型逐年快速增 加,尤其是2020年下半年上市的新車車型配置比例增長迅猛。根據部分車企近期公 開披露的新車規劃與改款情況,包括大眾MEB全系車型、奧迪全系車型、奔馳全系 車型、上汽智己、蔚來et7、長城摩卡等上市新車都將配備座艙域控制器的方案。

整車的智能化升級繞不開EEA域集中,然而相比其他域融合需要涉及到動力、 底盤等功能安全要求高的部件,座艙域一直相對獨立且安全等級較低,因此相對容 易實現。目前供應商提供的座艙域控制器的方案已經成熟,而且由于安全等級較低 (ASIL-A、B),也不存在法規限制的問題。

座艙域集中的改造在燃油車上也容易進行。比如大眾已經在傳統燃油車的MQB 平臺上率先完成車機部分的改造,于2018年推出了基于座艙域控制器的第三代MIB3 車機系統,盡管MQB的骨干部分還是基于傳統CAN總線,但是車機部分已經完成了 以太網的改造。

座艙域控制器成本有望進一步下探。在前幾年作為新產品剛推出時,座艙域控 制器由于較高的軟件開發成本,整體成本都還較高,但是實際上其硬件成本相比分 域式方案更低。當更多主機廠選擇座艙域控制器方案,銷量增加帶來的規模效應將 使得軟件開發成本被逐漸攤銷,座艙域控制器的成本有望在未來進一步下探。

我們認為汽車的智能化不僅體現在智能駕駛上,智能座艙也是決定產品力的關 鍵因素,車企有望借助智能座艙打造自己的差異化定位,從而建立自己獨特的產品 競爭力。

智能座艙未來機會點

1. 大屏、多屏趨勢下,HMI的合理設計成挑戰

手機、平板等移動互聯網終端設備培養了用戶對液晶屏及觸控的使用習慣,帶動車載液晶顯示器增長。液晶屏數量、尺寸大小也成為主觀衡量車輛科技感、是否高端、氣派的標準之一。

過去的儀表盤、中控屏電子屏已逐漸被液晶顯示屏替代。除駕駛員區域,顯示屏的布局已向副駕駛、后排位置延展,更多的承載信息娛樂系統。

另外,汽車物理設備電子化的趨勢,推動車內顯示屏數量進一步增長。典型的包括電子后視鏡、流媒體后視鏡、透明A柱等,目的是為駕駛員同步更廣的車外視野及其他數字信息。

這里需要提到的是,現階段駕駛員液晶顯示屏更多集成安全功能,以及導航、藍牙、多媒體等交互信息,始終將駕駛安全擺在第一位。

因此,在儀表盤、中控屏尺寸有限,顯示內容、交互功能日趨增多的情況下,HMI(人機交互,Human- Machine Interaction)的合理設計尤為重要,包括功能安全圖標、交互信息的布局,核心在于保證不影響駕駛的前提下,同時做到快速指示、交互友好、UI酷炫并且不死機。

2. 感知器件豐富、多樣,與安全駕駛掛鉤并做到更精準的識別

類車外環境感知之于輔助/自動駕駛,車內環境的智能感知之于智能座艙同樣重要。尤其在L2、L3級自動駕駛“人機共駕”階段,駕駛員監控系統(DMS)愈發受到重視,能做到對駕駛員的潛在危險駕駛行為進行預判和提醒,而DMS與ADAS系統數據的融合,則能達到進一步對安全駕駛干預的效果。

同時,DMS的功能和應用也得到延伸擴展,包括檢測范圍的進一步覆蓋副駕、后排的乘員監控系統(OMS),實現人臉、年齡、身份、情緒識別, 物品(遺留物)檢測,基于身份ID的定制化智能服務和交互等。

相應的,車內傳感器的種類和數量將得到豐富,根據優勢、特點, 各不同傳感器的適用范圍也不同。

3. 移動端應用上車,互聯網玩法給行車期間增添便捷性和趣味性

在業界傾向于將汽車視為下一代超級移動平臺的情況下,消費互聯網應用上車勢不可擋,涵蓋出行、信息娛樂、社交、辦公等方方面面。而智能座艙應用體驗長期滯后于智能手機、PC的情況也將因為車聯網得到改善,主要體現如下:

1)信息娛樂

在線的信息娛樂內容將越來越豐富,并能借助大數據以便捷、高效的方式分發給用戶。比如,定制化導航、音頻信息的聚合,能基于用戶數據(習慣、喜好)給用戶推送相應的內容,或實現手機和車機端內容無縫銜接,讓用戶不必頻繁搜索、切換內容、APP而影響體驗。此外,游戲、視頻等能夠給乘員提供多元的娛樂方式。

2)社交、LBS服務

未來車端的LBS(Location Based Services,基于位置的服務)、社交應用將得到挖掘,其潛在的商業價值足夠巨大。比如目的地周邊停車場、餐飲、娛樂推薦,旅游目的地指引等,社交方面則涉及到視頻通話、沿途風景vlog拍攝并一鍵分享,旅途過程中組隊友、聊天等。

3)移動辦公

中短途出行中,上下班通勤在用戶行車場景中占高比例。如何提供一個良好的臨時辦公環境可作為一個重要考量方向,包括車內輕辦公、視頻會議等相關軟硬件應用設計。

4. 多模交互融合:科技感十足、交互更智能

駕駛者不再只是將車作為代步工具,而是將車視為可以滿足娛樂、辦公需求的個性化智能移動空間,要求車需要具備精準的感知和理解行為的能力。

這種理想的用戶體驗需要依靠完善的多模態人機交互體系,再根據大數據庫和深度學習算法對信息進行反饋。

比如當駕駛者輸入的語音含有代詞等模糊性詞語時,僅依靠語音交互就會產生語義歧義,導致不能準確理解駕駛者行為和用意, 而要準確描述目標可能需要大量的語句才能實現,耗費駕駛者較多的時間和精力,從而使交互體驗大打折扣。

而完善的多模態人機交互體系,可以在語音交互的同時配合眼動儀進行視覺追蹤,方便快速地捕捉到駕駛者的目標,大大提升交互的準確性和便捷性。

目前許多車企的智能座艙已具備語音交互、手勢識別、觸摸操控、視覺分析等多模態交互技術,但是還需要將功能進一步加深,直到準確適用于各種用戶場景,形成完善的系統。
5. 基于場景進行功能設計

目前很多車企所說的智能座艙,本質上其實是移植了智能手機各項功能的車機系統,更多的是大量偽需求的混雜。功能堆砌和拼盤化是當前智能座艙的特點,大多智能座艙都具備豐富的功能模塊,但是目前很多的功能設計在實際的使用場景中用戶完全用不到。

智能座艙的設計更多的應該通過全方位挖掘分析用戶在不同使用場景下的痛點問題和真實需求,找到交互方式、功能體驗上的創新技術及方法,最大程度的提升用戶在真實場景中的體驗感,為用戶提供“人-車生態系統”的完整價值體驗,從而提高用戶留存。

6. 應用增強現實、虛擬現實等新興技術

隨著智能網聯技術的快速發展,智能座艙受到消費需求、政策支持等多重驅動因素的影響,為汽車產業帶來新的機遇,正在成為企業們爭奪的高點。

在座艙搭配的大屏、多屏等基礎硬件設施差別越來越小的當前,新興技術等差異化功能的應用變得更為重要,可以更為有效地提高產品競爭力。

例如,增強現實抬頭顯示技術可以更加直觀地為用戶提供車道偏離預警、碰撞警告、周邊信息提示等功能。相較于傳統的抬頭顯示系統,不需要駕駛者不斷切換視焦,避免頻繁切換出現危險。虛擬現實技術在給智能座艙帶來科技感的同時,可以根據乘客喜好隨意改變汽車內外部環境,增加行駛過程中的趣味性和娛樂性。

智能座艙的技術趨勢就是趨向于兼顧駕駛體驗和乘坐體驗,通過不斷發展新興技術來不斷滿足駕駛者和乘客的安全性、舒適性、趣味性、個性化等各種層次的需求。

來源:賢集網

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