自汽車問世以來，汽車經歷了兩個時代：機械時代和電氣時代。這兩個時代的汽車都是以駕駛為主要目的交通工具，汽車內部空間區(qū)域主要分為固定的駕駛員位和固定的乘客位。由于近幾年自動駕駛、人工智能、5G等尖端科技的興起，汽車行業(yè)也逐漸在汽車上集成了輔助自動駕駛和智能助手等功能，讓駕駛變得更加輕松快捷，但人們對于座艙的需求也在隨著科技的發(fā)展而日益增加。在未來，全自動駕駛技術將改變傳統(tǒng)的駕駛模式。人們將從枯燥的駕駛操作中解脫出來，使得汽車座艙成為人們駕駛、休息、娛樂、工作的地方。這也引發(fā)了人們對未來汽車智能座艙能實現什么功能、空間區(qū)域該怎樣劃分、需要什么技術支持的思考。想找到這個問題的答案，首先還得探尋什么才是智能座艙。接下來文章會根據國內外汽車座艙的發(fā)展現狀及未來智能座艙可能會存在的關鍵技術思考座艙發(fā)展趨勢。智能座艙是未來汽車重點發(fā)展方向之一，也是最能體現智慧汽車價值的一項。目前，國內外多家車廠和供應商已開始布局智能座艙系統(tǒng)。有些車廠和供應商推出了概念級智能座艙，并計劃在未來幾年內落地量產，如延鋒汽車內飾于2017年推出的概念座艙IXM17和華為鴻蒙OS車機操作系統(tǒng)。另外，也有已實現搭載于部分量產車型，如2018年上市的奔馳A級搭載的MBUX系統(tǒng)和今年6月上市的BEIJING-X7的北汽Hi·Me智能健康座艙。北汽、偉世通、延鋒、華為等這些行業(yè)領先的制造商和供應商對智能座艙的研究，為智能座艙的概念提供了較為明確的認識。偉世通SmartCor座艙控制器，圖片來源：偉世通
偉世通在CES2020的展會上從四個核心領域向大眾展示了下一代數字座艙技術平臺。其四個核心分別為：數字儀表和多屏顯示模塊、座艙域控制器SmartCore、L2+級自動駕駛安全域控制器DriveCore、信息娛樂系統(tǒng)。數字儀表是體現未來智能座艙的關鍵因素，數字化座艙顯示器正變得越來越大功耗也會變得越來越大，偉世通結合OLED顯示技術，將多個顯示器集成在一塊面板上，從而提供了整個系統(tǒng)的無縫且高質量的視覺體驗。在不提高功耗的情況下提高了色彩的鮮艷度和亮度，以便顯示醒目的安全警報。座艙域控制器SmartCore可通過多個顯示器將人機交互界面在不同的位置顯示，提供包括數字集群、信息娛樂、后座信息娛樂、環(huán)視以及對車廂的感知駕駛員的嗜睡，專心和面部識別的智能功能。自動駕駛安全域控制器DriveCore整合三塊處理器，能分別對圖像、激光雷達和最終的決策進行處理。其目的是讓更多的軟件開發(fā)者能擺脫硬件平臺的束縛，在此平臺進行開發(fā)測試與驗證，加速自動駕駛的升級。另外該座艙使用了Android信息娛樂解決方案，讓移動設備與汽車進行無縫智能投影。哈曼國際于2020年1月8日發(fā)布了哈曼ExP解決方案。哈曼為北汽新能源ARCFOX αT提供的智能座艙系統(tǒng)基于哈曼智能座艙平臺憑借強大的整合能力，將基于Linux或Android的車載訊息娛樂系統(tǒng)、音響技術、ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）和OTA（空中編程技術）融合在一起，打造綜合性的智聯駕駛平臺，該平臺提供人臉和自然語音識別等AI功能以提供在線和離線體驗。該高級平臺支持ADAS功能，可增加與消費者安全相關的駕駛體驗。同時具有ASILB的安全關鍵功能，并已預先集成到數字駕駛艙中。通過融合來自多個攝像機，傳感器和顯示器的數據啟用3D環(huán)視、盲區(qū)警告、駕駛員睡意警告、駕駛員分心警告、定向傳聲轉彎、乘員監(jiān)控等功能。
弗吉亞Intuition概念座艙包括了超薄隱形屏幕、智能觸摸表面、智能控制系統(tǒng)、車內互聯共享系統(tǒng)。該概念座艙的核心操控臺和汽車主顯示器都裝有一塊AMOLED屏幕，能為消費者提供絕佳的視覺體驗；智能觸控表面技術能將電容觸摸開關隱藏設計于木材、鋁材、紡織物和塑料等材料的表面；Intuition智能控制系統(tǒng)可以讓駕駛員的駕駛體驗變得更加舒適。當駕駛員需要手動駕駛車輛時可自動調節(jié)至駕駛模式，當汽車處于半自動駕駛模式時該控制系統(tǒng)會控制座椅與中央控制臺一起向后移動，在保證駕駛員休息娛樂的同時又保證了駕駛員能隨時操控中央控制臺。同時控制系統(tǒng)會開啟按摩、加熱、通風等模塊讓駕駛員得到良好的休息體驗。車內互聯共享系統(tǒng)能通過中央控制臺集成的手機充電接口或藍牙等連接方式將手機導航信息或其他信息投射到中央顯示屏上。2020年3月，北汽發(fā)布Hi·Me智能健康座艙。該智能健康座艙將健康體檢、智能語音助手、環(huán)境感知技術融為一體。用戶可以通過特定的語音指令喚醒智能助手小北，也可通過語音命令讓小北操作空調、影音。另外小北也可以調用環(huán)境感知系統(tǒng)，將環(huán)境溫度、空氣潔凈度、視覺和嗅覺舒適度提供給用戶。當檢測到車外污染嚴重時，智能助手小北會將空調切換到內循環(huán)模式阻擋車外有害物質，配合CN95級空氣濾芯和負離子凈化系統(tǒng)使車內空氣保持潔凈。XiM21
2020年6月17日延鋒推出概念型款智能座艙XiM21。該智能座艙在為用戶提供獨特豐富體驗的同時，以智能表面、智慧大腦、智慧空間這幾個前沿技術闡釋了下一代智能座艙所具備的基本能力。XiM21的智慧表面將集成顯示、觸控反饋、裝飾、燈光及傳感器等隱藏式功能匯集一體，可以完美的代替現代座艙里的各種機械按鈕開關，使車內內飾達到的極簡科技感。智慧大腦會通過人們的不斷使用學習人們的個性化用車習慣。另外智慧大腦能通過收集天氣狀況、駕駛員狀態(tài)及乘客人數等數據自動調節(jié)車內溫度。智能空間則是XiM21的智能伴侶板可以通過一個雙速電機驅動的長滑軌與車內的多排座椅進行互動，同時座椅也可以通過這樣一個滑軌進行移動，從而達到柔性的空間配置。當然這些配置都可以根據車主的使用喜好被智慧大腦記錄下來，以便日后車主用車時自動調節(jié)空間。2019年8月9日余承東在華為開發(fā)者大會上宣布推出華為操作系統(tǒng)——鴻蒙OS。其中鴻蒙OS車機系統(tǒng)是專為CDC智能座艙平臺量身打造。華為將基于智能手機芯片+鴻蒙OS，打造智能座艙平臺，除了提供娛樂服務，還會將手機和汽車互聯后形成“硬件共同體”共享算力，讓汽車在受到本身資源限制的情況下通過鴻蒙OS的手機互聯實現汽車硬件的附加升級。如系統(tǒng)可以調取華為手機芯片NPU的AI算力和車內攝像頭，去實現一些需要神經網絡加速的計算機視覺應用，如人臉識別、情緒識別、疲勞檢測和車內多模交互等功能。綜上所述，不難看出國內外對智能座艙的探尋還停留在初級階段。大多數廠家都在向智能助手、智能信息娛樂系統(tǒng)等軟件方向上進行探索發(fā)展，硬件方面的變動較小。而智能座艙不能只是軟件方面的優(yōu)化擴展，更需要我們摒棄傳統(tǒng)的座艙結構。結合自動駕駛技術給座艙賦予一個全新的概念，使座艙能夠同時兼顧駕駛和生活讓乘員體會到更舒適、更溫暖、更有風格的乘車體驗。智能座艙是一個充滿無限幻想的空間，每個人都會結合科幻片中炫酷的全息顯示、智慧機器人、精細靈巧的機械結構等黑科技去思考未來智能座艙。幾乎人人都能描繪出一幅極具未來感的座艙畫面：超大屏顯示、人工智能助手、多維度調節(jié)座椅、可變的座艙結構等等。為實現這些功能以達到未來科技感的程度，需要從以下幾方面技術入手并做出不斷優(yōu)化創(chuàng)新。現在汽車座艙的控制方式大多數都是機械按鈕，機械按鈕的存在會讓按鍵占用很多不必要的空間，讓汽車內飾設計顯得笨重、復雜。很多廠商也看重了這一問題，加大了對觸控技術的研究，讓電阻電容壓力觸控技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式按鈕。在座艙內除了一些機械按鍵被觸摸按鍵代替以外，影音娛樂系統(tǒng)的控制方式也許還需要重新被考慮設計。懶惰是常人的天性，有沒有一種不需要觸摸但又能以滑動點擊的方式去控制影音娛樂系統(tǒng)的方法呢？答案當然是有的，部分廠商也產生了同樣的想法，手勢控制就是其中之一。歐司朗（Osram）推出了OslonPiccolo緊湊型紅外LED，如圖1所示，能夠封裝在小包裝內，因而很容易地安裝在一個小空間內，適合交互式汽車應用，適用于手勢控制功能。雖然手勢操作具有一定的便利快捷性，但在實際使用過程中還是存在識別范圍小以及一小部分的誤識別。手勢未來還有待進一步提升。很多科幻題材的故事里都會涉及人與機器的智能互動，比如《鋼鐵俠》里，主角鋼鐵俠可以通過語音的方式給機甲下達命令實現各種信息的收集和戰(zhàn)略的判斷。目前的技術可以做到大部分語音識別控制，但是對于語義處理的還不是特別的智能，只能回答被訓練過的語句。另外，由于機器無法感知人類的情感，人類通過不同的語氣說出來的詞語機器是無法判斷的。最后，腦電控制技術是一種能讓懶惰發(fā)揮到極致的控制技術。它可使汽車與用戶完全融合，真正做到“心想事成”。最新的科學研究已經做到了可以用腦電識別出人類心理所想的英語，且識別錯誤率在3%?，F在的腦電波識別技術還不夠完善需要做皮下移植手術才能實現腦電波識別。誠然，未來在能將腦電識別技術整合至汽車座艙而不需要對人體進行改造還有很長的路要走。在控制按鍵方面，智能表面技術能很好地融入不同的觸控按鍵中。這種按鍵不同于普通機械式按鍵，智能表面技術是將觸摸傳感器融合到其他材料表面而成，再加上不同的反饋方式以及自發(fā)光的特點，乘客可以在很暗的條件下輕松的完成觸控。目前智能表面技術可以融合到金屬、塑料、玻璃、皮革和紡織品等材料制成的表面上。智能表面技術在艙門上的應用如圖2所示。幾年前，平視顯示器已經超越了笨重的控制臺內導航裝置。如今，一級供應商和汽配制造商已經為汽車市場引入了抬頭顯示（HUD）系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以直接在擋風玻璃上投射速度，指南針方向，警告消息，無線電信息。下一個階段是引入一個“增強現實”（AR）HUD系統(tǒng)，如圖3所示。ARHUD為駕駛員提供了虛擬信息或增強功能，以補充車輛前方視野環(huán)境，比如導航線路、行人提示、建筑名稱顯示等。圖4顯示的是音頻泡泡技術的使用效果圖，其目的是讓艙內的人在都去掉耳機束縛的條件下，能享受到屬于自己的音頻。個人音頻泡泡可以將汽車座艙內劃分為幾個獨立的收聽區(qū)域，每個區(qū)域可以聽到獨立的音頻。通過這樣的技術駕駛員就可以選擇是否想聽到其他音區(qū)的聲音，讓駕駛員即使在嘈雜的環(huán)境中也能專心駕駛。希望在未來的座艙內，音頻泡泡技術會識別乘員的位置，并根據位置動態(tài)生成獨立音頻區(qū)域。安全健康檢測系統(tǒng)可通過基于視覺和紅外方案實現乘員狀態(tài)監(jiān)測。該系統(tǒng)功能包括心率檢測、體溫監(jiān)測、呼吸檢測、分神預警、疲勞預警、危險駕駛提醒以及情緒識別安撫功能。應具備全天候感知能力，隨時隨地提供艙內人員的安全健康監(jiān)測和提醒。現有的車內互聯技術有CAN、LIN、藍牙、USB等。車內設備多是具有獨立功能的ECU，都是基于CAN/LIN技術進行通訊的。但是，隨著汽車智能化程度的提高，要用到的傳感器和控制器也越來越多。這使得ECU會越來越多，CAN/LIN這兩種通信方式已經不滿足于低延遲大帶寬等通信環(huán)境要求。為此需要引入域控制器和以太網，讓以太網成為車輛信息交流的高速通道。智能手機越來越普及，人們對于智能手機的依賴性也越來越強。未來，智能座艙就是人們的“第二部手機”，在乘坐汽車的途中智能手機應該被智能座艙“替代”。人們能在手機上做的事，同樣的在智能座艙上也能做。智能手機與智能座艙之間也應建立完美的連接，讓手機為智能座艙提供外界消息和處理能力。在5G大潮來臨之際，C-V2X（Cellular-Vehicle-to-every-thing）技術也因5G技術得到了大幅度地提升。C-V2X技術是將信息從車輛傳遞到可能影響車輛的任何實體是一種車載通信系統(tǒng)，它結合了其他更具體的通信類型，例如V2I（車對基礎設施），V2N（車對網絡），V2V（車對車輛），V2P（車對行人），V2D（車輛到設備）和V2G（車輛到網格），各種應用場景如圖5所示。其主要目的是能讓汽車識別其它實體，從而實現各種碰撞預警、道路規(guī)劃、行駛決策。最有意思的是人們在去往自家車庫的過程中，汽車就可以通過該項技術，提前感知到人們是否要用車，從而根據人們的喜好調節(jié)相應的個性化配置。乘客進入座艙前后，汽車可利用視覺與壓力傳感器采集駕駛員整體身高、各關節(jié)尺寸（大、小臂長度，大、小腿長度，髖關節(jié)寬度）、整體重量等信息。座椅自動調整自身位姿參數，從而可以適配各種體型的用戶，優(yōu)化其駕駛體驗，實現座椅的私人訂制的效果。未來，汽車座艙的空間布置并不會像傳統(tǒng)汽車一樣只有多排固定的座椅。座椅的各個部分都會集成電機，座椅的底部也將被安裝在可移動的電動滑軌上。人們能隨意的根據自己的想法將汽車座椅調整至不同的位置或隱藏起來。默認的模式主要包括駕駛模式、會議模式、家庭模式和休息模式。通過改變座椅在座艙里的位置人們可以享受更多靈活且多功能定制空間帶來的樂趣。讓智能座艙成為隨用戶個性化使用習慣及多種用車場景給出靈活響應的移動空間。5G通信、AI、電能存儲等新一代技術正在快速發(fā)展，這些技術也都逐漸的融入了人們的生活。通過不同的技術融合，汽車自動駕駛技術也因此進入飛速發(fā)展時期。雖然目前自動駕駛技術還不能完全解放人們的雙手，但在不遠的將來，高度智能的自動駕駛技術加上6G或者7G移動通信技術，一定會讓汽車座艙發(fā)生巨大的變革。座艙將會成為一個集工作學習、休息放松、家庭娛樂一體的第三空間。3.1未來創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略智能座艙的未來主要發(fā)展趨勢主要體現在四大方面。一個多功能的計算控制平臺。傳統(tǒng)的座艙是由多個電子控制單元組成（儀表、HUD、信息娛樂系統(tǒng)等）都是獨立存在于座艙內。各個廠家生產的控制單元無法完美的進行通信交流，阻礙了多屏互動模式實現的可能。因此，我們需要將座艙內部的所有控制功能整合起來，設計一款集中式計算平臺。由于座艙功能高度集中，座艙計算控制平臺能降低成本。
另外，一款統(tǒng)一的座艙計算控制平臺能讓開發(fā)者輕松利用整車的各種資源擴展更多、更智能的應用。一套綜合交互控制模式。在整合了整車感知能力的座艙計算控制平臺基礎上，人們可以通過不同的控制方式與座艙進行互動。這里的控制方式包含了如上文所說的觸摸控制、手勢控制、語音控制、腦電控制。不管是觸摸控制、手勢控制，還是語音控制、腦電控制，都存在一定的誤判情況。觸摸控制需要占用駕駛員手和眼的使用資源，會對使用駕駛模式的人產生駕駛的安全隱患。所以，未來的交互模式必然是多“感官”融合的。綜合運用觸覺、語音、車內視覺、腦機接口等傳感器智能技術，更加精確的提供交互控制。一個懂你的智能助手。有了座艙計算控制平臺和綜合交互控制模式，智能座艙需要的“終極”交互方案，應該是車對人主動式交互。即結合車外環(huán)境、車內生物識別技術、環(huán)境監(jiān)測、語音識別、AI等多種手段，將車輛打造成為像鋼鐵俠“賈維斯”這樣的人工智能助手，深度學習不同用戶的日常習慣，預測他們的需求。這樣的智能助手才能全方位提升車主體驗。一個被屏幕包圍的環(huán)境?，F有的屏幕環(huán)境包括了中控顯示屏、液晶儀表盤、HUD、后座娛樂顯示、電子后視鏡。但是由于這些顯示器獨立的放置在座艙里的各種位置，使得座艙內的信息顯示被分割，讓用戶看得眼花繚亂，降低用戶信息掌握的效率。在未來屏幕應被各種先進的顯示技術所代替，如透明顯示玻璃、全息影像、智能表面。先進顯示技術讓信息顯示與座艙環(huán)境融為一體，讓座艙環(huán)境更加簡潔，提升用戶的視覺體驗。未來汽車座艙需要實現更多功能，其復雜程度也遠遠大于現今的座艙系統(tǒng)。對于汽車制造商而言，最大的挑戰(zhàn)是如何將這么復雜的系統(tǒng)整合在一起，進行技術管控。一方面，整車制造商應向一級供應商提出一套完整的包括了系統(tǒng)、云端服務、座艙前端等一系列關鍵技術的方案的需求。讓更為專業(yè)的供應商提供不同梯度的解決方案；另一方面，整車制造商可以聯合一級供應商、互聯網公司、科技公司甚至是移動出行服務商一起，從汽車的設計階段開始實行共同設計，在多個環(huán)節(jié)里對關鍵技術進行整合，使汽車座艙在整體上達到高度的集成。采用早期共同設計的優(yōu)勢就在于客戶可以根據自己的個性喜好，從硬件和軟件兩個方面進行定制，極大地降低客戶的成本。
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