作者 |  Aimee

出品 |  焉知

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當前汽車智能化應(yīng)用大部分能與之關(guān)聯(lián)的是智能駕駛。實際上，真正的智能化有三大發(fā)展方向：駕駛自動化、座艙智能化、網(wǎng)聯(lián)智能化。要實現(xiàn)真正的無人駕駛汽車，既需要在智能網(wǎng)聯(lián)的幫助下，將人從動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)中釋放出來，又需要促成座艙數(shù)字化、信息化、多功能化。即從自動駕駛到無人駕駛階段，娛樂域內(nèi)部的ECU需要完成融合，將與自動駕駛域進行高速通信。智能座艙將完成對外部環(huán)境的可視化、完成對駕駛艙內(nèi)人員的狀態(tài)、情緒的感知。同時，車載人機交互系統(tǒng)逐步整合，組成“電子座艙域”，并形成系統(tǒng)分層。

 

如上三個功能都是無人駕駛重點落地功能。實際上，真正的無人駕駛體驗感并不僅僅在于其駕駛本身，而是更多的傾注于對駕駛自動化實現(xiàn)之后的座艙智能化。數(shù)字座艙相對智能駕駛最大的不同在于：前者重點在于人機交互和信息服務(wù)體驗，安全風險較小；后者要控制車輛行駛，責任重大，落地難度也成倍增加。在新E/E架構(gòu)幫助下，座艙域ADAS/AD最終會整合在一起，真正實現(xiàn)車輛的智能化控制。這個過程的意思是自動駕駛所實現(xiàn)的目標是完全解析駕駛員意圖，實現(xiàn)集通勤、辦公、休閑、娛樂于一體的“移動辦公休息室”。屆時，自動駕駛過程將不再加持下各種傳統(tǒng)汽車駕駛設(shè)備（方向盤、剎車、油門、甚至儀表也完全做到虛擬化），這時設(shè)備可以完全做到智能化折疊，并支持移動座椅的隨意布局，為乘員提供更舒適更靈活的空間提供保障。

 

整個駕駛座艙域的發(fā)展主要分為如下四個階段：

①.本地娛樂導(dǎo)航階段

這階段主要是原始的車機交互系統(tǒng)，各交互單元獨立運行。

②.智能網(wǎng)聯(lián)車機階段

分散的邊緣計算開始集中化趨勢，部分零部件企業(yè)形成座艙域控制器量產(chǎn)方案。

③.自動駕駛座艙階段

智能座艙域智能駕駛域開始融合、單顆AI芯片實現(xiàn)車外、車內(nèi)、融合等邊緣側(cè)計算，“獨立感知層”形成。車內(nèi)操作系統(tǒng)建立了中間級生態(tài)。

④.無人駕駛座艙階段

車載中央計算機的形成，計算芯片會出現(xiàn)整合趨勢，車內(nèi)操作系統(tǒng)建立應(yīng)用級生態(tài)。

 

當自動駕駛發(fā)展的無人駕駛階段時，智能座艙也進入到了無人駕駛的階段。無人駕駛階段，人與車之間關(guān)于駕駛的交互消失了，汽車本身成為服務(wù)的載體，車與路、車與車之間的關(guān)系已經(jīng)不再影響人與車之間的關(guān)系。無人駕駛座艙的設(shè)計將從以駕駛員為核心轉(zhuǎn)向以乘客為核心產(chǎn)品設(shè)計思路。高度智能可交互的虛擬形象將是該階段的核心。

為滿足智能座艙未來的多功能、多任務(wù)需求，需要對當前座艙域進行大刀闊斧的升級，主要涉及一體化系統(tǒng)解決方案，包括座艙域多重感知，決策控制系統(tǒng)，座艙域執(zhí)行端，以及AR-HUD端口。其中在座艙布局中，充分強調(diào)艙內(nèi)感知系統(tǒng)、攝像頭及生物識別等。同時座艙呈現(xiàn)手段上充分使用了氛圍燈、流媒體后視鏡、增強現(xiàn)實、抬頭顯示等手段。這就要求信息娛樂系統(tǒng)集成化、數(shù)字化、顯示AR化，當智能駕駛達到一定程度時，就可以充分實現(xiàn)座椅/方向盤/中控臺等座艙設(shè)施的電子化、可折疊化（隱藏化）、移動布局化。

智能座艙感知能力

與智能駕駛類似，智能座艙的整體能力仍舊包含感知、呈現(xiàn)、處理能力。其中，感知系統(tǒng)主要包含艙內(nèi)攝像頭、生物檢測手段；呈現(xiàn)能力主要包含氛圍燈、流媒體后視鏡、增強現(xiàn)實抬頭顯示以及智能座椅等；處理能力主要涉及座艙域控制器（或分子域控制器）。

下面將分別詳細介紹智能座艙這幾大類功能，并針對部分主要功能分析其在智能駕駛中的應(yīng)用設(shè)計方案。

智能座艙系統(tǒng)通過獨立感知層的形成，使得車輛具備了“感知”人、“理解”人的能力。這種獨立感知層，能夠拿到足夠的感知數(shù)據(jù)，例如車內(nèi)視覺（光學）、語音（聲學）以及方向盤、剎車踏板、油門踏板、檔位、安全帶等底盤和車身數(shù)據(jù)，利用生物識別技術(shù)（車艙內(nèi)主要是人臉識別、聲音識別），來綜合判斷駕駛員(或其他乘員)的生理狀態(tài)（人像、臉部特征等）和行為狀態(tài)（駕駛行 為、聲音、肢體行為），做到車來充分“理解”人。同時，計算資源集中化也會在邊緣側(cè)的感知計算中發(fā)生，即由單顆強力AI感知芯片負責車外視覺、車內(nèi)視覺、語音識別等，同時需要AI加速的感知任務(wù)。這種硬件層的變化，最終將促使系統(tǒng)軟件層的“獨立感知層”的形成。

成熟的智能座艙感知能力主要體現(xiàn)在完善的高性能攝像頭模組，用于艙內(nèi)視覺感知監(jiān)控（一般指駕駛員狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)），其次，利用高性能的毫米波雷達生物占位檢測，輔助攝像頭進行相應(yīng)的駕駛員或乘員存在性檢測。

L3自動駕駛有可行駛區(qū)域(ODD) 限制和駕駛員接管要求。倘若駕駛員處于疲勞或注意力分散狀態(tài)，難以實現(xiàn)有效接管汽車，則需要車內(nèi)感知能力來掌握駕駛員的狀態(tài)。因此，汽車需要車內(nèi)感知能力來掌握駕駛員的狀態(tài)。實現(xiàn)了車內(nèi)視覺、語音感知的智能座艙系統(tǒng)， 能夠有效檢測駕駛員狀態(tài)，助力自動駕駛系統(tǒng)的決策準確性和安全性。

真正高性能的感知交互還可以根據(jù)具體場景，推送交互請求，如提供咨詢信息，提供車輛狀態(tài)信息，提供“車對人”的主動交互，降低駕駛員在駕駛過程中的交互負擔，改善交互體驗等。

對于智能座艙域攝像頭開發(fā)能力而言，相應(yīng)的開發(fā)需求能力主要體現(xiàn)在如下幾方面：

1.成熟的攝像頭模組開發(fā)經(jīng)驗以及控制系統(tǒng)集成能力；

2.專業(yè)的整車布置支持能力；

3.擁有完整的AA組裝、標定以及EOL生產(chǎn)制造工藝流程。

此外，利用艙內(nèi)高分辨率、高性能雷達組成的生物識別技術(shù)應(yīng)用，催生駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)迭代，可以有效的增強車輛感知能力。

同時，語音控制和手勢控制技術(shù)突破，基于多種模式感知手段的融合，使感知更精準、主動性更強。車內(nèi)視覺感知能夠有效支持座艙多樣功能的技術(shù)實現(xiàn)，實現(xiàn)個性化的車內(nèi)體驗車內(nèi)視覺感知，同樣能夠有效助力自動駕駛功能的實現(xiàn)，保障決策的準確性。

智能座艙的系統(tǒng)架構(gòu)

目前智能座艙系統(tǒng)的呈現(xiàn)能力主要是以兩個控制域來進行分割的，其一是緊綁定于智能駕駛系統(tǒng)的信息安全域，其次是綁定于智能交互端的娛樂信息域。兩個域的相互關(guān)系如下圖：

智能駕駛系統(tǒng)與智能座艙系統(tǒng)是分為兩個獨立的信息處理單元分別進行信息處理的。其中，智能駕駛系統(tǒng)需要高效利用智能座艙域，諸如儀表、AR-HUD顯示單元進行有效的駕駛信息顯示，同時也需要利用中控屏進行有效的駕駛控制、設(shè)置和交互提示等。升級版智能座艙域控制通過多媒體集中計算單元（簡稱座艙域控）需要接入云服務(wù)平臺、移動通信及以太網(wǎng)關(guān)單元、功放及無線單元，并設(shè)置駕駛員交互顯示單元：即中控多媒體顯示、駕駛員監(jiān)控顯示、乘員監(jiān)控等。

智能座艙域的整套系統(tǒng)架構(gòu)與智能駕駛域類似，且兩者存在一定的復(fù)用性，比如，智能駕駛域的感知結(jié)果可能作為智能座艙域的感知輸入數(shù)據(jù)進行復(fù)用。一般情況，座艙域更加偏向于視頻信息顯示，而智能駕駛域則偏向于環(huán)境語義識別及處理。因此如果感知端原始輸入在智能駕駛域控制器進行信息處理，則需要駕駛域能夠增加有效的編解串器，同時搭載一定的圖像渲染處理器如GPU，將原始視頻編解碼信息處理后輸入至中央處理單元。

電子控制單元(ECU)向域控制器 (DCU)的電子架構(gòu)過度中，車載影音娛樂底層硬件的計算能力快速增強，得以支持一芯多屏。自動駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的豐富功能增加了駕駛員處理信息的難度，在面臨即時性信息處理的需求下，更加需要智能交互與顯示。AI引擎逐步成熟，大幅提升了智能化體驗。

分散的座艙域ECUs難以與安全域（ADAS/AD）控制器協(xié)同工作，無法實時地將GPS、Radar、Lidar和攝像頭的實時環(huán)境信息展示給用戶。因此，座艙域控制平臺通過將座艙域多個ECU集成到一個控制器上，整合IVI、HUD、駕駛信息、多功能信息顯示以及ADAS和車聯(lián)網(wǎng)的信息資源，形成高度集成的硬件平臺，可以有效降低了整車成本，優(yōu)化車內(nèi)空間，減小功耗，也可整合操作系統(tǒng)，實現(xiàn)軟硬件分離，開啟“軟件定義汽車”第一步。

后續(xù)發(fā)展趨勢看來，座艙域、動力域、底盤域會形成多域融合，促進新車載交互技術(shù)的發(fā)展，座艙域控制器會同步參與智能駕駛域、動力域、底盤域的控制，比如通過語音控制給車輛智能駕駛這種安全性有高要求的操作提供支持。隨著自動駕駛系統(tǒng)對動力域、底盤域的 不斷整合，以及面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)在車輛的普及，復(fù)雜的駕駛行為可能會抽象成一個一個駕駛服務(wù)。這樣座艙域控制器通過提高自身的功能安全等級后，就可以直接調(diào)用自動駕駛域的駕駛服務(wù)，進行車輛的駕駛控制，形成人機共駕的新局面。經(jīng)過對座艙域系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和軟硬件進行安全升級后，智能汽車的架構(gòu)將升級為以整車為基礎(chǔ)，以駕駛服務(wù)為目標所設(shè)置的服務(wù)型系統(tǒng)及軟硬件架構(gòu)。

智能座艙系統(tǒng)呈現(xiàn)能力

一般的，智能座艙域的呈現(xiàn)能力主要包含儀表盤、中控顯示器、智能AR-HUD系統(tǒng)，通過融合T-Box、DMS系統(tǒng)、ADAS系統(tǒng)、高精定位系統(tǒng)以及未來的V2X，可以很好的將智能座艙在自動駕駛中的優(yōu)勢體現(xiàn)得淋漓盡致。如智能座艙系統(tǒng)將導(dǎo)航信息輸入至智能駕駛系統(tǒng)域控制器并通過其進行SD-HD Map匹配，可以很好的實現(xiàn)基于車道高精度級別的導(dǎo)航定位系統(tǒng)任務(wù)。

智能座艙可以升級氛圍燈，并基于傳統(tǒng)LED的單色、多色方案進行。其功能包括支持單通道4000+顆RGB，更小的LED封裝便于靈活布置，大規(guī)模LED部署，功能、效果設(shè)計空間極高，新交互性功能——動態(tài)音樂隨動、情緒識別融合等。

 

智能座艙在流媒體后視鏡上也在持續(xù)迭代更新，作為盲區(qū)示意、碰撞提醒、變道預(yù)警、透雨透霧、夜視增強等多個方向的不斷升級。通過功能擴展與融合，流媒體后視鏡可以與行車記錄儀、ADAS系統(tǒng)、流媒體側(cè)后視鏡、倒車影像、座艙監(jiān)控系統(tǒng)等結(jié)合起來共同智能駕駛域提供相應(yīng)的服務(wù)。

此外，智能座艙系統(tǒng)還可以在智能座椅上提升舒適度，比如精準、快捷、方便的實現(xiàn)座椅及后視鏡調(diào)節(jié)；具備記憶功能，快捷方便的獲取舒適的駕乘車位置；座椅通風加熱功能可以提高駕乘舒適程度；迎賓和后視鏡自動下傾功能，可以提升整車品質(zhì)。

總結(jié)

智能座艙的技術(shù)相當于智能駕駛技術(shù)實現(xiàn)難度低、成果易感知，有助于迅速提升產(chǎn)品差異化競爭力，自動駕駛為駕駛員帶來了雙手雙腳解放，這就需要座艙功能從交互、環(huán)境、控制、空間、數(shù)據(jù)五大維度進行智能化變革，提升體驗。

如果無人駕駛真的實現(xiàn)了（L5，取消方向盤和踏板；區(qū)分L0-L2的ADAS和L3-L4的AD自動駕駛），智能“座艙”的概念也就不復(fù)存在了。因為無人駕駛汽車的實體概念應(yīng)該已經(jīng)退化成為了一個“移動底盤”。智能“座艙”的概念會真正轉(zhuǎn)化為“移動休息室”。隨著技術(shù)逐步的成熟，可能會導(dǎo)致硬件架構(gòu)的進一步集中，加速促成駕駛域與座艙域的融合，并最終形成車載中央計算機。