摘要：自从互联网技术加入到汽车的核心技术中之后，不仅开始引领汽车行业的变革，更让汽车从一个单纯的代步工具进化成了人们的人生伴侣，汽车从工具到伴侣的身份转变，不仅意味着汽车与用户之间的关系变化，更意味着汽车有了与人交流的能力，也就是汽车的智能化程度达到了更高的级别，尤其是近年来，自动驾驶汽车的不断亮相，让人物对智能汽车充满了憧憬和期待，其实相比难度极高的自动驾驶技术，智能座舱技术不仅简单好实现，还能为用户带来真正的伴侣级服务。目前就用户对汽车智能化的体验来说，智能座舱无疑是现阶段用户可以直接体验的智能服务，智能座舱也因其强大的商业落地能力、更强的可自定性，以及更直观的用户感受能力，成为了各大车企竞争的一大重点领域，因此智能座舱便成了各个车企的创新点和打造产品差异化的重要手段。

关键词：自动驾驶智能座舱发展趋势

引言

汽车从器械到同伴的身份变化，不光意味着汽车与用户之间的合联蜕变，更意味着汽车开始有了与人交互的能力。既是汽车的智能化水准到达了更高的级别，也是近年来，自动驾驶汽车的不息亮相，让人物对智能汽车充满了期待和希望。比起难度极高的自动驾驶技术，智能座舱技术不光更容易实现，还能为用户提供与家媲美驾驶体验。

1 智能座舱概念

按照现代电子电器的基本架构来说，智能座舱可单纯界定为娱乐领域的电子设备的软硬件集成，如汽车的传统内饰座椅、灯光，以及空调都属于车身域。智能座舱的发展已经经历了从电子座舱逐渐迈向行车助手的阶段。能够利用语言、动作、生物辨识、多屏互动，以及智慧通讯系统等手段实现人与汽车之间的沟通互动，从而完成对高级辅助驾驶技术与系统功能的全面升级[1-2]。此外，汽车控制系统也由原来一个个的机械按钮转变成了触摸屏点按式，汽车控制屏除了能自定界面外，还能够任意缩放大小，而汽车驾驶舱的简洁化也成为了智能座舱的趋势。

智能座舱的交互分为驾驶员主动式交互、车辆建议式交互、车辆主动式交互三个阶段。第一阶段是由驾驶员主动向汽车提供诸如打开收音机、启动空调等所需数据，由汽车进行回应，并以此满足驾驶员要求。第二阶段是由汽车按照驾驶员的驾驶习惯或观察驾驶员驾驶状况，提供建议性动作，并让驾驶者按照车辆情况做出决定，以便于为驾驶者提供更全面的驾车帮助。而第三阶段则是由汽车按照驾驶员的驾驶习惯或观察驾驶员驾驶情况，自主进行驾车辅助，以便帮助驾驶者更好的驾驶汽车。而现阶段的智能座舱，已由第一阶段逐渐向第二阶段转变。

2 智能座舱的技术难点

2.1人机交互

智能座舱的技术难点就在于，如何使驾驶员和汽车之间的交互更加流畅且准确，最先就拿语音交互来说，在驾驶员下达语音指令的过程中，无法避免的遇到噪音、反响，以及识别不清等情况，仅是依赖纯粹的语音交互做到极致，也只是一个指哪打哪的机械，里真正的智能座舱还相距甚远[3]。通过手势、眼神、神色乃至是心绪等一系列全部的交互情势与语音交互互补，才算到达“智能”这个倾向。而想要做到这些，就得保证车内的感知系统足够精准且流畅。如今座舱内都需搭载了不只一个摄像头，这些摄像头主要用于人脸识别FACE-ID和驾驶员疲劳监测。除了车内摄像头的增加，车内麦克风的数量也增加了很多。但座舱内摄像头和麦克风的增加不仅体现在数量上，位置和功能也在变化。如果说传统的座舱是以驾驶员为中心，那智能座舱就是逐渐转变成以座舱内全员为中心，也是座舱内监控系统从DMS（驾驶员监控系统）向IMS（座舱内全员监控系统）的发展。

2.2智能座舱—芯片

中控大屏、数字仪表盘、人脸识别开锁、语音和手势交互、AR导航、流媒体后视镜、一芯多屏与多屏互融、多媒体娱乐（音视频、k歌、游戏等）、汽车监测、dms（驾驶员和座舱监测）、gps/北斗、ota/adas 等对汽车算力提出了更高的要求，车机芯片也变得尤为重要。相比消费类的半导体，车用芯片必须在较为严酷的操作条件下稳定工作，其要求也远超工业级和民用级芯片，车用芯片的

生产需要高于工业级晶片和民用型晶片，这反映在环境温度适应、电路设计、材质选择、工艺处理以及系统等方面。

汽车芯片分为功能芯片（MCU）、功率半导体（IGBT）、MOSFET、传感器及其他，MCU芯片较为短缺[4]。目前存在的主要问题是：一是跟消费电子芯片相比，汽车芯片技术上相对落后。对于芯片制造商来说，芯片的设计、加工和软件适配都急需突破。二是智能座舱SOC芯片（系统性芯片）需要构建软硬件生态。围绕芯片的第一层是操作系统，再就是中间件和算法。软硬件生态的支撑是智能座舱芯片快速落地的关键。

2.3智能座舱的5G通讯

5G通信技术作为新世代的蜂窝移动通信技术，具有高速率、低延时、低能耗、大容量及等显著优点，但5G汽车之路有多难，很少被汽车圈外人了解。19年华为推出首款5G芯片，多家车企通过与华为合作，开启了5G汽车的研发，然而，时过境迁，都知道是好东西，但各大车企当中真正落地的很少。主要在于汽车基础成本的提升和基建不完善，对现有的汽车体验影响较小，投入产出比低以及车联网技术不完善。

如今全国累计建成5G基站超过100万个，已覆盖全国所有的市级城市和 95% 以上的县城城区，但是对于使车辆在行驶过程中全程处于5G网络覆盖中来说，基站数量还是远远不够并且5G+车联网的专用频段也不足。目前，工信部规划5905～5925MHz频段作为基于LTE—V2X技术的车联网直连通信的工作频段，但是只有20MHz频段被规划为车联网专用频段，在未来车联网渗透率不断增加的情况下，频段资源恐难以满足实际应用需求。由于诸多环节影响5G+车联网使用体验和 5G+车联网的渗透率不足，导致在5G网络全面深度覆盖的基础上，只有大部分车端支持NR—v2X通信及5G网络切片才能实现区域内“人一车一路一云”车联网体系交互的及时畅通。而且 NR—V2x 渗透率不足，不能发挥网络化优势，跨运营商互通时延大也是车辆使用不同通信运营商的5G网络时，在没有互联网骨干直联点的省份，需要跨省绕转到其他省份进行互通，增大业务响应的时延，存在安全风险的重要原因。智能座舱的通讯和芯片算力作为实现推广应用基础条件，目前来看还有很多技术难题需要解决，这些是全车企都需要面对的通用难题，而此时人机交互技术，涉及车内的驾驶体验显得非常重要。

2.4基于视觉的组合仪表功能逻辑设计存在缺陷

尽管未来智能座舱必然会构建一个多模态的人机交互系统，然而由于视觉仍是人类获取信息最快的方式，所以未来的多模态人机交互系统仍将以视觉为基础。当前，大多数车机的界面层级繁多，功能切换操作步骤较为繁琐，而这些都依赖于视觉，长时间的操作会影响驾驶安全，因此车机需要使功能切换更易于操作，能够快速完成。

为此，部分主机厂选择了“去APP化”的方式，将一些重要且使用频率高的功能以组件形式置于首页，以减少层级。但这种方法并不能从根本上解决问题，因为用户在驾车时仍会用到多种功能，将所有功能都放在首页并不现实，而且这种做法会使架构更加复杂，用户操作时的视觉停留时间也不会有明显变化。

3 智能座舱与自动驾驶的关系

关于自动驾驶和智能座舱这两者的关系，一直是业内的争论话题，其实汽车的自动驾驶程度越高，智能座舱所能发挥的空间也就越大，而且只要驾驶员还需要全神贯注、手握方向盘、目视前方地开车，那智能座舱所能发挥出的能力就会受到限制，因此自动驾驶是智能座舱的基础前提，也是自动驾驶汽车的核心。

所以智能座舱想要迎来真正颠覆式的发展，实现汽车变成智能移动空间的愿景，大前提是自动驾驶已经到了很高的程度，而表征则是乘坐舒适性与家媲美、人机交互体验与消费电子相当、万物互联打通所有智能终端。

3.1自动驾驶前期智能座舱的发展

（一）AR－HUD技术

在自动驾驶发展的前期，智能座舱更侧重于服务驾驶者。在驾驶过程中，驾驶者需要将大量注意力集中在识别道路、调整车速、变更车道等复杂且高要求的动态操作上。高级辅助驾驶系统的出现，接管了车辆的驾驶动态，有效地减轻了司机的驾驶压力。智能座舱的出现，也有效地补充了司机在驾驶过程中的道路识别需求，其中最常用且最具驾驶科技感的智能座舱服务便是AR-HUD抬头显示技术。

通过清晰的3D影像，将速度、导航等行驶信号投射在前车窗玻璃上，使司机在驾驶过程中大大减少低头查看这些信号的次数，降低了司机驾驶时分心的可能性。此外，AR-HUD技术还将不断拓展，例如将来电显示、信息提示等通过 AR-HUD投射在前车窗玻璃上，让驾驶者一目了然，从而提高行车安全性。

（二）智能互联+语音交互

智能互联+语音互动将是自动驾驶初期智能座舱发展的关键功能。在驾驶过程中，司机常常会遇到需要回应消息或通话的情况。然而，按照传统方式，司机需要拿起手机，启动相应功能，查询消息或通话内容，然后再进行回复，整个过程不仅耗时，还会分散驾驶员的注意力，使其无法全身心关注路况。此外，当需要开启空调、导航或收音机等功能时，司机必须通过按压汽车上的物理按钮来操作，这在一定程度上影响了行车安全。

利用语音交互处理相关内容，可以有效保障驾驶安全。司机只需通过说话即可完成一系列操作，大大减少了开车过程中的精力分散。目前，这项技术已在众多汽车上得到广泛应用，司机可以在行驶过程中直接与汽车助手进行交互，实现通话、查看消息、查询地图、收听歌曲等功能。

（三）疲劳监测

长期的开车将使司机越来越疲惫，无法全身心投入到开车过程中，一个好的开车习惯对司机而言是非常关键的，不过在许多状况下，司机很难察觉到自身开车状况的改变，很易产生疲劳驾驶情况的出现。有助于克服这一问题，通过对驾驶者脸部、眼睛的跟踪，能够对司机行车状况做出分析，当遇到司机发生行车疲劳等状况时，进行噪声和震动提醒，让司机做好休息，保证行车过程的安全。

（四）指纹、面部解锁与起动

现在如果要驾驶车辆，仍然必须使用钥匙解锁车辆。但由于人工智能车辆的诞生，指纹、脸部解锁起动也得以使用，并且通过在车辆内插入的生物数据，当要使用车辆时，只需要将生物数据输入，就能够进行使用汽车，使得车辆的可玩性更大。

3.2自动驾驶后期智能座舱的发展

在自动驾驶的后期阶段，当驾驶员的双手得到解放，智能座舱的应用将发生显著变化。它将从主要服务驾驶员转向以乘客为中心，从被动式互动转变为主动式互动，从被动输出变为主动输出，类似于前文所提到的AR-HUD和智慧互联+语音交互等面向司机的功能也将发生重大变革，成为提升驾驶员乘车体验、丰富乘员驾驶交互以及实现乘员出行娱乐的关键能力。

智能座舱将具备更高的可玩性和可定制性，例如多屏智能互动、屏幕自定义和多样化的交互方式都将得以实现。自动驾驶汽车将成为娱乐硬件设施的一部分，乘客能够在车内利用智能座舱满足观影、购物和通话等需求。此外，AR-HUD技术将应用于整个车身，乘客在自动驾驶过程中可以通过AR-HUD技术进行全封闭座舱交互，获得沉浸式的娱乐体验。智能互联+语音互动功能也将更加智能化，全息投影技术也有望在自动驾驶车辆上得到应用。乘客可以借助这些技术进行汽车人机交互，实现智能化的乘车体验。

4 结语

自动驾驶和智能座舱是汽车行业中两个重要的发展方向，它们之间有着密切的关系。自动驾驶技术的发展为智能座舱提供了更多的可能性，而智能座舱的设计也需要考虑如何更好地适应自动驾驶技术的发展。然而，自动驾驶和智能座舱都面临着一些技术难点，需要不断地进行研究和创新，以提高系统的性能和安全性。

参考文献：

[1] 王韬. 汽车智能座舱设计现状及发展趋势研究[J]. 时代车，2021（23）：158-159. 52-54.

[2] 高驰. 虹软科技：智能化变革之下汽车座舱将如何被重新定义[J]. 汽车与件，2021（07）：34-35.

[3] 薛楠. 新时代智能座舱面面观：更舒适、更懂你的人因工程[J]. 智能网联车，2019（05）：90-93.

[4] 李德毅，高洪波. 基于驾驶脑的智能驾驶车辆硬件平台架构[J].Engineering，2018：78-92.