网联汽车智能座舱的定义与发展趋势

智能座舱是庞大复杂的系统工程：一方面随着汽车向电动化、智能化、网联化、共享化发展，座舱提供了更多元的应用场景和功能体验；另一方面数据和算力的不断提升，座舱的人机交互和智能化体验越来越丰富。下面我们就来介绍一下智能座舱的定义和发展趋势。

图为飞凡R7内饰

一、智能座舱定义

近几年，随着汽车智能化、网联化的快速发展，消费者对汽车的认知也逐渐从“单一的交通工具”向“第三空间”转变，座舱因为具有移动的空间属性，自然也得到重塑的机会。同时，5G、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、大数据、人机交互、汽车芯片与操作系统等技术的进步将推动智能座舱未来的发展，甚至引发变革。

目前，各大主机厂、供应商与部分生态玩家均将视线聚焦在智能座舱领域，欲提前布局，占据智能座舱生态圈内的优势领地。

不难看出，在很多车型的座舱设计中，座舱已不再是车机加仪表这样的形态，而是能够将各种零部件整合起来，提供给用户一种多模态的交互方式，一种可进化的拟人助理，以便为驾驶员和乘客提供多元化的服务和极具情感化的用车体验。

然而，由于智能座舱是一个复合型概念，涉及的细分技术种类繁多，业界对于智能座舱的定义并未形成统一，也没有明确的标准，以至于企业的玩法各不相同。在这样多方混战的局面下，探索出一条广泛认可的智能座舱落地路径成为行业需要解决的问题。

什么是“座舱”？

对于消费者而言，座舱就是目光所及、耳朵所听、触觉所至的一切可以交互的内饰或零部件，包括座椅、灯光、空调、方向盘、车机、仪表、抬头显示仪（Head Up Display，HUD）等。

什么是“智能”？

一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是指获取和运用知识求解的能力。这里面提到一个很重要的概念，如果只是照搬前人，则不算是智能，智能需要打破知识和想象的壁垒，掌握运用知识求解的能力。换句话说就是用现有的技术去解决以前不敢想的痛点，这个结果最终呈现出的效果叫“智能”。

这里举个通俗的例子：当年苹果公司推出iPhone时有一个很大的突破，就是当各家手机厂商在结合各种场景更改物理键盘时，他们选择做一款可以用软件来实现变化的键盘，这样就可以持续迭代键盘，而不用老是更改机型。这个例子就体现出评估巧用现有的技术去解决一个不敢想的痛点，这种突破体现出了“智能”的效果。

那什么是“智能座舱”？其实就是用现有的技术去整合座舱内可交互的内饰或零部件，去解决原来难以解决的痛点：

特斯拉第一代ModelS采用了一块17英寸车机屏幕，整合了内容以及复杂的车控按钮，以方便驾驶员获取信息并做出交互。这就是智能座舱。

搭载斑马1、0系统的荣威RX5用语音控制整合了所有可调节控制的功能，包括空调、车窗和天窗，用一种眼不离路的交互方式帮助驾驶员在车内进行更好的交互。这就是智能座舱。

长安UN-T通过搭载的驾驶员监控系统（DMS）和座舱监控系统（IMS）摄像头可以主动感知用户所处的场景，理解用户的意图，主动交互，让用户的需求“零”次交互即可满足。这就是智能座舱。

二、智能座舱发展

相比于传统座舱，智能座舱的变化主要体现在硬件与软件两个层面。

在硬件层面，智能座舱的中控和仪表屏幕尺寸更大、分辨率更高，可以实现一体式的多屏联动，还有一些新增硬件，如HUD、娱乐系统、智能摄像头等。

在软件层面手机端的应用被移植到座舱内，包括导航、音乐等；一些人工智能技术服务，括语音识别、人脸识别、手势识别、驾驶员监控、高级驾驶辅助系统（Advance Driving Assistance System，ADAS）、预警等相关功能也被融合进来。另外，技变革推动着人们生活水平的提高，也源源不断地激发出新的需求；同时，新的需求也刺激着技术的提升。

1. 发展阶段

从用户体验角度来说，在过去的一个世纪中，汽车座舱的发展大致可分为本地化与网联化阶段以及智能化阶段两个阶段。各阶段的主要历程及未来趋势如下。

1）本地化与网联化阶段，主要经历了机械化、电子化以及网联化三个阶段。具体来说：

机械化：20世纪60-90年代为机械时代，座舱主要由机械式仪表盘及简单的音频播放设备构成，物理按键功能单一。

电子化：2000-2015年为电子化时代，出现小尺寸中控液晶显示器与导航功能，系统相对分散。电子信息系统逐步整合，组成“电子座舱域”，并形成系统分层。

网联化：车机系统或座舱整体的网联水平与人机交互能力出现一定程度的提升，用户体验接近或超越智能手机，能够提供少量的内容服务。

2）智能化阶段，主要经历智能驾驶与“第三生活空间”两个阶段。具体来说：

智能驾驶：人机交互与座舱感知技术突破，车内软硬件一体化聚合，车辆感知精细化。车辆可在整个用车行程周期中，为驾乘人员主动提供场景化服务，座舱可实现机器半自主甚至自主决策。

第三生活空间：未来交通出行场景与汽车使用场景将更加多元化和生活化，基于车辆位置与状态信息，融合信息、娱乐、订餐、互联等功能，为消费者提供更加便捷的体验。尤其是自动驾驶实现之后，智能座舱可以更好地为用户提供场景化的服务，比如商务会议、睡眠、影音娱乐、游戏、美容和教育等。

2. 发展背景及历程

从技术角度来说，汽车座舱融合了无线电通信、感知、控制等多种新兴技术，以下简要介绍其发展背景及历程。

1888年，德国科学家海因里希·赫兹（HeinrichHertz）发现了无线电波的存在；1906年，加拿大发明家雷金纳德·范信达（Reginald Fessenden）首度发射出“声音”，无线电广播就此开始。无线电广播的发明为人们之间的信息传递带来了极大便利，摆脱了有线束缚，逐渐渗透进各类生活场景，汽车也不例外。

1924年，雪佛兰生产了第一辆配备收音机的汽车，并迅速推广开来。收音机的到来丰富了人们的出行场景，搭建了一个移动中的沟通桥梁，但如何只获取自己想要的信息，仍是一个难题。

1963年，荷兰飞利浦公司研制出了全球首盘盒式磁带，大小仅为早期的菲德里派克循环卡式录音机的1/4，磁带双面都由塑料外壳包裹，可最大限度地保护其中的数据，每一面可容纳30~45min的立体声音乐。

两年后，也即1965年，福特和摩托罗拉联合开发了安装在中控台上的磁带播放器，人们开始可以在汽车上播放自己喜欢的音乐曲目。1985年，搭载CD播放器的汽车横空出世，进一步丰富了中控台的功能。

图为传统车载磁带播放器

车载电子设备的发展缓解了乘员出行中的枯燥氛围，但随着汽车技术的成熟，车内电控单元逐渐增多，模块之间的互联压力变得越来越大（例如，有的子系统需要控制执行器和接收传感器反馈）。各家车企迫切需要一种安全、经济、便利的车内子模块总线互联架构，以此来满足日益增加的数据传输需要。

20世纪80年代，博世和英特尔联合开发控制器局域网络（Controller Area Network,CAN）总线系统，用于车内电子控制单元（ElectronicControl Unit, ECU）的数据通信。CAN总线系统的应用减轻了数据传输压力，将车载电子带入了高速发展阶段。

20世纪90年代开始，车载嵌入式电子产品种类日益增多，进而出现了车载娱乐信息系统（In-Vehicle Infotainment，IVI）的概念。在这个背景下，平台化及模块化开发的需求明显，车载操作系统得以应用，但由于显示屏技术还不成熟，密密麻麻的按键让实际操作非常困难。

为解决这一难题，2001年，宝马7系引入中央显示屏，标志着液晶屏正式进入汽车座舱，奠定了随后车机系统的主要形态，汽车内饰开始显示出炫酷的科技感。提高显示屏的分辨率和响应速度成为这段时间的重要发展目标，智能座舱逐渐幻化成型。

中央显示屏的引入可以帮助人们解决过去的诸多问题，如出远门或者前往陌生目的地时的导航等。此外，由之带来的信息集中和层级特性也帮助人们释放了车内空间，只需要保留车窗等重要实体按键，其他的便可收入一屏之内。

图为大众桑塔纳车载娱乐系统

图为宝马7系中央显示屏

2006年，美国开放全球定位系统（GPS）民用化，基于触屏显示的导航功能成为推动座舱电子化的强劲动力。

2012年，特斯拉ModelS在美国上市，搭载17寸嵌入式中控屏幕，基本取消物理按键。

技术的进步推动着万物互联，也推动着领域融合与借鉴。HUD是普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器，其最早出现在军用飞机上，以降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌握。随后，因为 HUD 的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。因为硬件成本高，交互体验一般，HUD在汽车行业的应用虽不广泛，但近几年也备受关注。

2014年，HUD厂商Navdy发布集导航显示、语音交互、手势操作、收发邮件等功能于一身的后装HUD产品，如下图所示。

图为NavdyHUD

互联的一个重要体现是跨平台，除了我们耳熟能详的手机、PC、智能家居等，车机也逐渐走向开放。2014年，安卓Auto和苹果CarPlay分别发布。安卓Auto是谷歌推出的专为汽车所设计的安卓系统，旨在取代汽车制造商的原生车载系统来执行安卓应用与服务并访问与存取安卓手机内容。

CarPlay是苹果公司发布的车载系统，它将用户的iOS设备与车机系统无缝连接，用户体验也延续苹果家族设计风格。2016年6月13日，苹果在全球开发者大会（WWDC）上表示，该公司的智能车载系统CarPlay将与iOS10一同更新，成为新版苹果地图和 Siri 的最佳搭档。2017年3月，马自达宣布，将安卓Auto 和 CarPlay功能加入其产品阵营当中。

图为安卓Auto

图为苹果CarPlay

此外，座舱的发展也得益于材料技术的突破。2018年国际消费电子品博览会上，伟世通发布智能座舱系统 SmartCore，其基于域控制器整合车载中控和仪表盘等座舱零部件，代表主流域控制器方案开始向市场推广。

图为伟世通SmartCore

2020年，智能座舱方案陆续面世，包括主机厂、供应商及科技互联网公司纷纷进军智能座舱领域：阿里旗下斑马网络发布新一代智能座舱系统；华为智能座舱解决方案发布，三大平台应用于汽车领域。

图为华为智能座舱解决方案发布

从以上描述中不难看出汽车座舱的演变特点之一：功能从分散到集中，控制从独立到整合。如果将中控屏的出现视作智能座舱的起点，那么智能座舱的发展经历了整体基础一细分产品一融合方案的格局变化。先是整体的电子电器架构和操作系统的出现，随后各细分产品逐渐装载到车上，如今的趋势是各产品的整合协同。

从感官上来看，座舱智能化拓展了乘员与车的交互方式，正在逐步引领乘员与车的交互走向多元化。

从一开始的全物理按键交互（触觉），到触屏控制（视觉开始登上舞台），再到多模交互（语音、手势、视觉等新技术的出现以及融合），技术成熟之后的智能助手、人机共驾等，都体现了座舱在人机交互方面的创新推动作用，且逐渐向着个性化、高情商、简单便捷的方向贴近，感知更加多模、决策更加主动、交互更加人性。随着技术的进一步发展，未来座舱的体验也会迎来更大的突破。

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