智能座舱的核心部件是什么?海内外争相布局,谁能抢先拿下这块价值高地

闭门造车 2022-04-01

德赛西威智能硬件场景应用

5730 字丨阅读本文需 13 分钟

伴随着电动车销量在2021年的巨大胜利,汽车智能化逐渐被提到台前。智能座舱作为一项车内服务,目前被越来越多的车厂提出,并作为主要卖点和议价手段。例如,还未正式亮相,却早已通过官方“剧透”钓足外界胃口的理想L9。车载5屏+HUD的配置,从观感上就令消费者”想入非非“。

所谓智能座舱,指的是对汽车内部的乘坐空间进行改造,使得驾驶和乘坐体验能够更加舒适和智能化。根据GGII的报告,目前双屏交互、智能语音、车联网、OTA,是目前市场主流智能座舱的基本配置。座舱可以显示更多信息、更好的保障车内驾驶安全、提供车内更舒适的驾驶环境,是智能座舱的核心产品理念。

智能座舱的核心组成部分

目前智能座舱主要构成可以分为硬件(座舱芯片、HUD、电子后视镜等硬件)、软件、操作交互(语音识别、人脸识别、触摸识别、生物识别)的三大部分。

智能座舱硬件

汽车SOC

一说到智能系统的硬件,座舱芯片是容易被忽视却是最重要的存在。ECU(电子控制单元)是汽车控制的基本单位。

ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元, 又被称之为车载电脑。它和普通的电脑一样,由微控制器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)等大规模集成电路组成。

据ICVTank统计,在全球汽车电子市场占比份额中,恩智浦、英飞凌和瑞萨名列前茅,分别占据14%、11%、10%的市场份额。总体来看,全球汽车供应商竞争格局比较集中,排位前八的企业占据60%+市场份额。

随着传统汽车的电气化发展,目前在汽车中安装数量达到100-200个ECU之多,数量多且不便控制。在集中式E/E架构下,新增的域控制器被集成了更多的功能。这使得主控芯片若要与其职能相匹配,那算力必须随之提升。在此趋势下,汽车芯片将从MCU(Micro Controller Unit,微控制器)向SoC(System on a Chip,系统级芯片)开始转移。

车载SOC能够减少内部算力的冗余,避免ECU数量膨胀,减少设计算力总需求。可实现多个应用共用一套硬件装置,有效减少硬件数量。同时,集中式架构可以统一交互,可以节省汽车电路的线束布局,整车质量减轻。

目前SOC传统汽车芯片厂商主要有瑞萨、NXP、德州仪器等;消费芯片厂商则以高通、NVIDIA、Intel、三星、联发科为主;自主品牌则包含华为、地平线、杰发、芯驰等。

流媒体后视镜

流媒体后视镜就是通过车辆后置的一枚摄像头,实时的拍摄车辆后方的画面。能够将无损、无延迟的画面在中央后视镜显示屏呈现出来。即以摄像头的视角,观察车辆后方的真实情况。相比于传统玻璃后视镜,能够减少视觉盲区,还能提高夜间画面清晰度。国内供应商主要包括凌度、贝思特、华阳集团、台北研勤科技、360 安全科技、小蚁科技、嘉丰卓越、捷渡、好帮手等。

HUD抬头显示

HUD,即汽车抬头显示仪,可以把重要的信息,映射在风挡玻璃上,使驾驶员不必低头就可以看清重要汽车信息。

HUD基本原理就是将信息光源通过反射映照在显示板或者前挡风玻璃上。HUD当前有三种主流投影成像技术。其中,C-HUD是一种将信息镜像到透明面板;W-HUD将信息直接显示在挡风玻璃上,驾驶员看到的是虚拟图像,通常距离驾驶员的眼睛约2m;AR-HUD,具有数据融合和图像处理功能,可将图像精确地绘制到道路上向驾驶员导航。

虽然HUD当前仍属小众,但HUD对于终端使用者来讲却十分重要。无需低头就能看到所需信息且不遮挡视野。这在行车安全和交互便捷极大的提升了驾驶过程的便利与安全。目前HUD市场由主要由国外供应商控制,包括日本的日本精机、电装;德国的大陆和博世。但国内供应商如华阳集团、水晶光电、京东方、泽景电子、未来黑科技、点石创新等,也在积极寻求落地中。

智能座舱软件

座舱操作系统

操作系统(Operating System,OS)是指控制和管理整个计算系统的硬件和软件资源的窗口。在软件定义汽车的大趋势下,车载OS是实现传统汽车向智能汽车升级的关键。在大的方向上,车载OS可分为域控制器底层OS和二次开发OS。

域控制器底层OS涉及底层操作系统和所有组件。目前形成QNX(黑莓)、Linux、Android 三大阵营割据,其中QNX占据绝对优势。

二次开发OS:基于Linux或Android等基础型操作系统进行有限的定制化开发,不涉及系统内核更改。大部分的主机厂一般都选择开发ROM型操作系统,国外主机厂多选用Linux作为底层操作系统。国内企业,目前阿里基于Linux 系统内核开发出 AliOS,鸿蒙系统(Harmony OS)同样基于Linux系统内核开发。

除了Linux系统之外,由于国内Android应用生态广泛,国内自主品牌和新势力大多基于Android定制汽车操作系统。如比亚迪DiLink、奇瑞GKUI、蔚来NIOOS、小鹏XmartOS等。

域控制器底层OS和二次开发OS之间的差别在于是否拥有完全的车载操作系统架构。在汽车电子设备的控制中,座舱操作系统的运作模式是通过虚拟机的方式整合在一个系统中的。域控制底层OS能够在虚拟环境下,能够直接调度CPU、内存和I/O等硬件资源,并允许多个操作系统在虚拟机的协调下可以共享算力。

同时还让每个操作系统可以保持彼此的独立性,可以说是“全知全能”了。但缺点是需要通过车规级标准的验证,而且研发非常昂贵。而二次开发OS虽然不能从底层算力的组织上直接控制汽车电子设备。但优势是可以规避从0开始研发到验证的耗时和经费,能快速实现座舱系统的落地。

二次开发OS按照对系统资源调用能力由高到低分为三种。标准的定制化操作系统,从系统内核到应用程序层级进行深度重构,可以对硬件资源进行更进一步优化。ROM方式,基于需求定制化汽车服务及以上层级,下层则基于Android系统自有架构。有点类似我们给手机“刷机”一样。超级APP方式,只在应用层调系统已有接口实现相关功能,其余层级则完全沿用已有系统架构。

目前绝大多数外企车厂、零部件供应商(如奔驰、宝马、博世等)和国内造车新势力在座舱系统的搭建上,是选择自建技术团队解决需求。他们通过在底层操作系统基础上进行定制化开发,形成自己独有的车载系统。

当然,也有车企选择与互联网公司合作,直接搭载合作伙伴所开发的车载系统,如上汽荣威。目前国内能够提供该服务的厂商并不多,比较知名的有中科创达、东软集团、诚迈科技、四维图新以及德赛等。

OTA

OTA(Over the Air Technology)即远程在线升级技术,通过网络自动下载升级包对车辆自动升级。OTA分为两种类型,SOTA:软件远程升级,远程给汽车软件系统进行升级和完善。主要服务于车载信息和娱乐系统。

FOTA:固件远程升级,远程给汽车固件系统进行升级和完善。主要服务于自动驾驶和动力系统。 OTA技术的应用,能够让用户不再需要把车开到4S店,在任何一个有网络的地方就可以对车辆进行升级。例如特斯拉曾出现刹车逻辑Bug,通过OTA升级,很快就能修复而不需要召回或维修。目前可进行OTA升级的系统包含:中控屏界面、操作按钮、娱乐系统、刹车系统、油门踏板力度等。

当前汽车系统虚拟化后,任何一个汽车电子系统的部分都可以通过OTA来实现座舱系统的接管。可以说OTA不仅是保障汽车安全和省心省力的保障,同时也是汽车智能化路上的“加油站”。

座舱智能交互

智能座舱的人机交互是建立在AI技术的辅助驾驶功能。利用AI和传感器的配合,提高驾驶安全和提升座舱互动便利。

DMS

DMS(驾驶员监测系统)是检测驾驶员出现疲劳及其他异常驾驶状态的辅助设备。DMS系统基于摄像头和近红外技术,从闭眼、凝视方向、打哈欠和头部运动等,检测驾驶员状态。若出现情况能及时语音灯光提示,起到警示驾驶员,防范驾驶严重事故的作用。目前DMS在我国在“两客一危”上已经普及,作为保障乘用车安全和交通违章辅助设备而存在。

目前主流服务提供商包括法雷奥、博世、大陆、电装、伟世通、维宁尔等,在中国企业中有海康威视、百度、商汤科技、大华等。

语音助手AI

早在中控屏还是“车载导航”的时期,人们就已经采用说话的方式查询目的地了。但彼时的座舱语音还只是简单的语音识别,识别率低尚且不说,智能就更谈不上了。但在座舱SOC算力能够支持AI的今天,座舱语音助手能够解决的可不止查地图这样的功能。

目前语音助手在识别准确率提升之后,还能够完成声源定位、语义理解、单句多任务等功能。例如声源定位可以让后排右边的乘客仅说出打开我的车窗,就能实现精准定位,打开车窗。

而语义理解能够凭借粗略描述就能精准反馈结果。单句多功能可以打破原先的“一句一操”的呆板互动,变成一次性从关上车窗、打开空调、导航的连贯操作。可以说语音助手的终极目标是替代用户完成所有在车内需要动手的操作。

国内供应商主要有百度、科大讯飞、云知声、思必驰等。虽然他们作为中国公司,在服务AI中文语音具有得天独厚的优势,但AI前期漫长的积累也是他们独一无二的优势。

不止车企把智能座舱作为宣传亮点,在太平洋汽车网制定的汽车智能化ICT300评测标准中,智能座舱的分值要高于性能分值,分值占比为1/3,仅次于自动驾驶。与此同时,智能座舱也带动相关次级供应商兴起,据天眼查APP查询,与智能座舱相关企业数量已经达到211个,赛道火热程度可见一斑。

从车企把智能座舱作为卖点到智能化评测标准的分值倾斜,不难发现,智能座舱在自动驾驶技术有重大突破之前,很可能将长期成为行业焦点之一。那么,智能座舱将对汽车行业产生什么影响?互联网巨头又是如何参与其中?

腾讯、阿里、华为,各打各的算盘

众所周知,汽车座舱是与驾驶体验紧密相关的重要部件,随着汽车技术的演化,座舱的底层技术、形态和功能也在逐步进化。然而,随着新能源汽车的需求增长和云计算,IoT、自动驾驶等技术的出现,汽车座舱相关技术大爆发,面临前所未有的变革,也给互联网巨头们的入局提供了机遇。

传统互联网巨头基本都在布局智能座舱,但他们的区别其实很大,各自的基因不同,企业所面临的挑战也不一样,这既成为他们布局智能座舱的初衷,或许也在某种程度上预示了未来的格局。

腾讯:C端应用+内容生态

对于不造车的腾讯来说,智能座舱其实是最容易延续社交基因优势的领域,这里隐藏着腾讯的野心,但腾讯却表现得比较低调。

腾讯车联总经理王万谦虚地表示,“对车最理解、对驾驶体验最关注的,一定是车企。腾讯的角色是提供数字化助手、工具箱。”

近日,腾讯发布新一代智能座舱解决方案TAI4.0,升级了车载版微信,增加了车机导航、位置分享等C端应用基础功能。在此基础上,全民K歌、腾讯会议、3D城市探索等功能也已经就绪。

不难发现,腾讯对于智能座舱的布局隐藏着一颗野心,通过把自家的移动端应用和内容生态迁移到车内场景,把汽车变成工作的“第二空间”和休闲娱乐的“第三空间”。

阿里:云计算赋能下的平台化OS

今年10月,阿里和上汽合资的斑马智行发布AliOS智能驾驶系统内核,将于明年免费提供给车企,目的是通过车机操作系统实现智能座舱、自动驾驶等软件的融合。

操作系统是一条很难啃的赛道,阿里没有腾讯一样的生态,之所以有底气去做,其中一个原因是阿里在国内云计算领域的领先地位。车机应用跟移动端应用一样,很多都是分布式应用软件,阿里在云计算领域处于国内头部地位,意味着已经掌握对云、边、端等数据资源进行统一调度的主动权,相当于“曲线”提高了操作系统的效率。

此外,阿里也像腾讯一样也为车企提供地图、语音等基础服务工具包,以此作为自己可以主导的应用生态地基。但是,整体来看阿里毕竟是做底层操作系统,和腾讯之间的竞争基本不在一个维度上,反而和华为之间有很大的竞争。

华为:被委以重任的HarmonyOS智能座舱

华为的情况比较特殊,其布局智能座舱的意图和商业价值要分两个阶段来看。

短期内,华为是借智能座舱这一场景大力推广自己的HarmonyOS。受到美国打压后,华为手机业务损失惨重,甚至卖掉了子品牌荣耀。就像百度重注AI一样,华为对鸿蒙寄予相当的厚望,毕竟1.6亿是一个操作系统的“生死线”,华为想要快速完成这个目标。

据了解,华为在座舱软件应用上的布局可谓相当积极,HarmonyOS智能座舱系统涵盖娱乐、游戏、亲子等多种车载场景,已有超180款应用。通过这种“沙地造森林”式的打法,华为车载APP在数量上甚至超过了在应用生态上更有先天优势的腾讯。

但其实车机应用生态的争夺战上,孰强孰弱还有很强的不确定性,毕竟腾讯将来还可以将数不清的小程序移植到车内。

在对开发者的支持层面,华为和腾讯都在发力。华为面向开发者提供座舱开发指南、HMS-A文档、Samples代码、车机模拟器等支持工具;腾讯也已经基于微信小程序,开发了一套车载原生应用框架,包括包括全语音交互、场景化服务推送等工具包,降低了很多微信小程序开发者跨场景开发的学习成本。

所以,华为和腾讯尽管不在一个层面上,但短期的竞争关系是比较明显的。在智能座舱这个场景内,华为是以应用生态为鸿蒙OS铺路,对腾讯来说,是想把移动端应用迁移到新的场景,也顺便找回部分被短视频夺走的用户注意力。

海外品牌

三星收购德国 AR HUD 软件公司Apostera

三星汽车零部件子公司哈曼近日宣布收购了德国增强现实 (AR) 和混合现实 (MR) 平视显示器 (HUD) 软件公司 Apostera。

哈曼表示,它将把这家成立于 2017 年的初创公司的软件应用到其数字座舱解决方案中。据悉,Apostera 蹭为奥迪 Q4 e-tron 2021 提供 HUD,预计哈曼将把 Apostera 的技术应用于其数字座舱 (信息娱乐) 产品。

官方表示,Apostera 的混合现实解决方案在与硬件无关的软件平台中结合了增强现实、机器学习、计算机视觉和传感器融合。

三星子公司表示,结合哈曼的数字驾驶舱产品组合,这些新的软件解决方案将弥合物理世界和数字世界之间的差距。

1月4日,惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司(以下简称“德赛西威”)与高通技术公司宣布,双方将基于第4代骁龙座舱平台,共同打造德赛西威第四代智能座舱系统。

德赛西威与高通宣布:共同打造智能座舱系统

德赛西威第四代智能座舱系统具备高性能计算、人工智能引擎、多传感器处理和丰富网络连接能力。作为骁龙数字底盘 技术重要的组成部分,第4代骁龙座舱平台通过强大的性能和灵活的软件配置,满足智能汽车对分区或域在计算、性能和功能性安全方面的需求。

骁龙数字底盘由一整套开放且可扩展的云连接平台组成,利用统一架构带来更高的安全性和沉浸式数字体验,支持下一代汽车在其整个生命周期中的功能升级。汽车制造商可以在其产品线中选择采用骁龙数字底盘所涵盖的任一平台或全部平台,并通过云端的持续升级为其产品提供高度定制化体验。

德赛西威副总裁、技术中心总经理黄力表示:“高通技术公司是汽车智能芯片行业的引领者,也是汽车产业数字化变革的重要推动力量,德赛西威希望与行业领先的合作伙伴一起参与到汽车智能化变革中。结合双方的核心优势,深化在智能座舱领域的研发和技术合作,我们将携手打造汽车智能化解决方案,支持更加美好的出行。”

高通技术公司产品开发副总裁Shyam Krishnamurthy表示:“数字座舱已成为汽车品牌化、差异化体验的代名词。德赛西威与高通技术公司在数字座舱领域保持着长期的合作关系,共同为市场及用户带来面向智能网联汽车的全新独特体验。我们期待能够继续与德赛西威合作,利用第4代骁龙座舱平台为消费者带来顶级的驾乘体验。

沃尔沃发布HUD+交互屏概念

就在本个月前,沃尔沃汽车发布了一张座舱概念图,整体设计与理想L9非常相似。作为乘用车三点安全带的发明者,沃尔沃汽车一直在塑造汽车行业最安全品牌之一的标签。

在这家汽车制造商看来,除了目前市场正在快速布置的ADAS辅助驾驶功能,保证驾驶安全及人机接管的另一种有效方法就是确保眼睛注视前方路面。

大尺寸AR HUD被沃尔沃汽车视为下一个“智能·安全”科技,该公司也在近期完成对以色列科技公司Spectralics的战略投资,后者研发的多层薄膜显示方案可以实现整个前挡风玻璃转换为动态信息显示介质。

和传统的W-HUD相比,AR-HUD更好的结合了ADAS采集到的数据,进行场景融合,通过数字图像与真实场景的叠加,并融为一体。而在供应链侧,不管是大尺寸W-HUD,还是AR HUD,也在快速带动光学、结构、硬件以及软件算法供应商的加速入场。

此外,在小尺寸、低成本可变焦面AR-HUD技术,以及基于TFT的AR-HUD(目前性价比最高的落地方案)光学系统中阳光倒灌问题都在逐步得到解决。同时,对于AR在整车上的应用,也不再仅限于HUD,包括车外投影的智能大灯、动态迎宾灯、全息投影等相关技术也在陆续上车。

智能座舱产业如今仍处在发展的初级阶段,如火如荼的盛景之下不乏危机。2022年,对于智能座舱产业将是关键的一年,也将是一众相关企业奠定基础、抢占先机的时刻,避免内耗,构建良性竞争态势至关重要。

交互精准、场景细分、构建标准、算力爆发、融合竞争等将成为2022年智能座舱产业发展的关键词。

谁又能成为这一行业的领头羊呢?

文章来源:锦缎,第一电动网,高工智能汽车,IT之家,钛媒体APP

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