智能座舱成为汽车和科技都想“染指”的领域,如何打破同质化找到创新点?

闭门造车 2022-06-15

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6322 字丨阅读本文需 15 分钟

当初代Phone横空出世时,乔布斯曾说:“无论是Mac、iPod 还是 iPhone,它们的革命性创新都体现在人机交互方式的进化。”如今看来,汽车走过的路,与手机惊人的相似。

从功能机向智能机的演变,手机上的物理按键被越来越大的液晶屏所取代,语音、手势等操作就可以丝滑地完成指令。汽车座舱同样也经历了从机械式向智能化的演变,早期的驾驶座舱主要由机械表盘和简单的娱乐系统构成,当座舱娱乐系统不断丰富,交互方式也从物理按键变为完全的触控和语音交互。

人机交互方式的改变不可逆,这是全行业的共识。特斯拉、蔚小理等不断用智能座舱给自身产品加持,传统车企在竞争压力之下也想尽办法丰富座舱玩法。从消费端来看,据IHS调研的数据显示,中国消费者购车的关键因素中,座舱智能科技水平是仅次于安全配置的第二大指标,重要程度超过动力、价格、能耗等因素。因而,智能座舱也成为了一个必讲的故事。

但智能座舱到底智能在哪儿?堆料式的智能体验真的是消费者想要的吗?千篇一律的智能座舱亮点介绍背后,车企之间又如何拉开差距?这都需要行业进行进一步的思考与验证。

什么是智能座舱?

智能座舱,顾名思义,就是对汽车内部乘坐空间进行升级,使得驾驶和乘坐体验能够更加智能化。目前双屏交互、智能语音、车联网、OTA,是市场主流智能座舱的基本配置。

从技术应用层面简单分类,当前的智能座舱主要由硬件、操作系统和交互系统三部分构成。

硬件层面,在智能座舱中基础的元件是ECU(Electronic Control Unit),即电子控制单元。它被称为车载电脑,是汽车控制的基本单元,与普通电脑相似,ECU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。

在由智能座舱和自动驾驶技术构成的汽车智能化趋势中,一台车往往需要安装的ECU往往多达100-200个,数量庞大且不易控制。这就对汽车的智能架构和算法算力,提出了更高要求。因此,汽车芯片也经历了从MCU(Micro Controller Unit,微控制器)向SoC(System on a Chip,系统级芯片/主控芯片)转移的过程。

在智能座舱中,“车载信息娱乐系统+流媒体后视镜+抬头显示系统+全液晶仪表+车联网系统+车内乘员监控系统”等一系列复杂的融合体验,都需要依赖智能座舱SoC芯片。

芯片算力的提升,推动了汽车电子、电气架构的演进。当下车内所有电子单元(除自动驾驶控制单元外)统一都由一块芯片来控制,这跟手机上基于SoC芯片的控制架构几乎一模一样,“一芯多屏”是现在车企的主要选择。

智能座舱的三大主题

根据国君证券计算机研究团队最新的市场调研显示,在最新发布或即将上市的电动车“一芯多屏”智能座舱方案中,高通芯片的市场份额高达90%,几乎处于完全垄断的地位,比在手机芯片上的优势还要明显。

目前,高通的机车芯片已经出到了第四代,搭载有高通芯片的车型众多,包括理想ONE、小鹏G3、P7、蔚来ET7,以及长城、威马的多个车型。

高通芯片能够在汽车领域占据绝对头部的位置,与其已经在手机上已经完全适应了安卓系统丰富的应用生态有极大关系,技术从手机平移到汽车,几乎不存在障碍;另外,高通芯片并不受美国供应链制裁的影响,供货也比较稳定。

除了高通之外,在智能座舱芯片领域,其他的竞争者还有面向高端市场的英特尔、联发科,NXP、德州仪器、瑞萨电子等传统汽车芯片厂商,其产品则主要面向中低端市场。

尽管这一块市场更多被国外大型厂商占据,不过国内也有不少厂商开始涉足。从2018年布局开始,芯驰是目前国内唯一四证合一的车规芯片企业。其生产的智能座舱芯片X9系列,能够满足最多 10 个屏的全功能旗舰座舱使用。

在软件方面,汽车产业和手机行业异曲同工,操作系统构成了一台设备的生产力基础。哪吒汽车董事长方运舟就曾表示,汽车作为一个比手机更大号的智能电子终端,拥有汽车属性的操作系统是核心。

目前,智能座舱OS基本被QNX(黑莓)、Linux、Android三大阵营所垄断,本土企业的操作系统也大多基于他们所二次开发。在全球市场中,由于QNX系统安全性和稳定性较好,占据了较大的市场份额,而在国内,由于Android生态的广泛应用,因此自主品牌和新势力大多基于此定制操作系统,小鹏、蔚来、吉利、比亚迪等均是如此。

众所周知,无论是手机还是汽车领域,操作系统是一个赢者通吃的生态,一旦某个市场的操作系统确立市场格局之后,后来者就很难实现追赶。从这一点也可看出,被逼上梁山自研系统的华为,有多不易。

“华为开发者大会2021”上,华为智能汽车解决方案BU CEO余承东无不骄傲地表示,“目前鸿蒙升级用户已经达到了1.5亿,成为史上发展最快的智能终端操作系统。”而根据华为内部“车就是长着四个车轮的手机”的论调,HarmonyOS“上车”并不令人意外。

当前市场上,除了和华为深度绑定的赛力斯,北汽于2021年4月发布的ARCFOX极狐阿尔法S华为HI版也搭载了鸿蒙OS智能互联座舱,另外北汽推出新款燃油SUV车型,同样将搭载鸿蒙OS。

作为车企自研系统,鸿蒙OS的向外拓展之路的确不好走。在当前的市场环境中,包括蔚小理等新势力,以及大众、通用等传统车企,都在逐渐打造属于自己的OS,参与智能化竞争。在第二梯队的哪吒汽车,此前也透露过正研发智能汽车操作系统的消息。

有了芯片和操作系统打底,交互就更加直观了。操作交互主要包括语音识别、人脸识别、触摸识别、生物识别等方面。

其中基于人脸识别技术的DMS(疲劳驾驶预警系统)是整车中常见的交互配置。根据美国高校的研究发现,特斯拉Autopilot激活后会明显降低驾驶员的专注能力,从安全角度衡量,当汽车达到L2级辅助驾驶能力时,对驾驶员的监控就成了必要。

2018年5月,中国交通运输部颁布文件,规定为了解决疲劳驾驶安全隐患,要求长途客车等车种必须安装视频监控报警装备,由此DMS市场便在国内获得井喷式增长。

DMS系统是通过车内摄像头,对驾驶员状态进行监控,结合行车时间、行车速度等因素,判断驾驶员是否处于疲劳和分神状态。这是一项看似门槛很低,但对感知技术和产品设计能力要求相当高的技术。

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。此外,国内市场上还冒出了一大批声称具有研发、量产DMS系统与设备的技术创业公司,一些在安防领域做人脸识别的公司也试图在这里插一脚。

想做这一块的人,一开始可能会觉得技术并非有那么高的门槛。” 车厂一级&二级供应商Minieye座舱感知事业部负责人杨一泓在接受采访时曾表示,尽管它的算法精度要求的确没有舱外(ADAS、自动驾驶)要求那么精确,但这种要求(DMS)是更加“理性”的,是一种后处理的逻辑。

在智能座舱中有两大人工智能交互系统,一种是像DMS一样基于视觉,另一种则是基于语音。

随着座舱SOC算力能够支持AI,座舱语音助手能够解决的问题也越来越多。近期,蔚来汽车便与小度达成了合作,双方将围绕提升车载语音系统的升级,来改善汽车的人机交互体验。

目前,车内智能语音助手的主要供应商有百度、科大讯飞、云知声、思必驰等公司。

靠语音起家的科大讯飞,在车内智能音频领域布局很深。去年广州车展前夕,科大讯飞发布了智能音频管理系统——飞鱼音频管理系统。其最大特点就是与车载功能和车辆系统进行深度融合,还可根据整车厂的需求进行定制化配置。

与其他技术环节海外公司占据主导不同,在智能座舱的AI中文语音服务提供领域,中国本土公司有着得天独厚的优势。

在智能座舱的交互体验领域,像苹果这样的巨头科技公司也有着很深的介入。得益于在手机、操作系统等方面的完整生态,苹果也将这些优势平移至车舱之内。

2022 年的全球开发者大会(WWDC)上,苹果发布了可以让手机与车机交互的新一代产品 CarPlay。新 CarPlay 不仅有漂亮的 UI 设计和交互,还可接管包括仪表盘在内的所有屏幕,调节空调、座椅和音响。如今的CarPlay,已不再仅仅是一个简单的应用,而是一个可接管车内系统,并带动应用服务的生态。

尽管目前苹果对于CarPlay的设想大多还停留在PPT阶段苹果的优势在于,但市场上的高端车车主,使用iPhone的比例较高,这给CarPlay的普及提供了先决条件,毕竟,车载APP、手机APP分属不同生态,在实际使用交互过程中或多或少会出现兼容问题。一旦将手机和车内系统打通,可以给用户带来极大便利。

对于苹果来说,现在最关键的问题在于,有多少整车厂会为CarPlay开放全部车型、全部配置。

总体来看,智能座舱是一个复杂的系统工程,有着较高的技术门槛。在国内,即便像百度、腾讯这样级别的玩家,也在不断探索之中。

不久前百度旗下品牌集度发布了一款“汽车机器人”概念车Robo 01,这一产品被李彦宏称为“一台有四个轮子的机器人”,其中以高通第四代骁龙汽车数字座舱平台-8295芯片为内核的智能座舱也是一大亮点。

造车之外,百度在智能汽车座舱交互整体解决方案中也有很多动作。以百度Apollo智能车联为代表,百度从AI领域入手,全面深入到汽车供应链环节。目前百度Apollo打通了语音、视觉、姿态、情绪等多个原始形态的交互入口,小度助手还可支持用户建立专属的虚拟智能助手。

总体看来,百度Apollo智能车联的产品涵盖从后装到前装的形态,百度正在逐渐搭建起自己在汽车链条中的生态。

腾讯也以ToB供应商的角色向整车厂提供车联网服务。去年底,腾讯发布了TAI4.0智慧座舱解决方案,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,全民K歌、腾讯会议、3D城市探索等功能也将逐步上车。目前腾讯已与35家车企形成了合作。

腾讯车联总经理王万曾表示,“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。”对于不造车的腾讯来说,智能座舱是其延续社交基因和优势的领域。通过将自家应用和内容生态移植进车,腾讯对用户生活的介入也在不断加深。

繁杂的技术环节,众多玩家参与其中,智能座舱领域呈现出“乱花渐欲迷人眼”的态势。可以预见的是,市场和行业对于智能座舱的高涨热情,还将推动更多参与者卷入其中。

智能座舱渗透率爆发拐点已至

需求端已充分催化,年轻世代成新车消费主力。根据公安部统计,截至2020年 12月31日,全国机动车驾驶人数量达到4.56亿,其中85后、90后的人数占比44.81%。 根据亿欧智库的统计,2020年汽车消费群体中85后、90后已经占据68%的比例,成 为新车消费的绝对主力。85后、90后年轻人在购车需求中也更注重科技感的交互体 验、酷炫又富有个性化的车机设计。

目前已量产上市的主流车型中,全系标配采用座舱域控制器方案的车型包括: 特斯拉全部车型,奔驰A-S级全部车型,红旗H9、ESH9,广汽Aion S、LX、V,小 鹏P7,瑞虎8 Plus。顶配采用座舱域控制器方案的车型包括:东风启辰T90。

根据中汽协的产销数据(不包括进口),若仅考虑以上提及的几款标配座舱域 控制器的主流车型,其在2020年的销量总计约85万台,2020年全国乘用车累计销量 2017.8万辆,预估目前国内市场座舱域控制器方案的渗透率约为4.2%。

从主流车企的布局情况来看,近几年配置座舱域控制器的量产车型逐年快速增 加,尤其是2020年下半年上市的新车车型配置比例增长迅猛。根据部分车企近期公 开披露的新车规划与改款情况,包括大众MEB全系车型、奥迪全系车型、奔驰全系 车型、上汽智己、蔚来et7、长城摩卡等上市新车都将配备座舱域控制器的方案。

整车的智能化升级绕不开EEA域集中,然而相比其他域融合需要涉及到动力、 底盘等功能安全要求高的部件,座舱域一直相对独立且安全等级较低,因此相对容 易实现。目前供应商提供的座舱域控制器的方案已经成熟,而且由于安全等级较低 (ASIL-A、B),也不存在法规限制的问题。

座舱域集中的改造在燃油车上也容易进行。比如大众已经在传统燃油车的MQB 平台上率先完成车机部分的改造,于2018年推出了基于座舱域控制器的第三代MIB3 车机系统,尽管MQB的骨干部分还是基于传统CAN总线,但是车机部分已经完成了 以太网的改造。

座舱域控制器成本有望进一步下探。在前几年作为新产品刚推出时,座舱域控 制器由于较高的软件开发成本,整体成本都还较高,但是实际上其硬件成本相比分 域式方案更低。当更多主机厂选择座舱域控制器方案,销量增加带来的规模效应将 使得软件开发成本被逐渐摊销,座舱域控制器的成本有望在未来进一步下探。

我们认为汽车的智能化不仅体现在智能驾驶上,智能座舱也是决定产品力的关 键因素,车企有望借助智能座舱打造自己的差异化定位,从而建立自己独特的产品 竞争力。

智能座舱未来机会点

1. 大屏、多屏趋势下,HMI的合理设计成挑战

手机、平板等移动互联网终端设备培养了用户对液晶屏及触控的使用习惯,带动车载液晶显示器增长。液晶屏数量、尺寸大小也成为主观衡量车辆科技感、是否高端、气派的标准之一。

过去的仪表盘、中控屏电子屏已逐渐被液晶显示屏替代。除驾驶员区域,显示屏的布局已向副驾驶、后排位置延展,更多的承载信息娱乐系统。

另外,汽车物理设备电子化的趋势,推动车内显示屏数量进一步增长。典型的包括电子后视镜、流媒体后视镜、透明A柱等,目的是为驾驶员同步更广的车外视野及其他数字信息。

这里需要提到的是,现阶段驾驶员液晶显示屏更多集成安全功能,以及导航、蓝牙、多媒体等交互信息,始终将驾驶安全摆在第一位。

因此,在仪表盘、中控屏尺寸有限,显示内容、交互功能日趋增多的情况下,HMI(人机交互,Human- Machine Interaction)的合理设计尤为重要,包括功能安全图标、交互信息的布局,核心在于保证不影响驾驶的前提下,同时做到快速指示、交互友好、UI酷炫并且不死机。

2. 感知器件丰富、多样,与安全驾驶挂钩并做到更精准的识别

类车外环境感知之于辅助/自动驾驶,车内环境的智能感知之于智能座舱同样重要。尤其在L2、L3级自动驾驶“人机共驾”阶段,驾驶员监控系统(DMS)愈发受到重视,能做到对驾驶员的潜在危险驾驶行为进行预判和提醒,而DMS与ADAS系统数据的融合,则能达到进一步对安全驾驶干预的效果。

同时,DMS的功能和应用也得到延伸扩展,包括检测范围的进一步覆盖副驾、后排的乘员监控系统(OMS),实现人脸、年龄、身份、情绪识别, 物品(遗留物)检测,基于身份ID的定制化智能服务和交互等。

相应的,车内传感器的种类和数量将得到丰富,根据优势、特点, 各不同传感器的适用范围也不同。

3. 移动端应用上车,互联网玩法给行车期间增添便捷性和趣味性

在业界倾向于将汽车视为下一代超级移动平台的情况下,消费互联网应用上车势不可挡,涵盖出行、信息娱乐、社交、办公等方方面面。而智能座舱应用体验长期滞后于智能手机、PC的情况也将因为车联网得到改善,主要体现如下:

1)信息娱乐

在线的信息娱乐内容将越来越丰富,并能借助大数据以便捷、高效的方式分发给用户。比如,定制化导航、音频信息的聚合,能基于用户数据(习惯、喜好)给用户推送相应的内容,或实现手机和车机端内容无缝衔接,让用户不必频繁搜索、切换内容、APP而影响体验。此外,游戏、视频等能够给乘员提供多元的娱乐方式。

2)社交、LBS服务

未来车端的LBS(Location Based Services,基于位置的服务)、社交应用将得到挖掘,其潜在的商业价值足够巨大。比如目的地周边停车场、餐饮、娱乐推荐,旅游目的地指引等,社交方面则涉及到视频通话、沿途风景vlog拍摄并一键分享,旅途过程中组队友、聊天等。

3)移动办公

中短途出行中,上下班通勤在用户行车场景中占高比例。如何提供一个良好的临时办公环境可作为一个重要考量方向,包括车内轻办公、视频会议等相关软硬件应用设计。

4. 多模交互融合:科技感十足、交互更智能

驾驶者不再只是将车作为代步工具,而是将车视为可以满足娱乐、办公需求的个性化智能移动空间,要求车需要具备精准的感知和理解行为的能力。

这种理想的用户体验需要依靠完善的多模态人机交互体系,再根据大数据库和深度学习算法对信息进行反馈。

比如当驾驶者输入的语音含有代词等模糊性词语时,仅依靠语音交互就会产生语义歧义,导致不能准确理解驾驶者行为和用意, 而要准确描述目标可能需要大量的语句才能实现,耗费驾驶者较多的时间和精力,从而使交互体验大打折扣。

而完善的多模态人机交互体系,可以在语音交互的同时配合眼动仪进行视觉追踪,方便快速地捕捉到驾驶者的目标,大大提升交互的准确性和便捷性。

目前许多车企的智能座舱已具备语音交互、手势识别、触摸操控、视觉分析等多模态交互技术,但是还需要将功能进一步加深,直到准确适用于各种用户场景,形成完善的系统。

5. 基于场景进行功能设计

目前很多车企所说的智能座舱,本质上其实是移植了智能手机各项功能的车机系统,更多的是大量伪需求的混杂。功能堆砌和拼盘化是当前智能座舱的特点,大多智能座舱都具备丰富的功能模块,但是目前很多的功能设计在实际的使用场景中用户完全用不到。

智能座舱的设计更多的应该通过全方位挖掘分析用户在不同使用场景下的痛点问题和真实需求,找到交互方式、功能体验上的创新技术及方法,最大程度的提升用户在真实场景中的体验感,为用户提供“人-车生态系统”的完整价值体验,从而提高用户留存。

6. 应用增强现实、虚拟现实等新兴技术

随着智能网联技术的快速发展,智能座舱受到消费需求、政策支持等多重驱动因素的影响,为汽车产业带来新的机遇,正在成为企业们争夺的高点。

在座舱搭配的大屏、多屏等基础硬件设施差别越来越小的当前,新兴技术等差异化功能的应用变得更为重要,可以更为有效地提高产品竞争力。

例如,增强现实抬头显示技术可以更加直观地为用户提供车道偏离预警、碰撞警告、周边信息提示等功能。相较于传统的抬头显示系统,不需要驾驶者不断切换视焦,避免频繁切换出现危险。虚拟现实技术在给智能座舱带来科技感的同时,可以根据乘客喜好随意改变汽车内外部环境,增加行驶过程中的趣味性和娱乐性。

智能座舱的技术趋势就是趋向于兼顾驾驶体验和乘坐体验,通过不断发展新兴技术来不断满足驾驶者和乘客的安全性、舒适性、趣味性、个性化等各种层次的需求。

文章来源:深响DeepEcho,未来智库,人人都是产品经理

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