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對汽車智能座艙未來發(fā)展趨勢的思考和預(yù)判

于德營 劉鍔居

一、汽車智能座艙發(fā)展概述

汽車智能座艙是指采用先進的傳感、計算和通訊等技術(shù)，對車輛內(nèi)部環(huán)境進行實時感知、分析、調(diào)節(jié)及控制，以提供舒適便捷和安全駕乘體驗的車內(nèi)環(huán)境。智能座艙可通過感知駕乘者的身體姿態(tài)、生理狀態(tài)、行為習(xí)慣等信息，與汽車控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互和協(xié)同，實現(xiàn)“千車千面”的個性化駕乘體驗。

（一）汽車座艙發(fā)展歷程

按照實現(xiàn)功能方式，可將汽車座艙發(fā)展歷程分為機械化、電子化和智能化三個階段。20世紀80年代以前屬于機械化階段。汽車座椅、方向盤等部件均為機械件，儀表盤采用簡易的機械指針，配置簡單的收音機，控制開關(guān)主要采用物理按鍵，各部件相互獨立，功能單一。從20世紀80年代至2015年屬于電子化階段。座艙內(nèi)配備單一電子顯示屏，極少數(shù)高端車型開始應(yīng)用全液晶儀表；部分物理按鍵替代為觸摸開關(guān)，娛樂和導(dǎo)航功能廣泛應(yīng)用，此時的電子顯示屏分辨率較低、響應(yīng)速度慢，艙內(nèi)整體集成度和智能化程度較低。2015年之后進入智能化階段，全液晶儀表、大尺寸中控屏、多聯(lián)屏、流媒體后視鏡、語音交互、抬頭顯示等新技術(shù)開始應(yīng)用，智能感知和場景化服務(wù)不斷增強，信息娛樂系統(tǒng)功能逐漸豐富，交互方式趨于多樣化，智能座艙功能集成度持續(xù)提高。

（二）汽車智能座艙分級

根據(jù)中國汽車工程學(xué)會2023年5月發(fā)布的《汽車智能座艙分級與綜合評價白皮書》，智能座艙可按照人機交互、網(wǎng)聯(lián)服務(wù)、場景拓展三個技術(shù)維度分為L0—L4五個級別，在人機交互維度，按照座艙任務(wù)的執(zhí)行過程表述為感知主體和執(zhí)行主體，等級越高表示智能座艙任務(wù)主動交互能力越強；在網(wǎng)聯(lián)服務(wù)維度，按照座艙任務(wù)的服務(wù)內(nèi)容分為從艙域服務(wù)到社會級服務(wù)的四個等級，不同等級表示智能座艙任務(wù)服務(wù)內(nèi)容的不斷豐富；在場景拓展維度，按照座艙任務(wù)的執(zhí)行范圍分為艙內(nèi)場景和艙外場景，不同等級表示智能座艙任務(wù)執(zhí)行場景的不斷拓展。汽車智能座艙分級如表1所示。

表1 汽車智能座艙分級

數(shù)據(jù)來源：《汽車智能座艙分級與綜合評價白皮書》

（三）智能座艙未來發(fā)展階段

截至目前，智能座艙已完成L0、L1級的技術(shù)迭代，步入L2級發(fā)展階段，具備在艙內(nèi)外部分場景下的主動感知與主動執(zhí)行能力，可持續(xù)升級的云服務(wù)能力逐漸普及。具備艙內(nèi)全場景、艙外部分場景下主動感知與主動執(zhí)行能力的L3級智能座艙開始逐步導(dǎo)入，預(yù)計將在2025年左右完成過渡，L4級智能座艙預(yù)計將在2030年開始導(dǎo)入。智能座艙分階段發(fā)展里程碑如圖1所示。

二、發(fā)展智能座艙的意義

（一）促進汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

全球汽車智能座艙市場規(guī)模保持快速增長態(tài)勢，消費者對座艙智能科技的配置需求逐漸提升。據(jù)IHS markit調(diào)研數(shù)據(jù)，61.3%的用戶認為良好的座艙體驗將極大提升購車興趣，智能座艙配置水平成為僅次于安全配置的第二大類關(guān)鍵要素，其重要程度已超過動力、空間與價格等要素，這一偏好在年齡位于25~35歲的新一代消費者中尤為顯著。推動智能座艙技術(shù)迭代升級，提升量產(chǎn)車標配搭載率，可有效提高消費者購車意愿，促進汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（二）持續(xù)提升用戶體驗

隨著智能網(wǎng)聯(lián)、智能駕駛和智慧城市技術(shù)的發(fā)展，汽車的產(chǎn)品形態(tài)將被重新定義。以人工智能和大數(shù)據(jù)驅(qū)動為依托，智能座艙的使用場景將更加豐富，汽車將不再是單純的代步工具，用戶在車內(nèi)即可實現(xiàn)休息、娛樂和辦公等需求。根據(jù)駕乘者的偏好、習(xí)慣和需求，提供更加舒適、智能的駕乘體驗，不斷實現(xiàn)信息、娛樂、互聯(lián)等功能的全面深度融合，讓座艙成為家居和辦公場景之外的有效延伸，打造人們未來的“第三生活空間”。

（三）延伸汽車價值鏈條

智能座艙推動汽車服務(wù)、運營和數(shù)據(jù)變得更加重要，車企可通過OTA、車載APP等功能提升用戶體驗及歸屬感，增加用戶的活躍度；通過商業(yè)運營引入第三方生態(tài)合作伙伴，拓展汽車市場的商業(yè)模式，提升產(chǎn)品的附加值。盡管大部分企業(yè)目前尚未在座艙附加服務(wù)上獲得即時收益，但用戶的付費意愿逐漸升高，消費習(xí)慣正逐漸養(yǎng)成，為延伸汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈奠定了基礎(chǔ)。

三、關(guān)于智能座艙發(fā)展的思考

（一）智能座艙發(fā)展迅速，裝配率有望不斷提升

據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2022年，全球智能座艙市場規(guī)模為325億美元，中國為123億美元；預(yù)計2026年全球市場規(guī)模將達到440億美元，中國市場規(guī)模將達到183億美元，年復(fù)合增長率14.2%。根據(jù)高工智能汽車研究院監(jiān)測數(shù)據(jù)，2022年我國乘用車前裝標配智能座艙交付795.05萬輛，同比增長40.59%，前裝搭載率為39.89%。從裝配車型來看，中高端汽車智能座艙裝配率較高，達57.4%，10萬元以下的低端汽車裝配率最低，僅26%。未來，汽車企業(yè)仍需降低智能零部件成本，繼續(xù)提升中低端汽車智能座艙裝配率，滿足更廣泛用戶群體的使用需求。

（二）交互方式持續(xù)拓展，數(shù)據(jù)資產(chǎn)有待挖掘利用

越來越多的汽車采用數(shù)字儀表及中大型中控屏，為駕乘者提供極富科技感的畫面展示；部分汽車開始搭載流媒體后視鏡、抬頭顯示系統(tǒng)（HUD）及后排顯示屏，為消費者提供完善的導(dǎo)航、周圍環(huán)境及娛樂信息；語音識別、人臉識別、觸摸控制、手勢識別、虹膜識別等人機交互技術(shù)也逐漸在高端車型中開始應(yīng)用，以進一步提升交互體驗。復(fù)雜的交互方式背后，需要對海量的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，以便使人機交互效果更加智能化，但目前行業(yè)內(nèi)尚未形成通用有效的數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，難以加速迭代應(yīng)用；受限于信息安全管理尚不完善，汽車企業(yè)和用戶對于公開和共享駕駛及使用數(shù)據(jù)的意愿較低，導(dǎo)致難以獲得足夠的數(shù)據(jù)。未來，國內(nèi)政府、企業(yè)、第三方機構(gòu)需圍繞數(shù)據(jù)采集、使用、管理等方面，制定完善滿足信息安全要求的法律法規(guī)和標準規(guī)范，使數(shù)據(jù)資產(chǎn)得到充分有效利用。

（三）座艙顯示引領(lǐng)發(fā)展，市場規(guī)模亟需擴大

中控屏作為人機交互的關(guān)鍵窗口，已成為汽車標配，2022年滲透率達到90%。國內(nèi)在智能座艙顯示領(lǐng)域已占有一定市場優(yōu)勢，相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品占全球市場份額的45.3%，居主導(dǎo)地位，其中京東方與天馬合計占比達30.7%。HUD處于起步階段，滲透率約10%，2022年國內(nèi)HUD市場中，韓國LG占比39.9%，怡利電子占比21.8%，華陽集團占比21%，高性能產(chǎn)品主要依賴國際品牌，國內(nèi)企業(yè)逐漸嶄露頭角。未來，國內(nèi)企業(yè)仍需進一步提升產(chǎn)品性能、質(zhì)量、性價比，逐步擴大市場規(guī)模。

（四）語音交互優(yōu)勢凸顯，產(chǎn)品性能仍需優(yōu)化

語音交互是車內(nèi)新型交互方式，正由后裝向前裝市場滲透，語音識別及交互功能前裝標配搭載率從2019年的49.2%提升至2022年的60%以上，預(yù)計2025年國內(nèi)前裝市場規(guī)?？蛇_32億元。得益于國內(nèi)語音識別技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在定制化需求和產(chǎn)品迭代上具有較強的市場競爭力。根據(jù)共研產(chǎn)業(yè)咨詢調(diào)研數(shù)據(jù)，2022年我國智能語音市場科大訊飛占比達11.4%，百度智能云占比10.4%，阿里云占比10.2%，騰訊云占比6.9%。未來，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)進一步提高語音識別的精確性和多輪對話的流暢性，強化語音交互技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，推動智能汽車高質(zhì)量發(fā)展。

（五）核心部件自主率較低，國產(chǎn)替代期待加速

智能座艙芯片及操作系統(tǒng)是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。2022年，全球座艙芯片市場由恩智浦、瑞薩、德州儀器占據(jù)中低端市場大部分份額，高通占據(jù)高端市場80%份額。國內(nèi)座艙芯片市場方面，高通、德州儀器、英特爾、英偉達等企業(yè)占據(jù)90%以上，華為、芯擎科技、芯馳科技等國內(nèi)企業(yè)也推出了座艙芯片，但市場份額較低。國內(nèi)汽車企業(yè)的座艙操作系統(tǒng)90%以上采用Android或Linux，雖然華為的HarmonyOS和斑馬的AliOS已較為成熟，但還未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)裝車。未來，國內(nèi)芯片及操作系統(tǒng)企業(yè)仍需抓住汽車市場快速發(fā)展的有利契機，與汽車或零部件企業(yè)聯(lián)合開發(fā)，加快技術(shù)和產(chǎn)品迭代與驗證，取得大規(guī)模裝車應(yīng)用的機會。

四、智能座艙十大發(fā)展趨勢預(yù)判

（一）座艙顯示多元化

座艙顯示作為人機交互的核心窗口，逐漸引起各大汽車企業(yè)高度重視，各大車企在硬件配置、軟件架構(gòu)、UI界面等方面不斷推出差異化的解決方案以滿足駕乘者需求，未來，屏幕形態(tài)將呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢，除了目前廣泛采用的橫屏、豎屏、旋轉(zhuǎn)屏、懸浮屏以外，未來還將從平面屏到曲面屏演進，為用戶開啟全新的視覺體驗。十英寸以上的大屏、一車多屏及多屏聯(lián)動將成為未來市場主流。除了將屏幕作為展示內(nèi)容和信息的重要載體以外，HUD、車窗投影、天幕顯示、透明A柱、AR/VR、裸眼3D、全息投影、智能表面等技術(shù)也將在座艙內(nèi)應(yīng)用，逐步形成顯示方式多元、成象空間開闊、投影效果清晰、核心技術(shù)先進的顯示系統(tǒng)。

（二）人機交互多?；?/span>

目前主流的人機交互模式以單模交互為主，在某些場景下難以提供良好的用戶體驗，雖然部分汽車已具備語音識別、人臉識別、手勢識別、虹膜識別、眼動追蹤等多模功能，但各模塊獨立發(fā)揮作用，信息難以被整合應(yīng)用。未來，多模態(tài)將融合AI大模型技術(shù)，在模型層面對各模態(tài)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行融合，整合圖像、聲音、動作等不同模態(tài)信息并綜合處理，以進一步提高交互的精準性和便利性。該技術(shù)更貼近人的交互方式，且有利于加速“被動式交互”向“主動式交互”升級。

（三）語音交互智能化

語音交互是目前智能座艙的主流控制方式，2022年智能座艙搭載自然語音識別技術(shù)的比例已超過70%，但在多輪對話、分區(qū)交互、情感性等方面仍存在一定問題，如難以通過對話領(lǐng)會命令實質(zhì)，分區(qū)控制精準度不足等。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，語音交互將向更加精準的方向發(fā)展，在智能對話方面，搭載新一代人工智能的車載語音系統(tǒng)將具備自主學(xué)習(xí)能力，可結(jié)合上下文及語境與駕乘者進行多輪對話，增加駕駛的便捷性與趣味性；在多區(qū)交互方面，多區(qū)聲源識別系統(tǒng)可根據(jù)不同分區(qū)的聲源進行空調(diào)調(diào)節(jié)、升降車窗等操作，同時配備音區(qū)鎖定和跨音區(qū)連續(xù)對話功能，以充分滿足車內(nèi)多人交流的復(fù)雜場景；在播報音色方面，語音助手的語氣、情感等將更貼近真實人聲，擬人程度將得到顯著提高。

（四）座艙場景個性化

隨著消費者對于場景多樣化體驗的需求不斷提升，基于場景化的主動交互和基于用戶個性化的座艙配置將成為未來發(fā)展的重要方向，汽車將按照娛樂、休息、商務(wù)辦公等不同場景拓展細分市場。在娛樂方面，座艙內(nèi)將配置巨幕影視及視頻資源，為用戶提供沉浸式觀影體驗，同時還可支持競速、益智等電子游戲；在智能車燈方面，允許自定義可編程智能大燈的投影圖像和智能交互燈的顯示圖像，為用戶提供個性化的交互場景；在休息及商務(wù)辦公方面，方向盤、座椅等車內(nèi)設(shè)備可自動調(diào)整位置和方向，為用戶提供舒適的休憩場所或面對面交流的寬闊空間。此外，智能座椅還配備按摩、加熱和通風(fēng)，以及自動調(diào)整位姿參數(shù)等功能，為用戶提供舒適的乘坐體驗。

（五）座艙芯片高端化

隨著座艙系統(tǒng)生態(tài)日益開放，移動端應(yīng)用向座艙大量遷移，單個芯片需運行多個操作系統(tǒng)以分別滿足不同分區(qū)對安全性、娛樂性的需求，“一芯多屏”的發(fā)展趨勢也將對芯片算力和系統(tǒng)兼容性提出更高的挑戰(zhàn)。算力方面，未來高性能SoC芯片將具有更高主頻，可支持多屏幕高清輸出、硬件虛擬化及多操作系統(tǒng)；內(nèi)置高性能AI單元的芯片可支持艙駕一體，擁有更強的核間資源調(diào)度能力，可實現(xiàn)算力無縫遷移。安全方面，芯片將內(nèi)置硬隔離的獨立安全島，集成安全檢測模塊，可滿足ASIL B及以上功能安全等級認證。系統(tǒng)兼容性方面，高性能SoC芯片將采用異構(gòu)內(nèi)核，具備較強兼容性，可適配QNX、Linux、Android、Harmony等不同操作系統(tǒng)，為多樣的座艙功能提供底層支撐。

（六）操作系統(tǒng)融合化

伴隨汽車電子電氣架構(gòu)從分布式向集中式演進，智能座艙也將進一步提升集成化程度，向多系統(tǒng)融合方向發(fā)展。操作系統(tǒng)作為支撐智能座艙各項功能實現(xiàn)的核心，也將呈現(xiàn)融合化發(fā)展趨勢。目前，汽車企業(yè)主要采用多操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用層融合的解決方案，打通車機、儀表等智能化部件，同時逐步突破多核異構(gòu)分布式的智能座艙操作系統(tǒng)，實現(xiàn)單系統(tǒng)對整個智能座艙域的支持。隨著艙駕融合芯片產(chǎn)品的陸續(xù)推出，操作系統(tǒng)艙駕跨域融合將成為發(fā)展趨勢。更長期來看，將出現(xiàn)融合大模型技術(shù)的車云一體、整車智能操作系統(tǒng)產(chǎn)品，車內(nèi)各域功能全部運行在一套操作系統(tǒng)或同一套編程接口之上，基于標準化接口快速響應(yīng)新功能需求。

（七）智能硬件互聯(lián)化

5G及新一代通信技術(shù)將促進汽車智能網(wǎng)聯(lián)生態(tài)與其他領(lǐng)域、行業(yè)的生態(tài)融合。通過車用無線通信（V2X）技術(shù)實現(xiàn)車側(cè)和路側(cè)海量信息實時交互，為車輛提供“上帝視角”，覆蓋車端感知盲區(qū)，提升駕駛安全性。在線導(dǎo)航技術(shù)將實時更新道路信息，實現(xiàn)從個體最優(yōu)到全局最優(yōu)路線規(guī)劃，以提升車輛及道路使用效率。通過“端—管—云”技術(shù)，實現(xiàn)智能推薦、智能語音、遠程控制、駕駛行為分析等。車內(nèi)交互也將實現(xiàn)互聯(lián)轉(zhuǎn)型，智能座艙利用攝像頭獲取駕駛員信息，當(dāng)檢測到疲勞駕駛時發(fā)出警告?結(jié)合ADAS高級駕駛輔助系統(tǒng)，智能座艙能夠形成360°環(huán)視監(jiān)控信息，使駕駛員在狹窄路況下也能輕松駕駛?此外，智能手機可與汽車互聯(lián)形成“硬件共同體”共享算力，以更加高效便捷地實現(xiàn)人臉識別、情緒識別、疲勞檢測和車內(nèi)多模交互等功能。

（八）數(shù)據(jù)信息安全化

智能座艙涉及算法開發(fā)、道路測試、實際應(yīng)用等各個階段所產(chǎn)生、收集、共享使用的各類數(shù)據(jù)，涉及國家道路信息和用戶隱私，數(shù)據(jù)安全問題將被提到更新的高度。企業(yè)需面向車輛數(shù)據(jù)和用戶個人信息，圍繞數(shù)據(jù)收集、傳輸、存儲、使用、共享和銷毀等全生命周期，從硬件及軟件層面強化系統(tǒng)安全設(shè)計，進行動態(tài)安全防護，構(gòu)建可見、可管、可控的數(shù)據(jù)安全體系。此外，隨著艙駕一體平臺的逐步應(yīng)用，硬件核心芯片和系統(tǒng)設(shè)計將滿足更高的ASIL功能安全等級。

（九）座艙材料環(huán)?；?/span>

智能座艙的綠色低碳將成為行業(yè)關(guān)注焦點，座艙選材更加注重觸、嗅健康，確保內(nèi)飾安全、無異味，充分保證駕乘者健康、舒適。在綠色織物方面，將廣泛使用漁網(wǎng)、聚對苯二甲酸乙二醇（PET）塑料瓶等環(huán)?；厥詹牧弦约奥槔w維等天然材料制作地毯、座椅面料；在綠色裝飾方面，將逐步應(yīng)用天然可再生藤木制作裝飾條；在綠色表面方面，將采用環(huán)保熱塑性聚烯烴（TPO）表皮、液態(tài)可噴涂型阻尼隔音材料（LASD）、環(huán)保隔音墊、低散發(fā)聚丙烯（PP）塑料、水性膠粘劑、水性聚氨酯（TPU）彈性體等材料。

（十）座艙服務(wù)健康化

智能座艙將引入人體生理特征識別、健康檢測等功能，以實現(xiàn)對用戶的健康關(guān)懷和健康管理。在體征檢測方面，將采用高精度毫米波雷達與人體呼吸濃度分析技術(shù)實時監(jiān)控車內(nèi)生命體征，并在需要時通過手機APP、短信或電話進行預(yù)警，同步開啟空調(diào)通風(fēng)，預(yù)防安全事故。

駕駛員行為監(jiān)控方面，非視覺DMS向視覺DMS轉(zhuǎn)化將成為趨勢，F(xiàn)aceID成為主要功能切入點，面部監(jiān)控和更高級的眼球追蹤功能將被逐步采用；智能座艙還可與智能穿戴設(shè)備等智能硬件互聯(lián)互通，時刻監(jiān)測用戶的健康信息，在必要時主動給予預(yù)警和服務(wù)?？諝鈨艋矫妫嘬囆蛯⑴鋫銷95級空氣凈化系統(tǒng)，將健康體檢、智能語音助手、環(huán)境感知技術(shù)融為一體，有效隔離病毒、細菌、有害微粒等。

課題組成員：于德營、劉鍔居、汪志鴻、李紅燕

李宗陽、馬天澤、陳炳全、孫源涵

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