5G通信時(shí)代汽車智能座艙發(fā)展趨勢(shì)淺析

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【摘要】隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車漸漸不再是單純的交通工具，而是向著智能終端方向發(fā)展。汽車座艙作為人與車的直接交互窗口，決定著人的駕駛體驗(yàn)和乘車體驗(yàn)，一直以來(lái)備受汽車消費(fèi)者關(guān)注。5g作為當(dāng)下較為先進(jìn)的通信技術(shù)，具有高速率、低延遲、低能耗及大容量的優(yōu)勢(shì)，使得汽車越來(lái)越智能化，成為“出行、生活、社交”一體的智能空間，同時(shí)也推動(dòng)著汽車座艙向智能座艙的發(fā)展。首先對(duì)汽車座艙的發(fā)展歷史以及智能座艙的概念進(jìn)行梳理，然后結(jié)合5G背景對(duì)智能座艙的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，最后探討5G自動(dòng)駕駛時(shí)代智能座艙發(fā)展趨勢(shì)。

主題詞：5G汽車座艙智能座艙

1前言

5G作為當(dāng)下較為先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù)，相比上一代移動(dòng)通信技術(shù)，其在傳輸速率、延遲率、連接容量、功耗表現(xiàn)等方面具有大幅度優(yōu)勢(shì)。目前我國(guó)5G技術(shù)發(fā)展領(lǐng)先世界，從5G建設(shè)方面來(lái)看，國(guó)內(nèi)連接數(shù)量超過(guò)3.65億戶，5G基站總數(shù)已有96萬(wàn)個(gè)，已經(jīng)覆蓋全國(guó)地級(jí)以上城市；對(duì)于汽車行業(yè)而言，使用5G傳輸方式能夠傳遞更多的交互數(shù)據(jù)、同步性高的傳輸需求，車聯(lián)網(wǎng)C-V2X技術(shù)使車輛實(shí)時(shí)與周邊環(huán)境交換信息。如今，汽車向著電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化發(fā)展[1]已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，汽車座艙作為人與車的直接交互窗口，其形態(tài)功能也在不斷升級(jí)進(jìn)步，以往的機(jī)械按鈕式的以駕駛操縱為核心的汽車座艙，現(xiàn)在變得越來(lái)越有溫度。汽車智能座艙的設(shè)計(jì)或許成為未來(lái)汽車發(fā)展和創(chuàng)新的關(guān)鍵因素，也是打造差異化、吸引用戶的重要因素。

2汽車座艙的發(fā)展歷史及智能座艙簡(jiǎn)介

2.1汽車座艙的發(fā)展歷史

首先，汽車的歷史可以追溯到1885年，第一臺(tái)汽車于1895年在德國(guó)誕生，自此汽車座艙隨著汽車的進(jìn)步發(fā)展不斷升級(jí)改進(jìn)。根據(jù)座艙的操作性和功能性可以將汽車座艙的發(fā)展歷史劃分為3個(gè)階段：機(jī)械時(shí)期、電子時(shí)期和智能時(shí)期。（1）機(jī)械時(shí)期。機(jī)械時(shí)期的汽車座艙主要有機(jī)械儀表和媒體播放設(shè)備組成。儀表是座艙最核心的器件[2]，能夠反應(yīng)車輛的運(yùn)行狀態(tài)和基本信息，包括行駛車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、燃油等。媒體播放設(shè)備主要依靠收音機(jī)以及卡帶式播放器。儀表及媒體設(shè)備的控制多以按鍵或按鈕的方式操作，功能需求十分簡(jiǎn)單。（2）電子時(shí)期。此時(shí)期，座艙內(nèi)增加了許多電子控制器件，例如電動(dòng)升降車窗、氛圍燈、電子車鎖、空調(diào)等；傳統(tǒng)機(jī)械式儀表被液晶儀表代替，顯示內(nèi)容更加豐富美觀，中控增加了導(dǎo)航功能；媒體設(shè)備升級(jí)，可以與手機(jī)交互，座艙內(nèi)的功能更加豐富用。（3）智能時(shí)期。目前我們已經(jīng)進(jìn)入初步智能時(shí)期，座艙的中控液晶屏尺寸更大，傳統(tǒng)儀表幾乎淘汰。觸控屏幕交互已經(jīng)十分成熟，媒體設(shè)備可以連接互聯(lián)網(wǎng)、車載WIFI網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)無(wú)線充電都在座艙得以應(yīng)用[3]。在座艙架構(gòu)上，中控與儀表的一體化設(shè)計(jì)開(kāi)始出現(xiàn)。沖破了硬件束縛，一個(gè)芯片就可以控制多個(gè)屏幕，或許在不遠(yuǎn)的未來(lái)，一塊控制芯片即可控制整個(gè)座艙的智能設(shè)備。

2.2智能座艙的概念

在汽車領(lǐng)域，智能座艙的定義有2種解釋。其一，基于用戶體驗(yàn)將智能座艙定義為智能服務(wù)系統(tǒng)，從用戶的需求及體驗(yàn)考慮，座艙能夠分析用戶需求，結(jié)合大數(shù)據(jù)與用戶偏好，通過(guò)顯示屏、音響、座椅、氛圍燈等交互載體滿足用戶需求，使用戶獲得舒適的駕駛體驗(yàn)和交互體驗(yàn)。其二，基于行駛環(huán)境將智能座艙定義為智能移動(dòng)空間[4]，座艙能夠感知車外環(huán)境，通過(guò)分析環(huán)境以及其他周邊車輛，結(jié)合駕駛員判斷，實(shí)現(xiàn)人與車、車與路的交互。當(dāng)前我們的汽車座艙技術(shù)發(fā)展水平介于電子時(shí)期可智能時(shí)期之間，在部分高端車型上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)初步智能座艙，伴隨5G技術(shù)的應(yīng)用與推廣，“5G智能感知座艙”在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)被廣泛認(rèn)可，未來(lái)汽車的智能座艙值得我們關(guān)注和思考。

3汽車座艙的軟硬件技術(shù)發(fā)展

3.1軟硬分開(kāi)，整體協(xié)同

當(dāng)前車企在汽車智能座艙的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)上有自主開(kāi)發(fā)和同步開(kāi)發(fā)2種模式。自主開(kāi)發(fā)指即主機(jī)廠依靠自身研發(fā)能力，整車的硬件和軟件都是自主設(shè)計(jì)。同步開(kāi)發(fā)指主機(jī)廠負(fù)責(zé)車艙硬件或軟件，另一部分交由供應(yīng)商開(kāi)發(fā)[5]。當(dāng)前隨著網(wǎng)絡(luò)生態(tài)需求的擴(kuò)張以及車艙硬件平臺(tái)的不斷更新，以及僅僅依靠主機(jī)廠越來(lái)越難實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的設(shè)計(jì)需求。部分主機(jī)廠采取外部供應(yīng)商合作的方式進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，主機(jī)廠主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)框架搭建、定義功能需求、以及驗(yàn)收測(cè)試等工作，其他硬件設(shè)計(jì)有外部供應(yīng)商進(jìn)行，這種開(kāi)發(fā)方式可以分擔(dān)主機(jī)廠壓力，讓主機(jī)廠專注做車身硬件，能夠提高產(chǎn)品力，但也存在弊端，當(dāng)需求臨時(shí)改變時(shí)，需要與供應(yīng)商協(xié)調(diào)，這導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程不夠敏捷[6]。隨著軟件定義汽車的趨勢(shì)的發(fā)展，車艙軟件需求更新速度不斷加快，但由于主機(jī)廠與供應(yīng)商之間的商業(yè)流程限制，使得調(diào)整更新速度響應(yīng)慢，這種弊端越來(lái)越明顯[7]。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數(shù)主機(jī)廠為取得主動(dòng)權(quán)，避免以上開(kāi)發(fā)方式的弊端，逐漸開(kāi)始采用軟硬分離的開(kāi)發(fā)方式。軟硬分離即將硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)分開(kāi)，硬件電路由供應(yīng)商提供并給出組裝方案，軟件設(shè)計(jì)由主機(jī)廠負(fù)責(zé)，主機(jī)廠根據(jù)用戶需求和自身研發(fā)能力在軟件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。與整體式的自主開(kāi)發(fā)相比，軟硬分離的開(kāi)發(fā)模式能夠大幅降低企業(yè)的研發(fā)成本，為企業(yè)在自身特色方面進(jìn)行創(chuàng)新提供了資源和空間；與同步開(kāi)發(fā)模式相比[8]，這種模式能夠?qū)⒅鲃?dòng)權(quán)把握在自己手中，從而靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)和用戶需求。當(dāng)前，許多車企不斷加入這種智能座艙開(kāi)發(fā)模式，“軟硬分開(kāi)，整體協(xié)同”是汽車智能座艙的發(fā)展趨勢(shì)[9]。

3.2不斷創(chuàng)新，尋求特色

傳統(tǒng)主機(jī)廠在智能化的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，生產(chǎn)的產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，大多數(shù)車型沒(méi)有自身的軟件特色，主機(jī)廠在智能化技術(shù)上還沒(méi)有很深積淀，無(wú)法創(chuàng)造絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)汽車座艙一定形成特色的車內(nèi)軟件生態(tài)，消費(fèi)者更關(guān)注座艙體驗(yàn)，因此這要求各車企打破現(xiàn)有產(chǎn)品的局限，不斷創(chuàng)新，尋求特色，開(kāi)發(fā)車載互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，形成自己特色的軟件生態(tài)。當(dāng)前，消費(fèi)者對(duì)座艙智能化的需求不斷增多，座艙軟件除了基本的駕駛功能外還可以與用戶手機(jī)協(xié)同，構(gòu)件電子產(chǎn)品的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。其次，車主是一個(gè)龐大的用戶群體，車企可以在用戶授權(quán)的情況下收集用戶數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析用戶偏好，做出有個(gè)性化的座艙供用戶選擇，或者提供對(duì)應(yīng)的軟件升級(jí)服務(wù)[10]。

4汽車智能座艙的功能應(yīng)用

4.1交互方式更加豐富

當(dāng)前階段觸屏技術(shù)和語(yǔ)音交互技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成熟，識(shí)別率和反應(yīng)速度都很快，但在汽車座艙的應(yīng)用還不成熟，未來(lái)將不斷優(yōu)化現(xiàn)有功能?，F(xiàn)階段，也有一些廠商已經(jīng)將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)到了一些生物識(shí)別技術(shù)上，如手勢(shì)識(shí)別和指紋識(shí)別等，例如，榮威RX5MAX配備了Skyeye天眼系統(tǒng)，可以通過(guò)攝像頭捕捉用戶的面部信息，進(jìn)行汽車解鎖。雖然面部識(shí)別還沒(méi)有語(yǔ)音交互技術(shù)的應(yīng)用成熟，但不可否認(rèn)的是這一創(chuàng)新為未來(lái)智能座艙的發(fā)展提供了參考[11]。

4.2更高的數(shù)字化水平

隨著5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，汽車將在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、在線化，就像當(dāng)前的手機(jī)一樣，可以實(shí)現(xiàn)各種功能，比如在線支付、多設(shè)備同步、3D實(shí)景模擬、個(gè)性地圖、車載影院等多種豐富的數(shù)字化功能及娛樂(lè)方式。汽車升級(jí)也不需要更復(fù)雜的操作，在5G的傳輸速度下，可以遠(yuǎn)程在線升級(jí)，將大大縮短當(dāng)前整車OTA升級(jí)的時(shí)間[12]。目前，許多車企向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，比如大眾集團(tuán)專門成立了軟件部門，創(chuàng)建軟件系統(tǒng)、算法，并推出與之相關(guān)的服務(wù)，用以打造強(qiáng)大的用戶體驗(yàn)[13]。5G的到來(lái)將加速汽車研發(fā)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，主機(jī)廠逐漸從傳統(tǒng)的專注硬件工程的產(chǎn)品研發(fā)體系，轉(zhuǎn)變?yōu)檐浻布Y(jié)合的數(shù)字化服務(wù)體系，消費(fèi)者也更加注重車輛的軟件體驗(yàn)。

4.3導(dǎo)航功能不斷優(yōu)化

當(dāng)前，導(dǎo)航功能還存在許多問(wèn)題，許多道路狀況未能及時(shí)在地圖更新，可能導(dǎo)致部分道路與導(dǎo)航不相符合，例如堵車、積水等路況在地圖上的反應(yīng)還不夠精確，實(shí)時(shí)性差。在5G的情景下，這些問(wèn)題都將解決，根據(jù)車外攝像頭和定位功能對(duì)車行走狀態(tài)進(jìn)行判斷[13]，并實(shí)時(shí)更新到地圖上避免導(dǎo)航失誤。目前，一些車企已經(jīng)將AR實(shí)景導(dǎo)航應(yīng)用到產(chǎn)品上，比如紅旗E-HS9實(shí)景導(dǎo)航可以將出行路線與顯示環(huán)境完美融合，提供全場(chǎng)景的充足視野，在安全駕駛的同時(shí)，體驗(yàn)“科技改變生活”的快感[14]。在智能汽車時(shí)代，車輛能夠感知周圍服務(wù)場(chǎng)景，除了基本的導(dǎo)航定位外，還可以根據(jù)大數(shù)據(jù)分析以及對(duì)用戶的位置信息的判斷[15]，主動(dòng)推薦出行服務(wù)，比如電影、周邊游玩場(chǎng)所等等。旅游、社交類服務(wù)功能將不斷拓展，例如火車票或機(jī)票推薦購(gòu)買，酒店住房預(yù)訂，旅游路線推薦，風(fēng)景錄像拍攝，車友溝通交流等等，這一系列的圍繞環(huán)境做出的服務(wù)將給用戶帶來(lái)極佳的出行體驗(yàn)。

4.4車內(nèi)娛樂(lè)方式多樣化

目前，用戶在車內(nèi)的社交活動(dòng)仍舊是依靠手機(jī)完成的。隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，汽車座艙不僅可以是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)終端[16]，實(shí)現(xiàn)聽(tīng)音樂(lè)、看電影、看新聞等基本媒體功能。如比亞迪DliLInk4.0(5G)智能座艙搭載5G技術(shù)，其特點(diǎn)為網(wǎng)速快、延時(shí)低，使得用戶可以在車輛在線觀看高清大片，且玩游戲和聽(tīng)音樂(lè)等在線操作體驗(yàn)也更好[17]。在未來(lái)，用戶可以通過(guò)車內(nèi)自帶的社交軟件來(lái)打電話、收發(fā)消息、共享位置以及導(dǎo)航信息。例如根據(jù)車載應(yīng)用實(shí)現(xiàn)目的地集合等多樣化功能。

5結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，汽車行業(yè)智能化的浪潮正不斷推進(jìn)。汽車智能座艙必然是汽車智能化的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，為汽車座艙智能化奠定了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。未來(lái)的智能汽車時(shí)代，還需要無(wú)數(shù)5G技術(shù)專家和車企研發(fā)人員共同努力。

作者:鄭紅麗 丁冠源 回姝 黃嘉桐 單位:中國(guó)第一汽車股份有限公司智能網(wǎng)聯(lián)開(kāi)發(fā)院 汽車振動(dòng)噪聲與安全控制綜合技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室