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智能座舱软硬件关键技术梳理

2024-05-15 来源:智能座舱产业联盟

汽车座舱已经从原始的机械操控演变到电子控制,进而发展为当前的智能化操作。智能座舱是由不同的座舱电子组成的完整体系,其关键技术主要由四部分组成。第一部分是机械技术,包括可变化车体技术和内饰机构技术。未来汽车可根据不同模式进行伸缩折叠是一种趋势,座舱需要可以根据乘客对于不同场景的使用需求,实现内饰空间的不断调整变化。第二部分是电子硬件技术,包括:显示硬件(屏幕、HUD等)、交互设备、摄像头、射频通信单元/网关、座舱域控制器芯片等。第三部分是软件技术,包括:操作系统、基础软件、虚拟化技术、人工智能(用户画像、情景感知、多模态融合交互等)、应用开发(Android为主)、仪表软件开发(QNX为主)、TBOX软件开发(Linux)、云服务(大数据、信息安全等)、协议栈。第四部分是两大支撑技术,分别是人工智能技术和云计算技术。未来智能算法的准确性决定了不同品牌智能座舱的差异化,是影响车内体验的关键。接下来简单介绍一下关键软硬件技术在座舱领域内的使用和发展情况。


操作系统


目前主流的智能座舱车载操作系统共有5种:Linux、Android、 QNX以及WinCE、鸿蒙OS。近年来,智能座舱的娱乐与信息服务属性越发凸显,操作系统目前已成为汽车制造商智能网联化布局和掌握核心技术的关键。c6e6da42-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

在进入5G时代之后无论是车联网还是网联车,智能化的操作系统都将成为未来汽车的核心。


目前市场有以下两个特征:1、软件定义汽车的时代已经来临;2、越来越多科技公司和传统车企纷纷加码汽车基础软件领域投资和布局,这种跨界的趋势将会愈演愈烈,作为智能汽车的核心参与者,企业都增加更高的研发投入,打造更强的软件能力,确保自身在未来的竞争中继续占有一席之地。


虚拟机


虚拟机Hypervisor,亦称为VMM(virtual machine monitor),随着座舱处理器的性能越来越强,座舱屏幕越来越多,座舱电子涵盖的功能越来越多,虚拟机已经成为座舱电子不可或缺的软件系统。


主流虚拟化软件梳理:目前常见的虚拟机包括黑莓的QNX、英特尔主导的ACRN、Mobica为代表的XEN、松下收购的Open Synergy的COQOS、Green Hills的Integrity,日本的eSOL,SYSGO 的Pike,Mentor的Nucleus,三星哈曼的Redbend,EPAM的Xen;


国产化的虚拟机也在崛起中(如中瓴智行)。QNX公认是最成熟安全程度最高的座舱虚拟机操作系统,QNX应用最广泛,不过收费较高,包括入门费、席位费、服务费和授权费(按屏幕量收费)。c711879c-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

多模交互


智能汽车人机交互技术包括按键/旋钮、触控、语音交互、手势识别、生物识别等,多模态融合交互成为趋势。现阶段,车内的人机交互多为触控、语音、生物识别、AR技术等多方式组合,集成于汽车座舱内的显示系统、智能座椅、内饰等区域,提高人机交互的效率和便捷性。c731c1b0-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png人机交互整体市场情况:中控屏的车型及车款装配率最高,进入成熟期;后期液晶仪表与HUD增长潜力大;语音识别系统车型装配率已达到55.5%;生物识别技术(如人脸识别、健康监测)多搭载于高端车型,有待进一步渗透;这些交互方式各有优缺点,相互难以完全替代,因此多模态交互已是发展的必然趋势。c7538368-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

HMI设计


人机交互涉及到软件主要包括设计侧+实现侧:


设计侧:汽车HMI设计分为UX、UI、设计过程中涉及到的软件主要有Photoshop,Afterffects、 Illustrator,3Dmax等,不同的主机厂 设计部门、Tier1、设计服务公司都会一定差异;


实现侧:主要包括操作系统、HMI集成软件。


高精地图


车联网条件下的高精度定位组合=高精度地图+GNSS+IMU。根据场景以及定位性能的需求不同,车辆定位方案是多种多样的。在大多数的车联网应用场景中,通常需要通过多种技术的融合来实现精 准定位,包括GNSS、惯性测量单元(IMU)、传感器以及高精度地图等;GNSS是最基本的定位方法。c7725b58-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

高精地图是相对于普通地图来说的,它提供了更高精度,内容更为丰富的地图信息,主要服务于自动驾驶。目前L2+及以上自动驾驶方案普遍对高精地图是有明确依赖的。如下图所示,高精地图可以说是数据流的最上游。c7a1a62e-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

车路云协同车联网


车联网可分为广义和狭义两类概念;广义车联网——V2X车路协同(安全需求)+Telematics(娱乐需求);狭义车联网——指V2X车路协同,主要包括V2V(车与车)、V2I(车与路)、V2P(车与人)三大领域;车联网涉及技术主要包括云平台、V2X、OTA、信息安全四大部分;智能驾驶渗透率加速扩张+汽车保有量增长驱动车联网市场空间放量:目前中国公路里程及汽车保有量仍保持增长趋势。c7bfb826-110b-11ef-9118-92fbcf53809c.png

域控芯片


随着域控、中央计算平台架构的流行,以及智能化汽车的产品需求爆发,软件定义汽车概念的落地。和智能座舱强相关的域控芯片朝着以下几个方面发展:芯片的算力越来越强;芯片的GPU能力和视频处理能力越来越强;芯片集成AI相关的IP核;芯片朝着功能安全更高等级方向发展;座舱和自动驾驶域控呈现融合趋势,芯片朝着中央计算平台方向发展;国产域控芯片在奋起直追的路上。


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