智能座艙的關鍵技術

杜曾宇　黃曉延　蒙錦珊

摘 要：在汽車向著智能化、網聯化和多功能化發展的今天，座艙的智能交互、操作方便性成為消費者關注的重點，智能座艙正在成為汽車廠商爭奪的高點。本文分析了智能座艙的關鍵技術，以及其正在面臨的技術瓶頸，最后預測智能座艙技術的未來發展趨勢。

關鍵詞：智能座艙 人機交互 用戶體驗

1 引言

近年來，隨著智能技術的應用和發展，汽車座艙的功能、交互方式、操作方便性發生了顯著變化，由原先交互方式以機械按鈕為主、功能簡單的電子座艙向注重多維交互、充滿黑科技的智能座艙轉變。智能座艙逐漸被應用于量產汽車之中，正發展為涉及汽車多種電子部件的復雜系統，包含手勢識別、全液晶儀表盤、抬頭顯示系統、流媒體后視鏡等新興產品及技術。

2 智能座艙的關鍵技術

智能座艙是由不同的座艙電子組成的完整體系，其關鍵技術主要由四部分組成。

第一部分是機械技術，包括可變化車體技術和內飾機構技術。未來汽車可根據不同模式進行伸縮折疊是一種趨勢，座艙需要可以根據乘客對于不同場景的使用需求，實現內飾空間的不斷調整變化。第二部分是電子硬件技術，包含芯片技術、顯示屏技術、專用電器總成以及傳感器技術四大技術。第三部分是軟件技術，主要有操作系統和各種應用軟件。汽車智能化發展必然會趨向于一機多屏，通過操作系統實現一個車機芯片控制各屏的軟件。第四部分是兩大支撐技術，分別是人工智能技術和云計算技術。未來智能算法的準確性決定了不同品牌智能座艙的差異化，是影響車內體驗的關鍵。

智能座艙通過上述技術，實現人機交互。以中控屏、儀表盤、后座娛樂屏等硬件為載體，實現人臉識別、多音區檢測、視線追蹤、疲勞分級以及多模命令詞等核心智能化功能。除此以外，還可以衍生出音量自動調節、高速分心提醒、疲勞拯救等個性化附加功能。未來，智能座艙還可能應用到增強現實和虛擬現實技術。

3 智能座艙的技術瓶頸

隨著特斯拉在量產車上應用智能座艙的成功案例，掀起了智能座艙研發大潮，車企在智能座艙領域發力越來越明顯，但目前智能座艙產品的技術實現效果還無法很好地滿足用戶需求。許多主機廠在概念車中展示的功能還只是暢想，在用戶真實的使用場景中無法達到完美的體驗效果，智能座艙的技術實現和產品體驗還有一定差距，技術發展進入了瓶頸期。

3.1 智能交互技術所需的數據獲取難度大

如今，車企存在著明顯的孤島效應，這種數據互聯互通能力的缺失對智能座艙智能座艙產業來說是一項巨大的挑戰。

智能座艙的智能化需要依托大量的數據進行訓練，從而實現智能程度更高的人機交互反饋效果，數據規模直接影響了智能座艙的用戶體驗。而大部分車企并不愿意向外界公開車輛和駕駛數據，甚至合作公司也難以獲得相應的數據，這就導致了現有技術無法得到所需的足夠的數據積累，制約著智能座艙產業的快速發展。比如智能座艙的語音交互技術，目前語音識別、語義理解受數據限制，用戶實際體驗時存在識別準確度較低、無法有效溝通的情況，技術實現上與設想有一定的差距。

3.2 多模態人機交互體系沒有形成理想模式

智能座艙不同于其他交互場景，需要形成一套駕駛空間內最合適的交互系統，而不是將現有的交互模式照搬到智能座艙里。

隨著科技和智能手機的發展與應用，用戶對汽車座艙功能多樣性的期望越來越高，駕駛時需要處理的信息越來越多，為了滿足這一需求，選擇了使用數字觸屏替代傳統的機械按鈕。但是數字觸屏也隨著功能的進一步豐富而暴露了出來，界面照搬手機應用的模式，容易造成視線在操作面板停留時間過長。許多車企為解決用戶駕駛分神選擇對語音交互給予了厚望，然而語音交互沒有視覺上的功能提示，還是使用于命令數量較少的簡單場景效果最佳。

適用于智能座艙的多模態人機交互系統的形成，可以有效地改善這些問題。這種理想模式并不能依靠單一的交互方式，需要思考如何結合機械按鈕、觸屏、語音等交互方式的優點，建立一套最佳的交互系統。

3.3 基于視覺的組合儀表功能邏輯設計存在缺陷

雖然將來智能座艙必然會形成一套多模態人機交互體系，但是視覺仍然是人們獲取信息效率最高的方式，未來多模態人機交互仍然會以視覺為核心。目前大部分車機的界面層級都很多，功能切換需要操作比較繁瑣的步驟，而這都需要依賴于視覺，長時間的操作影響駕駛安全。車機需要讓功能切換變得容易操作，可以迅速完成。因此部分主機廠選擇了“去APP化”的方式，將一些重要的、使用頻率高的功能以組件的形式放置在首頁，以此來減少層級。然而這種做法并不能從根本上解決問題，用戶在開車時會用到許多種功能，將所有功能都放置在首頁是不切合實際的，而且這種做法使架構變得更加復雜，用戶操作時視覺停留時間不會有顯著變化。

4 智能座艙的技術趨勢

4.1 基于場景進行功能設計

目前很多車企所說的智能座艙，本質上其實是移植了智能手機各項功能的車機系統，更多的是大量偽需求的混雜。功能堆砌和拼盤化是當前智能座艙的特點，大多智能座艙都具備豐富的功能模塊，但是目前很多的功能設計在實際的使用場景中用戶完全用不到。

智能座艙的設計更多的應該通過全方位挖掘分析用戶在不同使用場景下的痛點問題和真實需求，找到交互方式、功能體驗上的創新技術及方法，最大程度的提升用戶在真實場景中的體驗感，為用戶提供“人-車生態系統”的完整價值體驗，從而提高用戶留存。

4.2 形成完善的多模態人機交互體系

駕駛者不再只是將車作為代步工具，而是將車視為可以滿足娛樂、辦公需求的個性化智能移動空間，要求車需要具備精準的感知和理解行為的能力。這種理想的用戶體驗需要依靠完善的多模態人機交互體系，再根據大數據庫和深度學習算法對信息進行反饋。

比如當駕駛者輸入的語音含有代詞等模糊性詞語時，僅依靠語音交互就會產生語義歧義，導致不能準確理解駕駛者行為和用意，而要準確描述目標可能需要大量的語句才能實現，耗費駕駛者較多的時間和經歷，從而使交互體驗大打折扣。而完善的多模態人機交互體系，可以在語音交互的同時配合眼動儀進行視覺追蹤，方便快速的捕捉到駕駛者的目標，大大提升交互的準確性和便捷性。

目前許多車企的智能座艙已具備語音交互、手勢識別、觸摸操控、視覺分析等多模態交互技術，但是還需要將功能進一步加深，直到準確適用于各種用戶場景，形成完善的系統。

4.3 應用增強現實、虛擬現實等新興技術

隨著智能網聯技術的快速發展，智能座艙受到消費需求、政策支持等多重驅動因素的影響，為汽車產業帶來新的機遇，正在成為企業們爭奪的高點。

在座艙搭配的大屏、多屏等基礎硬件設施差別越來越小的當前，新興技術等差異化功能的應用變得更為重要，可以更為有效地提高產品競爭力。例如，增強現實抬頭顯示技術可以更加直觀地為用戶提供車道偏離預警、碰撞警告、周邊信息提示等功能。相較于傳統的抬頭顯示系統，不需要駕駛者不斷切換視焦，避免頻繁切換出現危險。虛擬現實技術在給智能座艙帶來科技感的同時，可以根據乘客喜好隨意改變汽車內外部環境，增加行駛過程中的趣味性和娛樂性。

智能座艙的技術趨勢就是趨向于兼顧駕駛體驗和乘坐體驗，通過不斷發展新興技術來不斷滿足駕駛者和乘客的安全性、舒適性、趣味性、個性化等各種層次的需求。

5 結語

如今許多車企將汽車智能化的重點發展方向向座艙智能化轉移，主要原因是依據當前技術發展情況，相較于自動駕駛技術，智能座艙實現起來難度更低，產品更加符合用戶當前的需求，更容易吸引用戶的興趣。未來用戶關注的重點更多的是在于人機交互的多維性、車載娛樂信息系統的豐富性、移動座艙的智能性，以人工智能為核心的智能座艙技術將對一輛車的評價有著重要的影響，是將來購車和乘車體驗的關鍵決策因素。

參考文獻：

[1]杜莎.汽車座艙從“工具”演變為“智能助手”，整車廠傳統的設計開發流程面臨哪些挑戰？[J].汽車與配件，2020（15）：58-59.

[2]劉毅剛.智能座艙趨勢研究[J].廣東化工，2019，46（08）：120-122.

[3]張曉聰.汽車智能座艙發展現狀及未來趨勢[J].汽車縱橫，2019（08）：42-45.

[4]陳海峰.智能座艙：帶來不一樣的用車體驗[J].上海信息化，2020（10）：41-44.

[5]楊勁松.智能汽車時代，智能座艙引領未來科技[J].產城，2018（08）：18-19.