浅析智能座舱的关键技术.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 23 日 作者简介：王馨（1993），女，汉族，河北沧州人，硕士，中级，智能座舱。-64-浅析智能座舱的关键技术 王 馨 孟 健 中国汽车技术研究中心，天津 300300 摘要：摘要：随着智能技术在汽车行业的运用越来越深入；车辆驾驶舱将逐步从机械座舱转变为智能座舱。智能座舱具备如下特征:中控液晶屏；全液晶仪表取代普通仪表；中控屏与仪表盘一体系统；增加 HUD 抬头显示流媒体后视镜功能；人机交互方式呈现多元化发展趋势。智能座舱技术面向的是驾驶舱的系统级层面；包含车机、多个显示器、摄像头、语音交互功能和车内的座位、踏板等部分。智能座舱技术作为整个智能座舱领域的基石；重点注重整个架构的各部分协同实现的功能。本文通过智能驾驶舱技术研究；从技术瓶颈、技术发展趋势、新技术的角度展开分析最后根据研究结论对智能驾驶舱技术的发展趋势做出预测。关键词：关键词：智能座舱；人机交互；关键技术 中图分类号：中图分类号：U463 0 引言 近年来，由于人工智能技术的广泛应用与开发，汽车驾驶舱的性能、交互方式、使用方便性出现了重要转变，从原有交互方式由机械按键组成、功能单一的电子驾驶舱向强调多维互动、具有黑技术的人工智能驾驶舱过渡。目前对智能驾驶舱技术的总体结构、技术设计、整体性能以及安全方面均有所布局，反映出智能驾驶舱技术整体蓬勃发展的态势，不过也面临一些薄弱环节，安全性、个性化功能、系统测试以及在保证一定体验前提下维持驾驶员的警惕性等方面。智能座舱正逐渐的被运用在量产车型当中，正发展为包含了汽车上各种电子元件的复杂控制系统，包括了手势识别、全液晶仪表盘、抬头显示系统、流媒体后视镜等新兴产品及技术。1 智能座舱的关键技术 当前，现代轿车不但在动力源、驱使方法以及驾乘感受上都进行了变革，座舱空间设计也告别了传统单调的机械设备与电气空间设计，自动化水准飙升，汽车开始成为了继家居与办公以外的人类日常生活中的第三空间。借助人脸；指纹识别、语言手势通讯、多屏互动等高科技技术，目前的汽车智能驾驶舱在环境认知、信息获取和管理方面的能力已得以明显提升，已经成为了人们驾车的智能小助手。智能座舱作为现代化汽车的核心组成部分，受到了越来越多的关注。智能座舱集成了众多先进技术，致力于为驾驶者提供更加便捷、智能和安全的驾驶体验。智能驾驶舱告别了单纯电子化，步入智慧助理时代的一个显著标志，就是人和驾车舱之间的互动由消极式走向积极式，而这个消极和积极是围绕着驾车舱本身确定的。以前的信息沟通活动大多是由人进行，而现在人和机器都能够进行，因此人机交互能力也开始作为界定现代智能座舱产品档次的主要标志。智能驾驶舱系统是由分歧的驾驶舱电子构成的完整体系，其关键技术主要由四部分所构成。第一部分是汽车机械技术，包括了可变化车身技术以及内饰机构技术。在未来，车辆可以根据分歧方式实现伸缩折叠，其将成为下一个技术发展趋势，而座舱也需要能够根据乘员对分歧方式的使用需要进行对内饰空间的不断调剂改变。第二部分是汽车电子硬件技术，包括了芯片技术、显示屏技术、专用电器总成和传感器技术四种技术。第三个部分是系统软件技术，包括所有操控系统的应用。汽车智能技术发展必定会趋向于一机多屏，利用操控技术可以实现通过一个车机芯片操控各屏的应用。而第四个部分则包括了二种最重要的技术，分别是汽车人工智能技术以及云计较技术。未来汽车智能算法的正确性将决定着分歧品牌在智能座舱的差别化，并成为了改变汽车驾驶体验的核心。智能座舱利用上述信息技术，进行了人机交互设计。以中控显示屏、仪表盘、后座娱乐屏等电子智能中国科技期刊数据库 工业 A-65-硬件为载体，完成了人脸辨识、多音区监测、视线跟踪、疲惫分类及其多模号令词等焦点的现代化功用。除此之外，还能够延伸出声音自动调理、高速分心警示、疲惫救援等人性化附加功能。在未来，智能座舱还能够运用到增强现实和虚拟现实等技术。2 智能座舱的技术瓶颈 随着特斯拉在量产车使用智能座舱的成功实践，开启了智能座舱的浪潮，车企在智能座舱领域发力日益明显，但目前智能座舱产生的技术应用效率并不能很好的满足需要。很多主机厂在概念车上表现的能力还只是畅想，在用户实际的应用环境中没有达到完美的体验感受，智能座舱的技术实现、产物体验尚有相当大的一段距离，技术研发步入了瓶颈阶段。2.1 智能交互技术所需要的信息获取困难大 如今，中国车企面临着明显的孤岛效应，而这种信息与互联互通服务的缺失对于智能座舱产品而言，是一个巨大的问题。智能座舱的智能化工作必须依靠丰富的数据来练习，进而达到智能程度较高的人机交互反馈结果，其范围将直接影响到智能座舱的客户感受。但很多企业都不希望在外部披露驾驶员和司机信息，即使在企业也难以获得相关的信息，这也造成了目前技术手段不能获取所需要的充分的信息堆集，影响了智能座舱领域的高速开发。比如智能座舱的语言交互技术，如今语音识别、语义认知受了影响，用户实际体验中出现的准确性较差、不能高效交流的现象，技术应用也和设想还有相当的距离。2.2 多模态人机交互体系没有形成理想模式 智能座舱区别于其他交互环境，必须建立一个驾驶空间中最合适的交互体系，但不能把已有的交互方式照搬在智能驾驶舱里。随着技术与手机的开发和普及，消费者对车辆驾驶舱交互功能的需求愈来愈大，开车时要处置的数据愈来愈多，为适应这一要求，决定了采用数字触屏取代普通的机械按键。但数字触屏技术的缺点又因为系统的进一步完善而被展示了出来，界面完全按照手机应用的方式，很容易导致视线在操作界面停留过久。所以很多企业都为了避免驾驶员在操作时分神选择把操作重点放在语音交互上，但是由于语音交互缺乏了视觉上的信息展示，所以还是应用在操作步骤数量相对较少的简单场合，感觉效果更好。应用于智能驾驶舱的多模式人机交互体系的建立，能够有效的改善上述问题。这个理想模型并不是依靠简单的交互方式，而是需要考虑怎样联系机械按键、触屏、声音等交互方式的特性，以形成一个最佳的人机交互模式。2.3 基于视觉的组合仪表功能逻辑设计存在缺陷 尽管未来的智能座舱中必定会建立一个多模态人机交互系统，但是由于视觉依然是人类获取资讯效率最快的途径，所以未来多模态人机交互方式还是将以视觉为重心。由于如今很多车机的页面级别都特别的多，内容转换往往需要大量操作和繁琐的步骤，但是这些功能都必须依托于视觉，长时间的操作严重影响了安全问题，车机必须使功能转换得更加容易操作，才能够快速实现。所以部分车主机厂也采用了去化的方法，把部分重要的、应用频次最高的内容以组件的方式设置到了首页，借此来降低层级。但是这个方式并没有从底子上解决，人们在开车时使用很多的软件，把每个模块都设置到首页是不切合实际的，同时这个方式的结构看起来加倍复杂，用户操作时视觉停留时间不会产生明显改变。3 智能座舱的技术趋势 3.1 基于场景进行功能设计 现在许多车企所谓的智能座舱，在根本上其实都只是移植了手机各种特性的车机管理系统，而更多的是对一些伪需求的糅合。能力堆砌和拼盘化也是当前人工智能驾驶舱的主要特征，虽然大多数人工智能驾驶舱都拥有很多的功能，但是现在大多基础设计功能在用户现实的应用场合中根本用不上。智能座舱的产品设计，更多的需要全面发掘剖析客户在分歧应用场景下的痛点难题与实际需要，寻找在互动模式、功能体验上的革新技术与方法，以最大限度改善客户在实际场景中的体验与感受，给客户带来人车生态系统的全新价值感受，进而提升用户体验。3.2 形成完备的多模态人机交互系统 驾驶员不仅是将汽车视为代步工具，而且将汽车视作能够实现休闲、办公等需要人性化的智能移动空间，要求对用车者需求具备准确的认知和行为精准捕中国科技期刊数据库 工业 A-66-捉的功能。而这种完美的用户感受又必须通过完备的多模态人机交互体系，并依靠海量数据库和深度学习算法对数据做出正确回应。当驾驶员所使用的语言中包括代词和模糊性词时，仅通过简单语言交流就可能会出现语义误解，从而导致不能正确地理解驾驶员行为的意思，而要准确表达则可能需要大量的语言才能完成，耗费了驾驶员较长的精力和时间，并由此使人机交互效果大打折扣。强大的多模态人机交互系统，能够在语言交流的同时结合眼动仪的视觉跟踪，更方便迅速的捕捉到驾驶员的需求，从而大幅增强了人机交互的准确性与便捷性。现在很多企业的智能座舱已经具备语言交互、动作辨识、触摸控制、视觉分析等多模态交互技术，但是还必须把系统一步步提升，并真正应用到各种系统环境，建立完备的体系。3.3 应用增强现实、虚拟现实等新兴技术 随着智能网联技术的高速发展，搭载智能座舱的车辆备受消费需求、政府扶持政策等诸多驱动因素的影响，为汽车行业提供了全新的发展机会，并日益成为汽车公司们竞争的最高点。在汽车座舱搭载的大屏幕、多屏等基础硬件设备不同越来越小的现在，新技术和差别化技术的运用显得越来越关键，才能更为高效地提升产品实力。比如，增强现实抬头显示器技术能够加倍直观地向消费者提供车道偏移警示、事故预警、周边情况提醒等服务。相比于常规的抬头显示器技术，不用驾驶员不停转换视焦，防止频繁转换产生伤害。虚拟现实技术在为智能驾驶舱增加技术感的同时，能够根据驾驶员偏好随时变化车辆内部状态，提高驾驶过程中的趣味性与娱乐性。智能座舱的发展方向是趋向于满足驾乘感受与使用方式，以不竭开发新技术来不断满足驾驶者与乘员的安全、舒适、趣味性、个性化以及各种阶段的要求。4 结语 如今不少企业已经把车辆智能的重心发展偏向于向驾驶舱智能转变，主要原因是根据当前的技术发展状况，相比于自动驾驶，智能驾驶舱实施起来的难度更少，产物也更加符适用户当前的技术要求，也更容易引导用户的兴趣。未来汽车用户所关心的重点，更多的是在于汽车人机交互技术的多维性、汽车娱乐信息系统的内容丰富化、移动座舱的高度智能化等，以新一代人工智能技术为焦点的智能座舱技术，将对一辆车的整体评价产生巨大的影响，是人们未来买车和驾驶体验的重要决定因素。这些技术在提升驾驶体验、安全性和智能化水平方面的重要作用。随着科技的不断进步，智能座舱将在未来发展中面临更多挑战与机遇。展望未来，我们期待智能座舱在关键技术的持续创新与应用中，为驾驶者带来更加美好、安全的驾驶体验，同时推动汽车产业的可持续发展。参考文献 1邓戬.智能网联汽车电子电气架构设计与试验研究D.长春:吉林大学,2020.2边旭东,张亦弛,谢卉瑜.浅谈智能座舱的“一芯多屏”J.时代汽车,2021(6):12-14.3刘毅刚.智能座舱趋势研究J.广东化工,2019,46(8):120-122.4张晓聪.汽车智能座舱发展现状及未来趋势J.汽车纵横,2019(08):42-45.5陈海峰.智能座舱:带来不一样的用车体验J.上海信息化,2020(10):41-44.6金安敏.智能座舱中的趋势与艾迈斯欧司朗的解决方案J.电子产品世界,2021(28):12.7王忠文,郭倩.新一代智能座舱国产化交互式系统研究J.科技创新与应用,2023,13(33):10-13.8 8马艳.刚需还是噱头智能座舱未来之路如何走N.中国工业报,2023-11-17(004).9高惠民.汽车智能座舱人机交互平视显示技术(中)J.汽车维修与保养,2023(11):54-57.10刘钊.智能座舱与自动驾驶将成核心卖点 AI 是车企必须掌握的关键能力N.证券日报,2023-10-30(B03).11Canalys.多屏智能座舱将成为中国新能源汽车标配J.汽车与配件,2023(19):60.12朱庭男.基于场景体验的汽车智能座舱设计策略J.时代汽车,2023(19):115-117.13高惠民.汽车智能座舱人机交互平视显示技术(上)J.汽车维修与保养,2023(10):42-45.