一文詳解智能座艙功能和發(fā)展趨勢(shì)

本文來自機(jī)械工業(yè)出版社出版的《智慧城市與智能網(wǎng)聯(lián)汽車，融合創(chuàng)新發(fā)展之路》一書。繼文章《一文詳解智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展階段和關(guān)鍵技術(shù)》、《智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用實(shí)踐和發(fā)展趨勢(shì)》、《一文詳解自動(dòng)駕駛關(guān)鍵技術(shù)》、《一文詳解自動(dòng)駕駛應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展趨勢(shì)》、《智能座艙發(fā)展階段和系統(tǒng)架構(gòu)》，本篇介紹智能座艙功能和發(fā)展趨勢(shì)。

（一）智能座艙功能

汽車座艙的智能化功能主要分為三部分，分別為車內(nèi)/外環(huán)境感知，視覺、聽覺等多模態(tài)人機(jī)交互，以及統(tǒng)籌感知計(jì)算的車聯(lián)網(wǎng)[1]，如圖1所示。其中車內(nèi)/外環(huán)境感知主要是通過座艙內(nèi)的傳感器對(duì)車輛狀態(tài)、人、環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（Driver Monitoring System，DMS）、乘員監(jiān)控系統(tǒng)（Occupant Monitoring System，OMS），通過對(duì)駕駛員和乘員的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和適當(dāng)提醒，以提高駕駛者和乘員的安全性和舒適性。

視覺、聽覺等多模態(tài)人機(jī)交互則是通過多模交互，讓座艙具備自然、直觀、便捷的交互方式，使駕乘人員可以更加方便快捷地控制車輛。統(tǒng)籌感知計(jì)算的車聯(lián)網(wǎng)則涵蓋了智能駕駛和車載系統(tǒng)兩方面，一方面依托車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛與其他車輛、道路和云端的智能連接，以實(shí)現(xiàn)車輛之間的信息共享和協(xié)同，另一方面則是可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)座艙系統(tǒng)的遠(yuǎn)程升級(jí)和更新以及手機(jī)遠(yuǎn)程控制，優(yōu)化駕乘體驗(yàn)。

圖1?智能座艙功能示意圖

1．車內(nèi)和車外環(huán)境感知功能

智能座艙感知系統(tǒng)包括車內(nèi)和車外兩部分，是一種基于人工智能技術(shù)的汽車座艙智能化系統(tǒng)，通過在車內(nèi)和車外裝置系列傳感器設(shè)備，對(duì)車內(nèi)和車外環(huán)境進(jìn)行感知與識(shí)別，為駕乘人員提供更加智能化、舒適化的駕乘體驗(yàn)。

（1）車內(nèi)環(huán)境感知系統(tǒng)

智能座艙車內(nèi)環(huán)境感知系統(tǒng)主要是通過多種傳感器感知車內(nèi)環(huán)境，包括溫度、濕度、氣壓、光線、空氣質(zhì)量等參數(shù)，以及檢測(cè)車內(nèi)乘客的數(shù)量、位置、行為等，同時(shí)還可以通過攝像頭、聲音傳感器等感知駕駛員和乘客的狀態(tài)，如是否疲勞、是否分心等，并基于這些信息進(jìn)行智能分析和判斷，提供相應(yīng)的預(yù)警、提示和操作，以確保車內(nèi)環(huán)境舒適和安全。

例如通過環(huán)境感知，座艙系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車內(nèi)外的溫度、濕度、空氣質(zhì)量、光線等因素，依據(jù)這些數(shù)據(jù)來自動(dòng)調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度、空氣質(zhì)量、音樂播放、燈光亮度，從而為駕乘者提供最適宜的乘坐環(huán)境，有效提高駕乘者的舒適度和駕駛體驗(yàn)。通過人臉識(shí)別，座艙系統(tǒng)可以識(shí)別駕駛員的身份，并監(jiān)測(cè)其疲勞程度、注意力集中度等，及時(shí)提醒駕駛員休息或調(diào)整狀態(tài)，避免因疲勞駕駛而發(fā)生交通事故。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以監(jiān)測(cè)乘客的狀態(tài)，如是否系好安全帶、是否有兒童在車內(nèi)等，提高車內(nèi)安全性。

通常情況下，智能座艙車內(nèi)感知系統(tǒng)包括以下幾大系統(tǒng)：

a）氣體感知系統(tǒng)：檢測(cè)車內(nèi)空氣質(zhì)量，包括二氧化碳、甲醛、苯等有害氣體的濃度，以及溫度、濕度等參數(shù)。

b）噪聲感知系統(tǒng)：檢測(cè)車內(nèi)噪聲水平，包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、路面噪聲、車內(nèi)娛樂系統(tǒng)等噪聲源的分貝值。

c）光線感知系統(tǒng)：檢測(cè)車內(nèi)光線水平，包括外部光線強(qiáng)度、車內(nèi)燈光亮度等參數(shù)。

d）安全感知系統(tǒng)：檢測(cè)車內(nèi)安全狀態(tài)，包括安全帶是否系好、車門是否關(guān)閉、車窗是否關(guān)閉等參數(shù)。

e）娛樂感知系統(tǒng)：檢測(cè)車內(nèi)娛樂系統(tǒng)的使用情況，包括音樂播放、視頻播放、游戲等娛樂活動(dòng)的使用情況。

f）駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)：駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（Driver Monitoring System，DMS）是利用座艙內(nèi)攝像頭、近紅外線等傳感器，基于面部特征分析、頭部姿態(tài)追蹤、視線追蹤、面部表情和情緒識(shí)別、身體姿勢(shì)追蹤和物體偵測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員的身份識(shí)別，以及疲勞駕駛、分心駕駛等危險(xiǎn)行為的檢測(cè)功能。主流DMS方案采用近紅外攝像頭拍攝駕駛員眼球運(yùn)動(dòng)、面部表情，進(jìn)行計(jì)算和AI識(shí)別，分析出駕駛員疲勞、分心、危險(xiǎn)駕駛等動(dòng)作信號(hào)，以此來提醒駕駛員。

g）乘客監(jiān)控系統(tǒng)：乘客監(jiān)控系統(tǒng)（Occupant Monitoring System，OMS）是DMS系統(tǒng)的延伸，可以通過監(jiān)測(cè)座艙內(nèi)乘客的狀態(tài)來進(jìn)一步提升安全性能。比如OMS系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)兒童或?qū)櫸锸欠襁z留在車內(nèi)，還可以檢測(cè)人員是否使用安全帶。交互或娛樂方面，也可以利用OMS攝像頭完成手勢(shì)識(shí)別、情緒識(shí)別、視頻聊天等功能。

h）后排盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：后排盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Rear（View）Monitor System，RMS）通過使用車輛的傳感器和電子控制單元來監(jiān)測(cè)后排座位的狀態(tài)，并在車輛停止后發(fā)出警告聲和視覺提示，以提醒駕駛員檢查后排座位，這種技術(shù)可以避免在車輛停放時(shí)忘記乘客或物品而導(dǎo)致的意外事件。

（2）車外環(huán)境感知系統(tǒng)

車外環(huán)境感知系統(tǒng)通過各激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)感知車輛周圍的環(huán)境和道路狀況，如車輛周圍的物體、距離、速度等參數(shù)，以及道路標(biāo)志、車道線、交通信號(hào)燈等，并向駕駛員提供相關(guān)的警告和提示，幫助駕駛員做出更明智的決策，提高駕駛安全性，這部分功能通常與自動(dòng)駕駛技術(shù)和高精度地圖等信息融合，提供更全面的駕駛輔助和安全功能。

例如通過雷達(dá)、攝像頭等設(shè)備感知周圍車輛和障礙物的距離，提供智能化的自動(dòng)駕駛輔助功能；通過識(shí)別到的車輛周圍的交通情況和道路狀況，如路面濕滑、路面障礙等，自動(dòng)調(diào)整車輛的速度和行駛路線，以確保駕駛的安全和效率；通過路況傳感器感知路面情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)，提供更加平穩(wěn)的駕乘體驗(yàn)；通過天氣傳感器感知天氣情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)、雨刷等設(shè)備，提供更加安全、舒適的駕乘環(huán)境；此外，智能座艙車外感知系統(tǒng)還可以與其他車載系統(tǒng)集成，如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車、自動(dòng)剎車、自動(dòng)變道等更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛功能，以減輕駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān)。

通常情況下，智能座艙車外感知系統(tǒng)包括以下幾大系統(tǒng)：

a）盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：盲區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Blind Spot Detection，BSD）通常使用雷達(dá)或攝像頭等傳感器來監(jiān)測(cè)車輛周圍的盲區(qū)，當(dāng)其他車輛或物體進(jìn)入盲區(qū)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告聲或閃爍警示燈，提醒駕駛員。

b）360環(huán)景監(jiān)視系統(tǒng)：360環(huán)景監(jiān)視系統(tǒng)（Around View Monitoring，AVM）通常包括前、后、左、右四個(gè)攝像頭，通過使用多個(gè)攝像頭捕捉車輛周圍的圖像，并將這些圖像合成為一個(gè)全景圖像，以幫助駕駛員更好地了解車輛的位置和周圍的環(huán)境。

c）行車記錄儀：行車記錄儀（Digital Video Recorder，DVR）通常由一個(gè)攝像頭和一個(gè)儲(chǔ)存設(shè)備組成，攝像頭可以拍攝車輛前方景象，儲(chǔ)存設(shè)備可以記錄視頻和聲音，并將其保存在內(nèi)置的存儲(chǔ)卡或硬盤中。可幫助駕駛員記錄行車過程中的事故或違規(guī)行為，也可以作為證據(jù)提交給保險(xiǎn)公司或警方。

d）高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)：高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)（Advanced Driving Assistance System，ADAS）是一種集成了多種先進(jìn)技術(shù)的汽車駕駛輔助系統(tǒng)。它可以通過傳感器、攝像頭、雷達(dá)等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛周圍的環(huán)境和道路狀況，提供給駕駛員輔助和支持，從而提高駕駛安全性和舒適性。

2．多模態(tài)人機(jī)交互功能

所謂“模態(tài)”（Modality），是德國生理學(xué)家赫爾姆霍茨提出的一種生物學(xué)概念，即生物憑借感知器官與經(jīng)驗(yàn)來接收信息的通道。目前智能座艙中的人機(jī)交互內(nèi)容主要通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺4種模態(tài)實(shí)現(xiàn)。幾個(gè)模態(tài)在智能座艙中對(duì)應(yīng)的載體具體如下：和視覺相關(guān)的載體主要有抬頭顯示器（Head up Display，HUD）、中控顯示屏、儀表盤、后視鏡、氛圍燈；和聽覺相關(guān)的載體主要有語音交互、警示音、音樂；和觸覺相關(guān)的載體主要有方向盤、按鍵、中控、擋位、座椅、安全帶；和嗅覺有關(guān)的載體主要是車內(nèi)香薰、空氣凈化等。

HUD又稱平視顯示器，是將車速、油耗、胎壓、中控娛樂信息等顯示在前擋風(fēng)玻璃上的系統(tǒng)。車載HUD能夠減少低頭觀察儀表的頻率，提高駕駛安全性。HUD系統(tǒng)由投影單元和顯示介質(zhì)兩大關(guān)鍵部件組成。投影單元內(nèi)部的控制單元通過車輛數(shù)據(jù)總線獲取車況、路況導(dǎo)航等信息，并通過投影儀輸出圖像。成像載體主要是半透明樹脂玻璃和汽車前擋風(fēng)玻璃。根據(jù)顯示方式不同，分為組合式抬頭顯示器（Combiner Head-Up Display，C-HUD）、擋風(fēng)玻璃型抬頭顯示器 （Windshield Head-Up Display，W-HUD）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器（Augmented Reality Head-Up Display，AR-HUD）。C-HUD將圖像與信息投射到一塊單獨(dú)玻璃。W-HUD將圖像與信息投射到汽車前擋風(fēng)玻璃。AR-HUD采用AR技術(shù)投射到前擋風(fēng)玻璃。

相較傳統(tǒng)HUD，AR-HUD成像區(qū)域更廣、顯示能力更佳。最初的C-HUD成像區(qū)域僅為一小塊前置的樹脂半透明玻璃，視場(chǎng)角（Field of View，F(xiàn)OV）僅為5°×1°~4°、投射面積僅為6~8英寸，顯示內(nèi)容非常有限。W-HUD成像區(qū)域?yàn)椴糠值那皳躏L(fēng)玻璃，F(xiàn)OV為10°×4°、投射面積提升至7~15英寸，成像區(qū)域有一定提升。而AR-HUD由于要滿足虛實(shí)相融的信息展示，成像區(qū)域必須更大，F(xiàn)OV提升至13°×5°及以上、投射面積大幅擴(kuò)展至20英寸以上。更大、更好的顯示讓AR-HUD能反饋更多安全駕駛所需的信息，提升駕駛安全。受限于屏幕顯示范圍，C-HUD僅能顯示車速、導(dǎo)航、油量等儀表盤上最關(guān)鍵的一類駕駛信息；W-HUD在此基礎(chǔ)上，雖融入了更多二類駕駛輔助信息，如娛樂信息、來電顯示、實(shí)時(shí)路況等，但仍無法實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合。AR-HUD則很好地運(yùn)用AR技術(shù)對(duì)更多更全面的道路駕駛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，大幅提升駕駛安全。

與傳統(tǒng)的機(jī)械儀表盤相比，液晶儀表盤用屏幕取代指針，除提供渦輪壓力、油門、剎車等車輛信息，還支持導(dǎo)航地圖、多媒體功能等。短期內(nèi)液晶儀表盤仍是主流選擇，但部分車型的汽車儀表盤已不再獨(dú)立出現(xiàn)，液晶儀表行業(yè)或面臨技術(shù)變革。未來，中控顯示屏、流媒體后視鏡、HUD等都可能代替儀表功能。

中控顯示屏是座艙內(nèi)最大的車載屏，是車載信息娛樂系統(tǒng)功能的主要端口。液晶中控滲透率處于高位，大屏化、高清化、交互多模態(tài)化和多屏化助力市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)。

傳統(tǒng)后視鏡存在視野寬度不足、易受天氣影響、觀看三鏡存在時(shí)差盲點(diǎn)的缺陷。流媒體后視鏡在構(gòu)成上以屏幕代替?zhèn)鹘y(tǒng)鏡面，配備外置攝像頭拍攝獲取路況代替人眼，支持流媒體、物理后視鏡兩種顯示模式，能有效規(guī)避傳統(tǒng)后視鏡缺陷。

（1）多模交互的必要性

整個(gè)智能座艙大部分的信息假如都放在視覺通道里面，這無疑會(huì)增加駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷，單模態(tài)交互難以滿足復(fù)雜的駕駛場(chǎng)景，各模塊彼此間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，大大降低了信息感知的價(jià)值。這就需要綜合運(yùn)用語音交互、機(jī)器視覺、觸覺監(jiān)控（方向盤脫手檢測(cè)、座椅乘員檢測(cè)分類等）甚至嗅覺等其他傳感器智能技術(shù)的多模態(tài)人機(jī)交互。

一方面多模交互可以提高交互準(zhǔn)確性，例如單獨(dú)的語音交互，不可避免遇到噪音、回聲、識(shí)別不清晰等狀況，而通過獲取圖像、眼神、表情甚至血壓心率等傳感器信息與語音互補(bǔ)，可以融合多種不同的信息源，減少誤交互率。

另一方面從易用性角度，可通過結(jié)合各模態(tài)的優(yōu)勢(shì)，更直觀、便捷、更高效的為駕乘人員提供所需信息，減少駕駛員精力分散，使駕乘人員可以更加方便快捷地控制車輛。例如在完成確定導(dǎo)航目的地這一動(dòng)作時(shí)，傳統(tǒng)的視覺+觸覺交互需要結(jié)合觸摸按鍵、輸入文字、滑動(dòng)屏幕或旋轉(zhuǎn)旋鈕來實(shí)現(xiàn)，而融合語音交互后，使用語音輸入與屏幕選項(xiàng)結(jié)合的方式確定導(dǎo)航地點(diǎn)，可以大幅降低導(dǎo)航設(shè)置動(dòng)作所需的時(shí)間。

（2）針對(duì)不同信息的多模交互

現(xiàn)階段座艙多模交互內(nèi)容主要包括安全性信息和娛樂信息。其中安全行車信息包括車況信息、路況信息、環(huán)境信息等，是駕駛?cè)藛T完成行車任務(wù)的必要信息。娛樂信息包括電影、游戲等非駕駛?cè)藛T，或駕駛?cè)藛T在非行駛狀態(tài)下進(jìn)行的娛樂交互信息。

a）針對(duì)安全性信息的多模交互

針對(duì)安全行車信息，目前有不同的模態(tài)結(jié)合技術(shù)路徑，包括視覺+語音、視覺+觸覺、語音+手勢(shì)。首先是視覺+語音，語音交互如果不與其他模態(tài)融合，通常很難預(yù)判發(fā)出的指令處于哪個(gè)狀態(tài)，可以通過擬人化表情形象，在進(jìn)行語音交互時(shí)，以視覺模態(tài)作補(bǔ)充，利用屏幕表情增加與駕駛員的視覺聯(lián)系；然后是視覺+觸覺，以車道偏離報(bào)警系統(tǒng)為例，當(dāng)打開車道輔助時(shí)，方向盤會(huì)通過抖動(dòng)的方式來提示目前車輛壓線，減少駕駛員在開車時(shí)低頭看儀表盤的頻率；最后是語音+手勢(shì)，以某款車手勢(shì)控制為例，支持左右揮動(dòng)、上下?lián)]動(dòng)和前后推動(dòng)3種動(dòng)態(tài)手勢(shì)及5種靜態(tài)手勢(shì)，涵蓋確認(rèn)、自拍、接聽/拒接電話和播放/暫停等多種常用功能，結(jié)合四音區(qū)語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)語音+手勢(shì)的交互。

現(xiàn)階段駕駛員的手-腦-眼資源需集中在獲取安全行車信息，而通過視覺模態(tài)獲取車況信息、路況信息、環(huán)境等信息仍將是主導(dǎo)交互模態(tài)，其它模態(tài)作為補(bǔ)充。故而針對(duì)安全行駛信息所使用的模態(tài)并非越多越好，首先需要考慮的是交互設(shè)計(jì)的安全性和準(zhǔn)確率，例如駕駛員的視線不能夠離開車輛行駛方向太久，手也需要做到盡量不離開方向盤。

基于這一分析，視覺+語音路徑是目前針對(duì)安全行車信息交互的優(yōu)選路徑。隨著視覺模態(tài)HUD技術(shù)、電子外后視鏡和DMS技術(shù)的發(fā)展，駕駛員將可在不低頭的情況下獲取更多的駕駛相關(guān)信息。同時(shí)，車載語音識(shí)別準(zhǔn)確率已經(jīng)從2011年的60%增長(zhǎng)至2021年的98%。駕駛時(shí)的電話、音樂需求也可以通過語音模態(tài)在不過多占用駕駛員視線的前提下完成，語音系統(tǒng)也可以通過聲紋識(shí)別，結(jié)合視覺模態(tài)感知做到身份驗(yàn)證，提高交互安全性。

b）針對(duì)娛樂性信息的多模交互

針對(duì)娛樂性信息，目前有以下模態(tài)結(jié)合技術(shù)路徑，包括視覺+語音、視覺+語音+觸覺、視覺+語音+觸覺+嗅覺。首先是視覺+語音，通過與KTV曲庫APP合作，結(jié)合影音硬件，可以使座艙化身“移動(dòng)K歌房”；然后是視覺+語音+觸覺，可以在副駕屏、后排娛樂屏實(shí)現(xiàn)外接設(shè)備投屏，可以直接連接Switch、手機(jī)、平板電腦投屏，化身“移動(dòng)游戲空間”；最后是視覺+語音+觸覺+嗅覺，可以通過視覺模態(tài)的座艙內(nèi)多屏聯(lián)動(dòng)與氛圍燈、聽覺模態(tài)的四音區(qū)對(duì)話語音助手、觸覺模態(tài)的音樂律動(dòng)座椅、嗅覺模態(tài)的香氛切換系統(tǒng)打造“5D音樂座艙”。

終端用戶在快節(jié)奏的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)生活中，已逐步養(yǎng)成了碎片化娛樂的習(xí)慣，即實(shí)時(shí)的、個(gè)性化的交互體驗(yàn)。在座艙內(nèi)娛樂場(chǎng)景下，這種習(xí)慣也將影響用戶對(duì)座艙多模交互的期待。基于這一背景，不同于針對(duì)安全行車信息高準(zhǔn)確率、高效的要求，消費(fèi)者對(duì)座艙內(nèi)娛樂信息豐富的體驗(yàn)需求更為關(guān)注。根據(jù)IHS Markit的調(diào)研結(jié)果，在隨智能手機(jī)陪伴成長(zhǎng)的新生代消費(fèi)者購車關(guān)鍵要素中，座艙內(nèi)科技配置水平成為僅次于安全配置的第二類關(guān)鍵要素，其重要程度甚至已超過動(dòng)力、空間與價(jià)格等傳統(tǒng)購車關(guān)鍵要素。

基于這一分析，視覺+語音+觸覺+嗅覺是目前針對(duì)娛樂信息交互的優(yōu)選路徑。視覺模態(tài)可以通過更清晰的顯示技術(shù)（例如高分辨率的大屏、聯(lián)屏與投影）增加不同的交互場(chǎng)景；語音模態(tài)可以通過聲源定位，為不同座位的乘客提供個(gè)性化的交互方式；觸覺模態(tài)日漸成熟的智能表面技術(shù)使觸控不再拘泥于屏幕形態(tài)；嗅覺模態(tài)可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的氣味與出香算法。這些多種通信通道（模態(tài)）輸入，將打造智能化、科技感、個(gè)性化的智能座艙娛樂。

3．統(tǒng)籌感知計(jì)算的車聯(lián)網(wǎng)功能

統(tǒng)籌感知計(jì)算的車聯(lián)網(wǎng)則包括車載系統(tǒng)和智能駕駛兩部分，一方面通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車內(nèi)系統(tǒng)的升級(jí)和更新以及手機(jī)遠(yuǎn)程控制，優(yōu)化駕乘體驗(yàn)，另一方面則是依托車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛與其他車輛、道路和云端的智能連接，以實(shí)現(xiàn)車輛之間的信息共享。

（1）遠(yuǎn)程升級(jí)功能

遠(yuǎn)程升級(jí)技術(shù)（Over-the-Air，OTA）是指通過無線網(wǎng)絡(luò)（3G/4G/5G或WiFi）對(duì)車輛座艙系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)的功能。這種功能可以讓車主在不到車廠的情況下，通過車輛的無線網(wǎng)絡(luò)連接，直接從云端下載最新的軟件版本，以更新車輛的座艙系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來說OTA技術(shù)實(shí)現(xiàn)分三步：首先將更新軟件上傳到OTA中心，然后OTA中心無線傳輸更新軟件到車輛端，最后車輛端自動(dòng)更新軟件[2]。

而且隨著汽車行業(yè)進(jìn)入“軟件定義汽車”時(shí)代，汽車行業(yè)商業(yè)模式面臨變革，汽車的賣點(diǎn)由從一次性交付的硬件集成向持續(xù)性收費(fèi)的軟件服務(wù)轉(zhuǎn)變，對(duì)售后汽車售賣各種各樣功能的新商業(yè)模式興起，這也要求汽車必須具備OTA功能。目前國內(nèi)外各大車企紛紛啟動(dòng)OTA升級(jí)的車載系統(tǒng)更新計(jì)劃，整車OTA升級(jí)，儼然已經(jīng)成了刺激銷量的新“財(cái)富密碼”。

目前OTA主要包括固件在線升級(jí)（Firmware-Over-the-Air，F(xiàn)OTA）和軟件在線升級(jí)（Software-Over-the-Air，SOTA）兩種典型模式。FOTA是指不改變車輛原有配件的前提下，通過寫入新的固件程序，使擁有聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，主要服務(wù)于自動(dòng)駕駛、車身控制和動(dòng)力系統(tǒng)，例如車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速箱、底盤等控制系統(tǒng)等。SOTA是在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行升級(jí)，目前主要服務(wù)于車載信息和娛樂系統(tǒng)，例如那些離用戶更近的應(yīng)用程序、UI界面和車載地圖、人機(jī)交互界面等。

從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，目前僅有少數(shù)車型能夠提供整車FOTA，大多數(shù)車型能夠做到的OTA還只是將軟件升級(jí)包發(fā)送至車內(nèi)的T-BOX，而不能實(shí)現(xiàn)ECU層面的軟件升級(jí)。FOTA能夠深層次改變汽車控制系統(tǒng)、管理系統(tǒng)及性能表現(xiàn)，比SOTA在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上難度更大。FOTA涉及控制器核心功能（控制策略）的系統(tǒng)性更新，對(duì)整車性能影響較大，升級(jí)過程對(duì)時(shí)序、穩(wěn)定性、安全性要求極高，同時(shí)升級(jí)前置條件包括擋位、電量、車速等要求，因而升級(jí)過程一般不支持車輛運(yùn)行。作為車輛應(yīng)用軟件的底層載體，操作系統(tǒng)是汽車OTA得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，尤其FOTA固件更新。

OTA升級(jí)作為一種方便、快捷、安全的升級(jí)方式，可以為車主帶來更好的駕駛體驗(yàn)和服務(wù)，其優(yōu)點(diǎn)主要如下：

a）方便快捷：車主不需要到車廠進(jìn)行升級(jí)，只需要在車輛連接到無線網(wǎng)絡(luò)的情況下，就可以直接進(jìn)行升級(jí)。

b）及時(shí)更新：車輛座艙系統(tǒng)可以及時(shí)更新，以保持最新的功能和性能。

c）提高安全性：通過升級(jí)軟件，可以修復(fù)已知的漏洞和安全問題，提高車輛的安全性。

d）降低維護(hù)成本：通過遠(yuǎn)程升級(jí)，可以減少車主到車廠的次數(shù)，降低維護(hù)成本和時(shí)間。

隨著汽車OTA技術(shù)升級(jí)快速增長(zhǎng)，中國出臺(tái)了多項(xiàng)與汽車OTA升級(jí)相關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車軟件升級(jí)相關(guān)工作和要求進(jìn)行了明確，對(duì)OTA管理有了積極的進(jìn)展。其中，工信部從生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入角度出臺(tái)《關(guān)于加強(qiáng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理的意見》、《關(guān)于開展汽車軟件在線升級(jí)備案的通知》等政策；市場(chǎng)監(jiān)管總局從產(chǎn)品召回、認(rèn)證認(rèn)可角度出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)汽車遠(yuǎn)程升級(jí)（OTA）技術(shù)召回監(jiān)管的通知》、《關(guān)于汽車遠(yuǎn)程升級(jí)（OTA）技術(shù)召回備案的補(bǔ)充通知》等政策。隨著OTA技術(shù)的廣泛應(yīng)用，兩部委的監(jiān)管趨嚴(yán)，共同規(guī)范汽車OTA行業(yè)，整頓市場(chǎng)秩序，向標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)展。

（2）手機(jī)遠(yuǎn)程功能

基于遠(yuǎn)程控制功能可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)場(chǎng)景的無縫流轉(zhuǎn)，即使身處遠(yuǎn)方，也能做到用手機(jī)遠(yuǎn)程控制車燈、空調(diào)、車門、車窗，以實(shí)現(xiàn)更加便捷的操作和控制。一方面可以讓車主在準(zhǔn)備開車前/離開車輛后，通過手機(jī)應(yīng)用遠(yuǎn)程關(guān)閉車輛的座椅加熱、空調(diào)等，以節(jié)省能源和延長(zhǎng)電池壽命，另一方面可讓車主隨時(shí)了解車輛的狀態(tài)和位置，以便更好地管理車輛。

手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙具體包括以下功能：

a）溫度控制：可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙的空調(diào)系統(tǒng)，調(diào)整車內(nèi)溫度，讓車輛在你到達(dá)前預(yù)熱或預(yù)冷，使得車內(nèi)環(huán)境更加舒適。

a）座椅控制：可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙的座椅系統(tǒng)，調(diào)整座椅的高低、前后、傾斜等參數(shù)，讓駕乘者更加舒適。

a）音響控制：可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙的音響系統(tǒng)，調(diào)整音量、音效等參數(shù)，享受更加優(yōu)質(zhì)的音樂體驗(yàn)。

a）導(dǎo)航控制：可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙的導(dǎo)航系統(tǒng)，輸入目的地、查看路線等，讓駕乘者更加便捷地出行。

a）車輛狀態(tài)監(jiān)控：可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制智能座艙的車輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，查看車輛的油量、電量、里程等參數(shù)，及時(shí)了解車輛狀態(tài)。

（3）基于車聯(lián)網(wǎng)的信息協(xié)同功能

未來智能座艙系統(tǒng)將通過車聯(lián)網(wǎng)、無線通信、遠(yuǎn)程感應(yīng)以及全球定位系統(tǒng)（如北斗或GPS）等技術(shù)，與車外的基礎(chǔ)網(wǎng)聯(lián)設(shè)施、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云端進(jìn)行智能連接。

通過與周邊環(huán)境和其他車輛的信息交互，智能座艙系統(tǒng)可以感知交通信號(hào)、道路條件、車外娛樂生活場(chǎng)景等各種信息。這些信息可以用于提供更精準(zhǔn)的碰撞預(yù)警、道路規(guī)劃和行駛決策應(yīng)用，以增強(qiáng)駕駛員的安全性和駕駛體驗(yàn)。

此外，智能座艙系統(tǒng)還能與其他車輛進(jìn)行信息共享和協(xié)同，形成車輛間的協(xié)同感知和決策。通過共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，智能座艙系統(tǒng)可以協(xié)同其他車輛，共同應(yīng)對(duì)交通擁堵、交叉路口安全、道路施工等情況，提高交通流暢性和安全性。

這種智能連接的實(shí)現(xiàn)離不開車載傳感器、通信模塊和云端平臺(tái)的支持。車載傳感器用于感知車輛周圍的環(huán)境和行車狀態(tài)，通信模塊用于與外部設(shè)備和云端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，云端平臺(tái)用于存儲(chǔ)和分析海量數(shù)據(jù)，并提供智能決策和服務(wù)。

綜上所述，通過與車外基礎(chǔ)網(wǎng)聯(lián)設(shè)施、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和云端的智能連接，智能座艙系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)信息共享、協(xié)同決策和高效駕駛，為自動(dòng)駕駛感知層和決策層提供有力支持，推動(dòng)高級(jí)別自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)。這將提升行車安全性、駕駛便利性和乘客舒適性，并帶來更加智能化和高效的未來交通系統(tǒng)。

（二）智能座艙發(fā)展趨勢(shì)

智能座艙系統(tǒng)將通過人機(jī)交互創(chuàng)新、多模態(tài)顯示與感知、個(gè)性化定制、數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)、車聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)整合，以及增強(qiáng)安全和駕駛輔助功能等方面的發(fā)展，不斷提升駕乘體驗(yàn)，為用戶帶來更加智能化、舒適化和安全化的汽車座艙環(huán)境，并為未來的交通出行帶來更多便利和安全性。

（1）人機(jī)交互方式的創(chuàng)新

隨著人工智能、語音識(shí)別和自然語言處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能座艙系統(tǒng)將更加注重人機(jī)交互方式的創(chuàng)新。駕駛員和乘客可以通過語音指令、手勢(shì)控制、觸摸屏、虛擬助手等多種方式與座艙系統(tǒng)進(jìn)行交互，使駕駛員與座艙系統(tǒng)之間的交互更加自然和便捷，提升駕駛樂趣和操作便捷性。

（2）多模態(tài)信息顯示與感知

智能座艙系統(tǒng)將采用多種信息顯示和感知技術(shù)，例如AR-HUD、曲面顯示屏等，以提供更豐富、直觀和個(gè)性化的信息展示方式。此外，智能座艙系統(tǒng)還將整合車輛的傳感器數(shù)據(jù)和外部環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的環(huán)境感知和駕駛輔助功能。

（3）個(gè)性化定制和智能場(chǎng)景適應(yīng)

智能座艙系統(tǒng)將更加注重個(gè)性化定制和智能場(chǎng)景適應(yīng)能力。駕駛員和乘客可以根據(jù)自己的偏好和需求，對(duì)座艙系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化配置，例如座椅調(diào)節(jié)、音頻設(shè)置、溫度控制等。同時(shí)，座艙系統(tǒng)可以通過學(xué)習(xí)和分析用戶的行為和習(xí)慣，主動(dòng)適應(yīng)不同的駕駛場(chǎng)景和需求，提供更貼合用戶需求的服務(wù)和體驗(yàn)。

（4）注重?cái)?shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)

隨著智能座艙系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)將成為重要的關(guān)注點(diǎn)。智能座艙系統(tǒng)將采取嚴(yán)格的數(shù)據(jù)安全措施，包括數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、訪問控制等，以保護(hù)駕駛員和乘客的數(shù)據(jù)安全。同時(shí)，智能座艙系統(tǒng)也需要遵守嚴(yán)格的隱私保護(hù)法規(guī)，對(duì)駕駛員和乘客的個(gè)人隱私進(jìn)行有效保護(hù)。

（5）車聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)的整合

智能座艙系統(tǒng)將與車聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛和外部世界的無縫連接。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，座艙系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程升級(jí)等功能，為用戶提供更便捷的車輛管理和使用體驗(yàn)。同時(shí)，通過云服務(wù)的整合，座艙可以獲取實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)、路況信息和智能導(dǎo)航服務(wù)，并與其他車輛進(jìn)行信息交換和協(xié)同駕駛，此外，座艙還可以通過云端連接進(jìn)行軟件更新和功能擴(kuò)展，使座艙系統(tǒng)保持最新的功能和技術(shù)。

（6）增強(qiáng)安全和駕駛輔助功能

智能座艙系統(tǒng)將繼續(xù)提升安全性能和駕駛輔助功能。通過與車輛的傳感器和控制系統(tǒng)的整合，座艙系統(tǒng)可以提供主動(dòng)安全功能，例如預(yù)警、自動(dòng)剎車、車道保持等。同時(shí)，座艙系統(tǒng)還可以通過分析駕駛員行為和生理指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞、注意力和情緒狀態(tài)，并提供相應(yīng)的警示和提醒。

參考文獻(xiàn)

[1]?億歐智庫.2021中國汽車座艙智能化發(fā)展市場(chǎng)需求研究報(bào)告[N].2022,01.

[2]?智駕最前沿.一文聊聊如何實(shí)現(xiàn)OTA升級(jí)[EB/OL].2022,09. https://www.eet-china.com/mp/a159323.html

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吳冬升 博士