前言
自1885年德國人卡爾·本茨（Karl Benz）研制成功世界上第一輛汽車起，人們便在不斷完善與豐富座艙：真皮座椅、電燈、頂篷以及氣囊式喇叭等部件不斷被加入座艙，用于延伸人與車、人與環境以及人與人的交互，進而改善駕駛體驗與安全。
隨著電子電氣技術的發展及封閉式廂型轎車的熱賣[1]，人們開始追尋座艙與生活空間的結合：1924年，世界上第一臺車載收音機（Car Radio）誕生；20世紀50年代，相繼誕生了第一臺車載黑膠唱片播放器（Car Record Player）以及車載電話（Car Phone）；人們將生活中的習慣與設備搬入座艙，讓座艙逐步成為人的“第三生活空間”（圖1）。特別是進入21世紀后，隨著人工智能、傳感器、芯片以及云計算等技術的不斷發展，更多智能化與個性化的功能被開發了出來，使得座艙可以更加主動地感知人的行為、表情及操作，進而實現更安全與更娛樂的場景。因此智能座艙（Intelligent Cockpit）這一概念迅速走紅，頻繁出現在各大車企及廠商的新車發布會及宣傳活動中，作為提升艙內駕駛體驗（In-vehicle Experience）的一部分，成為打造差異化競爭的亮點之一。顧名思義，智能座艙就是在傳統車載座艙系統的基礎上增加了智能化的屬性，通過感知（語音、視覺等）、認知、決策、服務的過程使車輛能夠主動服務駕駛員和乘客，提升座艙的科技感并帶來更好的安全、便捷、趣味性體驗。
圖1 座艙與生活空間的結合
目前，“軟件定義汽車”已成為行業的共識，除了專門的軟件及科技公司外，主機廠也紛紛成立了自家的軟件部門或公司，成為賦予傳統汽車智能化、網聯化的關鍵。在學術界，中國計算機學會（China Computer Federation，CCF）推薦的人機交互類頂級期刊和會議如TOCHI（ACM Transactions on Computer-Human Interaction）及CHI（ACM Conference on Human Factors in Computing Systems）中有越來越多的論文專門探討座艙內人機交互的相關場景及算法。在部分高校，越來越多的學生與研究人員選擇智能座艙作為自己的研究方向（如感知算法與場景開發）。智能座艙是一個集硬件、軟件、算法、大數據、云計算以及生命周期管理等不同學科為一體的復雜系統，開發難度大，周期長，需要不同團隊配合完成。特別是對于剛進入這個行業的“新玩家”來說，不但需要快速掌握相關背景知識與開發技術，還要不斷通過場景創新來打造差異化競爭，其中難度可想而知。
本書撰寫的背景是2021年初，地平線機器人正式于內部立項Halo 3.0項目，該項目的初衷一方面是打造基于地平線征程三代芯片的座艙解決方案及定點，另一方面就是開放賦能。為此，項目團隊核心成員在年初的幾個月里，先后前往十多個城市密集訪問了包括外資在內的各類主機廠（OEM）、一級供應商（Tier1）、軟件服務供應商、算法公司、芯片公司、相關研究院及高校，與他們的工程師、研發人員、設計人員、銷售人員、實習生、教師及學生等面對面交流，聽取一線的反饋與訴求。在溝通的過程中，我們發現除了少部分人擁有兩年以上座艙開發工作經驗外，大部分人員都呈現出以下特點：①剛進入該領域；②對座艙相關的背景知識了解得比較分散；③缺少成體系的培訓課程與教材。他們還普遍反映目前網絡上關于智能座艙的知識比較分散，在深度與實操方面都比較薄弱，因此在實際工作中依然是摸索著前進，會“踩很多坑”。
地平線機器人擁有多年智能座艙研發經驗，其產品在國內主要車廠的多個車型上實現了量產。特別是在2020年6月份，搭載地平線征程二代芯片及智能座艙解決方案的長安UNI-T實現了量產及熱賣，使得UNI-T成為歷史上第一款搭載國產AI芯片的智能汽車?；谝陨媳尘埃仄骄€機器人邀請參與UNI-T及其他量產車型的一線工程師為本書作者或審稿人。他們從領域知識與實際經驗出發，為本書帶來智能座艙開發與實踐的第一手資料，確保本書的讀者不但可以掌握體系化的背景知識，還能學到各個開發環節的“干貨”。
本書詳細介紹了智能座艙開發過程中的重要環節，從而形成了座艙產品的知識閉環。第1章概述了智能座艙的定義和發展歷程、場景分類以及場景設計原則。第2章詳細介紹了智能座艙的技術架構及整體開發流程。第3章和第4章分別介紹了智能座艙開發中涉及的硬件基礎知識及算法（機器視覺及語音識別），解決了很多調研時被問到的諸如“什么是算法，與深度學習模型有什么關系？”“到底算法是怎么做檢測的？”“為什么要用圖形處理器（GPU）而不用中央處理器（CPU）？”“為什么要開發AI芯片，到底什么是AI芯片？”“為什么攝像頭成像這么差，為什么要這么安裝？”等問題。第5～9章詳細講述了座艙開發實踐：數據采集標注管理—常見座艙算法的研發—感知軟件開發—場景應用開發—測試。第10章介紹了如何加速上面的閉環，從而提高座艙產品的迭代效率。最后，本書在第11章從場景、硬件、算法等方面介紹了智能座艙的發展趨勢，幫助讀者解讀未來。
另外，為了幫助讀者深入理解，每章正文之后均有練習題。其中，帶“*”的習題是具有一定難度的。
感謝本書作者團隊在每日忙碌的研發工作外為本書所做的貢獻，章節具體分工如下：
第1章：孫浚凱；第2章：楊聰、孔祥斌、張宏志、牛建偉；第3章：楊聰、胡玉祥、陶冶、劉磊；第4章：趙亞濱、嚴陽春、趙澄、潘復平；第5章：石磊林、李易、盧爽、李威宇；第6章：楊聰、馮玉璽、徐亮、王昱、張致愷、陳書未、胡玉祥、李文鵬、田川、宮一塵；第7章：陳馳、秦暢、陳洪鋒；第8章：劉國偉；第9章：蔣明、劉星然、黃萌、孫杰；第10章：楊聰；第11章：朱長寶、武銳、李彥勇。
為了確保本書質量，我們還成立了審稿委員會，具體名單如下：
孔祥斌，張宏志，儲劉火，趙原，孫韶言，陳前洋，牛建偉，朱長寶，楊聰，陶冶，武銳，潘復平
（注：因部分委員也為本書作者，這里采用交叉審稿）
本書在編寫過程中，得到了許多專家及相關平臺的幫助，包括但不限于：
? 地平線公司的王蕾及王文鋒為本書第6章提供了相關素材。
? 地平線公司的蔡彤為本書第5.2.3節“標注體系建設”提供了材料。
? 英國赫瑞瓦特大學（Heriot-Watt University）的John See教授為本書第10章提供了素材。
? 美國微軟公司的李軼鵬博士為本書第10章提供了材料。
? 地平線公司實習生吳宇彬為本書第10章提供了相關素材。
? 地平線公司張冉在本書創作過程中進行了大量細致的協調工作。
另外，在本書編寫過程中，我們還同步舉行了Halo在線課堂，以在線講課與直播的方式將部分實踐內容分享給我們曾訪問過的各類企業。我們對這些課程進行了錄像，與授課用的材料、代碼一同上傳到地平線開發者論壇（https://developer.horizon.ai/），并將會按計劃公開這些課程與材料。為描述方便，本書介紹圖片相關內容時直接使用了對應的色彩名稱，對應到紙面上即灰色。
本書涉及知識點較多，錯漏在所難免，還請廣大讀者批評指正，以便本書再版時參考。如有疑問，歡迎通過電子郵件與我聯系：yangcong955@126.com。
本書配備習題答案，可聯系客服人員微信（13070116286）下載。
楊聰
2021年9月10日
[1] 1922年美國哈得遜公司（Hudson Motor Car Company）率先出售封閉式廂型轎車。