1.2 智能座艙發展

相比于傳統座艙，智能座艙的變化主要體現在硬件與軟件兩個層面。在硬件層面，智能座艙的中控和儀表屏幕尺寸更大、分辨率更高，可以實現一體式的多屏聯動，還有一些新增硬件，如HUD、娛樂系統、智能攝像頭等。在軟件層面，手機端的應用被移植到座艙內，包括導航、音樂等；一些人工智能技術服務，包括語音識別、人臉識別、手勢識別、駕駛員監控、高級駕駛輔助系統（Advanced Driving Assistance System，ADAS）、預警等相關功能也被融合進來。另外，技術變革推動著人們生活水平的提高，也源源不斷地激發出新的需求；同時，新的需求也刺激著技術的提升。

1.發展階段

從用戶體驗角度來說，在過去的一個世紀中，汽車座艙的發展大致可分為本地化與網聯化階段以及智能化階段兩個階段。各階段的主要歷程及未來趨勢如下。

（1）本地化與網聯化階段 主要經歷了機械化、電子化以及網聯化三個階段。具體來說：

1）機械化：20世紀60—90年代為機械時代，座艙主要由機械式儀表盤及簡單的音頻播放設備構成，物理按鍵功能單一。

2）電子化：2000—2015年為電子化時代，出現小尺寸中控液晶顯示器與導航功能，系統相對分散。電子信息系統逐步整合，組成“電子座艙域”，并形成系統分層。

3）網聯化：車機系統或座艙整體的網聯水平與人機交互能力出現一定程度的提升，用戶體驗接近或超越智能手機，能夠提供少量的內容服務。

（2）智能化階段 主要經歷智能駕駛與“第三生活空間”兩個階段。具體來說：

1）智能駕駛：人機交互與座艙感知技術突破，車內軟硬件一體化聚合，車輛感知精細化。車輛可在整個用車行程周期中，為駕乘人員主動提供場景化服務，座艙可實現機器半自主甚至自主決策。

2）第三生活空間：未來交通出行場景與汽車使用場景將更加多元化和生活化，基于車輛位置與狀態信息，融合信息、娛樂、訂餐、互聯等功能，為消費者提供更加便捷的體驗。尤其是自動駕駛實現之后，智能座艙可以更好地為用戶提供場景化的服務，比如商務會議、睡眠、影音娛樂、游戲、美容和教育等。

2.發展背景及歷程

從技術角度來說，汽車座艙融合了無線電通信、感知、控制等多種新興技術，以下簡要介紹其發展背景及歷程。

1888年，德國科學家海因里希·赫茲（Heinrich Hertz）發現了無線電波的存在；1906年，加拿大發明家雷金納德·范信達（Reginald Fessenden）首度發射出“聲音”，無線電廣播就此開始。無線電廣播的發明為人們之間的信息傳遞帶來了極大便利，擺脫了有線束縛，逐漸滲透進各類生活場景，汽車也不例外。

1924年，雪佛蘭生產了第一輛配備收音機的汽車，并迅速推廣開來。收音機的到來豐富了人們的出行場景，搭建了一個移動中的溝通橋梁，但如何只獲取自己想要的信息，仍是一個難題。

1963年，荷蘭飛利浦公司研制出了全球首盤盒式磁帶，大小僅為早期的菲德里派克（Fidelipac）循環卡式錄音機的1/4，磁帶雙面都由塑料外殼包裹，可最大限度地保護其中的數據，每一面可容納30～45min的立體聲音樂。

兩年后，也即1965年，福特和摩托羅拉聯合開發了安裝在中控臺上的磁帶播放器（圖1-1a），人們開始可以在汽車上播放自己喜歡的音樂曲目。1985年，搭載CD播放器的汽車橫空出世，進一步豐富了中控臺的功能（圖1-1b）。

車載電子設備的發展緩解了乘員出行中的枯燥氛圍，但隨著汽車技術的成熟，車內電控單元逐漸增多，模塊之間的互聯壓力變得越來越大（例如，有的子系統需要控制執行器和接收傳感器反饋）。各家車企迫切需要一種安全、經濟、便利的車內子模塊總線互聯架構，以此來滿足日益增加的數據傳輸需要。

20世紀80年代，博世和英特爾聯合開發控制器局域網絡（Controller Area Network，CAN）總線系統，用于車內電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）的數據通信。CAN總線系統的應用減輕了數據傳輸壓力，將車載電子帶入了高速發展階段。

20世紀90年代開始，車載嵌入式電子產品種類日益增多，進而出現了車載娛樂信息系統（In-Vehicle Infotainment，IVI）的概念。在這個背景下，平臺化及模塊化開發的需求明顯，車載操作系統得以應用，但由于顯示屏技術還不成熟，如圖1-2a所示，密密麻麻的按鍵讓實際操作非常困難。

為解決這一難題，2001年，寶馬7系引入中央顯示屏（圖1-2b），標志著液晶屏正式進入汽車座艙，奠定了隨后車機系統的主要形態，汽車內飾開始顯示出炫酷的科技感。提高顯示屏的分辨率和響應速度成為這段時間的重要發展目標，智能座艙逐漸幻化成型。

中央顯示屏的引入可以幫助人們解決過去的諸多問題，如出遠門或者前往陌生目的地時的導航等。此外，由之帶來的信息集中和層級特性也幫助人們釋放了車內空間，只需要保留車窗等重要實體按鍵，其他的便可收入一屏之內。

2006年，美國開放全球定位系統（Global Position System，GPS）民用化，基于觸屏顯示的導航功能成為推動座艙電子化的強勁動力。

2012年，特斯拉Model S在美國上市，搭載17in嵌入式中控屏幕，基本取消物理按鍵。

技術的進步推動著萬物互聯，也推動著領域融合與借鑒。HUD是普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器，其最早出現在軍用飛機上，以降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態意識的掌握。隨后，因為HUD的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機也紛紛跟進安裝。因為硬件成本高，交互體驗一般，HUD在汽車行業的應用雖不廣泛，但近幾年也備受關注。

2014年，HUD廠商Navdy發布集導航顯示、語音交互、手勢操作、收發郵件等功能于一身的后裝HUD產品，如圖1-3所示。

互聯的一個重要體現是跨平臺，除了我們耳熟能詳的手機、PC、智能家居等，車機也逐漸走向開放。2014年，安卓Auto（圖1-4a）和蘋果CarPlay分別發布（圖1-4b）。安卓Auto是谷歌推出的專為汽車所設計的安卓系統，旨在取代汽車制造商的原生車載系統來執行安卓應用與服務并訪問與存取安卓手機內容。CarPlay是蘋果公司發布的車載系統，它將用戶的iOS設備與車機系統無縫連接，用戶體驗也延續蘋果家族設計風格。2016年6月13日，蘋果在全球開發者大會（WWDC）上表示，該公司的智能車載系統CarPlay將與iOS 10一同更新，成為新版蘋果地圖和Siri的最佳搭檔。2017年3月，馬自達宣布，將安卓Auto和CarPlay功能加入其產品陣營當中。

此外，座艙的發展也得益于材料技術的突破。2017年，奧迪在多款車型上配置全液晶儀表盤（圖1-5a）。2018年CES[2]上，偉世通發布智能座艙系統SmartCore（圖1-5b），其基于域控制器整合車載中控和儀表盤等座艙零部件，代表主流域控制器方案開始向市場推廣。

如圖1-6所示，2019年CES上，多家車企、零部件供應商和科技企業發布完整智能座艙解決方案，整合人工智能、虛擬現實（Virtual Reality，VR）等前沿科技。

2020年，智能座艙方案陸續面世，包括主機廠、供應商及科技互聯網公司紛紛進軍智能座艙領域：阿里旗下斑馬網絡發布新一代智能座艙系統；華為智能座艙解決方案發布（圖1-7），三大平臺應用于汽車領域。

從以上描述中不難看出汽車座艙的演變特點之一：功能從分散到集中，控制從獨立到整合。如果將中控屏的出現視作智能座艙的起點，那么智能座艙的發展經歷了整體基礎—細分產品—融合方案的格局變化。先是整體的電子電器架構和操作系統的出現，隨后各細分產品逐漸裝載到車上，如今的趨勢是各產品的整合協同。

從感官上來看，座艙智能化拓展了乘員與車的交互方式，正在逐步引領乘員與車的交互走向多元化。從一開始的全物理按鍵交互（觸覺），到觸屏控制（視覺開始登上舞臺），再到多模交互（語音、手勢、視覺等新技術的出現以及融合），技術成熟之后的智能助理、人機共駕等，都體現了座艙在人機交互方面的創新推動作用，且逐漸向著個性化、高情商、簡單便捷的方向貼近，感知更加多模、決策更加主動、交互更加人性。隨著技術的進一步發展，未來座艙的體驗也會迎來更大的突破。