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淺析智慧座艙的關鍵技術

——領取《汽車駕駛自動化分級》(GB/T 40429-2021)——

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

智慧座艙的關鍵技術

智慧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摺疊是一種趨勢,座艙需要可以根據乘客對於不同場景的使用需求,實現內飾空間的不斷調整變化。第二部分是電子硬體技術,包含晶片技術、顯示屏技術、專用電器總成以及感測器技術四大技術。第三部分是軟體技術,主要有作業系統和各種應用軟體。汽車智慧化發展必然會趨向於一機多屏,透過作業系統實現一個車機晶片控制各屏的軟體。第四部分是兩大支撐技術,分別是人工智慧技術和雲計算技術。未來智慧演算法的準確性決定了不同品牌智慧座艙的差異化,是影響車內體驗的關鍵。

智慧座艙透過上述技術,實現人機互動。以中控屏、儀表盤、後座娛樂屏等硬體為載體, 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慧化功能。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,智慧座艙還可能應用到增強現實和虛擬現實技術。

智慧座艙的技術瓶頸

隨著特斯拉在量產車上應用智慧座艙的成功案例,掀起了智慧座艙研發大潮,車企在智慧座艙領域發力越來越明顯,但目前智慧座艙產品的技術實現效果還無法很好地滿足使用者需求。許多主機廠在概念車中展示的功能還只是暢想,在使用者真實的使用場景中無法達到完美的體驗效果,智慧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。

智慧互動技術所需的資料獲取難度大

如今,車企存在著明顯的孤島效應,這種資料互聯互通能力的缺失對智慧座艙智慧座艙產業來說是一項巨大的挑戰。

智慧座艙的智慧化需要依託大量的資料進行訓練,從而實現智慧程度更高的人機互動反饋效果,資料規模直接影響了智慧座艙的使用者體驗。而大部分車企並不願意向外界公開車輛和駕駛資料,甚至合作公司也難以獲得相應的資料,這就導致了現有技術無法得到所需的足夠的資料積累,制約著智慧座艙產業的快速發展。比如智慧座艙的語音互動技術,目前語音識別、語義理解受資料限制,使用者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。

多模態人機互動體系沒有形成理想模式

智慧座艙不同於其他互動場景,需要形成一套駕駛空間內最合適的互動系統,而不是將現有的互動模式照搬到智慧座艙裡。

隨著科技和智慧手機的發展與應用,使用者對汽車座艙功能多樣性的期望越來越高,駕駛時需要處理的資訊越來越多,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,介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。許多車企為解決使用者駕駛分神選擇對語音互動給予了厚望, 然而語音互動沒有視覺上的功能提示,還是使用於命令數量較少的簡單場景效果最佳。

適用於智慧座艙的多模態人機互動系統的形成,可以有效地改善這些問題。這種理想模式並不能依靠單一的互動方式,需要思考如何結合機械按鈕、觸屏、語音等互動方式的優點,建立一套最佳的互動系統。

基於視覺的組合儀表功能邏輯設計存在缺陷

雖然將來智慧座艙必然會形成一套多模態人機互動體系,但是視覺仍然是人們獲取資訊效率最高的方式,未來多模態人機互動仍然會以視覺為核心。目前大部分車機的介面層級都很多,功能切換需要操作比較繁瑣的步驟,而這都需要依賴於視覺,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元件的形式放置在首頁,以此來減少層級。然而這種做法並不能從根本上解決問題,使用者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複雜, 使用者操作時視覺停留時間不會有顯著變化。

智慧座艙的技術趨勢

基於場景進行功能設計

目前很多車企所說的智慧座艙,本質上其實是移植了智慧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慧座艙的特點,大多智慧座艙都具備豐富的功能模組,但是目前很多的功能設計在實際的使用場景中使用者完全用不到。

智慧座艙的設計更多的應該透過全方位挖掘分析使用者在不同使用場景下的痛點問題和真實需求,找到互動方式、功能體驗上的創新技術及方法,最大程度的提升使用者在真實場景中的體驗感,為使用者提供“人-車生態系統”的完整價值體驗,從而提高使用者留存。

形成完善的多模態人機互動體系

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慧移動空間,要求車需要具備精準的感知和理解行為的能力。這種理想的使用者體驗需要依靠完善的多模態人機互動體系,再根據大資料庫和深度學習演算法對資訊進行反饋。比如當駕駛者輸入的語音含有代詞等模糊性詞語時,僅依靠語音互動就會產生語義歧義,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,從而使互動體驗大打折扣。而完善的多模態人機互動體系,可以在語音互動的同時配合眼動儀進行視覺追蹤,方便快速地捕捉到駕駛者的目標,大大提升互動的準確性和便捷性。

目前許多車企的智慧座艙已具備語音互動、手勢識別、觸控操控、視覺分析等多模態互動技術,但是還需要將功能進一步加深,直到準確適用於各種使用者場景,形成完善的系統。

淺析智慧座艙的關鍵技術

消費者需求調研

應用增強現實、虛擬現實等新興技術

隨著智慧網聯技術的快速發展,智慧座艙受到消費需求、政策支援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、多屏等基礎硬體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使用者提供車道偏離預警、碰撞警告、周邊資訊提示等功能。相較於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慧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。

智慧座艙的技術趨勢就是趨向於兼顧駕駛體驗和乘坐體驗,透過不斷髮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。

淺析智慧座艙的關鍵技術

北京2020年車展部分智慧概念車

如今許多車企將汽車智慧化的重點發展方向向座艙智慧化轉移,主要原因是依據當前技術發展情況,相較於自動駕駛技術,智慧座艙實現起來難度更低,產品更加符合使用者當前的需求,更容易吸引使用者的興趣。未來使用者關注的重點更多的是在於人機互動的多維性、車載娛樂資訊系統的豐富性、移動座艙的智慧性,以人工智慧為核心的智慧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。

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