汽車座艙的智慧化，本質上是透過硬體+軟體的手段，讓汽車座艙具備人類“智慧”的能力，使人與車直接寫作更加安全高效。本文作者從智慧座艙的概念、發展驅動因素、構成要素等方面，對智慧座艙進行了分析，一起來看一下吧。
基於對新領域的好奇與興趣，最近我報名了某教育機構的“智慧座艙產品入門”課程，出於學習-總結的目的，我從智慧座艙概念、智慧座艙的發展驅動因素、智慧座艙的構成要素等方面，梳理了我目前的智慧座艙的部分認知。
一、什麼是智慧座艙
快速瞭解一個“新事物”，首先是瞭解這個事物的基礎概念，然後從基礎概念出發逐步拆解事物的關鍵要素，並深入研究每一個關鍵要素的作用原理，進一步深入瞭解這個事物的運作機制和特點，最後再透過抽象得到事物的全貌。
1. 什麼是座艙？在飛機和船舶中，座艙是指內部用於容納乘客、貨物或裝置等的空間。座艙按照功能劃分，可以分為駕駛艙、客艙、貨艙等。駕駛艙是指飛機或船舶的控制室，用於操縱和控制飛機或船舶的執行。客艙是指乘客乘坐的區域，通常包括座位、娛樂舉措措施和衛生間等。貨艙是指用於運輸貨物的區域，通常包括貨物裝載區、貨物固定裝置和貨物解除安裝區等。
在乘用車領域，座艙是指車輛的內部空間，用於容納駕駛員、乘客和貨物，汽車座艙按照功能來劃分，可以分為駕駛艙、乘客艙、貨艙（如後備箱）。
2. 智慧的意義？人工智慧，從字面上理解，即被人類設計、創造的智慧，它是一種模擬人類智慧的技術，透過計算機程式和演算法來模擬人類的思維和行為，實現自主學習、推理、決議計劃和互動等功能。人工智慧發展至今，已經廣泛應用於各個領域，如製造業、服務業、交通、教育、智慧家居等，其本質上是透過將其作為人類智力和行動的延伸，使得人類和機器人之間的協作更加安全和高效，為人類帶來了更加便捷、高效、智慧的生活和工作方式，提升整個人類社會的效率。
同理，汽車座艙的智慧化，本質上是透過硬體+軟體的手段，讓汽車座艙具備人類“智慧”的能力，使人與車直接的協作更加安全和高校，為人類提供智慧、便捷、安全、個性化的駕乘體驗。
3. 智慧化的汽車座艙1）傳統汽車座艙
功能撿漏的儀表盤、卡頓難用的中控小屏、密密麻麻的物理按鍵、機械的座椅調節、機械的門窗調節、反應蠢鈍的語音互動……
在傳統汽車座艙內，使用者需要視線離開道路，去尋找相關控制裝置，手動操作，如調節車窗、座椅等；使用者需要主動尋找各類諸如油量、水溫、電量 等資訊；車內的互動和娛樂性較差，無法滿足使用者在行車途中的諸多需求。使用者在這樣操作繁雜、資訊繁雜不直觀、互動性差、功能單一、不夠人性化的汽車座艙內，在影響駕駛和乘坐體驗的同時，還會增加駕駛安全隱患，也無法滿足未來滿足使用者多樣化的需求。
2）智慧座艙
為了解決傳統汽車座艙的問題，智慧汽車座艙應運而生，它透過對汽車電子電氣架構的革新，在座艙硬體、外圍裝置、座艙軟體、智慧內飾的協同下，從使用者角色與用車場景出發，為使用者打造智慧的駕駛輔助系統、駕駛資訊系統、智慧娛樂系統、智慧監測系統等，實現汽車座艙的智慧化，實現對駕駛員和乘客的便捷性、舒適性、安全性、娛樂性等方面的提升和最佳化，具體體現在以下幾個方面：
- 高效安全駕駛：透過對車內駕駛資訊的最佳化、輔助駕駛系統、監測系統等，為駕駛員提供高效、安全的駕駛體驗。例如：用液晶儀表或HUD，代替傳統的電子儀表，提供更加清晰、直觀、豐富的駕駛資訊，包括導航、車速、油耗、車輛狀態等，讓駕駛員更加便捷、直觀地了駕駛資訊。
- 智慧互動：透過多模互動，讓座艙具備自然、直觀、便捷的互動方式，使駕乘人員可以更加方便快捷地控制車輛。
- 常開常新：透過OTA升級，可以推送新的功能與服務，最佳化駕乘體驗，讓使用者感覺車是常開常新。
- 智慧監測：透過座艙內的感測器對車輛狀態、人、環境等進行監測，例如DMS、OMS，為使用者打造安全、舒適的座艙空間。
- 智慧娛樂：基於顯示裝置、音訊裝置、外接拓展、網際網路等為使用者提供功能和內容豐富的娛樂服務，如線上音樂、影片、遊戲等，讓使用者在各種用車場景中可以享受更加豐富、便捷、舒適的娛樂體驗。
二、智慧座艙發展的驅動要素
為什麼會有這個“新事物”？哪些因素在背後影響“新事物”的孕育與發展？要回答以上問題，我們就要從新事物的孕育與發展驅動因素去入手。
1. “汽車強國”戰略目標，助推智慧座艙為實現“汽車強國”的戰略目標，近年國家相關部門出臺多部關於新能源汽車、智聯網汽車的扶持、培育和鼓勵政策，明確了安全、高效、綠色、文明的智慧汽車強國目標，釋放出支援加快智慧汽車發展步伐的強烈訊號。如，“中國製造2025”、“新能源汽車產業發展規劃”“智慧汽車創新發展戰略”等。
這些政策的出臺，為智慧汽車的發展建立完善的行業標準、法規、補貼政策，促進技術的規範化和標準化，推動資本積極進入，激發消費者購車需求，鼓勵相關企業加強研發投入，提高技術水平，推動產業升級和轉型，在政策、供需市場、資本、產業生態層面為智慧汽車的發展奠定了良好的基礎。
例如：谷歌的無人駕駛汽車技術已經處於領先地位，微軟推出了用於汽車的人工智慧平臺，聯發科和高通提供了提高前輩的晶片和通訊技術，阿里和百度則在智慧交通和智慧汽車領域展開了佈局。這些公司的進入和投資，將加速智慧汽車產業的發展和進步。
2. 技術突破，助力智慧座艙落地
1）傳統分散式架構的束縛
基於傳統分散式E/E架構設計的車，車身的每一個功能都是有單獨的ECU（電子控制單元）來實現並控制的。隨著汽車智慧化功能的豐富，每增加一個新的功能就要疊加一套相應的新ECU，導致硬體成本高昂、開發週期長、可靠性和可維護性難以保證，同時也限制了汽車的功能擴充套件和升級能力。在汽車智慧化的程序中，汽車所需的功能的範圍和複雜性在持續不斷增加，傳統的分散式架構，給汽車智慧化、智慧座艙的發展造成了很大的客觀阻礙。
①成本高
隨著車身功能的增加，ECU 的數量從幾十個快速增加到 100 多個，ECU的數量增加不僅會增加整車的重量、內部空間結構的複雜度、線束佈線的複雜度，過多的ECU還會讓選型、開發、匹配、診斷、研發週期、供應鏈管理以及其他的管理成本居高不下。
②對程式沒有主動權
傳統分散式架構下，車身每個功能都有其對應的感測器、ECU、控制器，且不同的ECU來自不同供應商，其控制程式在出廠前的就已經被預先嵌入到晶片中，軟硬體是緊密耦合，主機廠商無法自主對程式進行迭代進級，在車輛功能越來越複雜的未來，這種模式下無法支撐產品的快速迭代。
③算力、通訊能力低
隨著智慧座艙的功能越來越複雜，需要處理、分析的資料和影象也在呈指數級增加，在此趨勢下，汽車內部對SOC算力以及資料傳輸能力的需求也在高速增長。然而，在傳統分散式架構中，自為政的ECU，其主控晶片中CPU的算力，是為對應功能專門設計，算力低下且無法協同，另外，傳統的 FlexRay、LIN 和 CAN 低速匯流排資料傳輸能力低，上述兩點均無法滿足智慧座艙應用場景中高效、正確處理和分析資料的需求。
2）集中式E/E架構與SOA架構強強聯合
①集中式架構，降低整車成本，提高整車可拓展性
在集中式E/E架構中，主機廠商按照不同的維度，將車身的功能進行抽象劃分（如：經典的動力域、車身域、底盤域、座艙域、自動駕駛域），對原本分散的車身功能進行模組化管理，每一個域都是多個功能的集合，將這些功能集合與域控制器連線，並將傳統ECU的嵌入式程式抽象為獨立的應用程式，由域控制器進行統一的管理排程。
在減少整車ECU數量、簡化車身內部結構的同時，實現了整車軟硬體解耦，實現了算力、通訊等方面的資源共享，提高了汽車功能的可擴充套件性，為整車OTA創造了基礎條件，使汽車製造商可以根據使用者需求和技術發展進行靈活的調整和升級。
②SOA架構思想，實現軟硬解耦
在集中域E/E架構的基礎上，主機廠商引入在網際網路、PC、智慧手機等領域應用成熟的SOA架構模式，按SOA架構的指導思想，將底層硬體、作業系統、上層應用等組成部分抽象為獨立的服務層，然後透過標準的介面來與作業系統、底層硬體進行互動，實現汽車功能的控制。
SOA架構的引入，可以讓主機廠高效、靈活的管理座艙軟體系統，掌握程式上的主動權，加大對上層應用軟體的研發和投入，實現對核心技術的掌控，在軟體定義汽車時代掌握更多話語權與決策權。
例如：SOA架構下，能夠實現更加細粒度的OTA升級，只需更新需要更新的服務即可，而不必對整個座艙軟體系統進行進級，提高了OTA升級的效率和精度。SOA架構下，能夠實現版本控制和動態部署，使得座艙軟體系統的管理和維護更加靈活和可控。
綜合所述，集中式E/E架構的出現與SOA服務架構的引入，兩者強強聯手從硬體架構層面和軟體架構層面，為汽車智慧化的發展提供了更加堅實的技術基礎。
3. 差異競爭：自動駕駛難產，智慧座艙先行1）易落地
智慧座艙、自動駕駛，是智慧汽車的兩大核心模組，在當前的汽車智慧化程序中，因自動駕駛技術的發展受到了政策、法規和技術成熟度的制約，進展緩慢，而智慧座艙則無需遵守像自動駕駛那樣的法規限制，產業鏈生態成熟，在技術研發與產業化方面的成本和風險也更低，因此在現階段智慧座艙系統是汽車智慧化過程中的一個重要突破點。
2）易感知
對於大多數普通消費者來說，他們對汽車的剎車裡程、發動機、底盤、電氣裝置、自動駕駛的引數以及專業知識的瞭解有限。相比之下，在物理空間、顯示裝置、智慧互動、線上導航和線上娛樂等方面全面升級的智慧座艙，這些方面不僅可以提高使用者的便利性和互動性，還能夠極大地提升使用者的使用感慨感染和體驗，在消費者體驗和選購車的過程中，更容易打動消費者。
3）尋求差異化
在不同汽車品牌關鍵硬體技術、車身設計、宣傳等方面愈發同質化的背景下，由於智慧座艙具有可自定義、靈活的特性，因此在尋求汽車差異化的路上，智慧座艙更容易和品牌特性相結合從而形成具有品牌特徵的差異性，成為車企爭相競逐的焦點。
另外，傳統網際網路企進入汽車行業，在傳統的硬體開發、整車製造沒有優勢的情況下，利用網際網路產品思維打造的智慧座艙可以幫助其在市場上實現彎道超車。
4. 消費者需求是關鍵因素政策在資本、供需市場、技術、供應鏈生態和人才方面的影響對智慧汽車和智慧座艙的發展起到只是促進作用，使用者需求才是行業發展的基礎和商量邏輯成立的關鍵。基於當下和未來，使用者在智慧座艙方面的需求是當下的痛點和未來隨著技術的發展產生的延伸需求。
1）歷史痛點：
網際網路、數字化和智慧產品/服務等新技術已經深入到人們的生活中，人們已經逐漸適應了智慧產品/服務、數字化和網際網路化的生活方式，並且對於這種生活方式已經產生了依賴和習慣。由於傳統汽車座艙具有操作頻繁、資訊繁雜、互動性差、功能單一、缺乏人性化等痛點，消費者需要一個“智慧化”的汽車座艙，來解決以上痛點。
2）未來延伸：
隨著自動駕駛、軟體、硬體、材料、通訊等技術的突破發展和人們生活方式的變化，汽車已經不再是單純的交通工具，而是成為了人們生活中不可或缺的一部分，智慧汽車將演進為新型的移動智慧終端、第三生活空間，消費者在未來將對於汽車座艙的智慧、個性、安全、可靠、健康等方面提出更高的期望和需求。
例如：隨著顯示技術的不斷發展，未來智慧座艙可能會採用全息顯示技術，將娛樂資訊和網際網路內容以更加逼真的方式呈現在車內，提供更加豐富和個性化的駕駛體驗； 隨著自動駕駛技術的發展與普及，未來消費者在座艙內的主要任務將不是駕駛，因此會基於娛樂、休息、辦公等場景，對汽車座艙的智慧化空間設計提出更多的需求。
三、智慧座艙的構成要素
1. 智慧座艙基礎架構
汽車座艙的智慧化是一個複雜的系統，它由多種要素融合、協同而成，包括座艙電子、座艙內飾、晶片、軟體、人機互動系統等。從車身到座艙，智慧座艙的主要組成部分包括硬體和軟體。硬體部分包括外圍裝置和域控制器，軟體部分則包括系統層軟體、服務層軟體和應用軟體。
2. 外圍裝置“外圍裝置”的外圍是相對於座艙域控制器而言的，指終端裝置和各種感測器、控制單元等硬體元件，它們透過有線或無線方式與座艙域控制器進行連線，實現資訊採集、資料處理和控制操作等功能，具體包括以下幾個方面：
- 顯示裝置：如中控屏、副駕屏、液晶儀表、流媒體後視鏡、HUD等，用於顯示車輛和座艙狀態、導航資訊、娛樂內容等。
- 感測器：智慧座艙通常配備有多種感測器，如雷達、攝像頭、氣壓/溫度/溼度、聲納等。它們的作用分別是監測感知車輛周變環境、車內環境、車輛狀態、車內使用者行為等。例如，攝像頭可以拍攝車內和車外的影象，雷達可以探測附近物體的距離和速度。
- 人機互動裝置：用於實現車與駕駛員、乘客互動和交流，包括：語音識別、手勢控制、觸控式螢幕等。例如：語音識別裝置，用於駕駛員與車輛進行語音互動，如控制車輛功能、查詢資訊。
- 控制單元：用於控制各種座艙裝置的工作，如空調、車窗、車門、座椅調節等
- 車聯網裝置：指內置於汽車內部的資訊和通訊裝置，如車載通訊模組、GPS定位模組、感測器等，這些裝置透過連線到車輛訊號匯流排和無線網路等通訊手段，實現車輛與雲端、其他車輛、交通設施等之間的連線、資訊交換和資料共享。
- 電源系統：智慧座艙還需要配備專門的電源系統，以保證各個硬體裝置正常執行。
3. 座艙域控制器“域”和“域控制器（DCU）”是整車電子電氣架構從分散式架構向集中式架構轉變下的產物，“域”可以理解為聯絡關係的功能的集合域邊界，包括車輛內的各種電子裝置、感測器、控制模組等，而“域控制器”則作為域內的“控制中心”，負責連線域內的相關裝置，並透過其內部的高算力晶片和軟體，處理和轉發域內的資料、指令和資訊，協調域內功能之間的通訊，為對應域功能的實現提供核心支援。
