一、前言 5G通信、AI 、电能存储等新一代技术正在快速发展，这些技术也都逐渐的融入了人 们的生活。通过不同的技术融合，汽车自动驾驶技术也因此进入飞速发展时期。虽然目 前自动驾驶技术还不能完全解放人们的双手，但在不远的将来，高度智能的自动驾驶技 术加上6G或者7G 移动通信技术，一定会让汽车座舱发生巨大的变革。座舱将会成为一 个集工作学习、休息放松、家庭娱乐一体的第三空间。 智能座舱是一个充满无限幻想的空间，每个人都会结合科幻片中炫酷的全息显示、 智慧机器人、精细灵巧的机械结构等黑科技去思考未来智能座舱。几乎人人都能描绘出 一幅极具未来感的座舱画面：超大屏显示、人工智能助手、多维度调节座椅、可变的座 舱结构等等。 在上篇中，主要介绍了智能座舱的发展历史，以及目前国内外比较知名的智能座舱 提供商，从各家公司的产品来说，大家技术点主要集中在人机交互技术、AR-HUD 显示 技术、车机系统、智能座椅等方面，在本文中将对智能座舱的关键技术以及面临的一些 技术难点等方面进行分析介绍。 二、座舱基础功能设施关键技术 1.人机交互控制技术 现在汽车座舱的控制方式大多数都是机械按钮，机械按钮的存在会让按键占用很多 不必要的空间，主流方式是逐步电阻电容压力触控技术代替传统的机械式按钮。 而在座舱内除了一些机械按键被触摸按键代替以外，影音娱乐系统的控制方式很多 主机厂考虑的是由原来的触摸转变为手势控制和语音控制等。 语音控制--在NBA总决赛第5场比赛中播出一段Siri操作示范的广告，在其中，一名坐 在轮椅上的男子向等待的iMac发出上述命令。“Hi，siPG电子ri 。打开照片。向上滚动。显示第 13张。”话音刚落iMac就已经完成了任务。 车载语音控制系统能够实现，车载娱乐系统控制、导航控制、电话通讯控制、驾驶 辅助控制、联网服务等功能，其优点较明显，相比传统按键、触屏操作，通过语音方式 完成车辆操作和控制，可以让驾驶员的视线保持向前，双手不离开方向盘，大大增加了 安全性； 其次语音识别和语音控制，其本质是人机交互。可以有效增强人车之间的沟通，提 升行车安全性和娱乐性，所以想要在行车安全和驾驶通信娱乐间找到平衡,智能的语音系 统必不可少。 语音控制设计的本意是更好地辅助车主驾驶，但语音控制在使用过程中有一些不可 避免的缺点： （1 ）语音命令呆板，有使用条件限制，需遵循该系统的语音规律，系统只能识别 一些固定的词组和句子，且必须照功能分级别实现，科技感低。 （2 ）识别准确度低，语音识别的准确度较糟糕，不是所有人说话都是字正腔圆 的。 （3 ）环境干扰较大，当说话时的环境是否嘈杂或距离话筒过远时，会造成一定的 干扰。 语音控制系统是一门涉及面很广的交叉学科，它与数字信号处理、概率论、模式识 别理论、计算机技术、人工智能等学科关系密切，语音控制系统可以分为几个步骤，语 音识别、语音合成、对其分析、进行决策做出控制指令、执行操作。 其中语音识别可简要概括为两个过程，即训练过程和识别过程。训练是为了获取语 音识别系统所需的 “声学模型”和 “语言模型”，从而对预先收集的海量语音数据库进 行信号处理和知识挖掘；识别过程可分为前端和后端两大模块，前端模块即对收集到的 语音数据进行降噪、回声消除，提取到尽可能纯净的原始语音后对其特征提取得到特征 向量。后端模块即利用训练好的 “声学模型”和 “语言模型”对用户语音的特征向量进 行模式识别，又称解码，得到文本信息后通过语音后处理进行词义分析、语义理解，最 终输出识别结果。 而语音合成，又被叫做文语转换 （Text To Speech ，TTS ）技术。相较于语音识别能 够赋予机器听懂别人说话的能力，语音合成技术能够播报一定的语音内容，从而对用户 的行为进行反馈。针对机器内部的文本信息或者接收到外部输入的文本信息，通过语音 合成技术，可将其转变成可以听懂的、类似人类声音的信息后再行输出，一般分为两个 步骤，首先从输入的文本中提取出足量的信息，即文本处理，之后生成对应的声学波形 即语音合成，从而针对输入的音频，保证其语音播报内容的输出。 语音合成目前主要有三种技术实现方式，即波形拼接技术、参数合成技术、端到端 语音合成技术。 分析决策的过程为 （以语音控制音乐播放为例），车载环境下，音乐播放器处于后 台播放状态，程序在后台运行而不影响其它程序的正常运转。该功能的执行流程图如图 所示。 手势操作-- 目前部分车企已经看到手势识别技术在车载多媒体方面的应用价值，相 关机构已经从不同角度开展手势识别技术的应用。手势分割、手势特征提取、静态手势 识别、动态手势识别均是手势识别技术的主要组成，通过不同技术的综合，发挥手势识 别与控制作用。 但个人感觉目前阶段手势控制噱头大于实际作用，在A R、V R技术未发展运用之 前，手势操作作用真的很小，甚至可能起到反面作用。 行驶过程中的安全健康检测系统--安全健康检测系统可通过基于视觉和红外方案实 现乘员状态监测。该系统功能包括心率检测、体温监测、呼吸检测、分神预警、疲劳预 警、危险驾驶提醒以及情绪识别安抚功能。应具备全天候感知能力，随时随地提供舱内 人员的安全健康监测和提醒。 在很多科幻题材的故事里都会涉及人与机器的智能互动，比如 《钢铁侠》里，主角 钢铁侠可以通过语音的方式给机甲下达命令实现各种信息的收集和战略的判断。目前的 技术可以做到大部分语音识别控制，但是对于语义处理的还不是特别的智能，只能回答 被训练过的语句。另外，由于机器无法感知人类的情感，人类通过不同的语气说出来的 词语机器是无法判断的。 最后，脑电控制技术是一种能让懒惰发挥到极致的控制技术。它可使汽车与用户完 全融合，真正做到 “心想事成”。最新的科学研究已经做到了可以用脑电识别出人类心 理所想的英语，且识别错PG电子误率在3% 。但是大家别当真，目前当个玩笑就好。 2. A R-HUD显示技术 几年前，平视显示器已经超越了笨重的控制台内导航装置。一级供应商和汽配制造 商已经为汽车市场引入了抬头显示 （HUD）系统，目前，大部分汽车的高配置版本都有 HUD配置选项，该系统可以直接在挡风玻璃上投射速度，指南针方向，警告消息，无线 电信息。下一个阶段是引入一个 “增强现实” （A R）HUD系统。A R HUD为驾驶员提 供了虚拟信息或增强功能，以补充车辆前方视野环境，比如导航线路、行人提示、建筑 名称显示等。 HUD （Head Up Display ）是最早运用在战斗机上的一项抬头显示技术，中文简 称为抬头显示。HUD 的出现是为了解决飞行员在驾驶时不需要低头就能查看仪表重要 信息的需求，提高驾驶员的注意力与作战效率。 近年来随着增强现实技术 （A R）的日益成熟，A R 与 HUD 技术的融合发展起来一 种新的抬头显示技术，即A R-HUD。 A R-HUD 使用了增强投影面技术，图像元素通过数字微镜元件生成，生成后的图 像通过反射镜向挡风玻璃进行投影。最终增强过后的导航信息以前挡风玻璃为载体出现 在驾驶员的视野中，其视觉交互信息能够与现实道路中的车道线和前方车辆等物体进行 融合，从而实现更好的导航效果。 以大陆集团的A R-HUD为例，它可以投影出两个不同距离的投影面，车辆状态信息 由近投影面显示，增强投影信息由远投影面产生。近投影面出现在驾驶员视野前方的发 动机罩末端，主要显示传统HUD的虚拟图像信息，该部分是基于一个反射镜光学系统和 成像单元，此成像单元被紧凑地集成在A R-HUD模块的上部，通过反射镜光学系统将虚 拟显示的内容放大到前风挡玻璃；而产生增强投影信息的远投影面作为A R-HUD的核心 技术，由数字微镜元件生成图像元素，图像元素通过成像幕经一个普通反射镜反射到更 大的A R-HUD镜上，图像从这里再投射到前风挡玻璃。由此形成视域尺寸为10 °*4.8 ° 的增强投影面，对于驾驶员而言，这相当于一个宽130厘米、高63厘米的可增强视域。 同时，这两个投影面成像单元的显示亮度能够根据环境亮度自动调节，确保在任何 驾驶环境下都能够清晰显示。对于A R-HUD 的虚像视距而言，行业内目前提出的A R- HUD虚像视距在7.5米左右，即A R-HUD的增强现实投影面的成像距离可达到7.5米，而 显示驾驶状态信息的近投影面的成像距离一般在2.5米左右。 3. 智能座椅技术 乘客进入座舱前后，汽车可利用视觉与压力传感器采集驾驶员整体身高、各关节尺 寸 （大、小臂长度，大、小腿长度，髋关节宽度）、整体重量等信息。座椅自动调整自 身位姿参数，从而可以适配各种体型的用户，优化其驾驶体验，实现座椅的私人订制的 效果。 未来，汽车座舱的空间布置并不会像传统汽车一样只有多排固定的座椅。座椅的各 个部分都会集成电机，座椅的底部也将被安装在可移动的电动滑轨上。人们能随意的根 据自己的想法将汽车座椅调整至不同的位置或隐藏起来。默认的模式主要包括驾驶模 式、会议模式、家庭模式和休息模式。通过改变座椅在座舱里的位置人们可以享受更多 灵活且多功能定制空间带来的乐趣。让智能座舱成为随用户个性化使用习惯及多种用车 场景给出灵活响应的移动空间。 4. 车机系统 底层车载操作系统形成 QNX 、Linux 、A ndroid 三大阵营，WinCE 即将退出市 场。QNX 、Linux是车载操作系统的鼻祖。 QNX 具有安全性高等优点，主要应用于仪表，但其并非开源，因此存在开发难度 大、成本高等问题。 与QNX相比，Linux为免费的开源系统，具备定制开发灵活、成本较低等特点，主 要应用于信息娱乐系统。 谷歌A ndroid是基于Linux 系统内核开发而来，应用生态优于QNX 、Linux ，并逐 渐成为新的一级。 国内企业也纷纷加入操作系统竞争市场，阿里基于 Linux 系统内核开发出 A liOS ， 上汽荣威所搭载的斑马智行系统即基于A liOS打造。此外，鸿蒙系统 （Harmony OS ） 同样基于Linux系统内核开发。

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