智能座艙的關(guān)鍵技術(shù)

杜曾宇　黃曉延　蒙錦珊

摘 要：在汽車(chē)向著智能化、網(wǎng)聯(lián)化和多功能化發(fā)展的今天，座艙的智能交互、操作方便性成為消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)，智能座艙正在成為汽車(chē)廠商爭(zhēng)奪的高點(diǎn)。本文分析了智能座艙的關(guān)鍵技術(shù)，以及其正在面臨的技術(shù)瓶頸，最后預(yù)測(cè)智能座艙技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：智能座艙 人機(jī)交互 用戶體驗(yàn)

1 引言

近年來(lái)，隨著智能技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，汽車(chē)座艙的功能、交互方式、操作方便性發(fā)生了顯著變化，由原先交互方式以機(jī)械按鈕為主、功能簡(jiǎn)單的電子座艙向注重多維交互、充滿黑科技的智能座艙轉(zhuǎn)變。智能座艙逐漸被應(yīng)用于量產(chǎn)汽車(chē)之中，正發(fā)展為涉及汽車(chē)多種電子部件的復(fù)雜系統(tǒng)，包含手勢(shì)識(shí)別、全液晶儀表盤(pán)、抬頭顯示系統(tǒng)、流媒體后視鏡等新興產(chǎn)品及技術(shù)。

2 智能座艙的關(guān)鍵技術(shù)

智能座艙是由不同的座艙電子組成的完整體系，其關(guān)鍵技術(shù)主要由四部分組成。

第一部分是機(jī)械技術(shù)，包括可變化車(chē)體技術(shù)和內(nèi)飾機(jī)構(gòu)技術(shù)。未來(lái)汽車(chē)可根據(jù)不同模式進(jìn)行伸縮折疊是一種趨勢(shì)，座艙需要可以根據(jù)乘客對(duì)于不同場(chǎng)景的使用需求，實(shí)現(xiàn)內(nèi)飾空間的不斷調(diào)整變化。第二部分是電子硬件技術(shù)，包含芯片技術(shù)、顯示屏技術(shù)、專(zhuān)用電器總成以及傳感器技術(shù)四大技術(shù)。第三部分是軟件技術(shù)，主要有操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件。汽車(chē)智能化發(fā)展必然會(huì)趨向于一機(jī)多屏，通過(guò)操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)車(chē)機(jī)芯片控制各屏的軟件。第四部分是兩大支撐技術(shù)，分別是人工智能技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)。未來(lái)智能算法的準(zhǔn)確性決定了不同品牌智能座艙的差異化，是影響車(chē)內(nèi)體驗(yàn)的關(guān)鍵。

智能座艙通過(guò)上述技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。以中控屏、儀表盤(pán)、后座娛樂(lè)屏等硬件為載體，實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別、多音區(qū)檢測(cè)、視線追蹤、疲勞分級(jí)以及多模命令詞等核心智能化功能。除此以外，還可以衍生出音量自動(dòng)調(diào)節(jié)、高速分心提醒、疲勞拯救等個(gè)性化附加功能。未來(lái)，智能座艙還可能應(yīng)用到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

3 智能座艙的技術(shù)瓶頸

隨著特斯拉在量產(chǎn)車(chē)上應(yīng)用智能座艙的成功案例，掀起了智能座艙研發(fā)大潮，車(chē)企在智能座艙領(lǐng)域發(fā)力越來(lái)越明顯，但目前智能座艙產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)效果還無(wú)法很好地滿足用戶需求。許多主機(jī)廠在概念車(chē)中展示的功能還只是暢想，在用戶真實(shí)的使用場(chǎng)景中無(wú)法達(dá)到完美的體驗(yàn)效果，智能座艙的技術(shù)實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品體驗(yàn)還有一定差距，技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期。

3.1 智能交互技術(shù)所需的數(shù)據(jù)獲取難度大

如今，車(chē)企存在著明顯的孤島效應(yīng)，這種數(shù)據(jù)互聯(lián)互通能力的缺失對(duì)智能座艙智能座艙產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

智能座艙的智能化需要依托大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)智能程度更高的人機(jī)交互反饋效果，數(shù)據(jù)規(guī)模直接影響了智能座艙的用戶體驗(yàn)。而大部分車(chē)企并不愿意向外界公開(kāi)車(chē)輛和駕駛數(shù)據(jù)，甚至合作公司也難以獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這就導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法得到所需的足夠的數(shù)據(jù)積累，制約著智能座艙產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。比如智能座艙的語(yǔ)音交互技術(shù)，目前語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義理解受數(shù)據(jù)限制，用戶實(shí)際體驗(yàn)時(shí)存在識(shí)別準(zhǔn)確度較低、無(wú)法有效溝通的情況，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上與設(shè)想有一定的差距。

3.2 多模態(tài)人機(jī)交互體系沒(méi)有形成理想模式

智能座艙不同于其他交互場(chǎng)景，需要形成一套駕駛空間內(nèi)最合適的交互系統(tǒng)，而不是將現(xiàn)有的交互模式照搬到智能座艙里。

隨著科技和智能手機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，用戶對(duì)汽車(chē)座艙功能多樣性的期望越來(lái)越高，駕駛時(shí)需要處理的信息越來(lái)越多，為了滿足這一需求，選擇了使用數(shù)字觸屏替代傳統(tǒng)的機(jī)械按鈕。但是數(shù)字觸屏也隨著功能的進(jìn)一步豐富而暴露了出來(lái)，界面照搬手機(jī)應(yīng)用的模式，容易造成視線在操作面板停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。許多車(chē)企為解決用戶駕駛分神選擇對(duì)語(yǔ)音交互給予了厚望，然而語(yǔ)音交互沒(méi)有視覺(jué)上的功能提示，還是使用于命令數(shù)量較少的簡(jiǎn)單場(chǎng)景效果最佳。

適用于智能座艙的多模態(tài)人機(jī)交互系統(tǒng)的形成，可以有效地改善這些問(wèn)題。這種理想模式并不能依靠單一的交互方式，需要思考如何結(jié)合機(jī)械按鈕、觸屏、語(yǔ)音等交互方式的優(yōu)點(diǎn)，建立一套最佳的交互系統(tǒng)。

3.3 基于視覺(jué)的組合儀表功能邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷

雖然將來(lái)智能座艙必然會(huì)形成一套多模態(tài)人機(jī)交互體系，但是視覺(jué)仍然是人們獲取信息效率最高的方式，未來(lái)多模態(tài)人機(jī)交互仍然會(huì)以視覺(jué)為核心。目前大部分車(chē)機(jī)的界面層級(jí)都很多，功能切換需要操作比較繁瑣的步驟，而這都需要依賴于視覺(jué)，長(zhǎng)時(shí)間的操作影響駕駛安全。車(chē)機(jī)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(jī)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組件的形式放置在首頁(yè)，以此來(lái)減少層級(jí)。然而這種做法并不能從根本上解決問(wèn)題，用戶在開(kāi)車(chē)時(shí)會(huì)用到許多種功能，將所有功能都放置在首頁(yè)是不切合實(shí)際的，而且這種做法使架構(gòu)變得更加復(fù)雜，用戶操作時(shí)視覺(jué)停留時(shí)間不會(huì)有顯著變化。

4 智能座艙的技術(shù)趨勢(shì)

4.1 基于場(chǎng)景進(jìn)行功能設(shè)計(jì)

目前很多車(chē)企所說(shuō)的智能座艙，本質(zhì)上其實(shí)是移植了智能手機(jī)各項(xiàng)功能的車(chē)機(jī)系統(tǒng)，更多的是大量偽需求的混雜。功能堆砌和拼盤(pán)化是當(dāng)前智能座艙的特點(diǎn)，大多智能座艙都具備豐富的功能模塊，但是目前很多的功能設(shè)計(jì)在實(shí)際的使用場(chǎng)景中用戶完全用不到。

智能座艙的設(shè)計(jì)更多的應(yīng)該通過(guò)全方位挖掘分析用戶在不同使用場(chǎng)景下的痛點(diǎn)問(wèn)題和真實(shí)需求，找到交互方式、功能體驗(yàn)上的創(chuàng)新技術(shù)及方法，最大程度的提升用戶在真實(shí)場(chǎng)景中的體驗(yàn)感，為用戶提供“人-車(chē)生態(tài)系統(tǒng)”的完整價(jià)值體驗(yàn)，從而提高用戶留存。

4.2 形成完善的多模態(tài)人機(jī)交互體系

駕駛者不再只是將車(chē)作為代步工具，而是將車(chē)視為可以滿足娛樂(lè)、辦公需求的個(gè)性化智能移動(dòng)空間，要求車(chē)需要具備精準(zhǔn)的感知和理解行為的能力。這種理想的用戶體驗(yàn)需要依靠完善的多模態(tài)人機(jī)交互體系，再根據(jù)大數(shù)據(jù)庫(kù)和深度學(xué)習(xí)算法對(duì)信息進(jìn)行反饋。

比如當(dāng)駕駛者輸入的語(yǔ)音含有代詞等模糊性詞語(yǔ)時(shí)，僅依靠語(yǔ)音交互就會(huì)產(chǎn)生語(yǔ)義歧義，導(dǎo)致不能準(zhǔn)確理解駕駛者行為和用意，而要準(zhǔn)確描述目標(biāo)可能需要大量的語(yǔ)句才能實(shí)現(xiàn)，耗費(fèi)駕駛者較多的時(shí)間和經(jīng)歷，從而使交互體驗(yàn)大打折扣。而完善的多模態(tài)人機(jī)交互體系，可以在語(yǔ)音交互的同時(shí)配合眼動(dòng)儀進(jìn)行視覺(jué)追蹤，方便快速的捕捉到駕駛者的目標(biāo)，大大提升交互的準(zhǔn)確性和便捷性。

目前許多車(chē)企的智能座艙已具備語(yǔ)音交互、手勢(shì)識(shí)別、觸摸操控、視覺(jué)分析等多模態(tài)交互技術(shù)，但是還需要將功能進(jìn)一步加深，直到準(zhǔn)確適用于各種用戶場(chǎng)景，形成完善的系統(tǒng)。

4.3 應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新興技術(shù)

隨著智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的快速發(fā)展，智能座艙受到消費(fèi)需求、政策支持等多重驅(qū)動(dòng)因素的影響，為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇，正在成為企業(yè)們爭(zhēng)奪的高點(diǎn)。

在座艙搭配的大屏、多屏等基礎(chǔ)硬件設(shè)施差別越來(lái)越小的當(dāng)前，新興技術(shù)等差異化功能的應(yīng)用變得更為重要，可以更為有效地提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。例如，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示技術(shù)可以更加直觀地為用戶提供車(chē)道偏離預(yù)警、碰撞警告、周邊信息提示等功能。相較于傳統(tǒng)的抬頭顯示系統(tǒng)，不需要駕駛者不斷切換視焦，避免頻繁切換出現(xiàn)危險(xiǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在給智能座艙帶來(lái)科技感的同時(shí)，可以根據(jù)乘客喜好隨意改變汽車(chē)內(nèi)外部環(huán)境，增加行駛過(guò)程中的趣味性和娛樂(lè)性。

智能座艙的技術(shù)趨勢(shì)就是趨向于兼顧駕駛體驗(yàn)和乘坐體驗(yàn)，通過(guò)不斷發(fā)展新興技術(shù)來(lái)不斷滿足駕駛者和乘客的安全性、舒適性、趣味性、個(gè)性化等各種層次的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

如今許多車(chē)企將汽車(chē)智能化的重點(diǎn)發(fā)展方向向座艙智能化轉(zhuǎn)移，主要原因是依據(jù)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況，相較于自動(dòng)駕駛技術(shù)，智能座艙實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度更低，產(chǎn)品更加符合用戶當(dāng)前的需求，更容易吸引用戶的興趣。未來(lái)用戶關(guān)注的重點(diǎn)更多的是在于人機(jī)交互的多維性、車(chē)載娛樂(lè)信息系統(tǒng)的豐富性、移動(dòng)座艙的智能性，以人工智能為核心的智能座艙技術(shù)將對(duì)一輛車(chē)的評(píng)價(jià)有著重要的影響，是將來(lái)購(gòu)車(chē)和乘車(chē)體驗(yàn)的關(guān)鍵決策因素。

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