汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展綜述

彭岳華，朱德康，方 楠

（上汽集團乘用車股份有限公司，上海 201804）

在汽車產業(yè)快速發(fā)展的今天，互聯(lián)網屬性正在逐漸使得傳統(tǒng)汽車提升為移動的智能座艙，并與用戶建立了更多的互動和情感交流，為用戶構建了一種全新的用車方式，它從交通工具演變成連接家和目的地的娛樂系統(tǒng)、智能駕駛工具和信息共享系統(tǒng)，完成座艙內全場域一體化的互聯(lián)效果。

1 汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展歷史

汽車經歷了一百多年的發(fā)展，從一輛低速、簡單、粗糙的三輪汽車，發(fā)展成為一輛能高速行駛、由集成化程度越來越高的域控制器作為“大腦”，安全且舒適的交通工具和生活方式。在電子電器技術、互聯(lián)網技術和5G信息技術快速發(fā)展的今天，軟件定義汽車成為可能，車載信息娛樂系統(tǒng)也成為了主機廠出奇制勝的法寶。下面我們來回顧一下車載信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展歷史。

1884年，德國工程師卡爾·本茨發(fā)明了第1輛三輪汽車，這臺汽車不過是在3個自行車充氣車輪上安裝了一個馬車車座和一臺兩行程單缸0.9馬力的汽油機。它不過是一臺更換了動力的馬車，沒有任何可以稱得上舒適性功能的設備，比如空調、收音機，有的只是滿足汽車行進和停止最基本的功能。當然這顯然不能滿足人們對美好生活的向往，以及在旅途中遇到的各種問題。1902年，工程師奧托·舒爾茨（Otto Schulze）發(fā)明了史上首個車用的磁化機械式車速表，能夠同時顯示汽車車速和總行駛里程。此后又出現(xiàn)了轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等各種儀表。1910年瑞典工程師愛立信發(fā)明了車載電話。1922年雪佛蘭車型裝配了美國西屋制造的收音機，提供了收音機頻道服務，以及交通和天氣預報等信息。1930年美國人發(fā)明了一款名為Iter Avto的導航系統(tǒng)。1963年荷蘭飛利浦公司發(fā)明了盒式磁帶，并將它普及到家庭和汽車上。1985年第1輛配備有CD主機的車型誕生。1989年博世推出了自家首款量產導航-TravelPilot IDS。

進入21世紀，車載信息娛樂系統(tǒng)開始向著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。汽車廠商聯(lián)手蘋果公司在汽車上集成了一套完整的iPod系統(tǒng)，車主就可以方便地使用自己的賬號通過ipod收聽音樂、并且方便地獲取自己收藏過的專輯和歌曲。近幾年，汽車中控屏幕的演變對內飾造型的改變及用戶體驗的提升起了至關重要的作用，從小尺寸彩屏收音機顯示器到特斯拉17寸巨型觸摸屏。造型的改變只是冰山一角，帶來的是功能和用戶體驗上質的飛躍。換句話說，只有你想不到的功能，沒有做不到的。隨著車機大屏的普及，物理按鍵逐漸“滅絕”，屏內可以操作的功能越來越多，科技進步的速度著實令人驚嘆。

2 汽車信息娛樂系統(tǒng)構成

隨著汽車娛樂系統(tǒng)發(fā)展的成熟，汽車信息娛樂系統(tǒng)也逐漸完備起來，他們具備各自的功能，但是又完美的集成在一起。進入2020年——所謂出生就泡在電子產品里的時代，隨著電器架構和互聯(lián)網技術的飛速發(fā)展，汽車娛樂系統(tǒng)的內容和功能也有了進一步的發(fā)展。

2.1 系統(tǒng)構成

通常，汽車信息娛樂系統(tǒng)包括以下幾個部分。

1）車輛感知部分。為了滿足智能娛樂、智能駕駛和智能座艙的要求，車輛需要感知車輛外部的環(huán)境、車輛和行人等復雜信息，因此必須配備一系列的感知設備，如攝像頭、傳感器和雷達等硬件，監(jiān)控車輛周邊環(huán)境。

2）車輛信息輸入部分。除了感知部分的自動輸入以外，還有駕駛員和乘客在座艙中的人機操作，比如空調操作面板、娛樂主機控制面板、智駕控制面板、圖像和視頻輸入USB接口、麥克風等。這些硬件負責將乘客的要求和指令，采用標準化的信號輸入給信息處理器。

3）信息處理部分。它是我們常說的中央處理器，負責接受外部感知信息和用戶輸入以及來自交互硬件的信號進行處理，并將信號輸出。它通常包括娛樂主機、儀表主機、娛樂儀表一體機、車載網聯(lián)終端等各種處理器，有時還有圖像拼接處理器（AVM）、智駕處理器（ADAS）和行車記錄儀（DVR）、抬頭顯示處理器（HUD）和音響功放等。

4）信息輸出部分。它是經過信息處理器處理后呈現(xiàn)在乘客面前的信息，如組合儀表和娛樂顯示屏、揚聲器、報警器等。

2.2 電器架構

在娛樂系統(tǒng)高度發(fā)展和集成的當今，信息娛樂系統(tǒng)集成度越來越高，雖然娛樂屏的數(shù)量在增加，但是控制器的數(shù)量卻在由多變少。如圖1所示，娛樂主機作為連接輸入硬件和輸出硬件的中央處理器的同時，還肩負著和其他控制器進行工作交互的任務，它內置有性能強大的座艙芯片、4G模塊、藍牙模塊、Wifi、USB接口和內存等關鍵模塊，通過3個可編程的并行I/O接口與交互硬件，輸出硬件和輸入硬件進行交互，完成系統(tǒng)賦予的功能。

圖1 車載信息娛樂系統(tǒng)電器架構

輸入硬件，是人機交互的接口，也是對外部感知的源頭。系統(tǒng)集成深度決定了交互硬件的數(shù)量，娛樂主機集成度越高，交互硬件就越少，功能集成在娛樂主機中；否則，需要多個功能模塊的控制器與主機進行交互完成。輸出硬件包括視頻和音頻輸出，具體表現(xiàn)為屏幕和揚聲器等硬件。

2.3 功能框架

信息娛樂系統(tǒng)通過軟硬件，可以實現(xiàn)圖2的系統(tǒng)功能?？梢钥闯?，從信息的類別上，他們分為信息系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)兩大種。前者又分為安全信息、外部信息和車輛信息3種；后者分為多媒體（本地娛樂）和互聯(lián)網兩種。而在設置和調整這些功能時，他們并沒有明確的分類，因為可以通過娛樂主機進行手動設置，也可以通過語音輸入進行控制。顯示形式就更靈活了，可以分屏顯示在儀表和娛樂屏內，也可以顯示在單屏的不同區(qū)域內（類似于特斯拉的中控屏）。

圖2 車載信息娛樂系統(tǒng)功能框架

3 信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著電子電器技術、互聯(lián)網技術、4G和5G技術、智能駕駛技術的發(fā)展，車載信息娛樂系統(tǒng)呈現(xiàn)以下集成化、智能化和車聯(lián)網等幾個發(fā)展趨勢。

3.1 信息娛樂系統(tǒng)的集成化

和傳統(tǒng)汽車不同，車內的信息娛樂系統(tǒng)不再是孤立的儀表或信息，而是娛樂儀表融合式、有交互的場景化展現(xiàn)形式。比如空調控制原本有自己的顯示屏，導航和娛樂也有自己的顯示屏，現(xiàn)在他們已經完美地整合在一個大屏中。組合儀表也不再是單純的組合儀表，它既可以顯示車輛相關的設置和信息，也可以顯示導航和娛樂的一部分，而且也可以將智駕的虛擬現(xiàn)實的路況信息展現(xiàn)在同一個屏幕中。組合儀表顯示屏可以和娛樂屏集成在一起，還可以和娛樂屏進行互動和共享，不同的使用場景中實現(xiàn)信息的切換和分區(qū)顯示。

與此同時，娛樂主機里不僅僅支持導航地圖和本地娛樂功能（USB圖片和視頻），還有在線音樂、在線短視頻、甚至于擁有和手機一樣更豐富的在線生態(tài)等功能。車輛的設置也可以通過中控屏幕進行設置，比如屏幕和背景燈光的亮度、智能大燈的控制、天窗和車門玻璃的關閉、轉向系統(tǒng)的手感等。

隨著越來越多的功能被娛樂主機集成，在駕艙內能看到的物理控件就越來越少了，儀表板和中控臺區(qū)域顯得也越來越干凈和簡潔。屏幕尺寸也升級很快，從最早的小尺寸，升級為8寸，10寸，12.3寸，到后來的15寸和17寸，這種尺寸的升級和演進，對整個內飾的造型也產生了較大的影響，如圖3所示。

圖3 特斯拉Model 3簡潔駕艙

3.2 智能化

信息娛樂系統(tǒng)的智能化首先體現(xiàn)在用戶需求的變化上。傳統(tǒng)汽車從很少的功能，到越來越豐富的產品，表現(xiàn)為越來越多的控制面板：如空調控制面板、娛樂控制面板等。機械時代用戶需求主要以按鍵、旋鈕為主。隨著手機等觸屏的發(fā)展，用戶的操作使用習慣發(fā)生改變，車內觸屏操作成為主流的交互方式。因此控件也得到精簡，主要保留方向盤上的部分按鍵和滾輪交互。隨著語音識別技術的發(fā)展，未來語音交互將被廣泛應用。它將成為最重要的入口，在安全性、便捷性甚至是用戶與駕艙的情感交流上有很大的提升，語音幾乎可以控制車輛的所有功能。當然，目前語音交互還存在一些問題，但是隨著人工智能水平的提升，該問題會得到有效的解決。此外，手勢、面部識別也逐漸被嘗試。手勢控制的規(guī)范性和識別度比較低，應用場景有限，可能會作為一種補充的交互方式。面部識別可以識別用戶身份、情緒、疲勞程度、車內乘客數(shù)量，因此可以針對駕駛員和其他乘客提供個性化服務。雖然面部識別短期內以身份識別為主，但它具有更多的應用價值和更廣的前景，能體現(xiàn)真正的智能化的服務。

智能駕駛系統(tǒng)能為用戶提供全方位的車輛信息，幫助用戶降低駕駛勞動強度，提供安全保障。如360環(huán)視系統(tǒng)能為用戶提供低速時車輛周邊的視覺信息，為用戶停車入庫、倒車和在狹窄環(huán)境提供安全可靠的駕駛環(huán)境信息。高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS，無論是在低速還是高速駕駛，通過雷達和攝像頭識別車輛在橫向和縱向的周邊對象，既可以在組合儀表上顯示實時街景和融合的駕駛信息，也可以直接投影在前風擋上，為用戶提供安全駕駛的輔助信息，甚至能短暫或長時間代替駕駛員接管車輛的行駛，如圖4為上汽榮威電動車Marvel X的組合儀表，它提供了集街景和駕駛信息的融合畫面。隨著人工智能技術的提升，智駕等級會進一步提升，實現(xiàn)全自動駕駛也是可以期待的。

圖4 具有AR虛擬現(xiàn)實儀表的榮威Marvel X

3.3 萬物互聯(lián)的車聯(lián)網

隨著4G的廣泛應用和5G技術的發(fā)展，我們進入了一個萬物互聯(lián)的時代，車輛不再是簡單和孤立的交通工具，而是將家和外界緊密地聯(lián)系在一起的紐帶。V2X（vehicle to everything）實現(xiàn)車與車、車與路、車與人和車與家的協(xié)同，將車主家的世界更廣地拓展。

車聯(lián)網是指通過無線通信、衛(wèi)星定位、計算機網絡及地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術將車輛聯(lián)接在一起的網絡系統(tǒng)。網絡通過對入網的所有車輛實時地掌控車輛基本信息和運動狀況，實現(xiàn)對車輛的管理和監(jiān)控，并提供相應的服務。目前國內車廠主導的車聯(lián)網平臺，合資品牌車廠有通用的On－Star、豐田的G-Book以及日產的CarWings+智行；自主品牌車廠有上汽榮威的InKaNet、一汽奔騰的D-Partner、長安汽車的InCall、吉利的G-NetLink。合資品牌的車聯(lián)網平臺發(fā)展速度較快，尤其是OnStar，其用戶規(guī)模已超過20萬。

借助車載信息系統(tǒng)，車聯(lián)網可以實現(xiàn)以下幾個方面的功能。

1）移動通信技術。4G/5G等安全、高速的移動通信技術，是汽車得以接入互聯(lián)網的有效途徑，也是車聯(lián)網最基本的搭建要求。通過車聯(lián)網，可以上傳和下載有關車輛運行的狀態(tài)，比如交通導航、擁堵路況信息、車輛位置信息、氣象信息等數(shù)據，從而形成海量的車聯(lián)網應用場景。

2）在線導航功能。車輛安裝GPS全球定位系統(tǒng)之后，基于車聯(lián)網的移動通信技術，能夠實現(xiàn)實時定位跟蹤。車主可以在線查詢目的地，規(guī)劃最合適的出行路線，享受快捷方便的出行體驗。

3）智能車載系統(tǒng)。通過車況自動檢測、遠程人工服務、語音識別、手勢控制、遠程控制等更加個性化和人性化的功能服務，達到更高層次的人車交互體驗，讓智能化車載應用融入大眾生活。

4）車載自動診斷。它負責監(jiān)控和診斷車輛運行狀態(tài)，搭配智能車載系統(tǒng)，可以實現(xiàn)智能泊車、自適應巡航、主動式碰撞預防系統(tǒng)等功能，還可將車輛的各項數(shù)據通過無線網絡存儲到云端，便于車主隨時通過手機查看。

基于車聯(lián)網的龐大應用場景，車主得以通過智能系統(tǒng)平臺，延伸社交的邊界。例如使用藍牙鑰匙功能，與家人、朋友共享車輛鑰匙；在車友板塊，與志趣相投的人互加好友，交流用車、路況信息，或是組團出行游，在線上輕松分享駕駛經驗與車主生活。

4 總結

汽車工業(yè)經過了一百多年的發(fā)展，汽車功能不斷地得到豐富和發(fā)展，伴隨著電子電器技術的發(fā)展，信息娛樂系統(tǒng)得到廣泛的應用。特別是隨著互聯(lián)網技術、GPS/GIS和通信技術的發(fā)展，汽車信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出集成化、智能化和車聯(lián)網化等特點，為車主提供越來越多的娛樂享受和信息輔助安全信息，將車輛的功能和范圍拓展得更為廣闊，讓車主駕乘體驗得以擴展到生活的方方面面。在萬物互聯(lián)的今天，汽車也變得更加智能、更加安全。