智能座艙的過去、現在和未來

圖片來源@視覺中國

伴隨着電動車銷量在2021年的巨大勝利，汽車智能化逐漸被提到台前。智能座艙作為一項車內服務，目前被越來越多的車廠提出，並作為主要賣點和議價手段。例如，還未正式亮相，卻早已通過官方“劇透”釣足外界胃口的理想L9。車載5屏+HUD的配置，從觀感上就令消費者”想入非非“。

所謂智能座艙，指的是對汽車內部的乘坐空間進行改造，使得駕駛和乘坐體驗能夠更加舒適和智能化。 根據GGII的報告，目前雙屏交互、智能語音、車聯網、OTA，是目前市場主流智能座艙的基本配置。座艙可以顯示更多信息、更好的保障車內駕駛安全、提供車內更舒適的駕駛環境，是智能座艙的核心產品理念。

在梳理智能座艙裏面到底有什麼之前，不妨先了解下汽車這些年的座艙變化。通過汽車座艙的改變，我們能夠抓住智能座艙的過去和未來的發展脈絡。

本文將從以下四個要點透視智能座艙的前世今生：

早期的汽車是一個純機械產物，它脱胎於馬車，當時人們對它的理解就只是代步工具。在 20世紀初期的汽車主要由4個部分組成：引擎、傳動系統、懸掛系統+車輪、車身。

1897年，博世生產出了汽車磁力發電機點火裝置。以此為起點，汽車正式開始汽車電子化和座艙舒適化的進程。隨後在1915-1940年期間，博世陸續推出了啓動電機、車載喇叭、柴油噴射系統、車載收音機等量產產品，持續完善座艙內車載電器控制功能。

圖片：老式汽車來源：網絡

到60-90 年代，汽車座艙開始有了今天的雛形。早期座艙信息只服務於駕駛者，顯示基本駕駛信息。主要包括機械式儀表盤及車載收音機、對講機等設備。這些設備的操作基本都是物理按鍵形式。可提供的信息也只有車速、發動機轉速、水温、油量等基本信息。

隨着汽車電子技術的發展，汽車座艙進入座艙+電子設備時代。汽車座艙開始加入小尺寸中控液晶顯示屏。車內添加了車載導航、藍牙、媒體播放設備。用途也是查個地圖，導航一下。連個手機藍牙或者插上U盤聽歌。在這個階段，座艙的便利功能主要依靠將電子設備“搬”進車內來實現。功能之間的整合並不合理，體驗也不夠流暢。車載中控的功能和硬件性能體驗甚至不如消費級平板電腦。

今天所説的智能座艙可以説是從2015年開始的。 大尺寸中控屏開始成為標配，例如特斯拉的一些車型，推出把儀表盤與中控屏“二合一”的設計。部分車型開始採用HUD顯示、流媒體後視鏡等一系列汽車配件電子化的嘗試。

人機交互上，開始搭載ASR技術來代替原本需要手動輸入的信息查詢。在座艙功能控制上，也有了把空調收音機的實體按鍵到中控屏上觸摸的設計。座艙系統開始朝着芯片大算力、智能化發展。

座艙智能化的進展得益於新源車的三電系統替代掉髮動機動力系統。汽車電子設備入駐車內開始變得更加容易和普及。座艙的控制得益於汽車系統汽車電子設計能力的提升，能夠使用ECU完汽車控制和反饋。

使用CAN通訊能夠大幅減輕汽車線束的數量，減輕汽車系統線路設計和佈局難度。甚至通過車載功能虛擬化到集成芯片的方式，允許添加功能可以不再依賴汽車硬件升級。僅靠車載座艙系統OTA，即可實現功能的升級和落地。

從汽車座艙的發展可以看出，座艙的發展有三個清晰的方向，分別是汽車硬件電子化、汽車控制系統集成化和座艙環境舒適化。為了推進這三個方向的功能推進，座艙硬件、座艙控制系統、座艙駕駛輔助設備的不斷湧現，就是智能座艙在今天和未來的發展方向。

目前智能座艙主要構成可以分為硬件（ 座艙芯片、HUD、電子後視鏡等硬件 ）、軟件、操作交互（ 語音識別、人臉識別、觸摸識別、生物識別 ）的三大部分。

• 汽車SOC

一説到智能系統的硬件，座艙芯片是容易被忽視卻是最重要的存在。ECU（ 電子控制單元 ）是汽車控制的基本單位。

ECU（ Electronic Control Unit ）電子控制單元， 又被稱之為車載電腦。它和普通的電腦一樣,由微控制器（ MCU ）、存儲器（ ROM、RAM ）、輸入/輸出接口（ I/O ）、模數轉換器（ A/D ）等大規模集成電路組成。

據ICVTank統計，在全球汽車電子市場佔比份額中，恩智浦、英飛凌和瑞薩名列前茅，分別佔據14%、11%、10%的市場份額。總體來看，全球汽車供應商競爭格局比較集中，排位前八的企業佔據60%+市場份額。

圖：汽車ECU來源：網絡

隨着傳統汽車的電氣化發展，目前在汽車中安裝數量達到100-200個ECU之多，數量多且不便控制。在集中式E/E架構下，新增的域控制器被集成了更多的功能。這使得主控芯片若要與其職能相匹配，那算力必須隨之提升。在此趨勢下，汽車芯片將從MCU （Micro Controller Unit，微控制器） 向SoC （System on a Chip，系統級芯片） 開始轉移。

車載SOC能夠減少內部算力的冗餘，避免ECU數量膨脹，減少設計算力總需求。可實現多個應用共用一套硬件裝置，有效減少硬件數量。同時，集中式架構可以統一交互，可以節省汽車電路的線束佈局，整車質量減輕。

目前SOC傳統汽車芯片廠商主要有瑞薩、NXP、德州儀器等；消費芯片廠商則以高通、NVIDIA、Intel、三星、聯發科為主；自主品牌則包含華為、地平線、傑發、芯馳等。

• 流媒體後視鏡

流媒體後視鏡就是通過車輛後置的一枚攝像頭，實時的拍攝車輛後方的畫面。能夠將無損、無延遲的畫面在中央後視鏡顯示屏呈現出來。即以攝像頭的視角，觀察車輛後方的真實情況。相比於傳統玻璃後視鏡，能夠減少視覺盲區，還能提高夜間畫面清晰度。國內供應商主要包括凌度、貝思特、華陽集團、台北研勤科技、360 安全科技、小蟻科技、嘉豐卓越、捷渡、好幫手等。

• HUD抬頭顯示

HUD，即汽車抬頭顯示儀，可以把重要的信息，映射在風擋玻璃上，使駕駛員不必低頭就可以看清重要汽車信息。

HUD基本原理就是將信息光源通過反射映照在顯示板或者前擋風玻璃上。HUD當前有三種主流投影成像技術。其中，C-HUD是一種將信息鏡像到透明面板；W-HUD將信息直接顯示在擋風玻璃上，駕駛員看到的是虛擬圖像，通常距離駕駛員的眼睛約2m；AR-HUD，具有數據融合和圖像處理功能，可將圖像精確地繪製到道路上向駕駛員導航。

雖然HUD當前仍屬小眾，但HUD對於終端使用者來講卻十分重要。無需低頭就能看到所需信息且不遮擋視野。這在行車安全和交互便捷極大的提升了駕駛過程的便利與安全。目前HUD市場由主要由國外供應商控制，包括日本的日本精機、電裝；德國的大陸和博世。但國內供應商如華陽集團、水晶光電、京東方、澤景電子、未來黑科技、點石創新等，也在積極尋求落地中。

• 座艙操作系統

操作系統（ Operating System，OS ）是指控制和管理整個計算系統的硬件和軟件資源的窗口。在軟件定義汽車的大趨勢下，車載OS是實現傳統汽車向智能汽車升級的關鍵。在大的方向上，車載OS可分為域控制器底層OS和二次開發OS。

域控制器底層OS涉及底層操作系統和所有組件。目前形成QNX（ 黑莓 ）、Linux、Android 三大陣營割據，其中QNX佔據絕對優勢。

二次開發OS：基於Linux或Android等基礎型操作系統進行有限的定製化開發，不涉及系統內核更改。大部分的主機廠一般都選擇開發ROM型操作系統，國外主機廠多選用Linux作為底層操作系統。國內企業，目前阿里基於Linux 系統內核開發出 AliOS，鴻蒙系統（ Harmony OS ）同樣基於Linux系統內核開發。

除了Linux系統之外，由於國內Android應用生態廣泛，國內自主品牌和新勢力大多基於Android定製汽車操作系統。如比亞迪DiLink、奇瑞GKUI、蔚來NIOOS、小鵬XmartOS等。

域控制器底層OS和二次開發OS之間的差別在於是否擁有完全的車載操作系統架構。在汽車電子設備的控制中，座艙操作系統的運作模式是通過虛擬機的方式整合在一個系統中的。域控制底層OS能夠在虛擬環境下，能夠直接調度CPU、內存和I/O等硬件資源，並允許多個操作系統在虛擬機的協調下可以共享算力。

同時還讓每個操作系統可以保持彼此的獨立性，可以説是“全知全能”了。但缺點是需要通過車規級標準的驗證，而且研發非常昂貴。而二次開發OS雖然不能從底層算力的組織上直接控制汽車電子設備。但優勢是可以規避從0開始研發到驗證的耗時和經費，能快速實現座艙系統的落地。

圖：座艙二次開發OS與完整操作系統功能對比來源：億歐網

二次開發OS按照對系統資源調用能力由高到低分為三種。 標準的定製化操作系統 ，從系統內核到應用程序層級進行深度重構，可以對硬件資源進行更進一步優化。 ROM方式 ，基於需求定製化汽車服務及以上層級，下層則基於Android系統自有架構。有點類似我們給手機“刷機”一樣。 超級APP方式， 只在應用層調系統已有接口實現相關功能，其餘層級則完全沿用已有系統架構。

目前絕大多數外企車廠、零部件供應商 （如奔馳、寶馬、博世等 ）和國內造車新勢力在座艙系統的搭建上，是選擇自建技術團隊解決需求。他們通過在底層操作系統基礎上進行定製化開發，形成自己獨有的車載系統。

當然，也有車企選擇與互聯網公司合作，直接搭載合作伙伴所開發的車載系統，如上汽榮威。目前國內能夠提供該服務的廠商並不多，比較知名的有中科創達、東軟集團、誠邁科技、四維圖新以及德賽等。

• OTA

OTA（Over the Air Technology）即遠程在線升級技術，通過網絡自動下載升級包對車輛自動升級。 OTA分為兩種類型，SOTA：軟件遠程升級，遠程給汽車軟件系統進行升級和完善。主要服務於車載信息和娛樂系統。FOTA：固件遠程升級，遠程給汽車固件系統進行升級和完善。主要服務於自動駕駛和動力系統。

OTA技術的應用，能夠讓用户不再需要把車開到4S店，在任何一個有網絡的地方就可以對車輛進行升級。例如特斯拉曾出現剎車邏輯Bug，通過OTA升級，很快就能修復而不需要召回或維修。目前可進行OTA升級的系統包含：中控屏界面、操作按鈕、娛樂系統、剎車系統、油門踏板力度等。

當前汽車系統虛擬化後，任何一個汽車電子系統的部分都可以通過OTA來實現座艙系統的接管。可以説OTA不僅是保障汽車安全和省心省力的保障，同時也是汽車智能化路上的“加油站”。

智能座艙的人機交互是建立在AI技術的輔助駕駛功能。利用AI和傳感器的配合，提高駕駛安全和提升座艙互動便利。

• DMS

DMS （駕駛員監測系統） 是檢測駕駛員出現疲勞及其他異常駕駛狀態的輔助設備。DMS系統基於攝像頭和近紅外技術，從閉眼、凝視方向、打哈欠和頭部運動等，檢測駕駛員狀態。若出現情況能及時語音燈光提示，起到警示駕駛員，防範駕駛嚴重事故的作用。目前DMS在我國在“兩客一危”上已經普及，作為保障乘用車安全和交通違章輔助設備而存在。

目前主流服務提供商包括法雷奧、博世、大陸、電裝、偉世通、維寧爾等，在中國企業中有海康威視、百度、商湯科技、大華等。

• 語音助手AI

早在中控屏還是“車載導航”的時期，人們就已經採用説話的方式查詢目的地了。但彼時的座艙語音還只是簡單的語音識別，識別率低尚且不説，智能就更談不上了。但在座艙SOC算力能夠支持AI的今天，座艙語音助手能夠解決的可不止查地圖這樣的功能。

目前語音助手在識別準確率提升之後，還能夠完成聲源定位、語義理解、單句多任務等功能。例如聲源定位可以讓後排右邊的乘客僅説出打開我的車窗，就能實現精準定位，打開車窗。

而語義理解能夠憑藉粗略描述就能精準反饋結果。單句多功能可以打破原先的“一句一操”的呆板互動，變成一次性從關上車窗、打開空調、導航的連貫操作。可以説語音助手的終極目標是替代用户完成所有在車內需要動手的操作。

國內供應商主要有百度、科大訊飛、雲知聲、思必馳等。雖然他們作為中國公司，在服務AI中文語音具有得天獨厚的優勢，但AI前期漫長的積累也是他們獨一無二的優勢。

縱觀最近亮相的新車，理想L9的五屏聯動，小鵬G9主打的車聯網。除了造車新勢力，互聯網公司也紛紛佈局智能座艙。如百度與吉利打造的集度；華為與北汽的極狐阿爾法；京東與天際汽車的天際ME5。

智能座艙在今天被多次提及的原因，我們認為是來自於消費者需求、互聯網公司新業務和自動駕駛技術的高門檻等三重因素。

首先，智能座艙能夠給用户提供個性化體驗的成就感。從馬斯洛需求金字塔來看，目前汽車的發展早已能夠滿足基本的安全需求。雖然，傳統整車廠一直在打造用户對於品牌和身份認同的方向發力。但智能化的汽車座艙能夠在更高一級的尊重需求上滿足用户。

消費者需求從最開始對於功能汽車安全性、舒適性等生理需求，希望可以將更親密的社交關係將從手機延伸到座艙內。通過以汽車作為工具，在社交、娛樂等場合實現用户的最終需求和自我實現。汽車座艙智能化能夠帶給駕乘人員最容易感知的智能化體驗。

圖：馬斯洛需求金字塔來源：網絡

例如理想ONE，在宣傳之初便打出“奶爸車”的口號。該車在設計上更加關照後排的舒適性，允許後排用户喚起車載AI。能夠充分的照顧到不同位置的乘客需求。根據官方調查數據顯示，54%的車主的小孩小朋友會喜歡理想ONE的第三排，因為可以擁有自己的獨立空間。作為一家之主的用户，能夠利用智能座艙滿足家庭獲得成就感。能讓用户對於“奶爸”身份感到自豪。

其次，互聯網公司在業務增量上開始進入“蕭瑟”時期，互聯網巨頭需要找到新的場景開拓業務增長。 在此大背景之下，除了大規模裁員做到“節流”之外，拓展新的產品落地場景更是“開源”的當務之急。

對於以百度、阿里等為代表的科技巨頭而言，汽車產業是其從移動互聯網向產業互聯網轉型的重要陣地。汽車智能化變革帶來新的產業入局機會，汽車產業萬億市場空間是轉入產業互聯網的絕佳實踐場景。

互聯網科技巨頭希望依託自身在移動互聯網時代構建的軟件應用生態以及雲計算服務生態優勢，逐步將生態延伸至汽車產業端，賦能汽車產業智能化轉型。

圖片：互聯網巨頭入局汽車行業來源：億歐網

同時，相較於造車新勢力，互聯網科技巨頭的造車業務具備雄厚的資金儲備、領先的技術積累、深厚的人才儲備與豐富的軟件應用生態等多重優勢。也能夠極大推動創新技術與產品在座艙領域的落地與應用，推動座艙智能化發展。

最後，自動駕駛技術門檻之高以及其政策倫理問題仍需時間解決，使得絕大多事車企尚無法以其為核心賣點，智能座艙進而成為當前打出產品差異化的最好切入點。

不可否認，自動駕駛目前已經取得了多項重大進展，如蘿蔔快跑、小馬智行等robot taxi在國內已有試點。

雖然自動駕駛在算力、算法、傳感器、車路協同等技術的加持下看似風光，但實際上目前除了部分AI能力強大公司之外，當前智能車在自動駕駛的技術指標仍然畏縮在L2級別。無法完成L2-L3的跨越。無法真正讓AI接管駕駛，算不上是真正的自動駕駛。

但汽車座艙技術目前與車輛動力域的控制相分離，技術實現上相對智能駕駛難度較低。並且落地所受到的監管壓力遠低於自動駕駛，對車企來説更容易實現。此外，汽車座艙智能化功能的落地往往包含多個屏幕顯示 （中控、儀表、抬頭HUD等） ，這些屏幕加入具有直觀的科技感。並且根據具體功能和顯示效果不同，呈現的產品語言同樣有較大差別。

汽車座艙作為駕乘人員直接接觸的空間生態，其硬件設備、軟件服務以及生態應用等功能的效果，更易被用户感知到。因此是車企在尋求差異化、品牌化發展當中的重點佈局領域。

最後，智能座艙的搭建過程中涉及到更多供應鏈和產業配套，能夠激勵我國在製造業的高端化轉型。 通過以上三點，智能座艙從汽車產業升級角度來看可發展空間大。從消費角度來看，智能座艙提供了實實在在的便利，能夠滿足乘車人切實的需求，是可以落實落地的消費升級和製造業高端化佈局。

當前的智能座艙作為汽車智能化的首要入口，我們其實能夠清晰的看到它具有類似手機智能化的邏輯。在大的發展方向上，智能座艙的未來發展方向更多的還是用户需求與科技進步的雙重作用。未來一定是更加智能和貼近人性。

但正所謂，居安思危，智能座艙市場的百花齊放背後也可能有着暗潮洶湧；登高才能望遠，細小的趨勢思考要站得比風口更高才行。基於此，我們看到了發展座艙域控制底層OS的必要性和汽車電子Tier１可能迎來莊家輪換的機遇。

在座艙域控制底層OS上，據IHS統計和預測，2021年QNX佔據60%市場份額。黑莓雖然在手機業務上已然退場，但當年引以為傲的安全系統，至今在汽車電子領域獨霸一方。QNX是目前公認是最成熟，安全程度最高的座艙虛擬機操作系統。其優勢就在於極小的系統大小和基於指令插隊並支持分佈式處理的特徵，能夠做到系統安全和減少容錯。

另一邊，雖然Linux和Android是開源免費的系統架構，但其運行環境相對脆弱，並且在兼容性、移植性和驅動上都有限制。如此優勢讓QNX依仗“買水人”的身份坐收漁利，收費項目不僅包括服務費和授權費，在安裝的時候還按照車內屏幕的數量再收一筆費用。

圖：座艙底層OS的情況來源：佐思汽研

然而，智能座艙底層操作系統每輛車都要搭載的剛性需求。而國產車目前的解決方案並不關心研發底層OS，大多是在虛擬機上額外搭配娛樂系統。虛擬機作為汽車安全和控制的核心繫統，具有汽車座艙域安全和銜接ADAS的不可逾越的地位。

雖然在不涉及底層系統設計的前提下，“套殼換皮”或者合作定製開發最容易做出國產化的成果。但長期來看，為避免未來在底層操作系統成為“卡脖子”的技術和國產系統自給自足，座艙底層操作系統的研發，需要持續的努力。

在汽車產業中，傳統的汽車主機廠供應商會分為 Tier 1、Tier 2等，指的是一級供應商、二級供應商。他們會提供汽車主機廠需要汽車整體架構方案和零部件，比如發動機、汽車電子系統、傳感器等。Tier 0.5 的意思是供應商將零部件進一步整合，對整車廠進行統一部件供給。

汽車智能化後，汽油動力系統轉化成三電系統，原Tier1在燃油動力的技術壁壘不再。目前Tier1老玩家如博世、恩智浦等提供的汽車智能化芯片算力普遍較低，在智能化和交互設計上同樣也需要探索，這就給了互聯網硬件公司入局的機會。

如果供應商能夠整合成品組件和整套汽車電子系統與汽車製造商合作，這就意味着更大的自主權和利潤。例如華為在賽力斯智選SF5的製造就是Tier0.5的角色。

科技公司掌握智能座艙和ADAS需要的大算力計算平台。在用户交互和信息處理上有優勢。例如高通和華為掌握5G通信；高通、英偉達、IMG掌握大算力SOC架構；百度、谷歌等掌握高階自動駕駛能力。這些長處，使得他們在技術的更新和使用上比起老玩家更能得心應手。雖然互聯網硬件公司在車企合作上雖然要面對重重的車規級軟硬件考核，但只要未來仍有機會，牌桌莊家就會換人。