未來(lái)汽車(chē)的差異化競爭，究竟看什么？
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汽車(chē)行業(yè)正在因客戶(hù)需求的不斷變化而發(fā)生重大變革。受智能手機以及其他智能設備使用習慣的影響，消費者對汽車(chē)的要求不再僅僅是一個(gè)交通工具，而是開(kāi)始在汽車(chē)中尋找一種可隨時(shí)與其數字生活相鏈接的智能駕乘體驗。傳統的駕駛艙正在演變成一種類(lèi)似于智能設備的數字產(chǎn)品，數字座艙也因此應運而生。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202405/458333.htm數字座艙市場(chǎng)展望
數字座艙是車(chē)輛中一系列顯示技術(shù)的集成，主要包括信息娛樂(lè )系統、駕駛艙儀表板（儀表盤(pán)）、抬頭顯示器（HUD）和其他數據輸出（如時(shí)鐘或溫度）顯示器等。
在數字座艙出現之前，車(chē)輛內不同的數據讀數在本質(zhì)上是相互獨立的且功能固定。而數字座艙則可以將多個(gè)顯示器連接在一起——比如衛星導航和娛樂(lè )系統信息可以投射到儀表板或HUD，行程或汽車(chē)狀態(tài)信息可以顯示在信息娛樂(lè )屏幕上。由于每個(gè)顯示器都可以訪(fǎng)問(wèn)來(lái)自中央源的數據，同步問(wèn)題也得到了解決。實(shí)際上，數字座艙的一個(gè)非常關(guān)鍵的好處是可重新配置，這意味著(zhù)駕駛員可以根據需要選擇顯示哪些信息以及在哪個(gè)顯示器上顯示。以電動(dòng)汽車(chē)（EV）為例，可以選擇將剩余里程顯示在中央信息娛樂(lè )屏的導航顯示旁邊，以利于駕駛員選擇適合的停車(chē)位置充電。
無(wú)論汽車(chē)的價(jià)位如何，消費者都希望在車(chē)內獲得更多的數字體驗。隨著(zhù)汽車(chē)制造和銷(xiāo)售量的不斷上升，對集成數字座艙電子設備的需求也在增加。
早些時(shí)候，制造駕駛艙的成本約為車(chē)輛總成本的2%至3%。為了獲得豪華、舒適、安全和先進(jìn)的信息娛樂(lè )體驗，HUD、手勢控制、語(yǔ)音控制、中央控制器、遠程信息處理和轉向控制等技術(shù)被大規模用于乘用車(chē)的數字駕駛艙中。據估算，數字座艙的成本約占到車(chē)輛總成本的11%至12%。
目前，駕駛艙儀表板（儀表盤(pán)）和信息娛樂(lè )系統這兩個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別需求非常旺盛，約占數字座艙市場(chǎng)的三分之二。根據Grand View Research的分析和預測，2020年，全球汽車(chē)數字座艙市場(chǎng)規模為198億美元，預計2021年至2028年將以8.8%的復合年增長(cháng)率實(shí)現增長(cháng)。
駕駛監控系統是一種信息娛樂(lè )系統，可提供一系列互動(dòng)功能，如娛樂(lè )、導航、座艙氣候控制以及許多安全和安保功能，如高級駕駛員輔助系統（ADAS）。在2020年，駕駛監控系統細分市場(chǎng)主導了整個(gè)汽車(chē)數字座艙市場(chǎng)，占據了48.3%的份額。
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，蘋(píng)果CarPlay和谷歌Android Auto標準的使用和市場(chǎng)接受度不斷提高，這一趨勢預計將持續下去。全球主要的汽車(chē)制造商也正積極推出功能更強大、技術(shù)更復雜的數字座艙解決方案。大眾汽車(chē)集團和奧迪為奧迪TT、奧迪A6、RS 6 Avant、RS Q8和蘭博基尼Huracan等車(chē)型提供虛擬駕駛艙，寶馬為其客戶(hù)提供了數字直播系統。另有一些汽車(chē)制造商的目標則是在經(jīng)濟型和中端車(chē)型中提供先進(jìn)的駕駛監控系統解決方案。
哪些關(guān)鍵技術(shù)在支撐著(zhù)數字座艙？
汽車(chē)儀表盤(pán)和顯示器在過(guò)去十年中經(jīng)歷了重大變革，新的數字座艙可以在一塊大屏上顯示所有信息，并配有人性化的HMI（人機界面），用戶(hù)更容易控制車(chē)輛。
數字座艙操作的核心是汽車(chē)系統之間的集成，實(shí)現方法因車(chē)輛制造商的不同而有所差異。有些采用了一個(gè)強大的中央計算系統，作為集線(xiàn)器驅動(dòng)不同的顯示器和控制單元，同時(shí)這臺中央計算機還需負責協(xié)調外圍嵌入式系統。其他制造商可能配有更強大的外圍系統，因而較少強調中央計算系統。
無(wú)論哪種方式，各種類(lèi)型的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )，如CAN、LIN、FlexRay和以太網(wǎng)，最終都會(huì )將來(lái)自車(chē)輛中不同ECU和傳感器的數據引入到數字座艙。為了獲得更舒適的用戶(hù)體驗，車(chē)輛制造商還可以將第三方提供的異構系統集成到數字座艙中，這些系統可在虛擬化后通過(guò)汽車(chē)管理程序運行。目前，市場(chǎng)上主流的數字座艙大多包含下述關(guān)鍵技術(shù)和組件：
抬頭顯示
抬頭顯示（HUD）最初在戰斗機中使用，現在也開(kāi)始用于汽車(chē)行業(yè)。HUD是一種透明顯示器，它可以將車(chē)速、導航數據、障礙物數據等信息直接投射到駕駛員的視線(xiàn)中，而不會(huì )對駕駛造成任何干擾。當然，出于成本的考慮，HUD目前主要用于豪華汽車(chē)。隨著(zhù)客戶(hù)需求的增加，一級供應商（Tier1）已經(jīng)計劃在商用車(chē)和乘用車(chē)上部署HUD。
汽車(chē)中目前主要使用了三種技術(shù)類(lèi)型的HUD，即：C-HUD（Combiner HUD）、W-HUD（Windshield HUD）和增強現實(shí)（AR）HUD。長(cháng)遠來(lái)看，HUD的未來(lái)將朝著(zhù)3D HUD、聲控HUD和激光HUD方向發(fā)展。圖3描述了AR HUD如何利用投影透鏡使得駕駛員能夠自然、快速、方便地使用駕駛員輔助數據。由于這些創(chuàng )新，汽車(chē)制造商可以直接在駕駛員的視線(xiàn)中定位相關(guān)和重要的信息，并擴大他們的視野。
圖3：AR HUD大幅擴展了駕駛員的視野，縮減了駕駛盲區范圍（圖源：Texas Instruments）
信息娛樂(lè )系統
顧名思義，信息娛樂(lè )系統是信息和娛樂(lè )的結合?；旧?，信息娛樂(lè )系統是車(chē)輛中提供音頻和視頻娛樂(lè )/信息的一組硬件和軟件。信息娛樂(lè )系統在使駕駛旅途愉快和安全方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。汽車(chē)行業(yè)的持續發(fā)展使得老式的信息娛樂(lè )系統逐漸被具有高清屏幕和采用新型連接（如Wi-Fi、藍牙和USB）的先進(jìn)系統所取代。高清觸摸屏通常內置在汽車(chē)儀表板上，供駕駛員使用或安裝在乘客可以使用的后座上。數字座艙中的信息娛樂(lè )系統允許駕駛員根據其重要性和實(shí)用性重新配置各種類(lèi)型的信息。
導航系統
汽車(chē)導航系統使用導航衛星或通過(guò)手機確定特定地點(diǎn)/人員的位置。這些系統不限于指示一個(gè)地方或個(gè)人的位置，它們還能提供附近酒店、餐館、醫院、加油站、交通擁堵、優(yōu)先路線(xiàn)等類(lèi)似信息，并使用各種機器學(xué)習（ML）算法進(jìn)行分析和優(yōu)化。在數字座艙中，導航信息可以顯示在HUD或車(chē)輛其他顯示音/視頻信息的屏幕上。無(wú)論何種方案，這些信息都應非?？拷{駛員的視線(xiàn)，以便在車(chē)輛駕駛時(shí)輕松獲取。
智能暖通空調（HVAC）控制器
如今，每輛車(chē)都預裝了暖氣、通風(fēng)和空調系統。以前，溫度的調節大多通過(guò)旋鈕來(lái)完成?，F在，這一功能被安裝在車(chē)內的由熱傳感器組成的自動(dòng)溫度控制器所取代。熱傳感器在檢測到車(chē)外溫度后，將數據發(fā)送到可編程控制器，然后由可編程控制器根據算法調整車(chē)內溫度。數字座艙集成了HVAC的控制功能，駕乘人員可通過(guò)語(yǔ)音控制輕松實(shí)現駕駛艙的溫度調節。
智能語(yǔ)音助手
從控制音頻/視頻信息到管理汽車(chē)的多項功能，智能語(yǔ)音助手允許駕駛員和乘客免提執行多項控制任務(wù)。在美國，汽車(chē)語(yǔ)音輔助的使用比智能手機更受歡迎。嵌入式語(yǔ)音輔助系統的使用將把車(chē)輛的駕乘體驗提升到一個(gè)全新的水平。
借助深度學(xué)習算法，汽車(chē)駕駛艙的自然語(yǔ)音處理和指揮控制已不再是虛構的，基于人工智能（AI）的智能語(yǔ)音識別技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性的應用。比如，蘋(píng)果和谷歌等公司開(kāi)發(fā)的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)操作系統擴展/應用程序，可以通過(guò)USB或藍牙/WiFi連接到儀表板顯示屏。其中，蘋(píng)果的CarPlay和谷歌的Android Auto是專(zhuān)門(mén)為操作汽車(chē)互聯(lián)系統而開(kāi)發(fā)的兩款應用程序。據悉，超過(guò)70家汽車(chē)制造商正在使用Android Auto，超過(guò)50家汽車(chē)制造商使用CarPlay作為智能語(yǔ)音助手系統。
數字儀表盤(pán)
數字儀表盤(pán)為駕駛員提供各種動(dòng)態(tài)駕駛信息，包括傳統的轉速表顯示、功能顯示、路線(xiàn)規劃圖或顯示后視攝像頭的視頻等，以便駕駛員能夠實(shí)時(shí)監視汽車(chē)的多項性能指標，降低事故風(fēng)險。在數字座艙中，駕駛員可以根據自己的喜好自定義數字儀表盤(pán)中每個(gè)顯示器顯示的信息。
數字座艙旨在將聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)中的整個(gè)駕駛艙數字化，下一代汽車(chē)顯示器將以觸摸屏為主。人工智能技術(shù)的進(jìn)步極大地拓展了數字座艙的控制方式，手勢和語(yǔ)音控制就是首選。這些技術(shù)的集成實(shí)現了駕駛員和汽車(chē)之間的無(wú)縫互動(dòng)，駕駛員的眼睛可一直集中在道路上，在獲得全新的用戶(hù)體驗的同時(shí)，大幅提高了車(chē)輛駕駛的安全性。
數字座艙發(fā)展的“芯”動(dòng)力
上述數字座艙關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展和商用，離不開(kāi)底層半導體技術(shù)的賦能，這一領(lǐng)域也成了各大汽車(chē)電子芯片廠(chǎng)商角逐的主賽場(chǎng)。
Texas Instruments（TI）公司的AWR1443器件可將手勢識別輕松集成到數字座艙中。
AWR1443是一款件能夠在76至81GHz頻帶中運行的集成式單芯片FMCW 雷達傳感器，集成了PLL、發(fā)送器、接收器、基帶和ADC，具有4GHz的可用帶寬，四個(gè)接收通道以及三個(gè)發(fā)送通道（可以同時(shí)使用兩個(gè)通道）。
AWR1443擁有一個(gè)集成式 Arm Cortex-R4F 處理器和一個(gè)硬件加速器，用于進(jìn)行雷達數據處理?；贏(yíng)rm Cortex-R4F的無(wú)線(xiàn)電控制系統還可針對工藝和溫度進(jìn)行自校準。
為了提供更高的準確度，TI的3D ToF（飛行時(shí)間）技術(shù)還對手勢識別方案進(jìn)行了補充，可根據實(shí)際需要實(shí)現基于精細至粗糙的多種手勢識別，如地圖縮放、溫度控制、音頻控制等。TI的OPT8320 3D ToF傳感器是TI 3D ToF圖像傳感器系列的一部分，是一種用于陣列深度傳感的高性能、高度集成、完整的片上系統（SoC）。
圖5：可用于手勢識別、泊車(chē)輔助等汽車(chē)應用的自主雷達傳感器AWR1443應用框圖（圖源：Texas Instruments）
為了支持包括數字座艙在內的功能豐富的輸出通道，車(chē)載數據消耗和數據流大幅增加。從理論上講，應該需要安裝更多的處理器和數據傳輸鏈路，這會(huì )導致系統架構更加昂貴和復雜，并有失敗的風(fēng)險。為了避免這些問(wèn)題的出現，OEM常常選擇改造硬件基礎設施，以支持集中的車(chē)載信息娛樂(lè )平臺，極大限度地降低與系統設計相關(guān)的成本和復雜性。平臺的集中化更是大大減少了連接每個(gè)輸入源和每個(gè)輸出通道所需的中間組件的數量，其中就需要提高每個(gè)鏈路和處理器的數據處理能力，從而形成新的車(chē)載信息娛樂(lè )網(wǎng)絡(luò )架構和拓撲結構。先進(jìn)的半導體芯片在這一過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。其中，TI公司提供Jacinto處理器就屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。
TI Jacinto處理器是專(zhuān)為汽車(chē)、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)設備提供高效邊緣計算性能的基于A(yíng)rm架構的應用處理器組合，采用片上系統（SoC）架構。以其中的AM62Ax為例，它屬于TI Sitara汽車(chē)級異構Arm處理器家族，具有嵌入式深度學(xué)習（DL）、視頻和視覺(jué)處理加速、顯示接口以及廣泛的汽車(chē)外圍設備和網(wǎng)絡(luò )選項，適用于一系列成本敏感的汽車(chē)應用，包括駕駛員和車(chē)內監控系統、下一代eMirror系統等。
AM62Ax包含四個(gè)64位Arm Cortex-A53內核、一個(gè)帶圖像信號處理器（ISP）和多個(gè)視覺(jué)輔助加速器的視覺(jué)處理加速器（VPAC）、深度學(xué)習和視頻加速器、一個(gè)Cortex-R5F MCU通道內核和一個(gè)Cortex-R5F設備管理內核。Cortex-A53提供了Linux應用程序所需的強大計算能力以及基于視覺(jué)計算的傳統算法（如駕駛員監控）的實(shí)現。成本優(yōu)化的AM62Ax以領(lǐng)先的功率/性能比為傳統和深度學(xué)習算法提供高性能計算，為支持獨立電子控制單元（ECU）中的多傳感器模式的先進(jìn)汽車(chē)平臺提供可擴展性和更低的成本。
圖6：AM62Ax Sitara處理器內部系統框圖（圖源：Texas Instruments）
汽車(chē)行業(yè)的未來(lái)將由具有可擴展和完全集成的數字駕駛艙系統的自動(dòng)化和互聯(lián)汽車(chē)組成。SBD Automotive的分析師預計，到2025年，歐洲和美國90%的汽車(chē)將實(shí)現嵌入式連接。一方面，OEM正在努力滿(mǎn)足客戶(hù)對車(chē)輛的安全性、便利性和成本效益的要求。另一方面，OEM完全自主開(kāi)發(fā)整個(gè)系統并不容易，他們需要專(zhuān)門(mén)從事特定技術(shù)的不同汽車(chē)服務(wù)提供商的幫助。
TomTom數字座艙是業(yè)界首個(gè)為汽車(chē)制造商設計的開(kāi)放式數字駕駛艙軟件平臺，它將用戶(hù)的數字生活和汽車(chē)功能融入行車(chē)體驗。該平臺統一了乘客和駕駛員的顯示器，通過(guò)語(yǔ)音和觸摸提供對氣候控制、音頻系統、車(chē)輛系統設置以及新的應用程序和服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。
在CES 2024上展示的Twine4Car汽車(chē)信息娛樂(lè )（IVI）平臺及其以汽車(chē)為中心的應用商店是ACCESS和TomTom多年合作的成果。Twine4Car使汽車(chē)OEM和Tier1能夠提供靈活的娛樂(lè )服務(wù)，包括車(chē)載主機、后排娛樂(lè )（RSE）以及視頻、音頻和游戲等。
圖7：在CES 2024上展示的Twine4Car汽車(chē)信息娛樂(lè )平臺（圖源：Access）
結語(yǔ)
今天的汽車(chē)與20年、10年甚至5年前的汽車(chē)大不相同。駕駛員們希望上車(chē)后，在他們的信息娛樂(lè )屏幕上彈出手機音樂(lè )應用程序上播放的內容，他們還希望這些屏幕是高清的，并且有一個(gè)漂亮的界面?，F在，駕駛員更希望他們的數字生活也能夠無(wú)縫地融入到車(chē)輛中。10年前，也許這是一個(gè)夢(mèng)想。很快，這些功能將成為每個(gè)汽車(chē)制造商展現產(chǎn)品競爭力的重要體現。
數字座艙的目標是將聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的駕駛艙數字化，未來(lái)的數字座艙將更加直觀(guān)、易用和美觀(guān)，并提供與移動(dòng)應用程序的無(wú)縫集成。對于汽車(chē)制造商和OEM來(lái)說(shuō)，數字座艙的未來(lái)將實(shí)現更多的定制，并將ADAS和電動(dòng)汽車(chē)功能與導航深度集成。數字座艙進(jìn)一步推動(dòng)了車(chē)內顯示的數字化和多樣化，以及嵌入其中的個(gè)性化和互動(dòng)性，使駕駛員專(zhuān)注于道路。同時(shí)，數字座艙也改變了我們對汽車(chē)的感知方式，未來(lái)的駕駛艙將在汽車(chē)邁向智能化、個(gè)性化的車(chē)內體驗方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
（文章來(lái)源：貿澤電子）
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