汽车座舱的智能化，本质上是通过硬件+软件的手段，让汽车座舱具备人类“智能”的能力，使人与车直接写作更加安全高效。本文作者从智能座舱的概念、发展驱动因素、构成要素等方面，对智能座舱进行了分析，一起来看一下吧。
基于对新领域的好奇与兴趣，最近我报名了某教育机构的“智能座舱产品入门”课程，出于学习-总结的目的，我从智能座舱概念、智能座舱的发展驱动因素、智能座舱的构成要素等方面，梳理了我目前的智能座舱的部分认知。
一、什么是智能座舱
快速了解一个“新事物”，首先是了解这个事物的基础概念，然后从基础概念出发逐步拆解事物的关键要素，并深入研究每一个关键要素的作用原理，进一步深入了解这个事物的运作机制和特点，最后再通过抽象得到事物的全貌。
1. 什么是座舱？在飞机和船舶中，座舱是指内部用于容纳乘客、货物或设备等的空间。座舱按照功能划分，可以分为驾驶舱、客舱、货舱等。驾驶舱是指飞机或船舶的控制室，用于操纵和控制飞机或船舶的运行。客舱是指乘客乘坐的区域，通常包括座位、娱乐举措措施和卫生间等。货舱是指用于运输货物的区域，通常包括货物装载区、货物固定设备和货物卸载区等。
在乘用车领域，座舱是指车辆的内部空间，用于容纳驾驶员、乘客和货物，汽车座舱按照功能来划分，可以分为驾驶舱、乘客舱、货舱（如后备箱）。
2. 智能的意义？人工智能，从字面上理解，即被人类设计、创造的智能，它是一种模拟人类智慧的技术，通过计算机程序和算法来模拟人类的思维和行为，实现自主学习、推理、决议计划和交互等功能。人工智能发展至今，已经广泛应用于各个领域，如制造业、服务业、交通、教育、智能家居等，其本质上是通过将其作为人类智力和行动的延伸，使得人类和机器人之间的协作更加安全和高效，为人类带来了更加便捷、高效、智能的生活和工作方式，提升整个人类社会的效率。
同理，汽车座舱的智能化，本质上是通过硬件+软件的手段，让汽车座舱具备人类“智能”的能力，使人与车直接的协作更加安全和高校，为人类提供智能、便捷、安全、个性化的驾乘体验。
3. 智能化的汽车座舱1）传统汽车座舱
功能捡漏的仪表盘、卡顿难用的中控小屏、密密麻麻的物理按键、机械的座椅调节、机械的门窗调节、反应蠢钝的语音交互……
在传统汽车座舱内，用户需要视线离开道路，去寻找相关控制装置，手动操作，如调节车窗、座椅等；用户需要主动寻找各类诸如油量、水温、电量 等信息；车内的互动和娱乐性较差，无法满足用户在行车途中的诸多需求。用户在这样操作繁杂、信息繁杂不直观、互动性差、功能单一、不够人性化的汽车座舱内，在影响驾驶和乘坐体验的同时，还会增加驾驶安全隐患，也无法满足未来满足用户多样化的需求。
2）智能座舱
为了解决传统汽车座舱的问题，智能汽车座舱应运而生，它通过对汽车电子电气架构的革新，在座舱硬件、外围设备、座舱软件、智能内饰的协同下，从用户角色与用车场景出发，为用户打造智能的驾驶辅助系统、驾驶信息系统、智能娱乐系统、智能监测系统等，实现汽车座舱的智能化，实现对驾驶员和乘客的便捷性、舒适性、安全性、娱乐性等方面的提升和优化，具体体现在以下几个方面：
- 高效安全驾驶：通过对车内驾驶信息的优化、辅助驾驶系统、监测系统等，为驾驶员提供高效、安全的驾驶体验。例如：用液晶仪表或HUD，代替传统的电子仪表，提供更加清晰、直观、丰富的驾驶信息，包括导航、车速、油耗、车辆状态等，让驾驶员更加便捷、直观地了驾驶信息。
- 智能交互：通过多模交互，让座舱具备自然、直观、便捷的交互方式，使驾乘人员可以更加方便快捷地控制车辆。
- 常开常新：通过OTA升级，可以推送新的功能与服务，优化驾乘体验，让用户感觉车是常开常新。
- 智能监测：通过座舱内的传感器对车辆状态、人、环境等进行监测，例如DMS、OMS，为用户打造安全、舒适的座舱空间。
- 智能娱乐：基于显示设备、音频设备、外接拓展、互联网等为用户提供功能和内容丰富的娱乐服务，如在线音乐、视频、游戏等，让用户在各种用车场景中可以享受更加丰富、便捷、舒适的娱乐体验。
二、智能座舱发展的驱动要素
为什么会有这个“新事物”？哪些因素在背后影响“新事物”的孕育与发展？要回答以上问题，我们就要从新事物的孕育与发展驱动因素去入手。
1. “汽车强国”战略目标，助推智能座舱为实现“汽车强国”的战略目标，近年国家相关部门出台多部关于新能源汽车、智联网汽车的扶持、培育和鼓励政策，明确了安全、高效、绿色、文明的智能汽车强国目标，释放出支持加快智能汽车发展步伐的强烈信号。如，“中国制造2025”、“新能源汽车产业发展规划”“智能汽车创新发展战略”等。
这些政策的出台，为智能汽车的发展建立完善的行业标准、法规、补贴政策，促进技术的规范化和标准化，推动资本积极进入，激发消费者购车需求，鼓励相关企业加强研发投入，提高技术水平，推动产业升级和转型，在政策、供需市场、资本、产业生态层面为智能汽车的发展奠定了良好的基础。
例如：谷歌的无人驾驶汽车技术已经处于领先地位，微软推出了用于汽车的人工智能平台，联发科和高通提供了提高前辈的芯片和通信技术，阿里和百度则在智能交通和智能汽车领域展开了布局。这些公司的进入和投资，将加速智能汽车产业的发展和进步。
2. 技术突破，助力智能座舱落地
1）传统分布式架构的束缚
基于传统分布式E/E架构设计的车，车身的每一个功能都是有单独的ECU（电子控制单元）来实现并控制的。随着汽车智能化功能的丰富，每增加一个新的功能就要叠加一套相应的新ECU，导致硬件成本高昂、开发周期长、可靠性和可维护性难以保证，同时也限制了汽车的功能扩展和升级能力。在汽车智能化的进程中，汽车所需的功能的范围和复杂性在持续不断增加，传统的分布式架构，给汽车智能化、智能座舱的发展造成了很大的客观阻碍。
①成本高
随着车身功能的增加，ECU 的数量从几十个快速增加到 100 多个，ECU的数量增加不仅会增加整车的重量、内部空间结构的复杂度、线束布线的复杂度，过多的ECU还会让选型、开发、匹配、诊断、研发周期、供应链管理以及其他的管理成本居高不下。
②对程序没有主动权
传统分布式架构下，车身每个功能都有其对应的传感器、ECU、控制器，且不同的ECU来自不同供应商，其控制程序在出厂前的就已经被预先嵌入到芯片中，软硬件是紧密耦合，主机厂商无法自主对程序进行迭代进级，在车辆功能越来越复杂的未来，这种模式下无法支撑产品的快速迭代。
③算力、通信能力低
随着智能座舱的功能越来越复杂，需要处理、分析的数据和图像也在呈指数级增加，在此趋势下，汽车内部对SOC算力以及数据传输能力的需求也在高速增长。然而，在传统分布式架构中，自为政的ECU，其主控芯片中CPU的算力，是为对应功能专门设计，算力低下且无法协同，另外，传统的 FlexRay、LIN 和 CAN 低速总线数据传输能力低，上述两点均无法满足智能座舱应用场景中高效、正确处理和分析数据的需求。
2）集中式E/E架构与SOA架构强强联合
①集中式架构，降低整车成本，提高整车可拓展性
在集中式E/E架构中，主机厂商按照不同的维度，将车身的功能进行抽象划分（如：经典的动力域、车身域、底盘域、座舱域、自动驾驶域），对原本分散的车身功能进行模块化管理，每一个域都是多个功能的集合，将这些功能集合与域控制器连接，并将传统ECU的嵌入式程序抽象为独立的应用程序，由域控制器进行统一的管理调度。
在减少整车ECU数量、简化车身内部结构的同时，实现了整车软硬件解耦，实现了算力、通信等方面的资源共享，提高了汽车功能的可扩展性，为整车OTA创造了基础条件，使汽车制造商可以根据用户需求和技术发展进行灵活的调整和升级。
②SOA架构思想，实现软硬解耦
在集中域E/E架构的基础上，主机厂商引入在互联网、PC、智能手机等领域应用成熟的SOA架构模式，按SOA架构的指导思想，将底层硬件、操作系统、上层应用等组成部分抽象为独立的服务层，然后通过标准的接口来与操作系统、底层硬件进行交互，实现汽车功能的控制。
SOA架构的引入，可以让主机厂高效、灵活的管理座舱软件系统，掌握程序上的主动权，加大对上层应用软件的研发和投入，实现对核心技术的掌控，在软件定义汽车时代掌握更多话语权与决策权。
例如：SOA架构下，能够实现更加细粒度的OTA升级，只需更新需要更新的服务即可，而不必对整个座舱软件系统进行进级，提高了OTA升级的效率和精度。SOA架构下，能够实现版本控制和动态部署，使得座舱软件系统的管理和维护更加灵活和可控。
综合所述，集中式E/E架构的出现与SOA服务架构的引入，两者强强联手从硬件架构层面和软件架构层面，为汽车智能化的发展提供了更加坚实的技术基础。
3. 差异竞争：自动驾驶难产，智能座舱先行1）易落地
智能座舱、自动驾驶，是智能汽车的两大核心模块，在当前的汽车智能化进程中，因自动驾驶技术的发展受到了政策、法规和技术成熟度的制约，进展缓慢，而智能座舱则无需遵守像自动驾驶那样的法规限制，产业链生态成熟，在技术研发与产业化方面的成本和风险也更低，因此在现阶段智能座舱系统是汽车智能化过程中的一个重要突破点。
2）易感知
对于大多数普通消费者来说，他们对汽车的刹车里程、发动机、底盘、电气设备、自动驾驶的参数以及专业知识的了解有限。相比之下，在物理空间、显示设备、智能交互、在线导航和在线娱乐等方面全面升级的智能座舱，这些方面不仅可以提高用户的便利性和互动性，还能够极大地提升用户的使用感慨感染和体验，在消费者体验和选购车的过程中，更容易打动消费者。
3）寻求差异化
在不同汽车品牌关键硬件技术、车身设计、宣传等方面愈发同质化的背景下，由于智能座舱具有可自定义、灵活的特性，因此在寻求汽车差异化的路上，智能座舱更容易和品牌特性相结合从而形成具有品牌特征的差异性，成为车企争相竞逐的焦点。
另外，传统互联网企进入汽车行业，在传统的硬件开发、整车制造没有优势的情况下，利用互联网产品思维打造的智能座舱可以帮助其在市场上实现弯道超车。
4. 消费者需求是关键因素政策在资本、供需市场、技术、供应链生态和人才方面的影响对智能汽车和智能座舱的发展起到只是促进作用，用户需求才是行业发展的基础和商量逻辑成立的关键。基于当下和未来，用户在智能座舱方面的需求是当下的痛点和未来随着技术的发展产生的延伸需求。
1）历史痛点：
互联网、数字化和智能产品/服务等新技术已经深入到人们的生活中，人们已经逐渐适应了智能产品/服务、数字化和互联网化的生活方式，并且对于这种生活方式已经产生了依赖和习惯。由于传统汽车座舱具有操作频繁、信息繁杂、互动性差、功能单一、缺乏人性化等痛点，消费者需要一个“智能化”的汽车座舱，来解决以上痛点。
2）未来延伸：
随着自动驾驶、软件、硬件、材料、通信等技术的突破发展和人们生活方式的变化，汽车已经不再是单纯的交通工具，而是成为了人们生活中不可或缺的一部分，智能汽车将演进为新型的移动智能终端、第三生活空间，消费者在未来将对于汽车座舱的智能、个性、安全、可靠、健康等方面提出更高的期望和需求。
例如：随着显示技术的不断发展，未来智能座舱可能会采用全息显示技术，将娱乐信息和互联网内容以更加逼真的方式呈现在车内，提供更加丰富和个性化的驾驶体验； 随着自动驾驶技术的发展与普及，未来消费者在座舱内的主要任务将不是驾驶，因此会基于娱乐、休息、办公等场景，对汽车座舱的智能化空间设计提出更多的需求。
三、智能座舱的构成要素
1. 智能座舱基础架构
汽车座舱的智能化是一个复杂的系统，它由多种要素融合、协同而成，包括座舱电子、座舱内饰、芯片、软件、人机交互系统等。从车身到座舱，智能座舱的主要组成部分包括硬件和软件。硬件部分包括外围设备和域控制器，软件部分则包括系统层软件、服务层软件和应用软件。
2. 外围设备“外围设备”的外围是相对于座舱域控制器而言的，指终端设备和各种传感器、控制单元等硬件组件，它们通过有线或无线方式与座舱域控制器进行连接，实现信息采集、数据处理和控制操作等功能，具体包括以下几个方面：
- 显示设备：如中控屏、副驾屏、液晶仪表、流媒体后视镜、HUD等，用于显示车辆和座舱状态、导航信息、娱乐内容等。
- 传感器：智能座舱通常配备有多种传感器，如雷达、摄像头、气压/温度/湿度、声纳等。它们的作用分别是监测感知车辆周变环境、车内环境、车辆状态、车内用户行为等。例如，摄像头可以拍摄车内和车外的图像，雷达可以探测附近物体的距离和速度。
- 人机交互设备：用于实现车与驾驶员、乘客互动和交流，包括：语音识别、手势控制、触摸屏等。例如：语音识别设备，用于驾驶员与车辆进行语音交互，如控制车辆功能、查询信息。
- 控制单元：用于控制各种座舱设备的工作，如空调、车窗、车门、座椅调节等
- 车联网设备：指内置于汽车内部的信息和通讯设备，如车载通信模块、GPS定位模块、传感器等，这些设备通过连接到车辆信号总线和无线网络等通信手段，实现车辆与云端、其他车辆、交通设施等之间的连接、信息交换和数据共享。
- 电源系统：智能座舱还需要配备专门的电源系统，以保证各个硬件设备正常运行。
3. 座舱域控制器“域”和“域控制器（DCU）”是整车电子电气架构从分布式架构向集中式架构转变下的产物，“域”可以理解为联系关系的功能的集合域边界，包括车辆内的各种电子设备、传感器、控制模块等，而“域控制器”则作为域内的“控制中心”，负责连接域内的相关设备，并通过其内部的高算力芯片和软件，处理和转发域内的数据、指令和信息，协调域内功能之间的通信，为对应域功能的实现提供核心支持。
