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對汽車智能座艙未來發展趨勢的思考和預判

于德營 劉鍔居

一、汽車智能座艙發展概述

汽車智能座艙是指采用先進的傳感、計算和通訊等技術，對車輛內部環境進行實時感知、分析、調節及控制，以提供舒適便捷和安全駕乘體驗的車內環境。智能座艙可通過感知駕乘者的身體姿態、生理狀態、行為習慣等信息，與汽車控制系統進行數據交互和協同，實現“千車千面”的個性化駕乘體驗。

（一）汽車座艙發展歷程

按照實現功能方式，可將汽車座艙發展歷程分為機械化、電子化和智能化三個階段。20世紀80年代以前屬于機械化階段。汽車座椅、方向盤等部件均為機械件，儀表盤采用簡易的機械指針，配置簡單的收音機，控制開關主要采用物理按鍵，各部件相互獨立，功能單一。從20世紀80年代至2015年屬于電子化階段。座艙內配備單一電子顯示屏，極少數高端車型開始應用全液晶儀表；部分物理按鍵替代為觸摸開關，娛樂和導航功能廣泛應用，此時的電子顯示屏分辨率較低、響應速度慢，艙內整體集成度和智能化程度較低。2015年之后進入智能化階段，全液晶儀表、大尺寸中控屏、多聯屏、流媒體后視鏡、語音交互、抬頭顯示等新技術開始應用，智能感知和場景化服務不斷增強，信息娛樂系統功能逐漸豐富，交互方式趨于多樣化，智能座艙功能集成度持續提高。

（二）汽車智能座艙分級

根據中國汽車工程學會2023年5月發布的《汽車智能座艙分級與綜合評價白皮書》，智能座艙可按照人機交互、網聯服務、場景拓展三個技術維度分為L0—L4五個級別，在人機交互維度，按照座艙任務的執行過程表述為感知主體和執行主體，等級越高表示智能座艙任務主動交互能力越強；在網聯服務維度，按照座艙任務的服務內容分為從艙域服務到社會級服務的四個等級，不同等級表示智能座艙任務服務內容的不斷豐富；在場景拓展維度，按照座艙任務的執行范圍分為艙內場景和艙外場景，不同等級表示智能座艙任務執行場景的不斷拓展。汽車智能座艙分級如表1所示。

表1 汽車智能座艙分級

數據來源：《汽車智能座艙分級與綜合評價白皮書》

（三）智能座艙未來發展階段

截至目前，智能座艙已完成L0、L1級的技術迭代，步入L2級發展階段，具備在艙內外部分場景下的主動感知與主動執行能力，可持續升級的云服務能力逐漸普及。具備艙內全場景、艙外部分場景下主動感知與主動執行能力的L3級智能座艙開始逐步導入，預計將在2025年左右完成過渡，L4級智能座艙預計將在2030年開始導入。智能座艙分階段發展里程碑如圖1所示。

二、發展智能座艙的意義

（一）促進汽車產業發展

全球汽車智能座艙市場規模保持快速增長態勢，消費者對座艙智能科技的配置需求逐漸提升。據IHS markit調研數據，61.3%的用戶認為良好的座艙體驗將極大提升購車興趣，智能座艙配置水平成為僅次于安全配置的第二大類關鍵要素，其重要程度已超過動力、空間與價格等要素，這一偏好在年齡位于25~35歲的新一代消費者中尤為顯著。推動智能座艙技術迭代升級，提升量產車標配搭載率，可有效提高消費者購車意愿，促進汽車產業發展。

（二）持續提升用戶體驗

隨著智能網聯、智能駕駛和智慧城市技術的發展，汽車的產品形態將被重新定義。以人工智能和大數據驅動為依托，智能座艙的使用場景將更加豐富，汽車將不再是單純的代步工具，用戶在車內即可實現休息、娛樂和辦公等需求。根據駕乘者的偏好、習慣和需求，提供更加舒適、智能的駕乘體驗，不斷實現信息、娛樂、互聯等功能的全面深度融合，讓座艙成為家居和辦公場景之外的有效延伸，打造人們未來的“第三生活空間”。

（三）延伸汽車價值鏈條

智能座艙推動汽車服務、運營和數據變得更加重要，車企可通過OTA、車載APP等功能提升用戶體驗及歸屬感，增加用戶的活躍度；通過商業運營引入第三方生態合作伙伴，拓展汽車市場的商業模式，提升產品的附加值。盡管大部分企業目前尚未在座艙附加服務上獲得即時收益，但用戶的付費意愿逐漸升高，消費習慣正逐漸養成，為延伸汽車產業價值鏈奠定了基礎。

三、關于智能座艙發展的思考

（一）智能座艙發展迅速，裝配率有望不斷提升

據華經產業研究院數據，2022年，全球智能座艙市場規模為325億美元，中國為123億美元；預計2026年全球市場規模將達到440億美元，中國市場規模將達到183億美元，年復合增長率14.2%。根據高工智能汽車研究院監測數據，2022年我國乘用車前裝標配智能座艙交付795.05萬輛，同比增長40.59%，前裝搭載率為39.89%。從裝配車型來看，中高端汽車智能座艙裝配率較高，達57.4%，10萬元以下的低端汽車裝配率最低，僅26%。未來，汽車企業仍需降低智能零部件成本，繼續提升中低端汽車智能座艙裝配率，滿足更廣泛用戶群體的使用需求。

（二）交互方式持續拓展，數據資產有待挖掘利用

越來越多的汽車采用數字儀表及中大型中控屏，為駕乘者提供極富科技感的畫面展示；部分汽車開始搭載流媒體后視鏡、抬頭顯示系統（HUD）及后排顯示屏，為消費者提供完善的導航、周圍環境及娛樂信息；語音識別、人臉識別、觸摸控制、手勢識別、虹膜識別等人機交互技術也逐漸在高端車型中開始應用，以進一步提升交互體驗。復雜的交互方式背后，需要對海量的數據進行訓練，以便使人機交互效果更加智能化，但目前行業內尚未形成通用有效的數據訓練模型，難以加速迭代應用；受限于信息安全管理尚不完善，汽車企業和用戶對于公開和共享駕駛及使用數據的意愿較低，導致難以獲得足夠的數據。未來，國內政府、企業、第三方機構需圍繞數據采集、使用、管理等方面，制定完善滿足信息安全要求的法律法規和標準規范，使數據資產得到充分有效利用。

（三）座艙顯示引領發展，市場規模亟需擴大

中控屏作為人機交互的關鍵窗口，已成為汽車標配，2022年滲透率達到90%。國內在智能座艙顯示領域已占有一定市場優勢，相關企業產品占全球市場份額的45.3%，居主導地位，其中京東方與天馬合計占比達30.7%。HUD處于起步階段，滲透率約10%，2022年國內HUD市場中，韓國LG占比39.9%，怡利電子占比21.8%，華陽集團占比21%，高性能產品主要依賴國際品牌，國內企業逐漸嶄露頭角。未來，國內企業仍需進一步提升產品性能、質量、性價比，逐步擴大市場規模。

（四）語音交互優勢凸顯，產品性能仍需優化

語音交互是車內新型交互方式，正由后裝向前裝市場滲透，語音識別及交互功能前裝標配搭載率從2019年的49.2%提升至2022年的60%以上，預計2025年國內前裝市場規模可達32億元。得益于國內語音識別技術的飛速發展，國內相關企業在定制化需求和產品迭代上具有較強的市場競爭力。根據共研產業咨詢調研數據，2022年我國智能語音市場科大訊飛占比達11.4%，百度智能云占比10.4%，阿里云占比10.2%，騰訊云占比6.9%。未來，國內企業應進一步提高語音識別的精確性和多輪對話的流暢性，強化語音交互技術在汽車上的應用，推動智能汽車高質量發展。

（五）核心部件自主率較低，國產替代期待加速

智能座艙芯片及操作系統是決定系統性能的關鍵。2022年，全球座艙芯片市場由恩智浦、瑞薩、德州儀器占據中低端市場大部分份額，高通占據高端市場80%份額。國內座艙芯片市場方面，高通、德州儀器、英特爾、英偉達等企業占據90%以上，華為、芯擎科技、芯馳科技等國內企業也推出了座艙芯片，但市場份額較低。國內汽車企業的座艙操作系統90%以上采用Android或Linux，雖然華為的HarmonyOS和斑馬的AliOS已較為成熟，但還未實現大規模量產裝車。未來，國內芯片及操作系統企業仍需抓住汽車市場快速發展的有利契機，與汽車或零部件企業聯合開發，加快技術和產品迭代與驗證，取得大規模裝車應用的機會。

四、智能座艙十大發展趨勢預判

（一）座艙顯示多元化

座艙顯示作為人機交互的核心窗口，逐漸引起各大汽車企業高度重視，各大車企在硬件配置、軟件架構、UI界面等方面不斷推出差異化的解決方案以滿足駕乘者需求，未來，屏幕形態將呈現多樣化發展趨勢，除了目前廣泛采用的橫屏、豎屏、旋轉屏、懸浮屏以外，未來還將從平面屏到曲面屏演進，為用戶開啟全新的視覺體驗。十英寸以上的大屏、一車多屏及多屏聯動將成為未來市場主流。除了將屏幕作為展示內容和信息的重要載體以外，HUD、車窗投影、天幕顯示、透明A柱、AR/VR、裸眼3D、全息投影、智能表面等技術也將在座艙內應用，逐步形成顯示方式多元、成象空間開闊、投影效果清晰、核心技術先進的顯示系統。

（二）人機交互多模化

目前主流的人機交互模式以單模交互為主，在某些場景下難以提供良好的用戶體驗，雖然部分汽車已具備語音識別、人臉識別、手勢識別、虹膜識別、眼動追蹤等多模功能，但各模塊獨立發揮作用，信息難以被整合應用。未來，多模態將融合AI大模型技術，在模型層面對各模態訓練數據進行融合，整合圖像、聲音、動作等不同模態信息并綜合處理，以進一步提高交互的精準性和便利性。該技術更貼近人的交互方式，且有利于加速“被動式交互”向“主動式交互”升級。

（三）語音交互智能化

語音交互是目前智能座艙的主流控制方式，2022年智能座艙搭載自然語音識別技術的比例已超過70%，但在多輪對話、分區交互、情感性等方面仍存在一定問題，如難以通過對話領會命令實質，分區控制精準度不足等。隨著人工智能技術的發展，語音交互將向更加精準的方向發展，在智能對話方面，搭載新一代人工智能的車載語音系統將具備自主學習能力，可結合上下文及語境與駕乘者進行多輪對話，增加駕駛的便捷性與趣味性；在多區交互方面，多區聲源識別系統可根據不同分區的聲源進行空調調節、升降車窗等操作，同時配備音區鎖定和跨音區連續對話功能，以充分滿足車內多人交流的復雜場景；在播報音色方面，語音助手的語氣、情感等將更貼近真實人聲，擬人程度將得到顯著提高。

（四）座艙場景個性化

隨著消費者對于場景多樣化體驗的需求不斷提升，基于場景化的主動交互和基于用戶個性化的座艙配置將成為未來發展的重要方向，汽車將按照娛樂、休息、商務辦公等不同場景拓展細分市場。在娛樂方面，座艙內將配置巨幕影視及視頻資源，為用戶提供沉浸式觀影體驗，同時還可支持競速、益智等電子游戲；在智能車燈方面，允許自定義可編程智能大燈的投影圖像和智能交互燈的顯示圖像，為用戶提供個性化的交互場景；在休息及商務辦公方面，方向盤、座椅等車內設備可自動調整位置和方向，為用戶提供舒適的休憩場所或面對面交流的寬闊空間。此外，智能座椅還配備按摩、加熱和通風，以及自動調整位姿參數等功能，為用戶提供舒適的乘坐體驗。

（五）座艙芯片高端化

隨著座艙系統生態日益開放，移動端應用向座艙大量遷移，單個芯片需運行多個操作系統以分別滿足不同分區對安全性、娛樂性的需求，“一芯多屏”的發展趨勢也將對芯片算力和系統兼容性提出更高的挑戰。算力方面，未來高性能SoC芯片將具有更高主頻，可支持多屏幕高清輸出、硬件虛擬化及多操作系統；內置高性能AI單元的芯片可支持艙駕一體，擁有更強的核間資源調度能力，可實現算力無縫遷移。安全方面，芯片將內置硬隔離的獨立安全島，集成安全檢測模塊，可滿足ASIL B及以上功能安全等級認證。系統兼容性方面，高性能SoC芯片將采用異構內核，具備較強兼容性，可適配QNX、Linux、Android、Harmony等不同操作系統，為多樣的座艙功能提供底層支撐。

（六）操作系統融合化

伴隨汽車電子電氣架構從分布式向集中式演進，智能座艙也將進一步提升集成化程度，向多系統融合方向發展。操作系統作為支撐智能座艙各項功能實現的核心，也將呈現融合化發展趨勢。目前，汽車企業主要采用多操作系統、中間件和應用層融合的解決方案，打通車機、儀表等智能化部件，同時逐步突破多核異構分布式的智能座艙操作系統，實現單系統對整個智能座艙域的支持。隨著艙駕融合芯片產品的陸續推出，操作系統艙駕跨域融合將成為發展趨勢。更長期來看，將出現融合大模型技術的車云一體、整車智能操作系統產品，車內各域功能全部運行在一套操作系統或同一套編程接口之上，基于標準化接口快速響應新功能需求。

（七）智能硬件互聯化

5G及新一代通信技術將促進汽車智能網聯生態與其他領域、行業的生態融合。通過車用無線通信（V2X）技術實現車側和路側海量信息實時交互，為車輛提供“上帝視角”，覆蓋車端感知盲區，提升駕駛安全性。在線導航技術將實時更新道路信息，實現從個體最優到全局最優路線規劃，以提升車輛及道路使用效率。通過“端—管—云”技術，實現智能推薦、智能語音、遠程控制、駕駛行為分析等。車內交互也將實現互聯轉型，智能座艙利用攝像頭獲取駕駛員信息，當檢測到疲勞駕駛時發出警告?結合ADAS高級駕駛輔助系統，智能座艙能夠形成360°環視監控信息，使駕駛員在狹窄路況下也能輕松駕駛?此外，智能手機可與汽車互聯形成“硬件共同體”共享算力，以更加高效便捷地實現人臉識別、情緒識別、疲勞檢測和車內多模交互等功能。

（八）數據信息安全化

智能座艙涉及算法開發、道路測試、實際應用等各個階段所產生、收集、共享使用的各類數據，涉及國家道路信息和用戶隱私，數據安全問題將被提到更新的高度。企業需面向車輛數據和用戶個人信息，圍繞數據收集、傳輸、存儲、使用、共享和銷毀等全生命周期，從硬件及軟件層面強化系統安全設計，進行動態安全防護，構建可見、可管、可控的數據安全體系。此外，隨著艙駕一體平臺的逐步應用，硬件核心芯片和系統設計將滿足更高的ASIL功能安全等級。

（九）座艙材料環保化

智能座艙的綠色低碳將成為行業關注焦點，座艙選材更加注重觸、嗅健康，確保內飾安全、無異味，充分保證駕乘者健康、舒適。在綠色織物方面，將廣泛使用漁網、聚對苯二甲酸乙二醇（PET）塑料瓶等環保回收材料以及麻纖維等天然材料制作地毯、座椅面料；在綠色裝飾方面，將逐步應用天然可再生藤木制作裝飾條；在綠色表面方面，將采用環保熱塑性聚烯烴（TPO）表皮、液態可噴涂型阻尼隔音材料（LASD）、環保隔音墊、低散發聚丙烯（PP）塑料、水性膠粘劑、水性聚氨酯（TPU）彈性體等材料。

（十）座艙服務健康化

智能座艙將引入人體生理特征識別、健康檢測等功能，以實現對用戶的健康關懷和健康管理。在體征檢測方面，將采用高精度毫米波雷達與人體呼吸濃度分析技術實時監控車內生命體征，并在需要時通過手機APP、短信或電話進行預警，同步開啟空調通風，預防安全事故。

駕駛員行為監控方面，非視覺DMS向視覺DMS轉化將成為趨勢，FaceID成為主要功能切入點，面部監控和更高級的眼球追蹤功能將被逐步采用；智能座艙還可與智能穿戴設備等智能硬件互聯互通，時刻監測用戶的健康信息，在必要時主動給予預警和服務。空氣凈化方面，更多車型將配備N95級空氣凈化系統，將健康體檢、智能語音助手、環境感知技術融為一體，有效隔離病毒、細菌、有害微粒等。

課題組成員：于德營、劉鍔居、汪志鴻、李紅燕

李宗陽、馬天澤、陳炳全、孫源涵

注：文中部分圖片來源于網絡，版權歸原作者所有。