智能座舱改变驾驶方式

September 20, 2023

Fanny Hu

为什么智能座舱正在改变我们与汽车的互动方式？

发布于2023-09-21

自100多年前福特首次量产Model T以来，汽车行业经历了许多变化。在此期间，汽车的燃料利用率和生产汽车的效率不断提高，乘坐舒适度和行驶平稳性持续改善，变速器从手动式变成了自动式，整车的品质也越来越高。但是，这些车辆仍然以内燃机 (ICE) 燃烧碳氢化合物作为动力来源，而且需要驾驶员主动操作才能开动。

不过，当今汽车的动力传动系统正在从内燃机转向动力电池，并且全球各地都在开展减少碳足迹的监管运动，同时汽车自动驾驶技术也有了质的飞跃。这三个因素汇聚到一起，使汽车行业经历了前所未有的大规模颠覆、创新和变革，昭示着技术正在深刻改变人们的出行方式。

此外，也有越来越多的技术增强了驾乘体验，这也提高了人们在个性化、安全性和舒适性方面对汽车的要求。本文将探讨多项车内新技术，它们在实现这些期望的同时，还将继续推动汽车制造商在电动汽车 (EV)、自动驾驶和低碳目标方面取得进展。

个性化

现代消费者在使用各种商品时，已经习惯了技术加持下的个性化体验，汽车也不例外——汽车行业的每一项发明，都让汽车更进一步地从功能性的交通工具转变为真正的移动设备。定制化的座舱设置和信息娱乐系统是实现个性化驾驶体验的两个重要方面。

座舱设置

随着汽车技术日益先进，汽车现在可以感知（并保存）每一位驾驶员各自的舒适性、安全性和操作习惯配置。例如，特斯拉Model 3的驾驶员设定就可以保存多个驾驶员的外后视镜、方向盘和座椅位置偏好1，而宝马2系轿跑2023款的驾驶员配置还包括氛围灯、信息娱乐系统、数字仪表盘和环境控制功能2。

信息娱乐系统

信息娱乐系统是汽车制造商日益重视的一个领域，它能够提供更加愉悦、个性化和沉浸式的驾驶体验，其中有关声音方面的一大进步，在于工程师采用了主动降噪技术，打造令人更加专注的驾驶环境，从而提高安全性。同样，声音方面的改进还可以提高车内音乐或通话的质量，带来更自然的体验。

另一项信息娱乐系统的进步是引入了增强现实 (AR) 或虚拟现实 (VR) 功能（或两者兼具），通过沉浸式的界面，为驾驶员和乘客提供实时、动态的内容。通过将智能手机和应用程序与汽车技术无缝集成，用户的偏好和数字设备设置可在乘车过程中进行访问。图1所展示的就是在提供信息娱乐功能、优化集成电路 (IC) 功耗、提高系统效率和性能时所采用的各项技术。

图1：信息娱乐技术为个性化体验提供关键应用。（图源：Analog Devices）

提升安全性

任何极具颠覆性的新技术都会引发消费者对其安全性的担忧。随着各项技术加持的功能越来越多，让车内人员对使用这些技术的车辆感到安全是一件非常重要的事情。好消息是，这些技术还能提供额外的安全措施来保护车内人员，其中的许多进步都以高级辅助驾驶系统 (ADAS) 的形式出现。

高级辅助驾驶系统

人工智能 (AI) 带给各行各业的冲击波也影响到了ADAS。这些系统中的传感器可以检测驾驶员是否出现疲劳或分心的迹象，并提醒驾驶员即将发生的天气事件、交通堵塞、碰撞以及盲区中的车辆。在图1中，新增的摄像头可以全面观察周围环境，为驾驶愿提供更多安全支持。本文稍后将详细讨论人工智能的影响和集成。

集成式数字视觉系统

数字视觉系统不仅可以为驾驶员提供360°的车辆周围环境视角，更是实现车辆自动驾驶不可或缺的一部分。摄像头不断收集车辆周围环境的图像，并将其发送到处理器，以指导车辆对环境做出反应。

AR后视镜

一直以来，后视镜都是汽车驾驶员安全功能的主要组成部分。在后视镜表面添加 AR 叠加元素，可以向驾驶员显示导航方向、来电信息或附近障碍物的警报，而驾驶员无需低头或远离另一个屏幕。在驾驶员的主要视野中增加关键安全功能的可视性，可以大大提高安全性。

改善舒适性

除了改进的安全功能外，智能座舱技术还提供了新的增强功能，以提高乘员的舒适度。

自动环境控制

自动环境控制扩展了许多车辆已经使用的个人空调设置。自动系统采用传感器读取车内湿度和温度，并通过遍布车内各区域的传感器读取车外温度。这些数据会告知系统如何调节乘员头部和脚部之间的气流分布，以及适时地开启空调，以便根据驾驶习惯、天气状况和发动机温度等条件，高效、快速地调节温度。

例如，当发动机冷启动时，打开自动空调（“AUTO”）功能，就可以将气流引导至挡风玻璃和侧窗。许多空调系统还有温区同步（“SYNC”或“MONO”）设置，开启后会将乘客和后舱的设置与驾驶员的设置同步，或者采用不同的设置。

系统效率会直接影响内燃机汽车或电动汽车的行驶里程，这在更需要环境控制的严苛环境温度下尤为关键。研究表明，自动环境控制可以将电动汽车的能耗降低33%3。

主动式座椅按摩

许多汽车已经采用了与恒温器相连的加热线圈，可以保持座椅的温度。现在，汽车制造商还在将按摩器安装到座椅上，以便进一步提高驾乘舒适度。在越来越多的汽车上，主动式按摩功能已成为信息娱乐系统菜单上的一个选项，包括：

上背部/肩部按压
下背部/腰部按压
腿部和其他接触座椅身体部位的气动按摩

奥迪、宾利、凯迪拉克、福特、现代、保时捷和大众等品牌已经在其产品中使用了主动式按摩系统4。

舒适体验中的可持续发展

许多车企都公开宣称要实现可持续发展目标，一些舒适性方面的创新技术也正在帮助他们实现这些承诺。现在，回收的再生PET塑料已经可以用来制作座椅、生物基材料、回收棉泡沫填充材料，以及用在仪表板和地毯上的功能性纤维5。

被动式和混合式环境控制系统

借助发动机余热（内燃机汽车）和太阳能电池板（电动汽车），可以减轻高负荷环境控制设置下对电池造成的压力。车辆的续航里程和环境舒适性之间存在矛盾关系，因此这些技术改进以及汽车对电网 (V2G) 技术将会极大地影响车辆的舒适性和生命周期碳性能 (LCCP)。

低GWP制冷剂

继20世纪90年代起逐渐淘汰臭氧消耗物质后，全球变暖潜势 (GWP) 较低的新型制冷剂以低得多的二氧化碳当量 (CO2e) 提供了相同的环境控制性能，而二氧化碳当量是该领域符合法规要求的关键性能指标。

联网和AI集成

智能座舱可以让用户以前所未有的方式与自己的车辆建立联系。随着人工智能应用的迅猛发展，用户很自然地会希望自己的各种技术产品（包括汽车）都能了解他们的偏好。他们希望在入手一项技术后，能让其他产品也受益于这项技术。

对联网的更高要求，正在以两种形式进入智能客舱：数字化内容，以及自动驾驶和沉浸式体验。

智能手机应用程序和联网选项

将Alexa和Siri等语音控制个人助理带入汽车座舱内，便可让驾乘人员以无需动手分心的方式访问互联网和用户偏好。这些语音助手可以无缝地为汽车推荐目的地，也可以按需更新。随着人工智能的加入，这项技术还可以学习用户的偏好，并根据这些偏好来优化其建议，还可以实时提供天气和交通状况变化警报。

人工智能还能帮助协调虚拟会议或视频通话（确保在行驶过程中保护驾驶员的安全），还可以为小组成员提议区域内合适的开会地点（如会议中心或贸易展览场地）。

动态/无线更新

除了让车内人员能够访问自己的数字化内容（包括联系人、地图和其他媒体形式）外，新一代汽车还可以通过车内感应来适应驾驶员。虚拟更新是一种通过接入汽车的第三方应用程序更新个人偏好的机制。为驾驶员定制的用户配置可以保存并上传到其新车或租赁车辆上，从而以更快的学习曲线提供即时的个性化和安全性。

道德与安全考量

尽管智能座舱可以在当下和未来实现诸多优势，但在汽车中引入大量数据所涉及的道德问题也是必需要考虑的。制造商必须告知用户他们会收集哪些数据、车辆数据将如何使用和存储，以及谁可以看到这些数据。此外，软件供应商还需要保护用户的数据，防止出现安全漏洞。

结语和未来趋势

智能汽车座舱是一项意义重大的技术进步：用户希望并且期待在汽车中能够获得与在家中一样的个性化、增强型体验。智能座舱可以提供数字化的数据和媒体接入、个性化的舒适性配置和信息娱乐系统，以及简化的信息交互。个性化的环境和座椅设置、辅助驾驶系统、安全性和可持续性改进将成为汽车制造商的基准。

此外，为智能座舱开发的传感器技术将通过提高精确度和处理能力，为汽车自动驾驶的实现提供助力。电子行业参与者和一级供应商必须继续创新，为主机厂在其车辆上实现这些功能提供选择。此外，技术如何帮助实现可持续发展和提高行驶里程，以及扩大人工智能集成应用，也是必须考虑的方面。

汽车行业未来的发展将会扩展AR和VR体验的使用范围，并整合智能座舱数据和自动驾驶汽车操作功能，这将进一步减轻人类驾驶员的负担、降低出错概率，从而提高安全性。

资料来源

作者简介

Adam Kimmel拥有近20年执业工程师、研发经理和工程内容撰稿人经验，编写过白皮书、网站副本、案例研究以及博客文章，涉及汽车、工业/制造业、科技和电子等垂直细分领域。Adam拥有化学和机械工程学位，并且是工程和技术内容写作公司ASK Consulting Solutions, LLC的创始人兼总负责人。