5G通信时代汽车智能座舱发展趋势浅析

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【摘要】随着电子技术和通信技术的迅速发展，汽车渐渐不再是单纯的交通工具，而是向着智能终端方向发展。汽车座舱作为人与车的直接交互窗口，决定着人的驾驶体验和乘车体验，一直以来备受汽车消费者关注。5g作为当下较为先进的通信技术，具有高速率、低延迟、低能耗及大容量的优势，使得汽车越来越智能化，成为“出行、生活、社交”一体的智能空间，同时也推动着汽车座舱向智能座舱的发展。首先对汽车座舱的发展历史以及智能座舱的概念进行梳理，然后结合5G背景对智能座舱的发展现状进行分析，最后探讨5G自动驾驶时代智能座舱发展趋势。

主题词：5G汽车座舱智能座舱

1前言

5G作为当下较为先进的移动通信技术，相比上一代移动通信技术，其在传输速率、延迟率、连接容量、功耗表现等方面具有大幅度优势。目前我国5G技术发展领先世界，从5G建设方面来看，国内连接数量超过3.65亿户，5G基站总数已有96万个，已经覆盖全国地级以上城市；对于汽车行业而言，使用5G传输方式能够传递更多的交互数据、同步性高的传输需求，车联网C-V2X技术使车辆实时与周边环境交换信息。如今，汽车向着电动化、智能化、网联化、共享化发展[1]已经成为大家关注的焦点，汽车座舱作为人与车的直接交互窗口，其形态功能也在不断升级进步，以往的机械按钮式的以驾驶操纵为核心的汽车座舱，现在变得越来越有温度。汽车智能座舱的设计或许成为未来汽车发展和创新的关键因素，也是打造差异化、吸引用户的重要因素。

2汽车座舱的发展历史及智能座舱简介

2.1汽车座舱的发展历史

首先，汽车的历史可以追溯到1885年，第一台汽车于1895年在德国诞生，自此汽车座舱随着汽车的进步发展不断升级改进。根据座舱的操作性和功能性可以将汽车座舱的发展历史划分为3个阶段：机械时期、电子时期和智能时期。（1）机械时期。机械时期的汽车座舱主要有机械仪表和媒体播放设备组成。仪表是座舱最核心的器件[2]，能够反应车辆的运行状态和基本信息，包括行驶车速、发动机转速、水温、燃油等。媒体播放设备主要依靠收音机以及卡带式播放器。仪表及媒体设备的控制多以按键或按钮的方式操作，功能需求十分简单。（2）电子时期。此时期，座舱内增加了许多电子控制器件，例如电动升降车窗、氛围灯、电子车锁、空调等；传统机械式仪表被液晶仪表代替，显示内容更加丰富美观，中控增加了导航功能；媒体设备升级，可以与手机交互，座舱内的功能更加丰富用。（3）智能时期。目前我们已经进入初步智能时期，座舱的中控液晶屏尺寸更大，传统仪表几乎淘汰。触控屏幕交互已经十分成熟，媒体设备可以连接互联网、车载WIFI网络、手机无线充电都在座舱得以应用[3]。在座舱架构上，中控与仪表的一体化设计开始出现。冲破了硬件束缚，一个芯片就可以控制多个屏幕，或许在不远的未来，一块控制芯片即可控制整个座舱的智能设备。

2.2智能座舱的概念

在汽车领域，智能座舱的定义有2种解释。其一，基于用户体验将智能座舱定义为智能服务系统，从用户的需求及体验考虑，座舱能够分析用户需求，结合大数据与用户偏好，通过显示屏、音响、座椅、氛围灯等交互载体满足用户需求，使用户获得舒适的驾驶体验和交互体验。其二，基于行驶环境将智能座舱定义为智能移动空间[4]，座舱能够感知车外环境，通过分析环境以及其他周边车辆，结合驾驶员判断，实现人与车、车与路的交互。当前我们的汽车座舱技术发展水平介于电子时期可智能时期之间，在部分高端车型上已经实现初步智能座舱，伴随5G技术的应用与推广，“5G智能感知座舱”在行业内已经被广泛认可，未来汽车的智能座舱值得我们关注和思考。

3汽车座舱的软硬件技术发展

3.1软硬分开，整体协同

当前车企在汽车智能座舱的开发设计上有自主开发和同步开发2种模式。自主开发指即主机厂依靠自身研发能力，整车的硬件和软件都是自主设计。同步开发指主机厂负责车舱硬件或软件，另一部分交由供应商开发[5]。当前随着网络生态需求的扩张以及车舱硬件平台的不断更新，以及仅仅依靠主机厂越来越难实现更复杂的设计需求。部分主机厂采取外部供应商合作的方式进行产品开发，主机厂主要负责系统框架搭建、定义功能需求、以及验收测试等工作，其他硬件设计有外部供应商进行，这种开发方式可以分担主机厂压力，让主机厂专注做车身硬件，能够提高产品力，但也存在弊端，当需求临时改变时，需要与供应商协调，这导致生产过程不够敏捷[6]。随着软件定义汽车的趋势的发展，车舱软件需求更新速度不断加快，但由于主机厂与供应商之间的商业流程限制，使得调整更新速度响应慢，这种弊端越来越明显[7]。随着车联网技术的不断发展，大多数主机厂为取得主动权，避免以上开发方式的弊端，逐渐开始采用软硬分离的开发方式。软硬分离即将硬件电路设计和软件设计分开，硬件电路由供应商提供并给出组装方案，软件设计由主机厂负责，主机厂根据用户需求和自身研发能力在软件系统上实现创新。与整体式的自主开发相比，软硬分离的开发模式能够大幅降低企业的研发成本，为企业在自身特色方面进行创新提供了资源和空间；与同步开发模式相比[8]，这种模式能够将主动权把握在自己手中，从而灵活应对市场和用户需求。当前，许多车企不断加入这种智能座舱开发模式，“软硬分开，整体协同”是汽车智能座舱的发展趋势[9]。

3.2不断创新，寻求特色

传统主机厂在智能化的竞争环境下，生产的产品同质化现象严重，大多数车型没有自身的软件特色，主机厂在智能化技术上还没有很深积淀，无法创造绝对的技术优势。未来汽车座舱一定形成特色的车内软件生态，消费者更关注座舱体验，因此这要求各车企打破现有产品的局限，不断创新，寻求特色，开发车载互联网应用平台，形成自己特色的软件生态。当前，消费者对座舱智能化的需求不断增多，座舱软件除了基本的驾驶功能外还可以与用户手机协同，构件电子产品的物联网系统。其次，车主是一个庞大的用户群体，车企可以在用户授权的情况下收集用户数据，通过大数据分析用户偏好，做出有个性化的座舱供用户选择，或者提供对应的软件升级服务[10]。

4汽车智能座舱的功能应用

4.1交互方式更加丰富

当前阶段触屏技术和语音交互技术的发展已经成熟，识别率和反应速度都很快，但在汽车座舱的应用还不成熟，未来将不断优化现有功能。现阶段，也有一些厂商已经将焦点对准到了一些生物识别技术上，如手势识别和指纹识别等，例如，荣威RX5MAX配备了Skyeye天眼系统，可以通过摄像头捕捉用户的面部信息，进行汽车解锁。虽然面部识别还没有语音交互技术的应用成熟，但不可否认的是这一创新为未来智能座舱的发展提供了参考[11]。

4.2更高的数字化水平

随着5G移动通信技术的应用，汽车将在物联网的基础下实现数字化、在线化，就像当前的手机一样，可以实现各种功能，比如在线支付、多设备同步、3D实景模拟、个性地图、车载影院等多种丰富的数字化功能及娱乐方式。汽车升级也不需要更复杂的操作，在5G的传输速度下，可以远程在线升级，将大大缩短当前整车OTA升级的时间[12]。目前，许多车企向数字化转型，比如大众集团专门成立了软件部门，创建软件系统、算法，并推出与之相关的服务，用以打造强大的用户体验[13]。5G的到来将加速汽车研发模式的转型升级，主机厂逐渐从传统的专注硬件工程的产品研发体系，转变为软硬件结合的数字化服务体系，消费者也更加注重车辆的软件体验。

4.3导航功能不断优化

当前，导航功能还存在许多问题，许多道路状况未能及时在地图更新，可能导致部分道路与导航不相符合，例如堵车、积水等路况在地图上的反应还不够精确，实时性差。在5G的情景下，这些问题都将解决，根据车外摄像头和定位功能对车行走状态进行判断[13]，并实时更新到地图上避免导航失误。目前，一些车企已经将AR实景导航应用到产品上，比如红旗E-HS9实景导航可以将出行路线与显示环境完美融合，提供全场景的充足视野，在安全驾驶的同时，体验“科技改变生活”的快感[14]。在智能汽车时代，车辆能够感知周围服务场景，除了基本的导航定位外，还可以根据大数据分析以及对用户的位置信息的判断[15]，主动推荐出行服务，比如电影、周边游玩场所等等。旅游、社交类服务功能将不断拓展，例如火车票或机票推荐购买，酒店住房预订，旅游路线推荐，风景录像拍摄，车友沟通交流等等，这一系列的围绕环境做出的服务将给用户带来极佳的出行体验。

4.4车内娱乐方式多样化

目前，用户在车内的社交活动仍旧是依靠手机完成的。随着车联网的发展，汽车座舱不仅可以是一个互联网终端[16]，实现听音乐、看电影、看新闻等基本媒体功能。如比亚迪DliLInk4.0(5G)智能座舱搭载5G技术，其特点为网速快、延时低，使得用户可以在车辆在线观看高清大片，且玩游戏和听音乐等在线操作体验也更好[17]。在未来，用户可以通过车内自带的社交软件来打电话、收发消息、共享位置以及导航信息。例如根据车载应用实现目的地集合等多样化功能。

5结束语

当前，汽车行业智能化的浪潮正不断推进。汽车智能座舱必然是汽车智能化的一个重要环节。5G移动通信技术的发展，为汽车座舱智能化奠定了现实基础。未来的智能汽车时代，还需要无数5G技术专家和车企研发人员共同努力。

作者:郑红丽 丁冠源 回姝 黄嘉桐 单位:中国第一汽车股份有限公司智能网联开发院 汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室