智能座舱(intelligent cabin)旨在集成多种IT和人工智能技术,打造全新的车内一体化数字平台,为驾驶员提供智能体验,促进行车安全。目前国内外已经有很多研究工作,例如在车辆的AB柱及后视镜安装摄像头,提供情绪识别、年龄检测、遗留物检测、安全带检测等。
发展历史
汽车座舱的发展主要分为三个阶段,机械仪表阶段,传感器和数字仪表阶段,全面智能阶段。智能座舱就是第三个发展阶段的重要产物。
第一阶段: 机械式座舱主要出现在二十世纪80年代之前,汽车座舱主要包含机械仪表盘和简单的音频播放设备,无集成化,无显示屏,物理按键功能单一。在这一阶段,人机交互主要依赖于人发出的指令,机器总是被动的执行命令。
第二阶段: 主要在二十世纪80年代到2015年,开始出现电子化座舱。随着传感器的发展和芯片技术的运用,汽车座舱开始呈现出智能化、网联化的特点。座舱的功能不仅仅局限于根据指令执行的驾驶功能,还出现了部分娱乐功能和导航功能。在这一阶段,人机交互主要通过小尺寸的液晶显示屏或多屏融合技术,开始出现包括语音控制在内的非接触交互。
第三阶段: 2015年至今,汽车全面智能化,出现了高度集成化,多联屏设计的智能座舱,汽车开始成为了集娱乐办公生活社交于一体的人机交互智能产品。在这一阶段,人机交互趋于多元化,出现了驾驶员向乘客的转变。
2023年12月28日,小米汽车发布智能座舱,16.1″中控生态屏,56″超大HUD,翻转式仪表屏,小米Pad可作为后排拓展屏,五屏联动,搭载骁龙8295座舱芯片。
核心技术
语音交互技术
语音交互技术的关键技术包括
语音识别、语义理解、
语音合成。
- 语音识别:语音识别是机器通过一定的程序和过程将声音转变为文本的技术,其技术原理主要包括声学模型和语言模型。在语音识别的过程中,声音提取的质量直接关系到识别的准确性。在行驶的过程中,车辆外部的噪音,内部的噪音,发动机的声音,媒体播放的声音等都会影响到声音的提取,从而加大识别地难度。通过语音增强技术可以有效的去除部分噪音,提高识别的准确性。此外,要开启语音识别,还需要发出一个信号,告诉机器开始接收声音并进行识别,这个阶段叫做语音唤醒。当机器接收到特定的唤醒词,就会开始人机交互的过程。
- 语义理解:语义理解是通过对文本的分析和判断得到用户意图的技术,也是语音交互技术的核心技术。语义理解主要包括词法分析、句法分析、语用分析和语境分析四个方面。
- 语音合成:语音合成是根据文本信息生成声音信息的技术,主要的方法有共振峰合成、发音规则合成、波形拼接合成和基于HMM参数的合成。
多模态交互技术
随着
芯片、
传感器技术的发展,智能座舱从原来的单一的语音交互发展成集触摸交互、手势交互、凝视与头部姿态交互、语音交互在内的多模态交互技术,极大的改进了原有的交互模式,提升了座舱的舒适性和功能性。
- 手势交互:手势交互的核心是手势识别,通过识别用户所做出的手势来执行相应指令。在用户做出手势后,机器首先要进行图像获取,然后进行手势分割,分析手势的运动特征或运动轨迹,然后进行手势识别。常见的手势识别方法有模板匹配法和隐马尔可夫模型法。
- 凝视与头部姿势交互:凝视交互是一种隐式交互方式,通过基于全脸的视线估计和视线跟踪来帮助机器理解用户的意图。
安全保障技术
安全问题是座舱发展的重要问题。传统的座舱多使用被动安全保障,即在紧急情况发生时提供最后的安全保障。智能座舱通过多种识别方式判断驾驶员的驾驶状况,从而提供主动安全措施,提升安全性能。智能座舱所面临的安全问题不仅有驾驶过程中的安全问题,还包括多种交互形成的数据安全问题。工业和信息化部发布了《关于加强智能网联汽车生产企业及产品准入管理的意见》,规范了智能网联汽车生产企业的数据管理行为,加强数据和网络安全管理,在一定程度上保障了用户的数据安全。
智能座舱在材料和燃料安全方面也做出了改进和优化。具有高机械性能的高新材料广泛应用于智能座舱,极大的提升了汽车的安全性能。在新能源汽车的发展中,具有较高安全新能的电池的研究和使用保障了汽车驾驶安全,同时对配套基础设施进行优化和定期检验,进一步提升电池安全性能。
发展趋势
汽车智能化、网联化、电动化和共享化作为汽车行业的“新四化”,逐渐成为未来发展的趋势。智能化是智能座舱的主要发展方向。高集成化是未来座舱发展的方向之一,控制系统的集成化发展能够有效增强各控制部件之间的联系与沟通,从而提升座舱的控制性能,降低成本。人机交互的多样性发展是座舱智能化发展的方向之一,机器通过语音识别、视线识别、手势识别等多种识别方式来检测用户的需求和驾驶环境,满足用户在特定情况下的特殊需求,从而提升用户的舒适感。机器通过分析用户需求后所做出的反馈也会越来越多样化,通过语音、视觉等多方面反馈,用户可以享受覆盖全感官的沉浸式体验。
智能座舱技术作为当今汽车科技的前沿领域之一,为提升驾乘体验、增强安全性和拓展创新功能提供了无限可能。中国汽车品牌,如
中国一汽、
东风、
长安、上汽、广汽、
奇瑞、
吉利、
长城、
比亚迪、
蔚来、小鹏、理想等,正齐心协力,以创新驱动发展,不断开辟全球市场,以科技为引领,努力将中国汽车打造成世界级品牌。
当智能座舱与中国汽车品牌相融合,不仅将带来先进的驾驶辅助功能、信息娱乐系统和智能交互体验,还能根据中国汽车品牌的市场定位和用户需求,量身定制智能座舱的界面设计、功能设置以及用户界面,为消费者打造出更为个性化和便捷的驾驶环境。双方的紧密合作将加速智能座舱技术在中国汽车市场的普及,同时也将为中国汽车品牌赋予更大的竞争力,让驾驶者在行车过程中体验前所未有的智能化和舒适性,共同开创未来智能出行的新纪元。