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              2萬字帶你看懂什么是智能座艙

              2021-12-20 09:24:11    來源:阿寶1990 微信號

              作者 / 阿寶

              編輯 / 阿寶

              出品/阿寶1990

              現在市面上只要在賣的車,在推銷出售的時候,如果不說這車有智能座艙,你都不好意思給別人推銷,哪怕僅僅只有一個純液晶顯示的中控大屏,到底什么樣的座艙才算是智能座艙?

              座艙一詞由飛機和船舶行業引進而來,“艙”指飛機或船的內部空間。艙體可分為駕駛艙、客艙、貨艙等

              智能座艙的發展歷程有點像手機的發展歷程,就好比手機最開始的核心作用就是用來打電話溝通使用,后面才慢慢有短信、微信、微博、抖音等各種各樣的APP功能,而且后面越來越離不開這些附屬功能,智能座艙最開始就是一個乘坐的空間,只要能指示對應的行車狀況就行,有一個收音機可以聽聽廣播,機械按鍵控制空調、后面才逐漸有了藍牙、觸摸大屏、手機互聯等等。

              在沒有出現汽車之前,你需要的僅僅是一匹馬,一匹跑的飛快的馬,就是純粹的一個出現工具,現在已經出現越來越多的ADAS智能汽車,智能汽車通過搭載先進傳感器、控制器、執行器等裝置,運用信息通信、互聯網、大數據、云計算、人工智能等新技術,具有部分或完全自動駕駛功能,由單純交通工具逐步向智能移動空間轉變的新一代汽車。

              智能汽車由車聯網、智能座艙、自動駕駛三部分組成,汽車座艙即車內駕駛和乘坐空間。智能座艙是指配備了智能化和網聯化的車載產品,從而可以與人、路、車本身進行智能交互的座艙,是人車關系從工具向伙伴演進的重要紐帶和關鍵節點。

              智能座艙的主要構成和發展歷史

              從汽車座艙升級路徑情況來看,座艙產品正處于智能時代初級階段。60-90 年代為 機械時代,座艙產品主要包括機械式儀表盤及簡單的音頻播放設備,功能結構單一,基本都是物理按鍵形式,可提供的信息僅有車速、發動機轉速、水溫、油耗等基本信息;

              2000-2015 年為電子化時代,隨著汽車電子技術的發展,座艙產品進入電子時代,裝置 仍以機械儀表為主,但少數小尺寸中控液晶顯示開始使用,此外也增加了導航系統、影 音等功能,為駕駛員提供較多信息,整體單車配套價值在 2000 元以內。

              2015 年進入智能時代初級階段,以大尺寸中控液晶屏為代表率先替代傳統中控,全液晶儀表開始逐步 替代傳統儀表,中控屏與儀表盤一體化設計的方案開始出現,少數車型新增 HUD 抬頭 顯示、流媒體后視鏡等,人機交互方式多樣化,智能化程度明顯提升,整體單車配套價 值約為 4500 元。

              但現階段大部分座艙產品仍是分布式離散控制,即操作系統互相獨立,核心技術體現為模塊化、集成化設計。未來,隨著高級別自動駕駛逐步應用,芯片和算法等性能增加,座艙產品將進一步升級,一芯多屏、多屏互融、立體式虛擬呈現等技術普及,核心技術體現為進一步集成智能駕駛的能力,整體單車配套價值超過 8000 元。

              當前智能座艙仍處于發展初期,即電子座艙階段,更多的是電子信息系統整合成“電子座艙域”;從第二階段開始,軟件真正體現智能座艙的功能,更多助理式功能不斷添加;第三、第四階段主要是自動駕駛普及后,智能座艙開始演變成個人的第三生活空間。

              智能座艙發展經歷了整體基礎-細分產品-融合方案的格局變化。先是整體的電子電器架構和操作系統的出現,隨后各細分產品逐漸上車,如今的趨勢是各產品的整合協同。

              可以看到,真正的智能座艙不是單體智能,某個零部件達到電氣化和智能化,而且乘坐倉里面的電氣聯動化,智能化。

              智能座艙的行業環境和發展趨勢

              自2015年起,中國政府為提高工業智能化水平,發展實施強國戰略,國務院頒布《中國制造2025》等一系列促進汽車產業發展的利好政策,為汽車智能座艙行業的發展奠定基礎。

              在利好紅利層面,政府為支持新能源汽車產業高質量發展,政府陸續頒布《新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》、《車聯網(智能網聯汽車)產業發展行動計劃》等政策,建立完善補貼政策,鼓勵智能汽車及相關產業的發展。

              主機廠、互聯網、用戶三個臭皮匠一起推動座艙發展

              主機廠尋求品牌差異化:傳統主機廠之間競爭越來越同質化,除了少數車型外,各品牌無均無法在技術上取得覺得優勢,智能座艙有機會使主機廠突破現有局限性,形成產品差異化,同時拓展新業務模式開發增量市場,當然主機廠是甲方爸爸,必然逼著零部件產品進行智能化設計。

              互聯網科技企業發掘增量市場:傳統的芯片、操作系統提供商如蘋果、谷歌、微軟等,在現有移動終端 市場已經趨于飽和,急需發掘規模龐大的增量市場,繼PC、手機、平板電腦后,汽車將成為 下一個合適的智能終端載體。所以看到華為、大疆、滴滴、蘋果、小米、百度、阿里等互聯網企業這么著急下場造車。

              汽車出現市場用于海量的數據,互聯網企業用好這個數據,可以增加營收的同時可以完善自己的生態閉環。

              消費者希望提升體驗:在手機不斷普及的背景下,消費者對于汽車智能化的需求不斷提升,從消費者的主觀角度看,汽車在維持駕駛屬性之外還要加入更多智能移動空間屬性。

              中國汽車座艙行業的競爭主體包括國際汽車品牌、中國智能汽車新勢力、中國新能源汽車自主品牌以及中國傳統汽車企業。

              國際汽車品牌:奧迪、特斯拉等國際主流整車廠商憑借其品牌及用戶優勢布局中國汽車智能座艙行業,該類型競爭者運用先進的座艙電子技術為消費者提供高效便捷信息操作和交互方式,建立品牌的差異化優勢,配置智能座艙的車型多為高端豪華車型,汽車智能座艙在中端車型的滲透率較低。

              中國智能汽車新勢力:蔚來、小鵬、哪吒等中國智能汽車新勢力憑借其技術優勢布局中國汽車智能座艙行業,該類型競爭者較重視車型的外觀造型及內飾設計。

              中國新能源汽車自主品牌:以比亞迪(002594)、吉利為代表的中國新能源汽車自主品牌重視座艙的外觀,該類型企業在發布的新車型中采用先進的汽車智能座艙,提升產品性價比。在軟件方面,吉利、比亞迪等新能源汽車自主品牌采取基于Android系統深度開發模式,通過集成第三方的技術及應用構建其智能座艙場景。

              中國傳統汽車企業:以北汽、上汽為代表的中國傳統汽車企業通過與互聯網企業建立合作關系,利用互聯網企業的優勢資源,快速構建車載智能互聯生態場景和體系,打造品牌專屬汽車智能座艙。

              車聯網與家庭物聯網將逐漸融合

              出行場景和生活場景連接將提升用戶的消費體驗:在智能互聯時代,人車關系的建立依賴基礎數據的獲取,車輛通過智能獲取用戶生活數據、出行數據,實現對用戶的洞察,從單純的出行工具向在線生活工具進化,通過場景化的服務準確預判用戶需求,滿足用戶個性化需求。

              車廠與家居自動化方案商合作勢不可擋:目前,部分國際汽車廠商與居家自動化解決方案服務商建立合作關系,在車內空間和家庭場景同時布置智慧裝置,如溫濕度、門窗感測裝置,由智慧裝置發出的通知可直接顯示在汽車儀表板上。

              三星、華為案例:寶馬與三星旗下智慧家庭裝置整合服務商SmartThings進行合作;HUAWEI HiCar 提供人-車-家全場景智慧互聯解決方案。

              主動交互模式重新定義人與車的關系

              汽車主動安全科技的發展有望在汽車智能座艙場景引入主動響應式交互模式,提升人與車之間的“默契”,提升駕駛安全性及用戶體驗度。

              a. 安全性是汽車智能座艙主動交互模式的重要體現,內置于例:

              前排駕駛者:DMS,通過駕駛者佩戴的可穿戴設備實時監測獲取信息,中國本土企業專注于疲勞駕駛預警系統的企業包括清研微視、徑衛視覺科技等企業。

              后排乘客:主要為后座提醒系統功能,實現遺留兒童檢測、警報等功能。目前智能汽車后座提醒系統尚未普及,部分駕駛者可選擇配置,未來伴隨汽車主動安全科技的發展及用戶安全意識的提高,后座提醒系統在汽車智能座艙場景的滲透率有望升高。

              b. 提升用戶體驗度是汽車智能座艙領域的發展重點,在汽車領域,沉浸式游戲、家庭影院等偏重娛樂性和舒適性的設計日益普遍,伴隨汽車智能座艙行業的發展,汽車有望實現用戶情緒的主動解讀,判斷用戶需求,為用戶提供精準化服務。(車載娛樂系統)

              例:

              本田汽車為NEUV概念車搭載了名為“情緒引擎”的人工智能系統,系統可根據駕駛員的表情分析情緒,通過檢測判斷為用戶提供更好的乘坐環境及立體的情感智能化體驗。

              各大車企新型智能座艙配置日益豐富

              主流車企新產品廣泛采用 大尺寸屏幕、語音交互觸控等功能,部分型同時配置使HUD座艙芯片以英偉達和高通為主,特斯拉等新勢力車企設計風格突出,中控盤與儀表整合一。

              統計近兩年車企對外宣稱的智能駕駛艙車型,目前搭載智能駕駛艙主要三類企業:

              新能源/新勢力車企:蔚來、理想、小鵬、拜騰、天際

              自主品牌:從緊湊型到中型,價格10萬就可以上智能座艙,基本自主品牌都有多屏的智能座艙車型。

              合資/外資品牌;BBA中高端車型搭載,普遍價格30萬以上。

              長安CS75plus、長城H6改款后銷量較好,智能化是其重要賣點之一。

              當前整個智能座艙市場還處于初期的爬坡階段,L0級、L1級功能(高工智能汽車分類,非智能駕駛分類)開始迅速普及,同時也是L2級、甚至是L3級功能的導入期。

              高工智能汽車研究院根據新車上險量數據統計顯示,1-6月數字化智能座艙功能平均滲透率提升至33.11%,相比去年(23.95%)提升了接近10個百分點。

              對于Tier 1來說,智能座艙是原有中控屏的升級,新產品取代舊產品,增速約10%-20%,2020年智能座艙市場規模國內約500億元,2030年可以達到1000億的市場。

              智能座艙單車價值量提升。傳統駕駛艙通常只有一個中控屏(普遍十英寸以內),單車價值量在1500元左右,智能座艙可添加的功能包括更大的屏(價格可以達到2500)、液晶儀表盤、HUD、后座娛樂系統、流媒體后視鏡以及車聯網模塊,長期來看,硬件的單車價值量將很可能增加至9000元以上。

              智能座艙各功能滲透率也在不斷提高:當前新車型上全液晶儀表盤的滲透率約28%,HUD滲透率約10%,未來提升空間較大。受益于智能駕駛艙滲透率不斷提高,預計2019-2023年智能座艙電子復合增速將達到20%。

              智能座艙組成和主要技術簡介

              智能網聯汽車存在三大元素,智能交互、智能駕駛和智能服務。其中,智能交互是抓手和入口,而智能駕駛和智能服務是輸出的駕駛操控體驗和服務體驗,以智能化技術為核心的智能駕駛是必備功能,以網聯化為核心的智能服務是體驗和商業模式創新的切入點。

              智能座艙產業流程如上圖所示:

              軟硬件底層技術根據產品的不同需求應用到各個智能化零部件中;

              不同智能化零部件在座艙內集成形成一套完整解決方案,以整車體現,整車進而銷售給車主;與此同時,基礎設施參與整個流程,為各環節提供數據傳輸、運算存儲等服務

              智能座艙成為智能網聯汽車核心價值載體之一,成為各大汽車廠商進行差異化競爭的核心領域。目前智能座艙主要由硬件(儀表盤、中控導航、HUD、流媒體后視鏡、智能空調控制等其他系統)軟件(操作系統、虛擬層、中間件、應用軟件)、人機交互(語音識別、人臉識別、觸摸識別、手勢識別、虹膜識別、生物識別)三大邏輯部分構成。

              從智能座艙研發環節來看,主要涉及到軟件工程&硬件工程:

              1)軟件工程:

              操作系統、

              基礎軟件(虛擬化等)

              智能基礎(用戶畫像、情景感知、多模態融合交互等)

              應用開發(Android為主)

              儀表軟件開發(QNX為主)

              TBOX軟件開發(Linux)

              云服務(信息安全等);

              2)硬件工程:

              顯示硬件(屏幕、HUD等)

              交互設備、攝像頭

              通信單元/網關

              座艙域控制器等

              智能座艙產業鏈

              上圖是智能座艙的全產業鏈圖,可以看到依舊是按照傳統的tier1 和tier2的分法,從tier2上游的芯片、PCB操作系統,面板等企業,現在很多都從tier2去轉型做tier1去了,特別是顯示面板相關的企業,tier1分的比較清楚就是按照產品類型分類,信息娛樂系統,駕駛顯示系統、HUD、流媒體后視鏡等等,針對整個產業鏈一些重點的物料進行講解。

              4.1 供應鏈上游:CPU芯片

              半導體、能源革命驅動的此輪汽車智能化、電動化浪潮,半導體格局反應產業鏈格局

              座艙芯片:高通算力高、集成度高、性價比高,份額提升明顯。

              自動駕駛芯片

              封閉生態戰勝開放生態

              L3+:英偉達>高通>華為

              L3以下:Mobileye市占率最高,但黑盒子交付模式越來越不受車廠喜歡,未來開放模式將更受大家歡迎;地平線、黑芝麻(000716)等國產廠商有機會

              智能汽車芯片目前主要變化出現在座艙域、輔助駕駛/自動駕駛兩大域控制器上。

              智能座艙芯片是由中控屏芯片升級而來,目前主要參與者包括傳統汽車芯片供應商以及新入局的消費電子廠商,國產廠商正從后裝切入前裝,包括:四維圖新(002405)(杰發科技)和全志科技(300458)。

              自動駕駛域控制器為電子電氣架構變化下新產生的一塊計算平臺,目前占主導的是英特爾Mobileye和英偉達,高通、華為重點布局領域,同時也有地平線、芯馳科技等創業企業參與。

              智能座艙域控制器的CPU芯片市場組成:傳統汽車芯片廠+消費級芯片巨頭

              智能座艙域控制器芯片市場主要玩家:

              1.傳統汽車芯片廠商,主打中低端市場:NXP、德州儀器、瑞薩電子等;

              2.手機領域的廠商,主打高端市場:聯發科、三星、高通等。

              由于域控制器芯片市場仍處于行業萌芽期,目前國內搭載座艙域控制器芯片的車型絕大部分仍然采用的是德州儀器的Jacinto6 和 NXP 的 i.mx6 等上一代產品。國內競爭者主要有杰發、芯馳等。

              競爭格局:以2015年為時間節點,傳統的汽車芯片廠家遇到消費領域巨頭芯廠家的挑戰,

              2015年前:以瑞薩、NXP、TI等傳統汽車芯片主導市場,這三家占據市場60%的份額。

              2015年開始:越來越多的消費級芯片巨頭參與汽車片芯片生產商重組并購。

              智能座艙域控制器的CPU芯片市場-車規級芯片VS消費級芯片( 相對于消費級芯,車規級芯片對于可靠性、安全性的要求更高)

              驗收條件更苛刻,且周期長:車規級芯片在溫度、濕度、碰撞等多個維度范圍更寬,需要承受的極限條件更苛刻

              更新換代速度更慢,升級動力不足:由于開發需求的復雜化,在芯片設計、測試等環節投入更高的成本和時間,車機芯片的更新換代速度相對較慢(有的車型一賣就是七八年),車機芯片升級的動力不足,態度更加謹慎。

              趨勢變化,這兩年車機芯片的運行速度已經和消費級芯片的運行速度差距大幅度減小。

              參照手機,汽車座艙領域迭代速度加快,車機芯片的運行速度已經和消費級芯片大幅縮小,產品的生命周期越來越短。

              市場競爭越來越激烈,玩家格局也發生變化:原本手機領域的廠家如聯發科、三星、高通都加入陣營,未來華為、紫光展銳也會加入。

              手機領域的廠家主要著眼點在于研發成果的最大限度利用。而原本傳統的汽車SoC芯片廠家NXP、瑞薩和德州儀器壓力大增。

              智能座艙域控制器芯片未來3-5年的玩家

              智能座艙芯片:高端以高通、英特爾、瑞薩為主(還要看其第四代產品競爭力),高通領先

              CPU性能對比:高通820A CPU性能與英特爾、瑞薩基本一致。但8155具備全方面的性能優勢,8.5萬DMIPS同代產品領先。

              GPU性能:目前浮點性能上,高通相比于瑞薩、英特爾領先較多,比如820A的GPU性能為588GFLOPS,而英特爾為216GFLOPS,瑞薩為115.2GFLOPS。

              中低端玩家:恩智浦(i.MX6/i.MX8)、德州儀器(Jacinto 6/ Jacinto 8)

              低端產品:意法半導體(A5/A6)

              待進入玩家:華為、三星、聯發科。

              4.2座艙軟件架構

              智能座艙軟件架構:主要分為底層操作系統、中間件和上層應用

              公司向下和芯片廠商做起,與高通、瑞薩等芯片廠商合作;向上與車廠合作開發產品服務和應用,公司目前形成了集智能駕駛艙、汽車娛樂系統、智能儀表盤、ADAS和HMI于一體的產品矩陣。

              智能座艙軟件架構遠比傳統IVI、儀表盤嵌入式軟件系統復雜。

              芯片/操作系統層面:虛擬化/剪裁優化的操作系統/固件驅動程序。

              中間件層面:車機互聯、語音接口框架、導航和位置服務框架、傳感器融合和ADAS、音頻接口、CAN總線通信機制。

              頂層應用、UI設計及多屏信息交互:Kanzi UI & Kanzi Connect。

              域控制器的底層操作系統競爭格局(QNX 、Linux 平分秋色,微軟漸淘汰 )

              底層車載操作系統形成 QNX、Linux、Android 三大陣營,WinCE 即將退出市場。

              國內企業方面:阿里基于Linux 系統內核開發出 AliOS,上汽榮威所搭載的斑馬智行系統即基于 AliOS 打造。此外,鴻蒙系統(Harmony OS)同樣 基于Linux系統內核開發。

              各大車企以底層操作系統為基礎,進行二次開發

              車企做底層操作系統的兩種方式:

              1.自建技術團隊:絕大多數外企車廠、零部件供應商(如奔馳、寶馬、博世等)和國內造車新勢力(如小鵬、蔚來等)選擇自建技術團隊,在底層操作系統基礎上進行定制化開發,形成自己獨有的車載系統。

              2.與互聯網公司合作:部分國內主機廠(如上汽榮威)選擇和互聯網公司合作,開發一定的權限,直接搭載合作伙伴所開發的車載系統。

              車企開發自主車載系統方式主要分為三種:

              標準的定制化操作系統,從系統內核到應用程序層級進行深度重構,將硬件資源進行整合優化

              ROM方式,基于需求定制化汽車服務及以上層級,下層則基于Android等系統自有架構

              超級APP方式,只在應用層調系統已有接口實現相關功能,其余層級則完全沿用已有系統架構。

              國內能提供定制專屬操作系統的上市企業包括:中科創達(300496)、東軟集團(600718)、誠邁科技(300598)、四維圖新以及德賽等車機系統 Tier 1 級供應商等。

              虛擬機對于智能座艙非常重要

              根據ISO26262標準規定,儀表盤的關鍵數據和代碼與娛樂系統屬于不同安全等級。因此,虛擬機(Hypervisor) 管理的概念被引入智能座艙操作系統,虛擬機可以允許符合車規級安全標準的QNX與Linux共同運行。

              虛擬機hypervisor,亦稱為VMMM(virtual machine monitor),隨著座艙處理器的性能越來越強,座艙電子涵蓋的功能越來越多,虛擬機已經成為座艙電子不可或缺的軟件系統。

              在虛擬環境下,物料服務器的CPU、內存和I/O等硬件資源被虛擬化并受hypervisor的調度,多個操作系統在hypervisor的協調下可以共享這些虛擬化的硬件資源,同時每個操作系統又可以保持彼此的獨立性。

              目前常見的虛擬機包括黑莓的QNX,英特爾主導的ACRN、Mobica為代表的XEN、松下收購的Open Synergy的COQOS、德國大陸汽車的L4RF、法國VOSyS的VOSymonitor,其余的還有很多,包括Green Hills的intergrity,日本的eSOL,SYSGO的Pike,mentor的Nucleus,三星哈曼的Redbend,EPAM的xen;

              QNX公認是最成熟安全程度最高的座艙虛擬機操作系統,不過收費比較高,包括入門費、席位費、服務費和授權費(按照屏幕量收費),QNX虛擬機采用虛擬CPU模式。

              智能座艙中間件軟件或許成為卡脖子技術

              中間件層概念:又稱系統服務層,居于操作系統之上,應用之下。中間件可提供一系列豐富的組件和接口,應用程序借助此層提供的接口,訪問操作系統提供的服務,具體包括文件系統、圖形用戶界面和任務管理等。

              國內由 IBM、Oracle 等外資軟件巨頭占據:入局較早,憑借企業規模、品牌影響力、研發實力的優勢,在中間件市場占據主導地位。國內玩家包括普元信息、東方通(300379)、寶蘭德、中創股份、金蝶天燕、中科創達、東軟集團等。

              車載HMI中間件層:KANZI 占據大頭

              人機交互涉及到的軟件主要包括設計側+實現側:

              1)設計側:汽車HMI的設計分為UX、UI和UE

              設計過程中涉及到的軟件主要有photoshop、Sketch、Afterffects、Efllustrator,CorelDRAW等,不同的主機廠設計部門,Tier1,設計服務公司都會有一定差異;

              2)實現側:主要包括操作系統、HMI集成軟件

              操作系統前面已經說了,主要是Linux\QNX\Android,HMI集成軟件方面,主要有三大類 KANZI、CGI、Qt,HMI 集成設計軟件可以解決眾多圖形化用戶界面分化的問題,使得用戶界面的設計師和工程師可以把注意力放在他們自己最能勝任的地方。

              應用程序層位于軟件層次結構的最頂層,負責系統功能和業務裸機的實現。

              以地圖導航市場為例,根據前瞻產業研究院數據顯示,近年來我國車載導航地圖市場規模快速增長, 2012-2018 年年均復合增速達 28%,至 2018 年市場規模已達 42 億元。前裝車載導航地圖主要由四維圖新、高德地圖、凱立德供應,其中四維圖新以 38.3%的市場占比位居第一。

              車聯網APP上車使得車企與互聯網企業產生用戶數據歸屬的分歧,雙方均出于收費、壁壘考慮,希望手握用戶數據

              無論是軟件還是硬件產品商,都想在收費方面進行控制,都想獲得一杯羹。其中,硬件產品商的收費方式為:后端軟件收費(用戶需要開通不同APP的應用的時候,需要付費),定制語音服務的時候付費。

              互聯網企業的想法:習慣用手機思維,認為消費者在手機APP上產生的數據通常歸軟件公司所有。

              互聯網廠商的掙扎:以新生態入局汽車數據爭奪戰,奈何車企不愿共享數據,也就無法提升產品體驗,車企也不愿讓軟件管理經過互聯網審核流程,蘋果、谷歌系典型代表,國內有BAT、華為

              互聯網公司入局汽車數據爭奪賽,企圖開辟新的生態圈,但推廣效果并不理想,根本原因在于,車企不愿把汽車數據共享給互聯網公司,也不愿意互聯網公司掌控車載信息娛樂系統。而對于互聯網企業而言,如果車廠拒絕提供數據的話,無法獲取到數據提供更好的產品體驗提升。

              2014 年,蘋果推出 Carplay 投影模式,谷歌牽頭成立OOA(開放汽車聯盟),并于同年 6 月推出 Android Auto 投影模式。2016年,谷歌又推出 Android Auto 嵌入式操作系統。

              推廣困難的原因:蘋果給車企和Tier 1 級供應商定制空間較小,投影 APP 及布局設計都取決于蘋果公司,車企自身定制的專屬 APP 也需要按照CarPlay去重新開發適配。谷歌方面,整車廠可基于谷歌的嵌入式操作系統及其軟件組件開發車載信息服務終端及其應用,大大節省了技術研發投入,但整車廠商不愿接受操作系統的版本升級、管理及第三方信息娛樂系統應用的審核權都掌握在谷歌手中。

              國內方面,2015年,百度發布 CarLife,阿里推出 YunOS for car,騰訊推出 MyCar。華為于2019年推出Hicar 智慧互聯解決方案。

              智能座艙數據分行車工況、地圖、車聯網用戶數據三類,前兩者分別掌握在車企、地圖商&車企手中,用戶數據是未來增值服務的核心部分

              行車工況數據是關系著車輛行駛安全,目前是牢牢掌控在車企手中。

              地圖數據主要由地圖商和車企共享。

              而基于車聯網平臺形成大量用戶數據是未來增值服務核心部分。

              最終汽車或類似于手機,以上三部分匯總形成大數據,在產業鏈核心玩家中分配。

              特斯拉自研操作系統、通過自動駕駛軟件和性能升級實現收費,證實這一軟件收費模式的可行性,因此也被行業紛紛效仿

              隨著智能座艙的發展,越多越多的APP都想進入車載領域。在這方面,特斯拉通過自動駕駛軟件和性能升級收費獲得收益,其他的車企也希望在軟件收費的領域有所作為。目前,已有很多汽車廠家已經行動起來,相信不久汽車廠家會單獨成立類似軟件應用的公司來和這些第三方談合作。

              4.3供應鏈中游

              智能座艙之儀表盤:對比傳統儀表盤,液晶儀表盤工藝更為復雜

              對比傳統儀表,液晶儀表布局、架構、散熱都有巨大的區別,顯示屏的反光和傳統的LED反光方案不同,總成中增加了PCBA、顯示屏、支架等等,同時還需要底層操作系統作為支撐

              智能座艙之儀表盤:液晶儀表盤是大勢所趨,HMI設計尤為重要

              目前走量車型還是以機械式儀表盤為主+4.3寸小液晶顯示里程:車速和轉速依舊使用機械指針保障可靠性。

              趨勢:傳統的機械式儀表→全液晶儀表,與ADAS、車載信息娛樂系統一體化融合(顯示更多的安全和娛樂信息,此外也會集成更多的主動安全功能、 ADAS 信息,有望與車載信息娛樂系統一體化融合。)

              液晶儀表作用:信息輸出口,承載導航、藍牙、多媒體等中控交互信息,便于駕駛員瀏覽

              如何在尺寸有限的液晶儀表盤上進行合理的UI設計,以及兼顧安全可靠以及娛樂&美觀,成重要考驗:液晶儀表盤尺寸有限,隨著顯示內容、交互功能逐漸增多,HMI的設計重要性凸顯,包括功能安全圖標的布局,交互信息的布局,UI炫酷的同時,既不影響駕駛安全,又符合用戶行為習慣。

              Tier 1對液晶儀表盤的設計要求,交互友好并且不死機:按需求增加軟件的數量,做到快速指示、多功能交互時或多套UI時不死機。

              智能座艙液晶儀表盤市場情況:中高端車型滲透率高、國內品牌占有率低

              中高端車型全液晶儀表處于快速滲透期,未來有望逐漸由中高端向低端快速滲透。根據樣本統計情況,2017年12-20萬、 20萬以上車型全液晶儀表滲透率僅分別為10.9%、 6.8%,至 2020 年滲透率已達 33.3%、38.9%,滲透率提升迅速。

              12 萬以下車型近幾年全液晶儀表滲透率仍較低,至 2020 年僅 3.9%。隨著技術成熟,規模化應用后,成本進一 步下探,未來低端車型滲透率有望加速提升。

              全液晶儀表滲透率合資和自主品牌均處于快速提升期。根據樣本統計情況,全液晶儀表合資品牌滲透節奏明顯慢于自主品牌,2017年自主和合資滲透率分別10.0%/2.6%。但2020年度款車型來看,合資基本追平自主,自主和合資滲透率分別為28.2%和26.4%。

              國內品牌公司的占有率非常低,主要還是外國品牌為主,外國品牌主要以大陸、電裝、偉世通、日本精機、國內的主要有德賽、航盛、友達、競爭比較比較大;

              智能座艙液晶儀表系統軟件:QNX市占率50%

              相對于普通操作系統,汽車所采用的操作系統為RTOS(實時操作系統),實時性和可靠性更高。目前主流的RTOS包括QNX、嵌入式Linux 、ΜC/OS-II、 VxWorks、WinCE。

              目前儀表操作系統以QNX為主,市占率超過50%。2014年QNX采用Rightware KanziUI解決方案(被中科創達并購)之全新儀表盤,之前雙方合作過全新奧迪虛擬駕駛員座艙項目。

              智能座艙智能基礎:人機交互,目前智能人機交互的主流方式是語音,手勢和生物識別還處于發展早期

              新興人車交互范:語音、生物識別和手勢

              語音是人車交互的主流方式,形式分內置和聚焦交互兩種:①內置,汽車車內的屏幕作為功能的擴展;②聚焦交互,通過把交互方案放在手機、車機的連接當中,收取信息。

              語音交互的進展:語言識別準確率高(90%以上) ,而產品體驗的改進空間非常大,尤其是算法智能程度。

              手勢和生物識別交互還處于發展早期,目前行業內所采用的手勢識別有三種:結構光、TOF飛行時間法以及成像技術

              多模態融合交互為智能座艙中控人機交互趨勢,其包含:物理按鍵、觸控、語音交互、手勢控制,車內交互方式的更迭與共存是一個體驗升級的過程,多模態融合交互成為趨勢。

              優質的人機交互體驗建立在人車雙方流暢的互動&反饋:車載人機交互的本質是人與車子的交流,而交流必定是雙方之間有互動有反饋,人對機器發出指令,機器也要能在極快的時間內做出回應。

              1.實體按鍵必不可少,尤其是部分安全器件:分布在方向盤、駕駛控制臺,方便駕駛證控制/盲操作,另一些安全器件的控制是只能用按鍵去控制,比如雨刮,遠光燈開關等。適用一鍵命令模式,一鍵語音,一鍵接聽掛斷電話,一鍵聲音大小

              2.觸摸主要從手機端消費行為習慣轉換而來:部分車大屏為觸摸豎屏,唯一缺點播放視頻無法橫屏,也已有高級車播放視頻能做到自動旋轉橫屏全屏播放,比亞迪唐 、威馬EX5、奇點iS6等。

              3.手勢控制主要適用于流媒體等控制,使用有局限:主要應用在流媒體、FM控制,只能在固定的某種交互界面下有實現功能,不能所有的界面下都能操作。

              4.車載語音屬于錦上添花,雙向交互反饋的設計是重點:車載語音需要雙向反饋,實現不需要用戶觸控完成多指令的需求

              流媒體后視鏡

              流媒體后視鏡就是通過車輛后置的一枚攝像頭,實時的拍攝車輛后方的畫面,并將其無損、無延遲的在中央后視鏡顯示屏呈現出來。即以攝像頭的視角,觀察車輛后方的真實情況。

              優點:

              1. 減少視覺盲區

              2. 增強夜視能力

              缺陷:

              1.懼臟污

              2.畸變

              國內供應商主要包括凌度、貝思特、華陽集團(002906)、臺北研勤科技、360 安全科技、小蟻科技、嘉豐卓越、捷渡、好幫手等。

              駕駛員檢測系統DMS:被動式→主動式

              DMS(駕駛員監測系統)為車內人機交互的一大應用領域,主要分為主動和被動兩種:DMS在發現駕駛員出現疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯誤駕駛狀態后,DMS系統將會對此類行為進行及時的分析,并進行語音燈光提示,起到警示駕駛員,糾正錯誤駕駛行為的作用。

              ? 被動式DMS系統:基于方向盤轉向和行駛軌跡特征來判斷駕駛員狀態;

              ? 主動式DMS系統:基于攝像頭和近紅外技術,從眼瞼閉合、眨眼、凝視方向、打哈欠和頭部運動等,檢測駕駛員狀態;

              DMS系統多數靠Tier 1和算法企業合作實現的

              大部分Tier1已推出DMS完整解決方案:目前主流參與商包括法雷奧、博世、大陸、電裝、現代摩比斯、偉世通、維寧爾等,在中國企業中,海康阿威視、商湯科技、百度、大華等公司的DMS產品也已落地在各個品牌車型上。

              DMS系統多數是靠Tier1+算法企業合作實現的,典型供應商包括EyeSight、Smart Eye、FotoNation、Seeing Machine 等;本土DMS力量正在崛起,典型參與方包括:虹軟科技(688088)(截至2020年4月,公司已有量產產品);中科創達(算法切入,MM solution技術實力突出);此外,銳明技術和鴻泉物聯也有較強實力(商用車DMS布局較好)。

              HUD 抬頭顯示(最具爆發性座艙電子單品)

              HUD,即汽車抬頭顯示儀,可以把重要的信息,映射在風擋玻璃上,使駕駛員不必低頭就可以看清重要汽車信息。

              HUD整體結構主要包括主控PCB板,LED光源,投影顯示以及反射鏡,其實質是一個純光學器件。其中主控板主要包括圖形控制、主控通信和電機控制;LED光源通過設立LED陣列板來提供足夠明亮的光使得投影的圖像和信息清晰顯現;投影顯示部分通常使用液晶屏,這些內容通過反射鏡改變光路角度最終在擋風玻璃上成像。

              HUD的技術壁壘主要存在于:PGU、自由曲面反射鏡、擋風玻璃

              HUD當前三種主流投影成像技術(TFT-LCD 和 DLP方案成熟,MEMS激光投影技術暫達不到車規級要求)

              HUD最核心部件為影像源(投影顯示部分),主流投影成像技術有三類:TFT-LCD成像技術、DLP投影成像技術和MEMS激光投影技術。

              HUD現有三種技術路線,逐漸由后裝為主的C-HUD,升級至當前直接投影至前擋風玻璃的W-HUD,未來,AR-HUD普及逐漸具備可行性。(C-HUD→W-HUD→AR-HUD)

              HUD當前仍屬小眾,但其全面推廣具備必然性。主要裝配HUD對于終端使用者來講存在三大必要性:行車安全性、交互便捷性、行車智能性,三大需求端的必要性必然推動HUD的全面普及

              4.4供應鏈下游智能座艙集成產品競爭格局

              傳統汽車供應鏈是鏈條式的上下游模式,主要由整車廠商主導,傳統 Tier 1 級供應商向整車供應商直接提供座艙產品,主要原材料來自于更上游的Tier 2級供應商,甚至Tier3供應商。

              智能座艙產業則呈現出明顯的集成、跨界合作趨勢。

              智能座艙產業鏈中,上游零部件廠商尋求向下延展,下游整車廠商需求向上延展,紛紛搶奪 Tier 0.5 座艙解決方案集成供應商的位置,呈現出明顯的融合和跨界趨勢。此次博弈中共出現了三股勢力,分別為:整車廠、傳統 Tier 1、互聯網。并且三方勢力各有優劣勢。

              產業鏈可能存在的兩種跨界形式(跨界合作和零部件大廠收購科技公司)

              未來主要可能存在兩種方式的跨界。

              1. 傳統車企和Tier 1與互聯網巨頭互相合作,比如已有一定合作基礎的上汽和阿里。車企將相對封閉的生產數據一定程度開放給互聯網企業,用于座艙智能化的升級。

              2. 零部件大廠收購有發展潛力的科技公司,進而掌握核心技術。

              長期來看,相對封閉的汽車產業在智能網聯的沖擊下必將選擇開放和合作,而整個汽車價值鏈的重心也將從硬件的生產制造逐漸轉向系統、算法等軟件層面。未來掌握了核心軟件能力、數據的互聯網公司,以及轉型及時的主機廠將占據行業主導地位。國內汽車發展雖然落后國外,但互聯網行業一直占據主導,擁有流量和生態優勢。因此國內車企、其他供應商或將借助互聯網加速縮短甚至趕超國外大廠

              互聯網和科技公司在產業中占比升高,他們在算法、芯片、網絡連接和生態系統搭建上占據優勢,而傳統主機廠和Tier 1則在汽車傳統的生產制造環節有豐富經驗。

              傳統 Tier 1最終成為 Tier 0.5需具備提供專屬操作系統的能力和提供座艙域控制器解決方案的能力

              傳統 Tier 1(車機供應商)最終成為 Tier 0.5(座艙解決方案集成商)應具備 2 點能力:

              1)提供專屬操作系統的能力

              由于整車廠尋求品牌的差異化,需要供應商為其提供專屬操作系統,而又由于 AGL 等開源車載操作系統的存在,為定制操作系統提供了基礎,因此傳統 Tier 1 應至少具備定制操作系統的能力,為整車廠提供差異化產品。

              2)提供座艙域控制器解決方案(計算平臺)的能力

              智能座艙正處于市場快速增長期,未來智能座艙使用一顆域控制器芯片,支持多個操作系統, 從而才能達到高度集成,各個系統和芯片互相聯系,達到實時數據通信。因此傳統 Tier1應具備更好的適配域控制器芯片、電子元器件以及操作系統等的軟硬件集成開發能力。

              —END—

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