彭岳華，朱德康，方 楠

（上汽集團(tuán)乘用車股份有限公司，上海 201804）

在汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)屬性正在逐漸使得傳統(tǒng)汽車提升為移動(dòng)的智能座艙，并與用戶建立了更多的互動(dòng)和情感交流，為用戶構(gòu)建了一種全新的用車方式，它從交通工具演變成連接家和目的地的娛樂系統(tǒng)、智能駕駛工具和信息共享系統(tǒng)，完成座艙內(nèi)全場域一體化的互聯(lián)效果。

1 汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展歷史

汽車經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，從一輛低速、簡單、粗糙的三輪汽車，發(fā)展成為一輛能高速行駛、由集成化程度越來越高的域控制器作為“大腦”，安全且舒適的交通工具和生活方式。在電子電器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和5G信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，軟件定義汽車成為可能，車載信息娛樂系統(tǒng)也成為了主機(jī)廠出奇制勝的法寶。下面我們來回顧一下車載信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展歷史。

1884年，德國工程師卡爾·本茨發(fā)明了第1輛三輪汽車，這臺(tái)汽車不過是在3個(gè)自行車充氣車輪上安裝了一個(gè)馬車車座和一臺(tái)兩行程單缸0.9馬力的汽油機(jī)。它不過是一臺(tái)更換了動(dòng)力的馬車，沒有任何可以稱得上舒適性功能的設(shè)備，比如空調(diào)、收音機(jī)，有的只是滿足汽車行進(jìn)和停止最基本的功能。當(dāng)然這顯然不能滿足人們對美好生活的向往，以及在旅途中遇到的各種問題。1902年，工程師奧托·舒爾茨（Otto Schulze）發(fā)明了史上首個(gè)車用的磁化機(jī)械式車速表，能夠同時(shí)顯示汽車車速和總行駛里程。此后又出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速表、機(jī)油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等各種儀表。1910年瑞典工程師愛立信發(fā)明了車載電話。1922年雪佛蘭車型裝配了美國西屋制造的收音機(jī)，提供了收音機(jī)頻道服務(wù)，以及交通和天氣預(yù)報(bào)等信息。1930年美國人發(fā)明了一款名為Iter Avto的導(dǎo)航系統(tǒng)。1963年荷蘭飛利浦公司發(fā)明了盒式磁帶，并將它普及到家庭和汽車上。1985年第1輛配備有CD主機(jī)的車型誕生。1989年博世推出了自家首款量產(chǎn)導(dǎo)航-TravelPilot IDS。

進(jìn)入21世紀(jì)，車載信息娛樂系統(tǒng)開始向著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。汽車廠商聯(lián)手蘋果公司在汽車上集成了一套完整的iPod系統(tǒng)，車主就可以方便地使用自己的賬號通過ipod收聽音樂、并且方便地獲取自己收藏過的專輯和歌曲。近幾年，汽車中控屏幕的演變對內(nèi)飾造型的改變及用戶體驗(yàn)的提升起了至關(guān)重要的作用，從小尺寸彩屏收音機(jī)顯示器到特斯拉17寸巨型觸摸屏。造型的改變只是冰山一角，帶來的是功能和用戶體驗(yàn)上質(zhì)的飛躍。換句話說，只有你想不到的功能，沒有做不到的。隨著車機(jī)大屏的普及，物理按鍵逐漸“滅絕”，屏內(nèi)可以操作的功能越來越多，科技進(jìn)步的速度著實(shí)令人驚嘆。

2 汽車信息娛樂系統(tǒng)構(gòu)成

隨著汽車娛樂系統(tǒng)發(fā)展的成熟，汽車信息娛樂系統(tǒng)也逐漸完備起來，他們具備各自的功能，但是又完美的集成在一起。進(jìn)入2020年——所謂出生就泡在電子產(chǎn)品里的時(shí)代，隨著電器架構(gòu)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車娛樂系統(tǒng)的內(nèi)容和功能也有了進(jìn)一步的發(fā)展。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

通常，汽車信息娛樂系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分。

1）車輛感知部分。為了滿足智能娛樂、智能駕駛和智能座艙的要求，車輛需要感知車輛外部的環(huán)境、車輛和行人等復(fù)雜信息，因此必須配備一系列的感知設(shè)備，如攝像頭、傳感器和雷達(dá)等硬件，監(jiān)控車輛周邊環(huán)境。

2）車輛信息輸入部分。除了感知部分的自動(dòng)輸入以外，還有駕駛員和乘客在座艙中的人機(jī)操作，比如空調(diào)操作面板、娛樂主機(jī)控制面板、智駕控制面板、圖像和視頻輸入U(xiǎn)SB接口、麥克風(fēng)等。這些硬件負(fù)責(zé)將乘客的要求和指令，采用標(biāo)準(zhǔn)化的信號輸入給信息處理器。

3）信息處理部分。它是我們常說的中央處理器，負(fù)責(zé)接受外部感知信息和用戶輸入以及來自交互硬件的信號進(jìn)行處理，并將信號輸出。它通常包括娛樂主機(jī)、儀表主機(jī)、娛樂儀表一體機(jī)、車載網(wǎng)聯(lián)終端等各種處理器，有時(shí)還有圖像拼接處理器（AVM）、智駕處理器（ADAS）和行車記錄儀（DVR）、抬頭顯示處理器（HUD）和音響功放等。

4）信息輸出部分。它是經(jīng)過信息處理器處理后呈現(xiàn)在乘客面前的信息，如組合儀表和娛樂顯示屏、揚(yáng)聲器、報(bào)警器等。

2.2 電器架構(gòu)

在娛樂系統(tǒng)高度發(fā)展和集成的當(dāng)今，信息娛樂系統(tǒng)集成度越來越高，雖然娛樂屏的數(shù)量在增加，但是控制器的數(shù)量卻在由多變少。如圖1所示，娛樂主機(jī)作為連接輸入硬件和輸出硬件的中央處理器的同時(shí)，還肩負(fù)著和其他控制器進(jìn)行工作交互的任務(wù)，它內(nèi)置有性能強(qiáng)大的座艙芯片、4G模塊、藍(lán)牙模塊、Wifi、USB接口和內(nèi)存等關(guān)鍵模塊，通過3個(gè)可編程的并行I/O接口與交互硬件，輸出硬件和輸入硬件進(jìn)行交互，完成系統(tǒng)賦予的功能。

圖1 車載信息娛樂系統(tǒng)電器架構(gòu)

輸入硬件，是人機(jī)交互的接口，也是對外部感知的源頭。系統(tǒng)集成深度決定了交互硬件的數(shù)量，娛樂主機(jī)集成度越高，交互硬件就越少，功能集成在娛樂主機(jī)中；否則，需要多個(gè)功能模塊的控制器與主機(jī)進(jìn)行交互完成。輸出硬件包括視頻和音頻輸出，具體表現(xiàn)為屏幕和揚(yáng)聲器等硬件。

2.3 功能框架

信息娛樂系統(tǒng)通過軟硬件，可以實(shí)現(xiàn)圖2的系統(tǒng)功能。可以看出，從信息的類別上，他們分為信息系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)兩大種。前者又分為安全信息、外部信息和車輛信息3種；后者分為多媒體（本地娛樂）和互聯(lián)網(wǎng)兩種。而在設(shè)置和調(diào)整這些功能時(shí)，他們并沒有明確的分類，因?yàn)榭梢酝ㄟ^娛樂主機(jī)進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，也可以通過語音輸入進(jìn)行控制。顯示形式就更靈活了，可以分屏顯示在儀表和娛樂屏內(nèi)，也可以顯示在單屏的不同區(qū)域內(nèi)（類似于特斯拉的中控屏）。

圖2 車載信息娛樂系統(tǒng)功能框架

3 信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展趨勢

隨著電子電器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、4G和5G技術(shù)、智能駕駛技術(shù)的發(fā)展，車載信息娛樂系統(tǒng)呈現(xiàn)以下集成化、智能化和車聯(lián)網(wǎng)等幾個(gè)發(fā)展趨勢。

3.1 信息娛樂系統(tǒng)的集成化

和傳統(tǒng)汽車不同，車內(nèi)的信息娛樂系統(tǒng)不再是孤立的儀表或信息，而是娛樂儀表融合式、有交互的場景化展現(xiàn)形式。比如空調(diào)控制原本有自己的顯示屏，導(dǎo)航和娛樂也有自己的顯示屏，現(xiàn)在他們已經(jīng)完美地整合在一個(gè)大屏中。組合儀表也不再是單純的組合儀表，它既可以顯示車輛相關(guān)的設(shè)置和信息，也可以顯示導(dǎo)航和娛樂的一部分，而且也可以將智駕的虛擬現(xiàn)實(shí)的路況信息展現(xiàn)在同一個(gè)屏幕中。組合儀表顯示屏可以和娛樂屏集成在一起，還可以和娛樂屏進(jìn)行互動(dòng)和共享，不同的使用場景中實(shí)現(xiàn)信息的切換和分區(qū)顯示。

與此同時(shí)，娛樂主機(jī)里不僅僅支持導(dǎo)航地圖和本地娛樂功能（USB圖片和視頻），還有在線音樂、在線短視頻、甚至于擁有和手機(jī)一樣更豐富的在線生態(tài)等功能。車輛的設(shè)置也可以通過中控屏幕進(jìn)行設(shè)置，比如屏幕和背景燈光的亮度、智能大燈的控制、天窗和車門玻璃的關(guān)閉、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的手感等。

隨著越來越多的功能被娛樂主機(jī)集成，在駕艙內(nèi)能看到的物理控件就越來越少了，儀表板和中控臺(tái)區(qū)域顯得也越來越干凈和簡潔。屏幕尺寸也升級很快，從最早的小尺寸，升級為8寸，10寸，12.3寸，到后來的15寸和17寸，這種尺寸的升級和演進(jìn)，對整個(gè)內(nèi)飾的造型也產(chǎn)生了較大的影響，如圖3所示。

圖3 特斯拉Model 3簡潔駕艙

3.2 智能化

信息娛樂系統(tǒng)的智能化首先體現(xiàn)在用戶需求的變化上。傳統(tǒng)汽車從很少的功能，到越來越豐富的產(chǎn)品，表現(xiàn)為越來越多的控制面板：如空調(diào)控制面板、娛樂控制面板等。機(jī)械時(shí)代用戶需求主要以按鍵、旋鈕為主。隨著手機(jī)等觸屏的發(fā)展，用戶的操作使用習(xí)慣發(fā)生改變，車內(nèi)觸屏操作成為主流的交互方式。因此控件也得到精簡，主要保留方向盤上的部分按鍵和滾輪交互。隨著語音識別技術(shù)的發(fā)展，未來語音交互將被廣泛應(yīng)用。它將成為最重要的入口，在安全性、便捷性甚至是用戶與駕艙的情感交流上有很大的提升，語音幾乎可以控制車輛的所有功能。當(dāng)然，目前語音交互還存在一些問題，但是隨著人工智能水平的提升，該問題會(huì)得到有效的解決。此外，手勢、面部識別也逐漸被嘗試。手勢控制的規(guī)范性和識別度比較低，應(yīng)用場景有限，可能會(huì)作為一種補(bǔ)充的交互方式。面部識別可以識別用戶身份、情緒、疲勞程度、車內(nèi)乘客數(shù)量，因此可以針對駕駛員和其他乘客提供個(gè)性化服務(wù)。雖然面部識別短期內(nèi)以身份識別為主，但它具有更多的應(yīng)用價(jià)值和更廣的前景，能體現(xiàn)真正的智能化的服務(wù)。

智能駕駛系統(tǒng)能為用戶提供全方位的車輛信息，幫助用戶降低駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度，提供安全保障。如360環(huán)視系統(tǒng)能為用戶提供低速時(shí)車輛周邊的視覺信息，為用戶停車入庫、倒車和在狹窄環(huán)境提供安全可靠的駕駛環(huán)境信息。高級駕駛輔助系統(tǒng)ADAS，無論是在低速還是高速駕駛，通過雷達(dá)和攝像頭識別車輛在橫向和縱向的周邊對象，既可以在組合儀表上顯示實(shí)時(shí)街景和融合的駕駛信息，也可以直接投影在前風(fēng)擋上，為用戶提供安全駕駛的輔助信息，甚至能短暫或長時(shí)間代替駕駛員接管車輛的行駛，如圖4為上汽榮威電動(dòng)車Marvel X的組合儀表，它提供了集街景和駕駛信息的融合畫面。隨著人工智能技術(shù)的提升，智駕等級會(huì)進(jìn)一步提升，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛也是可以期待的。

圖4 具有AR虛擬現(xiàn)實(shí)儀表的榮威Marvel X

3.3 萬物互聯(lián)的車聯(lián)網(wǎng)

隨著4G的廣泛應(yīng)用和5G技術(shù)的發(fā)展，我們進(jìn)入了一個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，車輛不再是簡單和孤立的交通工具，而是將家和外界緊密地聯(lián)系在一起的紐帶。V2X（vehicle to everything）實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與人和車與家的協(xié)同，將車主家的世界更廣地拓展。

車聯(lián)網(wǎng)是指通過無線通信、衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)將車輛聯(lián)接在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通過對入網(wǎng)的所有車輛實(shí)時(shí)地掌控車輛基本信息和運(yùn)動(dòng)狀況，實(shí)現(xiàn)對車輛的管理和監(jiān)控，并提供相應(yīng)的服務(wù)。目前國內(nèi)車廠主導(dǎo)的車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，合資品牌車廠有通用的On－Star、豐田的G-Book以及日產(chǎn)的CarWings+智行；自主品牌車廠有上汽榮威的InKaNet、一汽奔騰的D-Partner、長安汽車的InCall、吉利的G-NetLink。合資品牌的車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展速度較快，尤其是OnStar，其用戶規(guī)模已超過20萬。

借助車載信息系統(tǒng)，車聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能。

1）移動(dòng)通信技術(shù)。4G/5G等安全、高速的移動(dòng)通信技術(shù)，是汽車得以接入互聯(lián)網(wǎng)的有效途徑，也是車聯(lián)網(wǎng)最基本的搭建要求。通過車聯(lián)網(wǎng)，可以上傳和下載有關(guān)車輛運(yùn)行的狀態(tài)，比如交通導(dǎo)航、擁堵路況信息、車輛位置信息、氣象信息等數(shù)據(jù)，從而形成海量的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。

2）在線導(dǎo)航功能。車輛安裝GPS全球定位系統(tǒng)之后，基于車聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)定位跟蹤。車主可以在線查詢目的地，規(guī)劃最合適的出行路線，享受快捷方便的出行體驗(yàn)。

3）智能車載系統(tǒng)。通過車況自動(dòng)檢測、遠(yuǎn)程人工服務(wù)、語音識別、手勢控制、遠(yuǎn)程控制等更加個(gè)性化和人性化的功能服務(wù)，達(dá)到更高層次的人車交互體驗(yàn)，讓智能化車載應(yīng)用融入大眾生活。

4）車載自動(dòng)診斷。它負(fù)責(zé)監(jiān)控和診斷車輛運(yùn)行狀態(tài)，搭配智能車載系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)智能泊車、自適應(yīng)巡航、主動(dòng)式碰撞預(yù)防系統(tǒng)等功能，還可將車輛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到云端，便于車主隨時(shí)通過手機(jī)查看。

基于車聯(lián)網(wǎng)的龐大應(yīng)用場景，車主得以通過智能系統(tǒng)平臺(tái)，延伸社交的邊界。例如使用藍(lán)牙鑰匙功能，與家人、朋友共享車輛鑰匙；在車友板塊，與志趣相投的人互加好友，交流用車、路況信息，或是組團(tuán)出行游，在線上輕松分享駕駛經(jīng)驗(yàn)與車主生活。

4 總結(jié)

汽車工業(yè)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，汽車功能不斷地得到豐富和發(fā)展，伴隨著電子電器技術(shù)的發(fā)展，信息娛樂系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS/GIS和通信技術(shù)的發(fā)展，汽車信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出集成化、智能化和車聯(lián)網(wǎng)化等特點(diǎn)，為車主提供越來越多的娛樂享受和信息輔助安全信息，將車輛的功能和范圍拓展得更為廣闊，讓車主駕乘體驗(yàn)得以擴(kuò)展到生活的方方面面。在萬物互聯(lián)的今天，汽車也變得更加智能、更加安全。