纵观每一轮信息技术变革,都由终端的人机交互创新为核心,如pc互联网到移动互联网,是由代码输入到界面互动、鼠标操作;按键手机到智能手机,是从按键输入到触屏交互。人工智能时代,汽车将成为最大的智能终端,其人机交互又以何方式演绎
放眼当下,汽车人机交互大都是智能手机交互。传统汽车驾驶舱内,仪表板、中控、车载信息娱乐(ivi)终端等功能分区形成的信息交互环境复杂且碎片化,易分散驾驶员注意力;同时,人机交互主要以单一中控为核心,而用户界面(ui)设计老旧,按钮和触屏的交互方式安全性低,从而导致智能手机成为人车交互的入口,汽车本身的入口价值被低估。
伴随汽车电动化、智能化、网联化变革,传统驾驶舱迅速同步演变,融合人工智能(ai)、自动驾驶、ar等新技术后,“智能驾驶舱”兴起。未来,智能驾驶舱能实现中控、液晶仪表、抬头显示(hud)、后座娱乐等多屏融合交互体验,以及语音识别、手势控制等更智能的交互方式,重新定义汽车人机交互。
华一汽车科技智能驾驶座舱解决方案，集成了全液晶仪表、中控屏、后座娱乐和hud 的多屏融合，为人与车之间带来更智能化和安全性的交互体验，同时也是高级驾驶辅助 (adas)、自动驾驶和人工智能等新时代技术的关键接口。
从技术角度来讲,智能驾驶舱分为硬件和软件两大部分。硬件部分包括中控、液晶仪表、抬头显示(hud)、后座娱乐等信息显示屏;软件部分则包括对硬件进行虚拟化,同时实现语音识别、手势操作等交互技术的操作系统、软件服务等。那么,这些技术当下发展现状如何呢
液晶仪表加速落地
仪表板是驾驶员驾驶时的重要关注点,是汽车智能驾驶舱人机交互的关键入口之一。仪表板经历数字化革新,从传统的纯机械指针仪表板,电气仪表板,升级到液晶仪表(虚拟仪表),且市场已相当成熟。
一方面,新能源汽车和 adas前装渗透率的快速提升,加速液晶仪表落地。新能源车电量显示、续驶里程等关键信息,以及adas多种功能等行车信息呈指数级增长,传统机械仪表板难以应对,无法实现有效的人车交互。液晶仪表的信息承载量级和多样化组合显示,成为未来汽车交互的最佳选择。早在ces 2016,博世就展出了最新的全数字仪表概念车,中控区域采用了全数字仪表板,最大限度避免驾驶员分心,并且提供更多样化的功能。ces asia 2017期间,大陆集团展示了一款3d液晶仪表,既可重现传统现实器的质感,又确保驾驶员享受到数字化内容。一些高端豪华车型如奔驰s、e系列,奥迪几乎全系,宝马7、5系,特斯拉等也率先将液晶仪表纳入标配。
另一方面,需求端也促使液晶仪表下沉渗透。汽车从外观到内饰升级换代,消费者对汽车内饰的科技感和舒适性要求越来越高,液晶仪表是提升汽车消费者购买意愿的重要配置,且成为提升汽车驾乘体验的差异化亮点之一。如今,自主品牌如比亚迪、吉利、长安、众泰、长城的部分车型都纷纷配置全液晶仪表。
大屏中控一时风靡
不言而喻,汽车越来越智能,中控需要承载的功能也迅速增加,如全景影像、驾驶模式调节、adas驾驶辅助功能、氛围灯,以及车联网生态下的在线音乐、视频等,必须要有更大尺寸的屏幕去承载这些快速增长的内容。另一方面,随着ar技术的加入,中控大屏能做出更具新意和科技感的交互功能。
从无人驾驶先行者特斯拉配置17英寸中控触摸屏开始,到更多互联网汽车、造车新势力的加入,中控屏开启快速迭代。荣威marvel x对标特斯拉,配备19.4英寸悬浮中控,其ar driving技术将实景和导航融于一体;拜腾m-byte概念车更是配置了横贯驾驶舱的49英寸4k中控屏幕。一览近年发布的新车中控显示屏尺寸信息发现,大屏中控无疑是未来的发展趋势。
但企业并不是一味地追求大屏,出于对安全、智能、灵活的交互体验的长远考虑,分屏显示+手势/语音控制也成为流行,让大屏幕变得更加灵活,操作更随心。如在ces 2019上全球首发的新一代梅赛德斯-奔驰cla,中控造型的最大亮点是10.25英寸双屏幕,这在同级别中几乎是“最具科技感”的存在,屏幕内置奔驰mbux操作系统,包含先进的interior assistant功能和语音操控功能。
hud不断演变革新
hud 技术最早应用在飞机上,利用光学反射的原理,将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。汽车领域,宝马最先将hud应用于高端车型。最早的hud需要有一个单独的屏幕来辅助信息呈现,被称为c-hud;其后的hud去掉这块屏幕,直接将信息显示在风窗玻璃上,被称为w-hud。
hud主要显示当前车速、导航信息、红色故障标记、驾驶辅助信息等内容,驾驶员不低头就可以看到信息,避免分散对前方道路的注意力;驾驶员不必经常在观察远方的道路和近处的仪表之间切换视线,有效避免视觉疲劳。鉴于hud在提升驾驶安全等方面有着巨大优势和潜力,如今已经有越来越多的车型开始配备车载hud系统,包括一些中档的车型,如2017款马自达3昂克赛拉、2018款标致3008。
不可否认,目前绝大多数原厂车载hud所能提供的信息和呈现方式较为简单,都属于起步阶段,但随着成像技术的发展,未来的hud会更加实用,尤其是融入增强现实(ar)技术后,hud技术上了新台阶。
ar hud仍将信息投射到风窗玻璃上,但不同之处在于,投射的内容与位置会与现实环境相结合,风窗玻璃 hud 上显示的信息中将扩增到车前方的街道上,使信息更加真实。ar-hud技术在l3级及以下自动驾驶阶段,能够强化驾驶安全性,增强人机交互的体验。目前,全球主要汽车零部件制造商,如大陆集团、伟世通、松下等都在加大ar-hud的技术投入和商业化产品落地。大陆集团和digilens公司共同开发的超薄全息式抬头显示器将在三个维度上实现小型化,更确保了人与机器的触控,语音识别与手势控制的直观,以及恰当的信息投射在界面上,使驾乘者感知更直观。 伟世通的ar-hud集成了前视摄像头和驾驶员监控摄像头,当驾驶员注意力分散,或者车辆偏离车道以及车辆有碰撞危险的时候,会发出“智能预警”。
交互技术呈融合趋势
除仪表板、中控和hud外,语音识别和手势控制等交互技术是车载屏幕hmi的重要接口。驾驶过程中,让驾驶员过多的注意力、视线和操作转移到车载触摸屏上将带来不安全因素,语音识别和手势控制能提升行车安全。基于机器学习和深度神经网络技术的语音交互系统有着一定的技术壁垒。美国的nuance是语音识别技术领域的一大巨头,在2013年之前几乎垄断了各大汽车国际品牌如宝马、奔驰等的车载语音系统。语言的巨大差异使得国内也诞生了一批语音交互领域的后起之秀。
手势交互作为一种新的交互方式,已经在部分产品和展示设计中逐渐被应用。相比传统的物理操作方式,手势交互被认为是一种更为自然的交互方式,能减小驾驶员的视觉分心和认知负担。全新bmw7系搭载了行业首创的手势控制系统,让idrive人机交互系统进一步提升。驾驶员可以用规定手势控制导航和信息娱乐系统,如旋转动作可调整音响音量,在空中点一下手指即可接听电话,而轻挥手掌则会拒接来电。
单一的交互技术呈现融合趋势。宝马从2015年开始提供手势控制功能,并于2018年推出智能个人助理。近日,宝马发布了宝马自然互动(bmw natural interaction)新型交互系统,将于2021年在其推出的inext电动suv量产车上首次搭载。与现有语音交互系统的不同之处在于,它无缝集成了语音和手势控制,允许驾驶员根据自己的喜好在2种系统之间切换。
结语:
基于液晶虚拟仪表、中控大屏、hud以及芯片运算等关键技术的突破和实现,智能驾驶舱从概念走向现实。根据英伟达预测,未来汽车主要由两大运算单元构成,分别是智能驾驶舱和无人驾驶,智能驾驶舱有望成为 adas 技术和无人驾驶汽车的标配。纵观最近的车展和ces 展会,不难发现,智能驾驶舱比无人驾驶更热闹,主机厂、零部件供应商、半导体厂家都推出了智能驾驶舱方案或新技术。