智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能座艙技術

《智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能座艙技術》是“智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術叢書”中的一冊。本書內(nèi)容依托“杭州職業(yè)技術學院文庫”，是一本全面介紹智能網(wǎng)聯(lián)汽車中智能座艙技術的專業(yè)書籍。本書緊跟汽車科技發(fā)展的前沿，深入剖析了智能座艙技術的核心原理、關鍵技術、應用場景以及未來發(fā)展趨勢。內(nèi)容包括了智能座艙操作系統(tǒng)、平視顯示系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)，以及智能座艙場景設計和測評方法，內(nèi)容通俗易懂，系統(tǒng)性強，可幫助讀者全面理解智能座艙相關技術和應用。
本書適合智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能座艙方向的技術人員閱讀參考，也可供智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)的政策制定者、企業(yè)管理者、科研工作者以及汽車第三方檢測機構人員閱讀，同時也可以作為相關院校參考教材。

1.本書對智能座艙系統(tǒng)進行了全面的介紹，內(nèi)容邏輯清晰、體系完整，文字通俗易懂，盡量避免煩瑣公式； 2.本書內(nèi)容包括智能座艙操作系統(tǒng)、平視顯示系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)，以及智能座艙場景設計和測評方法； 3.本書以較多圖表呈現(xiàn)相關內(nèi)容，以便讀者輕松理解。

縱觀汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)從最初的“機械定義汽車”轉(zhuǎn)變?yōu)椤半娖鞫x汽車”，再發(fā)展至“電子定義汽車”，而如今伴隨信息技術的進步，汽車的電動化、網(wǎng)聯(lián)化、自動化、智能化進程不斷加快，“軟件定義汽車”時代已經(jīng)到來。
所謂“軟件定義汽車”，其核心思想是決定汽車發(fā)展趨勢的不再是力學性能的好壞、發(fā)動機驅(qū)動力的大小，而是以人工智能為代表的軟件技術。軟件在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中扮演的角色，不僅是汽車智能化的實現(xiàn)基礎和核心驅(qū)動要素，而且是實現(xiàn)汽車全生命周期管理的重要支撐。因此，“軟件定義汽車”是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略共識。
座艙作為汽車的重要組成部分，其智能化發(fā)展也是汽車自動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化的焦點。從汽車功能需求層面來看，座艙能夠接觸與車輛運行相關的各種信息，其對數(shù)據(jù)的采集、處理和分析能夠極大提升車輛運行的信息化程度；從用戶體驗層面來看，座艙直接與用戶接觸，其借助各種軟件和設備能夠滿足用戶的不同需求，改善用戶的使用體驗；從商業(yè)模式層面來看，座艙能夠采集大量與用戶相關的信息，將品牌理念進行具象化呈現(xiàn)，有助于提升用戶忠誠度。因此，不難看出，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代，智能座艙是實現(xiàn)“軟件定義汽車”的最佳入口。
在汽車智能化的升級進程中，座艙的設計理念也發(fā)生了根本性的變革。傳統(tǒng)座艙奉行的底層邏輯是“指令與響應”，即用戶通過按鍵等方式發(fā)送指令，后臺根據(jù)用戶的要求執(zhí)行相應操作。智能座艙采取的理念為“識別與服務”，即座艙能夠主動采集與用戶需求和車輛運行相關的各種信息，并綜合用戶指令以及內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)執(zhí)行相應操作。
借助于傳感器等設備以及人工智能等技術，智能座艙旨在打造一個車內(nèi)一體化數(shù)字平臺，為用戶提供安全、高效、便捷、舒適的駕乘體驗。正如一些車輛的宣傳文案所言，智能座艙致力于構建的是一個“移動生活空間”。從技術實現(xiàn)的維度來看，智能座艙通過配置信息輸入與輸出系統(tǒng)，讓人與車之間進行充分的信息交互。在信息輸入方面，人臉識別、手勢識別、聲源定位等感知設備均能夠應用于智能座艙中，使得用戶不必通過物理按鍵或觸屏，就能夠發(fā)送信息；在信息輸出方面，全液晶儀表盤、車載立體聲音箱、三聯(lián)屏、VR設備等能夠應用于智能座艙中，為用戶提供高效愉悅的使用體驗。此外，要保證上述信息輸入與輸出設備的順暢應用，高算力的芯片也是必不可少的，它不僅使得智能座艙擁有出色的“大腦”，也讓用戶在駕乘過程中能夠獲得專屬的“AI助手”。
隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的興起，智能座艙這一最容易被用戶感知的“第三空間”愈來愈受重視，大批的科技公司、信息通信公司、整車制造企業(yè)以及新型供應商等不斷在該領域增加研發(fā)投入與商業(yè)應用，智能座艙也因此得到了快速發(fā)展，不僅技術迭代快，且新技術、新應用不斷涌現(xiàn)。智能座艙涉及的研究領域較廣，不僅有理論和技術問題，還有產(chǎn)品問題。因此，要想在該領域取得快速發(fā)展，就需要從用戶需求出發(fā)，梳理下一代智能座艙的關鍵技術與基礎性問題，并做好產(chǎn)業(yè)協(xié)同，加快構建智能座艙產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
本書分別從智能座艙操作系統(tǒng)、智能座艙平視顯示系統(tǒng)、智能座艙人機交互系統(tǒng)、車載信息娛樂系統(tǒng)、智能座艙場景設計、智能座艙測評方法六大維度出發(fā)，全面闡述智能座艙的系統(tǒng)架構、關鍵技術與測評方法，并輔以大量的結構圖、框圖和表格等，試圖讓讀者全面掌握智能網(wǎng)聯(lián)汽車智能座艙技術。
本書依托杭州職業(yè)技術學院“黃炎培‘大職業(yè)’教育視域下產(chǎn)教融合共同體汽車類專業(yè)人才培養(yǎng)路徑研究”課題項目（項目編號：ZJS2024YB236），結合我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展戰(zhàn)略以及未來趨勢，對智能座艙產(chǎn)業(yè)技術進行了系統(tǒng)闡述。此外，本書由“高職院校汽車類專業(yè)課程思政四維教學體系構建及實踐路向研究”項目支撐，遲曉妮擔任該項目負責人，項目其他成員為張勝楠、邵立東、楊云、楊立峰。
此外，由于本書是“智能網(wǎng)聯(lián)汽車核心技術叢書”中的一冊，因此推薦讀者結合叢書中的其他書籍對照閱讀，以便對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有更加全面系統(tǒng)的了解和更為深入準確的把握。
本書在創(chuàng)作過程中，疏漏之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

著者

第1章　智能座艙基本概述	001
1.1　智能座艙的概念內(nèi)涵與優(yōu)勢	002
1.1.1　智能座艙的概念內(nèi)涵	002
1.1.2　智能座艙的崛起因素	004
1.1.3　智能座艙VS傳統(tǒng)座艙	009
1.1.4　智能座艙的分級標準	011
1.2 智能座艙系統(tǒng)架構與關鍵技術	015
1.2.1　智能座艙的技術架構	015
1.2.2　智能座艙的硬件系統(tǒng)	017
1.2.3　智能座艙的軟件系統(tǒng)	019
1.2.4　智能座艙的關鍵技術與趨勢	022
1.3　AI大模型賦能智能座艙變革	024
1.3.1　大模型與智能座艙概述	024
1.3.2　大模型重新定義智能座艙	026
1.3.3　“大模型上車”的商業(yè)模式	030

第2章　智能座艙操作系統(tǒng)	033
2.1　智能座艙操作系統(tǒng)概述	034
2.1.1　智能座艙OS的演變與特點	034
2.1.2　智能座艙OS的構成與類型	036
2.1.3　智能座艙OS的挑戰(zhàn)與對策	038
2.1.4　智能座艙OS技術發(fā)展趨勢	040
2.2　智能座艙的底層OS系統(tǒng)	042
2.2.1　Android操作系統(tǒng)	042
2.2.2　Linux操作系統(tǒng)	044
2.2.3　QNX操作系統(tǒng)	046
2.3　國內(nèi)外主流車機操作系統(tǒng)	048
2.3.1　華為鴻蒙4.0車機系統(tǒng)	048
2.3.2　比亞迪DiLink系統(tǒng)	050
2.3.3　吉利GKUI吉客系統(tǒng)	052
2.3.4　特斯拉車載操作系統(tǒng)	053
2.4　智能汽車虛擬化關鍵技術	054
2.4.1　虛擬化技術的基本概念	054
2.4.2　CPU虛擬化技術	057
2.4.3　I/O設備虛擬化	057
2.4.4　實時虛擬化技術	059
2.4.5　安全和可靠性技術	059
2.4.6　虛擬化技術的發(fā)展趨勢	062

第3章　智能座艙平視顯示系統(tǒng)	066
3.1　HUD的功能、作用與分類	067
3.1.1　HUD的主要功能與作用	067
3.1.2　直接反射式（C-HUD）	069
3.1.3　擋風玻璃式（W-HUD）	070
3.1.4　增強現(xiàn)實式（AR-HUD）	071
3.2　HUD結構原理與應用場景	073
3.2.1　HUD結構及工作原理	073
3.2.2　HUD與ADAS融合控制	076
3.2.3　HUD技術的應用場景	077
3.3　HUD顯示系統(tǒng)的關鍵技術	080
3.3.1　零件安裝技術	080
3.3.2　玻璃成形技術	081
3.3.3　眼盒與視線追蹤	083
3.3.4　顯示亮度與調(diào)節(jié)	085

第4章　智能座艙人機交互系統(tǒng)	095
4.1　HMI系統(tǒng)設計與未來趨勢	096
4.1.1　HMI技術的發(fā)展歷程	096
4.1.2　HMI系統(tǒng)的設計流程	098
4.1.3　全球典型的HMI系統(tǒng)	101
4.1.4　交互內(nèi)容與場景的變革	105
4.1.5　人機交互技術的發(fā)展趨勢	108
4.2　智能座艙的語音交互技術	111
4.2.1　語音交互技術概述	111
4.2.2　基礎框架與交互場景	113
4.2.3　語音識別技術	115
4.2.4　自然語言處理技術	117
4.2.5　語音合成技術	119
4.3 智能座艙多模態(tài)交互技術	120
4.3.1　多模態(tài)交互技術的構成	120
4.3.2　信息識別技術的應用	122
4.3.3　車載多維人機界面	123
4.3.4　智能表面與個人智能助理	125

第5章　車載信息娛樂系統(tǒng)	127
5.1　車載信息娛樂系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀	128
5.1.1　IVI系統(tǒng)概念、功能與構成	128
5.1.2　國內(nèi)外IVI產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀	129
5.1.3　IVI系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圖譜	133
5.1.4　IVI系統(tǒng)技術趨勢與前景	134
5.2　IVI系統(tǒng)功能的設計與實現(xiàn)	136
5.2.1　用戶界面設計與實現(xiàn)	136
5.2.2　音頻功能設計與實現(xiàn)	138
5.2.3　視頻功能設計與實現(xiàn)	139
5.2.4　導航功能設計與實現(xiàn)	141
5.2.5　藍牙功能設計與實現(xiàn)	142
5.2.6　語音界面功能設計與實現(xiàn)	143
5.2.7　倒車輔助功能設計與實現(xiàn)	145
5.2.8　網(wǎng)絡連接功能設計與實現(xiàn)	145
5.3　IVI系統(tǒng)自動化測試平臺設計	145
5.3.1　IVI系統(tǒng)測試的主要內(nèi)容	145
5.3.2　IVI自動化測試的工作原理	148
5.3.3　IVI自動化測試的過程實例	154

第6章　智能座艙場景設計	156
6.1　智能座艙場景體驗的設計方法	157
6.1.1　智能座艙場景體驗分析	157
6.1.2　場景體驗的創(chuàng)新與應用	158
6.1.3　場景體驗的方法與實踐	161
6.2　智能座椅防疲勞駕駛功能設計	164
6.2.1　汽車座椅的結構與功能	164
6.2.2　DMS的辨識及工作條件	167
6.2.3　智能座椅控制系統(tǒng)設計	169
6.2.4　智能座椅的調(diào)節(jié)與控制	172
6.2.5　智能座椅技術發(fā)展趨勢	174
6.3　智能座艙抽煙自動通風系統(tǒng)設計	179
6.3.1　抽煙自動通風系統(tǒng)構成	179
6.3.2　抽煙自動通風的整體控制邏輯	182

第7章　智能座艙測評方法	185
7.1　面向產(chǎn)品性能的測試與評價	186
7.1.1　智能座艙評測思路與框架	186
7.1.2　基于安全維度的評價指標	187
7.1.3　基于智能維度的評價指標	189
7.1.4　面向產(chǎn)品的測試評價方法	192
7.2　面向用戶體驗的測試與評價	193
7.2.1　基于高效維度的評價指標	193
7.2.2　基于愉悅維度的評價指標	195
7.2.3　面向用戶體驗的測評方法	197
7.3　交互功能測試平臺方案設計	199
7.3.1　交互功能測試需求分析	199
7.3.2　交互功能測試平臺方案	200
7.3.3　交互功能測試結果驗證	204

參考文獻	207