智能汽車信息顯示

04-25

本文主要就「感測的信息提示/車輛周圍環境顯示」這個門類的功能來探討。

此類功能突出的特點是：通過車輛自有的感測器獲取四周的環境信息並將之傳遞給車主，但並不介入控制，主要目的是讓車主通過顯示和報警信息注意安全。顯示類功能主要聚焦於駕駛者在行駛/倒車過程中的視野問題，所以大多數情況下都獲得了消費者的歡迎。

個人以為，這類功能是將來智能化發展的橋頭堡，它有著以下的特點：

1) 車輛外部信息反饋功能切合消費者的需求點，這部分功能做得好，可以讓消費者在駕駛和應用場景下直接得到切實的幫助；

2) 可以構建一套市場化的回饋機制，慢慢擴充感測器和使用場景，提高整個系統的性能和滿意度

3) 可以為之後高級駕駛功能的發展提供一個戰略緩衝，明白何時消費者需要幫助

當車企真正懂得收集和分析駕駛者的駕駛習慣，特別是較為完整的理解外部環境信息和功能信息，以及駕駛者的使用細節的時候，這些迭代的數據就會在未來的功能設計系統規範中發揮重要的作用。隨著數據量的增加和雲計算的反饋，這部分功能需求和設計迭代的速度是不斷加快的。

圖1 外部顯示&提醒的閉環

第一部分功能分解和感測器融合

具體的車周信息感知與感測提示功能，除開之前列舉的360度高清環視、Class 3 數字影像後視鏡、Class 1 數字影像後視鏡、夜視系統、虛擬A柱、盲點偵測 (BSD)外，還可以把後方防撞警示(RCTA)、車道變換輔助(LCA)、開門警示(DOW)等外部環境輔助技術檢測一併加入進來。我們可以把這些功能按照駕駛員的需求往多個維度去細分，從不同的場景(停車、中低速駕駛、高速駕駛)或不同的功能分類(顯示、提醒和警告)去看。在從簡單往複雜的系統進步過程中，有一個功能組合的拐點，在這之前是漸進式的一個個累加配置；到了一定的程度，車型的電子架構去承載功能的時候，就需要從頂層考慮，打破單個配置累加的思路需要把資源進行重組組合，尋求未來成本最優化的路徑。

圖2 同樣是一樣的功能，實現形式可能未來完全不一樣

傳統的控制器系統中，感知感測器和ECU的計算和存儲資源是給鎖死的，每個單元只能獲取特定的或相同種類的感測器信息。而在設計新的系統、提出新的匯流排架構和預控系統的時候，需要整個車身布置的不同種類的感測器都能把各自的信息組合在一起供給域控單元，是為「感測器融合」。為此，可以從幾個維度上進行組合和優化：

·感測器融合場景的特性提升：可見光譜範圍內的攝像頭CMOS晶元在特定的天氣條件下(濃霧、下雨、強光和照度低)，雷達的解析度和響應會受到局限，通過把數據源進行融合，實現原來的功能達到的特性輸出，要優良很多。

·感測器融合場景的可靠性提升：組合多個感測器可以提供一定冗餘度以應對環境條件造成的某類感測器的集體故障。在單個感測器失效的情況下，感測器融合系統可以保持某些基本或緊急功能，使得駕駛者在依賴系統的時候，能夠得到相應的保障。以上所提故障可能是自然原因(濃霧)或人為因素(對攝像頭、雷達等人為干擾)導致。

隨著這種趨勢的發展，這些配置本身也在逐漸融合，考慮以一種更合適的形式展現給車主，並且能夠不斷優化呈現方式，報警閾值對顯示和報警功能也會進一步滲透。

第二部分 HMI及顯示部分

從整個顯示來看，HMI的部分更像是一個需要展現形式的部分。以傳統燃油車往電動汽車的改變為例：

由於電動汽車需要給車主全新的數據信息，全液晶儀錶在新能源電動汽車上面的應用就顯得尤為重要了。如圖1所示，由於電動汽車需要顯示的信息與傳統汽車並不相同，在整個界面設計上有著新的需求：

? 續航里程的顯示：電動汽車的續航里程隨著使用工況、空調開啟與否以及外部氣溫的差異而有著較大的差異，所以里程上除需要顯示一個基於基準值的推算之外，還要實時估計最小可能里程，以防止車主未注意而導致電量耗盡。

? 耗電量的顯示：電動汽車需要顯示實時的基於每度電能跑多少里程，基於這個數值消費者可以拿這個每度電里程與耗油量比較，來了解電動汽車的消耗。

? 顯示能量回收情況：由於電動汽車有較大的空間進行能量回收，在過分急加速時候能量被浪費掉一部分，所以需要顯示完整的能量回收的狀態，以幫助車主了解整個情況。

在行駛和使用過程中，電動汽車的液晶儀錶和中控通過豐富的信息顯示，給消費者更多的車輛使用信息，所以某種程度而言，純電動汽車其實是液晶儀錶天然的主戰場，因此普及的速度很快，同時，電動汽車的智能化環境顯示和提醒功能需要提供更大的信息量，所以對整個顯示的要求也是更高的。

圖3 電動汽車的液晶儀錶

電動汽車液晶儀錶和中控台的發展是非常快的，總的顯示系統(儀錶和中控)系統架構在硬體架構方面有幾種：

·分離式系統：硬體系統和操作系統設計獨立，儀錶與中控各自獨立完成功能，整個功能設計和信息不共享也沒有很好的協同。

·聯通式設計：可以分為兩種，一種是獨立儀錶中控獨立分板，通過通信連接；另一種是儀錶和中控在單一PCBA上，以Hypervisor虛擬化技術虛擬成多個獨立硬體，每個硬體執行獨立OS。

·再往前發展，整個液晶儀錶和中控台在物理上也實現了較大的融合。

圖4 典型的液晶儀錶概覽

圖5 儀錶和中控的融合再到HUD

在液晶儀錶里， GPU和OS系統占最主要部分，這也是整個液晶儀錶的設計成本最大的一塊。一方面為了節約成本考慮，將系統進行合併，把液晶屏幕變為簡單的顯示器；另一方面為了實時和直觀地向駕駛員傳遞汽車及其周圍情況，需要將各種信息彙集到一處進行集中處理，並根據不同駕駛場景選擇最佳形式呈現出來。所以在這個趨勢下，GPU的配置模式多變化就成了整個電子座艙發展變化的主基調，而屏幕作為標準化和模塊化的一部分。隨著HUD的信息顯示，未來在顯示端趨於融合。

表1 不同GPU配置的方式

建議和小結：

由於競爭加劇和技術迭代速度越來越快，車企逐漸成為了新技術的需求整合者，它們不再等著Tier1的系統供應商把單個方案累加起來放到車裡面，而是會親力親為。這是因為，一方面智能網聯化的速度，使得整個標準配置的基數就比較高，不去深度優化成本上不佔優勢；另一方面，對數據掌握、消費者內容呈現掌握上失去了主動權，也就缺乏快速部署協同高科技配置的能力。驅動單個供應商的是可以的，驅動多個供應商開發和合作，真需要很強的基礎，打鐵要自身硬才行。

還有一個非常明顯的特點，由於涉及到這部分，雖然介入控制是原來車企和大型Tier1才有的能力，但是顯示屏、視覺演算法還有其他的一些演算法，在整個工業界裡面存在互通性，這使得新入局有者超越的希望和基礎。原有的單一配置採購模式，也變成了類似演算法、域控整合等新的商業模式配置。我們習慣的東西可能不在了。

參考文件

1) Hannes Estl自動駕駛要這樣突破極限：感測器融合系統優劣分析

2) virtual GPU for consolidation of digital instrument cluster and IVI on top of hypervisor