未來已來：智能座艙人機交互技術革命及用戶體驗創新

未來已來：智能座艙人機交互技術革命及用戶體驗創新

來自專欄汽車HMI5 人贊了文章

智能座艙在中國一下子火了，互聯網車企和類似於延鋒、佛吉亞等智能座艙供應商，開始變著花樣、通過各種展會向大眾展示未來座艙的駕駛黑科技和人機交互新技術，試圖通過這種方式來改變大眾對智能汽車的認知，傳達3-5年後可能的出行場景。各大主機廠嘴上說不要，身體卻很誠實，也都在智能化、數字化、網聯化大潮到來之前加緊布局智能汽車的設計和生產。以用戶為中心的、構建全新用戶體驗的智能座艙正在成為各大車廠比拼駕駛體驗、技術壁壘、駕駛安全的必爭之地。

智能數字化座艙是用戶體驗的載體，表現力和內容更為豐富的大型全液晶儀錶盤、全面進入觸控時代的中控設備、先進的車載信息娛樂系統、ADAS高級駕駛輔助系統、集成HUD或增強型現實系統、流媒體中央後視鏡、車聯網模塊、SRV環視等組成了一套完整體系，為駕駛員及乘客在座艙內營造全新的用戶體驗。其背後是人工智慧，AR，全息影像等技術的融合。如今，汽車駕駛艙正在從模擬與嘗試快速轉變為全數字化智能座艙，可以提供更高的集成度以及非常實用的好處。未來，智能駕駛艙將融入更多的智能控制、人機交互、人工智慧等黑科技，成為情感化交流空間。

未來出行的人車交互概念探討 https://www.zhihu.com/video/1012106006096072704

縱觀歷史來看，從馬車到第一輛真正意義上的汽車，是一場動力革命，人類不再依賴生物動力而藉助機械動力完成移動出行的任務，然而從控制角度來看，駕駛員一直是移動出行的主導者，趕車人和司機從本質上看並沒有變化，然而無人駕駛另闢蹊徑，用數據和人工智慧的技術手段，嘗試顛覆這種長久以來沒有被打破的「慣例」，而這必將會帶來座艙的智能化革命。

座艙的智能化革命

第一階段：以駕駛和控制為中心。僅包含機械儀錶盤以及功放機頭的駕駛環境。在這一階段，汽車是一件沒有靈魂的「物」，總是被動的、機械的按照駕駛員的指令執行相關操作，完成特定任務。這一階段的汽車作為單獨的個體，對外界環境的感知力以及與其他車輛的交流幾乎為零，舒適性體驗較差，智能、個性化則幾乎不存在，它們只為操控而生。

第二階段的汽車開始智能化，網聯化，更多的感測器分布在車輛內部和外部，汽車本身的感知能力和信息化處理能力有了較大跨度的進步。舒適性和安全性得到進一步提升，這一階段的汽車因為感測器和計算能力的加持，似乎有了靈性。這一階段的汽車開始進入數字化時代，儀錶盤和中控設備被各種大屏取代；GPS與AGPS定位；倒車攝像頭以及全景攝像頭等為用戶提供了更好的體驗，但即使如此，汽車中的數字化水平與手機、電腦的數字化水平仍然有一定差距，而這種差距不是技術壁壘有多強，而是造車的整個鏈條太過龐大，牽一髮而動全身，任何一個變化都會對整個汽車生產鏈產生重大影響。2015-2020年的這幾年，我們似乎仍將處在這個階段。

第三階段是全面的智能化，在成熟的人工智慧和5G技術加持下，汽車擁有了真正的「智能」，匯聚了光學、雷達、圖像識別與車輛控制邏輯等先進技術，車內乘客可以完全放心的將駕駛許可權交給汽車，此時的智能座艙，將會從駕駛人為中心轉為以乘客為中心，駕駛員的角色會不斷弱化。我認為，真正實現全面智能化，我們仍然有很長的路要走。

智能座艙人機交互技術革命

車載語音交互已經成為智能汽車標配

車載語音交互逐步走出單純「控制方式」的狹隘理解，走向更豐富的使用場景。前面的文章曾經介紹過Nuance，在2017年年初的CES展上，Nuance宣布Dragon Drive新增人工智慧和汽車助手功能，提升高級語境化和個性化車載體驗，包含時刻聆聽的多乘客對話功能和基於人工智慧的信息收發功能以及更多駕駛員個性化選項。具體來說，Dragon Drive的認知推理功能可以將智能虛擬個人助手深入集成到人機界面中，從而聆聽、理解、推理並做出反應。憑藉來自汽車和駕駛員的語境化和情境化數據，Dragon Drive所提供的汽車助手能夠主動推薦導航路線、興趣點、音樂等內容。值得一提的是，新擴展的Automotive Assistant（汽車助手）功能增加了汽車助手服務對象，可以涵蓋車內的所有乘客。通過多乘客交互解決方案，汽車助手能夠利用Nuance的「喚醒詞」技術與車內的多名乘客進行對話，通過聲紋驗證識別乘客身份。

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據悉，全新榮威ERX5、寶馬均支持普通話的對話型語音界面集成了基於深層神經網路的Dragon Drive（聲龍駕駛）本地嵌入-雲端混合式語音識別和自然語言理解技術，並具有語音信號增強和語音合成功能，讓系統能夠以更加直觀智能的方式對語音指令進行聆聽、理解並做出回應，最終實現對駕駛員干擾的最小化。

雖然當下的智能語音交互市場整體處於剛剛成熟的時期，像智能車載這樣的垂直領域還處在爆發之前的最後一絲寧靜之中，但未來的智能車載市場前景十分廣闊不可限量。根據易觀數據的分析，到2023年之前車聯網的滲透率將會超過50%。同時，智能語音交互也必然會取代手動控制成為自動駕駛汽車的標準配置。到那個時候，無論老人還是小孩，任何人都不需要在為駕駛汽車而煩惱，語音交互將帶領我們進入一個真正的智能時代。 隨著越來越多的功能和技術被集成到人機界面，系統將變得越來越複雜。而車載語音，將會實現科幻電影中的人機對話那樣，順暢、自然、易於理解。

3D Touch結合手勢

駕駛員可以使用顯示在屏幕兩側的觸摸式3D元素，如觸摸滑條頻繁使用的功能：音量或溫度的設置，而不必從顯示器中的菜單中導航。基於力感測器的觸覺反饋可以防止駕駛員在與3D元素交互時發生誤操作。通過數學演算法識別人類手勢，用戶可以使用簡單的手勢來控制或與設備交互，通過手勢發出指令操控汽車。其中，二維手勢為簡單手勢識別，可以智能識別出幾個靜態的手勢動作，如握拳或五指張開等。三維手勢識別增加了Z軸的信息，可識別各種手型、手勢和動作。全息投影與手勢結合實現隔空手勢操作，不需接觸屏幕就可以操控相應的指令，在空中投影屏上操控。3D Touch結合手勢識別與控制，可玩性很強，但似乎噱頭居多，並無卵用，即使在真實場景下，手勢控制除了體感遊戲外，很多需求都是偽需求。

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交互界面無處不在

車載界面帶來更強烈的視覺衝擊。界面設計外延擴大，不同於現有儀錶盤和大熱的中控大屏，未來座艙內屏幕從布局到數量將有全新的可能。可交互的屏幕可以在中控台、扶手台、後排、車門、車窗的任一位置，滿足每一位車內乘客的出行需求。多屏聯動延伸至手機端，通過專門的連接設備互相連接轉換，可將某一屏幕上的內容轉移到其他屏幕顯示，實現屏幕共享。

區塊分區可將重要信息放在直視位置以減少注意力轉移，如果實現前方屏幕打通，則可以將將娛樂社交放在副駕，位置不同，信息分步也不同。駕駛者可依據優先順序、喜好程度對車載界面進行自定義。曲面屏幕技術的發展給創造各種異形曲面創造了可能，曲面屏是一種採用柔性塑料的顯示屏，目前主要通過OLED面板來實現。相比直面屏幕，曲面屏幕彈性更好，不易破碎。將中控屏幕轉為曲面觸摸屏可提升大尺寸屏幕下屏幕橫向跨屏操作的體驗、增大屏幕可視角度。

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靠近車輛時，汽車可感知識別車主身份，在車窗上顯示問候信息，續航里程，行程安排以及路線推薦等信息。車窗內壁屏幕可與乘客互動，通過觸控面板、影像擷取、傳輸等科技，能使得乘客與窗外的景物互動。此外，車窗還具備繪圖，縮放捕捉及導航定位等功能，通過Wi-Fi連接，可以將支持的手持設備屏幕鏡像映射到顯示屏。信息娛樂系統為某些設計提供了后座娛樂功能，為車內所有乘客提供多顯示，多內容支持，而這些功能的實現，都有賴於車內各種各樣的界面，讓各種功能得以實現。

生物識別技術保證駕駛安全

未來車輛用戶個性化體現更加明顯，座椅、方向盤等依據用戶需求隨意配置。如娛樂模式下，車窗展示影像時，座椅旋轉至車窗方向同時調節座椅角度使之更加符合 。方向盤依據駕駛情況向前伸出或移向副駕。視覺顯示方面，任一屏幕顯示內容可按喜好程度排序。而這一切都為某個特定的身份ID服務。身份ID可幫助車輛與家中、工作場所的智能設備連接，同步信息。在更換車輛時，ID也起到了相同作用。新車獲得了用戶在前一輛車的所有配置信息後，可在駕駛者使用前將座椅角度，屏幕顯示等調節至相同參數。可對人類指紋、面部以及其他特徵進行識別，從而對其身份進行核實。檢測駕駛者開車時的身體狀況（如心率、血壓、疲勞程度、血液酒精含量、可能出現的癲癇發作等），監視駕駛人員是否處於疲勞駕駛狀態，為司機、乘客以及公眾安全帶來更高的保障。

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AI加持下的AR和HUD變得更智能

未來智能座艙將是一個高度集成的系統。ECU的應用使駕駛艙控制器可以將手勢和語音識別以及ADAS（高級駕駛員輔助系統）等功能進一步的演變相集成。數字座艙通過MCU與ECU進行通信，獲取汽車各個關鍵組件的實時信息，並通過人機交互以更直觀的方式通告給駕乘人員。隨著大數據分析和人工智慧技術的應用，數字座艙能提供的信息和反饋將越來越實時和高效。基於人工智慧（AI）的駕駛員識別技術現在已經存在，可以根據用戶的喜好自動配置駕駛艙和汽車。智能演算法能夠學習過濾和優先處理內容。其中，帶有導航和增強現實（AR）的HUD是另一個新興領域。除了信息娛樂系統之外，HUD還可以將信息娛樂系統的某些功能（如導航和來電信息（電話））分離到HUD，從而使駕駛更加專註。

豐富多樣的控制和交互方式對駕駛員的熟練掌握提出了更高的要求，許多噱頭或者偽需求一直存在，尤其是在中國。不過，在探索的道路上多一些嘗試沒有錯，敢於試錯對主機廠來說是一件好事。隨著智能化和數字化和自動化水平的不斷提高，智能座艙的用戶體驗將會是主機廠佔領市場份額的關鍵點，在人工智慧和物聯網、新能源的加持下，如何通過技術手段實現自然而然的、無意識的交互，從而最大化的完善座艙用戶體驗，在短時間內仍然會面臨多種挑戰和矛盾。但是，不就是因為有問題需要解決，才會有好的解決方案出來嗎，你們說呢？

題外話：我們建了一個汽車HMI的微信群，是一個不到200人的小圈子，裡面都是企業的HMI設計團隊和汽車交互領域的科研人員，如果您是企業的HMI設計師、相關從業人員或科研人員，非常歡迎加我微信入群交流，微信號：tangjide。

參考：

Sagar:TECHNOLOGY Harman showcases Digital Cockpit at CES 2018

Tushar Chouhan:Futuristic Digital Cockpit Solution by Samsung and Harman

electronics:Revolution of Automotive Cockpit

See Whats Driving the Future: Continental Cockpit Vision

Sean Szymkowski:Hyundai details its Intelligent Personal Cockpit concept at CES

TMTPost:Harman』s New-Generation Intelligent Cockpit – Based on Intel』s Computing Platform

Cockpit 2025

張人傑：汽車數字座艙的 9個創新機會和 1個融合趨勢

miyaliu：汽車的未來從這裡開始 CES 2018汽車科技搶先看

facecar：駕駛座艙HMI淺析

Ayrton Boldt：Report on the Car HMI Europe 2018 – by Peter R?ssger, beyond HMI

符健：智能駕駛艙定義未來汽車人機交互新體驗

MOMOUX：一篇文章讀懂數字化駕艙

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