2022年中国智能座舱行业研究报告.pdf

应用渗透率提升，多屏互联成为趋势2022年中国智能座舱行业研究报告概览标签：智能座舱、智能汽车、人工智能、人机交互、车联网、自动驾驶、GNSS、高精度定位、车载操作系统、车载信息娱乐系统、车载信息显示系统、中间件、虚拟机、智能座舱芯片、液晶仪表、HUD、流媒体后视镜华阳集团、德赛西威2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理智能座舱：智能座舱，即智能化的汽车驾驶与乘坐空间，包括多种软硬件，如应用程序、操作系统、中间件、HMI交互窗口、座舱域控制器、SoC芯片等。用户通过摄像头、麦克风等硬件输入信息、或通过传感器感知信息，再由芯片通过分析用户感知、行为进行主动决策，最后通过显示屏、仪表等实现输出，完成了车、路、人三方面的智能化，并将数据储存至云端，以实现对资源的有效适配。智能汽车：智能汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。人工智能：人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人机交互：人机交互、人机互动是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。车联网：车联网的概念源于物联网，即车辆物联网，是以行驶中的车辆为信息感知对象，借助新一代信息通信技术，实现车与X（即车与车、人、路、服务平台）之间的网络连接，提升车辆整体的智能驾驶水平，为用户提供安全、舒适、智能、高效的驾驶感受与交通服务，同时提高交通运行效率，提升社会交通服务的智能化水平。中间件：中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源共享、功能共享的目的。液晶仪表：液晶仪表是指将传统机械仪表盘替换成一整块液晶屏幕向驾驶者展示车辆行驶信息的设备，取消了传统的物理指针，全部通过电子屏幕展示。名词解释（1/2）2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理虚拟机：虚拟机指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在实体计算机中能够完成的工作在虚拟机中都能够实现。在计算机中创建虚拟机时，需要将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存容量。每个虚拟机都有独立的CMOS、硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。GNSS：GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。HUD：抬头显示简称HUD，又被叫做平视显示系统，是指以车辆驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。它的作用，就是把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的风挡玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。流媒体后视镜：流媒体后视镜是外设电子类产品，能够通过车尾高位刹车灯旁边的摄像头，把后面的画面传递到后视镜上（道理等同于倒车影像）。它有两个特点，第一是让后方视野更宽阔，观察后方视线不再被车内物体（如头枕、后排乘客和货物等）阻挡，第二是数字化景象显得外观酷炫，提升整车档次。名词解释（2/2）2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业市场概述基本概念与产品构成智能座舱 是将车里更新改造成一个数字化平台，传统式的汽车座舱只可以用于标示各种各样驾驶工作状况，而智能座舱关键的特征就反映在智能化两字上。智能座舱主要由 底层架构、应用软件、座舱电子 三部分组成，座舱芯片、操作系统、中间件等构成座舱的底层架构，决定整个座舱系统的性能及结构；座舱具体功能则由车载地图、语音交互以及终端APP等应用软件以及信息娱乐系统、液晶仪表、HUD、流媒体后视镜、座舱域控制器等座舱电子硬件共同实现。智能座舱与传统座舱相比，以液晶仪表盘和大尺寸中控屏代替机械仪表盘和传统中控屏，以触控交互代替物理按键，信息娱乐功能更丰富，安全度、集成度与智能化程度明显提升。资料来源：盖世汽车，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心传统座舱智能座舱仪表盘机械仪表盘液晶仪表盘交互方式按钮交互触控交互中控屏尺寸小大实现功能简单的导航、影音功能信息娱乐系统安全度低高集成度低高智能化程度低高传统座舱与智能座舱对比仪表显示系统抬头显示系统（前后）中控屏视觉感知系统车载娱乐信息系统语音交互系统流媒体后视镜其他部件或软件车联网模块控制台门板智能座椅空调净化系统车载信息娱乐系统抬头显示系统液晶仪表盘方向盘流媒体后视镜人机交互模块智能座舱示意图智能座舱典型功能资料来源：HIS Markit，行行查研究中心2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业发展历程汽车座舱将向智能化方向推进上世纪80年代时期，博世即联合英特尔开发CAN总线系统，用于车内ECU的数据通信；到90年代初，车载嵌入式电子产品种类逐渐丰富，车载操作系统得到应用；2001年宝马引入中央显示屏，标志着液晶屏正式进入汽车座舱；2018年伟世通在CES上发布智能座舱系统SmartCore，代表主流域控制器方案开始向市场推广；2020年智能座舱方案陆续面市，包括主机厂、供应商及科技互联网公司纷纷进军智能座舱领域。从产品形态看，传统座舱到智能座舱变化主要体现在：硬件层面：中控和仪表可以实现一体式的多屏联动，屏幕尺寸更大、分辨率更高，也出现了不少新增硬件，如抬头显示仪（HUD）、流媒体后视镜、副/后排娱乐系统等；软件层面：手机端的应用生态也逐渐被移植到座舱内，包括导航、语音助手、人脸识别、音乐等，同时驾驶员监测系统（DMS）、360环视等ADAS相关功能也被融合进来。1924200120062014201520182020车载收音机车机最早指的是车载娱乐信息系统(IVI)，IVI的前身追溯至车载收音机中央显示屏2001年宝马引入中央显示屏，液晶屏入住汽车座舱车载导航2006年美国开放GPS民用化，基于触屏显示的导航功能成为推动座舱电子化的强劲动力HUD2014年HUD厂商Navdy发布集导航显示、语音交互、手势操控等功能于一体的后装HUD产品Carplay2015年安卓Auto和苹果Carplay分别发布座舱域控制器2018年伟世通发布智能座舱系统SmartCore，基于域控制器整合中控和仪表等座舱零部件智能座舱系统方案威马携手高通发布Ideal 4;阿里旗下斑马网络发布新一代智能座舱系统;华为智能座舱解决方案发布，三大平台应用于汽车领域;等传统座舱：分散、独立智能座舱：集中、整合收音机多媒体导航音频播放器视频播放器远程信息处理车辆管理系统智能座舱发展历程资料来源：行行查研究中心2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业系统架构以智能网联技术提升驾驶体验从智能座舱研发环节来看，主要涉及到软件工程和硬件工程：软件工程 包括操作系统基础软件（虚拟化等）、智能基础（用户画像、情景感知、多模态融合交互等）、应用开发（Android为主）、仪表软件开发（QNX为主）、TBOX软件开发（Linux）、云服务（信息安全等）；硬件工程 包括显示硬件（屏幕HUD等）、交互设备、摄像头、通信单元/网关、座舱域控制器等。应用层软件系统驾驶舱系统硬件液晶仪表盘语音识别HUD流媒体后视镜信息娱乐系统其他系统人机交互技术软件IVI触控显示屏后座娱乐系统智能座椅空调系统智能音箱中间件虚拟Hypervisor人脸识别触摸识别手势识别虹膜识别生物识别操作系统QNX/Linux操作系统Android/AliOS智能座舱芯片+AutoSAR智能座舱的系统架构智能座舱的智能化和网联化资料来源：盖世汽车，行行查研究中心智能驾驶智能感知智能决策控制执行智能决策与控制数据传输与处理人工智能人机交互车载终端通信网络平台技术大数据技术智能化技术网联化技术智能座舱由多方参与建设，座舱是出行服务的载体，座舱的智能化是目的，而网联化是关键手段。智能化方面，汽车具备智能的人机交互，如语音、手势、图像及其他生物特征的交互。网联化方面，智能汽车必须支持多元异构化通信网络的数据传输和管理，为车辆提供多网络的数据接入能力，实现车辆自身数据与外界数据的融合交互。资料来源：行行查研究中心2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程应用软件层位于架构最顶层应用软件层位于软件层次结构的最顶层，根据场景以及定位性能的需求不同，车辆定位方案是多种多样的。在大多数的车联网应用场景中，通常需要通过多种技术的融合来实现精准定位，包括GNSS、惯性测量单元（IMU）、传感器以及高精度地图等。资料来源：中国信通院，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心三种高精度定位技术手段技术优势局限卫星定位（GNSS）全局、绝对定位；低成本信号易受干扰；不能解决头部问题地图匹配（MM）位置约束；场景化提升定位精度，本身无定位能力；解决部分偏航重算问题惯性导航（IMU）输出连续可靠；无需外部依赖误差累计发散；解决无法定位问题高精度定位系统运作原理与体系架构GNSS 是最基本的定位方法。考虑到GNSS在遮挡场景、隧道以及室内的不稳定（或不可用），其应用场景受限于室外环境，因此GNSS或传感器等单一技术难以满足现实复杂环境中车辆高精度定位的要求，无法保证车联网定位的稳定性。因此还需要其他技术手段例如惯性导航（可实现无源定位）、高精度地图等，以满足高精度定位需求。北斗系统依托5G基站辅助定位+北斗地基增强系统，可满足车联网对 高精度、高可用性定位 的需求。此外车用北斗导航应用丰富，包括地图导航定位、互联网约车、车辆监控、物流调度服务、汽车租赁和汽车综合服务等业务，可以说北斗系统使人们的出行将更加安全可靠。2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程车载操作系统（1/2）车载操作系统 对下管理硬件，对上提供软件运行的支撑环境，提供人车交于接口。操作系统能够调动、管理整车硬件资源，适配性强，可以快速实现跨品牌车型落地。同时，专属的操作系统能够为汽车场景孕育统一的生态。不同于手机系统，汽车的操作系统既要具备“上下层打通”能力，包括管理处理器芯片、边缘计算设备不各种传感器；二是“横向贯通”能力，支持智能硬件实现跨应用、跨终端、跨系统的无缝数据覆盖与连续的智能服务。同时汽车级的系统在可靠性、成本、开发周期和交于上都有更高的要求，车联操作系统的层级也较手机系统更复杂。资料来源：行行查研究中心车载操作系统层级应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核Hypervisor硬件地图车机桌面账户在线音乐用户界面控制系统控制本地API车辆诊断导航引起车辆总线手机连接电源管理音视频处理网络管理安全管理硬件抽象层Linux内核设备驱动A虚拟机B虚拟机SoC内存屏幕车载操作系统网联系统组件应用1操作系统1硬件应用2操作系统2硬件车内通讯总线应用1应用模块/平台1中间件内核操作系统硬件应用2应用模块/平台2中间件内核操作系统硬件车内通讯总线为开发提供框架，开发工具和应用接口等通过API管理汽车特有的硬件驱动硬件仅仪表辅助驾驶系统车载影音系统内核操作系统汽车操作系统传统架构汽车操作系统趋势架构适应不同功能需求，有利于扩展最新应用避免重复开发，减少代码数量，使得操作系统高效安全车载操作系统架构演变资料来源：行行查研究中心2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程车载操作系统（2/2）汽车底层操作系统目前已经形成 QNX、Linux、Android 三大阵营，WinCE市场份额或逐步降低。其中QNX属于黑莓公司，安全性、稳定性极高，主要搭载在对稳定性要求高的汽车仪表盘上，但由于其需要授权费用，且系统不开源，多应用在较高端车型上。Linux在1991年正式发布，系统代码完全开源，能够实现定制开发，主要用于车载娱乐系统上。Android系基于Linux内核进行开发，随着Android在智能手机等移动终端渗透率提升，生态开发者逐渐增多，应用生态也趋于完善，同时由于兼容性较好，Android也被广泛搭载着在车载娱乐系统。不同类型车载操作系统架构主要有三种：标准的定制化操作系统：从系统内核到应用程序层进行深度重构，将硬件资源进行整合优化；ROM方式：基于需求定制汽车服务及以上层级，下层则基于Android等系统自由架构；超级APP方式：只在应用层调用系统已有接口实现相关功能，其余层级则完全沿用已有系统架构。资料来源：行行查研究中心资料来源：行行查研究中心车企开发不同类型车载操作系统架构三大基础车载底层操作系统车载OS优势劣势现状与趋势合作企业QNX安全性、稳定性能高，实时性强，开发支持良好生态系统弱，且需要授权收费，只应用在高端车型市占率超过50%，功能安全性出众通用、雷克萨斯、路虎、大众、丰田、宝马、现代、福特、日产、奔驰Linux性能稳定，易于裁剪、方便定制、高效灵活应用生态不完善，技术支持差、开发周期长随车联网ADAS介入，将得到进一步发展丰田、日产、特斯拉Android手机端应用生态强大，已推出车规级操作系统安全性、稳定性较差，无法适配仪表盘等安全性较高的部件市场份额逐步增加奥迪、通用、本田、蔚来、小鹏、吉利、比亚迪、英伟达资料来源：CSDN，汽车纵横，行行查研究中心汽车操作系统特点主要案例基础型OS赋予操作系统最基本的功能，负责管理系统的内存、进程、驱动和网络系统等，决定整个操作系统的稳定性和性能QNX、Linux、Android等定制型OS在基础型OS的基础上进行深度定制开发，例如修改内核、程序框架、硬件驱动等AliOS、鸿蒙OS、特斯拉Version、大众VW.OS等ROM型OS在基础型OS基础上作有限度的定制开发，不涉及内核、底层驱动等修改，通常仅更新修改原生基础型OS自带的应用程序大多数车企开发的操作系统，如吉利GKUI、蔚来NIO OS、比亚迪DiLink等汽车操作系统三大层次完整车载操作系统架构定制方式ROM方式超级APP方式应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核虚拟机硬件应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核虚拟机硬件应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核虚拟机硬件应用程序云服务应用程序框架汽车服务车辆控制标准系统服务系统内核虚拟机硬件2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程车载信息娱乐系统车载信息娱乐系统（In-Vehicle Infotainment，IVI）是智能座舱的重要组成部分，搭载车载专用中央处理器，是基于车身总线系统和互联网服务，形成的车载综合信息处理系统，通过专门的车载处理器和操作系统来对整个车载信息娱乐设备进行协调和控制。能够实现包括 导航、实时路况、IPTV、辅助驾驶、故障检测、车辆信息、车身控制、移动办公、无线通讯、基于在线的娱乐功能 及 TSP服务 等一系列应用。车载信息娱乐系统由硬件底层、操作系统层、中间件层、应用层和人际交互层组成，实现了功能的智能化集成。资料来源：行行查研究中心资料来源：行行查研究中心同步精确定位实时路况最佳路径3D路线指引三位导航地图精准导航等监控防盗呼叫服务道路救援远程诊断辅助驾驶车辆保险座椅及空调控制等收音机音频播放视频播放移动电视电子相册游戏等蓝牙通讯WiFi车载短信电子邮件车载微信移动办公智慧加油车内支付购物消费购买电影票订餐机票等导航定位车辆服务多媒体通讯社交生活服务车载信息系统车载信息娱乐系统车载娱乐系统车载信息娱乐系统构成人机交互层应用层中间层操作系统层硬件底层实体按键、语音识别、生物识别等车辆服务：导航，娱乐内容:音乐、广播各类组件和接口，以实现应用层的所有功能区域，包括CAN/MOST协议线、蓝牙配置、WIFI、USB、以太网接口等QNX、Linux、Android、HOS、Ali OS等以车载专用处理器为核心的硬件平台，与车身总线系统相连；车身总线系统通常采用CAN bus总线协议并提供CAN bus接口或 UART接口车载信息娱乐系统架构2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程中间件中间件 是一种独立的系统软件或服务程序，位于客户机服务器的操作系统之上，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，管理计算资源和网络通信。作为连接应用软件和操作系统的桥梁，中间件能够屏蔽基础硬件、操作系统和通讯协议的异构性，为应用开发者提供统一的、标准的交互界面，因此称为“软件的软件”。在现代分布式计算架构下，中间或Middle实际指代中间件在应用系统结构中居于各类应用与操作系统之间，是一种为分布式计算环境提供通信服务、交换服务、语义互操作服务等系统之间协同集成服务，解决系统之间互连互通问题，帮助用户灵活、高效地开发和集成应用软件的基础型软件。资料来源：CSDN，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心应用软件应用软件应用软件中间件中间件中间件操作系统操作系统操作系统通讯系统特定API接口标准API接口中间件处于操作系统与应用软件之间功能特点共性凝练和复用应对海量访问中间件将大部分应用都需要使用的网络通信、数据交换、服务调度、系统集成、事务管理等公共逻辑功能集于一体，并提供多种接口和协议，可在极为宽广的范围内将客户机与服务器进行高效组合，极大的减轻了服务器（数据）层的负担，实现对用户高并发访问的快速处理和响应。屏蔽异构性实现互操作中间件统一了网络协议和通信机制标准，解决了二层结构中不同系统之间不能有效地集成，互操作性不好的问题。这种模式的成功应用已为许多国际大型企业在应用的开发和部署方面节省了大量的时间和金钱。由此促使越来越多的系统开发商和用户采用三层结构模式开发和实施其应用。提高系统安全性加密传输通过使用中间件，一方面客户端不再与数据库直接连接，极大的提高了系统的安全性。同时，中间件可对传输中的数据进行加密，通过加入安全协议、签名认证等措施，有效提高数据传输的安全性，从而保障了数据安全；另一方面，可以极大有效提高计算资源和网络通信的效率，从而为各类分布式应用软件共享资源提供支撑。中间件的功能2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业软件工程虚拟机（Hypervisor）虚拟机Hypervisor 亦称为VMM（virtual machine monitor），是运行在物理服务器和操作系统之间的中间层软件，将操作系统和硬件剥离的方法，使得多个操作系统可以共享一个硬件系统。Hypervisor虚拟化并提升了系统的稳定性和安全性，提高了闲置资源的利用率。Hypervisor 技术的引入，使得硬件和软件资源可以按照产品需求，灵活的在不同的GUEST OS中分配。在智能座舱域控制器中，由于针对不同功能有不同级别的要求，从而需要不同的操作系统来支持。目前常见的虚拟机包括黑莓的 QNX，英特尔主导的 ACRN，Mobica为代表的 XEN，松下收购的Open Synergy的 COQOS，德国大陆汽车的 L4RE，法国VOSyS的VOSySmonitor，其余还有很多，包括Green Hills的Integrity，日本的eSOL，SYSGO 的Pike，Mentor的Nucleus，三星哈曼的Redbend，EPAM的Xen；QNX公认是最成熟安全程度最高的座舱虚拟机操作系统，不过收费较高，包括入门费、席位费、服务费和授权费（按屏幕量收费），QNX虚拟机采用虚拟CPU模式。资料来源：网络公开资料整理，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心Hypervisor（虚拟机监视器）主芯片虚拟机1液晶数字仪表操作系统1虚拟机2智能天线操作系统2虚拟机3TBOX操作系统3虚拟机4HUD操作系统4虚拟机5智能车机操作系统5公司入门费安全等级SOC平台优点典型量产车型Tier1支持中国供应商QNX黑莓21万美元ASIL D 英特尔A3900系列、NXP LMX8系列、高通820系列、瑞萨R-CAR3可自我分配，最大化利用硬件资源；各OS之间共享I/O界面，减少开发周期降低成本；路虎卫士、广汽AionLX伟世通、电装、博世中科创达、南京诚迈ACRN英特尔与Linux基金会免费/英特尔E39000、A3900系列轻量级尺寸小；可直接运用于裸机长城F7、红旗、奇瑞星途三星哈曼、Aptiv、东软、LG英特尔（中国）XENMobica、ARM免费/联发科MT2712三屏座舱电子系统，集成TomTom的导航系统，可让OEM保留数据IP一边未来丰田部分低端车型Mediatek、LG/L4RE德国大陆免费/瑞萨R-CAR3/大众迈腾等德国大路汽车/VOSySmonitor法国VoSyS免费ASIL C联发科MT2712、瑞萨R-CAR3、瑞萨RZ/N10轻量级；支持多个行不同类型不同安全等级的操作系统/COQOS松下Open Synergy15万美元ASIL B高通S8155、NXP LMX8、NXP S32G、瑞萨R-CAR3可用于自动驾驶和自适应Autosar日产部分高端车型松下、弗吉亚电子（歌乐和Parrot）上海智允信息目前主流虚拟化软件虚拟机结构示意图2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业硬件工程座舱芯片:满足多屏场景需求座舱SoC必须符合当前智能座舱发展，需要支持更多显示屏，支持更多AI功能，与ADAS融合，提升功能安全等。智能座舱芯片为多个操作系统在一颗芯片上运行带来了可能性，并且可同时支持液晶仪表屏、中控娱乐屏、副驾娱乐屏等在内的多屏功能，以及实现语音识别、车辆控制等功能。智能座舱芯片，主芯片为 SoC，高度集成CPU、GPU、NPU等多个模块。座舱芯片玩家包括传统电子厂商和消费电子厂商。传统电子厂商包括瑞萨、恩智浦、德州仪器等；消费电子厂商包括高通、英特尔、联发科、三星等，高通 是智能座舱芯片领域的绝对领导者。资料来源：行行查研究中心目前主流智能座舱SoC芯片全梳理瑞萨NXP德州仪器高通联发科英特尔三星型号R-CAR H3i.mx8QMJacint o7820ASA8155PMT 2712A3960Exynos Auto 8890制造工艺16纳米28纳米16nm14nm7纳米28纳米14纳米14nm内核86648648CPU算力/DMIPS40k26k22k45.2k85k22k42k/GPU频率600MHZ850MHZ750MHZ624MHZ700MHZ900MHZ650MHZ/GPU算力/GFLOPS288128166.45881142133216/车规级AEC-Q100 ASIL-BAEC-Q100 ASIL-BAEC-Q100 ASIL-BAEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100AEC-Q100/主要合作Tier 1伟世通、博世、大陆、电装、弗吉亚航盛、博世、博泰、华阳大陆、弗吉亚、现代摩比斯博世、大陆、电装、德赛西威、华阳、航盛、LG、三菱电机、松下、伟世通、阿尔派/三星哈曼、安波福、电装、博世、松下、三菱电机三星哈曼部分车型大众等广汽等福特等奥迪、本田等丰田低端车（待定）红旗、特斯拉奥迪等2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业硬件工程车载信息显示设备:液晶仪表车载仪表盘的发展经历了纯机械仪表、电气式仪表、模拟电路电子式到全液晶仪表盘的演化。相比传统仪表，液晶仪表增加了和显示相关的部件，比如GPU、显示屏等，部分还增加了以太网接口等网络模块。液晶仪表盘主要显示和驾驶相关的信息，例如车速、发动机转速、电量以及实时导航等。不同于中控屏，仪表盘属于汽车安全件，具有更高级别的车规级安全要求，因此在操作系统的选择上倾向于QNX或Linux。液晶仪表盘的面板种类同样分为LCD和OLED，目前TFT-LCD应用较多，OLED是未来发展趋势，因其具备高清晰度、高对比度等优势。资料来源：基于QNX操作系统的汽车全液晶仪表开发，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心操作系统支架仪表前底座处理器散热组件主板显示屏液晶仪表总成功能具体说明基础模式仪表盘车速、油量、功耗、电量车辆信息3D车模；胎压信息；ODD/DTE；平均油耗、保养里程、瞬时油耗、平均速度温度室外温度时间当地时间导航模式导航信息2D/3D地图；辅助导航信息；TBT信息仪表盘车速、功耗车辆信息ODO/DTE；齿轮位置时间当地时间温度室外温度ADAS信息前方碰撞预警、盲区监测、车道偏离预警使用模拟信号触发ADAS动画效果仪表中控互动音乐信息专辑封面；播放状态；已播放时长导航TBT信息TBT图标与文字提示液晶仪表的构成液晶仪表的主要功能资料来源：中科创达官网，行行查研究中心汽车仪表内核类型任务模式内核大小可靠性切换耗时中断延时QNX抢占式4095进程；327线程；256优先级约12K99.999%3us3.3-4.4us嵌入式Linux非抢占式222进程；1024线程；1-5200最小约134K一般大于10ms约10msMC/OS-II抢占式单进程；256线程；2562-10K很高大于10ms约10msVxWorks抢占式单进程；256线程；256最小约8K99.999%小于1ms约10msWinCE抢占式32进程；32最小约200K一般大于10ms10-100ms汽车仪表OS对比2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业硬件工程车载信息显示设备:HUD（1/3）HUD（Heads Up Display）即抬头数字显示仪，又称平视显示系统，是智能座舱的一部分，将重要信息映射在风窗玻璃或是全息半镜上，免去驾驶员在驾驶过程中低头查看仪表盘的风险。常规来说，透明显示屏+投影技术 就可以实现抬头显示功能。按成像的方式进行分类，HUD主要分为 C-HUD、W-HUD、AR-HUD，与C-HUD相比，W-HUD、AR-HUD将信息投影至前挡风玻璃上，显示效果更加一体化、信息内容更加丰富，且在车辆碰撞后不易造成二次伤害。资料来源：大陆集团公开资料，盖世汽车，行行查研究中心HUD分类对比 C-HUD 显示屏为放置于仪表上方的一块透明树脂玻璃，一般会根据成像条件对这块玻璃进行特殊处理，通常做成楔形来避免玻璃两面的反射重影,可以有效控制成本，提高显示效果。但CHUD 置于仪表上方，在车辆碰撞时会对驾驶员产生二次伤害，不利于车内安全。W-HUD 通常采用高亮度发光二极管（HBLED）作为背光源，并使用1.5-3.1英寸的薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）作为图像源，供应商需要掌握W-HUD的电子和光学要求，目前只有少数供应商具有生产W-HUD的能力。W-HUD具有高对比度和亮度、丰富的内容，以及良好的实用性。AR-HUD 其实也是W-HUD系统的一类，目前仅在豪华车型中采用。真正的AR-HUD集成了驾驶员监控和前向物体识别系统，具有数据融合和图像处理功能，可提供实时图像校正。C-HUD（组合型抬头显示）W-HUD（挡风玻璃型抬头显示）AR-HUD（现实增强型抬头显示）原理算法软件处理后，由投影仪投射至树脂镜片算法软件处理后，由投影仪投射至经PUV处理的前挡风玻璃的一部分AR-HUD使用增强投影面，通过数字微镜元件生成图像元素，同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向挡风玻璃视觉显示区域透明树脂玻璃前挡风玻璃前挡风玻璃最大成像尺寸514104155投影范围小较大，仅支持2D显示大，可投影于整个前挡风玻璃，可显示和标注远处信息，3D增强显示投影内容少：车道显示、车速、简单导航信息较多：车况、车速、部分ADAS信息多：信息量大、质量高投影质量较差，存在镜片和玻璃色差，影响安全驾驶。另外，车辆碰撞时仪表上方的设备会二次伤害驾驶员无色差，图像更明亮清晰AR完全融合实景和车载功能，实时导航、预警，更安全高效最大投影距离23m45m15m图像生成技术TFT技术TFT/DLP技术TFT、DLP或MEMS技术角分辨率70px80px80px最大亮度12000cd/平米15000cd/平米15000cd/平米特点成像距离小，显示内容有限；成像距离近，位置低；车辆碰撞易造成二次伤害；价格低，安装便利光学结构复杂，成本高；投影距离近，成像大小7-12寸；能实现量产，现主流HUD成像大小9-55寸，投影距离远；成像直观，融合ADAS系统；需要强大的算法，成本高；准备量产阶段，未来主流2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业硬件工程车载信息显示设备:HUD（2/3）HUD所投影的信息主要是汽车的行驶状况指标，比如仪表盘上所显示的车速、油量等信息。通过HUD实现智能驾驶的目标，赋予其更多的功能，包括导航、短信、电话、邮件等，甚至加入简单的互动，让汽车成为类似智能手机的移动终端。HUD的原理类似于幻灯片投影，由投影仪发出光信息，经过“反射镜”反射到“投影镜”上，再由“投影镜”反射到“挡风玻璃”，人眼看到的是位于眼前2-2.5米处的虚像，给人的感觉就是信息悬浮在前方路上。资料来源：电子发烧友，行行查研究中心资料来源：车载HUD界面的信息架构与视觉设计，行行查研究中心虚像投影镜反射镜司机前挡玻璃车载HUD显示内容车载HUD的成像原理核心信息环境信息汽车时速发动机转速燃油油量自动挡档位车外温度瞬时油耗增强功能：天窗状态等激活显示指示信息：转向指示等警示信息：燃油不足等胎压监测泊车辅助水平仪等常规显示提示信息车辆信息外界信息出行安全生活智能办公娱乐功能定位导航行人/障碍物检测车道保持辅助车距信息交通信号前车碰撞预警蓝牙电话车位信息等视频会议文档邮件等音乐互联网应用水温2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业硬件工程车载信息显示设备:HUD（3/3）按照投影单元（PGU）分类，目前HUD投影技术包括TFT-LCD投影、DLP投影、LCOS投影以及MEMS激光投影四种。资料来源：行行查研究中心LCD投影DLP投影LCOS投影MEMS激光投影原理利用液晶的光电效应，即外加电场改变液晶单元的透光率或反射率，液晶板作为光的控制层，利用光源穿过LCD作调变，属于被动式投影方式。以反射式DMD芯片为基础，是一种纯数字的显示方式，每一个像素点都是由数字式控制的3原色生成，每种颜色有8位到10位的灰度等级。利用LCOS面板来调变由光源发射出来投影至屏幕的光信号，但发射出来的光并不会穿透LCOS面板，属于反射式。将RGB三基色激光模组与微机电系统相结合，其投影原理是以RGB三色激光二极管编译图像成激光，再通过二轴扫描MEMS镜扫描成像。优势工艺技术成熟，相关法规成熟生命周期长，量产成本便宜方便应用于AR设备体积小，大视场，性能高画面细腻，亮度、颜色饱和度等表现较佳反射式，光利用效率达40以上分辨率高，色域宽工艺成熟后，成本低亮度高、色域广成像面积较大分辨率一般高高一般亮度低高高高对比度一般高一般高可靠性高低高低成熟度高一般低一般厂商LG、水晶光电、大陆集团、泽景电子日本精机、华阳集团、疆程、京龙睿信一数科技、华为Microvision、上海丰宝电子、浙江视境传感 TFT-LCD投影：最常见、技术最为成熟的投影技术，与LCD屏幕的原理类似，将白光光源用棱镜分为红、绿、蓝三色，经过液晶单元，达到投影的效果。因其技术成熟、成本低廉成为现阶段很多HUD的首选。DLP 投影：DLP（DigitalLightProcessing）数字光处理技术是美国德州仪器的专利技术，其投影亮度高、分辨率高、成像逼真，目前较多的前装HUD均采用此种技术。不过，由于DLP投影的是整个平面，为了提升显示效果需要针对不同的挡风玻璃，定制高精度的反射非球面镜，这也直接导致了DLP HUD成本的提高。激光投影技术：激光作为投影光源的技术，目前主要运用在室外大型投影和演出上，由于并不是全平面投影，激光投影具有色域广、亮度高、聚焦效果好的特点，非常适合投影信息简单、亮度要求高的HUD场景。并且由于激光投影属于聚焦投影，并不需要HUD匹配复杂的光学系统。但目前激光二极管对温度较为敏感，不能达到车规要求的85C的工作要求。LCOS：LCOS（Liquid Crystal on Silicon）硅基液晶技术，是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技术，可以在非常小的尺寸内显示丰富的信息，亮度、分辨率、对比度等性能都非常优越，Google Glass采用的就是这种技术显示信息。但目前硅基液晶并不能大量量产，成本太高，仅有部分工程试验HUD产品采用了这一技术。四种PGU投影技术路径2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理音源独立功放车载扬声器音频信号处理器（主机内置功放）将音频信号发送给音频信号处理器进行音量调节、频段均衡调节等之后输出对输入信号进行功率放大通过线束输出放大之后的信号，驱动扬声器中国智能座舱行业硬件工程车载娱乐设备:汽车音响汽车音响系统一般由 音源主机、功率放大器、车载扬声器 等构成，单车一般配置6-8个扬声器，部分新能源车及高端品牌配置10个以上扬声器。音源主机一般包含音源、音频信号处理器、主机内置功放等，是声音的发源处。功率放大器负责将来自主机的音频信号进行放大，用来驱动扬声器重放声音。扬声器是进行声音重放还原的装置。资料来源：搜狐汽车，行行查研究中心资料来源：行行查研究中心汽车内声学环境较一般声学环境更加复杂，原因在于车内空间相对狭小，扬声器位置及指向布置受限，且汽车内发动机等部件易产生较大噪音。整车声学表现主要取决于器材、搭配、系统布局以及调音四大因素。除了主机、功放以及扬声器等的器材性能，不同频率范围扬声器的搭配、扬声器布置的位置及指向、调音效果、软件算法的应用也会影响到汽车音响表现。构成部件分类功能车载主机常见如CD、DVD、MD、MP3等声音发源处（一般装于汽车的控制台），构成一般包括音源、声音处理芯片、功率放大器等功率放大器包括数字功放、模拟功放等，数字功放可通过电脑更好地管理功放，具备延时处理、EQ调节功能、分频功能等负责将前级音频信号进行功率放大，然后用来驱动扬声器重放声音车载扬声器按频响可以分为高音喇叭、中音喇叭、低音喇叭俗称喇叭，用来进行声音重放还原，是影响和决定车内音响性能与音质效果的重要组成部件AVAS新能源汽车低速行驶时，AVAS可发出警示音提醒行人，同时为驾驶者带来更好体验；通过汽车总线采集车速、档位等信号，感知车辆状态，并由单片机芯片或者DSP处理器处理不同声学信号算法，最终发出不同车速所对应的声音汽车音响系统的构成部件及功能汽车音响系统的构成用外置的功放来推动音箱极佳的音色与定位感2022 HangHangCha来源：行行查研究中心整理中国智能座舱行业核心技术人机交互（1/4）智能汽车传感器不断提升的同时，高算力芯片迭代速度也在加快，AI技术核心的算法模型的使用，改变了传统单模的交互方式，图像视觉感知、人脸识别、视线追踪、手势识别、情绪识别、语音感知的多维度的感知结果通过AI神经网络技术进行的融合，将汽车座舱从被动交互转变到主动交互模式，高度场景化的决策推荐模式，极大的提升了人机交互的体验。资料来源：行行查研究中心 语音：指通过单模语音交互技术，如降噪、回声消除、语音识别，声纹识别等。通过语音识别技术和文字转换技术将语音声波转换为文字信息进行解析，然后将解析好的内容转化为文字信息传达给驾驶员，从而实现语音交互。目前在多媒体娱乐、车辆控制、智能导航方面应用前景广阔。视觉：基于图像信息、ToF等传感器算法的技术如人脸识别，手势识别