智能网联汽车智能座舱技术

《智能网联汽车智能座舱技术》是“智能网联汽车核心技术丛书”中的一册。本书内容依托“杭州职业技术学院文库”，是一本全面介绍智能网联汽车中智能座舱技术的专业书籍。本书紧跟汽车科技发展的前沿，深入剖析了智能座舱技术的核心原理、关键技术、应用场景以及未来发展趋势。内容包括了智能座舱操作系统、平视显示系统、人机交互系统、车载信息娱乐系统，以及智能座舱场景设计和测评方法，内容通俗易懂，系统性强，可帮助读者全面理解智能座舱相关技术和应用。
本书适合智能网联汽车智能座舱方向的技术人员阅读参考，也可供智能网联汽车行业的政策制定者、企业管理者、科研工作者以及汽车第三方检测机构人员阅读，同时也可以作为相关院校参考教材。

纵观汽车产业的发展，已经从最初的“机械定义汽车”转变为“电器定义汽车”，再发展至“电子定义汽车”，而如今伴随信息技术的进步，汽车的电动化、网联化、自动化、智能化进程不断加快，“软件定义汽车”时代已经到来。
所谓“软件定义汽车”，其核心思想是决定汽车发展趋势的不再是力学性能的好坏、发动机驱动力的大小，而是以人工智能为代表的软件技术。软件在智能网联汽车中扮演的角色，不仅是汽车智能化的实现基础和核心驱动要素，而且是实现汽车全生命周期管理的重要支撑。因此，“软件定义汽车”是汽车产业发展的战略共识。
座舱作为汽车的重要组成部分，其智能化发展也是汽车自动化、网联化、智能化的焦点。从汽车功能需求层面来看，座舱能够接触与车辆运行相关的各种信息，其对数据的采集、处理和分析能够极大提升车辆运行的信息化程度；从用户体验层面来看，座舱直接与用户接触，其借助各种软件和设备能够满足用户的不同需求，改善用户的使用体验；从商业模式层面来看，座舱能够采集大量与用户相关的信息，将品牌理念进行具象化呈现，有助于提升用户忠诚度。因此，不难看出，在智能网联汽车时代，智能座舱是实现“软件定义汽车”的最佳入口。
在汽车智能化的升级进程中，座舱的设计理念也发生了根本性的变革。传统座舱奉行的底层逻辑是“指令与响应”，即用户通过按键等方式发送指令，后台根据用户的要求执行相应操作。智能座舱采取的理念为“识别与服务”，即座舱能够主动采集与用户需求和车辆运行相关的各种信息，并综合用户指令以及内部存储数据执行相应操作。
借助于传感器等设备以及人工智能等技术，智能座舱旨在打造一个车内一体化数字平台，为用户提供安全、高效、便捷、舒适的驾乘体验。正如一些车辆的宣传文案所言，智能座舱致力于构建的是一个“移动生活空间”。从技术实现的维度来看，智能座舱通过配置信息输入与输出系统，让人与车之间进行充分的信息交互。在信息输入方面，人脸识别、手势识别、声源定位等感知设备均能够应用于智能座舱中，使得用户不必通过物理按键或触屏，就能够发送信息；在信息输出方面，全液晶仪表盘、车载立体声音箱、三联屏、VR设备等能够应用于智能座舱中，为用户提供高效愉悦的使用体验。此外，要保证上述信息输入与输出设备的顺畅应用，高算力的芯片也是必不可少的，它不仅使得智能座舱拥有出色的“大脑”，也让用户在驾乘过程中能够获得专属的“AI助手”。
随着智能网联汽车的兴起，智能座舱这一最容易被用户感知的“第三空间”愈来愈受重视，大批的科技公司、信息通信公司、整车制造企业以及新型供应商等不断在该领域增加研发投入与商业应用，智能座舱也因此得到了快速发展，不仅技术迭代快，且新技术、新应用不断涌现。智能座舱涉及的研究领域较广，不仅有理论和技术问题，还有产品问题。因此，要想在该领域取得快速发展，就需要从用户需求出发，梳理下一代智能座舱的关键技术与基础性问题，并做好产业协同，加快构建智能座舱产业生态。
本书分别从智能座舱操作系统、智能座舱平视显示系统、智能座舱人机交互系统、车载信息娱乐系统、智能座舱场景设计、智能座舱测评方法六大维度出发，全面阐述智能座舱的系统架构、关键技术与测评方法，并辅以大量的结构图、框图和表格等，试图让读者全面掌握智能网联汽车智能座舱技术。
本书依托杭州职业技术学院“黄炎培‘大职业’教育视域下产教融合共同体汽车类专业人才培养路径研究”课题项目（项目编号：ZJS2024YB236），结合我国智能网联汽车发展战略以及未来趋势，对智能座舱产业技术进行了系统阐述。此外，本书由“高职院校汽车类专业课程思政四维教学体系构建及实践路向研究”项目支撑，迟晓妮担任该项目负责人，项目其他成员为张胜楠、邵立东、杨云、杨立峰。
此外，由于本书是“智能网联汽车核心技术丛书”中的一册，因此推荐读者结合丛书中的其他书籍对照阅读，以便对智能网联汽车产业的发展有更加全面系统的了解和更为深入准确的把握。
本书在创作过程中，疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

著者

第1章　智能座舱基本概述	001
1.1　智能座舱的概念内涵与优势	002
1.1.1　智能座舱的概念内涵	002
1.1.2　智能座舱的崛起因素	004
1.1.3　智能座舱VS传统座舱	009
1.1.4　智能座舱的分级标准	011
1.2 智能座舱系统架构与关键技术	015
1.2.1　智能座舱的技术架构	015
1.2.2　智能座舱的硬件系统	017
1.2.3　智能座舱的软件系统	019
1.2.4　智能座舱的关键技术与趋势	022
1.3　AI大模型赋能智能座舱变革	024
1.3.1　大模型与智能座舱概述	024
1.3.2　大模型重新定义智能座舱	026
1.3.3　“大模型上车”的商业模式	030

第2章　智能座舱操作系统	033
2.1　智能座舱操作系统概述	034
2.1.1　智能座舱OS的演变与特点	034
2.1.2　智能座舱OS的构成与类型	036
2.1.3　智能座舱OS的挑战与对策	038
2.1.4　智能座舱OS技术发展趋势	040
2.2　智能座舱的底层OS系统	042
2.2.1　Android操作系统	042
2.2.2　Linux操作系统	044
2.2.3　QNX操作系统	046
2.3　国内外主流车机操作系统	048
2.3.1　华为鸿蒙4.0车机系统	048
2.3.2　比亚迪DiLink系统	050
2.3.3　吉利GKUI吉客系统	052
2.3.4　特斯拉车载操作系统	053
2.4　智能汽车虚拟化关键技术	054
2.4.1　虚拟化技术的基本概念	054
2.4.2　CPU虚拟化技术	057
2.4.3　I/O设备虚拟化	057
2.4.4　实时虚拟化技术	059
2.4.5　安全和可靠性技术	059
2.4.6　虚拟化技术的发展趋势	062

第3章　智能座舱平视显示系统	066
3.1　HUD的功能、作用与分类	067
3.1.1　HUD的主要功能与作用	067
3.1.2　直接反射式（C-HUD）	069
3.1.3　挡风玻璃式（W-HUD）	070
3.1.4　增强现实式（AR-HUD）	071
3.2　HUD结构原理与应用场景	073
3.2.1　HUD结构及工作原理	073
3.2.2　HUD与ADAS融合控制	076
3.2.3　HUD技术的应用场景	077
3.3　HUD显示系统的关键技术	080
3.3.1　零件安装技术	080
3.3.2　玻璃成形技术	081
3.3.3　眼盒与视线追踪	083
3.3.4　显示亮度与调节	085

第4章　智能座舱人机交互系统	095
4.1　HMI系统设计与未来趋势	096
4.1.1　HMI技术的发展历程	096
4.1.2　HMI系统的设计流程	098
4.1.3　全球典型的HMI系统	101
4.1.4　交互内容与场景的变革	105
4.1.5　人机交互技术的发展趋势	108
4.2　智能座舱的语音交互技术	111
4.2.1　语音交互技术概述	111
4.2.2　基础框架与交互场景	113
4.2.3　语音识别技术	115
4.2.4　自然语言处理技术	117
4.2.5　语音合成技术	119
4.3 智能座舱多模态交互技术	120
4.3.1　多模态交互技术的构成	120
4.3.2　信息识别技术的应用	122
4.3.3　车载多维人机界面	123
4.3.4　智能表面与个人智能助理	125

第5章　车载信息娱乐系统	127
5.1　车载信息娱乐系统的应用现状	128
5.1.1　IVI系统概念、功能与构成	128
5.1.2　国内外IVI产品发展现状	129
5.1.3　IVI系统产业链生态图谱	133
5.1.4　IVI系统技术趋势与前景	134
5.2　IVI系统功能的设计与实现	136
5.2.1　用户界面设计与实现	136
5.2.2　音频功能设计与实现	138
5.2.3　视频功能设计与实现	139
5.2.4　导航功能设计与实现	141
5.2.5　蓝牙功能设计与实现	142
5.2.6　语音界面功能设计与实现	143
5.2.7　倒车辅助功能设计与实现	145
5.2.8　网络连接功能设计与实现	145
5.3　IVI系统自动化测试平台设计	145
5.3.1　IVI系统测试的主要内容	145
5.3.2　IVI自动化测试的工作原理	148
5.3.3　IVI自动化测试的过程实例	154

第6章　智能座舱场景设计	156
6.1　智能座舱场景体验的设计方法	157
6.1.1　智能座舱场景体验分析	157
6.1.2　场景体验的创新与应用	158
6.1.3　场景体验的方法与实践	161
6.2　智能座椅防疲劳驾驶功能设计	164
6.2.1　汽车座椅的结构与功能	164
6.2.2　DMS的辨识及工作条件	167
6.2.3　智能座椅控制系统设计	169
6.2.4　智能座椅的调节与控制	172
6.2.5　智能座椅技术发展趋势	174
6.3　智能座舱抽烟自动通风系统设计	179
6.3.1　抽烟自动通风系统构成	179
6.3.2　抽烟自动通风的整体控制逻辑	182

第7章　智能座舱测评方法	185
7.1　面向产品性能的测试与评价	186
7.1.1　智能座舱评测思路与框架	186
7.1.2　基于安全维度的评价指标	187
7.1.3　基于智能维度的评价指标	189
7.1.4　面向产品的测试评价方法	192
7.2　面向用户体验的测试与评价	193
7.2.1　基于高效维度的评价指标	193
7.2.2　基于愉悦维度的评价指标	195
7.2.3　面向用户体验的测评方法	197
7.3　交互功能测试平台方案设计	199
7.3.1　交互功能测试需求分析	199
7.3.2　交互功能测试平台方案	200
7.3.3　交互功能测试结果验证	204

参考文献	207