第三空间-汽车智能座舱的高阶形态

概述

A.“第三空间”的定义

“第三空间”(The 3rd space)概念由美国社会学家雷·奥登伯格(Ray Oldenburg)于1989年在他的著作《绝对的地方》(The Great Good Place)中提出，奥登伯格将第三空间定义为除居住空间（第一空间）、工作空间（第二空间）之外的社会空间。第三空间根据每个人不同生活习惯、不同需求可以是个人独处的空间，也可以是与朋友、家人共享的空间，例如俱乐部、公园、图书馆等场所。

在汽车领域，“第三空间”目前特指智能座舱的高阶形态。汽车座舱已历经机械、电子化阶段，即传统座舱时期。如今已经进人智能助理阶段，也就是生物识别技术将应用在座舱内，增强车辆感知能力和驾驶员监控系统迭代功能。随着高等级自动驾驶的发展，在L2阶段语音控制和手势控制技术实现突破，实现车辆感知精细化，较好地实现人机交互功能。

最终，随着自动驾驶进人L3阶段以后，智能座舱最后将围绕座舱电子、座舱内饰全面升级到移动的“第三空间”，将信息、娱乐、互联等功能进行全面融合，为消费者提供更便捷的体验。汽车将不再是代步工具，用户在车内即可实现娱乐和办公，汽车有望进化成为家庭、办公场所之外的第三生活空间。

汽车向“第三空间”的转型和演化，不仅只是智能座舱的发展，同时也是汽车各零部件的协同发展以契合智能网联、智能驾驶、智慧城市技术的发展过程。汽车的产品形态将被重新定义，商业价值也将更多维度地展开（自动驾驶创造了新的消费经济和生产力市场——乘客经济，乘客在路上或消费、或工作、或娱乐，每一辆车都可以变成移动的商业地产）。

B.“第三空间”的市场现状

市场规模

根据ICV Tank公布的数据显示，2018年中国智能座舱的市场规模为396.9亿元，预计2025年将攀升至1030亿元，2018-2025年期间的CAGR（年复合增长率）达到15%。

根据佐思汽研调研，目前主流座舱芯片的价格在近百美元，域控制器硬件价格在数干元人民币左右，加上足够的后期支持调试费用，单独采购各零部件的总成本在3000-4000元左右；而打包采购芯片的域控制器方案总成本则低于分包形式，对于主机厂来说将是极富性价比的选择。随着座舱从传统机械座舱升级为智能座舱，根据中国产业信息网的数据测算，单车价值量将从1500元升级到9000元以上，将新增全液晶仪表盘、车载信息娱乐系统、HUD、语音交互、流媒体、中央后视镜等主要部件。

功能配置

根据“第三空间”的定义，未来随着自动驾驶的普及，用户将可以在车内娱乐、学习、休息或睡觉、玩网络游戏或者观看最新的电影。这意味着需要多个高清屏幕和不断提升的计算能力。同时人工智能(AI)的进展和神经网络加速器(NNA)的使用意味着很多功能都可以由AI驱动，例如检查座舱，确保一切安全可靠。

据预测，汽车座舱末来的功能配置，包括但不限于：

1)多个屏幕：在某些高端车型中有多达14个独立屏幕

2)更高的分辨率：720P、1080P、2K/4K和8K

3)HUD和堵强现实HUD

4)通过语音、眼睛、手势、触觉等方式与HMI进行交互

5)乘客／驾驶员显示区域

6)ADAS图形报告屏幕

7)转向具有虚拟化功能的单一处理部件，可以独立执行不同的应用和服务

8)通过无线方式(OTA)更新

9)根据驾驶员的特殊喜好重新配置汽车仪表盘（基于针对驾驶员的摄像头识别结果）

10)驾驶员监控

11)座舱监控

经过“液晶仪表＋中控屏＋HUD＋氛围灯＋座椅＋声学系统”等配置的升维，智能座舱具备了高性能显示和感知交互能力，并通过标准的API接口，弥补了传统座舱中功能布局的碎片化，实现了“多屏化融合、多系统融合”，并带来了更为智能的交互、娱乐体验。同时，T-BOX等网联功能的配置更是模糊了内外的边界，智能家居、智能手机、可穿戴设备等多类AloT终端能够通过标准化的网联接口与智能座舱实现互联，进而使其成为多终端互联下的“功能集成者”，并通过“数据“这一桥梁，打破了时间、空间的限制，实现了在多终端、全场景下的无缝切换。

主流应用

智能座舱以用户的出行场景出发，通过“触摸－语音－手势”等多模态的交互方式，融合了用户的感知数据持续优化迭代，不断挖掘场景化的需求，建立完善的车载服务与应用生态。同时，随着自动驾驶等级的提升，用户的手、脚、眼、脑获得解放，能够支持用户在智能座舱内进行娱乐、办公等消费场景的实现，最终成为延伸的“第三生活空间”。其中智能座舱应用更要性排名前六的分别为车舱儿堇遗留监测(60%)、车舱载客更量监测(38%)、车舱气体质量检测(37%)、座舱座椅清洁（防菌织物材料）（30%)、驾驶者生命体征状态监测(29%)、可用于5G/6G通讯天线的车外壳玻璃新材料(26%)。

根据调研状况，类似于针对车舱儿董遗留监测的CPD系统将逐渐升级成为针对司机和乘客的“车内人工智能保镖系统”,一旦乘客或者司机感觉到车内不安全抑或不舒服，在车上呼救，车机将会结合语音和图像识别做出判断，智能汽车将自主控制灯光喇叭等，进人求救模式。

此外，一些厂商探索通过摄像头实现对驾乘人员头部、身体位置以及眼睛注视情况的观察分析，监测车内人员的睡意和注意力分散程度，以及基于面部、身体和手势的智能交互，提供各个车内人员的人脸识别功能，从而实现个性化信息娱乐及服务以及拼车支付等功能。

随着电动汽车的流行，视频显示在汽车驾驶舱中的功能越发重要，大屏、多屏、互动屏成为趋势。另一方面，而随着汽车自动化驾驶和智能化发展趋势，视频摄像头也成为关键的功能组成部分。而类似于车载摄像头表面超声波清洗这样的应用，也是为了保证摄像头能准确采集环境信息，从而确保ADAS功能的可靠性。

从长期来看，智能座舱也或将“触角”延展至ADAS功能中，并与摄像头、雷达等传感器配合，以获取车况、路况等全方位信息，再基于座舱控制器进行环境建模以及决策判断，同时将数据信息以及指令集，与车载应用、交互进行联动，以赋予用户实现“多个应用一次交互，多个内容一次呈现“，最终完成“乘客化”的沉浸式升维体验。

C.“第三空间”的技术趋势

一芯多屏

目前座舱电子正从中控屏代表的单一座舱电子向多屏集成的方向升级，根据伟世通的资料显示，2023年将全面形成以“一芯多屏”为核心形态的中控平台。具体趋势体现在：

1)机械仪表升级至全液晶仪表；

2)传统中控向大尺寸触摸中控转变；

3)新增抬头显示HUD;

4)流媒体后视镜、语音交互等功能。

除了这些之外，未来智能座舱还将整合驾驶员监控、车联网、娱乐系统及部分辅助驾驶功能等。“一块芯片，多屏驱动”的智能座舱形态不仅可以让汽车内部系统更集成，还能降低企业的开发成本。与多芯多屏相比，一芯多屏的信息在芯片内部完成传输，改变了多个操作系统之间通过CAN/LIN总线等通信传输信息的方式，但这需要芯片具有强大的性能支撑。

为实现“一芯多屏”需要完整的座舱域架构，包括座舱域控制器、多芯片（如德州仪器车规芯片、高通娱乐芯片）、多操作系统(Linux、安卓车规级）、Hypervisor虚拟技术、交互逻辑和HMI设计等技术融合。

随着“一芯多屏”结构的出现，作为域控制器的核心差异化因素，芯片成为了主机厂对域控制器选择的主要诱因，从而形成“选控制器”本质在于“选芯片”的底层逻辑。

交互升级

在电动化、智能化趋势下，汽车需要呈现电量、续航里程、电池状态，高精地图等信息，传统中控仪表已经难以处理庞大的信息，与此同时自动驾驶功能逐步渗透，驾驶员对车辆操控频次减少，座舱作为人机交互的主要入口将负责更多功能集成，因此也将成为车企率先变革的单元。智能座舱中的全液晶仪表盘与中控大屏延续了智能手机的交互方式，以视觉＋触控的角度率先对近距离高频接触的座舱进行创新，并以此为基础，向触摸－语音－手势等多模态的交互方式演化，带来座舱的智能化升级。

2015年开始，汽车座舱进人智能时代。其代表是大尺寸中控液晶屏取代了传统的中控，全液晶仪表取代了传统机城仪表。而随若中控屏与仪表盘一体化设计的方案开始出现，少数车型新增HUD抬头显示、流媒体后视镜等，人机交互方式多样化，智能化程度明显提升。随着智能化程度进一步升级，未来一芯多屏、多屏互融、立体式虚拟呈现等技术开始逐步普及，这也对智能座舱产业链上下游都提出了更高的要求。

此外，智能座舱在氛围灯、声学系统的智能化升级中，也打造了听觉、视觉、触觉等多维度的立体感，使得车内应用场景化。其中车内氛围灯后续将参与更多交互场景，比如针对驾驶中的预警和疲劳警示灯。随着智能座舱AI能力的增强，语音也将会是智能座舱一种极为重要目便捷的交互方式。不断发展的ADI A2B音频总线技术与包括车载麦克风在内的各种音频部件完美结合，可以支持越来越多的音频节点以及越来越复杂的语音体验，为完美的语音交互提供强大的硬件基础。

随着座舱人机交互模式从按键向触摸方式转变，智能座舱屏幕也发生了较大的升级。目前座舱屏幕还是继续向大屏、多屏、高清化方向发展。目前已经有不少多屏案例，比如理想ONE的四联屏(3+1)方案。大屏，比如比亚迪从12.8寸扩展到了15寸以上，甚至有高端电动汽车配备了20多寸的大屏产品。据了解，亿咖通为吉利星越L的智能座舱配备了25.6寸的AR-HUD、12.3寸的全液晶仪表盘、12.3寸的中控触屏，以及12.3寸的副驾专属触屏。

另外就是高清化。原来车载的分辨率，5年前PPI基本上在150左右，现在基本都在200PPI以上，基本上到了FHD全高清的水平。未来几年有可能到3K~4K超高清的阶段，所以高清化也是明确的趋势。随着未来高清的应用，还有一些新的应用和设计概念出现，比如裸眼3D的仪表。因为裸眼3D技术需要用到光栅，对于分辨率是有损耗的，所以基本需要用到3K~4k这样的高清屏才可以匹配裸眼3D的技术。柔性屏的话，现在基本还是高端车型，目前来看定价基本在30~40万以上的车型，未来就算下探，不会低于20万。人门级的A级车，现在还是考虑成本的因素。未来20万以上可能逐渐考虑OLEO作为核心亮点。

架构升级

传统座舱域是由几个分散子系统或单独模块组成，每个系统像“孤岛”一般，这种架构无法支持多屏联动、多屏驾驶等复杂电子座舱功能。随着消费需求和技术需求的驱动，催生出座舱域控制器这种域集中式的计算平台，从成本角度来看，可以平抑因实现复杂功能而导致的系统软硬件成本的飙升，甚至能够一定程度上降低整个座舱域的系统成本。

相比传统座舱，智能座舱的一个重要变化是汽车电子电器架构从Domain架构向Zone架构演化，这也对座舱芯片提出了更高的要求。在域集中架构下，座舱SoC多核化大势所趋。随着座舱DCU的快速渗透，主控SOC算力需求将显著升级。根据罗兰贝格报告，2025年全球基于多核SOC芯片的智能座舱方案渗透率将由2020年的20％提升至55%，在2030年将达到87%。

受益于整车架构的升级，智能座舱实现软硬解耦以及多屏间的高效互动，并通过融合及处理”语音、视觉”等感知数据，赋予车辆智能互动、实时监控、应用联动等能力。功能的快速迭代将是产品在创新体验持续提升的内在动力，而该项能力实现的背后则是＂架构升级”的稳步推进。

以特斯拉为例，选择将其汽车架构直通终点至中央计算平台架构，并将自研的“Autopilot系统＋FSD芯片”进行垂直整合，实现了在性能上的全面赋能。同时，采用独特的“影子模式”，打造海量数据＋算法的研发迭代闭环，以实现在自动驾驶能力上的绝对领先。

产业链主要参与者

智能座舱产业链主要由传统座舱零部件（仪表盘、HUD、流媒体后视镜、信息娱乐系统等）和智能座舱平台（域控制器＋芯片＋操作系统＋算法）所构成。其中，传统座舱零部件：

Tier1为主导，以全液晶仪表盘为例，海外Tier1包括，伟世通、大陆、博世、电装、日本精机等；国内Tier1，如德赛西威、友华光电、航盛电子、东软集团等。

智能座舱平台（域控制器＋芯片＋操作系统＋算法）

1)域控制器

以Tier1为主，包括伟世通、大陆、博世、安波福、德赛西威等；座舱域控制器的核心技术在于芯片，包括德州仪器的Jacinto7、恩智浦的i.MX8、瑞萨的R-CAR M3/H3、高通的820A/8155等产品，华为推出了麒麟芯片用于该领域。下游域控制器方面，除了传统国际汽车Tier1博世、安波福、伟世通等，国内企业德赛西威、布谷鸟、华为等均已推出相关产品。

2)芯片

①传统汽车芯片商，如瑞萨、恩智浦、德州仪器等；

②消费类芯片厂商，其中包括，高通、英特尔、三星、联发科等。

3)操作系统

底层架构主要包括QNX、Linux、Android三种。中科创达、诚迈科技、经纬恒润等传统软件厂商以及阿里巴巴、谷歌、百度、华为等科技巨头也参与定制操作系统。

4)算法

种类很多，以语音交互算法为例，包括科大讯飞、思必驰、出门问问、云知声等。

目前，全球传统座舱市场基本由大陆、伟世通、电装等海外Tier1所主导，国内Tier1厂商也发展迅速，随着“造车新势力”以及本土科技公司在该领域的涌现，国内零部件供应商存在较大替代空间。在“一芯多屏”的趋势下，智能座舱Tier1有望成为整合者。原来中控、液晶等各子系统直接对接整车厂的模式，将会被座舱解决方案提供商(Tier1)整合次级供应商、并向整车厂提供一体化解决方案的模式所取代。智能座舱Tier1将分担整车厂的开发负担，并提供更加专业与经济的方案，实现双赢。

凭借出色的本地化响应能力，Tier1还将充当整车厂和芯片厂商对接过程中的快速支持角色。对于整车厂在量产过程中面临的各类的紧急型服务需求，深耕市场多年的Tier1能够凭借其出色的服务能力，为芯片厂商的技术延伸提供现场调试、应急处理等途径的有效补充。头部Tier1自有的、链条化的调试和编译平台，也能够作为技术端的必要拼图，为芯片厂商和整车厂的调试提供便利。

值得一提的是，传统的Tier2主要供应PCB、显示面板、功率器件等电子产品，未来产业将集中升级操作系统相关软硬件，如增加应用软件、中间件软件、自主定制操作个性化系统，这也逼迫Tier2供应商提升自己的研发能力，与车厂配合开发信息娱乐解决方案、驾驶显示解决方案和HUD为智能座舱的电子化技术升级，甚至未来参与到座舱的产品定义中。

案例研究

A．华为力求成为Tier1

2019年，华为汽车事业部成立，其旨在成为未来智能汽车领域Tier1,并从“端（车）－管－云”三个层次全面布局。在车端，智能电动、智能驾驶、智能座舱布局包括了核心零部件产品，软件平台，系统方案，开发与测试工具等。华为的布局体现了其对汽车行业早已经做过深人的研究，以“增量零部件”为目标，以其ICT能力为基础，＂赋能“整车企业，成为下一代Tier1的战略目标明确。为了实现这—目标，华为一手抓住关键零部件，一手打造系统解决方案能力，既有广度也有深度，更容易与整车开展不同程度的合作。同时，华为也与本土上游、生态其他环节展开了合作，其中包括四维图新、中国汽研、航盛电子、宁德时代等。在华为的牵头下，更多本土零部件企业有望跟随其进人到整车体系之中，借华为的扩张而成长。

B．上汽集团争夺座舱定义权

在新势力造车初期，主机厂更多将智能座舱全权委托给Tier1供应商，如：德赛西威为理想ONE提供座舱方案。未来，另一种可能，具备实力的主机厂将牢牢掌控智能座舱的定义权，特别是软件系统定义，供应商更多是配合提供硬件设备。

智能座舱涉及到整车与用户的大量数据信息，将是未来产品迭代、价值变现的重要途径。以ICT擅长的科技公司，对于智能座舱的将会展开作为重点争夺，华为、百度、阿里、腾讯、小鹏都已经在智能座舱上进行了不同层次的布局。新进入造车的小米，预计也会从智能座舱首先切人。龙头主机厂不会轻易放开对智能座舱的定义权，例如：智己汽车的智能座舱由上汽集团的软件中心主导。

C.特斯拉打造汽车内容生态

2019年9月，特斯拉时隔1年后正式更新V10版本的车机系统，这是一次重要的转折点。在此之前，尽管特斯拉的中控大屏一度引领潮流，但其承载的软件生态却相对匮乏，屏除了车辆设络、地图导航之外基本无“生态”可言。

通过持续升级，特斯拉的软件和应用服务生态越来越像苹果。V10版本的更新对于车机软件生态做了丰富的内容升级，具体包括：

1)游戏方面：首度引入了麻将和扑克牌两类在线游戏，并且引入了经典人气游戏《Cuphead茶杯头》；特斯拉的车机还将正式支持steam平台，这也就意味着用户可以在特斯拉上玩巫师3。

2)流媒体方面：国外版本支持播放Youtube和Netflix两个视频源；而在国内版本中，则融入了腾讯视频和爱奇艺。两个视频资源的体验，和PC端的体验一样，在车辆驻车时就可以播放。可以说，V10版本的推出标志特斯拉开始认真打造汽车软件生态，整个汽车的使用体验也在向“第三空间”不断靠拢。

预计在实现L3自动驾驶以后，车就变成了真正意义上的移动第三空间，而人在这个空间里的时间怎么打发，可能性太多。游戏、显卡、脑机接口、元宇宙…这将是一个无比巨大的商业机会。

赋能者

智能座舱将通过交互的升级、网联的连接、场景的完善奠定了智能化的终局。“多模态交互＋网联功能＋车内场景化”将成为未来座舱向第三空间升级的标准配置。要实现这些配置，离不开座舱各个子系统的技术赋能者。

A.车载通信解决方案(V2X)

车载通信解决方案指的是两辆汽车或汽车与基础设施之间通过无线连接，交换汽车位置和速度等信息。正在快速电气化的汽车在V2X中使用了许多无线通信标准，对组成高质量通信网络的电子元器件的需求正在不断增长。常见的无线通信标准包括Wi-Fi 11ax、蜂窝LPWA、UWB、毫米波等新兴的无线通信标准也开始大量应用到汽车市场。

V2X即Vehicle to Everything，代表汽车与万物的网络连接。V2X模块—般分为三类，—类是V2V(Vehicle to Vehicle)，可以通过车与车之间传达信息(V2V)如车辆位置和车辆之间的速度，以防止汽车碰撞。另—类是V2I(Vehicle to Infrastructure)，可以通过车和基础设施之间通信(V2I）支持安全驾驶；最后—类是V2P(Vehicle to People)，也就是汽车与乘客或驾驶员之间实现的互动。

B.远程信息处理控制单元(TCU)

T-BOX,即Telematics-Box,又称远程信息处理控制单元(TCU)，指安装在汽车上用于控制跟踪汽车的嵌入式系统。作为车联网信息流中的基础硬件，TCU常见的硬件架构方面包括4G/5G网络模块、CAN数据处理、GPS/GNSS、MCU、CPU处理器、Wi-Fi蓝牙等等。

T-BOX作为网联化功能实现的必要条件，成为万物互联的最优解。T-BOX主要用于车辆和后台系统／手机APP通信，实现手机APP的车辆信息显示与控制。即，当用户通过手机端APP发送控制命令后，TSP后台会发出监控请求指令到车载T-BOX,车辆在获取到控制命令后，通过CAN总线发送控制报文并实现对车辆的控制，最后反馈操作结果到用户的手机APP上，可以帮助用户远程启动车辆、打开空调、远程解锁、远程座椅加热等。

未来3-5年内，T-BOX会高速增长。因为新能源汽车已强制安装T-BOX，主机厂也把T-BOX产品规划到所有乘用车，还有对Carlnfo车机－车联联动，实现远程控制功能等高端T-BOX需求的出现。同时，新能源汽车程序升级也需要T-BOX来实现对车各种状态的监控、升级以及车身控制。

C.车载信息娱乐系统(IVI)

智能座舱是车载信息娱乐系统、流媒体后视镜、视觉感知系统、语音交互系统、智能座椅以及后排显示屏等电子设备组成的一套完整系统。其中车载信息娱乐系统(IVI)，是采用车载专用中央处理器，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。

IVI能够实现包括三维导航、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，极大的提升了车辆电子化、网络化和智能化水平。IVI的硬件系统以ECU为中心，通过ECU的接口与各个部件实现连接和信号交互。在车载信息娱乐系统中应用的芯片主要有主控SOC、电源管理芯片(PMIC)、音频管理芯片(DSP&Tuner)、存储器以及MCU、蓝牙/Wi-Fi模块。

得益于相对较低的功能安全要求以及性价比更高的驾乘体验提升，IVI率先取得突破，并成长为最大的汽车座舱电子细分市场。

D.汽车照明系统

汽车照明系统是汽车安全行驶的必备系统之一。在末来各种汽车自动驾驶场景中，汽车照明系统扮演越来越重要的角色，自动驾驶的发展也推动了照明技术的不断创新。在智能座舱设计中，氛围灯也起了越来越重要的作用，除了装饰和塑造汽车个性化方面，还有自适应阅读灯、盲点警告、门警告、多场景灯光等多种功能应用。此外，座舱内的氛围灯还能结合面部监控和传感器一起使用，通过自动更改车辆颜色进行疲劳预警等。

氛围灯、声学系统、座椅等内饰装置构筑了车内立体场景，赋予了用户在消费体验上的升维。其中，氛围灯作为装饰与指示的结合体，一方面，通过不同种类的灯光载体以及色彩变化可以营造出科技感、未来感的氛围效果；另一方面，利用氛围灯控制器对不同的氛围灯节点进行精准控制，并在高算力的ECU连接和高效率的CAN总线传输下，可以实现与驾驶员场景相匹配的智能环境感知控制。例如，2021年发布的奔驰S级主动式环境氛围灯的光线可覆盖所有乘客，并根据车内的香薰味道、音乐风格、天气状况自动调整色调，以帮助车内乘客获得更加舒适的乘坐体验。

E.儿童车内遗留检测(CPD)

把一个无人看管的孩子留在停放的车里，哪怕是几分钟，都可能导致中暑和死亡。车辆中有儿童以及向车主发出危险警报相结合，则可以使用技术解决方案来监测或提供紧急服务。儿童车内遗留检测(CPD)正受到越来越多消费者和车厂的重视。

特斯拉就引入了车内过热保护系统(COP)，专注于儿童（和宠物）安全。在汽车关闭的情况下可将汽车保持在安全温度数小时，除了车内保持合适的温度之外，中控显示屏还会显示车内目前的温度，让路过的人知道他们不需要担心车内儿童（和宠物）所处的环境。

为了预防遗留孩童在车内导致中暑的案件一再发生，世界各国都开始正视CPD这类型的产品的研发，欧盟新车安全评鉴协会将为其规定为汽车安全评鉴中的一项指标，美国国会更是发布了《热车法案》，规范所有新车皆须配备CPD以保障孩童安全，从而可以看到未来CPD的状况以及普遍性会越来越高。

目前有三种CPD系统检测技术，包括摄像头、毫米波雷达、Wi-Fi。可以检测的功能包括：位置定位、呼吸检测、运动检测、盲点、人侵者检测等。

原文始发于微信公众号（智车Robot）：第三空间-汽车智能座舱的高阶形态