研究周报 | 汽车智能网联的“桥头堡”:信息显示与提醒功能的趋势解析

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【特约研究员 朱玉龙】上一篇关于汽车智能化的文章中,论述了汽车智能功能可以从消费者感知角度分为五个类别(查看《汽车智能网联五类功能趋势和中国车企的应有策略》),本文主要就“传感的信息提示/车辆周围环境显示”这个门类的功能来探讨。

此类功能突出的特点是:通过车辆自有的传感器获取四周的环境信息并将之传递给车主,但并不介入控制,主要目的是让车主通过显示和报警信息注意安全。显示类功能主要聚焦于驾驶者在行驶/倒车过程中的视野问题,所以大多数情况下都获得了消费者的欢迎。

个人以为,这类功能是将来智能化发展的桥头堡,它有着以下的特点:

1) 车辆外部信息反馈功能切合消费者的需求点,这部分功能做得好,可以让消费者在驾驶和应用场景下直接得到切实的帮助;

2) 可以构建一套市场化的回馈机制,慢慢扩充传感器和使用场景,提高整个系统的性能和满意度

3) 可以为之后高级驾驶功能的发展提供一个战略缓冲,明白何时消费者需要帮助

当车企真正懂得收集和分析驾驶者的驾驶习惯,特别是较为完整的理解外部环境信息和功能信息,以及驾驶者的使用细节的时候,这些迭代的数据就会在未来的功能设计系统规范中发挥重要的作用。随着数据量的增加和云计算的反馈,这部分功能需求和设计迭代的速度是不断加快的。

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图1 外部显示&提醒的闭环

第一部分 功能分解和传感器融合

具体的车周信息感知与传感提示功能,除开之前列举的360度高清环视、Class 3 数字影像后视镜、Class 1 数字影像后视镜、夜视系统、虚拟A柱、盲点侦测 (BSD)外,还可以把后方防撞警示(RCTA)、车道变换辅助(LCA)、开门警示(DOW)等外部环境辅助技术检测一并加入进来。我们可以把这些功能按照驾驶员的需求往多个维度去细分,从不同的场景(停车、中低速驾驶、高速驾驶)或不同的功能分类(显示、提醒和警告)去看。在从简单往复杂的系统进步过程中,有一个功能组合的拐点,在这之前是渐进式的一个个累加配置;到了一定的程度,车型的电子架构去承载功能的时候,就需要从顶层考虑,打破单个配置累加的思路需要把资源进行重组组合,寻求未来成本最优化的路径。

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图2 同样是一样的功能,实现形式可能未来完全不一样

传统的控制器系统中,感知传感器和ECU的计算和存储资源是给锁死的,每个单元只能获取特定的或相同种类的传感器信息。而在设计新的系统、提出新的总线架构和预控系统的时候,需要整个车身布置的不同种类的传感器都能把各自的信息组合在一起供给域控单元,是为“传感器融合”。为此,可以从几个维度上进行组合和优化:

·传感器融合场景的特性提升:可见光谱范围内的摄像头CMOS芯片在特定的天气条件下(浓雾、下雨、强光和照度低),雷达的分辨率和响应会受到局限,通过把数据源进行融合,实现原来的功能达到的特性输出,要优良很多。

·传感器融合场景的可靠性提升:组合多个传感器可以提供一定冗余度以应对环境条件造成的某类传感器的集体故障。在单个传感器失效的情况下,传感器融合系统可以保持某些基本或紧急功能,使得驾驶者在依赖系统的时候,能够得到相应的保障。以上所提故障可能是自然原因(浓雾)或人为因素(对摄像头、雷达等人为干扰)导致。

随着这种趋势的发展,这些配置本身也在逐渐融合,考虑以一种更合适的形式展现给车主,并且能够不断优化呈现方式,报警阈值对显示和报警功能也会进一步渗透。

第二部分 HMI及显示部分

从整个显示来看,HMI的部分更像是一个需要展现形式的部分。以传统燃油车往电动汽车的改变为例:

由于电动汽车需要给车主全新的数据信息,全液晶仪表在新能源电动汽车上面的应用就显得尤为重要了。如图1所示,由于电动汽车需要显示的信息与传统汽车并不相同,在整个界面设计上有着新的需求:

 续航里程的显示:电动汽车的续航里程随着使用工况、空调开启与否以及外部气温的差异而有着较大的差异,所以里程上除需要显示一个基于基准值的推算之外,还要实时估计最小可能里程,以防止车主未注意而导致电量耗尽。

 耗电量的显示:电动汽车需要显示实时的基于每度电能跑多少里程,基于这个数值消费者可以拿这个每度电里程与耗油量比较,来了解电动汽车的消耗。

 显示能量回收情况:由于电动汽车有较大的空间进行能量回收,在过分急加速时候能量被浪费掉一部分,所以需要显示完整的能量回收的状态,以帮助车主了解整个情况。

在行驶和使用过程中,电动汽车的液晶仪表和中控通过丰富的信息显示,给消费者更多的车辆使用信息,所以某种程度而言,纯电动汽车其实是液晶仪表天然的主战场,因此普及的速度很快,同时,电动汽车的智能化环境显示和提醒功能需要提供更大的信息量,所以对整个显示的要求也是更高的。

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图3 电动汽车的液晶仪表

电动汽车液晶仪表和中控台的发展是非常快的,总的显示系统(仪表和中控)系统架构在硬件架构方面有几种:

·分离式系统:硬件系统和操作系统设计独立,仪表与中控各自独立完成功能,整个功能设计和信息不共享也没有很好的协同。

·联通式设计:可以分为两种,一种是独立仪表中控独立分板,通过通信连接;另一种是仪表和中控在单一PCBA上,以Hypervisor虚拟化技术虚拟成多个独立硬件,每个硬件执行独立OS。

·再往前发展,整个液晶仪表和中控台在物理上也实现了较大的融合。

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图4 典型的液晶仪表概览

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图5 仪表和中控的融合再到HUD

在液晶仪表里, GPU和OS系统占最主要部分,这也是整个液晶仪表的设计成本最大的一块。一方面为了节约成本考虑,将系统进行合并,把液晶屏幕变为简单的显示器;另一方面为了实时和直观地向驾驶员传递汽车及其周围情况,需要将各种信息汇集到一处进行集中处理,并根据不同驾驶场景选择最佳形式呈现出来。所以在这个趋势下,GPU的配置模式多变化就成了整个电子座舱发展变化的主基调,而屏幕作为标准化和模块化的一部分。随着HUD的信息显示,未来在显示端趋于融合。

表1 不同GPU配置的方式

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建议和小结:

由于竞争加剧和技术迭代速度越来越快,车企逐渐成为了新技术的需求整合者,它们不再等着Tier1的系统供应商把单个方案累加起来放到车里面,而是会亲力亲为。这是因为,一方面智能网联化的速度,使得整个标准配置的基数就比较高,不去深度优化成本上不占优势;另一方面,对数据掌握、消费者内容呈现掌握上失去了主动权,也就缺乏快速部署协同高科技配置的能力。驱动单个供应商的是可以的,驱动多个供应商开发和合作,真需要很强的基础,打铁要自身硬才行。

还有一个非常明显的特点,由于涉及到这部分,虽然介入控制是原来车企和大型Tier1才有的能力,但是显示屏、视觉算法还有其他的一些算法,在整个工业界里面存在互通性,这使得新入局有者超越的希望和基础。原有的单一配置采购模式,也变成了类似算法、域控整合等新的商业模式配置。我们习惯的东西可能不在了。

参考文件

1) Hannes Estl自动驾驶要这样突破极限:传感器融合系统优劣分析

2) virtual GPU for consolidation of digital

instrument cluster and IVI on top of hypervisor

编者按:为凝聚新能源汽车行业的研究力量,发挥协作效应,第一电动网建立特约研究员机制,邀请行业知名专家、大牛作者作为特约研究员,集中多方智慧,深入探索新能源汽车政策、资本、技术、市场等领域,并定期推出【研究周报】,解析行业热点问题。

作者:朱玉龙

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