2022年汽车智能座舱行业深度研究.docx

2022年汽车智能座舱行业深度研究1、座舱不断升级，智能化时代迎面而来1.1 智能汽车两大核心：智能座舱+智能驾驶智能汽车以“座舱”+“底盘”上下两大智能化系统为核心组成。智能座舱作为与驾乘人员直 接接触的硬件与生态，更容易被消费者感知，且技术门槛相对较低，是各大主机厂现阶段差 异化布局的重点。智能座舱聚焦人机交互，核心是让车更懂人，新增搭载尺寸更大的中控屏、 中控娱乐系统、液晶仪表盘、抬头显示系统（HUD）等，能够实现多模态交互、地图导航服 务、丰富车机娱乐内容和生活服务信息等功能。智能座舱的前期技术积累较为成熟，量产落 地已经全面铺开，目前处于渗透率加速上行的成长期。1.2 汽车座舱历经机械化、电子化，向智能化不断演进座舱指汽车内部驾乘空间，围绕中控台展开，从上世纪九十年代至今，经历了一系列革新， 呈现出从机械化到电子化，再到智能化的发展轨迹。 1）上世纪 90 年代，机械化阶段：包括机械式仪表盘及车载收音机、对讲机等设备，密集的 物理按键操作，仅提供车速、发动机转速、水温、油量等基本信息。 2）2000-2015 年，电子化阶段：电子技术进入座舱，座舱内配备小尺寸中控液晶显示屏、 车载导航、蓝牙、媒体播放设备等较为简易的电子设备。 3）2015 年起，智能化时代迎面而来：座舱智能化的开启以大尺寸中控屏的出现为标志，消 费电子技术进入汽车领域，液晶仪表、中控屏、抬头显示系统、视觉感知、语音交互等通过 域控制器实现集成并装配在座舱内，能根据驾驶员、乘客的偏好、习惯和需求，提供更加舒 适、智能的驾乘体验。1.3 智能座舱的定义：车内升级+车外互联智能座舱从车内看，是座舱内饰、座舱电子产品的综合创新、升级和联动。同时也将与其他 的智能终端设备：比如智能手机、手表等实现互联，进而与智慧家庭、智慧办公等场景无缝 衔接，作为万物互联的重要一环，助力互联的全面打通，最终目标是将汽车由单一的驾驶、 乘坐工具升级为一个以消费者为中心的“智能移动空间”。该空间有望成为除住宅、办公场 所之外的第三个基本生活空间，能够满足消费者社交、学习办公、订餐、路线规划、旅行决 策等丰富多样的生活场景要求。 从车外看，智能座舱将通过车联网、无线通信、远程感应、GPS 等技术，与车外的各项基 础网联设施、联网设备实现 V2X（Vehicle-to-Everything）联结。感知交通信号、路况、 车外娱乐生活场景信号，助力自动驾驶感知层和决策层的工作，进而推动高阶自动驾驶的实 现。除此之外，为了提高座舱 AI 算力，模拟人的思考、更懂人、感知人，从而主动精确地 提供服务，座舱内部的决策运算工作也将扩展至车外，在车载芯片外建立独立感知层，由云 端计算中心统一提供 AI 算力。1.4 智能座舱发展阶段：电子座舱、智能助理、人机共驾、第三生活空间智能座舱将经历四大发展阶段，逐步走向“第三生活空间”的最终形态。智能座舱向第三生 活空间的进化不是颠覆式跨越的，而是基于电子电气基础架构、AI 技术的进步、各项软硬件 的研发和量产逐步行进的。 具体可划分为四大阶段： 1）阶段 1，电子座舱：这一阶段，智能座舱进展主要在基础技术层面，通过将汽车 EE 架构 域内整合、系统分层，决定汽车新的软硬件定义方法。 2）阶段 2，智能助理：提升车辆内部感知能力，驾驶监控系统（DMS）、抬头显示系统（HUD） 等开始渗透。 3）阶段 3，人机共驾（当前重点）：车内感知和车外感知相结合，车辆支持自主或半自主 决策，主动感知需求，向人提供服务。 4）阶段 4，第三生活空间：车辆使用场景生活化、丰富化（出行规划、主动订餐、智能内 容推送、影音娱乐、自动停车+充电+找车，自动），在车上体验线上线下无缝联动的空 间体验。 就当前阶段人机共驾来看，有如下特征：1）“一芯多屏”：芯片算力提升，中控屏的 尺寸、数量增加，多屏之间由一个域控制器控制，能够无缝流转；2）多模交互：多模态交 互（声音、手势）和生物识别（瞳孔、表情、指纹等）；3）万物互联：5G+T-Box 车联网建 设，座舱实现 C-V2X 的移动互联；4）软件定义汽车：智能网联，空中下载软件更新（OTA）， 车主能持续为已购车辆添加或启动新功能。1.5 智能座舱：新势力+传统车企智能座舱案例传统主机厂、造车新势力、异业玩家均聚焦智能座舱领域，以合作、自研等方式大力布局新 车型智能座舱配置。1）理想 L9（售价 45.98 万元）着力打造“移动游戏空间”，搭载 3K 高清分辨率 OLED 屏 幕+21 个扬声器+7.3.4 全景声音响，影音硬件层层加码，与 Switch 合作，支持 Switch 游戏 在后排娱乐屏幕运行。2）2022 款大众 ID.4 CROZZ（补贴后售价 21.13-28.73 万）配备 12 英寸液晶中控屏的双 大屏以及 AR-HUD 增强现实抬头显示系统，位于仪表盘与前风挡之间的 ID.Light 智能交互 呼吸灯能利用灯光和颜色变换实现车辆与驾乘者的亲密互动，智能三区自动恒温空调搭载 Clean Air 4.0 空气净化系统，视听升级方面，ID.4 CROZZ 配备 Harman Kardon 高级环绕 音响系统，融合 9 个扬声器和 1 个低音炮；30 色炫彩内饰氛围灯，实现更丰富车语交互， 助力安全驾驶，带来智能化数字座舱体验。3）AITO 问界 M5 由 Harmony OS 智能座舱系统加持，其车载语音助手“小艺”获首张车 载语音助手 A 级认证证书，通过车载语音助手认证关于语音交互系统功能性、便利性、 快捷性、智能性的测试，支持人脸识别，搭载华为品牌音响、华为 50W 快充的无线置物架 等。问界 M7 延续 Harmony 系统强大功能，在登录华为帐号后，车机大屏上可同步使用手 机 app，软件服务在手机和车机间无缝衔接；M7 座舱支持在车机上控制关联的家庭智能设 备，一键提前打开空调、空气净化器等；搭载座舱 K 歌房，配备超过 170 万支卡拉 OK MV。4）长安 UNI-T 基于长安汽车和地平线联合开发的智能驾驶舱 NPU 计算平台和国内首款车 规级 AI 芯片地平线征程二代（具备每秒 4 万亿次的算力）打造，能识别消费者表情， 车载屏幕能通过注视唤醒；监测驾驶员疲劳状态、抽烟动作，提供自动的空气净化。2、智能座舱行业驱动力分析2 行业发展驱动力：政策、技术、资本、消费需求四因素共振，驱动智能座舱兴 起供给侧驱动叠加消费升级拉动。回顾燃油车行业历史驱动力，20 世纪 50 年代以前，汽车行 业多由供给侧的技术革新驱动，比如福特装配流水线的诞生、发动机技术的更新换代等；20 世纪 70 年代后，技术逐渐成熟，燃油车行业主流车型偏好多由消费需求驱动，如石油危机 下消费者的节油偏好、泡沫经济下的安全偏好等。 智能座舱作为汽车行业的全新赛道，可以参考燃油车行业驱动路径，在当前阶段侧重供给端 驱动，如政策指引、技术革新引领、多方资本投入等。但不容忽视的是，2010 年至今，我 国正经历着改革开发以来的第三次消费升级，汽车产业作为消费结构升级转型驱动的最重要 赛道之一，也将享受消费者日益增长的需求拉动。2.1 政策层面2.2.1 多项政策文件出台，规范和支持智能汽车发展近年来我国明确了建立汽车强国的战略目标，智能座舱是政策红利直接受益赛道。国家出台 多项政策、文件支持智能网联（5G）基建及智能网联汽车发展，为智能汽车行业发展创造了 有利的环境。智能座舱作为智能汽车关键、先行领域，是政策红利的直接受益赛道，尤其是 一些聚焦行车安全的座舱部件比如驾驶监测系统（DMS）等受明确的法规推动，效果显著。2.2 技术层面2.2.1 汽车 EE 架构变革，底层软硬件解耦，支持软硬件分别开发座舱域计算平台集中化，座舱各部件的软件、硬件能够分别开发。汽车电子电气架构革新， 从分布式架构走向域控制器架构，过去分散的边缘计算开始集中化，逐渐形成座舱域控制器 方案。在新方案下（座舱域控制器&域内集中），各个硬件的控制计算统一集中在同一颗 SoC 芯片上，不同的操作系统也可以在虚拟机的承托下运行在同一个硬件计算芯片上。过去单个 部件的软硬件嵌套开发演化为平台化的分别开发，计算硬件与软硬件不再绑定，开发过程变 得更加灵活。 具体看：1）软件实现标准化和平台化，通过标准接口在不同的硬件上实现复用；2）硬件采 用可插拔式模组，满足升级需求；3）数据由域控制器进行集中交互和决策处理；4）不同操 作系统在虚拟机承托下在同一计算单元上运行。2.2.2 芯片算力提高，异构设计兼顾高性能、高安全性要求传统的车载芯片 MCU 在智能座舱上的运用遇到了算力不足、无法兼容的难题：1）座舱功 能复杂，传统芯片的数据承载能力、数据处理速度、图像渲染能力难以满足需求；2）不同 座舱部件对应不同的操作系统（如 QNX、Linux、Android 等），传统芯片无法兼容不同的 传感器和操作系统。 SoC 芯片的车规级运用解决了这两个问题。SoC 全称是 System on a Chip，即系统级芯片。 一颗芯片上除了 CPU 之外，还集成了 GPU、RAM、ADC/DAC、Modem、高速 DSP 等。 算力方面，SoC 芯片的 CPU 算力从数 KDMIPS（Dhrystone Million Instructions executed Per Second ，主要用于测整数计算能力，每秒钟可以执行的指令数量）提升到百余 KDMIPS； 集成 GPU，极大提高了处理视频、图片等非结构化数据的能力，满足高端智能座舱系统对 车载娱乐的需求；集成 NPU，大幅提高 AI 运算的效率，能满足智能座舱的智能化交互体验 要求。 兼容性方面，SoC 芯片多采用异构内核，具备“普适性”，能适配不同的操作系统，如 QNX、 Linux、Android 等；也有部分公司，如华为，开发多内核设计的 SoC 芯片（自研微内核+部 分 Linux 宏内核+LiteOS 内核），针对性适配自家的鸿蒙系统，能更好地发挥鸿蒙系统优越的 AIoT 终端连接能力。2.2.3 软件架构向 SOA 升级，更好的满足维护和迭代需求SOA 架构（Service-Oriented Architecture）即“面向服务”的软件架构，是一种软件架构的设 计技术，在 IT 领域已有数十年的应用经验。在汽车端的应用，是“软件定义汽车”的技术基 础，也是众多车企打造智能座舱软件平台的方向。 “面向服务”的概念可以从 IT 行业的 SOA 应用中理解：手机 APP 的复杂业务代码实际运行 在远程机房的“服务器”上，运行在这些“服务器”上的软件统称为“后台服务”，而运行在个人手 机上的 APP 则是“前台界面”。相应的，座舱域控制器、ADAS 控制器等其中的软件可视作手 机端的 APP，在 SOA 架构下，这些软件代码也会在统一的后台“服务器”上运算。SOA 架构能满足智能座舱频繁迭代需求，为开发新的软件、消费者共创软件功能提供便利 技术支持。现有汽车电子软硬件大多高度耦合，新增功能、变更通讯信号等都需要增加新的 ECU 及其中的软件部分，SOA 架构对智能座舱高迭代度的需求而言优势显著，松耦合、接 口标准可访问、易扩展。应用该架构的智能座舱的不同域内的信号可以通过一个统一的“服 务器”来沟通传达，能有效地避免软件的重复开发，也能更好地满足智能座舱频繁迭代的需 求；用户车辆使用的大数据也会上传到“后台服务器”数据工厂，为开发下个软件或者升级 现有软件提供数据支持。 SOA 架构能节省主机厂、供应商双向的集成成本。SOA 软件架构通过设计一套统一的软件 接口和数据传输格式，保证座舱内外使用以太网通信的软件都能顺利进行数据交换，避免软 硬件解耦后出现接口适配和数据不兼容，给 OEM 和供应商双方节省大量集成成本。2.3 资本层面2.3.1 多方资本入局智能座舱，激发生态活力汽车实现万物互联需要在生态方面与其他 IOT 设备打通，产业链从封闭到开放，迎接多方 生态入局。汽车是万物互联的重要环节，此前车联网更多是属于汽车的单独封闭体系，与其 他智能设备分属不同网联系统，彼时的“车联网”仅局限于“联网的汽车们”。汽车要融入 AIOT，就需要在生态方面和各种 IOT 设备打通，激发生态活力。由此，汽车行业的竞争更 多将变成开放性平台之间的竞争、生态系统之争。对车企而言，生态合作伙伴越多，产品就 会更具竞争力。我们注意到，目前封闭的汽车座舱产业正在逐渐开放化，迎接更多非汽车背 景、拥有自身生态优势的企业入局，比如科技公司、互联网公司、消费电子公司、智慧家居 公司等，补足内容生态、车机技术、万物互联等方面的短板。2.3.2 智能座舱相对更易落地，商业化进程更快实现难度相对较低，智能座舱商业化进程加速。自动驾驶实现的不确定性较高、商业化进程 较慢；而智能座舱与汽车底盘控制目前关联度较低，不会直接影响行车安全，牵涉到的外部 安全、监管压力带来的不确定性较小，相对更容易落地，故而主机厂及生态伙伴将更多资金、 精力倾斜至智能座舱领域，相应的人才资源也顺势流向智能座舱的研发和推动工作中，极大 拓展了国内自主厂商的自研能力和边界，直接促进了智能座舱的落地。 自动驾驶落地过程中技术攻关难点、商业化关卡依然存在。自动驾驶技术领域在技术层面尚有未攻克的内容，如自动驾驶域的技术、更高算力+高安全性的芯片、视觉感知技术的瓶 颈、激光雷达量产问题、高精地图和定位技术、感知+决策+执行的联动、监管配套、底盘 执行系统的冗余、底盘线控技术的渗透、电子电气架构升级等，高阶自动驾驶大规模商业 化短期仍较难落地。 座舱成果易被感知，助力车企产品差异化实现。作为汽车与车主的高频触点，座舱空间一定 程度上直接决定了未来的“第三空间”带给消费者的体验。智能座舱中无论是交互手段、物 理空间、声、光、显示、升级后的内饰，还是多联屏设计、HUD 抬头显示、流媒体后视镜 等都将为驾驶员、乘客带来鲜明的差异化体验，迅速抓住消费者眼球，提高车型的竞争力。2.4 需求层面2.4.1 消费者配置意愿不断提升消费者个性化需求成长，尤其新一代年轻消费者注重科技感的交互体验，寻求个性化体验。 据 IHS markit 调研数据，61.3%的用户认为座舱智能化配置极大提升购车兴趣，17.4%的消 费者认为智能座舱是买车必购配置；并且，消费者对座舱内产品的智能化水平的关注程度已 经超过座舱座椅舒适度、空间宽敞度、设计美观度、零部件质量等因素，在年龄位于 25 35 岁的年轻消费者中，这一偏好更为显著。2.4.2 智能手机使用偏好迁移，消费者配置意愿、意愿不断提升消费者对智能手机的使用偏好迁移至车端。当中控屏等进入汽车座舱后，消费者在智能手机 上的用户体验和使用偏好也将延伸至车内，消费者期待汽车变成一个数字伴侣，车载系统能足够流畅、屏幕能足够高清、无线联动能够顺畅。 软件订阅类消费习惯培育初见成效，消费者意愿提升。智能手机端的类 APP、音 乐视频网站的订阅类产品提高了消费者对软件升级和订阅行为的认可度，消费者的软件 消费习惯被培育起来，并将同样体现在对智能座舱 OTA 服务的意愿中。OTA（Over-theAir）是指通过移动通信网络（2G/3G/4G 或 Wifi）对汽车的零部件终端上固件、数据及应用 进行远程管理的技术。简单来说 OTA 技术实现分三步：1）将更新软件上传到 OTA 中心， 2）OTA 中心无线传输更新软件到车辆端，3）车辆端自动更新软件。3、智能座舱产业链技术趋势3 智能座舱单车价值量有望达到传统座舱的 3-5 倍座舱配置的全面升级带动单车价值量大幅提高，智能座舱单车价值量有望达到传统座舱的 3 至 5 倍。我们估计传统汽车座舱单车价值量在 2500 元左右，智能座舱的变化主要体现在： 1）部件升级：中控屏、仪表盘、后视镜、芯片、声学系统；2）部件新增：座舱域控制器、 驾驶员监控系统（DMS）、智能语音、氛围灯、抬头显示（HUD）等，整套智能座舱整体价 值量我们估计有望达到 0.75 万元-1.35 万元，为传统座舱的 3-5 倍。3.1 域控制器3.1.1 域内集中式方案是域控制器的技术背景整车 EE 架构变革从传统分布式（ECU）走向域集中式（DCU），再发展至中央计算式。 1）分布式阶段：ECU，即基本电子控制单元，也叫车载电脑，是域控制器的前身。在分布 式技术阶段，ECU 和座舱部件单一对应，如中控、HUD 等分别由单独 ECU 独立控制，单 车 ECU 数量庞杂，一般达 50-100 个，部分豪华车 ECU 数量超过 100 个。众多的 ECU 数 量使得单车成本提升、主机厂管理难度加大，且 ECU 修改权限往往在一级供应商手中；对 车内电子电器架构优化改良势在必行。2）域集中方案：域集中式方案正当主流，可视为“准中央集中方案”。目前国内乃至全球， 已处于分布式方案向着域集中式方案转化的趋势中，域集中式正当主流，形成单域的软硬解 耦，多屏间的高效互动。在域集中的方案下，整车上百个 ECU 理论上有望被“浓缩”到 5 个 DCU（域控制器），由域控制器集中控制对应域内的多个部件；实际应用中，DCU 与 ECU 同时存在，智能座舱域、智能驾驶域这两个域一般由 DCU 域控制器来控制，其他部件目前 以 ECU 控制为主，合计看来，我们预计全车一般含 ECU、DCU 控制器大幅缩减至 20-30 个以内。域控制器应用于两种架构：功能域架构 vs 区域架构功能域架构指从功能类别上划分域，是当前主流方案。“功能”的本质就是按照一定的规则 执行动作，从而完成特定的任务。目前较普遍的是将整车功能划分为：1）动力总成、2）底 盘控制、3）车身控制、4）智能座舱域、5）智能驾驶域五个主要的域，另外的车内通讯、 车内外通讯、OTA 引擎等功能可以由独立的控制器完成，也可合并到这 5 大类域控制器中。 在整车厂的实际应用和设计中，智能座舱域和智能驾驶域这两个功能域是最早应用“域控制 器”进行集中控制的两个功能域。这是由这两个域的特殊性决定的，智能座舱域需要进行图 像处理、语音识别、信息娱乐及导航等，智能驾驶域需要进行图像识别、多传感器融合计算 和人工智能深度学习等，两者对硬件的算力和性能要求都很高，使用集中域控能够充分利用 高端芯片的硬件性能和资源，降低整体的硬件成本，提升软件升级的便利性。区域架构指的是从空间关系上划分域，目前仍处于起步阶段，量产和规模商用尚需要时间。 考虑到不同功能域传感执行层的零件分布在整车的不同区域，导致域控制器连接传感器与执 行器的线束成本和重量无法最优化，区域域架构的引入正是为了解决上述问题。在操作上， 区域架构需要引入高算力的中央计算单元负责整车所有算力任务，计算层会被整个独立出来， 与单个具体的功能解耦，便于维护和后续不断升级算力。其次，引入区域控制器，负责通用 控制层的任务，区域控制器数量根据具体整车区域划分来确定。 使用区域架构域控制的代表车企为特斯拉，从 Model 3 起，特斯拉就不再使用功能域的电子 架构，而是三大位置域：分别是中央计算域，左车身控制域和右车身控制域，其中中央计算 域负责信息娱乐系统、驾驶辅助系统和车内通信连接。左车身控制域负责车身便利性系统， 包括转向，助力，以及制动等，右车身控制域负责底盘安全系统、动力系统、热管理等。3）中央集中式方案：中央集中式方案与域集中方案最大的区别在于：车载中央计算机统一 控制全车所有 “域”，包括智能域、车身域、底盘/动力域、安全域等，届时软件独立于底层 硬件定义汽车将彻底实现。目前，个别厂商已着手布局中央计算平台，先推动车内部分域之 间的融合，逐渐完全中央集中式方案演进，如德赛、中科创达、博世、电装等。3.1.2 域控制器是座舱域的“大脑”“域控制器”（Domain Control Unit，DCU）总成由 SoC 芯片、MCU、PCB 板和无源 器件组成，是座舱域的“大脑”。域控制器的概念最早由以博世、大陆、德尔福为首的 Tier1 提出。DCU 的提出主要是为了解决信息安全，以及 ECU 数量增多、计算能力受限的问题。 智能座舱 DCU 可以集成车载信息娱乐系统、液晶仪表、HUD 等系统/功能，接收传感器信 号、计算并决策、发送指令给执行端。2018 年伟世通与奔驰合作推出全球首个量产落地的 座舱域控制器 SmartCore，域控制器时代由此开启。引入座舱域控制器（DCU）有利于优化座舱内功能协同，控制成本。智能座舱对数据、通信 性能、算法以及算力的要求急剧增加，引入域控制器实际上是为了优化功能协同、控制成本： 1）能支持数据共用，整车功能协同；2）减少内部算力冗余，避免 ECU 数量膨胀，减少算 力总需求；3）可以选择把线束按区域装到一个盒子里去，优化线束，节约成本，减轻整车 质量；4）缩短开发周期，满足智能汽车对车型快速研发迭代的要求。 座舱域控制器（DCU）量产供应商的技术壁垒、时间壁垒较高。1）技术壁垒：电子零配件 开发需要搭建相应的实验室、产线，比如技术要求较高的射频实验室、无声实验室等，还需 要成熟的量产、工程设计、调试等经验；2）时间壁垒：研发和调试周期长，至少需要经过 a 样、b 样、c 样各 4-6 个月的调试，搭建和调试的全部时间需要 12 个月以上。3.1.3 域控制器核心计算部件：SoC 芯片，长期看有望实现跨域融合域控制器的核心算力由车载 SoC 芯片提供，性能上更接近消费电子芯片。智能座舱异构内 核的 SoC 芯片的组成：1）处理器，至少一个微处理器（MPU）或数字信号处理器（DSP）， 也可以有多个处理器内核；2）存储器，RAM、ROM、EEPROM 和闪存中的一种或多种； 3）振荡器和锁相环电路，提供时间脉冲信号；4）由计数器和计时器、电源电路组成的外设； 5）不同标准的连线接口，如 USB、火线、以太网、通用异步收发和序列周边接口等。智能 座舱 SoC 芯片具有高算力、高集成度、高运行速度、短产品周期的特征（支撑智能座舱高 算力+高迭代的需求），相较于传统的车规级芯片，性能上更接近消费电子芯片。 高通第三代骁龙汽车平台 SA8155P 芯片具备碾压级别的算力优势，是中高端汽车座舱的标 配。在众多座舱 SoC 芯片中，领先产品是高通 SA8155P 芯片。该产品具备碾压级的算力 优势，采用 7 纳米工艺制造，具有八个核心，算力为 8TOPS（即每秒运算 8 万亿次），CPU 性能 80KDMIPS，GPU 性能 1142GFLOPS，对传统车载大厂例如瑞萨、恩智浦、德州仪器 等形成了降维打击，是中高端汽车智能座舱的标配。搭载 SA8155P 芯片的车型有小鹏 P5、 埃安 LX 系列、零跑 C11、蔚来 ET7/ET5、威马 W6、智己 L7、长城 WEY 玛奇朵 DHT/摩 卡/拿铁 DHT、吉利星越 L、领克 09 等。长期看，当汽车 EE 架构迈入“中央计算式”时，座舱芯片和智驾芯片有望逐步融合。我们预 计，长期来看，随着自动驾驶技术逐渐成熟，并进入标准化和规模化生产阶段。自动驾驶芯 片与座舱域控制器主控芯片在满足安全要求的前提下有望融合，进一步提升运算效率，提升 车辆内部协同能力。3.2 抬头显示（HUD）：提供可直视的驾驶辅助和车辆信息车载 HUD 能够减少低头观察仪表的频率，提高驾驶安全性。抬头显示（HUD）又称平视显 示器，是将车速、油耗、胎压、中控娱乐信息等显示在前挡风玻璃上的系统。HUD 最早作 为辅助仪器应用在军用战斗机上，飞行过程中的主要参数、自检测信息通过光学部件投射到 飞行员视野正前方的组 r 合玻璃显示装置上，方便飞行员随时查看飞行信息。1988 年，通 用汽车首次将 HUD 装配在汽车上。HUD 的显示原理是离轴三反射镜光学系统，简言之，用一束光打在玻璃上产生一个虚象， 再经折射、放大、反射后进入人眼。HUD 的具体成像路径是：1）图形显示器（PGU）产生 虚像；2）小反射镜折转光路；3）大反射镜反射放大；4）挡风玻璃反射光路进入人眼成像。 简单地说，不管是哪种类型的 HUD（C-HUD、W-HUD 还是 AR-HUD），都是发出一束光 打在玻璃上形成虚象，显示各项行车信息和车辆状况，再经折射、放大、反射后进入人眼。AR-HUD 技术难度>>W-HUD，技术壁垒较高。AR-HUD 要实现 AR 效果，需要攻克感知、 显示、融合三个环节，在显示的流畅度、光学效果、位置追踪、系统稳定性等方面提出了远 高于 W-HUD 的要求：1）感知：精确实时感知道路实景环境，精确识别车道位置、路口位 置，感知驾驶员视线位置，感知车辆的速度、加速度、转向角，来实时调节投射位置；2） 显示：基于物理空间的感知结果和三维光场显示技术，实时计算、渲染生成任何需要被投射 到真是世界内的虚拟对象；3）融合：需要融合道路实景和虚像，包括真实世界与虚拟成像 在位置上的融合，以及将延迟控制在毫秒级别。3.3 液晶仪表：屏幕代替指针，交互多样性、精确度、美观度、场景化优势明显液晶仪表以屏幕取代传统指针，支持导航地图、多媒体功能，可与其他设备相连。汽车仪表由指示器、驾驶员警示灯等组成，提供汽车运行参数信息。与传统的机械仪表相比，液晶仪 表用屏幕取代指针，除提供涡轮压力、油门、刹车等信息，还支持导航地图、多媒体功能， 可与其他设备相连。 液晶仪表在交互多样性、精确度、美观度、场景化方面优势明显。优势突出：1）能够通过 触摸屏、手势进行交互响应，未来感强；2）精确度较传统仪表更高；3）外观设计更自由， 可与其他部件结合设计；4）在不同驾驶场景下显示不同内容，如在高速模式仪表仅显示主 要信息、减少驾驶员分心；在城际模式液晶仪表上显示更多导航、多媒体信息，仪表盘的颜 色也可随着不同的驾驶模式而改变。3.4 流媒体后视镜：从镜面向屏幕升级传统后视镜存在视野宽度不足、易受天气影响、观看三镜存在时差盲点的缺陷。汽车后视镜 最早是赛车手在赛车比赛中的辅助工具，1921 年开始批量生产并应用于乘用车。传统后视 镜存在视野宽度不足、易受天气影响、观看三镜存在时差盲点的缺陷，影响行车安全。流媒体后视镜在构成上：1）以屏幕代替传统镜面；2）外置摄像头拍摄获取路况代替人眼。 流媒体后视镜支持流媒体、物理后视镜两种显示模式，能有效规避传统后视镜缺陷。 流媒体显示模式，车左、右、后高清广角摄像头拍摄实景，图像拼接起来并显示在屏幕上驾 驶员能同时查看车辆左右两侧及车后方的路面环境，视野宽度是传统反光后视镜倍率的 2-3 倍。未来，三个方位的拼接图像有望通过算法融合为一个完整画面。 物理后视镜模式（按模式键切换为该模式），较传统镜面增加了电子防眩目设计，当强光照 射时，镜上的传感器将光信号传送给控制器，经过信号处理控制电路会使镜面变色，吸收强 光，削减强光的反射，有效规避镜面炫目问题。3.5 驾驶员监测系统（DMS），助力 L3 级自动驾驶实现智能座舱监测系统统称为 IMS，分为驾驶员监测系统（DMS）以及乘客监测系统（OMS）。 安装 DMS 的两客一危非自动驾驶车辆事故率显著下降，除了提高驾驶安全性外，视觉 DMS 系统的主要用途：1）是 L2+/L3 等高阶自动辅助驾驶系统的标配项；2）延申 Face ID 功能， 提升座舱的交互体验。视觉 DMS 主流方案是摄像头+红外技术：摄像头拍摄驾驶员眼球运动、面部表情，并将拍 摄视频传输到芯片板进行视频解码、计算和 AI 识别，输出定义为疲劳、分心等的动作信号， 在通过人机交互途径（语音、声音、仪表警报、安全带收紧）警示驾驶员。视觉方案对摄像 头成像性能、芯片算力要求较高，需要拍摄足够清晰的视频、大量解码视频&图片信息。同 时，因为要链接到对功能安全要求较为严苛的 ADAS 系统，DMS 还需要额外的系统评估和 ASIL 认证。 DMS 助力 L3 级自动驾驶实现，法规正在聚焦 L2+/L3 级自动辅助驾驶的人机交互。L3 级 自动驾驶为“条件自动驾驶”，要求驾驶员在被提示时接管车辆，DMS 能完成这个提示功能， 弥补 L3 自动驾驶决策安全性，助力 L3 级自动驾驶的落地。欧盟要求，从 2022 年 7 月起所 有进入欧盟市场的新车都必须配备视觉 DMS，C-NCAP 欧盟新车安全评鉴协会技术路线图 2025 年版本也已加入驾驶员分神和疲劳监控功能的测评。美国公路安全保险协会（IIHS） 正式发布了一项针对辅助驾驶系统的新评级体系，明确要求搭载相关系统的新车必须采取安 全措施（包括方向盘离手监测、驾驶员注意力监测），以帮助驾驶员保持专注。3.5.3 乘客监测系统OMS针对乘客的监测系统，即 OMS，监测对象包括乘客、宠物、遗留物等，能够监测乘客年龄、 状态、情绪。具体应用：1）监测乘客妨碍驾驶的危险行为；2）也可以避免儿童、宠物等被 遗留在密闭的车厢里（当车辆熄火后，所有车门关闭、车锁上后，毫米波雷达会开始检测， 如果循环检测后，后排没有生命体征，就会停止工作；如果后排有生命体征，则会在 30 秒 内进行报警）。 OMS 三种主流技术方案：1）压力传感器方案：类似安全带报警系统，相对成熟，成本低， 但无法细致分别对象；2）摄像头方案：类似 DMS 主流方案，摄像头多集成在内后视镜，成 本基本可控，但存在隐私隐患和遮挡物体无法识别的弊端；3）毫米波雷达方案：能够穿透 衣物、布料等，透过毛毯等遮挡物监测生命体征，也能穿透人体的部分肌肉组织，测量人的 呼吸、心率等，一般安装在座舱车顶，确保覆盖整个座舱区域，价格较贵。3.6 中控屏：车载娱乐系统的硬件端口，多联屏、悬浮屏打造科技感中控屏是座舱内最大的车载屏，是车载信息娱乐系统功能的主要端口，主要以悬浮屏、一字 屏等方案来表现科技感。中控屏在传统座舱中的形态是小尺寸的液晶车机屏，座舱域芯片从 车机屏芯片发展而来。3.6.1 中控屏发展趋势：中控大屏渐成主流，新能源车尤其热衷配置大屏根据 CINNO Research 数据，2021 年前三季度中国市场新能源乘用车中控显示屏 CID12.0 英寸及以上 尺寸段的销量占比已达到 48%，较传统燃油车同尺寸段 CID 提升 29 个 pct。3.6.2 中控屏发展趋势：屏幕显示技术有望从 TFT-LCD 向 Micro LED 发展车载屏幕显示技术主要有 TFT-LCD，OLED，Mini LED 和 Micro LED，目前 TFT-LCD（薄 膜晶体管液晶显示器）是最普遍的产业化方案，但在智能座舱上应用性能有局限，主要限制 在：1）能耗较高；2）适用温度范围较小；3）对比度、亮度等较低。 Micro LED（微米发光二极管）可能成为替代的技术路线。优势：1）清晰度、色彩饱和度 更高，满足影视、游戏、娱乐等功能要求；2）能适用于 AR、VR 显示；3）更亮、更稳定、 更节能。Micro LED 价值量远高于 TFT-LCD，带动中控屏单车价值量攀升。Micro LED 作 为自发光的高分辨率、高能效显示技术，在 AR 领域应用优势显著，有望在座舱内 AR-HUD 领域率先规模化使用，随后扩展至中控屏及其他屏幕。3.6.3 中控屏发展趋势：交互多模态化、主动化触屏交互或妨碍驾驶安全，未来“语音”或更多代替“触控”。目前中控屏的主要交互模式 是触屏模式，但触屏事实上会导致驾驶员的手、眼脱离驾驶任务，分散驾驶员的驾驶注意力， 妨碍驾驶安全。因此，在自动驾驶落地前，未来中控屏的操作模式将多以“语音”代替“触 控”，确保驾驶员的手、眼资源应用在驾驶动作中。语音交互是多模态交互的一种，多模态 中的“模态”即指“感官”，多模态交互即综合运用手势、触控、语音、眼神等支配中控屏 的各个功能。3.6.4 中控屏发展趋势：一芯多屏方案优势突出，支持屏幕数量持续提升一芯多屏使多个屏幕的信息能自由流转，跨屏互动。一芯多屏技术最早由奔驰在 2018 年量 产，用域控制器 DCU 替代 ECU，底层芯片集成 GPU。优势是：能使座舱内图像、视频处 理算力大增，缩短因系统功能增加带来的系统时延，成本上降低复杂线束成本、布线成本以 及通信成本。一芯多屏方案支持的屏幕数量持续提升。主流一芯多屏技术 1 块芯片支持 3-4 块屏幕，高通 SA8155P 支持 5 块显示屏，三星 Exynos Auto V910 支持 6 块显示屏，瑞芯微 RK3588M 最多可支持安装 7 块屏幕。除此之外，伟世通、佛吉亚、哈曼、德赛西威等公司都已有一芯 多屏量产方案落地上车。3.7 智能空调系统：场景化、个性化的温度和气味选择，隐藏式出风口智能空调系统具备针对不同场景的个性化调节能力。1）智能调温和空气循环：在隧道、高 温暴晒等场景下系统识别、提醒用户、控制车窗开合和空气循环等；2）智能空气净化：AQS 空气质量管理、PM2.5 过滤、负离子净化、部分自主品牌正在致力于开发防病毒功能。3） 智能香氛：可变换的香氛系统，可控制浓度和香型，帮助用户缓解驾驶疲劳。 智能空调出风口设计更注重美观，部分车型采用隐藏式设计。如蔚来 ET7 的空调出风口即 集成在中控大屏两侧，出风口表面光滑，与内饰面板无缝融合。3.8 智能声学系统：数量增长+高端化，带动单车价值量突破在智能座舱中，智能声学系统的扬声器数量更多、性能配置更高端化，一套智能声学设备一 般包括 8-30 个扬声器+低音炮+车载功放+AVAS。 1）扬声器数量大幅增长：新能源车型扬声器数量较传统燃油车大幅增长。如理想 L9 搭载 21 个扬声器，蔚来 ET7 搭载 23 个扬声器，带动车载声学系统价值量上攀。 2）独立功放应用加速渗透，覆盖广度扩大：汽车功放即汽车功率放大器，用以放大汽车音 响功率，它连接声学系统中主机与扬声器，对音频输入信号进行选择与预处理，通过功率放大芯片将音频信号进行放大。燃油车一般只有高端车型配备功放，在智能座舱中，声学体验 也是衡量驾乘体验的重要一环，独立功放的应用和覆盖广度已从高端车型向下加速渗透。车 载类功放相比消费类功放，体积更小，集成度更高，可靠性、抗电磁干扰能力要求也更高。 3）汽车声学警示系统（AVAS）从无到有，打开市场。AVAS 在新能源车上可以模拟发动机 引擎声音，增强驾驶体验，也能有效避免电动车车辆静默行驶对行人造成安全隐患。3.9 内饰升级：氛围灯、座椅等向着人性化、个性化方向进化3.9.1 氛围灯：氛围灯设计范围和功能新探索氛围灯是营造座舱氛围感、科技感的重要部件，传统座舱中的氛围灯一般应用在仪表盘、中 控、脚踏、门板，点亮细节、提升质感。 智能座舱中的氛围灯升级：1）应用范围：扩大至汽车 Logo、格栅、车身装饰、门把手、轮 圈、迎宾灯、迎宾踏板、空调出风口、副驾仪表台、中控背光区、车顶、储物架、杯架、音 箱、卡扣、后备箱等位置。2）照明方案：一般以灯带、点发光形式展现。3）控制手段：触 控设置；语音、手势引导；利用手机控制。3.9.2 智能表面：是座舱内饰的发展趋势和下一设计阶段智能表面能够集灯光、触控等功能于一身，提供丰富的交互体验和美妙观感。智能座舱的内饰设计不仅考虑功能性、舒适性、安全性以及材料、色彩、工艺的运用，更倾向于将新技术 与内饰完美融合。理想状态下汽车内饰所有的塑料表面都能够进行智能化设计，智能表面 （Smart Surface）可以被视为是汽车内饰的发展趋势和下一个设计阶段，智能表面上不需 要屏幕，但能够显示不同的人机交互界面，具备轻量化、设计自由度大、装饰性强、易操作、 装配简易、成本较低等优势。比如，可以将透光表皮材料整合至内饰表面，集灯光、触控等 功能于一身，并可以运用在座舱内部的广泛位置。3.9.3 座椅升级智能座舱座椅造型、材料积极“堆料”，升级舒适度和科技