东风汽车在智能座舱领域的实践与思考
2022年10月汽车标委会发布《智能座舱标准化研究报告》，认为智能座舱产品直接关系用户体验，已成为汽车产品竞争优胜的关键因素之一。
2023年3月17日，在2023第三届中国汽车人机交互创新大会上，东风汽车张华桑提出，座舱交互能力成为决定驾乘人员智能化体验的关键因素。东风汽车从触屏交互、以驾驶任务为中心的交互、多模态主动交互三个方面进行了实践与探索，不断向终端用户提供智能服务。
张华桑 | 东风汽车集团有限公司技术中心智能座舱系统开发主任工程师
(资料图)
以下是演讲内容整理：
东风汽车有限公司是中国中央直管的汽车企业，员工超过13万人，总资产超过4300亿元，居于世界500强企业的第85位。
智能座舱趋势研究
智能座舱的渗透率正在快速提升。2021年乘用车智能座舱渗透率超过50%，2025年将提升至80%。智能座舱作为用户服务的主要窗口，产品体验将极大影响用户的购车意愿，智能座舱后市场的价值挖掘将是企业收入的增长点。
近几年国家推出一系列智能汽车创业发展战略。东风公司紧跟政策要求，发布“东方风起战略”。2021年东风公司发布了科技跃迁行动，以科技创新跃迁行动为跳板，着力掌握智能化领域自主核心技术，结合跨域融合、SOA、虚拟化、场景化设计、AI、5G+V2X等方向，助力新一代汽车加速发展，将东风智慧事业打造成现代智慧城市的新型基础设施的重要一极，引领客户率先享受新一代汽车带来的美好生活。
图源：东风汽车
2022年发布了两份标准。一个是2022年10月汽车标委会发布的《智能座舱标准化研究报告》。报告认为，智能座舱产品直接关系用户体验，已成为汽车产品竞争优胜的关键因素之一；构建一套以人机交互为核心，涵盖软硬件、设备、技术、功能、通用接口以及测评方法等方面的智能座舱标准体系是智能座舱发展的重要支撑；且该报告拟定了2023年-2025年的国家标准计划。
另一个是2022年12月，中国汽车工业协会发布的《汽车智能座舱分级与综合评价白皮书》征求意见稿。意见稿将智能座舱定义为广义的人机交互系统，包括人机融合、场景拓展以及网联服务。座舱对舱内人员的感知主动程度；座舱任务的执行主动程度成为智能化的三个依据之一。
人机交互的主要趋势有两个，一个是多模交互，包含按键、触控、手势识别、语音识别、生物识别。多模交互目前以语音为主，辅以视线、手势等，为用户带来场景化、个性化的体验。另一个是主动交互，主动交互是对场景的感知以及对驾乘人员意图的理解，各大车厂都进行了量产开发。
东风的智能化实践与探索
在此趋势下，我们认为座舱的交互能力成为决定驾乘人员智能化体验的关键，大概可分成三个阶段。
一，以触屏交互为主的阶段。这个时期车上会有很多大屏，因为多屏会带给驾乘人员强烈的视觉享受。但也存在一个痛点，屏幕的视觉资源会与驾驶资源相冲突。于是语音为主的交互阶段来临，语音在动态驾驶下是最方便的交互方式，可以让驾驶员解放手眼，且与驾驶资源不冲突；AR HUD不需要脱离驾驶路面，是交互界面的无限延伸，是这个阶段主要的交互方式。
二，多模态的主动交互阶段。第三个阶段是多模主动交互阶段，这个阶段多模态是指在交互、感知阶段采用了多资源，在执行过程中采用不同方式。多模态的交互方式提供以人为中心的主动交互是第三阶段的主要特征。
AR HUD增强现实显示技术带来全新交互体验。前视采用虚实结合技术，与真实路面信息相结合，整体提高交互的科技感；AR HUD直接投影在前风挡上，驾驶时眼睛不需要离开路面，可以很大程度上减少驾驶分心，提高整个驾驶的安全性；另外AR HUD显示信息分为AR的动态信息和静态信息。动静结合的方式是丰富的交互体验；AR HUD显示的导航信息将路口的转向信息直接投射在转向的路口，可以减少错过路口的痛点。
语音交互我们可以做全链路的体验提升。从语音识别、语义理解、对话管理到语音合成，东风都在做定制化开发和预研。可见可说的技术在前几年很多车型上都有，目前最新的是OCR技术，可以更快、更全的进行语音控制。但这个技术也对我们目前GUI的设计提出了新的要求。在高噪条件下的误识别，融合唇语来提升语音的识别准确率是未来的方向，我们也已经在做类似的研究。另外多模语音可以实现全时性，对域控算力要求也较高，东风在语音的控制指令、语音回复方面也在建立自己的语音库。
手势交互可以从几个方面提升。首先优化手势的模型结构，提升手势的准确率；在手势的性能平衡策略上可以提升手势的交互体验；另外对手势的LOI区域进行划分，减少数据处理量，可以提升系统的处理速度。另外手势如何与功能进行情境关联是未来的难点，未来更广泛的手势识别应用还需进行标准化和规范化。
除了上述手势和视觉案例，在视觉方面还有人脸识别、分心检测、疲劳检测，区域检测等，东风正在进行基于深度学习的视觉模型自主开发工作。目前，主动交互还有一个难点，对意图预测的准确性和推荐内容正确性的判断，这会依赖AI技术发展和大数据能力的提升。
整车厂作为面对终端用户的企业，我们也要从用户需求出发，首先从商品概念、车型定位聚焦到用户画像，了解他们的价值观和核心需求，形成核心场景，并且在场景上形成差异化。对场景的精准把控，对功能的精细化打磨是关键。
首先要进行场景分析，是谁用车？什么场合用车？因为什么原因导致了什么事件，产生什么需求，这是完整的场景分析。举个例子，车主从家里出发去上班，因气温寒冷，希望上车后有个温暖的环境。分析下来聚焦到远程启动空调喝座椅加热的功能。
其次对精细化的打磨。比如堵车时想要听歌。首先如何精准预测堵车；下一步是推送时机，在什么时候推送？再往后是推送的内容，有的喜欢听歌，有的喜欢听书。再下一步是执行策略，根据当前的感知能力和等级需要，定成系统主动推送功能，但需要驾驶员确认执行。最后是交互方式，用多模态的设计进行车机的弹窗+语音播报，用户可以进行语音确认。整个链路下来，我们用到了导航对堵车的判断；音频对用户听歌喜好的判断以及语音场景内免唤醒的能力，还有结合车控的车速。
未来随着场景的不断拓展，随着生态接口的逐步开放，随着交互方式的不断丰富，智能推荐也会越来越精准。
东风研究的关于智能座舱的新技术，像AR导航和VPA形象，智能魔方、智能表皮、智能方向盘、无人机、氛围灯、情境模式和香芬系统，VPA是车载的智能助手，基于语音技术，在特定场景下进行特定动作，提升趣味性体验；智能表皮会提供无边界的界面，提升座舱的品质感；高感知特性成为智能座舱交互的部件之一，氛围灯可以在不同的场景下呈现不同的颜色和闪烁频率；香芬作为嗅觉模态的主要呈现方式，在不同的场景下散发出不同的香味，营造氛围感。
关于智能座舱的总结与思考
上述提到智能座舱是广义的人机交互系统。有一种说法是智能手机的发展已经相当成熟，很大程度上可以参考手机的交互方式，但智能汽车的交互设计比手机更复杂。首先汽车上的屏幕很多，每个信息的分布屏幕需要做好区分；另外交互模态也很多，还要做好模态的分布；更重要的是汽车作为驾驶工具有很多动态驾驶任务，还要考虑驾驶分心和安全性。
面对如此复杂的车载人机交互系统，我们需要构建用户体验设计的原则和规范，参考CSAE、中国汽车工程协会和ISO国际化标准组织，目前我们总结出设计六个原则，分别是：可用、价值、认知、安全、智能和高效。
在智能座舱用户体验评价方面，我们也参考行业主流做法制定了用户体验模型，目前形成了七大准则和五大维度，从而保证智能座舱的评价体系实施和标准化。
回顾公司制定的智能座舱能力铁三角——场景定义能力、感知交互能力、车联网的能力。目前三块能力于CSAE发布的分级座舱标准的三个技术分支已经契合，未来，我们将在这三个能力上继续深耕。
（以上内容来自东风汽车集团有限公司技术中心智能座舱系统开发主任工程师张华桑于2023年3月17日在2023第三届中国汽车人机交互创新大会发表的《东风在智能座舱领域的实践与思考》主题演讲。）
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