一种车载智能座舱域控制器系统设计.docx

1引言

车载座舱系统在电气化及智能化的发展背景下，功能越来越丰富。消费类电子设备，尤其是智能手机和移动平板设备的发展，给用户带来思维方式和生活习惯的改变。相较于传统封闭式车载电子系统，汽车座舱系统也将会被消费类电子带来的变化所影响，如传统座舱的导航、音响娱乐、电话、灯光、空调控制等功能需求变化。传统车厂及零部件供应商被迫思考从根本上转型，如何改变座舱系统现有的封闭落后状况，顺应行业趋势发展，利用智能汽车载体设计出更符合用户需求和习惯的智能座舱系统，成为行业面临的课题。

2座舱行业状况

汽车座舱的发展有三个清晰的方向，分别是汽车硬件电子化、汽车控制系统集成化和座舱环境舒适化。为推进这三个方向，座舱硬件、座舱控制系统、座舱驾驶辅助设备的不断涌现，就是智能座舱在今天和未来的发展方向。

汽车“新四化”的快速发展背景下，大量相同功能的ECU重新整合，交由域控制器进行统一管理调度，汽车电子电气架构从分布式迈向当前域集中式，再到未来的中央集中式电气架构，整体呈现快速演进态势。

随着整车E/E架构集中化升级，智能座舱未来会经历四个发展趋势：

●电子座舱：主要在基础技术层面，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。

●智能助理：提升车辆内部感知能力，驾驶员监控系统（DMS）、抬头显示系统（HUD）等。

●人机共驾：车内与车外感知相结合，车辆支持自主或半自主决策，主动感知需求，向人提供服务。

●第三生活空间：车辆场景生活化、丰富化（出行规划、主动订餐、自动停泊车/寻车+充电、智能内容推送、影音/游戏娱乐、自动支付等），车内体验线上/下无缝联动的空间体验。

3智能座舱系统资源

目前主流的智能座舱系统主要构成可以分为三部分：硬件（座舱芯片、电子后视镜、HUD等）、软件、多模态交互（触觉、听觉、视觉、生物识别）。

3.1智能座舱硬件

传统汽车ECU安装数量多达200，且不便控制。在集中式E/E架构趋势下，新增的域控制器集成了更多的功能。主控芯片会用到高算力、高带宽、多接口资源能力的SoC芯片，替代传统的MCU。单SoC能减少域控制器内部算力冗余，将多应用共用一套硬件设备。集中式架构SoC应用，能完成高实时性的统一交互，减少ECU硬件数量和成本等总需求，增加用户汽车体验舒适度。

电子后视镜通过车辆摄像头的视角，实时拍摄车辆外部画面，能将无损、无延迟的画面在中央后视镜显示屏真实呈现出来。相比于传统玻璃后视镜，能减少视觉盲区，提高夜间画面清晰度。目前流媒体后视镜通过车辆后置摄像头，实时拍摄车辆后方的画面；车内电子后视镜通过后视镜侧视摄像头，将感知到的外部数据，实时传输到安装在A柱和门把手间的屏幕进行显示。

HUD抬头显示仪，基本原理为将重要信息光源通过反射映照在显示板或前挡风玻璃上。驾驶员不必低头就可以看清重要汽车信息，且不遮挡视野，极大的提升了驾驶过程的行车安全和交互便利。HUD投影成像技术有三种：C-HUD将信息镜像到透明面板上；W-HUD将信息直接显示在挡风玻璃上，驾驶员看到的是虚拟图像，通常距离驾驶员的眼睛约2米；AR-HUD，具有数据融合和图像处理功能，可将图像精确地绘制到道路上向驾驶员导航。

3.2智能座舱软件

在软件定义汽车的大趋势下，座舱操作系统（OperatingSystem，OS）指控制和管理计算设备的硬件和软件资源[2]的窗口，是实现传统汽车向智能化升级的关键。座舱域控制器操作系统包括QNX、Linux、Android，通过Hypervisor虚拟机模拟完整的硬件系统功能，运行在一个完全隔离环境的计算机系统中。域控制器底层OS在虚拟环境下，灵活调度CPU、内存和I/O等硬件资源，实现多操作系统在虚拟机的协调下单元整合与算力共享。

OTA远程在线升级，通过网络下载升级包对车辆自动升级。OTA分两种，SOTA：远程给汽车软件系统升级和完善，主要服务于车载信息和娱乐系统。FOTA：远程给汽车固件系统升级和完善，主要服务于自动驾驶、车身控制和动力系统。OTA是汽车在全生命周期中实现软件及功能更新的重要途径。座舱系统虚拟化后，OTA能为车机安全、软件提供漏洞补丁并导入新功能，用户可在任何有网络的地方，对车辆升级。目前可OTA升级的座舱系统包含：中控屏界面、操作按钮、娱乐系统、刹车系统、油门踏板力度等。

3.3智能座舱多模态交互

多模态人机交互利用AI技术和传感器配合，完成自动驾驶辅助安全功能和提升座舱多模互动便利。交互方式有触觉、听觉、视觉、生物识别等技术特征。

触觉技术包括实体按键和屏幕触控等。座舱多屏化、大屏化使得触控范围同步在扩大，如从前排屏扩展到后排屏同步触控和异步多点触控等，这加速了车端座舱智能化的步伐，让舱内体验环境更丰富。

语音交互从过去的被动