智能座舱是由不同的座舱电子组合成完整的体系。智能驾驶舱主要分为5大部分:车载信息娱乐系统、流媒体中央后视镜、抬头显示系统HUD、全液晶仪表、车联网模块。智能驾驶舱是通过多屏融合实现人机交互,是以液晶仪表、HUD、中控屏及中控车载信息终端、后座HMI娱乐屏、车内外后视镜等为载体,实现语音控制、手势操作等更智能化的交互方式。在未来,有可能将人工智能、AR、ADAS、VR等技术融入其中。
智能驾驶舱产业链分为硬件和软件两部分:硬件包括了传统中控和仪表盘,以及新纳入的抬头显示器HUD、后座显示屏等HMI多屏,软件则由于加入了手势语言在内的交互技术,因此包含底层嵌入式操作系统、软件服务、ADAS系统等应用。
“一芯多屏”未来有望成为发展趋势。2018年8月7日安波福宣布将为长城汽车全新一代的哈弗和WEY品牌提供单芯片的智能座舱解决方案,可同时驱动全彩液晶仪表、抬头显示和中控娱乐等车载电子系统的所有功能。在2019年的CES上,华阳集团推出了新一代车规级芯片以及最新车载操作系统AndroidP信息娱乐方案。与传统的多芯片方案相比,单芯片方案驱动智能座舱,类似于座舱域控制器的方案,可以精简座舱处理器布局,极大地降低系统成本,并能提供多屏互动等全方位的智能互联体验。例如仪表和中控的交互、抬头显示和仪表的交互、车联网和中控的交互等。此外,单芯片作为处理器带动多屏操作对系统的复杂程度要求低,可以保障行车安全。
智能驾驶舱快速向中低端车型渗透,规模有望保持高速增长。近年来,整车销量增长放缓甚至开始下滑,车企为了增强自身车型的差异化竞争能力,逐渐将智能驾驶舱从豪华车型向入门车型渗透。新能源汽车和智能汽车的快速发展也在刺激智能驾驶舱渗透率快速提升。此外,技术的进步和成本的降低,使智能驾驶舱的大众化趋势不断加强。盖世汽车的数据显示,2017年国内智能驾驶舱市场规模为345亿,预计2017-2020年智能驾驶舱的复合增长率超过20%,2020年市场规模将达到625亿元。
人车交互:从语音(麦克阵列)到视觉(HUD)的交互
驾驶舱升级路径可类比智能手机。汽车驾驶舱传统包括车载信息娱乐系统(含中控显示屏)和交互仪表盘两大件,根据伟世通公司统计2018年市场规模分别为196亿美元、80亿美元。相比ADAS,驾驶舱电子产品形态更加丰富,全球竞争格局较为分散,海外厂商有领先优势。近几年来驾驶舱内部呈现大屏化、智能化、自然交互等特点,未来“一芯多屏”的趋势明显,在底层芯片、新型显示、麦克阵列等方面可复用智能终端的成熟技术。近几年国内厂商通过并购获得驾驶舱成熟技术和客户,另外在上游的零组件具有一定竞争力。
仪表盘、中大大屏引领潮流,平台智能升级。
(1)信息娱乐系统:操作系统当前以QNX为主,未来Android的占比有望持续提升,不仅提供导航、娱乐等行车功能,而且可以加载丰富的在线应用,操作系统与场景结合的商业价值还待进一步挖掘。
(2)中控仪表盘显示:大屏已经成为中高配车型的主流,仪表盘全液晶显示占比已接近10%,后排屏幕逐渐渗透,未来车内屏幕可能超过4块。
(3)HUD抬头显示:当前前装渗透率较低,多厂商从后装切入,结合ADAS的AR-HUD是重点研发方向。
(4)语音交互:应用麦克风阵列技术,结合算法提升语音接收的清晰度并可进行声源定位,后台接入语音识别、语义理解及智能应答等技术。
娱乐交互:中控平台,承载车载信息娱乐系统(IVI)
智能驾驶舱产业链,以中控平台为基础,逐渐向液晶仪表、抬头显示和后座娱乐延伸,实现多层次信息的处理操作和独特的人车交互。车载信息娱乐系统(IVI)是智能驾驶舱信息交互的重要载体,基于车身总线系统和互联网服务,形成车载综合信息处理系统,可提供导航定位、车体控制、无线通信、车内娱乐和汽车移动等多种服务内容。在智能驾驶舱产业链中,中控厂商凭借对硬件和软件的整合的产品优势和技术积累,占据了座舱电子产业链的制高点。未来,中控系统将成为人机交互的核心驱动,具备广阔的应用前景。
车载信息娱乐系统是采用车载专用中央处理器,基于车身总线系统互联网服务,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。随着汽车电动化、智能化、网联化的发展,以及人工智能与自动驾驶技术的突破,传统的车载娱乐信息系统也遵循这样的发展演变路线。经过多年的发展,车载信息娱乐系统已经由第一代的卡带、收音机发展到第四代的综合车载信息娱乐系统,功能越来越全面,屏幕越来越大,人机交互越来越智能。目前,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,极大的提升的车辆电子化、网络化和智能化水平。
纵观车载信息娱乐系统产业链,主要是由硬件、软件和系统集成商组成。硬件主要来自汽车零部件公司,软件、操作系统等服务商主要也是智能手机、电脑的软件、操作系统服务商,系统集成商则包括整车厂和汽车零部件公司。
产业链上游主要由芯片、显示屏、PCB、操作系统等构成,中游主要是采购上游硬件商品的集成商,下游主要是整车厂。核心主要在是芯片的处理能力上,目前英特尔和高通是行业内的领导者,国内华为也在芯片领域不断发展。在TSP部分,主要有整车厂确定品牌和TSP独立操作两种服务方式。
在汽车轻量化、小型化、智能化和电动化趋势的推动下,车载信息娱乐系统的整体市场规模持续增长。根据中国产业信息网的数据显示,全球车载信息娱乐系统处于成长期,2012至2016年市场销售规模保持快速增长,复合增长率达10.8%;预计到2020年,车载信息娱乐系统市场规模将超过800亿美元,成为最大的汽车电子市场。
基于移动互联网以及车联网等应用的智能化车载信息娱乐系统已成为市场的发展主题,包含内容服务、通信服务、TSP等。越来越多的互联网企业进入(百度CarLife、阿里YunOS、腾讯MyCar等),随着用户量的增加,这些互联网企业将占据更重要的地位。
此外,车载硬件也向模块化方向发展,软件系统的比重不断增加。一些汽车厂商开始将IVI进行模块化布局,能够减少不同车型配置的复杂程度、加大单品模块的重复利用率。预计随着车联网的渗透,软件系统比重将逐步增加。
系统交互:中间件搭建软硬件交互平台
汽车走向5G—V2X互联时代,芯片巨头主导交互智能运算平台升级
V2X主要包括V2N(车辆与网络/云)、V2V(车辆与车辆)、V2I(车辆与道路基础设施)和V2P(车辆与行人)之间的连接性。2015年,3GPP在版本中启动了基于LTE系统的V2X服务标准研究,即LTE-V2X,国内多家通信企业(华为、大唐、中兴)参与了LTE-V标准制定和研发。
随着5G基础设施的渗透率提升,C-V2X有望无缝对接,在高传输、低延迟和高可靠性的网络属性下,进一步升级V2X服务体验。特别在高可靠性上看,5G的网络切片可提供始终如一的低时延和高速率服务保障,这对于安全性要求极高的自动驾驶领域尤为关键。从下图的实际测量数据看,我们能看到在网络切片的保障下,信号的传输速率和时延基本能够保持稳定,而无网络切片下,时延现象非常明显,且数据传输并不稳定。
进入2018-2019年,通信巨头不断完善对于车联网通信平台的定义,在推出新核心芯片运算平台的同时,在技术端兼顾4G/5GV2X和DRSC,力求满足不同通信基础设施场景和技术路径的商业覆盖。
在国内,2018年9月召开的世界物联网博览会上,奥迪、大众、一汽、东风、长安、上汽等汽车厂商,均发布了搭载华为LTE-V2X(基于移动通信技术演进形成的车联网无线通信技术)车载终端的汽车,并进行了V2X智慧交通场景演示。华为LTE-V2X车载终端成为国内首个在开放道路上成功应用的LTE-V2X车联网终端。
华为LTE-V2X模块DA2300基于华为巴龙765芯片,为新一代车路协同式车联网专门设计,高度集成了将uu(终端和基站之间的通信接口);PC5(车、人、路之间的短距离直接通信接口)以及应用处理器全合一,将三个功能集中在华为巴龙765芯片中,产品符合3GPPRelease14,支持Mode3和Mode4通讯模式。从合作伙伴在产业链上的位置与实际体量看,华为车联网业务有迈向Tier1软硬件服务商的趋势,收入规模有望快速放量。
而在2019年2月25日高通公司(QualcommIncorporated)旗下子公司高通技术公司(QualcommTechnologies)宣布下一代智能网联汽车的汽车无线解决方案再增新产品–高通骁龙汽车4G平台(Qualcomm®SnapdragonTMAutomotive4GPlatform)以及高通骁龙汽车5G平台(Qualcomm®SnapdragonTMAutomotive5GPlatform)。
骁龙汽车4G和5G平台集成了C-V2X直接通信、高精度多频全球导航卫星系统(HP-GNSS)以及射频前端(RFFE)功能,在全球范围内支持主要运营商的关键频段。凭借此类功能,骁龙汽车4G和5G平台可支持丰富的车载体验,包括双卡双待(DSDA)、车道级导航准确度的精确定位、千兆级云端连接、车到车(V2V)以及车到路边基础设施(V2I)通信安全、高宽带低延迟远程操作支持。我们预计新型骁龙汽车4G和5G平台将在今年晚些时候开始试运行,参考合作车厂的规划,平台有望在2021年用于量产车。
综合来看,现阶段,通信巨头在力主车载通信模块的专业化升级。而从需求端看,2017年中国在售乘用车DCM(数据通讯模块)装配量合计达到275.28万,同比增长74.5%;装配率为12.92%,比2016年增加5.5个百分点。我们若按照车联网在2020年实现30%的装配率,仅仅在新车端(假设销量维持稳定)线性外推看,市场未来有望继续保持超过100%增长。
从装配量和市占率来看,2017年奔驰DCM装配量最高,市占率达11.71%;别克和奥迪分别以9.93%、9.29%的市占率分列第二、三位。从装配车型看,主要是中高端车型先行带动,随着行业发展至成熟阶段,中低档车型渗透率有望提升。
汽车走向智能驾驶时代,芯片巨头引导自主智能运算平台革命
半导体/芯片巨头在2018年也全面进军智能驾驶行业,以英伟达为代表的芯片巨头在全球加速落地开放平台生态,而在国内以华为为代表的芯片巨头也在快速推进自身的智能驾驶业务。
公司在2018年先后推出了面向汽车制造商、卡车制造商、一级供应商和初创企业加快自动驾驶汽车生产的AI平台。使用该平台架构,其合作伙伴可以构建和推广功能安全且经认证符合国际安全标准的自动驾驶汽车、卡车和班车。公司的服务产品以硬件为中心,集成算法、应用测试等解决方案。
公司作为全球首屈一指的智能算力供应商,客户服务贯穿全产业链。按照应用类别拆分,英伟达的业务包括游戏、数据中心、专业视觉化、OEMIP、汽车业务五类。汽车业务虽然占比较低,2018财年在总收入中的占比仅6%,但同比增速较高。
英伟达与超过370家厂商开展自动驾驶相关合作。截至目前,英伟达已经与众多国际主流整车厂就DRIVECX娱乐系统、DRIVEPX自动驾驶系统、Xavier超级计算机等达成合作,包括特斯拉、奥迪、奔驰、宝马、沃尔沃、丰田、大众、蔚来等。英伟达还与具备传统优势的一级供应商如博世、采埃孚等合作,英伟达提供自动驾驶计算机平台,后者负责整合多传感器方案和自动驾驶系统。
华为在2018年全面加速智能驾驶“芯”生态布局。华为在其2018全连接大会期间发布其移动数据中心MDC方案,解决方案涵盖芯片、平台、操作系统、开发框架的系统服务。其中,关键靓点是其芯片方案——MDC搭载华为最新的Asc(昇腾)芯片,最高可提供352Tops的算力,满足L4级别的自动驾驶需求。
汽车走向智能驾驶时代,芯片巨头引导自主智能运算平台革命
在通信和智能驾驶运算平台不断标准化推广的趋势下,作为链接硬件底层和应用层的中间件服务业务存在明确发展空间。
中间件主要针对应用层的开发人员,针对不同应用优化底层操作系统的接口,使应用开发人员将开发工作集中在自己的业务层面。面向智能车联网时代,预计中间件服务商将在通信平台和智能驾驶平台扮演重要角色。
对于通信平台而言,中间件服务商将主要帮助对接应用层(开发商、服务商等)、OS与硬件厂商,使得标准化产品能够给与不同层级用户个性化的接口调用。对于未来在智能驾驶领域的中间件服务空间,我们参考国内2016-2018年工信部的统计数据,对于全部软件行业看,中间件收入/嵌入式软件服务收入水平为2.5%左右。考虑到车联网端单车价值远高于一般计算终端,且车规级安全要求和长周期开发,我们假设中间件中期在车联网通信领域收入占比为一般行业一倍,对应2019年中间件收入近18亿,两年复合增速为35%。
而对于智能驾驶平台而言,中间件服务商将主要帮助对接车厂、平台级OS与核心硬件厂商,使得标准化产品能够给与不同层级用户个性化的接口调用。不同于通信平台,我们判断智能驾驶平台的定制化程度会更高,因此中间件商的潜在发展空间更大。对于未来在智能驾驶领域的中间件服务空间,我们仍参考易观和QYresearch的数据,中期以ADAS业务空间为主要智能驾驶业务范例,我们假设中间件中期在智能驾驶领域收入占比为一般行业1.5倍,结合中期ADAS的软件收入预测,对应2019年中间件收入近6.5亿元,两年内复合增速为50%。
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