智能汽车HMI“火了”

汽车人机交互界面设计市场正在快速奔跑。

随着座舱智能化及联网娱乐等需求的持续提升,10英寸及以上中控信息娱乐屏、副驾娱乐屏+空调控制屏(包括分体、一体等配置设计)正在成为市场主力。

高工智能汽车研究院监测数据显示,2022年1-3月中国市场乘用车新车中控多媒体系统搭载10英寸及以上液晶屏上险量达到246.9万辆,占全部中控液晶屏比重首次突破50%大关,达到58.24%。

另一方面,在液晶仪表/智能中控的界面设计上,由于ADAS系统的数据输出,自适应巡航控制、变道辅助、盲区预警以及车辆周边环境数据构成人机界面设计的一部分,再加上逐渐普及的多模态交互、DMS、HUD等新功能的融入,舱内HMI设计的复杂度急剧上升。

由此,HMI也已成为整车软件解决方案的关键要素之一,同时也是搭建系统与驾驶员之间信任的桥梁。

如何过滤无效数据、帮助驾驶员更好地理解系统,并与之无缝互动、建立统一的人机界面设计标准,将交互困惑降到最低成为HMI设计的主要趋势。这也将为自动驾驶真正规模化落地提供重要保障。

然而,人机界面的成功设计和实施依然是汽车品牌面临的最大挑战之一。

谁能解决?

从技术层面来看,汽车HMI系统涉及各种MCU/MPU板卡等硬件平台,以及多种底层操作系统,包括freeRTOS/QNX/Linux/Android/HarmonyOS等。

而主机厂要想实现新中间件平台的快速移植以及跨不同显示介质的快速开发,其所用到的HMI设计工具就必须具备软硬件解耦能力。

“我们也越来越感受到软件必须脱离特定硬件环境的束缚。比如在车规级芯片RH850,采用板卡提供商的RGL图形库开发的界面只能在该平台运行。另一方面,软件还可能受限于芯片产能导致在生产过程中中断的严重情况。”一位业内人士表示。

而从产业链的角度,全栈自研、拥有自己的HMI开发平台和框架已然成为主机厂在人机界面开发方面采取的最主要的模式。新的趋势也越来越明确,比如允许跨平台的人机界面开发,在共享中间件的前提下最大化重用单一代码库。

另外,从现在到完全自动驾驶时代,将会存在很长时间人机共驾的阶段。这也是为什么平台化、模块化、高效的车机HMI开发工具也成为了目前国内OEM和Tier 1最迫切的需求。这种开发方式可以快速迭代并适配不同车型,满足软硬件中低配的要求。

然而,目前市面上即便已经存在各种开发工具,但依然难以满足用户快速灵活地进行产品开发与迭代的需求。这也从侧面证明,HMI领域迎来了一片巨大的蓝海市场。

可以说,在该领域深耕近三十年的Qt公司已经走在了行业的最前列。

总结成绩,Qt在中国、芬兰、美国、德国、日本、韩国等十个国家设立机构,其产品已在70 多个行业有3000 多个客户在使用。在汽车行业,公司已和超过 20 多家OEM、全球十多家 Tier 1 达成合作,共同开发数字座舱。截止目前,全球已有超过 1 亿台 Qt 开发的汽车。

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破解开发难题

在产品层面,Qt工具最大的优势便是跨平台和开放性,同时将软硬件解耦的难度降到了最低。具体表现在:

1、Qt是一个跨平台的图形开发框架。用户可以编写一套代码库适用于几乎所有的屏幕、应用程序以及操作系统,实现了复用性的最大化;

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2、底层代码完全开放,可允许开发者充分进行个性化、深层次的定制;

3、提供了插件机制,用户可以建立自己的组件库,以插件的形式集成到Qt Creator IDE中,迭代复用,缩短开发周期;

4、提供一个完善的开发集成环境帮助用户高效开发,包括设计师工具、开发者工具、GUI自动化测试工具、版本管理工具、性能优化工具、内存分析工具等,这些工具不仅支持一键部署,还可以在线调试,有效提高用户的开发效率;

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5、支持众多的软硬件平台,同一套工具链可以覆盖基于MCU和MPU的应用。

综上,Qt工具不仅可以最大程度提升设计的复用性,还能实现高效开发,减少设计的复杂性。例如,当前座舱的开发设计接口变化日益加速,这就要求应用程序的更改不仅要及时响应,而且要更加便捷。

Qt 软件栈便实现了特定开发面板的直接部署,可以大大减少早期的环境配置、嵌入式的开发环境部署工作。

此外,其脚本语言内置了多种主题,以及可扩展的设计模块,极大程度降低了设计难度,实现了更加轻松的开发周期。

而对于软件来说,最重要的还有保障其鲁棒性。在此方面,Qt 提供Qt Quick Compiler 工具,可以帮开发人员将 QML 文件直接编译到程序中,为其源代码提供保护。

应用案例

2021年,Qt与现代汽车集团合作,为起亚和捷尼赛思汽车品牌提供HMI设计服务。

在捷尼赛思GV60的座舱屏幕中,车道助手与导航信息互联互通,兼顾高速公路上的坡道、弯道和限速区,可根据不同路况自动调整、确保行驶安全。加持Qt直观的用户界面,这些高级功能变得更加易用,同时可将车辆的动向清楚地传达给驾驶者。

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其他智能功能则会在驾驶者可能遭遇危险时在数字仪表盘上发出提醒,比如盲区监控功能会在其他车辆位于视觉盲区时阻止驾驶者变道;碰撞检测功能可以让驾驶员从狭窄拥挤的泊车位轻松驶出;

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值得一提的是,针对源码开放,Qt应用在奔驰MBUX 2.5的Hyperscreen便是最好的诠释。

其座舱采用了Linux +Qt 组合,HMI界面基于Qt 的Wayland 模块开发而成。特别之处在于,这种方式采用了Zero Layer 功能,可以直接将地图等应用程序置于底层,从而使其他功能模块显示像APP一样悬浮于该应用程序之上,做到各自的操作互不干扰,并实现了功能的拓展。

而正是由于这种源码开放,用户甚至也可以实现对于系统的高度定制,比如将应用程序直接固定在某些位置,从而降低行驾驶过程中的操作风险;

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2021年奔驰在CES上发布的下一代MBUX的外观

此外,2021年上市的东风雪铁龙C5 X中高配车型由哈曼负责对其4G版智能网联系统进行整体系统架构与集成,这是全球首次将Qt所支持的3D实时渲染带入到抬头显示(HUD)和数字仪表的车型。

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哈曼智联科技事业部项目经理吉嘉川先生在采访中表示,Qt为汽车行业带来了众多益处,包括:极大提高了HMI开发效率,促使设计师和开发者无缝合作,实现了人机交互系统中的2D、3D渲染和组件之间的相互通信等功能。

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