新能源汽車智能座艙的多模態(tài)交互技術(shù)分析

中圖分類號：U469.7 收稿日期：2025-03-28 DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.07.020

Analysis of Multi modal Interaction Technology for Intelligent Cockpit of New Energy Vehicles

Feng Zhiquan Hebei Industrial Vocational and Technical University，Shijiazhuang O5oooo，China

Abstract：Withtherapiddevelopmentofthenewenergyvehicleindustry，ntellgentcockpit，asakeyreatonanceuserexperience，hasbecomearesearchhotspotintermsofmultimodalinteractiontechologyThispaperanalyzes teultimodalinteractiontec nologyofintellgentcockpit innewenergyvehicles，andprovidesadetailedintroductiontothemaintypesoftechnologiessuchas voiceinteractiongstureinteractionandvisualinteractionAttheetie，tepapernalyethechicalinteationallgs anduserexperienceoptiizationchallengsfacedbythistecholgyinisevelopmentprocess，ndproosecorrspodngresponse strategies，aimigtopromotetedevelopmentofmultimodalinteractiontecnologyforintellgentcabinsofnewenergyvehiclesand enhance user driving experience.

Keywords：Newenergyvehicles;Intelligentcockpit;Multimodal interactiontechnology;User experience

1新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)

多模態(tài)交互技術(shù)是指通過多種感知模態(tài)（如語音、手勢、視覺、觸摸等）與計算機系統(tǒng)進行交互的技術(shù)。在新能源汽車智能座艙中，多模態(tài)交互技術(shù)允許用戶以更加自然、靈活的方式與車輛進行溝通，打破傳統(tǒng)單一交互方式的局限（圖1）[1]。

圖1新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)

在新能源汽車領(lǐng)域，智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)發(fā)展迅猛。國外，特斯拉在ModelS等車型中，以先進的傳感器和算法為基礎(chǔ)，融合視覺、語音、觸摸等交互方式。其視覺識別系統(tǒng)能精準(zhǔn)檢測駕駛員的面部表情、手勢，輔助駕駛決策；語音交互借助深度學(xué)習(xí)技術(shù)，擁有高準(zhǔn)確率與快速響應(yīng)速度，可執(zhí)行復(fù)雜指令。奧迪A8則憑借強大的車載多維人機界面系統(tǒng)，實現(xiàn)觸摸交互、凝視交互與頭部姿態(tài)交互的協(xié)同，提供沉浸式體驗。

國內(nèi)企業(yè)的智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)發(fā)展勢頭也比較迅猛。蔚來在ES系列車型中，運用多模態(tài)交互技術(shù)，語音交互結(jié)合聲紋識別，為不同用戶提供個性化服務(wù)；通過攝像頭實現(xiàn)手勢識別，讓操作更便捷。小鵬汽車持續(xù)升級語音助手，具備全雙工對話能力，支持長指令解析，誤喚醒率極低。同時，利用視覺識別技術(shù)實現(xiàn)對駕駛員狀態(tài)的監(jiān)測與反饋。百度、華為等科技企業(yè)積極投身其中，百度的大語言模型賦能智能駕駛平臺Apollo。

2新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)類型

2.1語音交互技術(shù)

語音識別技術(shù)將用戶的語音信號轉(zhuǎn)換為文本信息，語義理解技術(shù)對識別后的文本進行分析，理解用戶的意圖，然后根據(jù)用戶意圖，通過語音合成技術(shù)將系統(tǒng)的反饋信息轉(zhuǎn)換為語音播放給用戶。例如，用戶說出“導(dǎo)航到天安門”，語音識別系統(tǒng)將語音轉(zhuǎn)換為文本，語義理解系統(tǒng)分析出用戶的意圖是設(shè)置導(dǎo)航目的地為天安門，然后系統(tǒng)通過語音合成告知用戶導(dǎo)航路線規(guī)劃成功，并開始導(dǎo)航。語音交互技術(shù)在新能源汽車智能座艙中應(yīng)用廣泛，幾乎所有主流新能源汽車品牌都配備了語音交互系統(tǒng)。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)的數(shù)據(jù)[2]，2023年，我國新能源汽車語音交互系統(tǒng)的裝車率達到了 90% 以上（表1）。

表1我國新能源汽車語音交互系統(tǒng)裝車率情況

2.2手勢交互技術(shù)

手勢交互技術(shù)主要通過攝像頭、傳感器等設(shè)備采集用戶的手勢動作信息，然后利用圖像識別、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)對手勢進行識別和分析，確定用戶的操作意圖。結(jié)合車內(nèi)攝像頭捕捉用戶的手部動作，利用深度學(xué)習(xí)算法對手勢進行分類，當(dāng)識別到用戶做出特定的手勢（如握拳表示暫停音樂播放）時，系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。手勢交互技術(shù)在新能源汽車智能座艙中的應(yīng)用逐漸增多，但目前普及程度相對較低。部分高端新能源汽車品牌已開始搭載手勢交互功能，如寶馬的部分車型支持通過手勢操作來控制多媒體系統(tǒng)、接聽電話等。隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，手勢交互技術(shù)有望在更多車型上得到應(yīng)用（圖2）3]。

圖2手勢交互技術(shù)

2.3視覺交互技術(shù)

視覺交互技術(shù)主要利用攝像頭對駕駛員或乘客的面部表情、視線方向等進行監(jiān)測和分析，實現(xiàn)人機交互。利用面部識別技術(shù)識別駕駛員身份，自動調(diào)整座椅、后視鏡等設(shè)置到駕駛員的個性化偏好；運用視線追蹤技術(shù)，當(dāng)駕駛員視線長時間離開前方道路時，系統(tǒng)發(fā)出疲勞駕駛預(yù)警；還根據(jù)乘客的面部表情分析其情緒狀態(tài)，為乘客提供個性化的娛樂內(nèi)容推薦等。視覺交互技術(shù)在新能源汽車智能座艙中的應(yīng)用也在逐步推廣，一些新能源汽車品牌已實現(xiàn)面部識別解鎖車輛、疲勞駕駛監(jiān)測等功能（圖3）[4]。

圖3視覺交互技術(shù)

2.4觸摸交互技術(shù)

觸摸交互技術(shù)是通過觸摸屏實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的交互，觸摸屏分為電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏等類型，目前新能源汽車智能座艙中主要采用電容式觸摸屏。電容式觸摸屏通過檢測手指觸摸屏幕時引起的電容變化來確定觸摸位置，然后將觸摸信號傳輸給系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)觸摸位置和預(yù)設(shè)的操作邏輯執(zhí)行相應(yīng)的操作，如點擊、滑動、縮放等。觸摸交互技術(shù)是目前新能源汽車智能座艙中最常見的交互方式之一，幾乎所有新能源汽車都配備了觸摸顯示屏。觸摸交互技術(shù)具有操作直觀、便捷的特點，用戶借助觸摸屏幕能輕松完成車輛設(shè)置、信息查詢、多媒體操作等功能[5]。

3新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)發(fā)展策略

3.1加強技術(shù)研發(fā)與融合

一方面，加大對多模態(tài)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的研發(fā)投入，鼓勵科研機構(gòu)和企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)。研究開發(fā)更加先進的數(shù)據(jù)對齊、特征提取和融合算法，提高不同模態(tài)數(shù)據(jù)的融合效率和準(zhǔn)確性。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，建立多模態(tài)數(shù)據(jù)融合模型，通過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，提高模型對用戶意圖的理解能力，實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的人機交互；另一方面，研發(fā)智能交互模態(tài)切換算法，使系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的操作習(xí)慣、當(dāng)前場景等因素，自動、流暢地實現(xiàn)交互模態(tài)的切換。當(dāng)系統(tǒng)檢測到用戶正在進行復(fù)雜的語音指令操作，同時手部有明顯的動作意圖時，快速響應(yīng)并切換到手勢交互模式，為用戶提供更加便捷的交互體驗[6-8]。

3.2提升用戶體驗

利用大數(shù)據(jù)分析、用戶行為監(jiān)測等技術(shù)，深入了解用戶的交互偏好和習(xí)慣，為用戶提供個性化的多模態(tài)交互服務(wù)。系統(tǒng)根據(jù)用戶以往的操作記錄，自動調(diào)整交互方式的優(yōu)先級，將用戶常用的交互方式放在首位，方便用戶操作。同時，為用戶提供交互方式定制功能，用戶可以根據(jù)自己的喜好，自定義語音指令、手勢動作等交互方式，提高用戶的使用滿意度；此外，優(yōu)化多模態(tài)交互系統(tǒng)的設(shè)計，使其操作更加簡單、直觀。在車輛交付時，為用戶提供詳細、易懂的操作指南和培訓(xùn)教程，結(jié)合視頻演示、模擬操作等方式，幫助用戶快速掌握多模態(tài)交互技術(shù)的使用方法[9-10]。

3.3強化安全與隱私保護

一方面，加強多模態(tài)交互技術(shù)的安全性測試和驗證，結(jié)合大量的模擬實驗和實際道路測試，發(fā)現(xiàn)并解決交互過程中可能出現(xiàn)的安全隱患。對語音交互系統(tǒng)進行大量的語音樣本測試，提高語音識別的準(zhǔn)確率和抗干擾能力；對手勢交互技術(shù)進行優(yōu)化，提高復(fù)雜環(huán)境下的手勢識別準(zhǔn)確率。同時，建立多重安全防護機制，如操作確認提示、緊急停止按鈕等，確保在交互出現(xiàn)異常時，用戶能夠及時采取措施，保障駕駛安全。另一方面，完善用戶隱私數(shù)據(jù)保護的法律法規(guī)，明確新能源汽車企業(yè)在收集、存儲、使用用戶數(shù)據(jù)過程中的責(zé)任和義務(wù)。企業(yè)要加強技術(shù)投入，采用加密存儲、訪問控制、數(shù)據(jù)脫敏等技術(shù)手段，確保用戶隱私數(shù)據(jù)的安全。

4結(jié)語

新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)作為提升用戶體驗、推動汽車智能化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，有效推動新能源汽車智能座艙多模態(tài)交互技術(shù)的發(fā)展，為用戶帶來更加優(yōu)質(zhì)、安全、智能的駕乘體驗，促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。在科技推動下，新能源汽車智能座艙的多模態(tài)交互技術(shù)正邁向新高度。未來，該技術(shù)將在融合精度與自然度上持續(xù)突破。基于Transformer架構(gòu)的跨模態(tài)預(yù)訓(xùn)練模型有望廣泛應(yīng)用，解決當(dāng)前模態(tài)間數(shù)據(jù)融合精度不足的問題，實現(xiàn)語音、手勢、眼神等交互方式的無縫銜接，使交互更加自然流暢，如駕駛員可輕松通過語音與手勢協(xié)同完成復(fù)雜的導(dǎo)航設(shè)置。從應(yīng)用場景來看，本土化、場景化創(chuàng)新將成為主流。針對本地用戶習(xí)慣，車企會推出更多定制化方案，像結(jié)合方言識別與手勢校準(zhǔn)的雙模互補，以契合不同地域需求。在特定場景中，如高速駕駛，“眼神控制 + 語音確認”的多模態(tài)座艙將優(yōu)先布局，利用眼動追蹤與語音情緒分析，提前預(yù)警駕駛員注意力分散風(fēng)險，提升駕駛安全性。同時，隨著邊緣計算技術(shù)的發(fā)展，超 80% 的AI推理任務(wù)有望遷移至車端，大幅減少網(wǎng)絡(luò)延遲，保障交互實時性。

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作者簡介：馮之權(quán)，男，1978年生，教師/實驗師，研究方向為機械工程、思政。