汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法與用戶研究

【摘要】為了提高汽車人機(jī)交互的性能，采用車載終端、無線通信和云計(jì)算后臺(tái)服務(wù)器三者結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)智能高效的汽車人機(jī)交互。車載終端采用嵌入式軟硬件設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)，云計(jì)算后臺(tái)服務(wù)器借助于云計(jì)算數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)方法來完成，最終滿足用戶人機(jī)交互八項(xiàng)需求，提高用戶的舒適性與安全性。

【關(guān)鍵詞】汽車人機(jī)交互；車載終端；云計(jì)算后臺(tái)；無線通信

引言

如今汽車的內(nèi)部設(shè)計(jì)也和手機(jī)行業(yè)的處境一樣，正在經(jīng)歷著一場(chǎng)人機(jī)交互方式的技術(shù)革命。它在未來將改變司機(jī)與某一項(xiàng)固定功能，與車輛行駛狀態(tài)的單一互動(dòng)方式[1]。而回顧近幾年人機(jī)交互系統(tǒng)的部分產(chǎn)品，他們將包括車載信息系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)、車載智能管理系統(tǒng)、語音交互系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程信息互動(dòng)系統(tǒng)等等，而它們的統(tǒng)稱便是人機(jī)交互系統(tǒng)。所謂汽車人機(jī)交互系統(tǒng)是信息化技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人與車之間的對(duì)話功能。

1、汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與方法

當(dāng)前而言，汽車人機(jī)交互方法主要是通過車載終端來完成的，通過安裝在車輛駕駛臺(tái)中間的車載設(shè)備來實(shí)現(xiàn)交互[2]，但按照當(dāng)前汽車人機(jī)交互方法的發(fā)展趨勢(shì)來看，作為車載終端的中央控制器已經(jīng)不能很好滿足用戶的需求，基于車載終端中央控制器和后臺(tái)服務(wù)器配合的一種汽車人機(jī)交互方法逐漸成為汽車高配置的主流。正因?yàn)槿绱?，一種新的汽車人機(jī)交互概念“車聯(lián)網(wǎng)”被提出來[3]。這種新的汽車人機(jī)交互方法通過車載終端、無線通信和后臺(tái)服務(wù)器共同實(shí)現(xiàn)。

1.1汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

車載終端是整個(gè)汽車人機(jī)交互系統(tǒng)的載體，以嵌入式設(shè)備為主[4]，負(fù)責(zé)發(fā)送車輛的各項(xiàng)信息同時(shí)接收來自數(shù)據(jù)支持平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)各種指令對(duì)車輛做出相應(yīng)的控制，配合無線通訊網(wǎng)絡(luò)完成整個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)的功能。車載終端設(shè)備主要由無線發(fā)送與接收單元、信息融合與處理單元、傳感器、CAN總線、GPS模塊、車速里程計(jì)、液晶顯示屏、可擴(kuò)展接口以及語音呼叫的等多種傳感器和外設(shè)構(gòu)成。

無線通信主要負(fù)責(zé)車載終端與后臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)的交互，上傳下載。無線通信主要采用CDMA/GPRS/3G多種通信方式結(jié)合的形式，可根據(jù)車輛以及當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，從而能夠最快速、最經(jīng)濟(jì)、最準(zhǔn)確的傳遞信息。

后臺(tái)服務(wù)器是汽車人機(jī)交互功能多樣性及完整性的最關(guān)鍵部分，它是集大數(shù)據(jù)處理和云計(jì)算一體的綜合服務(wù)器[5]，主要由SOA網(wǎng)頁服務(wù)器，大型數(shù)據(jù)庫，J2EE應(yīng)用服務(wù)器和移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器，人工呼叫平臺(tái)共同構(gòu)成。

1.2汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法

汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法的主要方法：車載終端部分主要是嵌入式硬件設(shè)計(jì)和嵌入式軟件開發(fā)，3G通信模塊只需嵌入基本的AT指令并進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)收發(fā)協(xié)議制定，后臺(tái)服務(wù)器部分主要是搭建軟件管理平臺(tái)、云計(jì)算數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)挖掘。整個(gè)設(shè)計(jì)方法車載終端和服務(wù)器云端分開設(shè)計(jì)，共同調(diào)試。

車載終端以ARM處理器為核心主處理單元，與協(xié)同處理器共同構(gòu)成車載終端的計(jì)算部分，外部接口豐富，可以與多種外設(shè)或外部單元模塊銜接。具有多種通信接口，既可建立自己的網(wǎng)絡(luò)，在局域網(wǎng)內(nèi)工作，也可以連接在不同運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)全地域通信。

后臺(tái)服務(wù)器設(shè)計(jì)的核心是數(shù)據(jù)支持平臺(tái)的設(shè)計(jì)，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)與車載終端設(shè)備的信息交互和各分中心的網(wǎng)絡(luò)互連，完成信息的分類、記錄和轉(zhuǎn)發(fā)，以及分中心之間業(yè)務(wù)信息的流動(dòng)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行監(jiān)控管理。

汽車人機(jī)交互系統(tǒng)的各種信息，語音，圖像，數(shù)據(jù)，視頻流等，信息量巨大，計(jì)算量龐大。為了能讓交互系統(tǒng)能夠真正付諸實(shí)際，其運(yùn)行成本是需要慎重考慮的一個(gè)因素。分布式計(jì)算很好地解決了此問題。因此，數(shù)據(jù)支持平臺(tái)采用分布式結(jié)構(gòu)是最佳選擇。

2、汽車人機(jī)交互需求

在車載通訊技術(shù)與行車電腦的發(fā)展初期，由于系統(tǒng)運(yùn)行速度慢、價(jià)格昂貴并且可靠性差，不可能進(jìn)行與車輛的互動(dòng)，用戶必須調(diào)整自己的行為去適應(yīng)機(jī)器的要求。通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查分析，用戶汽車人機(jī)交互需求方面提出了更高的要求[6]，概況總結(jié)主要有如下8個(gè)方面：

導(dǎo)航：實(shí)現(xiàn)兩種導(dǎo)航功能，一是通過車載終端內(nèi)的電子地圖實(shí)現(xiàn)終端導(dǎo)航，二是通過信息通信由后臺(tái)完成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航功能。

失竊定位援助：通過內(nèi)置定位裝置鎖定被盜車輛位置，將相關(guān)信息提供給數(shù)據(jù)處理后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)失竊車輛定位援助。

車輛查找：根據(jù)車牌號(hào)等條件查找車輛，并在地圖上顯示。查詢結(jié)果信息顯示在地圖上，列出車輛的簡單信息。

車輛狀態(tài)監(jiān)測(cè)：車輛在地圖上用圓點(diǎn)表示，點(diǎn)擊圓點(diǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出車輛信息窗口，從窗口即可獲得車輛基本信息的情況以及車輛當(dāng)前的狀態(tài)。

遠(yuǎn)程診斷：將車輛CAN總線數(shù)據(jù)讀出后傳輸給數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用軟件編程，分析、計(jì)算、比較等處理，實(shí)現(xiàn)車輛遠(yuǎn)程診斷。

緊急救援：當(dāng)車輛發(fā)生事故或駕駛?cè)藛T需要幫助時(shí)，可以手動(dòng)或電話報(bào)警，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，彈出報(bào)警窗口，顯示報(bào)警內(nèi)容，并存儲(chǔ)在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，同時(shí)服務(wù)部門立即通知相關(guān)人員。

輔助駕駛：通過在車輛后端安裝攝像頭，倒車時(shí)，可實(shí)時(shí)看到車后景象。在車輛前端安裝攝像頭，對(duì)前進(jìn)方向的圖像采集處理，通過模式識(shí)別等算法，鬧市行駛可判斷前方物體距離；在普通道路上行駛，可以判斷是否偏離車道。

3、結(jié)語

本文提出的人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)人、車、環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，并將多傳感器集成與數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)基于交互式信息傳輸?shù)能囕d終端與分布式數(shù)據(jù)平臺(tái)的信息交換，是未來汽車人機(jī)交互的主流趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]城李林，覃帥.汽車人機(jī)交互平臺(tái)及多模式操控的實(shí)現(xiàn)[J].卷宗，2013，（01）：23-25.

[2]李守京.Telematics系統(tǒng)研究與車載終端設(shè)計(jì)[J].微型電腦應(yīng)用，2012，（08）：30-33.

[3]張立斌.嵌入式技術(shù)下GPS車載終端分析[J].中國電子商務(wù)，2012，（07）：92.

[4]孫小紅.車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[J].通信技術(shù)，2013，（04）：101-103.

作者簡介

蔣文文，女，漢族，交互設(shè)計(jì)經(jīng)理，用戶體驗(yàn)專家，國內(nèi)首批進(jìn)入用戶體驗(yàn)行業(yè)的設(shè)計(jì)人員，曾就職于PPG，TelNav， HP公司，負(fù)責(zé)產(chǎn)品從研究到設(shè)計(jì)再到實(shí)現(xiàn)的整個(gè)體驗(yàn)設(shè)計(jì)，擁有設(shè)計(jì)專利2項(xiàng)，研究方向：人機(jī)交互。