車載智能信息終端的人機(jī)交互信息分類顯示方式研究

岳鶴軒

摘 要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，消費(fèi)者對(duì)于汽車的要求不再僅僅局限于功能性和美觀性，對(duì)于汽車的各項(xiàng)功能提出了更高的要求。對(duì)于汽車生產(chǎn)商來說，這不僅僅是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是一份機(jī)遇。對(duì)于廠商來說，只有不斷地改進(jìn)汽車的質(zhì)量和各項(xiàng)屬性才能在競爭激烈的市場(chǎng)上獲得更多消費(fèi)者的支持。而車載智能信息終端正好是汽車市場(chǎng)上的新寵。本文研究了越野車車載智能信息終端地交互界面，對(duì)面前用戶端的信息顯示以及前臺(tái)優(yōu)化做了大量的研究。

關(guān)鍵詞：車載智能信息終端;人機(jī)交互;信息分類;人機(jī)界面

1 前言

數(shù)字界面的前臺(tái)操作系統(tǒng)已經(jīng)在汽車上普及，而內(nèi)置的信息終端如導(dǎo)航等功能已經(jīng)成為車主日常生活中的一部分，眾多的信息輸出系統(tǒng)集成在汽車上，在為車主帶來便利的同時(shí)，繁雜的使用界面降低了各個(gè)系統(tǒng)的使用效率，甚至容易導(dǎo)致車禍的發(fā)生。目前，由于沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和使用體系，車載智能終端系統(tǒng)的研發(fā)還處于比較無序的狀況之下。車主在駕駛中過程中使用各種功能時(shí)集中不了注意力，目前的只能信息終端難以滿足消費(fèi)者的需求，存在著駕駛風(fēng)險(xiǎn)。因此在研發(fā)系統(tǒng)時(shí)，研究人員需要考慮特定情形下系統(tǒng)的使用情況，優(yōu)化人機(jī)互動(dòng)模式下系統(tǒng)前臺(tái)的開發(fā)。在研究時(shí)應(yīng)該注意到，消費(fèi)者的安全應(yīng)該是第一位的，如果不能保證消費(fèi)者的駕駛安全，一切的設(shè)計(jì)都是毫無意義的。

2 研究方法

2.1 實(shí)驗(yàn)車輛選擇

在本次研究中，實(shí)驗(yàn)車輛為Tesla Model S 和榮威RX5。這兩款車型在網(wǎng)絡(luò)接入方面擁有更高級(jí)的接入水平。所以相較于以前的車輛型號(hào)，它們的信息終端人機(jī)交互更加智能，筆者有理由相信，這種高速網(wǎng)絡(luò)接入的智能信息終端將是未來汽車發(fā)展的方向。這兩款車輛的用戶界面是區(qū)分于傳統(tǒng)系統(tǒng)的液晶觸摸屏幕，對(duì)于消費(fèi)者來說更加的方便。這兩款車輛相較于其他車輛而言，與車輛操作有關(guān)的部分沒有物理按鈕，可以全部在觸屏上完成。區(qū)別于其他的信息終端車內(nèi)部分操作需要用物理按鈕完成。這兩款車都有相較于其他車輛而言較大的17英寸屏幕，界面扁平化設(shè)計(jì)很優(yōu)秀，在色彩配上還可以選擇不同的色度，方便全天候下消費(fèi)者的使用，這從某種程度上說，為消費(fèi)者提供了更好的視覺使用效果，并且大屏幕使使用者可以更快的看到自己需要的信息，提高使用效率，優(yōu)化客戶體驗(yàn)，降低安全隱患[1]。

2.2 交互信息收集

交互信息收集的方式為：筆者搜集了一部分的資料和文獻(xiàn)，結(jié)合相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，隨后訪問多位駕駛者，詢問各種環(huán)境下的只能終端人機(jī)交互系統(tǒng)使用體驗(yàn)，并加以記錄，整理成檔[2]。著重分析了當(dāng)車輛不動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的前臺(tái)用戶界面，液晶觸摸屏以及少數(shù)物理按鈕的使用情況，以文字和圖像方式加以整理。隨后分析了之前整理歸檔的數(shù)據(jù)和記錄，結(jié)合當(dāng)前學(xué)術(shù)界的一些論點(diǎn)和方法，進(jìn)行了交互信息收集[3]。

2.3 交互信息分類

目錄分類的標(biāo)準(zhǔn)為：一級(jí)目錄——HMI 系統(tǒng)分類;二級(jí)目錄——子系統(tǒng)集;三級(jí)目錄-功能模塊-四級(jí)目錄-特定功能[4]。

經(jīng)過對(duì)收集到的信息進(jìn)行處理后，按照上面提到的目錄進(jìn)行分級(jí)，由于整個(gè)架構(gòu)過于龐大，所以本文中僅以智能系統(tǒng)終端中的導(dǎo)航系統(tǒng)為例說明。

3 交互信息評(píng)分

3.1 調(diào)查問卷設(shè)計(jì)

問卷以評(píng)分打分為主要方式。用來對(duì)各類交互信息做出客觀的評(píng)估和分析。在最后兩個(gè)目錄中，錄入目前用戶界面中出現(xiàn)頻率最高的信息與功能。如：車輛的速度，各類能源比如汽油和電量的消耗，空調(diào)裝置開關(guān)，音樂的選擇操作，廣播電臺(tái)的選擇切換功能，后視鏡調(diào)節(jié)等用作評(píng)估項(xiàng)目。并附上“輸入操作”和“輸出顯示”標(biāo)簽，便于以后的數(shù)據(jù)分析和結(jié)論導(dǎo)出。選擇評(píng)分項(xiàng)目作為評(píng)分表，并將評(píng)分設(shè)置為5分。使用頻率，操作復(fù)雜性和駕駛相關(guān)性，見表1。

3.2 問卷發(fā)放

問卷的發(fā)放主要目標(biāo)人群是擁有兩款實(shí)驗(yàn)車輛的車主，具體的發(fā)放方式是網(wǎng)絡(luò)電子版和線下訪問組合同時(shí)進(jìn)行。在調(diào)查中，請(qǐng)資深車主和職業(yè)司機(jī)來填寫問卷。確保獲得數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，同時(shí)對(duì)問卷進(jìn)行刪選，剔除不合格的部分。從2018年8月中旬到12月中旬，發(fā)布了在線問卷調(diào)查平臺(tái)（問卷調(diào)查明星平臺(tái)）。同期，本文對(duì)北京市城區(qū)私營車主發(fā)放了紙質(zhì)問卷。要求受訪者必需擁有充足的駕齡，邀請(qǐng)到的車主在現(xiàn)場(chǎng)填寫問卷并加以核實(shí)，在完成調(diào)查后進(jìn)行回訪，確保實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行[5]。

3.3 問卷調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)

本次調(diào)查共收集問卷67份，其中有效問卷59份。將樣本中每個(gè)得分項(xiàng)的駕駛相關(guān)性，使用頻率和操作復(fù)雜度的平均值進(jìn)行平均。對(duì)于輸入操作，使用使用頻率和操作的復(fù)雜度分別創(chuàng)建每個(gè)得分項(xiàng)的XY散點(diǎn)圖作為X軸和Y軸。對(duì)于輸出顯示，使用使用頻率和駕駛相關(guān)性得分分別作為X軸和Y軸來創(chuàng)建每個(gè)評(píng)級(jí)項(xiàng)的XY散點(diǎn)圖。

這次的實(shí)驗(yàn)一共有67樣本，后期剔除無效樣本8份，其余樣本均為真實(shí)有效。將樣本中每個(gè)得分項(xiàng)的駕駛相關(guān)性，使用頻率和操作復(fù)雜度的平均值進(jìn)行平均。對(duì)于輸入操作，使用使用頻率和操作的復(fù)雜度分別創(chuàng)建每個(gè)得分項(xiàng)的XY散點(diǎn)圖作為X軸和Y軸。至于系統(tǒng)的輸出顯示，使用以上數(shù)據(jù)作為圖標(biāo)的X軸線和Y軸來建立散點(diǎn)圖[6]。

4 研究結(jié)果

4.1 輸入操作交互方式選擇

車內(nèi)有很多人機(jī)交互（UE）鏈接。因此在系統(tǒng)輸入指令中，使用車主日常操作更加頻繁且與車輛的正常使用所必須的操作聯(lián)系更加緊密的指令。用戶在輸入指令時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該按照實(shí)際情況，給予車主合理的選項(xiàng)，對(duì)于不同的功能而言，最好可以由不同的用戶界面實(shí)現(xiàn)。比如點(diǎn)擊屏幕，旋轉(zhuǎn)物理按鈕，推拉搖桿等。不同的指令發(fā)出的次數(shù)和具體的操作方式應(yīng)該有不同的方式來實(shí)現(xiàn)。而且用戶界面的指令必須清晰簡單便捷，沒有歧義，提高用戶操作時(shí)的舒適度和效率，使得命令更加精準(zhǔn)。

4.2 人機(jī)界面（HMI）輸出顯示優(yōu)先級(jí)

在車主使用車輛時(shí)，主要的信息獲取渠道是車主的雙眼，從視覺角度研究成果中，汽車的用戶界面對(duì)于用戶而言獲得信息最重要的一點(diǎn)是順利獲取信息的同一時(shí)間不會(huì)影響車主的駕駛視野。大部分的駕駛員視野都較為分散，大部分的注意力用來觀察道路情況。但車載的智能系統(tǒng)用戶界面如果過于繁雜。仍然會(huì)占據(jù)車主的視線，造成不利的影響。隨著汽車屏幕越來越多的趨勢(shì)，如何在正確的時(shí)間在適當(dāng)?shù)牡胤将@取大量信息至關(guān)重要。從之前獲得的數(shù)據(jù)中，我們加以分析，可以得到各種信息的使用頻率和駕駛環(huán)境中的相關(guān)性。（如圖2所示）

雖然這種類型的信息與駕駛高度相關(guān)，但它并不常用于車輛的正常駕駛。與室內(nèi)環(huán)境相關(guān)的部分信息雖然其駕駛相關(guān)性不高，但由于它與駕駛舒適性有關(guān)，因此使用頻率非常高。

從前文的數(shù)據(jù)收集中，我們可以得出用戶界面顯示的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行評(píng)分。同時(shí)，對(duì)不同優(yōu)先級(jí)下的信息輸出方法提出了不同的建議。

信息使用頻率和駕駛相關(guān)性在I區(qū)域中最高所以我們得出結(jié)論，交互中的顯示具有最高優(yōu)先級(jí)，建議車主在駕駛時(shí)將其在液晶屏幕上長期顯示操作。實(shí)驗(yàn)存在諸如聲音和振動(dòng)之類的反饋，操作這些的界面有著更高級(jí)的優(yōu)先級(jí);

在區(qū)域中使用的次數(shù)雖然雖然來說相對(duì)較低，但和車主駕駛時(shí)緊密聯(lián)系。因此信息顯示具有最低優(yōu)先級(jí)，并且推薦輸出顯示模式顯示在相應(yīng)功能的下部菜單中。

4.3 虛擬仿真觸摸屏程序運(yùn)行

西門子博途軟件V14安裝在電腦上后，Win10屏幕上會(huì)自動(dòng)生有S7-PLCSIM V14的圖標(biāo)，這個(gè)圖標(biāo)代表的就是西門子設(shè)備的仿真軟件。在使用這個(gè)仿真軟件前，我們需要分別先編譯控制器PLC的主程序和PC-System_1的仿真圖形。編譯后可雙擊S7-PLCSIM V14的圖標(biāo)，選擇S7-1200系列PLC仿真，在點(diǎn)擊開關(guān)圖標(biāo)，開啟虛擬仿真軟件，把仿真軟件縮小?；氐轿鏖T子博途軟件V14，點(diǎn)擊控制器PLC的主程序進(jìn)行虛擬下載，選擇網(wǎng)卡時(shí)注意選擇PLCSIM，才能虛擬網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，然后點(diǎn)擊在線，可編程控制器PLC完成虛擬仿真。PC顯示器全屏虛擬仿真觸摸屏，選擇點(diǎn)擊打開PC-System_1項(xiàng)目樹，選中HMI_RT_1，然后在在線項(xiàng)目中選中仿真啟動(dòng)，這樣一個(gè)簡單的啟、停、保運(yùn)行電路在電腦顯示器上全屏仿真出觸摸屏的顯示效果，鼠標(biāo)可點(diǎn)擊運(yùn)行程序效果。在仿真過程中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)點(diǎn)擊后，有嚴(yán)重的遲滯感，這時(shí)需在HMI默認(rèn)變量中將原采集周期中10s修改采集周期為100ms即0.1s，再重新仿真，可即點(diǎn)即反應(yīng)，再無遲滯感。

4.4 車載智能信息終端的人機(jī)交互信息發(fā)展趨勢(shì)分析

通過對(duì)奔馳G、特斯拉等車型人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展情況來看，后續(xù)研究會(huì)考慮采用高性能多核芯片，支持全高清大屏，以信息共享和多維交互為起點(diǎn)，融入更多的情感化設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，體現(xiàn)出行過程中的人性關(guān)懷和情感互動(dòng)，增加用戶信賴感和駕駛樂趣。以直觀易懂的3D動(dòng)效、精準(zhǔn)識(shí)別的沉浸式語音、隨心所欲的人機(jī)交互、場(chǎng)景化的貼心導(dǎo)航服務(wù)，展示全面駕駛訊息和酷炫的AI智能座艙交互平臺(tái)。隨著車輛逐步網(wǎng)聯(lián)化，后續(xù)通過OTA升級(jí)技術(shù)，不斷優(yōu)化用戶人機(jī)交互體驗(yàn)，諸如根據(jù)節(jié)假日特殊主題更新，交互邏輯優(yōu)化，顯示細(xì)膩流暢等方面。交互控制不在單一從物理按鍵、觸摸屏實(shí)現(xiàn)，像精準(zhǔn)語音識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等，從而HMI人機(jī)交互設(shè)計(jì)帶來一次新的革命，使得用戶能集中精力開車，給用戶帶來更好的駕駛體驗(yàn)。

5 結(jié)束語

汽車是現(xiàn)代家庭家家戶戶都離不開的一種商品。它已經(jīng)不僅僅是一種簡單地代步工具更是一種生活態(tài)度。所以帶給消費(fèi)者更好的駕駛體驗(yàn)，降低駕駛風(fēng)險(xiǎn)，提高駕駛效率是諸多汽車廠商研究的主要課題。車載智能信息終端是這一研究課題中重要的一環(huán)，更是未來車輛創(chuàng)新的重要依據(jù)。

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