汽車人機(jī)交互類附件智能化研究

張享

（奇瑞汽車股份有限公司，上海 200000）

主題詞：附件 人機(jī)交互 智能升級(jí) 高級(jí)感

縮略語

FOTA Firmware Over-The-Air

SOTA Software Over-The-Air

UWB Ultra Wide Band

NFC Near Field Communication

GPS Global Positioning System

SOA Service-Oriented Architecture

API Application Programming Interface

1 前言

隨著軟件定義汽車時(shí)代的到來，汽車內(nèi)各類傳統(tǒng)開關(guān)、旋鈕等非自定義人機(jī)交互產(chǎn)品逐漸被傳遞信息更豐富的屏幕所取代[1]，置身于這樣的智能座艙中，高級(jí)感與現(xiàn)代感撲面而來[2]。

然而，高級(jí)感與現(xiàn)代感的定義是動(dòng)態(tài)的、時(shí)效性的，而非一成不變的。多個(gè)屏幕的解決方案也同樣帶來因?qū)蛹?jí)較多導(dǎo)致用戶在駕駛過程中不敢點(diǎn)按屏幕內(nèi)的菜單、較多功能設(shè)置項(xiàng)被永久遺忘、交互方式單一、眼部疲憊等一系列新問題[3-4]。

為了解決以上問題，并提前布局未來幾年的具備更高級(jí)的智能化座艙，需要在更多維度、更多場(chǎng)景進(jìn)行人機(jī)交互的加強(qiáng)[5]，解決用戶痛點(diǎn)、創(chuàng)造車內(nèi)新需求，為乘客、車輛周邊環(huán)境提供一個(gè)安全、舒適、環(huán)保的空間[6-8]，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)萬物互聯(lián)、軟件定義汽車、高階輔助駕駛、無人駕駛等成熟概念推進(jìn)人機(jī)交互類附件的智能化[9]。

2 用戶需求確認(rèn)

2.1 尋找終端用戶問題與痛點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)有量產(chǎn)車售后市場(chǎng)反饋，充分總結(jié)現(xiàn)存的功能性問題與缺失，例如，大屏黑屏或損壞后，沒有實(shí)體按鍵，如何解決用戶開啟空調(diào)、了解續(xù)航里程等問題。通過系統(tǒng)性的總結(jié)問題，如果利用已有的硬件遠(yuǎn)程升級(jí)軟件仍無法解決問題，就需要增加輔助的附件來優(yōu)化用戶的體驗(yàn)[10]。這樣，每個(gè)問題的解決方案將會(huì)是開放式的，或許會(huì)為下一代車輛的購(gòu)買者帶來不一樣的體驗(yàn)，也從一定程度上提高了車輛的更新迭代速度。

2.2 加強(qiáng)用戶體驗(yàn)

在智能座艙中，已存在較多的控制器與傳感器，在現(xiàn)有功能涉及人機(jī)交互過程進(jìn)行優(yōu)化。多維度的人機(jī)交互可以在視、聽、嗅、觸、味、甚至電觸感等全方位立體感知上下功夫[11]。

另外，智能設(shè)備小型化的也是探索的一條路徑[12]，例如，當(dāng)用戶未攜帶手機(jī)、手環(huán)、鑰匙等智能設(shè)備場(chǎng)景下，且該用戶對(duì)生物特征隱私有抵觸情緒的，可以附著在身體上，同時(shí)又不影響用戶本人的任何生活動(dòng)作，做到無視存在，但有恰到好處的實(shí)現(xiàn)功能。這類附件類產(chǎn)品會(huì)存在巨大的市場(chǎng)空間。

2.3 創(chuàng)造新需求

在車輛多維度的智能座艙空間內(nèi)，不斷為用戶創(chuàng)造新的使用需求，通過人群、性別、需求等分類篩選出用戶可能存在的新需求，并列舉出可能使用的附件類型。如表1示例。

表1 分類篩選用戶需求

3 用戶使用場(chǎng)景確認(rèn)

3.1 行駛場(chǎng)景

用戶駕車行駛的過程是車輛最常見的應(yīng)用場(chǎng)景。分析各個(gè)車上位置的乘客及外部人員的場(chǎng)景，總結(jié)用戶的動(dòng)作特征。歸類舉例如表2。

表2 行駛場(chǎng)景車載人員動(dòng)作

3.2 靜止場(chǎng)景

用戶在靜止的車輛內(nèi)外的場(chǎng)景也是一種常見使用場(chǎng)景，而且隨著電動(dòng)汽車的普及，電動(dòng)車充電時(shí)間遠(yuǎn)大于汽油車加油時(shí)間[13]，不可以跟隨過去經(jīng)驗(yàn)忽略加油等待時(shí)間。因此，有必要對(duì)靜止場(chǎng)景進(jìn)行篩選分類，識(shí)別靜止場(chǎng)景下車載人員可能存在的動(dòng)作。見表3。

表3 靜止場(chǎng)景車載人員動(dòng)作

4 附件實(shí)現(xiàn)原理分析

4.1 外觀機(jī)械模型分析

根據(jù)上述2章節(jié)針對(duì)用戶使用車輛的需求、場(chǎng)景描述，綜合全局地分析適合其實(shí)現(xiàn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、外觀造型、感官類型。本文主要按照五感作為分類依據(jù)，分為已存在的產(chǎn)品和新創(chuàng)造的設(shè)備。表4中描述的感官對(duì)應(yīng)產(chǎn)品類型僅為已存在的、在車上可能會(huì)使用的產(chǎn)品，而實(shí)際上遠(yuǎn)不限于這些產(chǎn)品類型。新創(chuàng)造的設(shè)備可由從業(yè)人員根據(jù)上述章節(jié)中的方法論，設(shè)計(jì)出新類別的可靠產(chǎn)品。

表4 感官對(duì)應(yīng)產(chǎn)品類型

4.2 網(wǎng)絡(luò)連接方式分析

根據(jù)用戶場(chǎng)景與需求，全局分析該附件可以適配的網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)湫问?，主要分為連接到中央網(wǎng)關(guān)主從式、無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)[14]、環(huán)形、星型等其他種類適合移動(dòng)類型的拓?fù)湫问絒15]，根據(jù)實(shí)際需求采用有線或無線、高速或低速、遠(yuǎn)距離或近距離的具體方案，見表5進(jìn)行選擇。

表5 車內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)連接方式

4.3 硬件模型分析

與4.1、4.2章節(jié)同步，根據(jù)上述2章節(jié)的場(chǎng)景描述，設(shè)計(jì)附件自身零件級(jí)的電子硬件功能冗余。通常情況下，先安置較多的電子器件，然后再做減法進(jìn)行刪除元器件。實(shí)際的硬件類型不限于以下表6所述，且很多硬件類型已集成在一塊芯片上，為開發(fā)者提供了更成熟的選擇[16]。

表6 硬件類型

4.4 軟件模型分析

綜合4.1、4.2、4.3這3個(gè)章節(jié)搭建出的物理平臺(tái)，分析軟件所需要的功能模塊和已存在的標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動(dòng)模塊。軟件定義汽車時(shí)代，有別于過去的軟件設(shè)計(jì)方法，面向服務(wù)的設(shè)計(jì)理念也應(yīng)賦能到智能附件產(chǎn)品，盡可能實(shí)現(xiàn)類似于鼠標(biāo)、鍵盤在個(gè)人計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的通用化、即插即用、熱拔插（包括無線產(chǎn)品），實(shí)現(xiàn)低耦合、高內(nèi)聚的編程理念[17]。對(duì)于較復(fù)雜的多設(shè)備人機(jī)交互類附件，可以采用分布式操作系統(tǒng)，如鴻蒙OS等，而不必專門為單一類別的零件設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)或無操作系統(tǒng)的單片機(jī)類產(chǎn)品。同時(shí)，智能化的附件產(chǎn)品又可以較容易地適配各種操作系統(tǒng)的車機(jī)、主機(jī)。軟件模塊選擇見表7。

表7 軟件必選可選模塊

針對(duì)整車級(jí)的SOA面向服務(wù)架構(gòu)，每個(gè)附件的動(dòng)作都是作為一個(gè)服務(wù)[18]，主機(jī)廠或軟件平臺(tái)方可根據(jù)安全與隱私考量，選擇性開放一些熱門的API，設(shè)定新的標(biāo)準(zhǔn)或遵從已存在的成熟標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車輛可選附件的通用化和開放性，讓更多軟硬件開發(fā)者參與到智能化車輛的升級(jí)大潮中。

由上述各章節(jié)已探索出一些發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠抻谏婷芗?xì)節(jié)，不便展示，但讀者依舊可以根據(jù)本文提供的涉及思路和方法論，創(chuàng)造發(fā)明出更多靈活的有價(jià)值的車載附件產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

未來多智能屏占領(lǐng)用戶視線的大趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，軟件定義汽車帶來的功能的指數(shù)級(jí)上升，也是大勢(shì)所趨，但基于屏幕的較為單一的視覺和聽覺感知不足以承載排山倒海而來的功能提升，用戶往往會(huì)茫然于過多功能而入口只有大屏與語音的尷尬境地，因此，各個(gè)消費(fèi)層次的用戶需要更多的智能化附件設(shè)備來支撐用戶多維度、多感官、多場(chǎng)景的多元化需求?；赟OA架構(gòu)的軟硬件的彈性設(shè)計(jì)也留給主機(jī)廠、供應(yīng)商、第三方開發(fā)者等一系列全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)以億計(jì)的市場(chǎng)想象空間。