汽車信息娛樂系統(tǒng)設計研究

周寧超 高矚 朱明潔

摘要：隨著技術的不斷更新迭代，汽車信息娛樂系統(tǒng)應運而生，人們對汽車的要求也越來越高。在工業(yè)4.0的時代背景下，傳統(tǒng)的汽車廠商正積極探索新的商業(yè)模式，以制定個性化、智能化的移動出行方案。在購買汽車時，消費者也更加關注汽車的舒適度和娛樂功能等。因此，汽車信息娛樂系統(tǒng)的質(zhì)量成為衡量汽車廠商競爭力的重要指標之一。汽車信息娛樂系統(tǒng)的主要目標是為用戶提供多種功能和服務，它通過整合不同的技術和設備，實現(xiàn)導航、媒體播放、通信、互聯(lián)網(wǎng)接入、語音控制等功能，使駕乘體驗更加舒適、便捷和安全。此外，汽車信息娛樂系統(tǒng)還能根據(jù)用戶的需求和偏好提供個性化設置。文章總結汽車信息娛樂系統(tǒng)的發(fā)展歷程和組成模塊，并指出其朝集成化、智能化和車聯(lián)網(wǎng)等方向發(fā)展的趨勢。同時，針對汽車信息娛樂系統(tǒng)設計存在的問題，提出優(yōu)化信息操控模式和改進信息反饋機制的建議。

關鍵詞：汽車信息娛樂系統(tǒng)；集成化；智能化；車聯(lián)網(wǎng)；操控模式；信息反饋

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）21-00-03

1 汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展歷史

1.1 汽車開創(chuàng)時代

1884年德國工程師卡爾·本茨創(chuàng)造性地設計了第一輛三輪汽車，他將一個馬車車座和一臺汽油機安裝在三個充氣車輪上，使其具備了基本的汽車行進和停止功能。然而，這輛汽車的設計著眼于實現(xiàn)基本的機動功能，而在舒適性方面存在欠缺，須進一步發(fā)展和改進。

1.2 汽車磁化機械式車速表時代

工程師奧托·舒爾茨于1902年開創(chuàng)汽車工業(yè)的一個重要里程碑，他發(fā)明了首個汽車磁化機械式車速表。這一創(chuàng)新裝置不僅能監(jiān)測汽車的行駛速度，還能顯示總行駛里程。此后，汽車內(nèi)部的各種儀表逐漸發(fā)展，如轉(zhuǎn)速表、機油壓力表、水溫表、燃油表等。這些儀表為駕駛員提供了更多有價值的信息，使他們能夠全面地了解汽車的運行狀態(tài)和性能表現(xiàn)。這一技術的進步對汽車行業(yè)的發(fā)展和駕駛體驗產(chǎn)生了積極影響。

1.3 車載電話時代

愛立信公司的創(chuàng)始人拉什·馬格拉斯·愛立信于1901年在汽車上安裝電話設備，使人們能夠隨時撥打電話。這一創(chuàng)新將通信技術引入汽車領域，讓汽車擁有了與外界進行遠程語音交流的功能。盡管車載電話的主要目的是實現(xiàn)通信功能，但是它也具備一定的娛樂性質(zhì)，可視為汽車娛樂系統(tǒng)的雛形。這一創(chuàng)意為駕駛員和乘客帶來了新的體驗，使他們能在行車過程中與外界保持聯(lián)系，享受通信和娛樂便利。

1.4 車載收音機時代

1924年，雪佛蘭公司發(fā)布了首款搭載收音機的汽車。然而，當時的人們擔心汽車配備收音機會影響行車安全。1930年，摩托羅拉公司推出了第一款商用車載收音機，使其逐漸成為眾多汽車的標準配置。收音機的普及應用不僅提升了人們在汽車中的娛樂體驗，還對整個行車文化產(chǎn)生了深遠影響。至今，車載收音機仍然是汽車娛樂系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

1.5 車載卡帶和小型鐳射盤機時代

1965年，福特和摩托羅拉公司將磁帶播放器引入汽車中。盡管音質(zhì)并不好，但它使人們能夠自由選擇廣播臺的內(nèi)容，避免受到廣告的干擾。1985年，人們發(fā)現(xiàn)小型鐳射盤具有體積小、容量大、音質(zhì)好等優(yōu)點，便開始將其裝載到汽車上，并受到用戶的喜愛，卡帶式收音機也就此逐漸退出歷史舞臺。

1.6 數(shù)字化時代

隨著智能手機、電腦等設備的普及，人們對汽車信息娛樂系統(tǒng)的期望不再局限于導航、音樂播放和藍牙連接等基本功能，開始追求更強的兼容性，如蘋果車載系統(tǒng)和谷歌安卓系統(tǒng)等。此外，汽車信息娛樂系統(tǒng)還通過各種傳感器實現(xiàn)更好的人機交互，以提升行車安全。近年來，車載系統(tǒng)經(jīng)歷了巨大的變革，車載網(wǎng)絡已成為未來發(fā)展的趨勢，如沃爾沃智能在線系統(tǒng)、奧迪多媒體交互系統(tǒng)、奔馳獨立影音控制系統(tǒng)等。

2 汽車信息娛樂系統(tǒng)構成

2.1 系統(tǒng)功能

2.1.1 信息系統(tǒng)

汽車信息系統(tǒng)就是存儲、處理、反饋車輛及其外部環(huán)境等信息，為駕駛員和乘客提供多樣化的信息服務，主要包括三個方面的信息：一是安全信息，如緊急救援、遠程呼叫、遠程防盜、信息中心等，其功能是記錄車輛、駕駛員和乘客的安全信息以及處理車輛、駕駛員和乘客遇到的各種突發(fā)狀況；二是外部信息，如交通信息、實時導航、天氣預報、智駕信息、360度環(huán)視、行車記錄儀等，其功能是處理車輛外部環(huán)境信息，并將信息反饋給駕駛員；三是車輛信息，如車控車設（胎壓信號、轉(zhuǎn)向手感、座椅調(diào)節(jié)、門鎖系統(tǒng)）、主題設定、系統(tǒng)設定、音效設定、語音設定等，其功能是監(jiān)控車輛信息，滿足駕駛員的安全需求和個性化需求。

2.1.2 娛樂系統(tǒng)

汽車娛樂系統(tǒng)就是滿足駕駛員及乘客娛樂需求的系統(tǒng)，具體包括兩個系統(tǒng)：一是多媒體系統(tǒng)，如收音機、通用串行總線、小型鐳射光盤、電視節(jié)目、藍牙、電話等；二是互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，如出行服務、車載微信、應用市場、在線游戲等。

2.2 系統(tǒng)構成

2.2.1 車輛感知

車輛感知就是汽車通過配備一系列設備來感知和理解車輛的外部環(huán)境、車輛本身、汽車座艙環(huán)境等復雜信息［1］。這些設備包括攝像頭、雷達、傳感器等，可接收、解析和處理環(huán)境中的感知信號，并以數(shù)字化的方式傳輸給車輛內(nèi)部系統(tǒng)，使車輛能夠準確感知周圍環(huán)境。

2.2.2 車輛信息輸入

車輛信息輸入可被視為車輛系統(tǒng)的中央處理器，其在整個汽車系統(tǒng)中起著至關重要的作用，其主要功能是接收來自車輛感知部分的信息和用戶操作信息，并對這些信息進行處理后再輸出。該部分由多種主機組成，包括娛樂機、儀表機、娛樂儀表一體機、車載網(wǎng)聯(lián)終端等［2］。同時，為了滿足特定的功能需求，車輛信息輸入還包括圖像拼接處理器、智能駕駛輔助處理器、行車記錄儀以及抬頭顯示處理器等組件。通過這些處理器的協(xié)同工作，車輛系統(tǒng)能夠高效地接收、處理和輸出各種信息，為駕駛員和乘客提供全面的信息服務和舒適的駕駛體驗。

2.2.3 信息輸出

信息輸出是指信息處理器將處理后的數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)在用戶面前的過程，包括組合儀表、娛樂顯示屏、揚聲器、報警器等。這些部件將車輛相關的數(shù)據(jù)和信息以可視化、聽覺等形式傳遞給用戶。組合儀表通常用于顯示車輛的速度、轉(zhuǎn)速、油量等重要指標，以便駕駛員了解車輛的運行狀態(tài)。娛樂顯示屏則用于播放音樂、視頻、導航等，以滿足用戶的娛樂和信息需求。揚聲器用于播放音頻信息，報警器則用于傳遞緊急情況或警示信號，以確保駕駛員和乘客的安全。

3 汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展趨勢

3.1 信息娛樂系統(tǒng)的集成化

汽車信息娛樂系統(tǒng)的集成化發(fā)展主要表現(xiàn)為：由以往每個功能都有獨立操控區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃褚徽麎K完整的觸控大屏幕，并且可以實現(xiàn)功能的個性化設置?？梢约山M合儀表顯示屏與娛樂屏，并在不同的使用場景中自由切換和顯示不同的信息。車內(nèi)的屏幕亮度、燈光模式、車窗和車門的開閉等也可以通過中控屏幕來控制。

這種集成化的發(fā)展趨勢使汽車信息娛樂系統(tǒng)更加便捷和智能，駕駛員和乘客可以通過統(tǒng)一的界面來管控各項功能。同時，整合的設計也提供了更好的交互體驗，駕駛員不僅可以專注于駕駛，還可以享受豐富的娛樂和信息服務。

3.2 信息娛樂系統(tǒng)的智能化

隨著觸屏技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械按鍵逐漸精簡化，主要保留方向盤上的按鍵和滾輪交互，觸屏操作成為主流，操控界面更加集成化、簡易化。語音交互在用戶與駕駛艙互動方面具有顯著優(yōu)勢。盡管當前存在一些問題，但隨著人工智能技術的進步，語音交互將成為汽車交互的主要方式。此外，手勢控制和面部識別也逐漸得到應用，但目前手勢控制的發(fā)展相對落后，其準確度和識別度較低，不能成為主流的操控模式。而面部識別技術不僅能夠用來識別身份，還能用來監(jiān)測用戶疲勞程度、用戶心情、乘客數(shù)量等，在汽車領域具有廣泛的應用前景。

3.3 車聯(lián)網(wǎng)

隨著第五代移動通信技術的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術將更加成熟。汽車通過在車輛與基礎設施、車輛與行人、車輛與網(wǎng)絡基站以及車輛與車輛四個不同場景下的通信，實現(xiàn)實時的交通信息傳輸和接收，具體包括交通信號、位置、車速、道路狀況以及駕駛員行為等。通過這種通信，汽車能夠提供輔助駕駛系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，從而減少事故的發(fā)生，緩解交通擁堵，提升公路交通的運輸效率和安全性［3］。

4 汽車信息娛樂系統(tǒng)現(xiàn)存問題與解決途徑

4.1 現(xiàn)存問題

在信息娛樂系統(tǒng)大屏化趨勢下，對于屏幕的位置、大小以及屏幕的使用效率、用戶體驗和心理感受等方面的研究較為有限［4］，并存在信息傳遞復雜化、觸控操作反饋弱化等問題，影響駕駛員的駕駛體驗和駕駛安全。未來，汽車信息娛樂系統(tǒng)設計將著重考慮駕駛員和乘客的主觀感受。因此，需要進一步探索和研究觸摸屏的最佳位置和尺寸，優(yōu)化大屏幕的使用效果和用戶體驗。

4.2 解決途徑

4.2.1 優(yōu)化信息操控模式

隨著語音識別、手勢識別等技術的發(fā)展，人與汽車的交互方式越來越多元化，人們的感官系統(tǒng)在交互過程中不斷被調(diào)用。在操控界面中扮演著重要角色的視覺元素可能導致駕駛員分神。為了提升駕駛員的專注度和安全性，操控界面的設計趨向于減少視覺元素和降低復雜程度。因此，探尋更加適合于車載信息娛樂系統(tǒng)的操控模式至關重要。

當前，汽車信息娛樂系統(tǒng)設計逐漸朝著大屏幕、集成化的趨勢發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的按鍵和旋鈕設計也具備獨特的優(yōu)勢。駕駛員能夠在不需要轉(zhuǎn)移視線的情況下使用傳統(tǒng)的按鍵和旋鈕完成相應的操作。此外，長期的操作經(jīng)驗也使駕駛員形成了特定的操作習慣。因此，大屏幕集成化設計并非唯一的趨勢。

近年來，一些高端汽車推出了手勢交互系統(tǒng)，這種交互方式符合傳統(tǒng)的操作習慣，駕駛員可以通過手指指向虛擬按鍵，并向前推進以完成確認選擇指令。此外，基于視覺跟蹤技術的操控界面也成為當前研究的熱點。類似眼動儀的視覺跟蹤技術通過攝像頭追蹤駕駛員的注視區(qū)域，并將駕駛員需要關注的信息顯示在儀表界面上，從而降低操控的復雜性。這些技術的應用為駕駛員提供了更加符合其操作習慣的交互方式。

4.2.2 改進信息反饋機制

在汽車信息娛樂系統(tǒng)越來越集成化、大屏幕化的階段，人機交互主要是通過操控觸摸屏的方式來實現(xiàn)，這種操控模式能夠讓用戶在一塊屏幕上操作多個功能，但駕駛員在駕駛汽車的過程中需要高度集中注意力以保證駕駛安全。從生理角度來考慮，隨著車速加快，駕駛員的可視范圍變窄，無法清晰地觀察視野范圍之外的情況。這種緊張狀態(tài)在駕駛過程中會顯著降低安全性。因此，在交互過程中，明確、清晰的反饋機制，既能給用戶帶來更加舒適的交互體驗和明確的交互信息，也能使用戶更加快速地完成操作流程，避免分神。

聽覺反饋和觸覺反饋是目前應用比較廣泛的兩種反饋方式。心理學研究結果顯示，相較于視覺信息，聽覺信息的接收速度更快，且人類對聲音變化的感知敏銳［5］。在用戶操作過程中，加入聽覺反饋能夠極大地提高用戶的信息接收效率。例如，為按鍵附加不同的聲音，讓用戶在使用某功能時減少視覺輔助，這樣用戶就能集中精力駕駛，提升操控效率。在觸覺反饋方面，手機上的觸覺反饋主要通過手機來電震動、短信震動等方式向用戶傳遞信息，震動模式也可細分為長震動、短震動、間歇震動等，這些不同的震動模式能夠向用戶傳達不同的意義。觸覺反饋也不止震動一種，隨著科技的發(fā)展，軟硬、冷熱、粗糙、光滑等也將逐步引入觸覺反饋中，這些觸覺反饋能給用戶帶來更加真實的交互體驗。

5 結語

汽車信息娛樂系統(tǒng)對于出行體驗產(chǎn)生了重要影響。駕乘汽車過程單調(diào)乏味，尤其是在長途旅行中，駕駛員容易疲勞和分心，從而引發(fā)交（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）通事故。汽車信息娛樂系統(tǒng)的安全性、效率性、準確性和娛樂性是影響人們出行體驗的關鍵。

參考文獻：

［1］ 趙文棣，黃紅藍，李豪，等.車載信息娛樂系統(tǒng)框架介紹及發(fā)展概述［J］.汽車電器，2021（6）：7-9.

［2］ 彭岳華，朱德康，方楠.汽車信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展綜述［J］.汽車電器，2021（6）：1-3.

［3］ 王想芝，王翔.淺談V2X車路協(xié)同技術的應用實踐［J］.信息與電腦（理論版），2021（20）：182-185.

［4］ 劉建軍，宋明亮，孫元.基于觸覺語音反饋機制對汽車交互操控界面設計研究［J］.藝術與設計（理論版），2017（10）：112-114.

［5］ 王月豐.互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品交互設計中反饋機制的研究［D］.無錫：江南大學，2012.