基于SAPAD框架的車載信息系統(tǒng)界面設(shè)計研究

侯宇晗

摘要：從典型用戶的駕駛行為入手，挖掘典型用戶駕駛情緒與行為的變化，設(shè)計出符合用戶駕駛出行行為習(xí)慣、能夠與用戶更加自然地進行交互的車載信息系統(tǒng)界面，為用戶創(chuàng)造良好的駕駛環(huán)境，提高駕駛體驗。本研究以車載信息系統(tǒng)為研究對象，基于SAPAD框架對典型駕駛用戶進行行為分析，建立用戶的行為-對象-意義的映射分析，并通過對核心意義簇的聚類分析推導(dǎo)出用戶對于車載信息系統(tǒng)的核心需求?；赟APAD框架得出的需求，設(shè)計符合用戶出行習(xí)慣的車載信息系統(tǒng)界面。該研究為車載信息系統(tǒng)的設(shè)計提供了新的研究思路與方法。

關(guān)鍵詞：SAPAD框架 車載信息系統(tǒng) 用戶行為 界面設(shè)計 用戶體驗

中圖分類號：TB472 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）21-0151-04

Abstract：Starting from the driving behaviours of typical users，we excavate the changes in driving emotions and behaviours of typical users，and design an invehicle information system interface that conforms to the driving and travelling behaviours of the users and can interact with the users more naturally，so as to create a good driving environment for the users and improve the driving experience. This study takes in-vehicle information system as the research object，conducts behavioural analysis of typical driving users based on the SAPAD framework，establishes the users behaviour-object-meaning mapping analysis，and deduces the users core requirements for in-vehicle information system through the clustering analysis of the core meaning clusters.Based on the requirements derived from the SAPAD framework，design an in-vehicle information system interface that meets the users travelling habits.This study provides new research ideas and methods for the design of in-vehicle information systems.

Keywords：SAPAD framework In-vehicle information systems User behaviour Interface design User experience

引言

近年來，隨著傳感技術(shù)與智能化的發(fā)展，智能汽車逐漸轉(zhuǎn)變成為集通訊、導(dǎo)航、娛樂、社交等多元功能的智能交互式空間[1]。車內(nèi)各種非駕駛相關(guān)的功能與交互方式也逐漸增多，智能汽車獨立的駕駛空間與豐富多樣的信息系統(tǒng)構(gòu)建了全新的體驗?zāi)Ｊ?。車載信息系統(tǒng)復(fù)雜程度增加，駕駛員作為使用車載信息系統(tǒng)的主體，對于車載信息系統(tǒng)的要求也日益提高。通過對用戶行為進行深入探究，滿足用戶真實需求并創(chuàng)造了良好的情感體驗，對于車載信息系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。

一、SAPAD框架與車載信息系統(tǒng)研究概述

（一）SAPAD框架

產(chǎn)品建構(gòu)設(shè)計的符號學(xué)架構(gòu)（Approach to Product Architecture Design，簡稱為SAPAD）是由廣東工業(yè)大學(xué)的胡飛教授與Keiichi Sato教授于2012年共同提出的理論框架，該框架以用戶為中心，致力于解決產(chǎn)品使用或服務(wù)中出現(xiàn)的問題，從而提升用戶體驗。 SAPAD框架從對象、行為、意義3個維度出發(fā)，參照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)理論，將用戶的行為分為活動、過程、動作、操作4個層次，同時將產(chǎn)品（對象）也建構(gòu)為裝配、對象、單元與組件。而在意義維度，則以斯坦普而的符號學(xué)理論為基礎(chǔ)，可以將用戶行為的意義分為6個層面：物理層面、經(jīng)驗層面、語構(gòu)層面、語意層面、語用層面以及社會層面。

SAPAD框架以用戶行為為出發(fā)點，利用聚類分析對其行為背后的意義進行重組，在人、物與場景之間創(chuàng)建一個完整而清晰的關(guān)系網(wǎng)，以發(fā)現(xiàn)用戶的真正需求。在具體的應(yīng)用中，首先以用戶為中心，深入觀察用戶行為，對用戶的行為進行挖掘與分析，并將用戶的行為拆解為任務(wù)、子任務(wù)，然后將與子任務(wù)相關(guān)聯(lián)的對象（即人或物）列出，形成行為與對象映射。其次，將用戶行為的意義劃分為6個層面，即物理層、經(jīng)驗層、語構(gòu)層、語意層、語用層以及社會層，深入探究用戶行為發(fā)生之后的內(nèi)在含義，形成行為到意義的映射。然后，對上述6個層面進行聚類分析，得出意義簇類，從而深入了解用戶行為的主要意義和核心價值，以及未來可能的設(shè)計方向。最后，根據(jù)意義簇與對象的映射，完成相關(guān)物的建構(gòu)。通過構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，揭示用戶的主要行為及其相應(yīng)的實際需求，從而重構(gòu)與優(yōu)化功能。SAPAD框架的具體研究流程見圖1。

（二）車載信息系統(tǒng)研究

車載信息系統(tǒng)（In-vehicle Information System，IVIS）主要功能是為用戶提供可交互信息，是一種復(fù)雜的功能系統(tǒng)。大型可觸摸屏作為控制界面的引入使得車載信息系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。隨著系統(tǒng)交互方式改變以及功能復(fù)雜程度的增加，車內(nèi)新興功能與各類服務(wù)的激增，駕駛員需要操作與掌握的信息也逐漸增多。車載信息系統(tǒng)交互界面是車載信息呈現(xiàn)的重要載體，車載信息的呈現(xiàn)方式與布局不僅關(guān)系到駕駛員的操作效率，還對駕駛安全產(chǎn)生了重要影響。有關(guān)車載信息系統(tǒng)界面的研究逐步成為熱點。徐禕青[2]分析了AR-HUD車載交互界面的研究現(xiàn)狀，并綜合采用了駕駛用戶注意力模型與心智模型，提出了未來AR-HUD設(shè)計的機會點與信息架構(gòu)。厲鈺琪[3]等人通過對復(fù)雜駕駛?cè)蝿?wù)中車載交互設(shè)計的目標(biāo)與任務(wù)進行分析，提出了合理資源份分配的方法并指導(dǎo)設(shè)計實踐，提升了復(fù)雜駕駛?cè)蝿?wù)中的用戶體驗。張萍[4]等人研究分析了自動駕駛情況下駕駛員的視覺色彩偏向，并以此為理論依據(jù)，對儀表盤以及駕駛接管預(yù)警信號的色彩進行了設(shè)計?，F(xiàn)階段對車載信息系統(tǒng)界面的研究大多集中于功能的疊加與界面的優(yōu)化，缺乏對于駕駛員行為的深入分析探索。通過對駕駛員的行為進行全面的記錄與分析，能夠獲取用戶行為產(chǎn)生的動機及其背后的真實需求，從而促進車載信息系統(tǒng)的優(yōu)化與發(fā)展。

基于以上不足，本文將引入SAPAD框架，運用產(chǎn)品架構(gòu)的研究流程，深入分析用戶行為，洞察用戶行為背后的意義，獲取客觀真實的用戶需求，并以此為依據(jù)，開展車載信息系統(tǒng)界面設(shè)計研究。

二、典型用戶駕駛出行行為研究

本研究選取青年白領(lǐng)作為主要研究對象，對該群體在駕駛出行活動中產(chǎn)生的代表性行為習(xí)慣進行觀察與分析。本研究對一名26歲年輕白領(lǐng)進行深入研究，通過非參與式觀察法對其駕駛出行行為習(xí)慣進行觀察研究，并對其相關(guān)出行行為進行深入式訪談，從而獲取其主要行為路徑。由于用戶存在個體行為差異，因此，采用問卷調(diào)查法獲取更廣泛的用戶信息，共發(fā)放問卷252份，回收有效問卷181份并提煉共性行為。通過深入的綜合問卷結(jié)果，拓展與修改典型用戶行為路徑，獲取了新興青年用戶群體出行的明確行為路徑。

三、基于SAPAD框架的車載信息系統(tǒng)設(shè)計分析

以SAPAD框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，與典型用戶出行行為路徑相結(jié)合，分析行為到意義再到產(chǎn)品（對象）之間的映射關(guān)系，構(gòu)建出滿足用戶需求、具有良好使用體驗的車載信息系統(tǒng)界面功能模塊，指導(dǎo)相關(guān)設(shè)計。

（一）行為-對象映射分析

通過分析用戶駕駛出行行為路徑，將用戶行為分為準(zhǔn)備出發(fā)、尋找車輛、駕駛車輛以及到達目的地共4個行為模塊。4個行為模塊可以細分為11個任務(wù)與 35個子任務(wù)。行為關(guān)聯(lián)對象指的是在用戶行為路徑中，與之相接觸或者產(chǎn)生交互關(guān)系的物品或服務(wù)[5]。在用戶駕駛出行的整個行為路徑中，共有 9個關(guān)聯(lián)對象。以駕駛車輛這一行為階段為例，可以將駕駛車輛階段分為正常駕駛、復(fù)雜路況駕駛以及擁堵道路駕駛3種。每個模塊都對應(yīng)了不同的子任務(wù)以及關(guān)聯(lián)對象，如表1。

（二）行為-意義映射

用戶的駕駛出行過程是一種連續(xù)性的行為活動，用戶操作行為的作用對象會隨著道路情況以及車輛狀況等各類因素發(fā)生變化，但是用戶行為所映射的意義是具有關(guān)聯(lián)性的。從意義維度來看，可以將用戶行為的意義層面分為物理層、經(jīng)驗層、語構(gòu)層、語意層、語用層以及社會層共6個層面。對用戶出行行為路徑進行分析，可以得出的35個子任務(wù)，再將子任務(wù)與6個意義層進行映射，最終得出了與物理層對應(yīng)的13個意義點、經(jīng)驗層對應(yīng)的28個意義點、語構(gòu)層對應(yīng)的29個意義點、語意層對應(yīng)的25個意義點以及語用層對應(yīng)的3個意義點。由于本案例研究對社會傳播涉足較少且設(shè)計載體為車載信息系統(tǒng)的人機交互界面，因此本文對經(jīng)驗層、語構(gòu)層、語意層以及語用層4個層面進行重點映射分析，并確定典型用戶駕駛出行行為背后的真實意圖。

（三）聚類分析與意義簇建構(gòu)

通過對聚類進行布爾運算，可以將數(shù)據(jù)分類到不同的類或者簇中[6]。處于相同意義簇之中的數(shù)據(jù)具有很強的相關(guān)性，反之，則相關(guān)性較弱。為了挖掘用戶行為背后核心意義，從而獲取用戶駕駛出行過程中對車載信息系統(tǒng)界面功能的真實需求，對經(jīng)驗層、語構(gòu)層、語意層和語用層4個意義層次進行聚類分析，采用布爾邏輯算法關(guān)聯(lián)矩陣分析各個意義層面的相關(guān)性。意義之間的相關(guān)程度分為4個程度，按照“0-3”4個等級進行劃分，其中“0”表示相關(guān)性最低，而“3”則表示相關(guān)性最高。

經(jīng)驗層主要包括用用戶的產(chǎn)品使用經(jīng)驗以及對交互關(guān)系的認知，對經(jīng)驗層意義進行聚類分析能夠了解用戶認知里產(chǎn)品系統(tǒng)需要具備的功能點。通過對用戶駕駛出行相關(guān)場景行為的語構(gòu)層意義進行聚類分析，共得出了8個意義簇：（1）篩選出行信息；（2）停車場定位；（3）盡量減少出行前一系列的車輛設(shè)置；（4）減少堵車時間；（5）讓駕駛過程更加輕松；（6）迅速找到自己喜歡的音樂；（7）幫助篩選電話，降低干擾；（8）提升駕駛安全性。

語構(gòu)層主要是對模塊之間的交互關(guān)系進行研究，對語構(gòu)層意義進行聚類分析能夠了解用戶的功能需求。通過對用戶駕駛出行相關(guān)場景行為的語構(gòu)層意義進行聚類分析，共得出了9個意義簇：（1）出行信息查詢功能；（2）停車場定位尋車功能；（3）導(dǎo)航信息提示功能；（4）變道超車提示功能；（5）娛樂個性化推薦功能；（6）社交信息篩選功能；（7）出行軌跡記錄功能；（8）駕駛安全檢測功能；（9）車輛學(xué)習(xí)功能。

語意層主要關(guān)注用戶在使用產(chǎn)品的過程中所產(chǎn)生的情感體驗，對語意層意義進行聚類分析能夠了解用戶對產(chǎn)品在情感層面的核心需求。通過對用戶駕駛出行相關(guān)場景行為的語意層意義進行聚類分析，共得出了9個意義簇：（1）能夠快速出行；（2）車輛系統(tǒng)有助于出行前車輛相關(guān)設(shè)置；（3）信息傳達安全高效有保障；（4）多樣化個性化設(shè)置；（5）減輕煩躁；（6）減少分心；（7）緩解疲勞；（8）快速找到停車位；（9）能夠分享行程。整個出行行為語意層意義聚類見表2。

語用層在符號學(xué)中表示符號的目的性和群體的傳播效果[7]，分析語用層意義能夠在社會群體文化中的訴求。語用層在用戶駕駛出行相關(guān)場景中獲取的意義較少，因此不再對其進行聚類分析，共得出了3個意義簇：（1）行程管理；（2）駕駛信息傳達；（3）旅程分享。

（四）聚類分析與核心意義簇的構(gòu)建

根據(jù)不同層次意義聚類之間的相關(guān)性，對語意層、語用層、經(jīng)驗層的意義簇進行再聚類，共得到了6個核心意義簇：（1）清晰的行程規(guī)劃；（2）高效的車輛位置傳達；（3）安全的駕駛過程；（4）舒適的駕駛體驗；（5）個性化的娛樂推薦；（6）便捷的互動分享。

（五）映射分析與產(chǎn)品功能模塊建構(gòu)

在SAPAD框架中，核心意義簇對應(yīng)關(guān)鍵行為，關(guān)鍵行為對應(yīng)意義關(guān)鍵對象，以關(guān)鍵行為和意義關(guān)鍵對象為紐帶，可以將意義聚類結(jié)果映射到語構(gòu)層面，即功能模塊層面，從而完成“核心意義簇-意義關(guān)鍵物-關(guān)鍵行為-功能模塊”的映射分析[8]。通過核心意義簇-意義關(guān)鍵物-關(guān)鍵行為的映射，可以得出新的功能模塊：（1）行程傳輸功能；（2）添加行程功能；（3）車輛定位功能；（4）車輛定位提示功能；（5）駕駛場景識別及切換功能；（6）道路狀況識別功能；（7）駕駛疲勞監(jiān)測功能；（8）過濾來電及信息功能；（9）駕駛習(xí)慣設(shè)定功能；（10）個性化推薦功能；（11）行程分享功能；（12）行車記錄功能。以上12個功能模塊基本滿足了用戶在駕駛出行場景中的核心需求。此外，部分關(guān)鍵行為還涉及交互方式的探索，例如手勢、語音交互以及人機舒適度等，由于本文重點關(guān)注車載信息系統(tǒng)界面的布局及功能設(shè)計，因此不對交互方式進行詳細探索。

四、車載信息系統(tǒng)界面設(shè)計實踐

本次設(shè)計實踐主要聚焦于車載信息系統(tǒng)的人機交互屏幕的布局與功能設(shè)計。通過對典型人物形象以及重構(gòu)的功能模塊進行梳理，為了解決用戶在出行前、出行中以及到達目的地后存在的各種問題，對車載人機交互界面以及手機端App進行設(shè)計，優(yōu)化出行流程，并通過設(shè)備之間的聯(lián)動為用戶提供更加流暢舒適的使用感受。手機端及車載端部分界面設(shè)計見圖2。

（一）手機端設(shè)計探索

手機端的車輛信息設(shè)計應(yīng)用重點關(guān)注駕駛出行前后的需求，是車載信息系統(tǒng)的延伸與補充，能夠更好地銜接駕駛狀態(tài)與非駕駛狀態(tài)，不僅彌補了車載信息系統(tǒng)在空間上無法移動的不足之處，還擴展了駕駛出行的社交屬性，提升了出行過程的用戶體驗，使得出行服務(wù)更加完整與便利。

App端的功能模塊包括車輛、行程、探索以及我的共4個部分。車輛版塊主要涉及車輛狀態(tài)查看、車輛遠程控制以及尋找車輛3個功能，采用卡片式布局將不同功能項目組合在一起，增強信息可視化，操作也更加方便快捷。用戶可以在該板塊查看車輛狀態(tài)及電量，實時掌握車輛信息。還能對車輛進行遠程控制，在進入車輛之前提前進行設(shè)置，更好地服務(wù)于駕駛出行，并能一鍵尋車，快速查詢車輛位置，配合車輛提示音協(xié)助尋找車輛，減少因長時間尋找車輛而帶來的負面情緒。行程版塊能夠進行行程查詢與分享。用戶可以搜索目的地路線并上傳至車載信息系統(tǒng)，用戶進入車輛打開車機系統(tǒng)后就可以直接導(dǎo)航出行。此外，該版塊還會記錄用戶出行路線并進行分析。用戶點擊旅程記錄可將旅程分享給他人，滿足用戶的社交需求。探索版塊包括出行活動推薦分享。用戶可以在該板塊查看各類駕駛出行活動，選擇自己喜歡的活動，并加入與他人一起自駕出游，還能與他人交流分享自己的自駕出游經(jīng)驗，提高駕駛的趣味性。

（二）車載端設(shè)計探索

車載端信息系統(tǒng)設(shè)計則聚焦于出行時駕駛及非駕駛相關(guān)任務(wù)，讓用戶在安全駕駛的同時提高駕駛?cè)の缎裕瑸橛脩魟?chuàng)造良好的駕駛環(huán)境與體驗。本次車載信息系統(tǒng)主要聚焦儀表盤與中控屏的界面設(shè)計，并與手機應(yīng)用進行聯(lián)動，提高車載系統(tǒng)的可用性，更好地滿足用戶的需求。

1.界面信息布局探索。褚英帆[9]等人在中控屏信息布局位置存在差異的情況下，對多個年齡段參試者的視覺績效進行實驗測試，發(fā)現(xiàn)不同的信息布局位置對視覺績效存在影響，且橫向擺放更具備普適性，因此，將以橫向擺放的中控屏為基礎(chǔ)進行設(shè)計。支錦亦[10]等人對車載信息系統(tǒng)界面布局類型進行了梳理，不同的布局類型所表達與傳達的信息是存在差異的。為了在保持視覺平衡的同時減少駕駛員分心，降低駕駛員精神負荷，在本次設(shè)計中將采用順序布局與宮格式布局結(jié)合的方式對界面信息進行設(shè)計。

2.儀表盤設(shè)計探索。儀表盤的背景模擬自然風(fēng)景，會隨著天氣與時間的變化而發(fā)生變化，分為白天與黑夜兩種模式，在增加界面的趣味性的同時不會對駕駛產(chǎn)生干擾。該界面從駕駛安全的角度出發(fā)，突出顯示了駕駛車輛動態(tài)，實時監(jiān)測車輛周圍車輛與行人情況，還會顯示紅綠燈、限行、車速等信息。若車輛發(fā)生緊急狀況會進行提示，并發(fā)出提示音。此外，駕駛員還可以從儀表盤直接查看導(dǎo)航，減少駕駛分心。

3.中控屏設(shè)計探索。中控屏集合了車輛全部功能，并會根據(jù)不同的駕駛場景呈現(xiàn)不同的功能與信息。系統(tǒng)提供日常駕駛、緊急駕駛以及高速駕駛3種模式，用戶可以自定義駕駛場景，將需要的功能組合在一起，滿足用戶對個性化、定制化以及靈活性的需求。駕駛員疲勞提示功能通過擬人化角色來實現(xiàn)，在監(jiān)測到駕駛員疲勞后，擬人語音助手會對駕駛員進行提示，并適當(dāng)對話來減少駕駛員的疲勞感，提升駕駛安全。此外，還在導(dǎo)航頁面增加了實時車況展示功能，提前預(yù)測并顯示前方車況，讓整個駕駛過程更加順暢，提高駕駛出行體驗。車載娛樂系統(tǒng)可進行音樂、視頻、廣播等娛樂項目的切換，并進行個性化推薦，在安全駕駛的前提下，讓旅途更加輕松愉悅。

結(jié)語

車輛相關(guān)軟硬件技術(shù)的成熟與車內(nèi)空間的多元化發(fā)展為車載系統(tǒng)的設(shè)計提供了多種可能性，車載系統(tǒng)也不再僅限于駕駛功能的呈現(xiàn)，各種非駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)功能的開發(fā)使得車載系統(tǒng)功能越來越完整與多樣。在此背景下，能夠與用戶需求相契合的車載信息系統(tǒng)既能夠保證駕駛的安全性，也能提高駕駛體驗，讓駕駛過程更加舒適有趣。因此本文基于SAPAD框架結(jié)構(gòu)，對用戶行為進行了系統(tǒng)科學(xué)的分析，通過分析得出用戶真實且客觀的需求并轉(zhuǎn)化為相關(guān)功能，提升了交互設(shè)計的合理性，為車載交互設(shè)計相關(guān)研究提供了新思路。并以真實場景為例，對車載信息系統(tǒng)界面進行了設(shè)計，為車載信息系統(tǒng)界面設(shè)計提供了新的思路與方案。但由于研究條件的局限，本研究還存在著許多不足，例如，對于用戶行為研究的樣本量較少且暫未涉及多個年齡段，設(shè)計實踐方案還需要通過真實的測試來證實其適用性。今后的研究會在此基礎(chǔ)上進行改進與拓展。

基金項目：L3+自動駕駛汽車智能座艙設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范 湖北省重點研發(fā)計劃項目（2022BAA071）

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