車載智能信息終端的人機交互信息分類顯示方式研究

岳鶴軒

摘 要：在科學技術不斷發展的今天，消費者對于汽車的要求不再僅僅局限于功能性和美觀性，對于汽車的各項功能提出了更高的要求。對于汽車生產商來說，這不僅僅是一個嚴峻的挑戰，同時也是一份機遇。對于廠商來說，只有不斷地改進汽車的質量和各項屬性才能在競爭激烈的市場上獲得更多消費者的支持。而車載智能信息終端正好是汽車市場上的新寵。本文研究了越野車車載智能信息終端地交互界面，對面前用戶端的信息顯示以及前臺優化做了大量的研究。

關鍵詞：車載智能信息終端;人機交互;信息分類;人機界面

1 前言

數字界面的前臺操作系統已經在汽車上普及，而內置的信息終端如導航等功能已經成為車主日常生活中的一部分，眾多的信息輸出系統集成在汽車上，在為車主帶來便利的同時，繁雜的使用界面降低了各個系統的使用效率，甚至容易導致車禍的發生。目前，由于沒有一個標準的設計和使用體系，車載智能終端系統的研發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集中不了注意力，目前的只能信息終端難以滿足消費者的需求，存在著駕駛風險。因此在研發系統時，研究人員需要考慮特定情形下系統的使用情況，優化人機互動模式下系統前臺的開發。在研究時應該注意到，消費者的安全應該是第一位的，如果不能保證消費者的駕駛安全，一切的設計都是毫無意義的。

2 研究方法

2.1 實驗車輛選擇

在本次研究中，實驗車輛為Tesla Model S 和榮威RX5。這兩款車型在網絡接入方面擁有更高級的接入水平。所以相較于以前的車輛型號，它們的信息終端人機交互更加智能，筆者有理由相信，這種高速網絡接入的智能信息終端將是未來汽車發展的方向。這兩款車輛的用戶界面是區分于傳統系統的液晶觸摸屏幕，對于消費者來說更加的方便。這兩款車輛相較于其他車輛而言，與車輛操作有關的部分沒有物理按鈕，可以全部在觸屏上完成。區別于其他的信息終端車內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，界面扁平化設計很優秀，在色彩配上還可以選擇不同的色度，方便全天候下消費者的使用，這從某種程度上說，為消費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，優化客戶體驗，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，結合相關的研究數據，隨后訪問多位駕駛者，詢問各種環境下的只能終端人機交互系統使用體驗，并加以記錄，整理成檔[2]。著重分析了當車輛不動時，系統的前臺用戶界面，液晶觸摸屏以及少數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據和記錄，結合當前學術界的一些論點和方法，進行了交互信息收集[3]。

2.3 交互信息分類

目錄分類的標準為：一級目錄——HMI 系統分類;二級目錄——子系統集;三級目錄-功能模塊-四級目錄-特定功能[4]。

經過對收集到的信息進行處理后，按照上面提到的目錄進行分級，由于整個架構過于龐大，所以本文中僅以智能系統終端中的導航系統為例說明。

3 交互信息評分

3.1 調查問卷設計

問卷以評分打分為主要方式。用來對各類交互信息做出客觀的評估和分析。在最后兩個目錄中，錄入目前用戶界面中出現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，空調裝置開關，音樂的選擇操作，廣播電臺的選擇切換功能，后視鏡調節等用作評估項目。并附上“輸入操作”和“輸出顯示”標簽，便于以后的數據分析和結論導出。選擇評分項目作為評分表，并將評分設置為5分。使用頻率，操作復雜性和駕駛相關性，見表1。

3.2 問卷發放

問卷的發放主要目標人群是擁有兩款實驗車輛的車主，具體的發放方式是網絡電子版和線下訪問組合同時進行。在調查中，請資深車主和職業司機來填寫問卷。確保獲得數據的嚴謹性，同時對問卷進行刪選，剔除不合格的部分。從2018年8月中旬到12月中旬，發布了在線問卷調查平臺（問卷調查明星平臺）。同期，本文對北京市城區私營車主發放了紙質問卷。要求受訪者必需擁有充足的駕齡，邀請到的車主在現場填寫問卷并加以核實，在完成調查后進行回訪，確保實驗的正常進行[5]。

3.3 問卷調查結果統計

本次調查共收集問卷67份，其中有效問卷59份。將樣本中每個得分項的駕駛相關性，使用頻率和操作復雜度的平均值進行平均。對于輸入操作，使用使用頻率和操作的復雜度分別創建每個得分項的XY散點圖作為X軸和Y軸。對于輸出顯示，使用使用頻率和駕駛相關性得分分別作為X軸和Y軸來創建每個評級項的XY散點圖。

這次的實驗一共有67樣本，后期剔除無效樣本8份，其余樣本均為真實有效。將樣本中每個得分項的駕駛相關性，使用頻率和操作復雜度的平均值進行平均。對于輸入操作，使用使用頻率和操作的復雜度分別創建每個得分項的XY散點圖作為X軸和Y軸。至于系統的輸出顯示，使用以上數據作為圖標的X軸線和Y軸來建立散點圖[6]。

4 研究結果

4.1 輸入操作交互方式選擇

車內有很多人機交互（UE）鏈接。因此在系統輸入指令中，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系更加緊密的指令。用戶在輸入指令時，系統應該按照實際情況，給予車主合理的選項，對于不同的功能而言，最好可以由不同的用戶界面實現。比如點擊屏幕，旋轉物理按鈕，推拉搖桿等。不同的指令發出的次數和具體的操作方式應該有不同的方式來實現。而且用戶界面的指令必須清晰簡單便捷，沒有歧義，提高用戶操作時的舒適度和效率，使得命令更加精準。

4.2 人機界面（HMI）輸出顯示優先級

在車主使用車輛時，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，汽車的用戶界面對于用戶而言獲得信息最重要的一點是順利獲取信息的同一時間不會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。但車載的智能系統用戶界面如果過于繁雜。仍然會占據車主的視線，造成不利的影響。隨著汽車屏幕越來越多的趨勢，如何在正確的時間在適當的地方獲取大量信息至關重要。從之前獲得的數據中，我們加以分析，可以得到各種信息的使用頻率和駕駛環境中的相關性。（如圖2所示）

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

從前文的數據收集中，我們可以得出用戶界面顯示的優先級進行評分。同時，對不同優先級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性在I區域中最高所以我們得出結論，交互中的顯示具有最高優先級，建議車主在駕駛時將其在液晶屏幕上長期顯示操作。實驗存在諸如聲音和振動之類的反饋，操作這些的界面有著更高級的優先級;

在區域中使用的次數雖然雖然來說相對較低，但和車主駕駛時緊密聯系。因此信息顯示具有最低優先級，并且推薦輸出顯示模式顯示在相應功能的下部菜單中。

4.3 虛擬仿真觸摸屏程序運行

西門子博途軟件V14安裝在電腦上后，Win10屏幕上會自動生有S7-PLCSIM V14的圖標，這個圖標代表的就是西門子設備的仿真軟件。在使用這個仿真軟件前，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，選擇S7-1200系列PLC仿真，在點擊開關圖標，開啟虛擬仿真軟件，把仿真軟件縮小。回到西門子博途軟件V14，點擊控制器PLC的主程序進行虛擬下載，選擇網卡時注意選擇PLCSIM，才能虛擬網絡聯機，然后點擊在線，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，選擇點擊打開PC-System_1項目樹，選中HMI_RT_1，然后在在線項目中選中仿真啟動，這樣一個簡單的啟、停、保運行電路在電腦顯示器上全屏仿真出觸摸屏的顯示效果，鼠標可點擊運行程序效果。在仿真過程中，你會發現鼠標點擊后，有嚴重的遲滯感，這時需在HMI默認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，可即點即反應，再無遲滯感。

4.4 車載智能信息終端的人機交互信息發展趨勢分析

通過對奔馳G、特斯拉等車型人機交互技術發展情況來看，后續研究會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，融入更多的情感化設計和動態表現，體現出行過程中的人性關懷和情感互動，增加用戶信賴感和駕駛樂趣。以直觀易懂的3D動效、精準識別的沉浸式語音、隨心所欲的人機交互、場景化的貼心導航服務，展示全面駕駛訊息和酷炫的AI智能座艙交互平臺。隨著車輛逐步網聯化，后續通過OTA升級技術，不斷優化用戶人機交互體驗，諸如根據節假日特殊主題更新，交互邏輯優化，顯示細膩流暢等方面。交互控制不在單一從物理按鍵、觸摸屏實現，像精準語音識別、手勢識別等，從而HMI人機交互設計帶來一次新的革命，使得用戶能集中精力開車，給用戶帶來更好的駕駛體驗。

5 結束語

汽車是現代家庭家家戶戶都離不開的一種商品。它已經不僅僅是一種簡單地代步工具更是一種生活態度。所以帶給消費者更好的駕駛體驗，降低駕駛風險，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，更是未來車輛創新的重要依據。

參考文獻：

[1]韓思成.基于GPS的車載智能數據監控終端的研究[J].機械管理開發，2018，33（4）：131-134.

[2]劉磊，李曉歡，周勝源，等.一種智能車載終端系統設計[J].現代電子技術，2018，41（10）：47-50.

[3]秦洪濤.智能通信終端發展趨勢研究[J].信息與電腦（理論版），2018，No.404（10）：124-125.

[4]武濤，連曉圓，李陽，等.一種浮選機智能移動終端的設計與開發[J].礦冶，2018，27（2）.

[5]宗威，陳霖，凌杰豪.車載智能信息終端的人機交互信息分類顯示方式研究[J].科技通報，2017（12）：221-224.

[6]姜竹勝，湯新寧，陳軍.基于車聯網的智能車載終端研制[J].汽車電器，2012（10）：39-41.