主副共駕場景下智能網聯汽車HMI界面設計研究

2023-04-29 00:00:00林峰楊凱迪

設計 2023年22期

摘要：通過分析現階段智能網聯汽車HMI的設計不足，提出主副共駕理念下的應對策略，達到主副共駕場景下的設計目的，滿足用戶對“第三空間”的期待。采取文獻查閱、案例研究、用戶研究等研究方法，基于國內外智能網聯汽車HMI研究現狀，挖掘主副共駕趨勢與理念。并從協同、互動、沉浸的角度提出設計策略。以福特Evos車型為例進行實踐驗證。得到符合主副共駕場景的智能網聯汽車HMI界面設計。研究得出當智能層級升級到L3及以上，關注主副共駕在智能網聯汽車HMI界面設計中具有重要意義。基于“主副貫穿型”屏幕，提出“實時協同、適時互動、沉浸體驗”的設計策略，并得出此軟硬體的組合設計最為適合主副共駕場景。

關鍵詞：主副共駕 HMI 界面設計智能網聯汽車交互設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2023）22-0116-04

Abstract：Through analyzing the design deficiencies of HMI of intelligent networked vehicles at the present stage，propose strategies to cope with the concept of primary and secondary co-driving，to achieve the design purpose of co-driving scenarios，and to meet users’ expectations of the \"third space\".Adopting the research methods of literature review，case study and user interview，explore the trend and concept of co-driving scenarios based on the current situation of intelligent networked vehicle HMI research at home and abroad. And the design strategy is proposed from the perspective of collaboration，interaction and immersion. The Ford Evos model is used as an example for design practice.The design of HMI of intelligent networked car that meets the scenario of co-driving is obtained.The study concluded that when the intelligence level is upgraded to L3 and above，it is important to pay attention to the primary and secondary co-driving in the HMI design of intelligent networked vehicles. The design strategy of \"real-time collaboration，timely interaction，and immersive experience\" is proposed based on the \"primary and secondary through-screen\"，and the combination of software and hardware design is most suitable for the primary and secondary co-driving scenario.

Keywords：Primary and secondary co-driving HMI Interface design Intelligent networked vehicles Interaction design

引言

2021年，我國分二批確定16個城市為智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展的試點城市，未來智能化、網聯化的技術將持續推動智能網聯汽車的高質量發展[1]。隨著智能程度向更高層級發展，汽車的駕駛操作模式、人機交互方式、內部座艙定位也隨之變化，在智能化層級L2向L3的轉變過程中將發生質的變化[2]。從L3開始智能駕駛真正進入日常駕駛中，智能化層級的提高使得主駕從注意力集中、高度緊張的傳統駕駛模式中逐步擺脫，充分享受“第三空間”帶來的樂趣；副駕從傳統的被動陪伴，升級為主動參與的角色；智能時代共駕優勢帶來的便捷舒適，享受如家庭般放松的“第三空間”，主副共駕的場景應運而生[3]。近年來，國內互聯網巨頭在HMI上加大研發，在硬件、交互、視覺上“追新求變”，但忽視了主副共駕的重要性，繼續慣性L2層級的設計理念，在近階段上市的智能網聯汽車中未見主副共駕理念下的HMI設計 [4]。鑒于主副共駕理念帶來的優質體驗，以及車企在向L3層級發展過程中缺少的前瞻性，正視發展迫切性，綜合上述背景，提出針對主副共駕場景的智能網聯汽車HMI界面設計研究。

一、現階段HMI硬體的類別

智能設備的應用，汽車座艙內物理按鈕大幅度減少。對不同品牌中HMI系統分析得出，現階段座艙內交互設備以屏幕為主，一般設置有儀表盤、中控顯示屏、平視顯示器（HUD）。其中中控顯示屏是儀表盤空間和功能的延伸，作為整車控制面板，大部分功能都集成于此。同時作為汽車座艙內的視覺中心，HMI界面不僅體現內飾品質，更決定著駕乘體驗感[5]。鑒于硬件設備決定了大部分人機交互行為，因此從屏幕形式和主副駕交互展開研究，分析研究以下4種類型。

（一）單屏獨立型：中控屏幕與儀表盤相互獨立，無任何銜接，車控與娛樂功能集合一屏，保留了部分物理按鍵，是當前純電動汽車HMI主流形式。主副駕共用此屏，不設副駕獨屬屏幕，在駕駛過程中，副駕無法使用娛樂功能，只能進行極為輕量級的輔助操作，基本無主副駕協同場景。

（二）兩屏連貫型：中控屏與儀表盤聯屏，主副駕共用一屏。屏幕雖位于中間位置，采用銜接流暢的聯屏形式，但中間留有間隙以區別中控與儀表。在視覺造型上更美觀，盡管副駕觸碰區域較類型1增大，但依舊無副駕獨屬屏，不適用共駕場景，體驗和類型1雷同。

（三）主副一字貫穿型：儀表盤、中控屏兩塊屏幕連接為一體，中控屏向副駕方向延伸直至貫穿主副駕，如圖1。主副一字貫穿屏造型新穎，吻合當前內飾追求科技感的氛圍，但因形式較新，開發成本相對較高。在視覺造型、交互功能上都體現了“貫穿”優勢，在保證駕駛操作的同時做到副駕協同娛樂兩不誤，主副駕各自操作界面大，且都位于兩者舒適觸碰范圍內，強調主副互動理念，將成為未來HMI主流造型。

（四）多屏聯動型：儀表盤、多媒體屏、副駕娛樂屏處于一塊屏幕，中控屏獨立下方正中。由于中控與上面的屏幕進行了明確的區域劃分，相較于類型3交互操作層級減少，但多屏勢必造成制造成本提升，在視覺上易產生繁縟的感覺。

綜上所述，得出類型三、四更符合主副共駕場景需求，如表1。目前HUD技術上依舊存在諸多短板，因此“主副貫穿型屏幕（以下簡稱貫穿屏）”設備更符合當下智能網聯汽車的發展。“貫穿屏”在造型上連接兩者，在互動上密切協同，滿足用戶對“第三空間”的期待，初步探索主副共駕場景可為后期更高層級發展提供參考。

二、基于主副共駕理念的HMI

自特斯拉Model S在2012年基本取消物理按鍵，使用全數字儀表盤，顛覆了傳統車內人機關系 [6]。應用各項新技術設備的汽車，在最大限度上滿足了用戶新需求，釋放了駕駛者的大腦、五官、四肢等，汽車也從單一的運載工具，發展到集合個人、公共和社交空間以外的“第三空間”。因此在分析HMI使用場景時，研究不僅要考慮駕駛員，也應包含副駕與乘客，協同主副駕在駕駛中的體驗、情感連接，將是智能網聯汽車HMI的設計重點。

（一）主副共駕場景及理念描述

主駕駛一般為前排即司機位置，左、右舵都有設置，副駕駛即和主駕駛在同一排的另一側。根據主、副駕駛名稱的來歷提出的主副共駕理念，副駕駛由馬車時代的實質性作用，在汽車進入內燃機時代后其作用逐漸淡化，直至汽車的智能時代才被再次重視。目前主副共駕還未受到重視，副駕駛被簡單定義為主駕身旁的普通乘客，這樣的主副駕關系較為分裂，主駕更是把駕駛作為一種工作在執行。

智能時代對于駕駛藍圖的遠期描繪：釋放主駕駕駛工作，可從事諸如娛樂、購物、辦公等更多活動，此時，副駕駛可以與主駕進行日常的協同互動。智能時代近期的描繪：主駕和人工智能是駕駛的決策者，共同駕駛車輛，副駕完成主駕分配的非實質駕駛任務，參與協同主駕完成任務。本文討論以近期藍圖為主，共駕理念本質上更強調兩者間的協同互動，在保證安全性的前提下，將副駕駛從乘客角色轉變為與主駕共同執行各類任務的助手和搭檔。

（二）主副共駕視角下的HMI設計現狀

研究者通過用戶訪談分析，發現當前HMI不能滿足用戶在主副共駕場景下的需求，主副駕之間的協同互動關系應得到了大幅提升。對應前文分類，從符合共駕場景的兩種“貫穿屏”為例進行分析，整理出如下問題：

1. 視覺效果單一。當前HMI直接移植于常規單屏設計的風格相對樸素，很多界面像“半成品”，同“貫穿屏”的尺寸效果不匹配。當前視覺多采用扁平化風格，通過摒棄大量裝飾性元素提高可用性和可讀性，但過于簡約，如“半成品”的界面讓部分車主產生與售價不符的感受。

2. 交互結構混亂。如福特Evos，利用硬體物理性，充分發揮了“貫穿”的特點；軟體上設置獨立、分屏和共駕3種模式，主駕根據需求進行切換，既享受長屏帶來的顯示空間的拓展，同時亦滿足副駕的娛樂需求。“主副一字貫穿型”在視覺和功能上都達到了連接主副駕，但并沒有針對屏幕物理性進行調整，導致交互層級繁瑣、功能布局混亂、邏輯不清晰，用戶無法迅速找到所需功能。

3. 品牌特征缺失。因法律法規要求，HMI的顏色使用局限性較大，因此市面上HMI多為黑色（深夜模式）、白色（白晝模式）各一套，造成目前HMI設計千篇一律，導致品牌特征丟失，只能通過語音助手形象等局部設計增強品牌特性。

4. 共駕理念不足。如理想one，為加強主副駕互動，設置了跨屏信息分享，如：發送目的地至主駕，主駕可以控制副駕部分功能，但使用頻率極低。福特Evos雖設置了主副共駕模式，通過副駕駛側邊欄劃分兩者操作范圍，但這種強行分割極大削弱了“貫穿”屬性，視覺上依舊是各用一屏，實則是缺少共駕理念。

基于目前HMI主要通過點擊、拖拽等手勢操作和語音交互，實現了用戶大部分的操作任務[7]。“貫穿屏”無論在視覺還是交互上都有機結合了主副駕，由于受汽車前擋視野的剛需，“貫穿屏”縱向尺寸相對較窄，硬體限制減少了主駕的優質觸控區域。當前車企大多采用卡片模組化布局，該界面布局的方式很好地利用了屏幕的橫向空間，但在實際產品表現上存在視覺層級單一、交互結構混亂、品牌特征缺失、共駕理念不足的四大問題。如何突顯“貫穿屏”優勢，打造主副共駕的沉浸式體驗，達到實時協同、適時互動的共駕體驗，將是未來智能網聯汽車HMI設計的關鍵。

三、主副共駕場景下HMI的設計策略

調研主副共駕場景下的用戶需求，分析主、副駕對智能駕駛體驗的深入程度，得出目前HMI設計目的為多方面輔助駕駛員，使駕駛更安全舒適 [8]。通過對7位智能網聯汽車車主的用戶訪談，將主、副駕兩者需求期待整理為以下3點：

第一，硬體屏幕設置的位置對駕駛者不友好，交互熱區面積小且交互層級復雜；第二，副駕在駕駛行為的參與、決策程度呈現上升趨勢，擔心影響主駕；第三，主、副駕對娛樂的要求提升，希望在更大程度上緩解身心疲勞。隨著主副駕的各自期待越來越高，依據訪談結果從主、副駕協同駕駛的角度出發，以“貫穿屏”為載體進行交互界面的功能規劃、權限分配、娛樂升級，提出以“實時協同、適時互動、沉浸體驗”為原則的主副共駕場景下智能網聯汽車HMI的設計策略，具體為以下3個方面。

（一）對應屏幕特征設定的主副駕交互行為。

按鍵、觸屏、手勢、語音這些將視、聽、觸覺等操控為主的多感官通道、多模態交互結合的方式，仍將是現階段HMI主流交互方向[9]。屏幕尺寸、形狀、位置會對交互行為產生巨大影響。針對長寬比懸殊的“貫穿屏”，尤其其有限的縱向顯示范圍[10]。不能簡單地移植常規比例的范式設計，應因地制宜面對問題提出設計策略。為提高功能易用性，需要放大按鈕和熱區面積，合理布局主副駕各自優質觸碰區域。在視覺設計上摒棄非必要裝飾元素，選擇簡潔現代的風格，達到最佳識別性[11]。

（二）設置應對行駛場景的主副駕交互等級。

伴隨駕駛場景的多元化，承載的信息加大，通過屏幕處理信息的壓力也隨之上升[12]。如面對惡劣天氣、危險路況等駕駛場景，主駕可以通過HMI中應對行駛場景的主副駕之間的交互等級設置，適時中斷或限制副駕娛樂功能，同時要求副駕參與必要的輔助任務。策略需對駕駛場景的復雜及危險程度進行層級排序，主副駕任務優先級的權限設置，針對不同駕駛場景進行分等級處理，但主駕的優先級始終高于副駕，如發送給主駕目的地時，需要加入是否同意的確認頁。

（三）營造沉浸式娛樂感的主副駕交互體驗。

智能網聯汽車正從駕乘空間向其他空間擴展，未來辦公、休閑、娛樂都可能在車艙內開展。未來副駕作用明顯提升，將賦予更多娛樂性工作，在安全的前提下，無論是行車過程或駐車狀態，副駕都能通過娛樂系統與主駕互動。“貫穿屏”有效展示面更大、視域更寬，結合游戲、影音、燈光等交互，提升主、副駕協同互動下的沉浸體驗感 [13]。此外，通過預置優質的外接配套設備，即插即用的無縫式接入能極大提升座艙內的沉浸式娛樂性，如特斯拉在Model S Plaid交付活動所展示的車用藍牙游戲手柄，將實現車內游戲對戰。

四、福特Evos HMI界面設計實踐

實踐基于主副一字貫穿型的福特Evos，將上述理念賦予到設計中，優化交互邏輯，充分利用“貫穿屏”的視覺優勢，以“實時協同、適時互動、沉浸體驗”為設計策略，為主副共駕場景下的智能網聯汽車HMI設計提供實證。

（一）主副共駕的設計理念

根據交互目的、功能類型、最優觸控區域等，從共駕角度出發，設定了主駕獨立、主副共駕兩種駕駛模式，以此制定交互框架。以首頁為例，常用功能：首頁、導航、空調、應用及語音助手放置于常駐側邊欄；基于根據功能差異性，兩者駕駛任務和功能操作頻率不同，首頁功能布局和排序為，主駕有導航、電話、音樂、車控等駕駛相關功能，副駕以影音、游戲等娛樂功能為主。為提升界面客制化屬性，設置卡片編輯按鈕，用戶可以自定義功能順序，如圖2。此外，為強調“實時協同”理念，主副駕兩側同時設置一級側邊欄，在視覺上連接兩者，從各用一屏轉變為共用一屏。

（二）優化的交互架構設計

舊版Evos簡單移植傳統HMI設計，將常用車控功能置于頂部欄，因熱區較小需要下拉，產生額外交互步數；大部分主駕優質觸碰區域被無法交互的車輛照片占用，嚴重浪費優質空間；駕駛者需要滑動才能觸發導航、音樂等常用功能，如圖3。而共駕模式只是單純將主頁復制在副駕處，同時功能排序也存在問題，如圖4。

本次實踐采用自適應卡片布局，相較于之前點擊功能后即全屏，本實踐以智能展開功能卡片的形式，通過調整卡片尺寸減少界面浪費，在不影響使用其他功能下，滿足用戶的大容量信息顯示需求。單次僅展開一張卡片，當點擊其他功能，當前展開卡片恢復至原始尺寸，保證每次功能展開都在最優觸碰區域，符合“適時互動”理念，副駕操作娛樂功能時，也可以進行輔助駕駛。將同類信息整合至一張卡片，解決交互層級過多問題。

（三）精準的視覺語言設計

視覺語言是研發的重要環節，設計基于對視覺結構和層級的理解，研究視覺語言與用戶行為關系，從場景、動作和品牌認知的維度切入實施 [14]。舊版Evos視覺采用“擬物風”和扁平化兩種語言，整體風格不統一。從內外飾設計語言和品牌愿景二者出發，通過洞察未來主流設計，實踐選用“輕擬物風”的設計風格。相較于當下扁平化設計，“輕擬物風”與傳統“擬物風”對比更顯輕薄、不滯重，精準的視覺語言幫助加強主副駕的體驗感。“輕擬物風”在保證美感的同時加強了界面質感，大面積使用品牌色加強企業特征，解決了市面上簡單移植設計產生的“廉價感”問題，如圖5。

色彩通常是用戶對HMI較直觀的感受，視覺重點區域的色彩不能復雜繁亂 [15]，在統一背景與功能色彩的基礎上，以色相劃分兩者操作范圍，而非側邊欄強行分割。打造二維屏幕內給予用戶三維感知體驗，卡片增加邊緣厚度，將光源統一在界面左上角。遵循視覺一致性原則，網格化處理卡片尺寸、標志風格、字體字號等。背景“七巧板”設計增加靈活度和年輕感，從而貼近主要消費群體Z世代的喜好，也更凸顯功能卡片的背景模糊質感。

五、設計實踐評估

本次設計實踐評估面向大眾，隨機發放至不同用戶進行問卷評估。問卷從美觀性、實用性、可讀性、創新性、功能布局合理度五個維度進行，共15道題。本次被測用戶覆蓋多個年齡段，回收有效問卷136份，主要為18-25歲的“Z世代”。評分結果顯示，用戶對主副共駕場景下智能網聯汽車HMI設計的使用體驗基本達到預期：Mean=3.39，最低Mean=3.34，SD=0.49，表2為具體題目和評分結果。

結語

目前，我國智能網聯汽車的發展如火如荼，隨著智能技術的進步和用車理念的提升，未來汽車作為智能移動空間使用場景更加豐富，人們對汽車功能的需求變得更為多元化，人機黏性會更強。在智能網聯汽車進入更高的L3階段中，主副共駕成為一個必然的關鍵場景，研究通過探索新型的主、副駕關系，在設計內容、交互邏輯、策略方法上進行全面的思考和實踐，以期主副共駕場景下的智能網聯汽車HMI的設計能給用戶帶來全新的體驗。本文試圖通過此設計研究能為HMI設計打開思路，探索更適合時代的“第三空間”的研究也將持續進行。