以用戶為中心的交互式UI設(shè)計在智能車載系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著科技的迅猛發(fā)展，智能車載系統(tǒng)已成為現(xiàn)代汽車的人機(jī)交互中樞，對提升駕駛體驗和行車安全至關(guān)重要。文章以用戶為中心，探討了智能車載系統(tǒng)中用戶界面（UserInterface，UI）的設(shè)計原則，重點(diǎn)分析了如何將這些原則應(yīng)用于車載中控界面設(shè)計中，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)的系統(tǒng)性耦合；結(jié)合典型駕駛場景案例，詳細(xì)闡述了交互細(xì)節(jié)與功能設(shè)計；最后，基于Figma原型工具，文章設(shè)計并展示了一套符合認(rèn)知工效學(xué)的車載中控屏幕UI界面，為多模態(tài)交互界面設(shè)計提供了理論支持與實(shí)踐參考，助力提升用戶體驗。

關(guān)鍵詞：車載UI；用戶中心；多模態(tài)交互；界面設(shè)計

中圖分類號：TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）14-0014-04

0引言

隨著科技的飛速發(fā)展，智能汽車已成為汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向。智能車載系統(tǒng)作為智能汽車的人機(jī)交互中樞，其用戶界面設(shè)計直接影響著人車交互的效率和駕駛安全。現(xiàn)代智能車載系統(tǒng)已從單一功能模塊升級為智能移動平臺，其核心的人機(jī)交互系統(tǒng)（Human-MachineInterface，HMI）需滿足三大要求：安全性（符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)）、實(shí)時性（＜300ms響應(yīng)）以及情感化設(shè)計。其核心功能在于建立符合認(rèn)知負(fù)荷理論的信息傳遞機(jī)制，確保人與車之間的信息以高效、直觀的方式交互，從而降低駕駛疲勞和風(fēng)險。然而，車載UI設(shè)計面臨著駕駛環(huán)境的復(fù)雜性、用戶需求的多樣性以及安全法規(guī)的嚴(yán)格性三重設(shè)計約束。特別是在動態(tài)駕駛環(huán)境下，現(xiàn)有的研究在注意力分配機(jī)制方面存在明顯不足，尤其是在多任務(wù)并行場景中，如何平衡用戶注意力資源仍是一個亟待解決的問題[1]。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，設(shè)計師需采用以用戶為中心的設(shè)計理念，從認(rèn)知和行為層面深入理解用戶需求，關(guān)注駕駛者的視覺、認(rèn)知和空間記憶模式，減少駕駛干擾，提升任務(wù)完成效率（TaskCompletionTime，TCT）。

本研究聚焦智能車載系統(tǒng)中的交互式UI設(shè)計，通過深入分析現(xiàn)有設(shè)計原則，并結(jié)合典型駕駛場景案例，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與藝術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性耦合。基于Figma原型工具，實(shí)現(xiàn)了車載中控屏幕的高保真原型設(shè)計，創(chuàng)造出既高效安全又美觀實(shí)用的中控界面，為車載UI設(shè)計提供了理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)。研究旨在優(yōu)化用戶體驗，滿足現(xiàn)代駕駛者對安全性、便捷性和情感化設(shè)計的多樣化需求。

1車載系統(tǒng)UI設(shè)計原則

1.1駕駛安全與情景感知適應(yīng)性原則

車載系統(tǒng)UI設(shè)計的首要目標(biāo)是保障駕駛安全。設(shè)計應(yīng)遵循簡化界面的原則，減少視覺干擾，確保關(guān)鍵信息（如車速、導(dǎo)航指示）清晰、突出且易于快速識別。設(shè)計嚴(yán)格遵循ISO15005：2017和WCAG2.1（AA級）無障礙標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化色彩對比度，適應(yīng)不同光照條件，避免色彩過艷或閃爍。車載UI設(shè)計還需適應(yīng)多變的駕駛環(huán)境，如日間、夜間和陰雨天，基于環(huán)境光傳感器（ALS）的實(shí)時自適應(yīng)調(diào)節(jié)（50～500cd/m2），保證界面元素的可視性和舒適度。夜間模式則需將屏幕調(diào)整為更暗、更柔和的色彩，減少對用戶眼睛的刺激，有效緩解視覺疲勞和眼睛不適，間接提高用戶安全[2]。此外，根據(jù)Fitts定律，為了提高交互效率和安全性，關(guān)鍵控件尺寸應(yīng)≥12mm[3]。在緊急狀態(tài)下，車載系統(tǒng)UI設(shè)計應(yīng)具備交互范式轉(zhuǎn)換機(jī)制，例如在緊急制動或突發(fā)危險情況時，系統(tǒng)自動切換至語音優(yōu)先交互模式，減少駕駛員對屏幕的注意力分散[4]。

1.2清晰的信息層次與布局原則

車載系統(tǒng)UI設(shè)計應(yīng)具備清晰的信息層次和直觀的布局結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)駕駛者的操作習(xí)慣和視線流動。設(shè)計需遵循清晰的導(dǎo)航結(jié)構(gòu)和一致的操作邏輯，便于駕駛者快速定位功能并流暢切換界面。屏幕布局應(yīng)合理劃分主副駕駛區(qū)和公共區(qū)，確保信息布局與駕駛者視線流動相協(xié)調(diào)。關(guān)鍵信息應(yīng)突出顯示，而次要信息則可通過情境式漸進(jìn)披露或折疊展開的方式進(jìn)行優(yōu)化，以減少對駕駛注意力的干擾。車載系統(tǒng)UI設(shè)計必須采用多模態(tài)自適應(yīng)布局原則，確保系統(tǒng)能夠自動調(diào)整以適應(yīng)不同車型和屏幕尺寸，支持橫豎屏的無縫切換，保證界面布局和內(nèi)容在各種條件下均能保持優(yōu)化的顯示效果。

1.3一致性與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)原則

車載系統(tǒng)UI設(shè)計應(yīng)遵循品牌視覺規(guī)范，統(tǒng)一色彩、字體、圖標(biāo)和圖形元素，以增強(qiáng)品牌識別度和用戶體驗的連貫性。同時，保持界面元素和交互的一致性，如控件樣式、操作反饋和動效，以降低學(xué)習(xí)成本，提升操作效率。還需遵守車載HMI設(shè)計指南，如ISO15005、SAEJ2395，確保設(shè)計的專業(yè)性和行業(yè)合規(guī)性，使界面既具品牌特色又易于操作。

車載系統(tǒng)UI設(shè)計是現(xiàn)代汽車智能化的關(guān)鍵標(biāo)志，直接影響駕駛交互、安全和體驗。隨著汽車向集成安全、舒適和娛樂功能的智能移動空間轉(zhuǎn)變，HMI設(shè)計變得至關(guān)重要。設(shè)計師需遵守國際法規(guī)如歐盟ECER16和美國FMVSS131，確保合法合規(guī)，并緊跟HMI行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以創(chuàng)新且符合要求的設(shè)計提升用戶體驗。

2用戶中心的交互式智能設(shè)計復(fù)雜性特征

2.1汽車HMI與其他設(shè)備所搭載的UI設(shè)計的區(qū)別

自動駕駛技術(shù)的發(fā)展讓HMI界面成為車內(nèi)智能生態(tài)系統(tǒng)的核心，不僅保障安全，還提供個性化的駕乘體驗。這種設(shè)計的智能化和人性化是推動智能交通發(fā)展的關(guān)鍵。作為國家的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車行業(yè)的UI設(shè)計師必須深入理解車載HMI設(shè)計及其滿足用戶需求的能力。車機(jī)界面設(shè)計作為一種典型的用戶中心的交互式智能設(shè)計，其復(fù)雜性特征尤為顯著。了解汽車HMI與其他設(shè)備UI設(shè)計的差異，對于提升用戶體驗至關(guān)重要。車載HMI具有三重差異特征：安全關(guān)鍵性、多通道并行處理、情景感知適應(yīng)性。與普通設(shè)備的UI設(shè)計相比，汽車HMI設(shè)計需嚴(yán)格遵守行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法律法規(guī)（ASILD級）。此外，基于KLM GOMS的交互成本分析模型，車載系統(tǒng)UI設(shè)計需減少操作步驟，支持觸控、物理按鍵和語音控制等多種交互方式以優(yōu)化交互效率。例如，手勢交互需在1.2秒內(nèi)完成確認(rèn)（NHTSA標(biāo)準(zhǔn)），以確保駕駛過程中的交互安全。車載HMI還需適應(yīng)極端光照條件，具體而言，在100kLux強(qiáng)光下需保持≥3∶1的對比度，以確保信息的可讀性。對于安全性、快速響應(yīng)和穩(wěn)定性方面的更高要求，使得車載HMI設(shè)計過程比普通設(shè)備UI設(shè)計更具挑戰(zhàn)性。其他設(shè)備UI與車載HMI的比較，如表1所示。

2.2多模態(tài)交互設(shè)計的復(fù)雜性特征

車機(jī)界面設(shè)計需要整合圖形、色彩、文字、視頻、音頻等多種信息元素，通過合理的信息框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織和表達(dá)，以滿足用戶在動態(tài)駕駛環(huán)境中的使用需求。此外，車機(jī)界面設(shè)計還需考慮用戶的認(rèn)知風(fēng)格差異（如CSA模型所述）以及不同文化背景下的理解能力。圖標(biāo)設(shè)計需在簡潔性和明確性之間找到平衡，避免使用可能引起誤解的符號，并具備一定的OTA升級兼容性以適應(yīng)新功能的加入。這種多模態(tài)交互設(shè)計的信息素材多樣性，使得其復(fù)雜性特征尤為顯[5]。這不僅要求設(shè)計師具備跨學(xué)科的知識儲備，還需具備觸類旁通的共情能力，以提升設(shè)計的功能性、情感性和人性化價值。

為應(yīng)對這種復(fù)雜性，車載HMI系統(tǒng)中控界面UI設(shè)計采用設(shè)計約束的優(yōu)先級模型以確保在滿足安全性和交互效率的同時，兼顧用戶體驗和技術(shù)的可持續(xù)性。該模型由高到低分為以下幾個層次：安全性、交互效率、情景感知適應(yīng)性、用戶體驗、技術(shù)兼容性。通過這種層次化的優(yōu)先級模型，車載HMI系統(tǒng)UI設(shè)計能夠在滿足高優(yōu)先級約束的同時，最大化低優(yōu)先級約束的滿足數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計的整體優(yōu)化。

3車載系統(tǒng)UI界面設(shè)計

3.1界面布局規(guī)劃

在車載HMI系統(tǒng)UI設(shè)計中，界面布局的合理性直接影響用戶的操作效率與駕駛安全。熱區(qū)分析是一種常用的方法，用于評估用戶在界面中的行為模式。研究表明，通過優(yōu)化界面布局，可以顯著提高用戶的信息獲取效率[6]。為此，采用網(wǎng)格布局方法，構(gòu)建符合CID規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)分辨率（1920×1080@300PPI）的中控屏框架，并根據(jù)功能優(yōu)先級對界面區(qū)域進(jìn)行劃分。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[7]。高頻使用功能，如導(dǎo)航和駕駛信息，被放置在靠近駕駛位的區(qū)域，以減少駕駛員的操作負(fù)擔(dān)；而空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)等功能則遵循傳統(tǒng)物理按鍵布局，置于中控屏下方。互聯(lián)功能和多媒體功能則安排在靠近副駕駛一側(cè)，以降低對駕駛的干擾。

導(dǎo)航功能是車載系統(tǒng)的核心模塊之一。首先規(guī)劃導(dǎo)航模塊的布局，確保其包含目的地選擇、路線指引和路況播報等基本功能。導(dǎo)航地圖素材通過高德開放平臺獲取，或使用預(yù)先準(zhǔn)備的素材，以確保地圖內(nèi)容的準(zhǔn)確性和完整性。在設(shè)計過程中，特別注意地圖內(nèi)容的邊界控制，避免信息超出界面邊距，從而保證界面的整體性和美觀性。此外，為了防止誤觸，設(shè)計了誤觸防護(hù)機(jī)制（500ms延時確認(rèn)），確保交互的準(zhǔn)確性。語音助手功能是車載系統(tǒng)中提升交互自然性和便捷性的重要模塊。設(shè)計時應(yīng)重點(diǎn)考慮語音助手的觸發(fā)機(jī)制和信息確認(rèn)流程。語音助手通過語音播報與駕駛員互動，但在出現(xiàn)語音歧義或需要駕駛員確認(rèn)信息時，界面需提供清晰的視覺反饋。在界面中設(shè)置了響應(yīng)狀態(tài)提示，觸控響應(yīng)時間≤85ms（ISO9241-411），使駕駛員能夠快速確認(rèn)信息，減少因語音交互帶來的潛在風(fēng)險，如圖1所示。狀態(tài)欄是車載系統(tǒng)中展示關(guān)鍵信息的重要區(qū)域，需確保電量/油量（或剩余里程）、信號強(qiáng)度等關(guān)鍵信息的易讀性。狀態(tài)欄的設(shè)計風(fēng)格保持簡潔，同時注意信息的邊界控制，避免超出界面邊距，以維持整體設(shè)計的協(xié)調(diào)性。布局遵循7±2的米勒定律，確保用戶能夠快速識別和處理信息。

3.2按鈕設(shè)計

按鈕是界面設(shè)計和交互的核心元素，它是用戶交互時與系統(tǒng)進(jìn)行交換的中心，是圖形界面的第一元素，也是最常見的交互對象[8]。在車載系統(tǒng)UI設(shè)計中，按鈕的視覺效果對用戶體驗至關(guān)重要。基于Neu?morphism設(shè)計范式，采用MaterialDesign的Elevation層次（dp8陰影）等視覺元素，使按鈕具有立體感。這種設(shè)計不僅提升了界面的美觀性，還增強(qiáng)了用戶的交互體驗，使按鈕的觸摸反饋更加直觀，如圖2所示。

3.3儀表盤設(shè)計

儀表盤是車載系統(tǒng)中用于展示駕駛相關(guān)信息的重要界面。由于儀表盤不支持觸摸操作，設(shè)計團(tuán)隊通過方向盤上的獨(dú)立按鍵或多媒體控制按鍵實(shí)現(xiàn)功能操作。在設(shè)計過程中，首先構(gòu)建1920×720像素的儀表盤框架，并根據(jù)車型需求進(jìn)行定制化調(diào)整。導(dǎo)航信息在儀表盤中以精簡形式呈現(xiàn)，與中控屏信息保持同步。此外，通過降低非當(dāng)前擋位文字的不透明度至20%，形成視覺對比，提示用戶當(dāng)前擋位狀態(tài)。

在儀表盤右側(cè)，在設(shè)計中添加了天氣信息、當(dāng)前時間和駕駛ECO模式指示。通過文本工具輸入日期和時間信息，并使用形狀工具結(jié)合布爾運(yùn)算繪制天氣圖標(biāo)，確保信息的直觀性和易讀性。在儀表盤左側(cè)，設(shè)計了時速表，并通過復(fù)制、垂直翻轉(zhuǎn)和漸變填充等操作實(shí)現(xiàn)視覺深度線索，進(jìn)一步增強(qiáng)了界面的視覺層次感。

3.4界面整體效果優(yōu)化

音樂播放器模塊是車載系統(tǒng)中提升駕駛愉悅感的重要功能。在設(shè)計過程中，特別注意各元素的相對位置調(diào)整，確保界面布局合理且美觀，通過圓形工具繪制唱片圖標(biāo)，以增強(qiáng)界面的視覺吸引力。對界面整體效果進(jìn)行優(yōu)化，確保各組件在畫布上的排列協(xié)調(diào)一致。通過組合設(shè)計好的組件，最終形成了車載中控系統(tǒng)UI界面的整體效果，如圖3所示。這一過程不僅體現(xiàn)了設(shè)計團(tuán)隊對細(xì)節(jié)的把控，還展示了以用戶為中心的設(shè)計理念在車載系統(tǒng)UI設(shè)計中的應(yīng)用。

為了評估車載系統(tǒng)UI設(shè)計的用戶體驗，通過SUXES量表進(jìn)行主觀滿意度評估。SUXES量表是一種綜合評估用戶滿意度的工具，能夠從多個維度（如易用性、交互效率、視覺吸引力等）對用戶進(jìn)行調(diào)查。通過這種方法，我們能夠收集到用戶對車載系統(tǒng)UI設(shè)計的真實(shí)反饋，從而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計。

4結(jié)束語

本文從用戶中心設(shè)計理念出發(fā)，深入分析了車載系統(tǒng)交互式UI設(shè)計的現(xiàn)代趨勢，并提出了一系列針對車載中控界面設(shè)計的原則和實(shí)踐策略。通過對界面布局、視覺元素、色彩與對比度、圖標(biāo)設(shè)計等方面的探討，強(qiáng)調(diào)了以用戶中心的智能化與人性化設(shè)計在提升車載UI交互體驗中的重要性。此外，本文還通過Figma原型工具進(jìn)行了實(shí)踐，展示了如何將理論原則轉(zhuǎn)化為實(shí)際的界面設(shè)計，為用戶提供了直觀易用的交互體驗，為車載交互式UI設(shè)計提供了理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。團(tuán)隊已申請2項實(shí)用新型專利，但本研究也存在一定的局限性。例如，未考慮跨文化用戶差異對車載UI設(shè)計的影響。

未來的研究將深入分析跨文化用戶的需求和行為特征，探索文化因素對車載UI設(shè)計的影響機(jī)制，以提升設(shè)計的普適性和適應(yīng)性。此外，團(tuán)隊進(jìn)一步的研究方向?qū)⒕劢褂谡仙锾卣髯R別技術(shù)，如眼動追蹤和生理信號監(jiān)測（如心率、皮膚電反應(yīng)）等，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的用戶狀態(tài)感知和個性化交互，進(jìn)一步優(yōu)化車載HMI系統(tǒng)交互式UI設(shè)計，提升駕駛安全性和用戶體驗。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】