汽车人机交互界面整合设计

随着信息技术、智能系统和网络技术在交通领域的广泛应用和车载信息技术的发展，汽车的内部空间、人机界面、操作和交互过程正在发生革命性的变化，显示和控制界面正在发生着本质改变^[107]。因此，汽车人机界面设计成为汽车设计领域的一个重要课题，既与汽车的内室造型设计、信息模型构建以及用户的操作和交互过程紧密联系，又是用户的驾驶感、安全感和体验感的重要来源。尤其在大量车载信息系统（In-vehicle Information System，IVIS）进入到驾驶空间之后，汽车正从单一的、完成乘用功能的机械产品逐步成为了一个集合信息获取、传递、交流和娱乐的交互式空间^[108]。汽车人机交互界面也呈现出造型（硬件）设计与交互（软件）设计相结合的特征。传统意义上软硬件分离的界面逐渐被具有更加丰富的交互体验和技术复杂性的整合界面所替代。事实上，“软件”和“硬件”交互的载体具有差异性，设计方法和交互方式也各不相同。图1.11所示，汽车人机交互界面设计研究是汽车造型设计、计算机人机交互设计、汽车人机工程学、人类工效学、心理学、用户体验和服务设计研究的交叉领域。

图1.11 汽车人机交互界面的相关研究领域

传统汽车人机交互界面的研究与汽车人机工程学领域密切相关，主要从驾驶人的角度对车内空间、显示与控制设备、汽车视野、照明等问题进行定性和定量研究，以确保产品的功能性、舒适性、便利性、安全性以及工艺性，研究包括驾驶人视觉模型、性能测量、工作负荷测量等方面。汉姆德（Hammouded）提出可预测、可辨认性的视觉显示可见度模型^[109]。汉基（Hankey）等提出车载信息系统设计评价和需求模型的计算模型，以预测与车载设备有关的驾驶人分心水平^[110]。此外蒂赫里纳（Tijerina）等基于测试车对四个商业导航系统进行评估^[111]，欧文（Owens）等基于车内使用手机和MP3播放器的使用，进行任务评估^[112]，德鲁斯（Drews）等基于驾驶模拟器对驾驶时发短信的影响进行评估^[113]。以上研究都采用用户在标准条件下驾驶行为与执行双重任务驾驶条件下的行为进行对比的方法，是从驾驶人工作负荷角度对车载系统的设计进行研究。

相关人机工程学标准的研究与制定对于人机界面的设计具有准则和规范的作用^[114]。美国汽车工程师学会SAE手册（SAE 2009）对乘员布置、主要车辆控制装置、车身与装饰部件等进行了明确的设计规定，例如SAE标准J1138推荐了各类主要及次要手动控制设备的布置位置，提供了有关识别标志和标签的要求；SAE标准J11050提供确定无遮挡区域的步骤，以确保显示设备的可视性^[115]。范·科特（Van Cott）对车内显示设备进行研究，就刻度设计和模拟仪表中数字进制提出设计原则^[116]。彼赫斯（Bhise）就仪表面板及中控收音机显示界面与控制按键进行研究，提出可视性与识别性相关的设计问题^[117]。

随着信息产品的渗透，汽车人机界面呈现出互联网交互产品的特征，吸引了计算机人机交互领域的高度关注。亚伦（Aaron Marcus）通过将计算机人机界面与汽车人机界面进行对比，针对汽车人机界面提出设计准则，包括安全的设计、减少复杂、仅在必要的情况下使用图形用户界面（Graphic User Interface GUI）、适当地使用物理控制、避免认知负载、允许用户定制的信息可视化界面等方面，认为传统的以技术和市场为驱动的研发流程应该向以用户为中心的研发流程转化，并提出新型的测试技术和快速原型工具^[118]，这反映了人机界面驱动的汽车设计流程变革。达格玛（Dagmar Kern）分析驾驶任务的输入和输出模式，研究车内显示与控制设备及其相互关系，提出汽车用户界面的设计空间^[119]。阿尔布雷克特（Albrecht Schmidt）等人提出，汽车用户界面研究的关键问题与挑战包括设计空间、技术和工具、用户研究新的方法、交互和分心、多模式反馈等方面^[120]。谭浩、赵江洪等研究了汽车人机交互的相关因素对驾驶分心、驾驶负荷、情境意识等认知指标的影响，提出了汽车内室人机界面设计要素，并针对多通道人机交互模式设计进行了探讨与设计实践^[121]。孙效华等研究了隔空手势的设计要素，提出了手势交互在汽车人机界面中的应用原则^[122]。爱德华（Edouard Thomas）、马钧等基于层次分析过程（AHP）理论，对汽车人机交互界面的逻辑框架进行分析与设计^[123]。(www.xing528.com)

图1.12 汽车人机交互界面的研究范畴

图片来源：本书整理自auto-ui.org

2009年汽车用户界面国际会议（International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications）的召开具有里程碑意义，构建了本领域研究与分享的国际平台。年度的学术会议聚集了学术界与工业界的前沿研究成果，大会将汽车人机界面的研究范畴体系划分为四个维度（图1.12），包括设备与交互界面、自动化与机制、评价与标杆、驾驶技术水平与行为。另外，在国内2009年湖南大学交通工具用户界面研究方向（Transportation user interface，TUI）开始在该领域进行探索性研究，从2012年开始设计和研发基于全新交互方式的汽车人机界面产品，2012年3月湖南大学设计艺术学院成功主办了第一届全国汽车用户界面与交互设计研讨会。此外清华大学、同济大学、广州美术学院等国内院校对于汽车人机交互界面进行了前瞻性的设计探索。

汽车人机交互界面的研究领域不断外延，呈现出跨领域交叉学科的特征，因此，基于汽车人机交互界面设计对象的变革，进行设计流程、设计工具、设计方法的研究是目前汽车创新设计的关键问题^[124]。