电动汽车项目中，概念及系统构建阶段的输入主要包括：设计定义书、工程信息、整车造型主题。设计定义书输入产品定义与设计目标；工程信息输入工程硬点与几何约束，包括乘员布置与人机尺寸等；整车造型主题输入外观、内室造型风格、造型特征。概念及系统构建阶段的提交物为设计方案。
概念及系统构建的核心任务是：（1）明确系统整合构架，即基于驾驶任务的软硬界面整合系统结构；（2）明确概念主题，即软硬界面整合的界面视觉风格。
电动汽车人机交互界面设计案例的概念及系统构建阶段，包括：概念主题整合、系统构架整合和视觉风格整合三个部分，涉及交互范式探索与概念主题构思、系统构架与人机界面总布置、软件界面视觉设计与硬件界面造型设计六个主要设计活动（图3.20）。
图3.20 电动汽车人机交互界面概念及系统构建
3.4.2.1 电动汽车人机交互界面的概念主题
电动汽车人机交互界面概念主题源于整车造型主题，核心形容词为：{简约：灵动、敏捷}、{科技：智能、优雅}。为了体现统一的设计主题和风格，明确以造型核心语义作为软硬界面整合的概念意象主题。硬件显示与控制部件的造型设计、软件系统信息界面的视觉设计均以{简约：灵动、敏捷}、{科技：智能、优雅}作为设计方案的核心概念。整合的概念主题具有促进设计意图沟通的作用，确保软硬界面的视觉风格具有同一种设计“语言”。
3.4.2.2 电动汽车人机界面的交互范式
交互范式研究的主要内容是：（1）交互技术；（2）交互模式。
信息显示技术方面，平视显示（Head Up Display，HUD）具有于减少驾驶视线偏移，驾驶降低负载的优势。调研结果表明，平视显示的成像材料与技术发展成熟，多款量产汽车均已搭载，比较典型的有德国宝马（BMW）与日本先锋（Pioneer）的产品。宝马通过内置TFT投影显示屏直接投射在汽车前风挡玻璃，先锋的产品通过平视显示屏和微型投影仪来实现。
控制交互技术方面，3D手势交互是基于手势检查与识别技术的新兴交互方式。调研结果显示（图3.21），手势技术已广泛应用于汽车人机交互界面，手势的可用性相比触觉操作，具有直观、有效而分心较小的特点[30]。皮克林（Pickering）等人认为，手势操作将以视觉为主的任务转换成以肢体为主的任务，是减少驾驶者分心的理想交互模式[31]。
图3.21 手势交互的技术可行性调研（部分）
通过显示、控制交互技术研究，结合界面标杆分析，研究提出电动汽车人机界面的交互范式包括：（1）基于Surface Pro平板电脑的车载信息界面，配置于中控面板；（2）采用微型投影仪的平视显示，投射于前挡风玻璃；（3）控制模式：基于Arduino开发平台的3D手势交互。
以技术可行性分析为前提，探索软硬界面整合的交互范式，确保概念创想的有效性。交互范式是概念搜索与发散的设计活动，在软硬界面整合的任务驱动下，造型与交互设计既在各自领域搜索设计概念，又与对方交流设计信息。在电动汽车设计案例中，通过情景板进行概念主题与交互范式设计，实现设计工具与设计知识的整合（第5章详细讨论设计工具与方案）。
3.4.2.3 人机交互界面的总布置
人机交互界面总布置是基于驾驶任务、工程约束与人机硬点的界面构架设计。人机交互界面总布置依据软硬界面的设计输入，涉及乘员布置与人机尺寸、交互技术相关参数。设计活动包括：（1）基于驾驶任务的显示、控制界面布局；（2）人机交互界面布置。
人机交互界面总布置与软件系统构架具有相互依存与相互制约的关系。一方面显示、控制界面是系统构架的物理载体；另一方面，系统功能是显示、控制界面布置的交互技术参数。电动汽车交互界面设计案例中，人机界面总布置与系统构架的设计同步进行。
人机界面总布置：从电动汽车的工程输入（图3.22）与交互技术参数（图3.23）可见，内室总布置尺寸与Ardunio传感器的技术要求。以上信息的整合输入构成人机交互界面总布置的设计边界。
首先，基于驾驶任务进行显示、控制界面布局。在驾驶主、次任务研究与需求分析中，交互信息主要包括：行车信息、辅助驾驶信息、互联娱乐信息；在设计定义书中，采用以主驾驶为中心的信息分布式显示设计思路。基于设计输入，结合工程与交互技术参数，着手显示、控制界面布局。设计过程中，造型与交互设计师共同完成了界面显示位置与显示内容、传感器位置与控制部件等软硬界面整合设计。根据信息内容，行车信息通过主仪表界面显示；辅助驾驶信息通过平视显示（HUD）与方向盘的嵌入式界面显示；娱乐互联信息通过中控区域的平板电脑（Surface Pro）显示，形成以主驾驶为中心的分布式信息显示界面布局。图3.24为电动汽车显示界面布置图。
图3.22 乘员布置与人机尺寸（部分）
图3.23 手势交互Ardunio传感器技术参数（部分）
根据驾驶任务以及手势交互技术要求，以方向盘为中心布置为驾驶主任务控制区域；中控面板布置为驾驶次任务控制区域；中控面板上端布置为手势交互控制区域。图3.25为电动汽车控制界面布置图。
人机交互界面总布置，图3.26为总布置图。通过造型与交互设计师的多次布置方案交流，确定将变速杆设计成旋钮形式并与中控面板整合成一体。在乘坐舒适性上，优化了主、副驾驶的座位间距；在手势交互的流畅性上，保证了主驾驶充足的手部活动空间。
基于驾驶任务的人机交互界面的总布置，实现了软硬件的分区整合，是一种按功能层次整合的设计思路，反映了交互界面的整合布置和设计协调。
图3.24 显示界面布置图层
图3.25 控制界面布置图层
图3.26 人机交互界面总布置
图3.27 车载信息交互系统功能模块及描述
3.4.2.4 系统构架
电动汽车人机界面设计案例中，交互系统构架与人机界面总布置设计同步进行。主要设计任务包括：功能构架、信息构架与交互流程。
首先，基于驾驶任务、需求分析与设计机会点的整合输入，进行系统功能构架。定义系统主要功能包括：导航、音乐、电台、电话，图3.27所示系统功能模块与功能描述。(www.xing528.com)
第二，信息构架与手势交互流程。设计过程中开发了横向、纵向、纵横向三套界面信息构架，提出了相应的三套手势集。
横向信息构架，主要特征是以水平方向组织菜单列表信息，相应手势集是以水平方向动态为主导，图3.28所示横向信息构架与手势交互流程。
纵向信息构架，主要特征是纵向组织菜单列表信息，相应手势是以垂直方向动态为主导，图3.29所示纵向信息构架与手势交互流程。
图3.28 横向信息构架与手势交互流程（部分）
团队方案
图3.29 纵向信息构架与手势交互流程（部分）（此图旨在展示构架与流程的逻辑关系，而非单个页面的信息内容）
团队方案
图3.30 纵横向信息构架与手势交互流程（部分）
团队方案
纵横向界面信息构架，特征是主页列表纵向组织，子页面信息以横向列表组织，对应的手势具有垂直与水平方向交叉的动态特征。图3.30所示纵横向信息构架与手势交互流程。
电动汽车人机界面系统构架的设计案例分析表明：一方面，软件界面系统模型的构建，包括功能构架、信息构架、交互方式与流程设计；另一方面，整合设计中存在软硬界面功能互补与协同（第5章将详细讨论设计工具与方法）。
3.4.2.5 硬件界面造型与软件界面的视觉设计
硬件界面造型与软件界面视觉探索的主要设计任务是：基于人机交互界面总布置与系统构架，以核心语义：{简约：灵动、敏捷}、{科技：智能、优雅}为设计主题，进行软硬界面统一的视觉风格设计。
概念发散过程中，硬件界面造型设计筛选出三套方案，分别对应于三套信息构架（图3.31）。方案一，采用中控平板电脑的纵向布置方式，对应纵向信息构架手势集，通过主仪表板饱满的弧面造型传达出“简约”“灵动”的风格意象。方案二，采用中控平板电脑的横向布置方式，对应横向信息构架手势集，通过有机风格的线条传递出“智能”与“优雅”的风格意象。方案三，采用中控平板电脑的纵向布置方式，对应纵、横向信息构架手势集，通过主、副仪表台嵌套的形面与流畅的线条传递出“敏捷”与“智能”的风格意象。
软件图形用户界面的概念设计基于三套信息构架，在设计风格上呼应硬件界面造型语义特征（图3.32），从电动汽车内室造型元素（特征线、特征面）中提取视觉符号，进行界面图标的设计创作。
界面视觉设计实践表明，整合的概念主题与系统构架促进了软硬界面设计风格的一致性，通过线条、形面、色彩、图形等视觉元素的呼应关系，表现软硬界面统一的视觉效果。
图3.31 硬件界面概念草图演化与造型风格探索
方案一、二团队设计方案三笔者设计
图3.32 软件界面视觉风格探索
团队方案
综上所述，汽车人机交互软硬界面整合设计流程中，概念与系统构建是实现整合设计的设计方案生成阶段。概念主题与交互范式是概念设计的起始，统一了软硬界面的整合风格主题；人机交互界面总布置与系统构架实现了软硬界面的整构架设计；硬件界面造型与软件界面视觉设计保证了界面统一的风格意象。
3.4.2.6 概念及系统构建的逻辑线索与时序节点
概念及系统构建阶段的设计案例分析，经历概念主题、交互范式、人机交互界面总布置、系统构架、硬件界面造型与软件界面视觉设计几个关键步骤，反映出概念及系统构建的逻辑线索与时序节点。以案例分析和理论研究为基础，研究提出了概念及系统构建的逻辑线索与时序节点图（图3.33）。
图3.33 概念及系统构建的逻辑线索与时序节点图
图3.33中，从设计构思节点到方案演化节点，设计活动具有发散、变换、收敛的整合子节点（Sub-Integration Point，SIP）特征。所谓整合子节点，在概念上相对于设计构思、方案演化等阶段性整合节点（Integration Point，IP），特指设计过程中子任务的整合节点。
逻辑线索，概念及系统构建的设计输入是设计构思节点的设计任务书和评估决策，主要设计任务包括：概念主题、系统构架、人机交互界面总布置三个设计子任务。概念及系统构建的逻辑线索是：（1）概念主题到概念主题整合，形成统一界面设计风格；（2）系统架构到系统架构整合，提交低保真原型；（3）人机交互界面总布置到人机交互界面整合，提交低保真原型（低保真原型第4章讨论）。
概念及系统构建的设计逻辑是一种基于设计定义、设计边界信息输入，整合软硬界面概念主题与系统构架，反映问题求解的搜索模式与约束模式[32]：一方面，由设计前期离散的设计构思到设计中期逐渐明确的概念主题，方案迭代是一种启发式搜寻答案的过程；另一方面，前期整合输入的约束信息形成设计边界，缩小了问题空间，在子任务的求解过程中获得包含约束条件的解。
时序节点，概念及系统构建包括了三类时序子节点：（1）发散节点；（2）变换节点；（3）收敛节点。由发散、变换、收敛过程连接成设计方案的搜索路径，反映出设计方案的演化过程。发散意味着激活软硬界面设计创想；变换意味着软、硬界面方案综合与演化；收敛意味着对局部整合成果的暂时“冻结”。一次收敛后经过评估，既可以返回重新发散也可以冻结为最后设计方案。值得注意的是，各个子节点对应着子设计任务的评估，而“方案演化”整合节点对应的是设计主题的决策评估。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
