车载智能信息终端的人机交互信息分类显示方式研究

岳鹤轩

摘 要：在科学技术不断发展的今天，消费者对于汽车的要求不再仅仅局限于功能性和美观性，对于汽车的各项功能提出了更高的要求。对于汽车生产商来说，这不仅仅是一个严峻的挑战，同时也是一份机遇。对于厂商来说，只有不断地改进汽车的质量和各项属性才能在竞争激烈的市场上获得更多消费者的支持。而车载智能信息终端正好是汽车市场上的新宠。本文研究了越野车车载智能信息终端地交互界面，对面前用户端的信息显示以及前台优化做了大量的研究。

关键词：车载智能信息终端;人机交互;信息分类;人机界面

1 前言

数字界面的前台操作系统已经在汽车上普及，而内置的信息终端如导航等功能已经成为车主日常生活中的一部分，众多的信息输出系统集成在汽车上，在为车主带来便利的同时，繁杂的使用界面降低了各个系统的使用效率，甚至容易导致车祸的发生。目前，由于没有一个标准的设计和使用体系，车载智能终端系统的研发还处于比较无序的状况之下。车主在驾驶中过程中使用各种功能时集中不了注意力，目前的只能信息终端难以满足消费者的需求，存在着驾驶风险。因此在研发系统时，研究人员需要考虑特定情形下系统的使用情况，优化人机互动模式下系统前台的开发。在研究时应该注意到，消费者的安全应该是第一位的，如果不能保证消费者的驾驶安全，一切的设计都是毫无意义的。

2 研究方法

2.1 实验车辆选择

在本次研究中，实验车辆为Tesla Model S 和荣威RX5。这两款车型在网络接入方面拥有更高级的接入水平。所以相较于以前的车辆型号，它们的信息终端人机交互更加智能，笔者有理由相信，这种高速网络接入的智能信息终端将是未来汽车发展的方向。这两款车辆的用户界面是区分于传统系统的液晶触摸屏幕，对于消费者来说更加的方便。这两款车辆相较于其他车辆而言，与车辆操作有关的部分没有物理按钮，可以全部在触屏上完成。区别于其他的信息终端车内部分操作需要用物理按钮完成。这两款车都有相较于其他车辆而言较大的17英寸屏幕，界面扁平化设计很优秀，在色彩配上还可以选择不同的色度，方便全天候下消费者的使用，这从某种程度上说，为消费者提供了更好的视觉使用效果，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，优化客户体验，降低安全隐患[1]。

2.2 交互信息收集

交互信息收集的方式为：笔者搜集了一部分的资料和文献，结合相关的研究数据，随后访问多位驾驶者，询问各种环境下的只能终端人机交互系统使用体验，并加以记录，整理成档[2]。着重分析了当车辆不动时，系统的前台用户界面，液晶触摸屏以及少数物理按钮的使用情况，以文字和图像方式加以整理。随后分析了之前整理归档的数据和记录，结合当前学术界的一些论点和方法，进行了交互信息收集[3]。

2.3 交互信息分类

目录分类的标准为：一级目录——HMI 系统分类;二级目录——子系统集;三级目录-功能模块-四级目录-特定功能[4]。

经过对收集到的信息进行处理后，按照上面提到的目录进行分级，由于整个架构过于庞大，所以本文中仅以智能系统终端中的导航系统为例说明。

3 交互信息评分

3.1 调查问卷设计

问卷以评分打分为主要方式。用来对各类交互信息做出客观的评估和分析。在最后两个目录中，录入目前用户界面中出现频率最高的信息与功能。如：车辆的速度，各类能源比如汽油和电量的消耗，空调装置开关，音乐的选择操作，广播电台的选择切换功能，后视镜调节等用作评估项目。并附上“输入操作”和“输出显示”标签，便于以后的数据分析和结论导出。选择评分项目作为评分表，并将评分设置为5分。使用频率，操作复杂性和驾驶相关性，见表1。

3.2 问卷发放

问卷的发放主要目标人群是拥有两款实验车辆的车主，具体的发放方式是网络电子版和线下访问组合同时进行。在调查中，请资深车主和职业司机来填写问卷。确保获得数据的严谨性，同时对问卷进行删选，剔除不合格的部分。从2018年8月中旬到12月中旬，发布了在线问卷调查平台（问卷调查明星平台）。同期，本文对北京市城区私营车主发放了纸质问卷。要求受访者必需拥有充足的驾龄，邀请到的车主在现场填写问卷并加以核实，在完成调查后进行回访，确保实验的正常进行[5]。

3.3 问卷调查结果统计

本次调查共收集问卷67份，其中有效问卷59份。将样本中每个得分项的驾驶相关性，使用频率和操作复杂度的平均值进行平均。对于输入操作，使用使用频率和操作的复杂度分别创建每个得分项的XY散点图作为X轴和Y轴。对于输出显示，使用使用频率和驾驶相关性得分分别作为X轴和Y轴来创建每个评级项的XY散点图。

这次的实验一共有67样本，后期剔除无效样本8份，其余样本均为真实有效。将样本中每个得分项的驾驶相关性，使用频率和操作复杂度的平均值进行平均。对于输入操作，使用使用频率和操作的复杂度分别创建每个得分项的XY散点图作为X轴和Y轴。至于系统的输出显示，使用以上数据作为图标的X轴线和Y轴来建立散点图[6]。

4 研究結果

4.1 输入操作交互方式选择

车内有很多人机交互（UE）链接。因此在系统输入指令中，使用车主日常操作更加频繁且与车辆的正常使用所必须的操作联系更加紧密的指令。用户在输入指令时，系统应该按照实际情况，给予车主合理的选项，对于不同的功能而言，最好可以由不同的用户界面实现。比如点击屏幕，旋转物理按钮，推拉摇杆等。不同的指令发出的次数和具体的操作方式应该有不同的方式来实现。而且用户界面的指令必须清晰简单便捷，没有歧义，提高用户操作时的舒适度和效率，使得命令更加精准。

4.2 人机界面（HMI）输出显示优先级

在车主使用车辆时，主要的信息获取渠道是车主的双眼，从视觉角度研究成果中，汽车的用户界面对于用户而言获得信息最重要的一点是顺利获取信息的同一时间不会影响车主的驾驶视野。大部分的驾驶员视野都较为分散，大部分的注意力用来观察道路情况。但车载的智能系统用户界面如果过于繁杂。仍然会占据车主的视线，造成不利的影响。随着汽车屏幕越来越多的趋势，如何在正确的时间在适当的地方获取大量信息至关重要。从之前获得的数据中，我们加以分析，可以得到各种信息的使用频率和驾驶环境中的相关性。（如图2所示）

虽然这种类型的信息与驾驶高度相关，但它并不常用于车辆的正常驾驶。与室内环境相关的部分信息虽然其驾驶相关性不高，但由于它与驾驶舒适性有关，因此使用频率非常高。

从前文的数据收集中，我们可以得出用户界面显示的优先级进行评分。同时，对不同优先级下的信息输出方法提出了不同的建议。

信息使用频率和驾驶相关性在I区域中最高所以我们得出结论，交互中的显示具有最高优先级，建议车主在驾驶时将其在液晶屏幕上长期显示操作。实验存在诸如声音和振动之类的反馈，操作这些的界面有着更高级的优先级;

在区域中使用的次数虽然虽然来说相对较低，但和车主驾驶时紧密联系。因此信息显示具有最低优先级，并且推荐输出显示模式显示在相应功能的下部菜单中。

4.3 虚拟仿真触摸屏程序运行

西门子博途软件V14安装在电脑上后，Win10屏幕上会自动生有S7-PLCSIM V14的图标，这个图标代表的就是西门子设备的仿真软件。在使用这个仿真软件前，我们需要分别先编译控制器PLC的主程序和PC-System_1的仿真图形。编译后可双击S7-PLCSIM V14的图标，选择S7-1200系列PLC仿真，在点击开关图标，开启虚拟仿真软件，把仿真软件缩小。回到西门子博途软件V14，点击控制器PLC的主程序进行虚拟下载，选择网卡时注意选择PLCSIM，才能虚拟网络联机，然后点击在线，可编程控制器PLC完成虚拟仿真。PC显示器全屏虚拟仿真触摸屏，选择点击打开PC-System_1项目树，选中HMI_RT_1，然后在在线项目中选中仿真启动，这样一个简单的启、停、保运行电路在电脑显示器上全屏仿真出触摸屏的显示效果，鼠标可点击运行程序效果。在仿真过程中，你会发现鼠标点击后，有严重的迟滞感，这时需在HMI默认变量中将原采集周期中10s修改采集周期为100ms即0.1s，再重新仿真，可即点即反应，再无迟滞感。

4.4 车载智能信息终端的人机交互信息发展趋势分析

通过对奔驰G、特斯拉等车型人机交互技术发展情况来看，后续研究会考虑采用高性能多核芯片，支持全高清大屏，以信息共享和多维交互为起点，融入更多的情感化设计和动态表现，体现出行过程中的人性关怀和情感互动，增加用户信赖感和驾驶乐趣。以直观易懂的3D动效、精准识别的沉浸式语音、随心所欲的人机交互、场景化的贴心导航服务，展示全面驾驶讯息和酷炫的AI智能座舱交互平台。随着车辆逐步网联化，后续通过OTA升级技术，不断优化用户人机交互体验，诸如根据节假日特殊主题更新，交互逻辑优化，显示细腻流畅等方面。交互控制不在單一从物理按键、触摸屏实现，像精准语音识别、手势识别等，从而HMI人机交互设计带来一次新的革命，使得用户能集中精力开车，给用户带来更好的驾驶体验。

5 结束语

汽车是现代家庭家家户户都离不开的一种商品。它已经不仅仅是一种简单地代步工具更是一种生活态度。所以带给消费者更好的驾驶体验，降低驾驶风险，提高驾驶效率是诸多汽车厂商研究的主要课题。车载智能信息终端是这一研究课题中重要的一环，更是未来车辆创新的重要依据。

参考文献：

[1]韩思成.基于GPS的车载智能数据监控终端的研究[J].机械管理开发，2018，33（4）：131-134.

[2]刘磊，李晓欢，周胜源，等.一种智能车载终端系统设计[J].现代电子技术，2018，41（10）：47-50.

[3]秦洪涛.智能通信终端发展趋势研究[J].信息与电脑（理论版），2018，No.404（10）：124-125.

[4]武涛，连晓圆，李阳，等.一种浮选机智能移动终端的设计与开发[J].矿冶，2018，27（2）.

[5]宗威，陈霖，凌杰豪.车载智能信息终端的人机交互信息分类显示方式研究[J].科技通报，2017（12）：221-224.

[6]姜竹胜，汤新宁，陈军.基于车联网的智能车载终端研制[J].汽车电器，2012（10）：39-41.