汽车人机交互设计的发展及应用浅析

程前

摘 要：汽车时代的到来，不仅提升了人们的工作效率，使其物质生活得到了丰富，而且将更加便捷的现代化交通工具提供给了他们，在这种情况下，人们越来越重视驾驶的安全性，进而使得汽车人机交互变成了相关学术界重点研究的一项内容。在汽车人机交互中，对于驾驶室内部驾驶界面的设计是其核心所在。本文从汽车人机交互的定义及其设计原则出发，对其发展历程进行了深入分析，并浅谈了它在汽车中的具体应用以及未来的发展趋势，以期更好的促进汽车人机交互的发展。

关键词：汽车;交互设计;发展;应用

现如今，互联网技术已经成为了人们在日常生活中必不可少的一个组成部分。基于这样的时代背景，消费者在对车辆进行选购时，不仅会考虑车辆的外观造型，同时会将其设备的智能性、操作的便捷性及其人性化程度纳入考虑范畴。所以，在整车开发中，人机交互的设计至关重要。

1 汽车人机交互概述

1.1 汽车人机交互的定义

在工业化进程日益加快的情况下，自动化设备逐步得到了人们生产与生活的广泛应用。所以，在工业自动化、自动化控制以及工业生产中，机器与用户二者间的相互作用是其核心所在。人机交互，简称HMI，能够使系统中人与机器相互作用的过程与方式得到全面分析。在汽车内，通常需要由人来操作大量的设备，所以汽车在此时变成了一个交互式的空间。而汽车人机交互则主要是指在用车情境下，研究车主怎样对汽车进行操控，并了解其如何与车内的各种设备进行相互作用。

1.2 汽车人机交互的设计原则

1.2.1 可用性原则

对于人机交互而言，它需要以满足功能为前提条件，在显示汽车行驶状态的组合仪表中，通常包含诸多与驾驶相关的安全信息，而作为汽车驾驶的基本条件，安全是所有人必须重视一项指标。在对人机交互进行设计时，需要充分掌握该显示系统的物理性能，在性能得到满足的情况下，详细划分界面的功能区域，为界面构建相应的显示框架，进而使开发出的人机交互界面更加的美观与好用。

1.2.2 易用性原则

作为连接用户与汽车交互的纽带，液晶显示屏的便利程度极其重要。便捷的界面不仅能够使用户的操作时间缩短，而且可以使用户驾驶的安全性得到提升。通过用户驾驶操作的便利性能够充分体现出显示屏的易用性，便利的显示屏能够使用户在短时间内掌握其具体的操作方式与功能。

1.2.3 用户满意原则

用户所在的地区与阶层、年龄以及性别不同，其对于人机交互界面的使用要求也存在一定的差异。为了满足用户多样化的需求，在设计界面时，需要对用户不同的使用习惯及其审美观念进行綜合考虑。在设计人机交互界面期间，需要以用户导向为出发点，让用户产生喜悦之感，如此一来，能够使用户的购买欲望以及对于该品牌形象的认同感得到提升。

2 汽车人机交互的设计结构与方法

从当前的情况来看，各国主要利用车载终端（在车辆驾驶台中间安装的车载设备）来实现汽车的人机交互，然而，根据汽车人机交互技术的发展现状可知，中央控制器这一车载终端已经无法满足用户多样化的使用需求，在这种情况下，以中央控制器与后台服务器为基础的汽车人机交互技术应运而生，并逐渐得到了高配置汽车的广泛应用。基于此，人们提出了“车联网”这种新型的汽车人机交互概念。需要注意的是，实现这种新型的汽车人机交互技术需要车载终端、无线通信以及后台服务器的协同工作。

2.1 汽车人机交互设计结构

作为整个汽车人机交互系统的载体，车载终端主要为嵌入式设备，不仅需要将车辆的各种信息发送出去，而且要接收由数据支持平台提供的数据信息，同时要按照相应的指令来控制车辆，并通过与无线通讯网络的配合使整个人机交互系统的功能顺利完成。在车载终端设备中，包含多种传感器与外设，如GPS模块、液晶显示屏、语音呼叫、CAN总线等。

无线通信的作用主要是使车载终端与后台服务器数据实现交互，完成相关数据的上传下载。对于无线通信而言，其通信形式涵盖了CDMA、GPRS、3G等多种方式，在选择时，为了提高信息传递的速度、准确性以及经济性，需要与车辆以及当地网络的具体情况相结合。

后台服务器对汽车人机交互功能的多样性以及完整性具有决定性的作用。作为涵盖大数据处理、云计算在内的综合服务器，后台服务器主要由以下五个部分所组成：（1）SOA网页服务器;（2）大型数据库;（3）J2EE应用服务器;（4）人工呼叫平台;（5）移动应用服务器。

2.2 汽车人机交互设计方法

设计企业人机交互的具体方法如下：在车载终端方面，主要通过嵌入式硬件来设计，并利用嵌入式软件来开发。对于3G通信模块而言，只需将基本的AT指令嵌入其中，并制定简单的数据收发协议即可;后台服务器主要负责对软件管理平台进行构建、及时处理并挖掘相关的云计算数据。在设计过程中，需分开设计车载终端与服务器终端，在调试时需同步进行。车载终端的核心处理单元主要是ARM处理器，是车载终端的计算部分之一（另一部分为协同处理器），并且拥有丰富的外部接口，能够与多种外设或外部单元模块有机的衔接到一起。通信接口众多，不仅能够构建独立运行的局域网，而且可以与不同运营商的网络连接起来，进而实现通信的全覆盖。

数据支持平台的设计作为整个后台服务器以及系统设计的核心，能够与车载终端设备以及各分中心的网络连接到一起，及时的分类、记录与转发相关信息，实现各分中心业务信息的相互流动，并有效监管整个网络的运行状况。在汽车人机交互系统中，由于其拥有海量的信息，因而其计算量也异常庞大。为了使交互系统得到广泛应用，在设计时需重点考虑其运行成本。通过分布式计算，使该问题得到了妥善解决。所以，应该将分布式结构运用到数据支持平台当中。

3 汽车人机交互的具体应用

3.1 iDrive

作为人机交互系统的“鼻祖”，宝马的首代iDrive系统于2001年正式投入使用。而国内当前安装在宝马车上的iDrive系统则属于第二代，与老产品相比，第二代的iDrive系统不仅新增了七个快捷键，而且全面升级与改进了以往的操作界面。相比于奥迪的MMI系统，宝马的iDrive系统的操作方式相对比较复杂，但上手难度不大，基本与习惯性的操作相一致。同时，在旋钮旁紧密排列着七个快捷键，用户能够通过一个手掌直接操控，由此可见，驾驶者能够轻易的掌控iDrive系统。

3.2 COMAND

奔驰的人机交互系统叫做COMAND。从表面上来看，该操作系统的控件只有1个旋钮与2个快捷键，看起来非常简单，但实际上，在中控台面板上还设计了5个能够直接进入频道选项的快捷键。同时其旋钮的操作方式类似于宝马的iDrive系统，上手难度不大。

3.3 MMI

在2004年，奥迪首次研发出了MMI多媒体人机交互系统，奥迪A6是最早装备该系統的车型。在本文中，笔者主要阐述了在奥迪A4L2.0T车型上装备的MMI系统。作为第三代MMI产品，这套系统是国内奥迪车型当前使用的最新版本，需要注意的是，国外已经将第四代MMI系统安装到了新A8上。该系统的主控区在档把后方，距离驾驶者更近，所以操作起来更加的便捷。

4 汽车人机交互未来的发展趋势

目前，随着信息化时代的到来，市场中的产品种类越来越丰富，可以预见，在未来，交通在智能化与舒适性方面提出的要求势必更高，而引进各种现代化的技术（如大数据、车联网等）也将成为整个行业发展的必然趋势。汽车人机互动未来的发展主要呈现出以下两大趋势：

4.1 智能化

随着时代的发展，大部分产品均呈现出智能化的发展势头，汽车同样如此，也就是说，汽车品牌最终的发展目标是打造出智能化的汽车。简而言之，智能汽车就是基于现有的车辆，并借助相应的研究成果，打造出具备自动感应、分析、自适应以及行为决策能力的智能化车辆。在这种情况下，汽车人机交互的智能性与便捷性也会更高，这样不仅可以使驾驶者的认知负荷得到分担，降低出错的概率，而且可以使其驾驶的安全性与效率得到有效提升。

4.2 情感化

情感化设计是交互设计中不可或缺的组成要素。对于汽车人机交互而言，其本能水平要求设计的汽车造型可以吸引更多的消费者;行为水平要求汽车的操作与人机工学相符合，确保汽车的可用性以及易用性;但反思水平的要求却较为复杂，由于汽车的品牌效应与文化背景不同，因此为了提高用户的注意力，避免发生交通事故，需要从多个角度使人们的情感需求得到满足，并为他们创造一个轻松愉快的驾驶环境。

5 结束语

随着互联技术的日益完善、政府相关政策的陆续出台，汽车人机交互逐步进入了发展的黄金阶段，并且智能化与情感化的发展步伐越来越快。因此，企业在对汽车人机交互进行设计与开发时，既需要对技术的可能性进行考虑，又要对自身品牌的定位以及消费市场有一个全面的了解，将与用户期待相符合的汽车人机交互设计提供给他们，进而使其在用车的过程中享受到更好的服务与体验。

参考文献：

[1]谭浩，赵江洪，王巍.汽车人机交互界面设计研究[J].汽车工程学报，2012，02（05）：315-321.

[2]蒋文文.汽车人机交互设计方法与用户研究[J].科技与企业，2014（03）：100.

[3]虞慧岚，李金樱.浅析汽车人机交互的发展与未来趋势[J].艺术与设计（理论），2017（05）：95-97.