基于情境感知的电动汽车仪表板设计研究

谢芳 石小涛

摘要：随着全球汽车行业在能源和环境限制、用户体验、效率和创新方面的竞争日益激烈，乘用车内饰正在经历一场从传统燃油汽车向电动汽车的重大转型。在汽车仪表板设计中，情境感知技术可用于识别驾驶员的需求、行为和偏好，并感知不同仪表板对驾驶员的影响。文章基于情境感知方法，探索用车时的用户情境、环境情境、设备情境和社交情境等，根据眼动实验和感性工学的理论方法，进一步研究汽车仪表板外观造型意象特征与用户感知的关系。首先收集用户在设备情境下对电动汽车仪表板的感知评价，其次分析用户对仪表板外观意象特征的偏好和需求，最后基于研究结果提出一些关于电动汽车仪表板设计的建议和结论。文章的研究目标是为电动汽车制造商和设计师提供情境感知在仪表板设计中的应用价值，找到用户感知与外观意象特征之间的关系，推动电动汽车内饰设计的创新和发展。经过研究发现，情境感知理论有助于剖析驾驶人员的特征和行为，能为汽车内饰造型的未来发展方向和设计思路提供参考。

关键词：电动汽车；内饰；仪表板；情境感知；眼动实验；感性工学

中图分类号：U463.7；U469.72 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）13-0-03

1 情境感知相关研究

1.1 情境感知理论

情境被定义为一组信息，这些信息共同描述了为满足用户需求而采取的适当行为。情境感知理论认为，人的行为和感知会通过对环境的感知和理解不断进行调整。个体会根据当前情境中的特定信息，对环境进行感知和解释，并根据这些感知信息来作出一定的行为和反应［1］。

1.2 汽车领域里情境感知的应用

在汽车行业中，有很多学者使用了情境感知理论进行研究。如2016年，张超和赵江洪通过情境感知理论，研究用户的思维特征反应，并将其最终应用于汽车导航的交互界面设计中；2021年，杨忠邑基于情境分析了智能驾驶各场景中手势交互并进行手势定义、手势引导及手势反馈设计，最终对设计方案进行验证与优化；2021年，陈熠璇研究情境因素对人类的影响，分析情境感知的信息传递过程，探讨了被试者的视觉中心和眼球扫视规律等方面，并以此为依据进行了车载交互界面设计。

2 情景感知在电动汽车内饰设计中的应用

2.1 电动汽车内饰功能结构分区

电动汽车内饰的功能结构分区大致可以分为驾驶操作区域、副驾驶员区域、成员座椅区域、休闲娱乐区域、空调系统和通风口区域五个部分。

2.2 电动汽车内饰设计中的情境信息分类

第一，用户情境信息：包含驾驶员和乘客的身份、需求和行为，以及他们的个人偏好和驾乘体验。

第二，环境情境信息：包含车内外环境的情况，如车内温度、噪声、气味、灯光、气象和路况等。

第三，设备情境信息：包含车内设备的种类、布局、功能和易用性，如触控屏幕、语音助手、导航等设备的布局、大小、操控方式等。

第四，社交情境信息：包含驾驶员和乘客之间的互动和各种社交行为，在内饰设计中，可以考虑营造一个舒适、轻松、安全的社交环境，以优化使用体验。

根据实际情况，设计师可以更加具体地考虑每一类信息，并结合用户研究和数据分析，制订出更适合用户的设计方案。本文集中讨论设备情境，针对汽车仪表板造型与用户感知进行研究。

3 用户感知与汽车内饰仪表板外观造型之间的关系

针对汽车仪表板造型设计，对其基本元素组合进行分解再重构，并将其设计形式转化为设计元素，使用眼动实验确立兴趣区域。针对用户感知这一方面，则借助感性工学的方法，探索其与产品外观意向之间的关系，并以此为基础设计出符合用户情感的产品。

3.1 前期准备

3.1.1 仪表板样本的确定与分析

采用文献阅读法和归纳分类法，按照不同的电动汽车品牌和产品型号，收集了223张视角统一的高清正面图。

3.1.2 代表样本的筛选

根据问卷调查法，累计收到样本215份。将来自汽车内部的各个仪表板出现频率大于10%的图像进行排列，在全部去色、P圖后，最终产生了9个样本。

为了便于分析，汽车仪表板的主要组成部分可以分为以下六个兴趣区域（Area of Interest，AOI）：AOI-1

中控屏、AOI-2中控台、AOI-3方向盘、AOI-4仪表盘、AOI-5 IP覆盖件以及AOI-6出风口（见图1）。

3.2 眼动实验

采用Tobii Pro Glasses2眼动仪和两台计算机。选取30名男女均等的高校在校师生，均有驾照，视力或矫正视力正常。记录人员两名，安排一人负责操作电脑和把握流程，另一人主要负责调试和记录。电脑连接显示设备，负责E-prime主程序运作。首先，保证在屏幕正中央位置出现注视点+1000ms；其次，当注视点慢慢消失后，样本1逐渐显现，此时被试要求开始描述该样本；10s后屏幕显示黑屏，再过2s后进入样本2，依次重复［2］。

3.3 眼动实验数据

据表1数据及图2热图上的颜色深度和红色区域的面积显示，被试者常将目光聚焦于AOI-4仪表盘的控制面板上，其次是AOI-3方向盘，再次是AOI-1中控屏和AOI-2中控台，最后是AOI-5 IP覆盖件和AOI-6出风口。由此可见，IP覆盖件、仪表盘、中控台、方向盘、中控屏等区域最能够影响用户感知意向偏好。

针对这五个部件进行感性工学研究。对五个特征区域的设计风格进行分析，筛选出具有典型代表性的特征。每个部分总结出四个设计特征，最终结果见表2。

3.4 用户感知评价实验

3.4.1 感性意象词汇的筛选

本文采用访谈法和文献阅读法，从各种途径获得意象词共计90个，排除表达不尽合理、意义相近以及语意描述含混不清的词汇，筛选组合得到24对形容词，如图3所示。

笔者制作了一份調查问卷，要求200名受访者选择他们认为最适合描述汽车内饰风格的形容词，得票数最高的词成为较精确的感性词。如图3所示，最终筛选出“科技的—守旧的”“舒展的—紧凑的”“简约的—复杂的”“大众的—个性的”“厚重的—轻巧的”“创新的—沿袭的”这六组典型感性词。

3.4.2 感性语意词的主成分分析

采用最大方差旋转法对所有感性词数据的因子空间进行构建，提取到四个特征值数值大于1的因子。而这四个就是主成分因子，说明这四组词最能够代表受访者对内饰造型的感性认知［3］。

3.4.3 造型特征与感性词的偏相关性分析

通过主成分分析，产生了四个代表性感性词，即“科技的”“舒展的”“简约的”“个性的”。随后，分析具体造型特征对被试者感性认知的影响，导入SPSS进行偏相关分析，当显著性低于0.05时，表示两个变量显著相关，反之则说明关系不显著。表3列出了汇总分析的结果。

3.4.4 数据分析

根据数据可以得出结论，在“科技的—守旧的”这一项目得分中，方向盘类目的得分最高。由此可知，方向盘造型如果遵循个性化设计方式，内饰设计风格的感性意向越接近“科技的”。在“科技的—守旧的”这一项中，方向盘造型的偏相关系数最大，为0.785，表明方向盘造型在评价内饰造型“科技的—守旧的”这一项目中的影响最大。

在“舒展的—紧凑的”这一项目得分中，IP类目得分最高。可以看出，当IP造型为有机流畅型，内饰设计风格的感性意向越接近“舒展的”，表明IP造型在评价内饰造型“舒展的—紧凑的”这一项目中的影响最大。

在“简约的—复杂的”这一项目得分中，得分最高的是仪表盘类目。换言之，如果设计中无仪表，内饰设计风格的感性意向更接近于“简约的”；在“简约的—复杂的”这一项中，仪表盘的偏相关系数最大，表明仪表盘造型在评价内饰造型“简约的—复杂的”这一项目中的影响最大。

在“个性的—大众的”这一项目中，得分最高的是中控台。这意味着，当中控屏造型是双层或者方正的造型方式，内饰设计风格的感性意向更接近于“个性的”，表明中控台造型在评价内饰造型“个性的—大众的”这一项目中的影响最大。

4 结语

本文以情境感知理论为基础，认为用户获得需求的基础源于用户自身、环境、设备及社交等诸多情境因素。基于工学方法理解驾驶员对仪表板内饰造型的不同认知，对汽车内饰的未来发展方向和设计理念给予一些参考建议。不过，本文根据实验数据得到的最后结论仅表明了所提感性词与具体造型设计的联系，而仪表板设计作为一个复杂的总体，还有许多影响因素有待深入研究。

参考文献：

［1］ 杨忠邑.基于情境分析的智能驾驶手势交互设计研究［D］.广州：华南理工大学，2021.

［2］ 赵唐寅.基于用户认知的汽车内饰仪表板造型设计研究［D］.镇江：江苏大学，2019.

［3］ 张寿宇.基于感性工学的汽车方向盘外观设计研究［D］.天津：河北工业大学，2020.

作者简介：谢芳（1999—），女，陕西安康人，硕士在读，研究方向：工业设计。

石小涛（1978—），男，湖北宜昌人，博士，副教授，研究方向：工业设计。