汽车人机交互界面整合设计方案

第三章研究整合设计流程、节点、设计对象与设计任务，为本章解析整合评估对象和内容提供了研究依据。阶段性设计任务驱动设计对象转化，设计对象以节点输出物的形式揭示软硬界面整合的设计属性和特征。整合评估层级模型表明，评估层级与设计阶段之间存在映射关系，因此基于流程阶段的节点输出物，研究相应层级的评估对象和内容。图4.6所示汽车人机交互软硬界面整合评估对象。

4.4.2.1 整体评估层

整体评估层的对象和内容是：整合人机交互界面部件、系统以及汽车内外室造型的原型，表明设计定义书提出的设计目标。主要问题包括：（1）人机交互界面与内外室设计风格的协调性评估；（2）系统功能及软硬界面整合的可用性评估；（3）基于模拟驾驶与真实路测的交互任务、驾驶绩效与体验评估；（4）车载信息系统与第三方设备（智能设备、可穿戴设备等）的应用（APP）功能整合评估；（5）软硬人机界面整合的工程技术评估。

图4.6 汽车人机交互软硬界面整合评估对象

整体评估层意味着战略决策与技术决策的双重模式。整体评估层决策的双重模型表现为：一方面，设计定义书的设计目标与定位对评估产生直接影响，反映战略决策模型；另一方面，工程技术、制造工艺、后台研发等产品物化相关问题的评估，反映技术决策模式。从设计流程的时序结构，整合评估层的评估对象产生于设计流程的后期，评估结果对于方案冻结与生产准备产生直接影响。因此，整体层的评估对象超越了人机界面本身，反映整车的艺术品质与交互体验。

在宝马（BMW i3）电动汽车人机界面的设计案例中，宝马电动汽车人机界面整体评估基于路测功能（roadworthy prototype）的原型，称之为I/0ne。软件界面，原型I/0ne实现了对系统全部功能的交互模式测试，包括手机端的应用（APP）功能测试；硬件界面，I/0ne实现了车内主要部件及车外充电设备的工业设计评估（图4.7）^[11]。最后，研发团队将原型I/0ne搭载于宝马（Mini E）电动汽车平台，以实现在真实驾驶环境中软硬人机界面的整合评估。宝马电动汽车人机界面的设计过程研究表明，原型I/0ne构建于研发流程后期，反映软硬界面整合的交互体验与设计特征，作为时序节点末端的设计输出物，体现整体层评估对象的技术评估要点与战略决策模式。

图4.7 BMW i3电动汽车人机界面及手机应用界面原型（部分）

图片来源：Christian Knoll，2014

4.4.2.2 系统评估层

系统评估层对象和内容包括：人机交互界面总布置、系统构架、界面低保真效果图，评估对象基于概念及系统构建阶段的节点输出物，即整合软硬构架和界面视觉的低保真原型。主要问题包括：（1）显示、控制界面布置评估；（2）基于驾驶任务的人机交互界面总布置评估；（3）基于驾驶任务的系统构架评估；（4）软硬界面整合的视觉风格评估。

系统评估层意味着主题决策模式。从设计流程的时序结构，系统评估层的评估对象产生于设计流程的中前期，评估结果对后续详细设计阶段产生设计方向引导的作用。通过整合系统构架的可用性评估与界面的设计风格评估，反映出方案演化节点的任务内涵，节点的评估模式具有概念主题决策的特征。(https://www.xing528.com)

4.4.2.3 部件评估层

部件评估层对象和内容包括：显示界面及显示设备评估、控制界面及控制部件评估、多通道界面评估，评估对象基于详细设计阶段的节点输出物，即软硬界面部件整合的高保真原型。主要问题包括：（1）硬件界面造型、色彩、材质与工艺品质评估；（2）人机校核与工程可行性评估；（3）软件系统图形用户界面与固定流程评估；（4）基于功能构架的语音、手势、触屏等多通道交互界面评估。

部件评估层意味着产品决策模式。从设计流程的时序结构，部件评估层对象产生于流程的中后期，反映出软、硬界面基于部件的分化测试，驱动软硬界面产品方案成熟，节点的评估模式具有方案决策的特征。

（1）显示界面。车内80%的信息是通过视觉显示，因此车内视觉显示的静态（印制标签）与动态（车速表）、定性（显示范围）与定量（瞬时油耗）、符号、图标等是汽车人机工程的评估对象。根据汽车人机交互界面的视觉信息显示模式^[12]，评估对象还包括：前方路况自然显示界面、辅助驾驶显示界面、车内外信息交互与娱乐显示界面、移动设备与汽车的整合显示界面，信息内容、显示位置与显示设备是评估的重要内容。从车内分布式的视觉显示系统（平视显示、虚拟现实、可重构的仪表板及异形屏幕等）趋势研究表明，视觉显示评估的挑战问题：1）工效学问题，分布式视觉显示存在内部功能共享或重构，工效学问题的研究有助于分布式视觉显示的可用性测试；2）艺术品质，分布式视觉显示系统将显示界面与内饰形态、色彩、材质等汽车内室造型设计要素融合，因此软硬界面整合的艺术品质评估准则是问题的关键。

听觉显示主要用于车况反馈、系统反馈以及导航功能的语音提醒。由于声音在通道信息传递方面具有较大优势，且不占用视觉资源，因此对语音和声音的测试是部件评估层的重要问题。宝马（BMW i3）电动汽车人机界面设计案例研究表明，电动汽车的声音设计与评估是影响用户体验的重要方面^[13]。用户习惯通过引擎轰鸣声去感受车辆从静止到驾驶的状态转换，这不仅产生驾驶的控制感，同时也是驾驶者自身准备状态的投射。宝马的案例中将汽车启动声音与系统启动视觉界面进行整合评估，以驱动部件评估层对象的测试迭代，通过听觉显示提升交互体验。

触觉显示具有自然性（intuition），与视觉、听觉显示产生互补，有助于提高交互的灵活感^[14]。由于触觉显示界面在计算机硬件层面存在技术局限，目前在汽车人机界面中相对使用较少。但是不少团队和车企正在尝试触觉显示的应用研究，德国奥尔登堡大学的研究者们设计出具有导航功能的腰部震动显示器，在需要转弯时通过不同振动位置将信息传递给驾驶员^[15]。2015年法兰克福车展，捷豹路虎推出了手势触控技术，即手部在空中就能感受到类似于操控物理按键和旋钮的触觉反馈^[16]。触觉显示属于界面部件评估层，涉及工效学问题，需要匹配信息内容与交互任务进行可用性测试。

（2）控制界面。汽车基本的控制部件有方向盘、变速杆、离合器、刹车及油门脚踏板，是汽车人机工程学的评估对象。目前汽车人机交互界面中与辅助驾驶系统、信息娱乐系统相关的控制集中于触屏界面，可发现性、可识别性、可理解性是可用性评估的重要问题。

语音控制具有提高任务绩效、拓宽信息传输通道，减少手部控制负载的工效学优势。语音控制与听觉显示的评估对象具有相似性，都是基于声音的评估，语音控制评估侧重于信息输入的精度，听觉显示评估侧重于信息输出的效度。语音控制评估的主要问题包括：语音延迟、语音识别、语音判断等方面。

（3）多通道界面。多通道是指用户与汽车人机界面交互时，借助多个通道之间的相互作用形成交互意图^[17]，多通道界面的目标是达到交互自然性与交互高效性。在车内的应用优势是：1）缓解驾驶者“生理资源”的竞争，允许用户利用多个通道并行，以非精确的方式与系统交互，缓解双手操作、双眼接收信息的疲劳；2）缓解驾驶者“心理资源”的竞争，疏散了用户知觉和动作规划集中于单一通道的问题^[18]。多通道界面评估的关键问题包括：驾驶任务、交互任务与多通道界面匹配的工效学问题及其评估，多通道界面的交互自然性（intuition）、易学性（learnability）、高效性（effectiveness）评估^[19]，多通道切换的交互体验评估等。

综合以上研究，部件评估层反映软硬界面分化为主导的评估对象，产生于设计流程中后期，涉及工程技术的可行性测试、界面交互体验与绩效评估，推动产品方案走向成熟，反映出产品决策的评估模式。