车内人机交互数字化车控系统的设计与应用

车内人机交互数字化车控系统的设计与应用

董可然 张露匀 张力 郑钧丹 张鹏

北方自动控制技术研究所 山西太原 030006

摘要：随着互联网、大数据和人工智能等先进技术在交通工具运输领域的应用与发展，汽车的内部空间、人机界面、操作方式和交互过程正在发生革命性的变化。从设计的角度看，汽车从一个运载工具，发展为包含个人空间、公共空间和社交空间的设计对象。在这样的背景下，智能汽车人机交互设计已经成为国内外各大汽车企业及科技公司的关注重点，汽车企业想要在激烈的市场竞争中获得优势地位就需要重点研究人机交互系统的设计与应用。基于此，文章首先分析了车内人机交互数字化车控系统的特点，然后对其具体的设计与应用策略进行了研究，以供参考。

关键词：智能汽车；人机交互；设计应用

1智能汽车与人机交互概述

根据国家发改委《智能汽车创新发展战略(征求意见稿)》的定义：智能汽车是指通过搭载先进传感器、控制器、执行器等装置，运用信息、通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术，具有部分或完全自动驾驶功能，由单纯交通运输工具逐步向智能移动空间转变的新一代汽车。根据国际汽车工程协会(SAE)新修订版J3016(TM)《标准道路机动车驾驶自动化系统分类与定义》：无人驾驶汽车属于智能汽车，是其中L3一L5级别的智能汽车，该级别的智能汽车是能够执行完整动态驾驶任务(DDT)的自动驾驶系统(ADS)功能车，SAE自动驾驶分级。从人的角度来看，人类对于自身和事物的认识，已经不是一种“自然的”概念了，很大程度上取决于人类所谓的“技术延伸”，即通过技术让人类在身体、认知和思想层面上到达更高的层次。每一种技术都是人类身体和感官的一种延伸，并超越了人类的身体和心理的限制。从这个角度来说，智能与网络技术背景下的人车交互，包含了人类移动情境下的一种身体超越，其未来具有巨大的潜力。同时，这种技术延伸，为人们提供了一种将先进技术与人类生活结合的可能，这正是在技术快速发展的时代下，设计师需要去做的事。设计并不创造技术，而是在技术的基础上，通过设计创新，为人类创造更好的产品与体验。这也是智能汽车人机交互设计的内涵所在。

2车内人机交互数字化车控系统的特点分析

2.1智能化

智能化这一趋势可以说在诸多产品之中都有所体现，汽车也不例外，智能汽车的已经成为众多品牌的发展方向。简单来说，智能汽车就是在现有车辆的基础上，加之计算机等研究成果，使得车辆智能化，具备以下能力：感应能力、分析能力、自适应能力、行为决策能力。智能化的驾驶室人机交互也会随之变得更加智能、方便，能够有效分担驾驶者的认知负荷，帮助其减少犯错误的可能性，从而增加安全性并提高效率。

2.2情感化

人车交互系统设计中，情感化设计师必不可少的因素。汽车的人机交互中，本能水平的要求就是汽车的造型设计只管易懂且具有吸引力；行为水平则要求汽车的操作符合人机工学，保证可用性与易用性；而反思水平比较复杂，不同的品牌效应、文化背景等等，从不用角度满足人们的情感需求，构建一个更加轻松的驾驶环境，有助于集中注意力、避免事故发生。

3在数字化操控系统中人机交互的设计与应用

3.1基于用户体验的数字化人机交互设计与应用

在数字化的车控系统中，人为因素可以起到基础作用。基于用户的操作体验来制作设计操作模型，可以通过机器与用户之间的互动体验来进行相关设计，通过心理学、行为学等相关学科的学科融合，可以有效的提高人机交互的人为因素作用。在数字化车控系统中，人为因素占了一个及其重要的影响因素。在汽车工业设计中，人为因素对车机系统的影响比较大，在信息反处理模型中，可以有效的分析在信息处理的过程。基于用户的感觉系统对环境进行检索，再通过人脑进行数据加工，用户做出相应决断。通过用户的行为，系统可以有效地对机器进行操控，在这样一个完整的系统中，可以分析出数字化的人机交互系统主要基于用户的操控规律设置。在以用户为主体的角色设置中，车控系统的数字化技术可以起到执行的作用，有效地提升用户的操作体验。基于信息处理，可以将用户的意识转化到车控系统中的执行层面，快速的对信息进行处理，有效的将车载系统的信息进行处理优化。

3.2人机交互系统数字化硬件设备设计与应用

随着计算机技术的广泛应用，在人机交互系统中，通过数字化的车控系统，可以有效地对信息进行管理和使用。通过计算机系统可以有效的使用户的指令借助汽车硬件设备进行输入，利用图标、旋钮等方式来对硬件设备进行指挥和控制。在人机交互系统硬件设备中，硬件设备是人机交互系统的基础。在数字化进程中使机械化的控制向智能控制转变，基于传统的控制模式，在控制过程中以机械传导为主，借助按钮、旋钮、触摸屏等硬件设备进行操控。在数字化车控系统中，可以有效地通过数据进行操控，利用计算机等相关的智能设备进行对设备的指令输入，可以通过触碰、指纹、手势等进行输入。通过车载的电子元件可以有效的对输入指令进行侦测。在车载计算机显示屏上可以有效地对指令进行甄别，从而提高用户在使用车机系统时的用户体验，防止操作失误的概率。借助软件系统也可以对用户的指令进行二次的确认来保证信息指令的正确性，通过计算机数字技术的强大运算能力和自检能力，可以有效地提升人机交互系统中的可靠性和实用性，有效地节省用户的使用时间和车载系统的硬件设备的操作空间，同时来提升用户对于汽车的用户体验，优化数字化硬件设备设计的发展。

3.3车内数字化人机交互系统的软件设计应用

数字化的车控系统中，软件系统作为其核心的组成部分。可以通过数字化技术，有效地对用户的指令进行运算。向用户进行展示的过程中，通过软件的设计可以有效地提升系统的智能化程度，在人机交互界面中，软件应用是其常用的模组之一。在软件应用的功能强弱上，可以有效地对人机交互系统是否智能进行衡量。在汽车工业设计过程中，通过优化数字化车控系统可以有效地开发人机交互界面，满足用户的需求来进行设计。在这一角度，对软件进行不断的升级，通过数字化的车控系统的应用来提升人机交互系统的应用数和流畅程度，丰富使用的软件界面，在信息使用上可以通过几个层面来对软件系统进行应用和升级。在信息显示上，通过计算机强大的运行能力和数据处理能力，可以有效地将用户的指令转化为数据投射到显示器上，通过数字化的显示屏来对数据进行有效的运算，从而得出用户所需要的指定数据，直观的体现出人机交互的便利性和实用性，缩短用户对于下指令的等待时间，对用车的安全性进行有效的提升，使用户可以安心的驾驶。在对软件进系统进行应用的过程中，可以通过操作菜单进行指令的固定传输，减少用户在进行相关功能检索过程中的检索时间。如下图，在对车辆的相关功能进行设置时，仅需要几次触摸便可以实现。在车载软件系统中，通过相关指令进行针对性的功能实施，这样可以减少操作员的认知负荷，有效地对车载功能进行检索和使用。通过控制系统可以有效的查看显示屏上相关功能的信息，快速的获取相关功能，基于人机交互的用户体验可以促进软件系统升级优化。通过软件系统升级，其在功能和界面造型都可以不断提升，可以便于用户的使用，促进人机交互系统的发展。

结语

综上所述，在车内人机交互数字化车控系统的设计中，充分的体现了汽车工业设计中以人为本的核心设计理念，在对其软件和硬件进行相关优化的过程中，可以促进用户的驾乘体验，同时也可以保证用户在使用汽车过程中的行车安全性，从而促进汽车工业设计的发展进程。

参考文献：

1. 李育贤.声纹识别技术在车载语音交互中的应用前景[J].汽车工业研究，2021（01）：30-32.

[2]孙博文.面向复杂交互情景下的车载信息系统界面层级设计研究[D].北京理工大学，2018.