自动驾驶车的人车交互接口设计

随着高精度传感、自动化、人工智能等技术的飞速发展，预计到2021年市场上会出现第一批完全没有方向盘等驾驶控制器的自动驾驶量产车。当汽车可以自主地完成驾驶任务时，汽车的内饰和交互设计将具有更多想象空间。随着驾驶任务的消失和车辆控制权人数的增加，自动驾驶也必然会带来全新的人车关系。因此，面向自动驾驶车的人车交互接口的再设计面临了机遇和挑战，我们需要重新探讨如何为全新交互场景下的“乘客”提供一个良好的乘坐体验。

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自动驾驶汽车等高度自动化的智能代理类产品，具有主动交互、主动采集输入信息、自主决策的特性。而现有设计方法，采用的是以人为中心的交互需求探索流程，无法定义由技术载体主动产生的交互任务，因此会难以平衡技术需求与用户需求之间的关系。论文所提出的技术-需求矩阵可以实现对二者的综合考量，并根据定量的研究方法，将用户需求转化为技术需求，从而得出产品形态。

技术-需求矩阵

直观而言，可以从横轴上蓝色标记数量的多少，来得到技术频次的排名。但技术需求的频次不仅依靠单一维度判断，因为除场景数量外，场景自身频次也会极大地影响技术需求的频次。

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探究了利用音频位置与动态信息表现自动驾驶车辆运行状态的听觉隐式交互信息输出模式，提出具有动态音源位置提示音的3D音频交互方案。配合灯带的视觉隐式输出，创造了一种全新的信息呈现方式，定义了基于此方式的音频交互信息的符号化表达方法。在用户测试实验中发现，本文3D音频符号可将用户对音频空间位置判断的准确度最高提升30%。

交互接口布局手绘渲染图

从上图中可以明显看出，本文提出的接口在车的内饰设计中并无既有的硬件部署，因此，需要通过工业设计造型来将现有接口的硬件设备巧妙地融入到车辆内饰的布局中。

通过对所选配硬件的电子电路要求和尺寸计算，本文选择了车顶天窗与顶层织物之间的防水、防尘密封槽作为环绕式行车灯带的载体空间。选用四声道音响作为3D音频的硬件载体，考虑到音响在车内的均匀分布以达到声场空间的最佳效果，选取A柱和C柱作为3D音频的硬件布局空间。而车内触屏的布局相对困难，因为显示设备具有大量可选用的技术手段，屏幕选型也极为丰富。因此为了保证以良好体验和平衡输入输出的信息为主要设计目标，本文的触摸屏交互接口硬件选用了相对可靠和没有异议的非曲面电容屏，并将其放置在车头位置，从而保证了仅单一乘客操作但全车可视的使用情境。

最终方案的高保真渲染如下图所示，最终的交互接口布局方案相对融洽地呈现在了内饰设计中，并且在保证视觉效果和技术排布合理性的同时，也保证了良好的用户体验和人机工效。

高保真度渲染图

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基于车内已有的大尺寸触摸屏设备所存在的按键点选困难、信息过于饱和等问题，提出了隐藏式交互控件的全屏手势交互方法。通过与其他四类方法的比较研究，得出结论，即相较于其他触屏交互，全屏手势可有效利用肌肉记忆，显著减少任务完成时的视觉注意力占用。相对于现有手势交互方案，其准确率可提升5倍左右。

隐藏式控件系统架构图

这一架构通过尽量减少页面跳转的层级设计，保证了交互时的效率，并通过减少跳转，增加了系统对用户的友好性。而适当隐藏控件是为了达成前文所述的平衡输入输出的交互目的，尽量只显示当前必要的交互控件在屏幕上，减少界面中的干扰因素，从而实现输入和输出关系之间的平衡。

因此，在交互流程上，本文采取了触摸伴随的控件显示方式，用户通过五种预设手势，去在一级菜单中激活二级菜单，而一二级菜单之间并无跳转，而是以叠加控件图层的方式推动交互流程进行。整体而言，创造了一个以手势区分作为一个全新交互维度的矩阵式系统架构。

总体而言，论文通过对人车交互发展历史的抽象，用户访谈，传统与高度自动系统架构的比对等背景和趋势研究，定义了当前自动驾驶所面临的问题。结合对现有人车交互接口与人车交互任务的矩阵化梳理，提出设计原则和目标。面向所提目标，论文开发了一套针对高度自动化系统的设计流程，实现了由用户需求到技术需求的转化。并最终对所产生的技术需求，进一步进行服务和体验设计，从而形成产品，为自动驾车的人车交互，提出了创新性的设计方法和方案。