汽车人机交互设计方法与用户研究

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【摘要】为了提高汽车人机交互的性能，采用车载终端、无线通信和云计算后台服务器三者结合的方式实现智能高效的汽车人机交互。车载终端采用嵌入式软硬件设计方法来实现，云计算后台服务器借助于云计算数据交互设计方法来完成，最终满足用户人机交互八项需求，提高用户的舒适性与安全性。

【关键词】汽车人机交互；车载终端；云计算后台；无线通信

引言

如今汽车的内部设计也和手机行业的处境一样，正在经历着一场人机交互方式的技术革命。它在未来将改变司机与某一项固定功能，与车辆行驶状态的单一互动方式[1]。而回顾近几年人机交互系统的部分产品，他们将包括车载信息系统、车载娱乐系统、车载智能管理系统、语音交互系统、中央控制系统、远程信息互动系统等等，而它们的统称便是人机交互系统。所谓汽车人机交互系统是信息化技术发展的产物，该系统实现了人与车之间的对话功能。

1、汽车人机交互设计结构与方法

当前而言，汽车人机交互方法主要是通过车载终端来完成的，通过安装在车辆驾驶台中间的车载设备来实现交互[2]，但按照当前汽车人机交互方法的发展趋势来看，作为车载终端的中央控制器已经不能很好满足用户的需求，基于车载终端中央控制器和后台服务器配合的一种汽车人机交互方法逐渐成为汽车高配置的主流。正因为如此，一种新的汽车人机交互概念“车联网”被提出来[3]。这种新的汽车人机交互方法通过车载终端、无线通信和后台服务器共同实现。

1.1汽车人机交互设计结构

车载终端是整个汽车人机交互系统的载体，以嵌入式设备为主[4]，负责发送车辆的各项信息同时接收来自数据支持平台的数据信息，并根据各种指令对车辆做出相应的控制，配合无线通讯网络完成整个人机交互系统的功能。车载终端设备主要由无线发送与接收单元、信息融合与处理单元、传感器、CAN总线、GPS模块、车速里程计、液晶显示屏、可扩展接口以及语音呼叫的等多种传感器和外设构成。

无线通信主要负责车载终端与后台服务器数据的交互，上传下载。无线通信主要采用CDMA/GPRS/3G多种通信方式结合的形式，可根据车辆以及当地网络的实际情况进行选择，从而能够最快速、最经济、最准确的传递信息。

后台服务器是汽车人机交互功能多样性及完整性的最关键部分，它是集大数据处理和云计算一体的综合服务器[5]，主要由SOA网页服务器，大型数据库，J2EE应用服务器和移动应用服务器，人工呼叫平台共同构成。

1.2汽车人机交互设计方法

汽车人机交互设计方法的主要方法：车载终端部分主要是嵌入式硬件设计和嵌入式软件开发，3G通信模块只需嵌入基本的AT指令并进行简单的数据收发协议制定，后台服务器部分主要是搭建软件管理平台、云计算数据处理和数据挖掘。整个设计方法车载终端和服务器云端分开设计，共同调试。

车载终端以ARM处理器为核心主处理单元，与协同处理器共同构成车载终端的计算部分，外部接口丰富，可以与多种外设或外部单元模块衔接。具有多种通信接口，既可建立自己的网络，在局域网内工作，也可以连接在不同运营商的网络中，实现全地域通信。

后台服务器设计的核心是数据支持平台的设计，它是整个系统的核心，负责与车载终端设备的信息交互和各分中心的网络互连，完成信息的分类、记录和转发，以及分中心之间业务信息的流动，对整个网络状况进行监控管理。

汽车人机交互系统的各种信息，语音，图像，数据，视频流等，信息量巨大，计算量庞大。为了能让交互系统能够真正付诸实际，其运行成本是需要慎重考虑的一个因素。分布式计算很好地解决了此问题。因此，数据支持平台采用分布式结构是最佳选择。

2、汽车人机交互需求

在车载通讯技术与行车电脑的发展初期，由于系统运行速度慢、价格昂贵并且可靠性差，不可能进行与车辆的互动，用户必须调整自己的行为去适应机器的要求。通过网络调查分析，用户汽车人机交互需求方面提出了更高的要求[6]，概况总结主要有如下8个方面：

导航：实现两种导航功能，一是通过车载终端内的电子地图实现终端导航，二是通过信息通信由后成实时动态导航功能。

失窃定位援助：通过内置定位装置锁定被盗车辆位置，将相关信息提供给数据处理后台，实现失窃车辆定位援助。

车辆查找：根据车牌号等条件查找车辆，并在地图上显示。查询结果信息显示在地图上，列出车辆的简单信息。

车辆状态监测：车辆在地图上用圆点表示，点击圆点，系统自动弹出车辆信息窗口，从窗口即可获得车辆基本信息的情况以及车辆当前的状态。

远程诊断：将车辆CAN总线数据读出后传输给数据平台，利用软件编程，分析、计算、比较等处理，实现车辆远程诊断。

紧急救援：当车辆发生事故或驾驶人员需要帮助时，可以手动或电话报警，系统也会自动触发报警，弹出报警窗口，显示报警内容，并存储在服务器数据库，同时服务部门立即通知相关人员。

辅助驾驶：通过在车辆后端安装摄像头，倒车时，可实时看到车后景象。在车辆前端安装摄像头，对前进方向的图像采集处理，通过模式识别等算法，闹市行驶可判断前方物体距离；在普通道路上行驶，可以判断是否偏离车道。

3、结语

本文提出的人机交互设计方法实现人、车、环境的有机结合，并将多传感器集成与数据融合，实现基于交互式信息传输的车载终端与分布式数据平台的信息交换，是未来汽车人机交互的主流趋势。

参考文献

[1]城李林，覃帅.汽车人机交互平台及多模式操控的实现[J].卷宗，2013，（01）：23-25.

[2]李守京.Telematics系统研究与车载终端设计[J].微型电脑应用，2012，（08）：30-33.

[3]张立斌.嵌入式技术下GPS车载终端分析[J].中国电子商务，2012，（07）：92.

[4]孙小红.车联网的关键技术及应用研究[J].通信技术，2013，（04）：101-103.

作者简介

蒋文文，女，汉族，交互设计经理，用户体验专家，国内首批进入用户体验行业的设计人员，曾就职于PPG，TelNav， HP公司，负责产品从研究到设计再到实现的整个体验设计，拥有设计专利2项，研究方向：人机交互。