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3级自动驾驶下的HMI设计

作者:华一汽车科技    来源:www.itas-hk.com    发布时间:2019-06-03 15:10    阅读:

HMI设计过程分为三个主要阶段:
 
1.分析
 
2.创造 
 
3.实施
 
在第一阶段,市场、客户、使用案例、技术、立法以及分析了未来的解决方案。需要回答的基本问题是:
 
谁是解决方案的用户?它是为专业人士设计的还是为广泛的用户设计的?典型用户的肖像是什么?等等。
 
如何使用解决方案?是主要任务还是次要任务的产品?它在移动环境中使用吗?它是在嘈杂、脏乱、潮湿的环境中使用还是在干净的环境中使用?等等
 
在这些环境中可以使用多点触屏吗?我们必须提供一种选择,允许使用带手套的解决方案吗?
 
能否使用旧版本的解决方案的经验?我们必须在同一产品部门内进行基准测试吗?在其他产品部门进行基准测试是否可行和合理?有没有限制HMI设计的立法?
 
HMI设计
 
分析阶段的数据来自外部或内部市场研究的结果,其他信息来源是对内部营销和销售团队、技术供应商、竞争对手分析、基准活动或法规。分析阶段的交付品是HMI草图,它可以在纸上呈现,也可以以数字方式呈现。之后,数据通过研究和交付成果,由可用性专家进行分析,并在焦点小组中进行测试。在早期阶段,变化是廉价的,可以快速应用。
 
在创作阶段,可以采用各种以用户为中心的设计方法。以用户为中心的设计描述了工具和活动的组合,这些工具和活动将用户、用户需求、期望、限制和功能置于设计过程的中心。在早期阶段,应用自由和创造性的技术,如头脑风暴或系统创新思维。在创建阶段的第二阶段,使用更形式化的过程。例如,AlanCooper是一种广泛使用的个性化方法,个性化是基于市场或实证研究创造出来的,它们反映了典型的用户组及其需求、能力、使用情况和期望。HMI解决方案是通过使用角色作为指导来思考的,其他方法包括场景技术或上下文设计。上下文设计是一种传递用户实际工作信息的工具,它提供有关用户真正做什么、为什么做、做的方式等信息。
 
在创建阶段的每个阶段都会分析反馈(可用性分析,焦点小组,可用性研究)。创建阶段的下一个阶段是概念设计,根据前面步骤的信息,专家选择适当的交互技术(人工输入、语音识别等),开发图形概念,绘制交互设计草图。在连续循环中,细节的程度在增加。创造阶段的交付成果是:
 
描述HMI行为、分层菜单、文字、输入程序等书面文件;
 
风格指南(描述用于屏幕设计的图形);
 
为实施而准备的图形;
 
在最后确定这些文件之前,需要用户参与,它可以通过进行可用性研究、专家分析或焦点小组来完成。运行这些研究的外部实例是有用的。用户参与阶段是开发过程中的最后一个阶段,当HMI概念的变更可以在不付出大量努力和成本的情况下应用时。
 
在实施阶段,HMI团队要么扩大,要么彻底变革。HMI概念专家进行前两个阶段,他们必须有心理学、平面设计和人为因素工程学的背景,在这个阶段,软件工程师加入了这个项目。在创建阶段创建的文档是开发人员之间交流的基础。
 
奥迪液晶仪表
 
概念发展的目的
随着驾驶状况的迅速变化和自动化程度的提高,驾驶员的角色将从操作员转变为系统主管。它将对HMI、人机交互系统及人际协作提出新的要求。3级自动驾驶时代的到来给汽车制造商HMI带来了新的挑战。应对这些挑战的主要问题是:
 
我们如何创建HMI解决方案,使驾驶员更了解汽车的功能单元和自动驾驶功能?
 
驾驶员如何以直观的方式与HMI解决方案交互,并在第3级自动驾驶范围内对车内驾驶系统进行个人调整?
 
我们如何设计一种灵活的HMI解决方案,以满足扩展性需求(即使该解决方案适合不同的汽车型号和不同数量的主动安全系统)?
 
我们的目的是提供一个整体人机界面(HMI)解决方案的概念,该解决方案为驾驶员提供了一个清晰的概述和对所有车内3级自治系统的良好理解。
 
仪表:关键元素与关键设计
在众多的人机接口中,我们决定把汽车仪表盘作为汽车的基本反馈元件。当我们靠近完全自动驾驶时,仪表和中控将继续成为HMI的主要平台。汽车制造商面临着建设最适合用户友好、个性化的仪表的挑战,如今的汽车采用先进的视觉控制、集成3D图形和动画,甚至集成自然语音控制。驾驶员将更多地依赖屏幕来提供信息,确保他们在安全和舒适的过程中的安全和舒适。
 
这里是我们设计的3级自动化车辆的组合仪表的概念。在我们的设计过程中,我们试图坚持汽车人机界面设计的原则,从传统的集群中获取强大的元素,并将它们与自动驾驶的关键元素和定制丰富的视觉效果结合起来,为用户创造一种愉悦而有意义的车内体验。我们在这里介绍一下概念设计的要点。
 
关键要素
时速表,由弧刻度和数字指示器组成;
 
转速表与档位指示器集成,精确显示转速和所选档位;
 
高级显示屏:从后车顶和道路上的标记看到汽车的风格化视图。它提供了有关车辆和周围车辆在车道上的位置、道路标记类型以及与其他车道上车辆相比自身车辆的相对位置的详细信息;
 
自动驾驶的直观符号:集群右下角的图标。演示了自动驾驶系统的状态;
 
续航里程数,结合了燃油表和范围的元素;
 
上下文指示和警报,基于位置、时间和交通状况(本地限速、交通警报、路标图标);
 
车内系统指示器,显示汽车系统的状态:车内外温度、空调模式等。
 
关键设计原则
视觉交流。除了纯数字输出,我们还尽可能使其可视化。例如,测速仪既能显示数据,又能延长弧长。
 
自适应层次结构,根据驾驶模式(手动或自动)的不同,设计会进行相对应的调整,根据用户在任何点的操作,为元素提供优先级,以便在正确的时间显示正确的信息。例如,在手动模式下行驶时,速度、转速和档位优先,而档位是辅助信息,占用的空间较小。在自动模式下,转速表对驾驶员的重要性降低。一张显示未来行动和环境事件的交互式地图是优先考虑的问题。
 
分组,我们选择以简单的分组方式显示信息,例如,所有与导航相关的数据(行程的最终目的地、剩余距离、预计到达时间等)都分组在“交互式地图显示”上。通过这样对信息进行分组,驱动程序一次使用一种类型的数据,并且可以更快地了解显示器上的不同元素。
 
深色背景和对比度,对于HMI概念,我们选择了几乎是黑色的背景和霓虹蓝/绿/白的高光。这种配色方案提供了最简单的对比度,并且允许用户快速扫描离散信息,而不必在黑暗环境中努力辨别细节。
 
颜色的使用,ISO是汽车符号和信号装置的国际标准,从我们的概念中可以看出,我们已经采纳了ISO的要求。绿色表示安全、正常工作状态。灰色是用来描绘“关闭”状态的柔和颜色。所有的灰色图标和指示灯都以白色亮起,表示整个驾驶过程中汽车系统和路况的变化。我们还在我们的设计中加入了蓝色,用于在限速、档位状态和一些上下文指示灯范围内行驶时的速度指示灯。蓝色是中性的,具有这种含义,并且与日光具有相同的色度。红色用于警报条件。它表示可能对人员或设备造成危险的即时或迫在眉睫的事件。
 
全液晶仪表
 
情景:3级自动驾驶HMI设计
我们概念中的一个重点领域是开发一个场景,显示驾驶员和3级自主驾驶系统之间的交互作用。场景由4个阶段组成,每个阶段都以系统的特定状态为特征:
 
启动车辆;
 
手动驾驶;
 
从手动模式切换到自主模式;
 
自主驾驶模式;
 
自主驾驶系统失活。
自动驾驶HMI设计
 
启动车辆
当司机按下电源按钮启动汽车时,位于电源按钮上的指纹系统会自动识别司机是谁,之后显示欢迎信息。
 
3级自动驾驶HMI设计
 
每次激活车辆时都进行自检系统,向驾驶员显示所有系统(尤其是自动驾驶系统)都正常工作。此系统检查用于传送一种专家系统表达式,允许用户实现更高水平的信任。呈现具有个性的自主驾驶(AD)系统,例如姓名和声音,使它更为拟人化。
 
手动模式下驾驶车辆
在手动模式下,“传统仪表”-速度表和转速表(与档位指示器集成)在HMI显示屏上具有最高优先级。其他元素是高级显示汽车的位置、距离状态、上下文指示符和警报,以及车内系统指示灯。自主驾驶系统的图标位于集群的右下角,T型图标的灰色显示自主驾驶模式不可用。
 
当涉及到设计AD系统的图标时,我们坚持人们熟悉的知识和理解。使用熟悉的图标限制停留时间和认知负荷。我们选择了一个带有“广告”字母的方向盘图标,意指“自主驾驶”。
 
必须满足特定环境条件才能使AD系统进行接合,系统可用性的标准列表可能非常广泛。例如,汽车必须在高速公路或多车道上,在迎面而来的车道之间设置障碍物,车辆自身速度不得超过规定的限制,在车辆传感器的相关观察范围内不得有交通灯或行人等。
 
在我们的概念中,当满足所有条件时,系统消息出现在仪表盘的显示屏上,方向盘顶部的光条变成白色,广告图标也以白色亮起。由于自治模式可用。
 
从手动模式切换到自主模式
一旦AD系统被激活,服务消息就会出现,以确认车辆是自主驾驶的。图标以绿色亮起,方向盘顶部的绿色边缘灯也象征着该功能。
 
随着驾驶员将车辆从手动模式切换到自主模式,集群的设计也发生了根本性的变化。由于车辆是自主驾驶的,转速表暂时隐藏在组合仪表之外,因此需要一个突出的转速表并不那么重要。由于应始终显示档位,其指示器向右移动,并且与车速表集成。
 
在自主模式下,驾驶员的注意力转移到监测车辆的横向和纵向运动上,这就是为什么高级显示器至关重要的原因:它提供了关于车辆及其周围车辆在车道上的位置的详细信息,以及与其他车道上车辆相比的车辆相对位置由于广泛的ADAS传感器,AD系统甚至可以控制像车辆近距离切入这样苛刻的情况。驾驶员可以通过高级显示器监控这些情况。
 
交互式地图取代转速表是系统自主反馈的另一个重要部分,除了导航功能外,交互式地图还专注于调解即将发生的行动和环境事件。它还为高速公路上出现交通堵塞或其他可能的危险区域的部分提供了警告图标,让司机知道。例如,如果某个特定路段不适合自动模式,系统将通过向驾驶员发出预先信息警告来适应这一点,从而允许驾驶员在该特定区域提高注意力。
 
重要的是要了解其他类型的反馈在AD模式中比在手动模式更相关,反之亦然。然而,在控制过程中更改人机界面设计的最重要目的是使驾驶员能够完全理解激活的模式,以防止模式混淆。
 
自主模式下的机动模式
在第3级自动驾驶,AD系统功能允许车辆自行变道,或在满足特定道路条件时启动超车。在下面的示例中,一个缓慢的在“我们的车辆S”路径中遇到ER移动车辆,超车道中没有其他车辆。为了建立信任并确保该机动安全的驾驶员,该系统显示了一系列的描述即将到来的车辆的机动的时间。提供附加的视觉信息,提供显示剩余距离车辆未来轨迹的额外视觉信息,也可以提高驾驶舒适性。
 
综上所述,高级显示和交互式地图的基线是早期信息,使驾驶员意识到接下来将会发生什么,并对这一形式有一定的了解。
 
自动驱动系统的停用
当环境条件发生重大变化,且AD系统无法再处理情况时,车辆应及时警告,例如,在从高速公路出口到城市街道之前,系统将关闭。对于3级系统,系统需要通知其无法处理、无法处理的原因,并提供倒计时到要求的接管。
 
在我们的概念中,方向盘顶部的灯条开始以红色跳动,广告图标以红色亮起,并发出细微的警告信号。同时,一条警告信息“高速公路即将结束。请恢复对车辆的完全控制!“与下面的倒计时一起出现。如果驾驶员不采取任何措施,警告会变得更具侵入性,系统会发出嘟嘟声。如果驾驶员不把手放在车轮上,车辆将自动减速并使车辆完全停止。
 
随着车辆的自动化程度越来越高,驾驶员仍需了解车辆的功能。在理想情况下,车和人可以被看作是一个联合的合作伙伴,两个要素协作,以提供安全和舒适的驾驶。在这种协作中,车辆与人之间的主要通信方式是人机接口。HMI使车辆了解人类的命令和意图,并将人的洞察力提供到自动化模式、系统状态和系统意图。最后,它是responsile用于任何方向的移交请求。因此,HMI在联合系统的运作中发挥着核心和关键的作用。
 
本田HMI设计
 
在我们的研究框架内,该项目的目标是创建一个整体的人机界面(Hmi)解决方案的概念,为驾驶员提供了一个清晰的概述和对所有车内3级自治系统的良好理解。基于工业研究和案例研究的结果,设计了三级自动化车辆组合仪表的概念。在我们的设计过程中,我们试图遵循汽车人机界面设计的原则,从传统的集群中提取强大的元素,并将它们与自动驾驶的关键元素和定制丰富的视觉效果结合起来,为用户创造一种愉悦而有意义的车内体验。我们相信,我们的研究和我们设计的概念可以为设计自动化驾驶车辆中人机交互系统的信任提供指导。

 

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