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智能驾驶舱触控2.0开启智能汽车交互新时代

作者:华一汽车科技    来源:www.itas-hk.com    发布时间:2018-12-26 17:16    阅读:

汽车智能化最重要的两大变现路径,一是驾驶自动化,二是交互触控化,前者基于人工智能,后者基于混合智能。
 
业界将汽车自动化划分为五个级别:驾驶辅助、部分自动化、有条件自动化、高度自动化、完全自动化。
 
人类永远不会放心地将自己宝贵生命完全托付给机器,就连制造高度集中、智能全副武装、监控极为严密的航空、高铁都做不到最高级别的无人驾驶。由此决定了智能汽车永远都要设置智能驾驶舱。
 
智能驾驶舱里,人们看不见任何以实体形态存在的按键、旋钮、开关、摇杆,触控功能和显示功能未启用时,完全隐藏在智能内饰表面,只有在需要时才会通过背光或显示激活呈现在智能内饰表面。
 
未来的智能汽车,除了转向、制动、变速可能继续采用方向盘、踏板、手柄操控之外,各种机械液气装置、电子电器设备、信息通信设施,将在智能驾驶舱智能内饰表面上统一进行触控操作。
 
驾驶员手指在方便接触的任何智能内饰表面上,触摸操作原本要用各种按键、旋钮、开关、摇杆操作的各种功能。智能驾驶舱的智能内饰表面相当于一个触控板。
 
智能驾驶舱
 
显示屏横贯整个驾驶台或者融入前挡风玻璃,既可整体显示信息,又可分屏显示信息,所显示的信息包括仪表信息、导航信息、中控信息、娱乐信息、网络信息等。
 
车钥匙变身为智能戒指,便于随时随地佩戴在驾驶员手指上。
 
驾驶智能汽车时,驾驶员双手握住方向盘,双眼观察前方路况;驾驶员一只手不时地在智能内饰表面上触摸盲操作,语音反馈着操作结果;驾驶员只是在不确定如何操作时,才偶尔瞟一下屏幕。
 
这不是科幻,而是即将实现的梦想。而将梦想变成现实、具有自主知识产权的关键核心技术,就是中国汉字工程院院长钟林发明的触控2.0交互方式。有专家断言,这一新兴交互方式以其安全、便捷、高性价比三大优势,将迅速广泛地应用于智能驾驶舱,成为智能汽车的主流标配。
 
在触控2.0交互模式下,驾驶员手指在触控板上比划触摸手势,触控板将检测到的触摸数据,通过数据总线传递给中控主机,中控主机将接收到的触摸数据解析为对应的操作指令,并下达给汽车各个执行机构。
 
驾驶员三指(即三根手指)在触控板上点击、滑动,则操作汽车喇叭、灯光;驾驶员三指在触控板上长按、滑按(即滑动后紧接着长按),则操作汽车雨刮器、喷水器、车门、车窗。
 
例如,驾驶员三指在触控板上向左滑动,则开启左转向灯;向右滑动,则开启右转向灯;向前滑动,则开启远光灯;向后滑动,则开启近光灯;前后来回滑动,则变换近远光灯;向左滑按,则调小雨刮频率;向右滑按,则调大雨刮频率。
 
上述操作信息,通过汽车仪表屏中央显示的九宫格卡片群提示驾驶员。例如,驾驶员三指在触控板上向左滑动,则点亮左方卡片内的左转向图标;驾驶员三指双击触控板锁死车门,则熄灭中央卡片内的门锁图标。
 
驾驶员双指在触控板上点击、长按、滑动、滑按,则操作汽车导航。例如,驾驶员双指在触控板上向外滑按,则放大导航地图;向内滑按,则缩小导航地图;向上滑按,则向上滚动导航地图;向下滑按,则向下滚动导航地图。
 
驾驶员单指在触控板上点击、长按、滑动、滑按,则操作汽车空调、手机、广播、CD以及后视镜、驾驶座椅、方向盘调节。上述操作信息,通过汽车中控屏显示的九宫格卡片群提示驾驶员。
 
例如,驾驶员单指在触控板上先向下滑动,则进入空调操作状态;随即向上滑按,则调高空调温度;向下滑按,则调低空调温度;向左滑按,则调小空调风速;向右滑按,则调大空调风速。
 
驾驶员单指在戒指车钥匙上双击、长按、滑动,则操作汽车启闭电源、发动机、车门、车窗,开启发动机盖、油箱盖、后备箱。
 
例如,驾驶员单指在戒指车钥匙上长按,则启闭汽车电源;双击,则启闭发动机;向左滑动,则开启车门;向右滑动,则关闭车门;向左上方滑动,则开启发动机盖;向右上方滑动,则开启后备箱;向右下方滑动,则开启油箱盖。
 
触控2.0车载系统设计了最多两级页面,所以,仪表屏、导航屏、中控屏显示的九宫格卡片群,只有主群和副群之分。
 
主群和副群分别采用不同的触摸手势操作,即用点击手势操作主群中央卡片,用滑动手势操作主群四周卡片,用长按手势操作副群中央卡片,用滑按手势操作副群四周卡片。这就是分群操作模式。
 
采用分群操作模式,驾驶员可以在副群界面直接操作主群,而不必先要返回主群,从而节省了操作步骤。
 
驾驶员手指双击触控板,则将主群切换为副群,或将副群切换为主群;驾驶员手指在触控板上点击或者滑动时,自动切换为主群;驾驶员手指在触控板上长按或者滑按时,自动切换为副群;副群不操作时,自动切换回主群。
 
仪表屏、导航屏、中控屏有一个主群,不超过九个副群。例如,仪表盘只有一个副群,导航屏则有九个副群。
 
要操作主群哪个方位卡片,驾驶员手指则在触控板上向哪个方位滑动;要操作副群哪个方位卡片,驾驶员手指则在触控板上向哪个方位滑按。
 
例如,要操作主群上方卡片,驾驶员手指则在触控板上向上方滑动;要操作副群右下方卡片,驾驶员手指则在触控板上向右下方滑按。
 
上述操作规则如此简单明了又极具规律性,以致于驾驶员无须刻意记忆,极易养成下意识的、条件反射式的盲操作习惯。
 
卡片内标示的操作符,既可以是图标,也可以是文字,还可以是图标加文字。
 
操作符布局应与卡片方位建立联系,以便驾驶员联想记忆。例如,在仪表盘主群中,左方卡片标示左转向符,右方卡片标示右转向符;在空调副群中,上方卡片标示升高温度符,下方卡片标示降低温度符。
 
操作符布局应符合现有规则习惯,以便减轻驾驶员记忆负担。例如,在广播副群中,左方卡片标示向前换台符,右方卡片标示向后换台符;在手机副群中,左方卡片标示挂断电话符,右方卡片标示接听电话符。
 
操作符布局应充分考虑使用频率,尽量将使用频率高的操作符标示在四方卡片上,将使用频率低的操作符标示在四角卡片上。例如,在仪表盘主群中,将使用频率高的远光符、近光符、左右转向符分别标示在上下左右四方卡片上。
 
触控2.0
 
在仪表屏、导航屏、中控屏上,九宫格卡片群内的各张卡片均采取无缝连接或者细缝连接,最大限度地放大各张卡片面积及其操作符尺寸,目的是让各张卡片内的操作符更加醒目,便于驾驶员快速浏览。
 
标示操作符时,应尽量选取智能终端已经广泛采用的图标,选取简明扼要、规范易懂的文字,最大限度地降低驾驶员的认知成本和记忆信息量。
 
在九宫格卡片群中,各张卡片之间的方位关系一目了然,主群与副群采用不同色块加以区分,在驾驶员脑子里,很容易通过各张卡片快速建立起各条操作指令与各个触摸手势之间一一对应的隐喻联系。
 
科学实验表明,人类大脑一次能够记住的对象数量不超过九个,正好与九宫格卡片群中的卡片数量相吻合。驾驶员扫描九宫格卡片群时,不仅产生极高的浏览效率,而且产生极高的识记效率。
 
九宫格卡片群可以设置空白卡片,驾驶员利用触摸手势操作空白卡片时,不会产生任何操作效果;也可以删除空白卡片,通过缩放非空白卡片,使得九宫格卡片群演变为非九宫格卡片群。
 
演变获得的非九宫格卡片群仍然保持矩形构造,每个方位上最多保留一张卡片,各张卡片之间的方位关系依然一目了然。
 
九宫格卡片群只是提示性界面,而不是操作性界面。九宫格卡片群只是一张张图片,用于提示驾驶员的触摸手势操作。
 
屏幕上显示的卡片都是假想的按键,因为驾驶员手指并不直接点击这些卡片,也没有焦点在卡片上移动或者停留在卡片上。
 
在触控2.0操作初期,驾驶员对九宫格卡片群还不太熟悉,每次操作都要快速扫描一下屏幕。随着操作次数的增加,驾驶员扫描屏幕的频率会越来越低。
 
熟练操作之后,驾驶员有意识或者无意识地记住了九宫格卡片群,再也用不着扫描屏幕了。当九宫格卡片群固化在驾驶员大脑之中,驾驶员便进入无界面盲操作状态。
 
在触控2.0交互模式下,驾驶员在触控板上比划的触摸手势包括点击、长按、滑动,这是驾驶员最易比划、智能汽车最易识别的三大触摸手势。双击则是点击与点击的组合手势,滑按则是滑动与长按的组合手势。
 
这三大触摸手势都是驾驶员手指在空中朝着某个方位滑动,都具有方位性,故统称为方位手势。其中点击手势、长按手势是驾驶员手指朝着触控板方向滑动,滑动手势是驾驶员手指在触控板上朝着八个方向滑动。
 
驾驶员已经在智能手机、平板电脑上熟练掌握了这三大触摸手势,触控2.0只是重新定义了这三大触摸手势,这就是钟林发现的触控三大定律。
 
无论驾驶员手指在触控板哪个位置上点击,模拟的都是点击九宫格卡片群在中央位置上的卡片;无论驾驶员手指在触控板哪个位置上滑动,模拟的都是点击九宫格卡片群在滑动方位上的卡片。
 
无论驾驶员手指在触控板哪个位置上长按,模拟的都是长按九宫格卡片群在中央位置上的卡片;无论驾驶员手指在触控板哪个位置上滑按,模拟的都是长按九宫格卡片群在滑动方位上的卡片。
 
一对滑动方位相反的滑按手势,常用于从两个相反方向上调节温度、音量、亮度、进度、频率等各种变量。
 
例如,驾驶员三指在触控板上向右方滑按,则操作汽车逐渐增大雨刮频率,当雨刮频率增大至期望值时,驾驶员手指离开触控板,雨刮频率则停留在期望值上。
 
上述操作规则表明,在触控2.0交互模式下,驾驶员的触控操作只与手指滑动方位有关,而与手指所处位置无关。
 
驾驶员仅凭直觉就能正确地确定手指滑动方向,就能正确地比划各种方位手势,无需将视线转移到触控板上,无需观察手指的操作过程。
 
驾驶员手指在触控板上滑动,仅起方位指示作用,因此,滑动距离可长可短,相应地,触控板尺寸可大可小,驾驶员手指触摸范围大到触手可及的智能表面,小可微缩至指甲盖模样。
 
驾驶员手指不离开触控板,连续比划若干个方位手势,车载系统仍能准确识别,驾驶员一次操作就能达成目标。即使无限缩放或者无限滚动导航地图,驾驶员手指也只需一次微动的滑按操作。
 
我们将乔布斯和苹果公司首推的、已经广泛应用于智能手机、平板电脑的触控交互方式称为触控1.0;而将钟林首创的、基于触控三大定律的触控交互方式称为触控2.0。
 
触控1.0是以点击手势为主、滑动长按手势为辅,触控2.0则是以滑动长按手势为主、点击手势为辅。这一变化解决了智能汽车可靠触控的难题。
 
驾驶员手指在触控板上滑动长按的时间,要比点击长得多,驾驶员手指与触控板的接触面积,也比点击大得多,不存在因接触时间短、接触面积小、按压力度轻而导致触控失败。
 
在触控板上滑动时,驾驶员手指始终紧贴着触控板,汽车行驶中产生的震动或者颠簸,都不会轻易改变驾驶员手指滑动方向。
 
触控1.0 的操作界面与显示界面是一体化的,触摸屏的操作界面即是显示界面,实行的是显控一体操作模式;触控2.0的操作界面与显示界面是可分离的,触摸屏可分离为触控板和显示屏,实行的是显控分离操作模式。
 
显控一体操作模式造成了触摸屏布置的两难局面:触摸屏靠近驾驶员,驾驶员要低头观看或者扭头观看,触控操作顺手却不顺眼;触摸屏靠近前挡风玻璃,驾驶员要伸长手臂甚至挪动身体,触控操作顺眼却不顺手。
 
驾驶员低头观看或者扭头观看,会延长驾驶员视线离开前方道路的时间;驾驶员伸长手臂或者挪动身体,会加重驾驶员的疲劳强度;二者都会埋下汽车行驶的安全隐患。
 
而将触摸屏移动至前挡风玻璃上方或者后视镜上,驾驶员看得见却摸不着。所以,无论是抬头显示还是智能后视,目前采用的都是智能语音交互或者隔空手势交互。
 
实行显控分离操作模式,便于将触控板布置在驾驶员顺手操作的地方,将显示屏布置在驾驶员顺眼观看的地方,触控2.0交互方式由此应用于包括抬头显示和智能后视在内的各种显示终端。
 
不仅带触摸屏的各种智能终端可以充当汽车遥控器,可导电、有感应的各种介质,如导电塑料、导电纤维、导电木材,都可以用来制作汽车遥控板或者智能内饰表面。
 
驾驶员单指在触控板上比划方位手势,则操作智能汽车中控屏界面;驾驶员双指在触控板上比划方位手势,则操作智能汽车导航屏界面;驾驶员三指在触控板上比划方位手势,则操作智能汽车仪表屏界面。
 
驾驶员利用不同数量的手指,在同一个触控板上操作不同的显示屏界面,这就是分指操作模式。分指操作模式第一次实现了汽车驾驶功能、电子电器功能、娱乐信息功能的集中统一操控。
 
分指操作模式不仅将三个触控板合并为一个触控板,更重要的是,将一个触控板扩展为智能驾驶舱内的整个智能内饰表面,方便驾驶员手指在任何智能内饰表面上,操作原本要用各种按键旋钮操作的各种功能。
 
分指操作模式应用于智能驾驶舱,触控2.0交互完全取代了按键旋钮操作,智能汽车从此告别了按键旋钮操作时代。
 
触控1.0、智能语音、隔空手势只能用于操作电子电器功能、娱乐信息功能,无法用于操作汽车驾驶功能,因而无法消灭全部按键旋钮,原因在于它们解决不了汽车安全驾驶前提下的实时操作问题。
 
触摸屏缺乏触觉差异性,驾驶员手指感觉不到按键位置,无法像实体按键那样随时间形成肌肉记忆,从而导致每次触控1.0操作时,驾驶员都要注视触摸屏。频繁的驾驶操作会导致驾驶员频繁地转移视线。
 
驾驶员在正在移动、随机振动的智能驾驶舱三维空间内比划手势动作,或者在发动机噪声、胎噪、风噪、环境噪声交织的智能驾驶舱内声控汽车,再强大的人工智能也做不到百分之百的识别准确率。
 
驾驶功能的任何失效操作、错误操作、延迟操作,都有可能造成汽车交通事故,威胁生命财产安全。
 
触控2.0操作时,驾驶员不仅眼睛不会离开前方道路,双手也可以不离开方向盘,内心更不用害怕操作失败或者操作延迟。只要驾驶员手指的滑动方位不偏离45度的扇形区域,操作系统都认为是沿着标准方位滑动。
 
汽车发展方向不仅是基于人工智能的无人驾驶,更重要、更现实、更可行的是基于混合智能的人车协同,以更简单、更高效、更经济的方式实现汽车更安全、更便捷、更高性价比地运行。
 
要实现基于混合智能的人车协同,关键是要解决好驾驶员与智能汽车之间安全、高效、实时的交互问题。在各种交互方式中,只有触控2.0完全满足了这些要求。
 
现阶段,业界主流趋势是智能汽车多模态、多通道融合交互,几乎是按键、触摸、语音、体感一起上,表面上看驾驶员拥有了更多交互自由,实际上增加了智能汽车成本和驾驶员负担,本质上在于尚未出现像触控2.0这样起主导核心作用的人车交互技术。
 
将来的智能汽车,实时操控全部采用触控2.0交互,非实时操控则以触控2.0交互为主、智能语音交互为辅,信息检索输入全部采用智能语音交互。
 
触控2.0 交互技术,不仅仅是触控技术的又一次升级,而是一次全新的技术突破,是对人车交互方式的一次革命,代表着智能汽车交互的主流发展趋势。
 
从模拟鼠标器进化到模拟遥控器,从依赖位置的精确操作进化到依赖方位的模糊操作,触控交互方式由此发生了质的变化,恰好顺应了智能汽车时代的操控需求。
 
触控2.0交互方式简化了界面,简化了软件,简化了配置,简化了汽车;然而,简化不简单,她让智能汽车更加理解驾驶员,让驾驶员更加理解智能汽车,她以最巧妙、最可靠、最经济的方式,解决了汽车智能化与汽车安全性之间的无缝对接问题,可谓大巧不工、重剑无锋、造福人类、功德无量。
 
无人驾驶是美国人开创的、引领全球的黑科技,他开启了人工智能应用于智能汽车的时代;触控2.0则是我们中国人发明的、引领全球的黑科技,她超越美国人发明的触控1.0,开启了混合智能应用于智能汽车的新时代。


 

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