“大數(shù)據(jù)”時(shí)代的作戰(zhàn)創(chuàng)新現(xiàn)在已經(jīng)是“大數(shù)據(jù)”時(shí)代了，不斷需要接觸數(shù)字化終端的所謂“數(shù)字化一代”，需要我們不斷利用新的信息技術(shù)手段創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境。軍事工業(yè)提出要利用包括可穿戴設(shè)備、機(jī)載檢測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等技術(shù)手段和“大數(shù)據(jù)”分析技術(shù)，同時(shí)監(jiān)控和分析車與人的健康狀態(tài)，監(jiān)控內(nèi)容包括車輛運(yùn)動(dòng)參數(shù)和飛行環(huán)境參數(shù)，用戶的生理心理參數(shù)、人體客觀體征以及用戶的操縱動(dòng)作和行為等。監(jiān)控的目的是在駕駛安全問題出現(xiàn)前做好處置，使問題盡可能少的發(fā)生，協(xié)助用戶確保安全。

 

 

 

 

HMI的定義

隨著工業(yè)化進(jìn)程，自動(dòng)化設(shè)備幾乎已經(jīng)滲透到人們生活的每個(gè)領(lǐng)域和工作環(huán)境之中。因此，處理好機(jī)器與用戶之間的相互作用是工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)化控制和工業(yè)生產(chǎn)的核心。HMI 稱作人機(jī)交互，是為了研究人與機(jī)器在系統(tǒng)中如何相互作用。駕駛軍用交通工具是交互式空間，存在大量的設(shè)備需要人進(jìn)行操作。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，在學(xué)術(shù)研究上已經(jīng)有了諸多相關(guān)研究。 從技術(shù)領(lǐng)域細(xì)分，在汽車語音交互方面，Zhaohui Huang 和 Xiemin Huang 在研究中構(gòu)建了駕駛環(huán)境中 基于語音交互的 HMI 系統(tǒng)框架，研究以任務(wù)為導(dǎo)向的語音交互場(chǎng)景，并通過問答式的交互語言提升用戶的信任度和駕駛體驗(yàn)^[]

在無人駕駛領(lǐng)域，Chia-Ming Chang、Koki Toda 等人研究在自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟之后，駕駛員如何與路上行人進(jìn)行信息交流，在車輛穿越十字路口等場(chǎng)景下，保障行人安全。他們?cè)O(shè)計(jì)了一款名為“汽車之眼”的交互界面安裝在車輛前部的大燈區(qū)域，在車輛減速時(shí)，與行人進(jìn)行互動(dòng)，提升行車安全 [6] 。

 

人機(jī)交互方式

人機(jī)交互

人機(jī)交互(Human一ComputerInteraCtion)人機(jī)交互是指用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信,它是人與計(jì)算機(jī)之間各種符號(hào)和動(dòng)作的雙向信息交換。如圖1所示，這里的“交互”定義為一種通信,即人和計(jì)算信息交換,而且是一種雙向的信息交換,可由人向計(jì)算機(jī)輸入信息,也可由計(jì)算機(jī)向使用者反饋信息。這種信息交換的形式可以采用各種方式出現(xiàn),如鍵盤上的擊鍵、鼠標(biāo)的移動(dòng)、顯示屏幕上的符號(hào)或圖形等,也可以用聲音、姿勢(shì)或身體的動(dòng)作等。

人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展是與計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、軟件技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的,以上的交互方式很多沿用了人與人之間的對(duì)話所使用的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,目前廣泛用于人與人之間對(duì)話的語音、文字、圖形、圖象、人的表情、手勢(shì)等方式,也己經(jīng)或?qū)⒁獮槲磥淼娜藱C(jī)交互所采用,這將是人工智能及多媒體技術(shù)的研究?jī)?nèi)容。

 

汽車電子設(shè)備與人機(jī)界面也在悄無聲息的發(fā)生變化，最顯著的特征體現(xiàn)為行車電腦所匹配的盈示界面和車載信息交互系統(tǒng)功能的升級(jí)，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)趨勢(shì)由硬件界面主導(dǎo)向軟件界面主導(dǎo)演變。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)內(nèi)涵由硬件界面設(shè)計(jì)發(fā)展為軟硬界面設(shè)計(jì)。造型設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)戰(zhàn)車內(nèi)硬件界面的顯示、控制設(shè)計(jì)，而車載信息系統(tǒng)中導(dǎo)航作為重要的功能又再次細(xì)分給專業(yè)的地圖公司研發(fā)，例如高德等公司。交互設(shè)計(jì)師將互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的典型設(shè)計(jì)范式帶入到了HMI界面，一定程度上規(guī)范了車載系統(tǒng)的信息構(gòu)架，延續(xù)了用戶的操作習(xí)慣，例如車載系統(tǒng)的信息構(gòu)架就是桌面系統(tǒng)的直接移植。第二，車載界面與其它數(shù)字產(chǎn)品的設(shè)汁出現(xiàn)同質(zhì)化，無法體現(xiàn)車載產(chǎn)品的差異和特征。個(gè)人智能產(chǎn)品的界面與車載系統(tǒng)的界面如此相似，導(dǎo)致了駕駛?cè)藱C(jī)界面交互設(shè)計(jì)的可用性問題。

特斯拉電動(dòng)汽車的誕生就具有探索性的意義，其完全摒棄物理控制的車載系統(tǒng)界面挑戰(zhàn)和顛覆了車內(nèi)人機(jī)關(guān)系。雖然這種激進(jìn)的設(shè)計(jì)在真實(shí)的駕駛過程中存在可用性問題，然而大簡(jiǎn)至極的界面風(fēng)格與開放的應(yīng)用程序接口，卻引發(fā)汽車人機(jī)互動(dòng)的種種可能性。此外，在智能產(chǎn)品領(lǐng)域備受關(guān)注的多通道交互、可穿戴設(shè)備等先進(jìn)的交互技術(shù)也對(duì)傳統(tǒng)的汽車人機(jī)關(guān)系產(chǎn)生影響，這一切的變化反映出汽車人機(jī)交互軟硬界面整合的超勢(shì)，同時(shí)體現(xiàn)出跨領(lǐng)域設(shè)計(jì)師主體的設(shè)計(jì)知識(shí)誕合與設(shè)計(jì)信息共享。

 

基于設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)求解路徑提出：設(shè)計(jì)問題分析、設(shè)計(jì)方案綜合、設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)和迭代的邏輯結(jié)構(gòu)，梳理出構(gòu)思、演化、構(gòu)造、提煉的軟硬界面整合設(shè)計(jì)邏輯線索。

從整合設(shè)計(jì)流程的邏輯線索分析，＂構(gòu)思＂意味著對(duì)設(shè)計(jì)邊界和設(shè)計(jì)要素的解讀與發(fā)散，根據(jù)信息匹配的設(shè)計(jì)要求，提出和表達(dá)構(gòu)思。構(gòu)思是對(duì)設(shè)計(jì)問題的條理化與結(jié)構(gòu)化的過程。^[]構(gòu)思階段中確定設(shè)計(jì)邊界和設(shè)計(jì)目標(biāo)。

    

設(shè)計(jì)分析

  

界面設(shè)計(jì)要符合人的身體操作習(xí)慣,同時(shí)還要增加界面的認(rèn)知功能和審美功能。首先我們要進(jìn)行人機(jī)分析。開發(fā)用戶友好性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則溝人機(jī)界面及人機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員要把這些人文因素概念結(jié)合到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,并轉(zhuǎn)換成開發(fā)用戶友好性系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原理。^[]

1、確定用戶。

2、盡量減少用戶的工作。

3、應(yīng)用程序和人機(jī)界面分離的原則。

4、一致性原則。

5、系統(tǒng)要給用戶提供反饋。

6、盡量減少用戶的記憶要求。

7、應(yīng)有及時(shí)的出錯(cuò)處理和幫助功能。

8、使用圖形比喻。

 

  

1、用戶分析

通過用戶調(diào)研建立用戶畫像，預(yù)測(cè)用戶與汽車交互過程中涉及的整體信息，包括了交互過程中相關(guān)的人、車、時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境、任務(wù)、明確和隱含的交互等內(nèi)容。設(shè)計(jì)心理學(xué)中，諾曼教授明確指出，追求復(fù)雜是人類對(duì)產(chǎn)品功能和情感需求的體現(xiàn)，為了保證產(chǎn)品的易用性和復(fù)雜功能，設(shè)計(jì)師需要通過精心設(shè)計(jì)來良好的管理復(fù)雜。

根據(jù)人種學(xué)相關(guān)信息，即職業(yè)、年齡、受教育程度等人口統(tǒng)計(jì)學(xué)屬性影響下不同文化背景的用戶，對(duì)信息的理解和處理可能存在差異，用戶在駕駛過程中對(duì)于復(fù)雜情境的處理方式，如果用戶具備豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不同，能夠理解記憶的信息就更多。進(jìn)行用戶分析，如圖二所示。

分析用戶對(duì)駕駛交互功能的使用情境體驗(yàn)流程，挖掘用戶痛點(diǎn)。設(shè)計(jì)師需要充分調(diào)動(dòng)自己的創(chuàng)造力，對(duì)情境信息進(jìn)行編碼。通過感知相關(guān)情境，汽車人機(jī)交互界面將呈現(xiàn)情境感知的結(jié)果，在駕駛過程中用戶會(huì)根據(jù)界面顯示的信息分析當(dāng)前的狀態(tài)，以此形成對(duì)當(dāng)前情況的整體認(rèn)知，從而做出下一步行為決策。用戶思維模型如圖

  

 

 

2、交互環(huán)境分析

  了解用戶在面臨復(fù)雜環(huán)境下的問題和感受，獲取用戶的需求。

  整理出的情境信息如下：（1）用戶身份，如性別、年齡等；（2）時(shí)空信息，如時(shí)間、日期、方向、位置；（3）生理信息，如脈搏、血壓、視力、力量、身高、體重；（4）環(huán)境信息，如溫度、濕度、氣壓、光照、聲音、天氣；（5）設(shè)備資源，如附近可用的硬件設(shè)備；（6）設(shè)備信息，如燃料儲(chǔ)存、信號(hào)狀態(tài)。

獲得的情境信息主要包括靜態(tài)情境信息和動(dòng)態(tài)情境信息，其中靜態(tài)情境信息是指用戶基本信息、人臉數(shù)據(jù)等方面，動(dòng)態(tài)情境信息是指地理位置、環(huán)境、交通狀況等。

給初始的情境數(shù)據(jù)賦予具體的語義，將感知和推理結(jié)果呈現(xiàn)給用戶，為用戶提供各種信息和服務(wù)，如導(dǎo)航定位、健康信息、智能語音輔助駕駛等。 

 

 

 

設(shè)計(jì)定位簡(jiǎn)述

情境數(shù)據(jù)獲取是進(jìn)行情境感知計(jì)算的基礎(chǔ)，而情境信息的應(yīng)用是情境感知計(jì)算的目標(biāo)，旨在為用戶提供信息內(nèi)容和服務(wù)，服務(wù)和應(yīng)用是針對(duì)特定場(chǎng)景和任務(wù)而設(shè)計(jì)開發(fā)的。獲取信息的主要應(yīng)用方式包括了駕駛信息、控制、信息等方面。智能語音人機(jī)交互系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┲悄芊?wù)，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)不斷進(jìn)步。如圖1所示，下面根據(jù)用戶使用體驗(yàn)旅行圖介紹未來戰(zhàn)斗的多元情境信息幾個(gè)應(yīng)用的場(chǎng)景。

場(chǎng)景一：假設(shè)駕駛新手第一天到執(zhí)行任務(wù)，由于第一次經(jīng)驗(yàn)不足，盡管受過相關(guān)模擬作戰(zhàn)訓(xùn)練。但是如果缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致對(duì)復(fù)雜儀表盤操作上生疏產(chǎn)生諸多不便，為了讓駕駛員更加方便操作，針對(duì)此需求可以建立情境感知的智能語音助手對(duì)話模式，從此情境出發(fā)，當(dāng)新手駕駛員在簡(jiǎn)便的操作下，更加輕松應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)的緊張環(huán)境。

場(chǎng)景二：汽車通過車載攝像頭捕捉到用戶瞳孔狀態(tài)，當(dāng)駕駛員在執(zhí)行完緊張的任務(wù)后，處于疲勞駕駛狀態(tài)，用戶可以放松休息，關(guān)于駕駛安全的信息反饋需要提醒，所以一般會(huì)采用多通道人機(jī)交互方式將信息反饋給用戶，從聲音、界面顯示、震動(dòng)等渠道上將警示信息反饋給用戶。

 

用戶體驗(yàn)旅程圖

用戶需要對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息進(jìn)行理解分析。如果產(chǎn)品界面操作難度較大則會(huì)降低用戶對(duì)信息解碼的效率，造成用戶不能短時(shí)間理解導(dǎo)致用戶決策時(shí)間延長(zhǎng)，在駕駛過程中，這些因素都會(huì)直接影響用戶的駕駛效率。

通過控制系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)和周邊環(huán)境，為用戶更加簡(jiǎn)易方便完成駕駛?cè)蝿?wù)提供信息支撐并緩解心理壓力，還可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間地點(diǎn)以適當(dāng)?shù)姆绞綖橛脩籼峁┬畔⒑头?wù)，減輕用戶的認(rèn)知和操作負(fù)荷。軟件側(cè)重于為用戶提供任務(wù)過程中所需的信息和服務(wù)，收集記錄用戶的使用歷史和習(xí)慣，以此推斷用戶的喜好和需求，為用戶提供個(gè)性化的內(nèi)容服務(wù)。例如用戶在使用車載導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)記錄用戶的輸入歷史，在用戶再次使用導(dǎo)航功能時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的歷史記錄自動(dòng)生成導(dǎo)航位置列表，供用戶進(jìn)行快速選擇。

 

  

感知交互模型

 

  導(dǎo)航、定位、車艙控制、駕駛員健康數(shù)據(jù)等內(nèi)容是平級(jí)的功能和服務(wù)信息，利用分屏顯示的原理，這些信息布局于界面左半部分，主要?dú)w納為三個(gè)區(qū)域（控制、信息）在信息選擇與切換的過程中這些內(nèi)容能夠根據(jù)用戶的任務(wù)和操作需求交替顯示。

信息構(gòu)架是信息展示的載體，它包含了界面信息的內(nèi)容、組織形式、層級(jí)，涵蓋了信息構(gòu)建的邏輯關(guān)系。

信息模塊設(shè)計(jì)

信息顯示的切換能夠在有限的顯示范圍內(nèi)更好的呈現(xiàn)相關(guān)信息，從當(dāng)前任務(wù)需求出發(fā)，實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛艙環(huán)境和用戶生理信息，能夠更好的滿足用戶的使用需求。

本模塊的特色是對(duì)駕駛員的生理信息如心血管功能、心肺功能、腦功能等呈現(xiàn)簡(jiǎn)單易理解的信息數(shù)據(jù)可視化顯示。參考目前航空醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)人員把生理信息測(cè)量?jī)?nèi)容集中到頭部水平的動(dòng)脈搏動(dòng)，腦電譜及心率等，應(yīng)用用這些參數(shù)來評(píng)估顯示器布局工效。

 

任務(wù)執(zhí)行工作區(qū)設(shè)計(jì)

用戶駕駛安全和輔助駕駛，還能夠感知用戶行為偏好為用戶提供個(gè)性化服務(wù)，本文在觀察用戶駕駛情境的基礎(chǔ)上，從用戶需求出發(fā)，結(jié)合戰(zhàn)車對(duì)于任務(wù)執(zhí)行所需要的特殊需要，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能感知的的部分功能，具有有4個(gè)功能，通訊功能、語音助手、武器控制等功能，達(dá)到簡(jiǎn)化操作執(zhí)行的難度。

智能系統(tǒng)自動(dòng)感知用戶的地理位置情境信息、時(shí)間情境信息、偏好情境信息，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)間階段方便為用戶使用雷達(dá)監(jiān)測(cè)敵方位置信息，結(jié)合作戰(zhàn)實(shí)況更加快捷鎖定作戰(zhàn)目標(biāo)，其信息結(jié)果的呈現(xiàn)清晰明了，用戶可以直接查看相關(guān)信息，在駕駛過程中能夠減輕用戶的操作負(fù)荷。其中定位導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于用戶習(xí)慣偏好的把握是通過第一次使用時(shí)提供關(guān)鍵詞供用戶選擇自己喜歡的食物口味，同時(shí)結(jié)合用戶以往的選擇歷史，經(jīng)過智能系統(tǒng)的分析以此給用戶形成準(zhǔn)確的推薦，能夠較好的把握用戶需求，更為智能的作戰(zhàn)特殊情境為用戶提供服務(wù)。

 

實(shí)況信息和警示信息是反映車輛狀況和道路交通環(huán)境的輔助駕駛信息，這些信息受環(huán)境和車輛狀況影響，呈現(xiàn)突發(fā)性和臨時(shí)性特點(diǎn)，故此界面顯示并非常態(tài)顯示，而是根據(jù)功能是否開啟和突發(fā)狀況產(chǎn)生的臨時(shí)提醒的信息，適宜布局在界面左上區(qū)域，為了更加符合人眼視覺觀察流程和特性，系統(tǒng)提醒位于靠近人眼的位置能夠吸引人的注意力。實(shí)時(shí)監(jiān)控用車環(huán)境和車體的實(shí)際狀態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)的方式以文字或語音反饋車道保持、車距提醒和導(dǎo)航方向指引功能。