延鳴，董華

(同濟大學 藝術與傳媒學院，上海 201804)

1 引言

隨著移動互聯(lián)網技術的發(fā)展，人車交互方式與功能日趨多樣化。目前汽車與駕駛者的交互領域包含前方路況自然顯示、輔助駕駛顯示、車內外信息交互與娛樂以及移動設備與汽車整合四個方面[1]。然而駕駛教學中的交互模式多集中于前兩個方面[2]，學員在駕駛學習操作中由于對車輛部件不熟悉，視線在目視前方觀察路況與低頭下視儀表盤之間切換困難，存在安全隱患。因此駕駛任務流程的標準化和駕駛負荷的降低成為主要任務。

從交互界面角度來看，傳統(tǒng)的車輛信息交互界面為物理界面，分為儀表盤和中控臺旋鈕，主要為物理按鍵操作。由于近年來交互方式的發(fā)展，物理界面逐步轉向空間界面，觸屏操作逐步普及[3]。由于中控臺觸屏操作相比于物理按鍵視覺上更加直觀，一定程度上可以縮短駕駛學習的操作時間，成為人車交互系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

在汽車人機交互模型中交互方式主要為體感交互、語音交互和多通道交互[4]。其中體感交互主要為手勢交互，但由于其操作復雜、容易造成誤判以及難以撤銷等問題，不適合運用在駕駛教學中；語音交互在日常駕駛中一般用于撥打電話、車輛導航等，在駕駛學習中可通過其對學員進行及時指導和錯誤糾正，這將在一定程度上減輕教練的教學負擔；多通道交互綜合了語音、體感、視覺等多種交互模式，更加適用于駕駛學習[5]。由于在傳統(tǒng)儀表板條件下，閱讀屏幕信息(包括眼睛的來回視線調整)至少需要半秒[5]，在30km /min的速度條件下，意味著駕駛員盲駕約4.2 m，這對于駕駛新手來說十分危險[6]。所以駕駛教學的多通道教學系統(tǒng)應多集中于HUD(Head-up Display)顯示與語音提示兩方面，將前擋風玻璃的信息與路況實景高度融合有利于駕駛者更高效地獲取信息，但如今此交互方式還沒有被應用于駕駛教學之中。

綜上，在保證學員安全的情況下實現(xiàn)駕校車輛的教學輔助功能是亟待解決的問題。本文將基于車載互聯(lián)技術研究駕駛教學輔助交互系統(tǒng)[7]。

2 交互系統(tǒng)設計分析

2.1 市場現(xiàn)狀及競品分析

現(xiàn)有車輛駕駛教學市場中以駕校教練教學為主要方式；其它交互方式及系統(tǒng)主要分為三類：模擬駕駛學習軟件、汽車駕駛模擬機以及相關駕考手機APP。對這三類產品的市場現(xiàn)狀及優(yōu)缺點分析發(fā)現(xiàn)，用戶存在諸多痛點與需求點，見表1。

表1 駕駛教學交互競品分析

2.2 用戶交互需求研究

在對駕駛教學市場競品進行分析之后，筆者認為基于車載互聯(lián)技術的駕駛教學輔助交互系統(tǒng)應把用戶所需要的具體交互方式和操作作為設計的關鍵因素，所以設計研究應從用戶入手。本研究首先通過自然觀察和用戶深度訪談了解學習駕駛的任務流程、情緒及動作、偏好與習慣、困難與期望等，通過對學員和教練兩類用戶模型的建立歸納用戶的具體需求；再通過用戶體驗地圖和服務藍圖的方法，總結出系統(tǒng)應該具有的具體功能點；最后通過KA卡片法進行信息架構分析，確定系統(tǒng)的內容類別與功能結構，確定產品設計規(guī)范。

2.2.1 用戶模型建構

首先運用自然觀察法，在駕校的自然條件下對總計67名的駕駛學員的言語、行為和表情等進行有目的、有計劃地觀察，以了解其心理活動和存在的困難，并在學員駕駛操作過程中有目的地以視頻的形式進行記錄。通過對以上學員的觀察記錄、視頻數(shù)據(jù)進行大體的整理與總結，運用此方法得到駕校教學中存在的基本問題，總結用戶痛點與需求。

在此基礎上進一步深入調研，將所有的用戶進行歸類與劃分，選擇具有典型特點的五類用戶，并在67名用戶中選取五位典型用戶代表進行逐一的分析，分別為：22歲男大學生趙某、36歲已婚女士王某、42歲駕校教練孫某、56歲學車困難的阿姨賈某和66歲退休爺爺王某。通過對這些具有代表性的用戶進行直接的、一對一的深入訪談挖掘用戶對駕駛教學輔助交互系統(tǒng)的感知及態(tài)度。在此基礎上確定本研究的潛在用戶為駕校學員與教練兩類人群，并針他們的不同需求與痛點，對學員和教練兩種人物原型和使用場景進行構建，分析歸納存在的設計點，見表2。

表2 用戶需求及設計點分析

2.2.2 用戶體驗地圖與服務藍圖梳理

在總結用戶需求的基礎上，運用用戶體驗地圖和服務藍圖探究系統(tǒng)應具備的功能點與開發(fā)相關細節(jié)。首先，建立用戶體驗地圖，用導向圖總結用戶在整個任務流程中與服務或產品的交互接觸點，詳細描述不同用戶(學員與教練)在學習駕駛過程中采取的具體操作步驟，總結任務流程中存在的使用困難、用戶期望及相關設計機會。在用戶體驗地圖完成后，借助流程圖，通過設計可提供的系統(tǒng)服務相關過程與接觸點，直觀地展示原型設計應具備的功能并建立服務藍圖，用以感受服務流程質量。借助服務藍圖將基于車互聯(lián)技術的駕駛教學輔助交互系統(tǒng)的服務流程有形化、可視化，從而總結出此系統(tǒng)應包含的功能點，見表3。最終，經過對系統(tǒng)開發(fā)分析結果的梳理，總結出本系統(tǒng)應具有功能點的架構圖(圖1)。

表3 系統(tǒng)開發(fā)分析

圖1 系統(tǒng)功能點架構圖

2.2.3 KA卡片法確定系統(tǒng)信息架構

在用戶體驗地圖和服務藍圖的基礎上，基于定性信息和文本表達，分析具體場景中發(fā)生了什么、關鍵詞是什么、生活中的價值(即用戶想要得到什么)，隨即通過KA卡片法[8](與kurosu的“微場景法”[9]相似)最終確定本系統(tǒng)的PDS(Product Design Specifications)，從而產生該研究的系統(tǒng)整體信息架構(圖2)。

圖2 系統(tǒng)架構

最終確定通過運用汽車“主動安全”的四周雷達防撞系統(tǒng)等相關科學技術，實現(xiàn)智能的駕駛教學自動操作和輔助功能，一定條件下使學員可以在沒有教練的車輛指導下完成科目二與科目三的駕駛訓練，在考試場地進行模擬駕考，了解自己的真實駕駛水平，并在取得駕駛證后，運用此系統(tǒng)逐步過渡到在社會道路上自主行駛。另外，此系統(tǒng)需配套設有手機同款APP，用戶回到家后可以溫習當天學習的駕駛相關內容，并且實現(xiàn)考試預約，信息查詢等功能。

3 交互系統(tǒng)原型設計

在利用上述研究方法確立信息架構的基礎上，原型聚焦于交互流程開發(fā)和用戶界面設計，包括中控臺中學員和教練的操作架構和界面設計(圖3)、相關語音庫匯總以及手機app交互架構信息及界面設計(圖4)。最終借助駕駛模擬器和平板電腦來模擬電子原型，對其進行測試，以便高速地進行原型迭代。

3.1 設計原型概述

教練上車后，在中控屏幕通過管理員密碼登錄系統(tǒng)，輸入當日訓練人數(shù)和訓練項目，系統(tǒng)將自動生成當日的訓練計劃，包括每人的訓練次數(shù)和時長。學員刷學員卡上車訓練，中控將進入學員模式，主界面分為“學車模式”、“駕考模擬”、“新手上路”三個模塊，還提供“學習進度”(各項訓練的完成情況查詢)和“學習情況”(學習計劃設置和錯誤集錦回顧)。學車模式包括車輛基礎展示(基礎知識、基本操作)、道路駕駛(科目二和科目三操作提示及教學)、車輛維護及交通安全(科目一和科目四理論知識)等三大教學模塊。

圖3 中控臺高保真交互界面

在用戶進入車輛基礎和車輛維護及交通安全模塊時，車輛處于靜止狀態(tài)，中控通過圖片、動畫、視頻的方式將理論知識進行呈現(xiàn)。進入道路駕駛模塊，車輛處于運動狀態(tài)，中控臺將不再顯示任何信息，以免干擾駕駛，駕駛員所需要的相關視覺信息將通過HUD進行投射，并輔助以相關的語音提示來規(guī)范駕駛流程。當駕駛員操作錯誤時，車輛將通過視覺和聽覺雙重信號進行提示與警告。

當相關訓練結束后，可進入駕駛考試模擬模式，選擇想要?？嫉捻椖?，當車輛行駛到相應項目的考試位置時系統(tǒng)將語音提示考試開始，并在操作結束后告知用戶考試成績以及視頻展示錯誤點，進行正確示范。

在取得駕駛證后，用戶可運用此系統(tǒng)逐步過渡到可以在社會道路上自主駕駛，省去尋找陪練的階段。另外，系統(tǒng)還設有配套手機APP，可以在回家后用手機溫習當天學習的駕駛內容，還可以預約考試、信息查詢等。

圖4 配套手機app高保真交互界面

3.2 設計原型技術支持

針對駕駛員最擔心的安全問題，該系統(tǒng)將運用一系列高端科技，在保障學員安全的前提下進行設計。運用汽車四周雷達防撞技術(包括測速雷達、障礙物探測雷達、自適應巡航控制雷達、防撞雷達、駐車雷達等)了解自身車輛和前方車輛的實時速度，與前車保持安全距離[10]；當檢測到前方道路上可能引起碰撞的危險障礙物時，提早提醒、規(guī)避危險。該技術可幫助駕駛員掃除視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛安全性[11]。同時，該系統(tǒng)還運用汽車安全技術(包括車體前方/后方/側邊碰撞預警和緩解(Crash Mitigation)、車道偏離示警、平視顯示器技術、盲點預警、駕駛疲勞警示和自動剎車控制等[12])，在車輛遇到突發(fā)危險情況時，能自身主動產生制動效果讓車輛減速并剎車，幫助駕駛員避免城市交通常見的低速行駛追尾事故[13]。HUD技術利用光學反射原理，將重要資訊投射在前擋風玻璃上，顯示高度大致與駕駛員的眼睛成水平狀態(tài)，在駕駛過程中將外界景象與HUD顯示資料融合在一起[14]。降低低頭與抬頭之間的事故率，也可緩解眼睛焦距需要不斷調整產生的延遲與不適[15]，最大程度保障安全駕駛。

4 測試與評估

4.1 可用性測試流程

此系統(tǒng)原型可用性測試地點為同濟大學汽車人機交互實驗室。招募的被測人員6位，均為同濟大學學生，其中 2人已經有2年以上駕駛經驗，2人為剛拿到駕駛證的新手，還有2人沒有學習過駕駛。由于此系統(tǒng)將同時針對有駕駛經驗、無駕駛經驗以及剛獲得駕駛經驗的用戶，因此通過包含此三類不同種類的6位被測人員，將使可用性測試的結果更為準確。由于研究重點是駕駛教學新的交互方式，因此測試腳本包括兩個部分：第一項任務為靜態(tài)操作，要求被試者在車輛停止的狀態(tài)下，通過平板電腦模擬車輛中控臺，找到學員模式中車輛基礎教學中“操作桿介紹”進行學習。第二項任務為動態(tài)操作，要求被試者在使用模擬駕駛器駕駛的過程中選擇科目二“側方位停車” 項目，并根據(jù)模擬駕駛器中的具體場景進行學習。由于所有被試者均沒有事先接觸駕駛教學的交互系統(tǒng)經驗，測試前首先進行10 min的系統(tǒng)原型介紹和操作示范，直到用戶對于測試過程和交互模式有初步認知之后才開始進行相關任務流程的測試。

測試中在場3名測試人員對被測者進行分工操作，第一名工作人員告知用戶操作具體流程，并要求被試者使用有聲思維方法，敘述其正在進行的操作和過程中存在的疑惑。第二名工作人員運用紙筆在旁記錄操作者操作過程，第三名工作人員錄制整個測試過程和用戶表現(xiàn)，輔助進行記錄。測試所需設備及流程如圖5所示。原型測試用以尋找系統(tǒng)的設計不足，從而進行設計評估。

圖5 測試所需設備及流程

4.2 設計評估

在6位用戶完成以上任務后，用問卷法調查其對該系統(tǒng)可用性的評價，將該系統(tǒng)的可用性分為效用(清晰度、準確度)、效率(快速性、簡單性、易學性)、滿意度(功能、交互體驗、美觀性)及安全四個維度，讓6位用戶分別對這四項進行評分。評分標準為每個維度1至10分，1分為非常不滿意，10分為非常滿意。從而匯總出可用性測試結果數(shù)據(jù)，如表4。

表4 可用性測試數(shù)據(jù)

通過用戶對系統(tǒng)的可用性評估結果可以看出，6位被測用戶對系統(tǒng)原型均較為滿意。另外，由于此時用戶已熟悉該交互原型的具體操作方式。采用焦點小組訪談的方式，即與被試者自由交談，由于被試者沒有參與前期原型開發(fā)，無經驗干涉，相對于開發(fā)人員更容易找到系統(tǒng)中隱藏的交互問題。經過焦點小組訪談，總結出系統(tǒng)設計中存在的不足之處，進一步改進原型設計，發(fā)現(xiàn)的問題如下：“HUD 上的指示性圖標和操作性圖標過于類似”、“開車時教學系統(tǒng)沒有中斷功能”，并對此進行改正，確定了最終的駕駛教學輔助交互系統(tǒng)原型。

在測試中，用戶在整個工作流中沒有認知障礙和操作困難，通過此交互系統(tǒng)原型，被測者可以流暢準確地完成任務，驗證了此系統(tǒng)的可用性。

5 討論

本文通過前期調研(包括市場現(xiàn)狀及競品分析)、用戶研究(包括建立用戶模型、用戶體驗地圖、服務藍圖以及KA卡片法)、信息構架梳理、設計評估、可用性測試等方法，驗證了HUD視覺操作機制與中控交互界面在系統(tǒng)語音提示下，可以實現(xiàn)駕駛教學輔助功能，并降低用戶操作時的駕駛負荷，提供系統(tǒng)化教學體系。并在此基礎上，提出了基于車載互聯(lián)技術下的駕駛學習輔助交互模型。

此系統(tǒng)采用汽車四周雷達防撞系統(tǒng)、人體感應技術、主動剎車技術、城市安全系統(tǒng)技術、平視顯示器(Head Up Display)技術等相關技術，對車內部進行新的交互設計，保障學生的人身安全。選擇車輛中控臺、前擋風玻璃、內外觀后鏡、儀表盤等部件進行人機交互，能在完成其主要功能的基礎上，增加多種交互方式，使操作更加智能化，簡潔化，人性化。

6 結論

當今社會，我國汽車擁有量正處于疾速增加階段，用戶學習駕駛時對于學車的環(huán)境及標準有所要求。本文針對駕駛學習過程中學員的需求，開發(fā)了基于車載互聯(lián)技術的駕駛教學輔助交互模型，并通過初步驗證證明了其潛力，對相關駕駛學習輔助交互系統(tǒng)設計的理論與應用開發(fā)具有一定的參考價值與借鑒意義。

但此研究的交互機制目前僅處于開發(fā)初期階段，用戶操作時的心理層面因素尚未考慮。建議后期深入研究時，根據(jù)心理學的相關知識，對學員的教學及提示根據(jù)感官刺激的大小和程度劃分為不同等級，以更好地針對學員不同階段的學習?？稍谟柧毘跗诓捎萌斯ふZ音指導與視覺提示相結合的模式；在訓練中期將語音指導變?yōu)槁曇籼崾荆寐曇舸笮『途徏背潭冗M行提示；在訓練后期進行視覺符號提示及觸覺提示[16]；當訓練完成后，學員無需系統(tǒng)提示，如有錯誤操作系統(tǒng)自動記錄即可。