劉雨佳， 王建民， 王文娟， 張小龍

(1.同濟(jì)大學(xué) 設(shè)計(jì)創(chuàng)意學(xué)院, 上海 200092；2.同濟(jì)大學(xué) 藝術(shù)與傳媒學(xué)院汽車交互設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室, 上海 201804；3.賓夕法尼亞州立大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 帕克分校, PA16802)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車和信息、通信等產(chǎn)業(yè)跨界融合的重要載體和典型應(yīng)用，是全球創(chuàng)新熱點(diǎn)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高峰. 隨著汽車技術(shù)發(fā)展，車內(nèi)人機(jī)交互界面(HMI)也在不斷的發(fā)展，尤其在近幾年，車內(nèi)HMI越來越受到用戶以及汽車廠商的重視. HMI設(shè)計(jì)需要經(jīng)歷不斷的測試和改進(jìn)，進(jìn)行實(shí)車測試和評估時(shí)，能準(zhǔn)確地考慮人與汽車、人與界面的人機(jī)關(guān)系；同時(shí)，被測試者會(huì)有最真實(shí)的反應(yīng)，測試也是最有效的. 然而實(shí)車測試的時(shí)間周期會(huì)比較長，耗費(fèi)較大的人力、物力和其他資源，重要的是，會(huì)有一定的安全風(fēng)險(xiǎn). 所以越來越多的設(shè)計(jì)者提出了在駕駛模擬器上進(jìn)行前期的車內(nèi)HMI測試,搭建一個(gè)基于駕駛模擬器的HMI可用性測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境成了一個(gè)急需解決的問題. 雖然目前對于HMI測試的方法已經(jīng)有了很多研究工作，但是針對駕駛模擬器的可用性測試方法還處于探索階段. 本文從物理平臺與軟件系統(tǒng)兩個(gè)維度來考慮搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并提出一個(gè)針對模擬器的HMI測試方法，并以車道偏離警示系統(tǒng)功能為例驗(yàn)證方法的可行性. 通過對可用性測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建，還可以擴(kuò)展到驗(yàn)證基于高級駕駛輔助系統(tǒng)中功能的HMI設(shè)計(jì)，如盲區(qū)監(jiān)測功能等技術(shù).

1 從駕駛模擬器到整體實(shí)驗(yàn)環(huán)境

汽車駕駛模擬器一般是根據(jù)典型汽車的功能需求把汽車零部件與車載儀表盤等屏幕組合在一起，將虛擬駕駛仿真系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用在上面，通過模擬和顯示汽車的基本功能，為駕駛員提供真實(shí)的操作環(huán)境. 科研型駕駛模擬器不僅能保證在極限行駛工況下給駕駛員提供一個(gè)安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還能更便捷準(zhǔn)確地采集到實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)[1]. 大型駕駛模擬器實(shí)驗(yàn)成本高，而小型駕駛模擬器功能具備不完全，因此，進(jìn)行汽車人機(jī)界面設(shè)計(jì)的研究，去搭建中小型科研型駕駛模擬器來進(jìn)行研究具有很好的可行性. 虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的成熟，也極大地推動(dòng)了駕駛模擬器的研究工作，促進(jìn)了可用性評估方法的完善[2]. 但在一個(gè)完整的可用性測試過程中，涉及的不僅僅是模擬器的搭建開發(fā)與被測駕駛?cè)藛T的研究，還包括其他人與人(如：輔助駕駛?cè)藛T與記錄人員等)，人與機(jī)之間的相互關(guān)系. 考慮到HMI測試過程中所有相關(guān)人員與環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，需要搭建一個(gè)基于駕駛模擬器的HMI可用性測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境. 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，包括物理實(shí)驗(yàn)平臺的搭建，系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)、選取與應(yīng)用，考慮相關(guān)人員的相應(yīng)位置關(guān)系，人與機(jī)器的交互關(guān)系，最后通過實(shí)驗(yàn)對其功能進(jìn)行了驗(yàn)證.

2 智能駕駛模擬器的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境功能分區(qū)

在HMI可用性測試中，通常涉及到多角色的相互協(xié)作，所以在考慮實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建的過程中，需要對環(huán)境進(jìn)行功能分區(qū)(圖1). 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中不同功能的需求，將分為4大區(qū)域：接待區(qū)、主測試區(qū)、輔助駕駛區(qū)和操作監(jiān)控區(qū).

2.1.1接待區(qū)

接待區(qū)是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的活動(dòng)區(qū)域. 實(shí)驗(yàn)人員在這里進(jìn)行被試人員的招募與實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)，講解必要的流程與介紹實(shí)驗(yàn)相關(guān)的器材.

2.1.2主測試區(qū)

隨著智能網(wǎng)聯(lián)的發(fā)展，未來智能汽車作為人機(jī)交互的載體，其發(fā)展方向愈加智能化. 在這個(gè)區(qū)域內(nèi)不僅要考慮物理的臺架設(shè)計(jì)，還要考慮人與人、人與臺架的交互方式. 臺架內(nèi)交互區(qū)域的選擇可以從用戶、活動(dòng)和技術(shù)三個(gè)角度著手. 用戶即明確車內(nèi)交互區(qū)域的使用者，被測試人員坐在主駕駛位置，接受由實(shí)驗(yàn)人員發(fā)布的任務(wù)，如有必要的話，還有輔助駕駛?cè)藛T坐在后排，觀察被試者行為，協(xié)助實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行. 測試車前方有環(huán)幕，可以顯示出預(yù)設(shè)的各種道路工況和動(dòng)態(tài)的交通場景. 活動(dòng)指的是用戶在車內(nèi)的主要行為與任務(wù)，不同行為與任務(wù)所涉及到的車內(nèi)區(qū)域也不同. 駕駛員在車內(nèi)最主要的任務(wù)是駕駛，因此和駕駛相關(guān)的信息輸入輸出都集中在駕駛員前方區(qū)域，駕駛員操作最方便的區(qū)域，而其余像空調(diào)調(diào)節(jié)、車窗開關(guān)的操作就設(shè)計(jì)在駕駛員側(cè)方區(qū)域. 技術(shù)的發(fā)展支持了車內(nèi)交互區(qū)域的延伸，而現(xiàn)在的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)更是將交互區(qū)域延伸到了車外，車內(nèi)的可交互區(qū)域也變得越來越多.

2.1.3輔助駕駛區(qū)

在實(shí)驗(yàn)過程中為了營造更加真實(shí)的環(huán)境，需要加入若干輔助駕駛車輛模擬真實(shí)的道路場景. 當(dāng)多輛駕駛車同時(shí)運(yùn)行時(shí)，各輛測試車之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，輔助駕駛?cè)藛T和被試駕駛員可以互相看到其他進(jìn)入同一場景的駕駛車輛，可以配合完成不同的駕駛場景. 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接后，該駕駛仿真系統(tǒng)則可以有更大的靈活性，只要在同一局域網(wǎng)下，則可以任意接入駕駛車輛，實(shí)現(xiàn)多車測試，更加真實(shí)地模擬真實(shí)交通環(huán)境.

2.1.4操作監(jiān)控區(qū)

操作監(jiān)控區(qū)中有記錄人員和測試工程師兩種角色. 記錄人員能夠在觀察屏上看到駕駛者操控硬件設(shè)備的實(shí)時(shí)錄像、場景的全局地圖以及當(dāng)前駕駛車輛的局部地圖，這樣能夠更加清晰地看到駕駛車輛在地圖中的位置信息，并且觀察到車輛周圍的環(huán)境；同時(shí)，也可以通過錄像中駕駛員的動(dòng)作來提出駕駛意見. 在觀察屏中記錄了車輛數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)曲線圖，包括速度、加速度、方向盤轉(zhuǎn)角、剎車、儀表盤、HUD、中控屏等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)曲線圖數(shù)據(jù)保存后與視頻有統(tǒng)一的時(shí)間線，便于后期的數(shù)據(jù)分析.

測試工程師是指在被試測試過程中檢查軟件有沒有缺陷，測試系統(tǒng)是否具有穩(wěn)定性、易操作性等性能，和切換駕駛場景的專門工作人員. 他們保證了實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，并且可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后與記錄人員一起分析數(shù)據(jù).

2.2 智能駕駛汽車臺架設(shè)計(jì)

未來駕駛座艙將為駕駛者提供更高效更便捷的信息操作及多通道的交互方式. 汽車駕駛模擬器對于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與教學(xué)研究具有重要意義，不僅能保障被試者的安全，還能通過實(shí)驗(yàn)獲得與實(shí)車實(shí)驗(yàn)相近的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 本文針對未來駕駛座艙的理念，提出了一個(gè)可變、可調(diào)、可拆裝式的中小型臺架設(shè)計(jì).

2.2.1總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的中小型科研駕駛模擬器主要有基礎(chǔ)支架部分、多屏顯示布局、轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)、電子踏板和轉(zhuǎn)角傳感器等組成.

2.2.2基礎(chǔ)支架設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)支架是承接其他組成部分的重要連接部分，由不同規(guī)格鋁型材組成，彼此通過角件連接. 基礎(chǔ)支架包括基座、支撐架、絲桿腳輪等. 支撐架與基座彼此分離，座椅和屏幕可在基座上進(jìn)行角度與位移的變換. 基礎(chǔ)支架最大特點(diǎn)是便于拆裝和轉(zhuǎn)移.

2.2.3多屏聯(lián)動(dòng)顯示布局設(shè)計(jì)

智能汽車需要準(zhǔn)確感知并理解人類駕駛員意圖并主動(dòng)地介入駕駛?cè)蝿?wù)，還需要通過多通道的交互途徑，整合不同屏幕，在合適的時(shí)間、合適的場景中、傳達(dá)合適的信息給駕駛員，從而提高駕駛體驗(yàn)和駕駛效率. 車內(nèi)交互設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)人與計(jì)算機(jī)界面的交互，計(jì)算機(jī)只有一個(gè)屏幕，所有的交互活動(dòng)都在這個(gè)屏幕上進(jìn)行，但車輛是一個(gè)三維空間，車輛信息無法集中于一個(gè)特定的區(qū)域，因此為了使車內(nèi)繁多的信息更加快速清楚地傳遞給駕駛員以及使駕駛員快速進(jìn)行信息輸入，需要在車輛的三維空間維度上選擇合適的區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后落實(shí)到每個(gè)區(qū)域內(nèi)的具體人機(jī)界面.

共享經(jīng)濟(jì)的到來也給智能座艙帶來了很大的影響，未來座艙更傾向于“艙”的概念，車內(nèi)多屏聯(lián)動(dòng)更趨于“零屏”——艙內(nèi)一切皆為屏. 可定制、個(gè)性化、情感化、數(shù)字化、共享化、多模式的設(shè)計(jì)是未來座艙發(fā)展的趨勢. 通過對車內(nèi)多屏聯(lián)動(dòng)顯示布局與車內(nèi)可交互區(qū)域進(jìn)行拆分與設(shè)計(jì)，大致可以分為以下：儀表盤、中控屏、信息系統(tǒng)顯示屏、HUD、內(nèi)外后視鏡、輔助信息顯示屏、后排屏和車窗屏等,如圖2所示，實(shí)驗(yàn)臺架實(shí)景如圖3所示.

① 儀表盤. 儀表盤是車架內(nèi)最主要的信息輸出空間，車輛各種狀態(tài)信息、系統(tǒng)工作信息、以及駕駛員操作反饋都主要顯示在儀表盤上. 儀表盤位于駕駛員前方視線之下，使得駕駛員能夠較為方便地實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛信息. 由于儀表盤大小有限，因此主要承擔(dān)與駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)的車輛信息.

② 中控屏. 中控屏是信息系統(tǒng)顯示屏上方的一塊屏幕，由于它比信息系統(tǒng)顯示屏高，位于方向盤右側(cè)，因此駕駛員在獲取信息時(shí)不需要低頭，只需要略微轉(zhuǎn)頭便可獲取，因此它相較于信息系統(tǒng)顯示屏更適合顯示一些行駛過程中與駕駛?cè)蝿?wù)相關(guān)或者一些非駕駛?cè)蝿?wù)的信息，比如車輛倒車時(shí)獲取倒車影像顯示在屏幕上.

③ 信息系統(tǒng)顯示屏. 信息系統(tǒng)顯示屏由于其位置不在駕駛員視線主要位置內(nèi)，且距離駕駛員雙手操作位置稍遠(yuǎn)，因此信息系統(tǒng)顯示屏主要承載了一些非駕駛?cè)蝿?wù)信息，如音樂控制、空調(diào)控制、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等.

④ HUD. 車輛駕駛中執(zhí)行額外的任務(wù)或汽車界面信息過載會(huì)對駕駛員駕駛產(chǎn)生不利影響，特別是在當(dāng)駕駛員工作負(fù)載已經(jīng)很高或駕駛員具有較低的響應(yīng)能力的時(shí)候. HUD顯示的好處就是它直接出現(xiàn)在駕駛員視線前方位置，避免了駕駛員低頭或者轉(zhuǎn)頭，因此信息可以被快速獲?。煌瑫r(shí)駕駛員仍然可以繼續(xù)關(guān)注前面路面信息. 因此一些簡要的導(dǎo)航和緊急信息可以通過HUD顯示呈現(xiàn)給駕駛員，使駕駛員最快地獲取情況，從而及時(shí)做出反應(yīng).

⑤ 內(nèi)外后視鏡. 內(nèi)外后視鏡是駕駛員獲取后方信息的主要方式，但駕駛員視線仍然存在盲點(diǎn)，而盲點(diǎn)信息最主要影響駕駛員變道行為，因此在變道場景的設(shè)計(jì)中，可以將盲點(diǎn)信息與內(nèi)外后視鏡結(jié)合起來設(shè)計(jì)考慮，使駕駛員在查看后視鏡的時(shí)候立即獲得周圍環(huán)境信息，減少因?yàn)槊c(diǎn)信息造成的危險(xiǎn)情況.

⑥ 輔助信息顯示屏. 輔助信息顯示屏承擔(dān)一些輔助設(shè)置信息的功能，例如娛樂功能，一般由副駕駛員操作，這樣就能使用單獨(dú)屏幕而不會(huì)相互影響，實(shí)現(xiàn)多行為操作. 或是將其與儀表盤、中控屏結(jié)合，形成“一字屏”，整體更加趨于一體化.

⑦ 后排屏. 后排屏是放置在前排座椅的頭枕后部的顯示屏，在模擬器中可以給乘客播放視頻、游戲娛樂等用途，也可以給輔助駕駛?cè)藛T使用以協(xié)助測試者.

⑧ 側(cè)窗屏. 整體側(cè)窗屏的概念傾向于針對未來駕駛座艙，座艙的側(cè)立面都可視作側(cè)窗屏. 座艙里人員在座位上可以通過生物交互、全息交互、語音交互等操作整體側(cè)窗屏以切換自己想要的模式(例如旅行模式、辦公模式、親子模式等)，情感化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同的群體的不同需要. 側(cè)窗屏還可以延伸到車外，通過指紋、面容ID、移動(dòng)端控制來實(shí)現(xiàn)解鎖汽車. 針對局部的屏幕，像是主駕駛?cè)藛T旁的側(cè)窗屏，可用作查看盲點(diǎn)區(qū)域和呈現(xiàn)附近信息，為用戶提供更多地多方位導(dǎo)航信息.

3 實(shí)驗(yàn)平臺軟件系統(tǒng)構(gòu)架

此實(shí)驗(yàn)平臺軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是基于開發(fā)引擎——Unity3D平臺，對汽車基礎(chǔ)功能進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)汽車虛擬駕駛仿真系統(tǒng)，模擬不同交通環(huán)境下車輛的駕駛行為，實(shí)現(xiàn)具有可交互性和高擴(kuò)展性的虛擬駕駛行為[3].

為實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)，需要滿足以下的功能需求：① 汽車功能模擬. 能基本實(shí)現(xiàn)一個(gè)典型的汽車具有的功能. ② 汽車駕駛場景演示. 將汽車初始狀態(tài)以及智能車輛的產(chǎn)生位置和數(shù)量進(jìn)行不同的組合，形成不同交通環(huán)境下的駕駛場景. ③ 局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接. 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接后，該駕駛仿真系統(tǒng)則可以有更大的靈活性，只要在同一局域網(wǎng)下，則可以任意接入駕駛車輛，實(shí)現(xiàn)多車測試，更加真實(shí)地模擬真實(shí)交通環(huán)境來進(jìn)行駕駛安全教育. ④ 觀察屏. 駕駛?cè)藛T或者其他人員能夠在觀察屏上看到駕駛者操控硬件設(shè)備的實(shí)時(shí)錄像、場景的全局地圖以及當(dāng)前駕駛車輛的局部地圖，這樣能夠更加清晰地看到駕駛車輛在地圖中的位置信息，并且觀察到車輛周圍的環(huán)境. 虛擬駕駛仿真系統(tǒng)按照實(shí)現(xiàn)的功能模塊可以劃分為測試車模塊、環(huán)境場景與交通設(shè)置兩大部分，整體功能框架圖如圖4所示.

測試車模塊主要用來展示汽車的基本功能和結(jié)構(gòu)能. 汽車構(gòu)造系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大且復(fù)雜的系統(tǒng)，為了更好地建立汽車的仿真模型，給汽車駕駛場景的建立提供完整的汽車功能模型，對汽車構(gòu)造系統(tǒng)進(jìn)行了抽象簡化與建模[4]. 測試車與輔助車的輸入方式不僅有油門、剎車、方向盤、轉(zhuǎn)向，同時(shí)還有智能的交互輸入方式——手勢交互與語音交互. 系統(tǒng)收集到測試車的信息后，可以反饋到智能駕駛座艙里的屏幕中. 多輛測試車之間通過局域網(wǎng)連接，駕駛?cè)藛T可以看到其他駕駛?cè)藛T駕駛的車輛.

環(huán)境場景與交通設(shè)置模塊主要為汽車提供駕駛環(huán)境，包括聲音、天氣、場景、智能車輛、道路、天空盒、等模型，還對建筑物等模型設(shè)置碰撞體，同時(shí)設(shè)置智能車輛在不同場景中的行駛路線、速度和數(shù)量，盡量符合真實(shí)駕駛環(huán)境. 周圍環(huán)境與設(shè)施包含場景中虛擬的駕駛車輛，紅路燈、建筑房屋、地形樹木等交通輔助設(shè)施. 收集的數(shù)據(jù)信息主要為縱向數(shù)據(jù)(速度、加速度、位置等)、橫向數(shù)據(jù)(方向盤轉(zhuǎn)角，水平偏移等)和狀態(tài)信息(高級輔助駕駛系統(tǒng)、道路環(huán)境等)[5-6]. 后期分析時(shí)可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)需求，遴選所需數(shù)據(jù).

4 基于模擬器的智能駕駛汽車LDW功能的HMI測試方法分析

隨著大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算等技術(shù)等不斷發(fā)展，推動(dòng)了汽車的自動(dòng)化和智能化，越來越多的汽車正在開發(fā)ADAS. 通過收集數(shù)據(jù)，識別，檢測和跟蹤靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的對象，并結(jié)合導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)以執(zhí)行系統(tǒng)操作和分析，從而讓駕駛?cè)藛T提前察覺到可能發(fā)生的危險(xiǎn)，有效提高了汽車駕駛的舒適性和安全性. 上述的測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境可以適用ADAS中的各項(xiàng)功能，以下以LDW為例分析HMI的測試方法.

4.1 LDW功能分析

LDW通過在汽車上的一個(gè)物理按鍵被激活，如果駕駛員在駕駛過程中偏離了原來的行駛車道，但沒有轉(zhuǎn)向操作(如打轉(zhuǎn)向燈)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號警示，從而減少因車輛偏離行駛車道而造成的交通事故[7]. 常見的 LDW警報(bào)方式有在儀表盤及HUD的提示、聲音、方向盤的振動(dòng)、方向盤的回正力、安全帶的縮緊等.

4.2 基于LDW功能的HMI測試實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)假設(shè)在使用LDW功能后，不同的縱向駕駛速度下對系統(tǒng)可用性、駕駛員心理、行為因素有不同的影響.

4.2.1場景設(shè)計(jì)

在對LDW進(jìn)行應(yīng)用場景設(shè)計(jì)前，要先確定測試法規(guī)，這里選取的美國高速公路安全管理局NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)制定的標(biāo)準(zhǔn). 車道線的寬度在 10～15 cm 之間，車輛兩側(cè)分別為黃色不連續(xù)虛線與白色連續(xù)實(shí)線. 主要場景選定直道左偏,如圖5所示. 車輛在最早報(bào)警線(距離車道線0.75 m)與最遲報(bào)警線(距離車道線0.30 m)之間發(fā)出警報(bào)，對應(yīng)屏幕上的界面隨著發(fā)生改變，并且伴隨著語音提醒.

針對 LDW 的HMI測試，這里主要測試了三種縱向速度下的被試行車反應(yīng). 車輛以縱向速度分別為40，55和70 km/h的速度進(jìn)行測試，允許在±2 km/h之內(nèi). 只要車輛在最早報(bào)警線與最遲報(bào)警線之間發(fā)出警報(bào)即視此次測驗(yàn)為有效.

當(dāng)被試開啟LDW功能以指定駕駛速度在當(dāng)前車道平穩(wěn)行駛后，因無意識車道偏離受到HUD上界面提示后，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使車輛回正，界面提示消失, 如圖6所示. 每位被試一共以3次測試每完成一次測試，填寫系統(tǒng)可用性量表(SUS)、總體工作負(fù)荷量表以及進(jìn)行簡短的實(shí)驗(yàn)后訪談.

共有12名被試參與了這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，5名男性、7名女性. 他們年齡在20～30歲之間，平均年齡24歲(SD=3.3),駕齡在一年以上. 并且，被試沒有眼疾或行為上的疾病. 測試前介紹了LDW的功能，并進(jìn)行了10～20 min的練習(xí)以熟悉模擬器的駕駛.

4.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測量

此次實(shí)驗(yàn)在上述可用性測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成. 實(shí)驗(yàn)裝置主要硬件部分如下：① 一套羅技G29：包括方向盤和三腳踏板，被試通過方向盤上的物理按鍵開啟LDW功能；② 一臺計(jì)算機(jī)：控制G29駕駛模擬器，供被試使用；③ 三臺顯示器：用于操作監(jiān)控區(qū)實(shí)驗(yàn)人員觀察實(shí)驗(yàn)場景與數(shù)據(jù). 實(shí)驗(yàn)裝置軟件部分為Unity 5.0及Unity相關(guān)插件：營造真實(shí)的駕駛環(huán)境. 車輛速度、THW值、方向盤轉(zhuǎn)角、剎車、加速等駕駛信號可以通過Unity獲得并導(dǎo)出.

4.2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)模擬器采集的回正時(shí)間數(shù)據(jù)可知，不同速度下的平均回正時(shí)間有著顯著的差異, 如圖7～8所示. 經(jīng)過對比分析，40 km/h速度下，回正時(shí)間為4.1 s，高于70 km/h速度下1.0 s. ANOVA(α=0.05)檢驗(yàn)了3組數(shù)據(jù)之間的顯著的差異性(F(2,33)=43.80,p<0.05).

系統(tǒng)可用性量表SUS是廣泛用于測試產(chǎn)品、系統(tǒng)的可用性的量表，具有很高的信度. 其包含十項(xiàng)題目，奇偶題目穿插正面積極與負(fù)面消極描述，5點(diǎn)量表(1為強(qiáng)烈反對，5為非常同意). 得到原始數(shù)據(jù)后需將其轉(zhuǎn)化為百分制的分?jǐn)?shù). 將12名被試的可用性量表總分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表、三組速度的對比分別如圖9～10所示.

速度為40 km/h的平均得分為74.0分(SD=10.6)，高于55 km/h速度下得分69.1分(SD=9.61)與70 km/h速度下得分66.3分(SD=10.7). 說明參與實(shí)驗(yàn)的被試人員認(rèn)為低速時(shí)LDW功能的體驗(yàn)更好些.

根據(jù)上述結(jié)果與試驗(yàn)后訪談情況，被試在不同駕駛速度下使用LDW功能有著顯著的差異，表現(xiàn)在：速度越高時(shí)，心理負(fù)荷增高，界面可用性略降低，同時(shí)回正時(shí)間明顯減少. 因此，在設(shè)計(jì)LDW的HMI時(shí)，應(yīng)注意盡量避免過多占用被試的行為資源，簡潔明了為主，同時(shí)提高系統(tǒng)性能，增強(qiáng)系統(tǒng)可用性.

5 結(jié)束語

通過分析汽車人機(jī)界面可用性測試中人與機(jī)器之間的相互關(guān)系，設(shè)計(jì)了未來智能駕駛臺架，并搭建了一個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)測試環(huán)境. 梳理了基于駕駛模擬器的HMI測試方法，最后以LDW功能為例驗(yàn)證了測試實(shí)驗(yàn)環(huán)境的合理性，為未來的汽車HMI測試方法提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支持.