基于ADAS技术HMI设计

ADAS技术介绍

ADAS是高级驾驶辅助系统，利用安装在车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。

目前产品主要有电子警察系统ISA （Intelligent speed adaptation或intelligent speed advice）、车联网（Vehicularcommunication systems）、自适应巡航ACC（Adaptivecruise control）、车道偏移报警系统LDWS（ Lanedeparture warning system）、车道保持系统（Lanechange assistance），碰撞避免或预碰撞系统（Collision avoidance system或Precrash system）、夜视系统（Night Vision）、自适应灯光控制（Adaptivelight control）、行人保护系统（Pedestrian protectionsystem）、自动泊车系统（Automatic parking）、交通标志识别（Traffic sign recognition）、盲点探测（ Blind spot detection） ，驾驶员疲劳探测（Driverdrowsiness detection）、下坡控制系统（Hill descentcontrol）和电动汽车报警（Electric vehicle warningsounds）系统。

汽车安全技术发展历程

为了帮助驾驶员安全、舒适地行驶，ADSA必须通过清晰的人机交互界面（HMI）向驾驶员传递及时、准确、简明的信息，辅助驾驶员识别交通环境中存在的危险，且不增加驾驶员的认识负荷。

HMI-人机交互界面

Human Machine Interaction，简称HMI，又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换，简单地理解：输入与输出。

汽车人机交互方式发展历程

电子机械、物理按键交互优缺点

优点：

• 安全性比较好，并且随着操作时间积累能够形成肌肉记忆或者下意识控制。

缺点：

• 随着用户对汽车的需求越来越多，在有限的控制面板，增加按键数量慢慢满足不了用户实际需求。

• 由于物理按键属性，只能把所有的功能按键陈列式出来，在某种程度增加产品使用难度。

触摸操作交互方式优缺点

优点：

能够在有限的面积里容纳无限功能模块，最大程度满足用户的对汽车新功能需求。触摸屏可以实现功能按照层级关系进行排列，产品功能划分会更加清新，更加方便驾驶员进行操作。

缺点：

触摸屏操作缺少肌肉记忆，需要执行某些命令时，用户需要低头界面的内容，不得不一直依靠视觉反馈，而不能随着时间形成一种肌肉记忆或者下意识控制，在某种程度，增加驾驶过程中安全的隐患。

Disny研究的基于触摸屏的肌肉交互，但现在这种情况或许也会有解决方法，看起来和汽车行业毫不相关的迪士尼的研究室用一种触觉渲染算法模拟3D 几何特征，比如（凸起、山脊、边缘和纹理以及触摸板表面）。如果这个算法被很好的应用，司机就可以随着时间不断强化肌肉记忆或者“感觉”控制，了解更多。

手势交互操作方式

手势界面（Vision-Based Gesture Interface，VBGI），与传统的WIMP交互方式相比手势交互能够使用户摆脱鼠标键盘的束缚而采用一种更加自然、无约束的交互方式，从而提供给用户更大的交互空间、更多的交互自由度和更逼真的交互体验。优点：能够为用户提供更加自然、高效手势交互效果

难点：非接触导致界面设计中一个关键问题。促进手势交互操作快速发展的两个关键技术：微软Kinect与leapmotion，kinect产品能够实现远距离操作，leapmotion能够实现近距离的操作，在虚拟世界里使用您的双手探索全新体验。

Kinect

leapmotion

三维交互设计，在定义手势功能时候需要，注意以下三个关键点：

1：时间，手势交互是非接触，那么用户在感应范围停留时间多久，才算激动产品功能；

2：空间，产品可感应范围多大，才有效；

3：避免疲劳，尽可能为用户提供舒适交互空间范围；

随着体感交互技术不断成熟，现在技术实力好的汽车公司，如宝马、奔驰——梅赛德斯、哈弗，等，已推出体感交互汽车。

HUD、VR-HUD交互操作方式

AR-HUD,通过在真实的外观视野中嵌入虚拟提示（增强），使驾驶员能够直觉式地识别他所看到的前方道路情况。增强现实抬头显示器在实际情况显示基础上增加了图像，恰当地嵌入到驾驶员观察的环境中，将图像提示语现实路况无缝准确滴融合。

AR-HUD可以实现由两个不同投影距离生产的投影面，其也被称为近投影或状态投影面，和远投影或增强投影面。近景投影出现在驾驶员强的发动机罩末端，能够显示驾驶员所选的状态信息，如即时速度、有效距离限制如禁止超车和限速、或ACC当前设置。

HUD/VR-HUD+语音交互操作将是相对好的解决方式，HUD/AR-HUD最大程度降低占用驾驶员的视觉成本；语音交互能够带来两个好处：一种是实现无 UI 设计，让驾驶员可以自由地与 HMI 交流，最大程度降低占用驾驶员的触觉成本，从而让驾驶员的注意力更加集中，提高驾驶安全性。

生物识别

随着指纹识别、人脸识别技术不断成熟，用户对汽车的安全性与个性化要求越来越高，生物识别技术在汽车HMI设计中将得到广泛应用。

智能识别

智能识别，通过检测驾驶员的脸部表情，判断驾驶员是否疲劳驾驶，从而进行准确提示，是否自动驾驶或停车休息，2016年tesla已推出自动驾驶，无人驾驶离我们还远嘛。

HMI界面设计发展趋势

扁平化

扁平化设计更加有助于交互动效、数字可视化界面实现。在复杂变化多端的车载应用环境下，强光与弱光、白天与黑夜、并且加上驾驶过程中抖动，颜色应用方面尽可能用深色为主，浅色为辅，最大程度减少外界对产品使用干扰。界面设计尽可能偏向强对比。

数字化/图形化

随着HUD/AR-HUD、体感交互、多点触控OLED曲面显示屏技术不断发展，界面逐步偏向数字化与图形化。

个性化

随着用户对汽车消费要求越来越高，为了最大程度满足用户个性化需求，用户可以不仅仅根据自己的性格爱好进行自定义HMI界面风格，同时可以根据自己对产品功能使用频率进行定义产品功能摆放的位置。

多通道交互

软件与硬件结合、双机互联、手势操作、VR-HUD、生物识别、智能识别，半自动驾驶、无人驾驶，将是HMI未来发展趋势。

NUI界面

nature user interface是自然用户界面，简称UNI。随着多点触控OLED曲面显示屏、体感交互、HUD、AR-HUD技术不断成熟，汽车应用环境逐步实现无处不是界面。汽车未来不仅仅是代步工具，还将是信息消费、娱乐消费空间。

HMI设计原则

扁平

视觉扁平

去掉多余装饰，化繁为简，以产品功能为导向；信息输出尽可能简洁明了。信息分类，第一类是最重要的信息，诸如导航、急转、限速、偏离、警告提示信息，等，会投影到抬头显示器上；第二类和第三类信息则分别显示在仪表盘和娱乐系统中。

信息框架扁平

尽量通过最少操作步骤让用户达到ta的目的。

交互方式扁平

在车载应用环境里，能够通过单击完成，尽量不要应用长按、双击，因为ta门相对于单击来说，占用驾驶员的时间成本较高。

一致性

一致性，不仅仅提高产品品牌形象，还能够有效地降低用户学习成本与记忆成本。

视觉一致

包括导航颜色、文字、导航、按键、等不同控件，一旦控件被定义好它的功能之后，在这个产品设计中，相同功能就需要使用同一控件。

交互一致

为了方便用户更加容易了解与记忆产品使用意图，交互方式尽可能接近现实物理与尊重用户固有使用习惯。

Less is More（少就是多）

视觉简洁

界面尽可能去掉多余的装饰，化繁为简，尽可能降低驾驶员的认知负荷。对于HMI设计开发团队来说，核心工作之一就是避免驾驶员的分神分心。信息并不是显示越多越好，如果把一大堆信息反映在前风窗玻璃上，反而会遮盖驾驶员的视野。因此，如何把精选信息在合适的时间以合理的方式进行投射才是根本。

功能定义

产品研发切忌进行功能堆砌、避免盲目进行同行抄袭。产品功能定义，一定要以目标用户潜在需求进行深度挖掘，解决用户实际痛点。

层级关系明确

需要根据产品功能的主次层级进行合理排版，把重要的功能凸显，次要的功能进行隐藏。如：阿里云旗下的智能后视镜“天之眼”，它的桌面采用DIY设计方式，驾驶员可以根据自己对产品功能使用频率，进行定义它桌面功能；并且把左边大面积留给重要的功能，行车记录、电子导航。

安全性

车载交互方式越来越多，任务分配时需要结合用户特殊应用环境选择合理交互方式，尽可能少占用驾驶员的资源，提高驾驶安全。如：提示类型的信息可以通过AR-HUD技术进行实现，尽可能确保驾驶员视线不偏离道路

遂心应手

使用频率比较高的功能，尽可能为用户提供多通道交互操作，驾驶员可以根据自己的实际情况进行选择，尽可降低驾驶员的负荷。