汽車人機交互類附件智能化研究

張享

（奇瑞汽車股份有限公司，上海 200000）

主題詞：附件 人機交互 智能升級 高級感

縮略語

FOTA Firmware Over-The-Air

SOTA Software Over-The-Air

UWB Ultra Wide Band

NFC Near Field Communication

GPS Global Positioning System

SOA Service-Oriented Architecture

API Application Programming Interface

1 前言

隨著軟件定義汽車時代的到來，汽車內(nèi)各類傳統(tǒng)開關(guān)、旋鈕等非自定義人機交互產(chǎn)品逐漸被傳遞信息更豐富的屏幕所取代[1]，置身于這樣的智能座艙中，高級感與現(xiàn)代感撲面而來[2]。

然而，高級感與現(xiàn)代感的定義是動態(tài)的、時效性的，而非一成不變的。多個屏幕的解決方案也同樣帶來因?qū)蛹壿^多導(dǎo)致用戶在駕駛過程中不敢點按屏幕內(nèi)的菜單、較多功能設(shè)置項被永久遺忘、交互方式單一、眼部疲憊等一系列新問題[3-4]。

為了解決以上問題，并提前布局未來幾年的具備更高級的智能化座艙，需要在更多維度、更多場景進行人機交互的加強[5]，解決用戶痛點、創(chuàng)造車內(nèi)新需求，為乘客、車輛周邊環(huán)境提供一個安全、舒適、環(huán)保的空間[6-8]，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)萬物互聯(lián)、軟件定義汽車、高階輔助駕駛、無人駕駛等成熟概念推進人機交互類附件的智能化[9]。

2 用戶需求確認

2.1 尋找終端用戶問題與痛點

根據(jù)現(xiàn)有量產(chǎn)車售后市場反饋，充分總結(jié)現(xiàn)存的功能性問題與缺失，例如，大屏黑屏或損壞后，沒有實體按鍵，如何解決用戶開啟空調(diào)、了解續(xù)航里程等問題。通過系統(tǒng)性的總結(jié)問題，如果利用已有的硬件遠程升級軟件仍無法解決問題，就需要增加輔助的附件來優(yōu)化用戶的體驗[10]。這樣，每個問題的解決方案將會是開放式的，或許會為下一代車輛的購買者帶來不一樣的體驗，也從一定程度上提高了車輛的更新迭代速度。

2.2 加強用戶體驗

在智能座艙中，已存在較多的控制器與傳感器，在現(xiàn)有功能涉及人機交互過程進行優(yōu)化。多維度的人機交互可以在視、聽、嗅、觸、味、甚至電觸感等全方位立體感知上下功夫[11]。

另外，智能設(shè)備小型化的也是探索的一條路徑[12]，例如，當(dāng)用戶未攜帶手機、手環(huán)、鑰匙等智能設(shè)備場景下，且該用戶對生物特征隱私有抵觸情緒的，可以附著在身體上，同時又不影響用戶本人的任何生活動作，做到無視存在，但有恰到好處的實現(xiàn)功能。這類附件類產(chǎn)品會存在巨大的市場空間。

2.3 創(chuàng)造新需求

在車輛多維度的智能座艙空間內(nèi)，不斷為用戶創(chuàng)造新的使用需求，通過人群、性別、需求等分類篩選出用戶可能存在的新需求，并列舉出可能使用的附件類型。如表1示例。

表1 分類篩選用戶需求

3 用戶使用場景確認

3.1 行駛場景

用戶駕車行駛的過程是車輛最常見的應(yīng)用場景。分析各個車上位置的乘客及外部人員的場景，總結(jié)用戶的動作特征。歸類舉例如表2。

表2 行駛場景車載人員動作

3.2 靜止場景

用戶在靜止的車輛內(nèi)外的場景也是一種常見使用場景，而且隨著電動汽車的普及，電動車充電時間遠大于汽油車加油時間[13]，不可以跟隨過去經(jīng)驗忽略加油等待時間。因此，有必要對靜止場景進行篩選分類，識別靜止場景下車載人員可能存在的動作。見表3。

表3 靜止場景車載人員動作

4 附件實現(xiàn)原理分析

4.1 外觀機械模型分析

根據(jù)上述2章節(jié)針對用戶使用車輛的需求、場景描述，綜合全局地分析適合其實現(xiàn)的機械結(jié)構(gòu)、外觀造型、感官類型。本文主要按照五感作為分類依據(jù)，分為已存在的產(chǎn)品和新創(chuàng)造的設(shè)備。表4中描述的感官對應(yīng)產(chǎn)品類型僅為已存在的、在車上可能會使用的產(chǎn)品，而實際上遠不限于這些產(chǎn)品類型。新創(chuàng)造的設(shè)備可由從業(yè)人員根據(jù)上述章節(jié)中的方法論，設(shè)計出新類別的可靠產(chǎn)品。

表4 感官對應(yīng)產(chǎn)品類型

4.2 網(wǎng)絡(luò)連接方式分析

根據(jù)用戶場景與需求，全局分析該附件可以適配的網(wǎng)絡(luò)連接拓撲形式，主要分為連接到中央網(wǎng)關(guān)主從式、無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)[14]、環(huán)形、星型等其他種類適合移動類型的拓撲形式[15]，根據(jù)實際需求采用有線或無線、高速或低速、遠距離或近距離的具體方案，見表5進行選擇。

表5 車內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)連接方式

4.3 硬件模型分析

與4.1、4.2章節(jié)同步，根據(jù)上述2章節(jié)的場景描述，設(shè)計附件自身零件級的電子硬件功能冗余。通常情況下，先安置較多的電子器件，然后再做減法進行刪除元器件。實際的硬件類型不限于以下表6所述，且很多硬件類型已集成在一塊芯片上，為開發(fā)者提供了更成熟的選擇[16]。

表6 硬件類型

4.4 軟件模型分析

綜合4.1、4.2、4.3這3個章節(jié)搭建出的物理平臺，分析軟件所需要的功能模塊和已存在的標(biāo)準化驅(qū)動模塊。軟件定義汽車時代，有別于過去的軟件設(shè)計方法，面向服務(wù)的設(shè)計理念也應(yīng)賦能到智能附件產(chǎn)品，盡可能實現(xiàn)類似于鼠標(biāo)、鍵盤在個人計算機領(lǐng)域的通用化、即插即用、熱拔插（包括無線產(chǎn)品），實現(xiàn)低耦合、高內(nèi)聚的編程理念[17]。對于較復(fù)雜的多設(shè)備人機交互類附件，可以采用分布式操作系統(tǒng)，如鴻蒙OS等，而不必專門為單一類別的零件設(shè)計操作系統(tǒng)或無操作系統(tǒng)的單片機類產(chǎn)品。同時，智能化的附件產(chǎn)品又可以較容易地適配各種操作系統(tǒng)的車機、主機。軟件模塊選擇見表7。

表7 軟件必選可選模塊

針對整車級的SOA面向服務(wù)架構(gòu)，每個附件的動作都是作為一個服務(wù)[18]，主機廠或軟件平臺方可根據(jù)安全與隱私考量，選擇性開放一些熱門的API，設(shè)定新的標(biāo)準或遵從已存在的成熟標(biāo)準，實現(xiàn)車輛可選附件的通用化和開放性，讓更多軟硬件開發(fā)者參與到智能化車輛的升級大潮中。

由上述各章節(jié)已探索出一些發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛯＠抻谏婷芗毠?jié)，不便展示，但讀者依舊可以根據(jù)本文提供的涉及思路和方法論，創(chuàng)造發(fā)明出更多靈活的有價值的車載附件產(chǎn)品。

5 結(jié)束語

未來多智能屏占領(lǐng)用戶視線的大趨勢不可逆轉(zhuǎn)，與此同時，軟件定義汽車帶來的功能的指數(shù)級上升，也是大勢所趨，但基于屏幕的較為單一的視覺和聽覺感知不足以承載排山倒海而來的功能提升，用戶往往會茫然于過多功能而入口只有大屏與語音的尷尬境地，因此，各個消費層次的用戶需要更多的智能化附件設(shè)備來支撐用戶多維度、多感官、多場景的多元化需求?；赟OA架構(gòu)的軟硬件的彈性設(shè)計也留給主機廠、供應(yīng)商、第三方開發(fā)者等一系列全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)以億計的市場想象空間。