基于情境感知的電動汽車儀表板設計研究

謝芳 石小濤

摘要：隨著全球汽車行業在能源和環境限制、用戶體驗、效率和創新方面的競爭日益激烈，乘用車內飾正在經歷一場從傳統燃油汽車向電動汽車的重大轉型。在汽車儀表板設計中，情境感知技術可用于識別駕駛員的需求、行為和偏好，并感知不同儀表板對駕駛員的影響。文章基于情境感知方法，探索用車時的用戶情境、環境情境、設備情境和社交情境等，根據眼動實驗和感性工學的理論方法，進一步研究汽車儀表板外觀造型意象特征與用戶感知的關系。首先收集用戶在設備情境下對電動汽車儀表板的感知評價，其次分析用戶對儀表板外觀意象特征的偏好和需求，最后基于研究結果提出一些關于電動汽車儀表板設計的建議和結論。文章的研究目標是為電動汽車制造商和設計師提供情境感知在儀表板設計中的應用價值，找到用戶感知與外觀意象特征之間的關系，推動電動汽車內飾設計的創新和發展。經過研究發現，情境感知理論有助于剖析駕駛人員的特征和行為，能為汽車內飾造型的未來發展方向和設計思路提供參考。

關鍵詞：電動汽車；內飾；儀表板；情境感知；眼動實驗；感性工學

中圖分類號：U463.7；U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）13-0-03

1 情境感知相關研究

1.1 情境感知理論

情境被定義為一組信息，這些信息共同描述了為滿足用戶需求而采取的適當行為。情境感知理論認為，人的行為和感知會通過對環境的感知和理解不斷進行調整。個體會根據當前情境中的特定信息，對環境進行感知和解釋，并根據這些感知信息來作出一定的行為和反應［1］。

1.2 汽車領域里情境感知的應用

在汽車行業中，有很多學者使用了情境感知理論進行研究。如2016年，張超和趙江洪通過情境感知理論，研究用戶的思維特征反應，并將其最終應用于汽車導航的交互界面設計中；2021年，楊忠邑基于情境分析了智能駕駛各場景中手勢交互并進行手勢定義、手勢引導及手勢反饋設計，最終對設計方案進行驗證與優化；2021年，陳熠璇研究情境因素對人類的影響，分析情境感知的信息傳遞過程，探討了被試者的視覺中心和眼球掃視規律等方面，并以此為依據進行了車載交互界面設計。

2 情景感知在電動汽車內飾設計中的應用

2.1 電動汽車內飾功能結構分區

電動汽車內飾的功能結構分區大致可以分為駕駛操作區域、副駕駛員區域、成員座椅區域、休閑娛樂區域、空調系統和通風口區域五個部分。

2.2 電動汽車內飾設計中的情境信息分類

第一，用戶情境信息：包含駕駛員和乘客的身份、需求和行為，以及他們的個人偏好和駕乘體驗。

第二，環境情境信息：包含車內外環境的情況，如車內溫度、噪聲、氣味、燈光、氣象和路況等。

第三，設備情境信息：包含車內設備的種類、布局、功能和易用性，如觸控屏幕、語音助手、導航等設備的布局、大小、操控方式等。

第四，社交情境信息：包含駕駛員和乘客之間的互動和各種社交行為，在內飾設計中，可以考慮營造一個舒適、輕松、安全的社交環境，以優化使用體驗。

根據實際情況，設計師可以更加具體地考慮每一類信息，并結合用戶研究和數據分析，制訂出更適合用戶的設計方案。本文集中討論設備情境，針對汽車儀表板造型與用戶感知進行研究。

3 用戶感知與汽車內飾儀表板外觀造型之間的關系

針對汽車儀表板造型設計，對其基本元素組合進行分解再重構，并將其設計形式轉化為設計元素，使用眼動實驗確立興趣區域。針對用戶感知這一方面，則借助感性工學的方法，探索其與產品外觀意向之間的關系，并以此為基礎設計出符合用戶情感的產品。

3.1 前期準備

3.1.1 儀表板樣本的確定與分析

采用文獻閱讀法和歸納分類法，按照不同的電動汽車品牌和產品型號，收集了223張視角統一的高清正面圖。

3.1.2 代表樣本的篩選

根據問卷調查法，累計收到樣本215份。將來自汽車內部的各個儀表板出現頻率大于10%的圖像進行排列，在全部去色、P圖后，最終產生了9個樣本。

為了便于分析，汽車儀表板的主要組成部分可以分為以下六個興趣區域（Area of Interest，AOI）：AOI-1

中控屏、AOI-2中控臺、AOI-3方向盤、AOI-4儀表盤、AOI-5 IP覆蓋件以及AOI-6出風口（見圖1）。

3.2 眼動實驗

采用Tobii Pro Glasses2眼動儀和兩臺計算機。選取30名男女均等的高校在校師生，均有駕照，視力或矯正視力正常。記錄人員兩名，安排一人負責操作電腦和把握流程，另一人主要負責調試和記錄。電腦連接顯示設備，負責E-prime主程序運作。首先，保證在屏幕正中央位置出現注視點+1000ms；其次，當注視點慢慢消失后，樣本1逐漸顯現，此時被試要求開始描述該樣本；10s后屏幕顯示黑屏，再過2s后進入樣本2，依次重復［2］。

3.3 眼動實驗數據

據表1數據及圖2熱圖上的顏色深度和紅色區域的面積顯示，被試者常將目光聚焦于AOI-4儀表盤的控制面板上，其次是AOI-3方向盤，再次是AOI-1中控屏和AOI-2中控臺，最后是AOI-5 IP覆蓋件和AOI-6出風口。由此可見，IP覆蓋件、儀表盤、中控臺、方向盤、中控屏等區域最能夠影響用戶感知意向偏好。

針對這五個部件進行感性工學研究。對五個特征區域的設計風格進行分析，篩選出具有典型代表性的特征。每個部分總結出四個設計特征，最終結果見表2。

3.4 用戶感知評價實驗

3.4.1 感性意象詞匯的篩選

本文采用訪談法和文獻閱讀法，從各種途徑獲得意象詞共計90個，排除表達不盡合理、意義相近以及語意描述含混不清的詞匯，篩選組合得到24對形容詞，如圖3所示。

筆者制作了一份調查問卷，要求200名受訪者選擇他們認為最適合描述汽車內飾風格的形容詞，得票數最高的詞成為較精確的感性詞。如圖3所示，最終篩選出“科技的—守舊的”“舒展的—緊湊的”“簡約的—復雜的”“大眾的—個性的”“厚重的—輕巧的”“創新的—沿襲的”這六組典型感性詞。

3.4.2 感性語意詞的主成分分析

采用最大方差旋轉法對所有感性詞數據的因子空間進行構建，提取到四個特征值數值大于1的因子。而這四個就是主成分因子，說明這四組詞最能夠代表受訪者對內飾造型的感性認知［3］。

3.4.3 造型特征與感性詞的偏相關性分析

通過主成分分析，產生了四個代表性感性詞，即“科技的”“舒展的”“簡約的”“個性的”。隨后，分析具體造型特征對被試者感性認知的影響，導入SPSS進行偏相關分析，當顯著性低于0.05時，表示兩個變量顯著相關，反之則說明關系不顯著。表3列出了匯總分析的結果。

3.4.4 數據分析

根據數據可以得出結論，在“科技的—守舊的”這一項目得分中，方向盤類目的得分最高。由此可知，方向盤造型如果遵循個性化設計方式，內飾設計風格的感性意向越接近“科技的”。在“科技的—守舊的”這一項中，方向盤造型的偏相關系數最大，為0.785，表明方向盤造型在評價內飾造型“科技的—守舊的”這一項目中的影響最大。

在“舒展的—緊湊的”這一項目得分中，IP類目得分最高。可以看出，當IP造型為有機流暢型，內飾設計風格的感性意向越接近“舒展的”，表明IP造型在評價內飾造型“舒展的—緊湊的”這一項目中的影響最大。

在“簡約的—復雜的”這一項目得分中，得分最高的是儀表盤類目。換言之，如果設計中無儀表，內飾設計風格的感性意向更接近于“簡約的”；在“簡約的—復雜的”這一項中，儀表盤的偏相關系數最大，表明儀表盤造型在評價內飾造型“簡約的—復雜的”這一項目中的影響最大。

在“個性的—大眾的”這一項目中，得分最高的是中控臺。這意味著，當中控屏造型是雙層或者方正的造型方式，內飾設計風格的感性意向更接近于“個性的”，表明中控臺造型在評價內飾造型“個性的—大眾的”這一項目中的影響最大。

4 結語

本文以情境感知理論為基礎，認為用戶獲得需求的基礎源于用戶自身、環境、設備及社交等諸多情境因素。基于工學方法理解駕駛員對儀表板內飾造型的不同認知，對汽車內飾的未來發展方向和設計理念給予一些參考建議。不過，本文根據實驗數據得到的最后結論僅表明了所提感性詞與具體造型設計的聯系，而儀表板設計作為一個復雜的總體，還有許多影響因素有待深入研究。

參考文獻：

［1］ 楊忠邑.基于情境分析的智能駕駛手勢交互設計研究［D］.廣州：華南理工大學，2021.

［2］ 趙唐寅.基于用戶認知的汽車內飾儀表板造型設計研究［D］.鎮江：江蘇大學，2019.

［3］ 張壽宇.基于感性工學的汽車方向盤外觀設計研究［D］.天津：河北工業大學，2020.

作者簡介：謝芳（1999—），女，陜西安康人，碩士在讀，研究方向：工業設計。

石小濤（1978—），男，湖北宜昌人，博士，副教授，研究方向：工業設計。