汽車信息娛樂系統設計研究

周寧超 高矚 朱明潔

摘要：隨著技術的不斷更新迭代，汽車信息娛樂系統應運而生，人們對汽車的要求也越來越高。在工業4.0的時代背景下，傳統的汽車廠商正積極探索新的商業模式，以制定個性化、智能化的移動出行方案。在購買汽車時，消費者也更加關注汽車的舒適度和娛樂功能等。因此，汽車信息娛樂系統的質量成為衡量汽車廠商競爭力的重要指標之一。汽車信息娛樂系統的主要目標是為用戶提供多種功能和服務，它通過整合不同的技術和設備，實現導航、媒體播放、通信、互聯網接入、語音控制等功能，使駕乘體驗更加舒適、便捷和安全。此外，汽車信息娛樂系統還能根據用戶的需求和偏好提供個性化設置。文章總結汽車信息娛樂系統的發展歷程和組成模塊，并指出其朝集成化、智能化和車聯網等方向發展的趨勢。同時，針對汽車信息娛樂系統設計存在的問題，提出優化信息操控模式和改進信息反饋機制的建議。

關鍵詞：汽車信息娛樂系統；集成化；智能化；車聯網；操控模式；信息反饋

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）21-00-03

1 汽車信息娛樂系統發展歷史

1.1 汽車開創時代

1884年德國工程師卡爾·本茨創造性地設計了第一輛三輪汽車，他將一個馬車車座和一臺汽油機安裝在三個充氣車輪上，使其具備了基本的汽車行進和停止功能。然而，這輛汽車的設計著眼于實現基本的機動功能，而在舒適性方面存在欠缺，須進一步發展和改進。

1.2 汽車磁化機械式車速表時代

工程師奧托·舒爾茨于1902年開創汽車工業的一個重要里程碑，他發明了首個汽車磁化機械式車速表。這一創新裝置不僅能監測汽車的行駛速度，還能顯示總行駛里程。此后，汽車內部的各種儀表逐漸發展，如轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表等。這些儀表為駕駛員提供了更多有價值的信息，使他們能夠全面地了解汽車的運行狀態和性能表現。這一技術的進步對汽車行業的發展和駕駛體驗產生了積極影響。

1.3 車載電話時代

愛立信公司的創始人拉什·馬格拉斯·愛立信于1901年在汽車上安裝電話設備，使人們能夠隨時撥打電話。這一創新將通信技術引入汽車領域，讓汽車擁有了與外界進行遠程語音交流的功能。盡管車載電話的主要目的是實現通信功能，但是它也具備一定的娛樂性質，可視為汽車娛樂系統的雛形。這一創意為駕駛員和乘客帶來了新的體驗，使他們能在行車過程中與外界保持聯系，享受通信和娛樂便利。

1.4 車載收音機時代

1924年，雪佛蘭公司發布了首款搭載收音機的汽車。然而，當時的人們擔心汽車配備收音機會影響行車安全。1930年，摩托羅拉公司推出了第一款商用車載收音機，使其逐漸成為眾多汽車的標準配置。收音機的普及應用不僅提升了人們在汽車中的娛樂體驗，還對整個行車文化產生了深遠影響。至今，車載收音機仍然是汽車娛樂系統中不可或缺的一部分。

1.5 車載卡帶和小型鐳射盤機時代

1965年，福特和摩托羅拉公司將磁帶播放器引入汽車中。盡管音質并不好，但它使人們能夠自由選擇廣播臺的內容，避免受到廣告的干擾。1985年，人們發現小型鐳射盤具有體積小、容量大、音質好等優點，便開始將其裝載到汽車上，并受到用戶的喜愛，卡帶式收音機也就此逐漸退出歷史舞臺。

1.6 數字化時代

隨著智能手機、電腦等設備的普及，人們對汽車信息娛樂系統的期望不再局限于導航、音樂播放和藍牙連接等基本功能，開始追求更強的兼容性，如蘋果車載系統和谷歌安卓系統等。此外，汽車信息娛樂系統還通過各種傳感器實現更好的人機交互，以提升行車安全。近年來，車載系統經歷了巨大的變革，車載網絡已成為未來發展的趨勢，如沃爾沃智能在線系統、奧迪多媒體交互系統、奔馳獨立影音控制系統等。

2 汽車信息娛樂系統構成

2.1 系統功能

2.1.1 信息系統

汽車信息系統就是存儲、處理、反饋車輛及其外部環境等信息，為駕駛員和乘客提供多樣化的信息服務，主要包括三個方面的信息：一是安全信息，如緊急救援、遠程呼叫、遠程防盜、信息中心等，其功能是記錄車輛、駕駛員和乘客的安全信息以及處理車輛、駕駛員和乘客遇到的各種突發狀況；二是外部信息，如交通信息、實時導航、天氣預報、智駕信息、360度環視、行車記錄儀等，其功能是處理車輛外部環境信息，并將信息反饋給駕駛員；三是車輛信息，如車控車設（胎壓信號、轉向手感、座椅調節、門鎖系統）、主題設定、系統設定、音效設定、語音設定等，其功能是監控車輛信息，滿足駕駛員的安全需求和個性化需求。

2.1.2 娛樂系統

汽車娛樂系統就是滿足駕駛員及乘客娛樂需求的系統，具體包括兩個系統：一是多媒體系統，如收音機、通用串行總線、小型鐳射光盤、電視節目、藍牙、電話等；二是互聯網系統，如出行服務、車載微信、應用市場、在線游戲等。

2.2 系統構成

2.2.1 車輛感知

車輛感知就是汽車通過配備一系列設備來感知和理解車輛的外部環境、車輛本身、汽車座艙環境等復雜信息［1］。這些設備包括攝像頭、雷達、傳感器等，可接收、解析和處理環境中的感知信號，并以數字化的方式傳輸給車輛內部系統，使車輛能夠準確感知周圍環境。

2.2.2 車輛信息輸入

車輛信息輸入可被視為車輛系統的中央處理器，其在整個汽車系統中起著至關重要的作用，其主要功能是接收來自車輛感知部分的信息和用戶操作信息，并對這些信息進行處理后再輸出。該部分由多種主機組成，包括娛樂機、儀表機、娛樂儀表一體機、車載網聯終端等［2］。同時，為了滿足特定的功能需求，車輛信息輸入還包括圖像拼接處理器、智能駕駛輔助處理器、行車記錄儀以及抬頭顯示處理器等組件。通過這些處理器的協同工作，車輛系統能夠高效地接收、處理和輸出各種信息，為駕駛員和乘客提供全面的信息服務和舒適的駕駛體驗。

2.2.3 信息輸出

信息輸出是指信息處理器將處理后的數據信息呈現在用戶面前的過程，包括組合儀表、娛樂顯示屏、揚聲器、報警器等。這些部件將車輛相關的數據和信息以可視化、聽覺等形式傳遞給用戶。組合儀表通常用于顯示車輛的速度、轉速、油量等重要指標，以便駕駛員了解車輛的運行狀態。娛樂顯示屏則用于播放音樂、視頻、導航等，以滿足用戶的娛樂和信息需求。揚聲器用于播放音頻信息，報警器則用于傳遞緊急情況或警示信號，以確保駕駛員和乘客的安全。

3 汽車信息娛樂系統發展趨勢

3.1 信息娛樂系統的集成化

汽車信息娛樂系統的集成化發展主要表現為：由以往每個功能都有獨立操控區域轉變為如今一整塊完整的觸控大屏幕，并且可以實現功能的個性化設置。可以集成組合儀表顯示屏與娛樂屏，并在不同的使用場景中自由切換和顯示不同的信息。車內的屏幕亮度、燈光模式、車窗和車門的開閉等也可以通過中控屏幕來控制。

這種集成化的發展趨勢使汽車信息娛樂系統更加便捷和智能，駕駛員和乘客可以通過統一的界面來管控各項功能。同時，整合的設計也提供了更好的交互體驗，駕駛員不僅可以專注于駕駛，還可以享受豐富的娛樂和信息服務。

3.2 信息娛樂系統的智能化

隨著觸屏技術的發展，傳統的機械按鍵逐漸精簡化，主要保留方向盤上的按鍵和滾輪交互，觸屏操作成為主流，操控界面更加集成化、簡易化。語音交互在用戶與駕駛艙互動方面具有顯著優勢。盡管當前存在一些問題，但隨著人工智能技術的進步，語音交互將成為汽車交互的主要方式。此外，手勢控制和面部識別也逐漸得到應用，但目前手勢控制的發展相對落后，其準確度和識別度較低，不能成為主流的操控模式。而面部識別技術不僅能夠用來識別身份，還能用來監測用戶疲勞程度、用戶心情、乘客數量等，在汽車領域具有廣泛的應用前景。

3.3 車聯網

隨著第五代移動通信技術的發展，車聯網及物聯網技術將更加成熟。汽車通過在車輛與基礎設施、車輛與行人、車輛與網絡基站以及車輛與車輛四個不同場景下的通信，實現實時的交通信息傳輸和接收，具體包括交通信號、位置、車速、道路狀況以及駕駛員行為等。通過這種通信，汽車能夠提供輔助駕駛系統所需的數據，從而減少事故的發生，緩解交通擁堵，提升公路交通的運輸效率和安全性［3］。

4 汽車信息娛樂系統現存問題與解決途徑

4.1 現存問題

在信息娛樂系統大屏化趨勢下，對于屏幕的位置、大小以及屏幕的使用效率、用戶體驗和心理感受等方面的研究較為有限［4］，并存在信息傳遞復雜化、觸控操作反饋弱化等問題，影響駕駛員的駕駛體驗和駕駛安全。未來，汽車信息娛樂系統設計將著重考慮駕駛員和乘客的主觀感受。因此，需要進一步探索和研究觸摸屏的最佳位置和尺寸，優化大屏幕的使用效果和用戶體驗。

4.2 解決途徑

4.2.1 優化信息操控模式

隨著語音識別、手勢識別等技術的發展，人與汽車的交互方式越來越多元化，人們的感官系統在交互過程中不斷被調用。在操控界面中扮演著重要角色的視覺元素可能導致駕駛員分神。為了提升駕駛員的專注度和安全性，操控界面的設計趨向于減少視覺元素和降低復雜程度。因此，探尋更加適合于車載信息娛樂系統的操控模式至關重要。

當前，汽車信息娛樂系統設計逐漸朝著大屏幕、集成化的趨勢發展。然而，傳統的按鍵和旋鈕設計也具備獨特的優勢。駕駛員能夠在不需要轉移視線的情況下使用傳統的按鍵和旋鈕完成相應的操作。此外，長期的操作經驗也使駕駛員形成了特定的操作習慣。因此，大屏幕集成化設計并非唯一的趨勢。

近年來，一些高端汽車推出了手勢交互系統，這種交互方式符合傳統的操作習慣，駕駛員可以通過手指指向虛擬按鍵，并向前推進以完成確認選擇指令。此外，基于視覺跟蹤技術的操控界面也成為當前研究的熱點。類似眼動儀的視覺跟蹤技術通過攝像頭追蹤駕駛員的注視區域，并將駕駛員需要關注的信息顯示在儀表界面上，從而降低操控的復雜性。這些技術的應用為駕駛員提供了更加符合其操作習慣的交互方式。

4.2.2 改進信息反饋機制

在汽車信息娛樂系統越來越集成化、大屏幕化的階段，人機交互主要是通過操控觸摸屏的方式來實現，這種操控模式能夠讓用戶在一塊屏幕上操作多個功能，但駕駛員在駕駛汽車的過程中需要高度集中注意力以保證駕駛安全。從生理角度來考慮，隨著車速加快，駕駛員的可視范圍變窄，無法清晰地觀察視野范圍之外的情況。這種緊張狀態在駕駛過程中會顯著降低安全性。因此，在交互過程中，明確、清晰的反饋機制，既能給用戶帶來更加舒適的交互體驗和明確的交互信息，也能使用戶更加快速地完成操作流程，避免分神。

聽覺反饋和觸覺反饋是目前應用比較廣泛的兩種反饋方式。心理學研究結果顯示，相較于視覺信息，聽覺信息的接收速度更快，且人類對聲音變化的感知敏銳［5］。在用戶操作過程中，加入聽覺反饋能夠極大地提高用戶的信息接收效率。例如，為按鍵附加不同的聲音，讓用戶在使用某功能時減少視覺輔助，這樣用戶就能集中精力駕駛，提升操控效率。在觸覺反饋方面，手機上的觸覺反饋主要通過手機來電震動、短信震動等方式向用戶傳遞信息，震動模式也可細分為長震動、短震動、間歇震動等，這些不同的震動模式能夠向用戶傳達不同的意義。觸覺反饋也不止震動一種，隨著科技的發展，軟硬、冷熱、粗糙、光滑等也將逐步引入觸覺反饋中，這些觸覺反饋能給用戶帶來更加真實的交互體驗。

5 結語

汽車信息娛樂系統對于出行體驗產生了重要影響。駕乘汽車過程單調乏味，尤其是在長途旅行中，駕駛員容易疲勞和分心，從而引發交（下轉第頁）（上接第頁）通事故。汽車信息娛樂系統的安全性、效率性、準確性和娛樂性是影響人們出行體驗的關鍵。

參考文獻：

［1］ 趙文棣，黃紅藍，李豪，等.車載信息娛樂系統框架介紹及發展概述［J］.汽車電器，2021（6）：7-9.

［2］ 彭岳華，朱德康，方楠.汽車信息娛樂系統發展綜述［J］.汽車電器，2021（6）：1-3.

［3］ 王想芝，王翔.淺談V2X車路協同技術的應用實踐［J］.信息與電腦（理論版），2021（20）：182-185.

［4］ 劉建軍，宋明亮，孫元.基于觸覺語音反饋機制對汽車交互操控界面設計研究［J］.藝術與設計（理論版），2017（10）：112-114.

［5］ 王月豐.互聯網產品交互設計中反饋機制的研究［D］.無錫：江南大學，2012.