基于OTA的智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景測評技術(shù)

摘要：研究基于在線更新（OTA）技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景測評技術(shù)，旨在探討如何通過OTA技術(shù)實現(xiàn)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景的測評。首先，對OTA技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用進行了調(diào)研，分析了OTA技術(shù)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互的影響。然后，針對智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景的具體要求，提出了一套全面的測評指標體系，包括用戶體驗、功能完善性、安全性等方面。最后，仿真試驗驗證了基于OTA技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景測評技術(shù)的有效性和可行性。研究結(jié)果表明，通過OTA技術(shù)的應(yīng)用，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的人機交互場景可以得到進一步優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)；汽車；人機交互場景；測評技術(shù)

0前言

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，人機交互場景在汽車領(lǐng)域中的重要性逐漸凸顯出來。駕駛者與車輛之間的信息交流和互動，直接關(guān)系到駕駛者的駕駛體驗和安全性。然而，目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景存在一些問題，如操作界面設(shè)計不合理、語音識別準確度不高等，導(dǎo)致駕駛者可能面臨誤操作、信息不完整等困擾。為了解決這些問題，本研究旨在利用在線更新（OTA）技術(shù)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景進行測評和優(yōu)化。OTA技術(shù)作為一種遠程升級和更新車載軟件的方法，可以為汽車制造商提供更加便捷的管理和維護方式，從而及時修復(fù)問題和改善用戶體驗。通過引入OTA技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能網(wǎng)聯(lián)汽車系統(tǒng)的遠程更新和功能優(yōu)化，使駕駛者能夠更加輕松自如地操作車輛，并提升駕駛安全性。

1概述

OTA技術(shù)是一種通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程升級和更新車載軟件的技術(shù)手段。隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，OTA技術(shù)在汽車領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過OTA技術(shù)，汽車制造商可以遠程對車輛軟件進行更新和功能優(yōu)化，為用戶提供更加便利和高效的車載軟件管理方式。

OTA技術(shù)的核心特點在于可以實現(xiàn)在不需要物理連接的情況下對車輛內(nèi)部軟件的更新，這為汽車制造商和用戶帶來了許多好處。首先，OTA技術(shù)可以及時修復(fù)軟件中的錯誤（bug）和漏洞，提供更加穩(wěn)定和安全的車載軟件運行環(huán)境。其次，OTA技術(shù)可以實現(xiàn)新功能的快速更新，使用戶能夠享受到車載軟件功能不斷升級的便利。此外，OTA技術(shù)還可以減少用戶前往維修中心的次數(shù)，節(jié)省時間和成本。

2人機交互場景測評系統(tǒng)總體方案

2.1系統(tǒng)需求分析

本文所設(shè)計研發(fā)的人機交互場景測評系統(tǒng)，目標可適用于線下車展、汽車銷售4S店、汽車發(fā)布會、銀行和線上網(wǎng)站等多個領(lǐng)域。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種較為新興的計算機技術(shù)，部分人群對于虛擬現(xiàn)實設(shè)備的上手難度較高，要充分考慮到不同受眾群體的適用性，系統(tǒng)應(yīng)滿足的主要需求如圖1所示。

人機交互場景測評系統(tǒng)的需求主要可以分為UI設(shè)計、場景搭建、燈光渲染等非功能性需求和虛擬漫游、人機交互、系統(tǒng)更新等功能性需求。在非功能性需求方面，重點要突出設(shè)計的沉浸感、科技感和可操作性。UI交互界面應(yīng)當(dāng)清晰易懂，方便操作，確保體驗者可以通過用戶界面的引領(lǐng)完成相關(guān)的交互操作，用戶界面的設(shè)計風(fēng)格應(yīng)與系統(tǒng)整體風(fēng)格一致。另外，由于系統(tǒng)中使用了大量的三維模型，在進行系統(tǒng)開發(fā)是要特別注重運行內(nèi)存的管理，避免系統(tǒng)運行時加載時間過長、操作卡頓等一系列問題。

在系統(tǒng)功能需求方面，如圖2所示，首先要實現(xiàn)在場景中自由移動，由于本系統(tǒng)默認使用虛擬現(xiàn)實頭盔和手柄進行交互操作，移動方式則是通過手柄搖桿實現(xiàn)空間跳躍，應(yīng)當(dāng)注意的是要在場館中預(yù)先設(shè)置可導(dǎo)航區(qū)域，避開汽車、展臺、墻體等阻擋物體；用戶進入場景后首先通過UI界面指引用戶選擇體驗方式，體驗方式分為自由體驗和流程體驗兩種，自由體驗需要用戶全程手動完成交互操作；流程體驗則只需帶上頭盔，系統(tǒng)中所以交互體驗會根據(jù)時間軸順序自動觸發(fā)。

綜上所述，系統(tǒng)的設(shè)計要滿足以下幾點具體要求：（1）首先要滿足虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)最基本的31特性，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination），使體驗者在虛擬空間中獲得身歷其境的感受。（2）線下車展雖然具有種種限制性，但是其效果和體驗是有目共睹的，本系統(tǒng)要在真實還原線下車展場景和功能的基礎(chǔ)上，增添設(shè)計更換車漆、更換輪轂等交互功能。（3）設(shè)計開發(fā)時，要充分考慮系統(tǒng)對于電腦配置的要求，減少系統(tǒng)運行時不必要的運算和渲染，保證系統(tǒng)能夠在常見配置的電腦上流暢運行。

2.2系統(tǒng)底層架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的底層架構(gòu)根據(jù)UE4的Cameplay框架所使用的MVC架構(gòu)進行設(shè)計，此架構(gòu)包含三個核心部分即數(shù)據(jù)模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller），在本系統(tǒng)中分別表現(xiàn)為Player State、Pawn、Player Controller。

一個游戲由游戲模式（Game Mode）和游戲狀態(tài)（Game State）組成；玩家在游戲里的化身是Pawn，玩家通過Player Conroller控制著游戲中的化身，每個Player Conroluler都有一個PlayerCamera Manager，它代表了玩家的視角，玩家通過它觀察世界，HUD顯示用戶界面，通過交互設(shè)備輸入指令，Player Stale記錄了玩家的數(shù)據(jù)，游戲里的非玩家角色則由AI Conroller去控制，用于與玩家進行互動。在UE4中，基礎(chǔ)構(gòu)建塊被稱為U Object，它與UClass結(jié)合提供了虛幻引擎最重要的基礎(chǔ)服務(wù)，如屬性序列化、垃圾回收、可配置屬性數(shù)值等。A Actor派生白UObject，A Actor是UE4里最基礎(chǔ)的場景元素，所有可放入關(guān)卡的對象均延展自此類。

2.3系統(tǒng)功能設(shè)計

從上文系統(tǒng)開發(fā)流程框圖中可以看出，人機交互場景測評系統(tǒng)功能分為交互功能和更新功能兩大部分，從另一方而說更新操作也是一種人與系統(tǒng)的交互，因此本系統(tǒng)的功能設(shè)計從交互功能來展開。

（1）首先在建模過程中，注重模型的優(yōu)化處理，對于汽車模型中需要重點展示的區(qū)域進行細化。對汽車中控內(nèi)飾等貼圖密集區(qū)域進行UV展開，再利用PhotoShop軟件制作UV貼圖；對需要單獨轉(zhuǎn)動的區(qū)域添加骨骼和轉(zhuǎn)動軸；對于需要更換顏色的區(qū)域設(shè)置統(tǒng)一的材質(zhì)ID，方便后期添加相應(yīng)功能；對于不需要精細化展示的模型進行縮減面數(shù)處理，減少系統(tǒng)運算量和內(nèi)存消耗。

（2）其次是系統(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)境的搭建，在模型和貼圖都制作完成后，將其導(dǎo)入到UE4進行搭建，設(shè)置相關(guān)屬性，添加碰撞包圍盒、光照反射和光線追蹤等物理效果，利用UE4強大的材質(zhì)系統(tǒng)制作玻璃、車漆、皮革等基礎(chǔ)材質(zhì)；場景搭建完成后，設(shè)置可導(dǎo)航區(qū)域，接入虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備進行場景漫游測試，測試通過后，著手設(shè)計交互UI界面。

3人機交互場景測評系統(tǒng)交互功能實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)模型的制作與優(yōu)化

本文所使用的模型是在虛幻商城和網(wǎng)絡(luò)卜購買的模型資源，在3Ds Max中進行拆解、組合和優(yōu)化處理，最終建造出系統(tǒng)所需要的模型效果。場館模型和汽車模型的制作是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重要組成部分。模型的質(zhì)量和場館燈光色彩渲染共同決定了虛擬場景是否具有較高的逼真度和沉浸感，與最終體驗效果密切相關(guān)。本系統(tǒng)中重點展示對象是汽車，因此對于場館模型，在考慮到系統(tǒng)性能的情況下，要對其進行減面處理，在不影響模型真實度的基礎(chǔ)上，減少面數(shù)和分段數(shù)，刪除模型相交處隱形的面，避免場館模型過于復(fù)雜影響系統(tǒng)的運行速度。對于汽車模型，需d103T9u2H6q65Mj4fQIF1Q==要進一步細化，保證汽車表而光滑為方便后期功能開發(fā)，汽車模型需要進行拆解成車身、車門、車輪三部分。

3.2用戶界面設(shè)計

交互界面的設(shè)計在保證界面清晰易懂的前提下，要同時考慮的沉浸感、科技感和可操作性，確保UI界面與整個系統(tǒng)風(fēng)格匹配。本文通過PhotoShop設(shè)計貼圖，導(dǎo)入到UE4中，利用Widght工具設(shè)計用戶界面，添加對應(yīng)的文字說明和點擊事件。系統(tǒng)的體驗方式分為流程體驗和自由體驗兩種模式，需要使用的用戶界面包括模式選擇界面、檢查更新界面、功能選擇界面、顏色選擇界面、輪轂選擇界面、貸款試界算面。

4系統(tǒng)測試

系統(tǒng)功能開發(fā)完成之后邀請體驗者對系統(tǒng)的運行流暢度和各項功能實現(xiàn)效果進行測試，主要包括場景內(nèi)物理碰撞是否真實，場景自動尋路技術(shù)規(guī)劃是否合理，場景內(nèi)音頻和視頻播放效果是否正常，動畫效果是否符合實際，人車交互和熱更新功能是否可以正常運行。同時，還要注意監(jiān)測系統(tǒng)運行時的幀率是否可以穩(wěn)定保持在60幀以上。經(jīng)過測試，根據(jù)體驗者反饋意見和使用感受，系統(tǒng)基本滿足各項要求。

5結(jié)語

基于OTA的智能網(wǎng)聯(lián)汽車人機交互場景測評技術(shù)為汽車行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)，對提升駕駛體驗和安全性具有重要意義。未來將進一步完善該技術(shù)，并探索更多創(chuàng)新方法，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展做出更大的貢獻。

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