汽车交互设计的未来发展方向应该是怎样的?

2023-03-07  


自从国家大力发展新能源汽车以来,市面上就涌现了一大批的“造车新势力”,除了最基本的三电系统外,他们的发力点也都不约而同的集中在了智能化的布局。


这样的浪潮也蔓延到了传统汽车厂商,他们同样在改变传统汽车的使用方式,智能化程度越来越高。他们也都清楚的知道,谁要是能够抢占智能化先机,谁就能占据市场,占据主动。


智能汽车市场前景广阔,智能化、网联化、电动化、共享化被认为是汽车行业发展趋势,这些趋势将深刻影响未来的人、车、环境关系,必然会带来人机交互方式的变化,人机交互设计也将成为智能汽车发展和创新的核心要素。


目前,交互设计还主要聚焦在仪表中控等方面,尤以新能源为例,特斯拉为代表的车企开启了车内大屏时代,自此以后,车内的屏幕原来越大,越来越多,集成的功能也越来越丰富。比如特斯拉的中控屏就加入了游戏功能。



随着智能网联、智能座舱概念的产业变革之下,软件定义汽车理念已经成为了共识。下面我们先从人机交互的硬件层面和应用感知的软件层面讲讲未来汽车交互设计发展的方向。


首先,汽车交互设计必须要遵循的原则包括:车辆的控制要足够方便,驾驶员无需过度分心,同时与驾驶相关的信息显示一定要清楚易懂。


这方面敢于取消仪表盘设计的特斯拉确实也是走在了前面,以特斯拉的交互设计来说,中控大屏可以同时打开多个应用窗口,可以兼顾后视摄像头和地图导航、影音播放等功能,让驾驶更加容易。



就以特斯拉的交互设计来说,大屏的显示能同时打开多个应用窗口,同时兼顾后视摄像头和地图导航、影音播放等等功能都让驾驶更加容易。后续跟进的车企也都是按照这个逻辑进行开发。


同时,车载显示也在不断朝着更高分辨率、更大尺寸、以及更创新的产品形态、材质的趋势发展,也就为多维显示提供了技术基础。


未来,车内外的不同位置和介质都可能成为显示媒介,多屏显示很可能是未来智能汽车显示方式的重要趋势。从整车的显示系统的角度出发,可以系统性地对汽车人机交互界面在不同区域的显示进行独立设计,所见之处都是功能各异的屏幕。



而随着显示技术的发展,特别是前面提及的无处不在的显示趋势的影响下,各类智能产品将逐步向着显示控制一体化的方向发展。


未来智能汽车应用中,车内实体设备都有可能成为交互媒介。在全自动驾驶场景下,传统的控制设备(油门、刹车、方形盘)可能隐藏或消失,被其他方式替代,突破传统控制设备形式,形成新实体交互媒介,未来操控汽车只需要一副手柄也说不定。


并且,不仅仅是车内的交互,车外交互也是未来的重要发展方向。


现阶段车外交互没有车内人机交互关注度高,但随着科技的不断进步和用户需求的不断提高,汽车人机交互也从车内交互逐渐延伸到了车外交互。目前车外交互使用比较多的是智能钥匙,比如蓝牙钥匙、NFC卡片式钥匙、手机钥匙等。



还有智能迎宾灯、数字大灯交互、智能车窗交互、指静脉解锁车门、指纹识别等等。考虑到市场需求以及成本,部分交互技术目前仅仅是小批量搭载,未来随着技术的不断成熟以及市场需求量的增大,相信这些技术肯定会批量化上车并量产。


随着无人驾驶时代的来临,车除了和车内用户交流,还要主动地和车外行人、道路上行驶的其他车辆进行交互。除了上面说到的一些交互方式外,未来随着5G技术的逐渐成熟,V2X技术将逐步得到运用,届时车联网技术将成为最重要的车外交互方式之一。


而人工智能技术的发展,人们要求它们在越来越多的方面能够补偿、加强和替代人的感知功能、思维功能和行为功能,这就必然要求这些产品具备更强的情感识别、情感理解和情感表达能力。在下班的路上或旅行途中,我们除了观察路边的美景之外,汽车会主动展现更深层次的解读和不同心境下的游戏或情感体验。成为真正的“第三空间”



软件层面,传统汽车采用的分布式E/E架构因计算能力不足、通讯带宽不足、不便于软件升级等瓶颈不能满足现阶段汽车发展的需求,E/E架构升级已成为智能网联汽车发展的关键。


E/E架构升级包括硬件、软件、通信架构三大升级,芯片+操作系统+中间件+应用算法软件+数据构建核心技术闭环汽车操作系统是软件定义汽车生态循环发展的灵魂。


操作系统(OS)是指控制和管理整个计算系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机的工作和资源,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。在软件定义汽车的大趋势下,汽车OS是传统汽车实现智能汽车升级的关键。


未来汽车操作系统将主要分为自动驾驶OS和智能座舱OS两大类。不同车企/Tier 1根据自身的规划,对域划分个数不尽相同,如博世分为5个域(动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域、车身域),大众MEB平台车型为3个域(自动驾驶域、智能座舱域、车身控制域),华为同样也为3个域(自动驾驶域、智能座舱域、整车控制域)。


虽然有多个域,一般主要分为注重开放、兼容性、生态的智能座舱域操作系统和注重实时、安全、稳定的自动驾驶域操作系统两大类型。就未来汽车软件交互,我们重点从功能软件和应用层算法软件展开:



功能软件:包含自动驾驶的核心共性功能模块,如相关算法的编程框架(如TensorFlow、 Caffe、 PaddlePaddle等)。核心共性功能模块包括自动驾驶通用框架、网联、云控等,结合系统软件,共同构成完整的自动驾驶操作系统,支撑自动驾驶技术实现。


应用算法软件:即为实现具体自动驾驶功能、HMI交互等算法软件。



目前主流的车企都在针对软件进行重点布局。比如特斯拉底层芯片方面CPU采用Intel Atom E3950、FSD自研AI芯片(根据算法软件需求,不断优化底层工具链和算子库)等芯片;操作系统方面基于底层Linux自研;功能软件方面支持PyTorch的深度学习编程框架(自研算法,不需要支持所有编程框架);自动驾驶功能核心算法自研;自建数据中心,用户使用产生的数据被收集用于不断优化算法软件,形成类苹果的闭环开发模式。



华为鸿蒙是面向全场景微内核的分布式OS,初衷是为了实现跨平台协作的能力。鸿蒙是全世界第一个面向全场景微内核的分布式OS,其开发的初衷是为了提升操作系统的跨平台能力,包括支持全场景、跨多设备和平台以及应对低时延和高安全性挑战的能力。



百度是国内最早布局智能驾驶的互联网企业。在智能车联平台方面,百度推出的解决方案是小度车载OS,它是针对车机、导航仪、后视镜等座舱设备打造的定制化智能语音解决方案。自动驾驶平台方面,百度Apollo是一个开源的基于QNX内核的自动驾驶平台,旨在向汽车行业提供一个开放、完整、安全的软件平台,帮助他们结合车辆和硬件系统,快速搭建一套属于自己完整的自动驾驶系统。


此外,除了功能的衍生,在对用户使用场景、用户体验的感觉提升将会是软件迭代发展的关键考量因素。


写在最后:


随着科学技术的发展,智能化应用将会越来越多,汽车交互的设计也会随之变化,变得更智能、更便捷、更个性化,未来你驾驶的或许就是一台“机器人”,能够通过各种传感器突破驾驶员的能力极限,还能通过丰富的功能让汽车的驾驶体验更加便捷、享受。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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