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独创性声明 洲jr li rl rll i til li iiii 18 8 0 8 6 2 本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知,除了文中特另m j t j l 以标注和致谢的地方外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名:茎盘日期:兰兰:! ! 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定, 即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本 学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理 工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论 文,并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) :罗叠一导师( 签名) : 摘要 汽车的信息显示系统包括了界面设计,信息处理,信息传达,提示音及灯光 等,电动轿车的信息显示采用液晶显示屏更能增加其优势,独特的显示技术,直 观的数字显示,各种信息的处理更加得心应手,充分考虑人机的界面设计原理和 交互设计给用户带来的体验都是我们需要解决的问题,我们也相信科学和合理化 的可用性测试设计研究必将会使取得很好的成功。因此我们对电动轿车的信息显 示系统充满了希望,它的革新将推动电动轿车在市场的占有份额,电动轿车的春 天即将到来。 随着科技的发展,人们对传统的能源有了更深层次的理解,加之目前全球环 境的同益恶化,人们对健康的生活环境有了更高的要求,让我们不得不对现在的 能源格局有所改变。全球范围内油价一路飙升,各国各企业对石油的争夺也越来 越激烈。然而中国对石油的依赖性很大,随着能源减少直至数年后消失,这对汽 车产业的影响无疑是巨大的。目前汽车的尾气排放等环境污染问题,也促使人们 对环保能源汽车的研发投入更多的人力和财力。 以江淮电动环保轿车研究为依托,针对电动轿车信息显示系统进行全新设计 研究,使其既满足用户各种的需求,又能让用户更快的接受电动轿车信息的变化 和现代汽车仪表所带来的全新体验,更重要的是接受这种新技术带给驾驶者的全 方位的服务,对车辆信息的实时了解,让人们觉得这就是一种享受。 通过进行装车试验,考核系统的稳定和准确性,发现本仪表的稳定性和可靠 性基本达到设计要求,其功能比机械式仪表盘有很大提高。采用液晶显示器显示 直观、准确、清晰,扩展了机械式仪表的显示内容,改善了仪表的美观性。由于 液晶显示器以及电路板的价格较高,目前没有被普遍采用,但是在电子产品高速 发展的时代,硬件的价格也会下降,因而该产品具有广阔的前景。 关键词:信息显示系统:交互设计;可用性测试 a b s t r a c t v e h i c l ei n f o r m a t i o n d i s p l a ys y s t e mi n c l u d i n gi n t e r f a c ed e s i g n ,i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g ,i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n , p r o m p tt o n ea n dl i g h t i n g , e t c m u c hm o r e i n f o r m a t i o ni sd i s p l a y e db yt h el c ds c r e e nt oi m p o r v et h ee l e c t r i cc a r s 7 a d v a n t a g e , u n i q u ed i s p l a yt e c h n o l o g y , i n t u i t i v ed i g i t a ld i s p l a y , v a r i o u si n f o r m a t i o ni sd e a lw i t h e a s i e r , t a k ef u l la c c o u n to fh u m a n - c o m p u t e ri n t e r f a c ed e s i g n ,w h a tw en e e dt os o l v e t h ep r o b l e m si sp r i n c i p l e sa n di n t e r a c t i v ed e s i g nt ot h eu s e re x p e r i e n c e ,w ea l s o b e l i e v et h a tw ew i l lf i n e l ys u c c e s sw i t ht h er a t i o n a l i z a t i o no fs c i e n c ea n dd e s i g no f u s a b i l i t yt e s t i n g w ea r eh o p e f u l t ot h ei n f o r m a t i o nd i s p l a ys y s t e mo fe l e c t r i cc a r s , w h i c hw i l ld r i v ei n n o v a t i o nt ot h ee l e c t r i cc a rm a r k e t ,t h ee l e c t r i cc a r s s p r i n gi s c o m i n g a st h et e c h n o l o g yd e v e l o p i n g ,p e o p l eh a v eag r e a td e e pu n d e r s t a n d i n gf o rt h e t r a d i t i o n a le n e r g y ,e v e nt h ec u r r e n tg l o b a le n v i r o n m e n ti sd e t e r i o r a t i n g ,p e o p l eh a v e m o v er e q u i r e m e n t sf o rt h e i rh e a l t h yl i v i n ge n v i r o n m e n t ,w eh a v et oc h a n g et h e c u r r e n t p a t t e r n o fe n e r g y w o r l d w i d eo i l p r i c e ss o a r ,c o u n t r i e sa n de n t e r p r i s e s c o m p e t i t i o nf o ro i l i n c r e a s i n gi n t e n s e h o w e v e r , c h i n al u g h l yd e p e n d e n to no i l , a f t e raf e wy e a r s ,w i t l le n e r g yr e d u c t i o nu pt od i s a p p e a r , w h i c ht h ea u t o m o t i v e i n d u s t r y w i l lb ee n o r m o u s c u r r e n tv e h i c l ee x h a u s te m i s s i o n sa n do t h e r e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o np r o b l e m s ,m o r eh u m a na n df i n a n c i a lr e s o u r c e sa l s op r o m p t e d t ot h ed e v e l o p m e n to fg r e e ne n e r g yv e h i c l e s r e s e a r c ho nj a ce l e c t r i cc a r sa st h eb a s i so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , i n f o r m a t i o nd i s p l a ys y s t e mf o rt h ee l e c t r i cc a rd e s i g ng i v eu san e ws t u d y , n o to n l y m e e tt h en e e d so fa l l u s e r s ,b u ta l s o a l l o w st h eu s e rt oa c c e p t a n c et h ef a s t e r i n f o r m a t i o nc h a n g e so ft h ee l e c t r i cc a r sa n dt h em o d e r na u t o m o t i v ei n s t r u m e n t b r o u g h tt oan e we x p e r i e n c e ,e v e nm o r ei st oa c c e p tt h i sn e wt e c h n o l o g yt ob r i n gt h e d r i v e r sf u l lr a n g eo fs e r v i c e s ,i n f o r m a t i o n ,r e a l - t i m eu n d e r s t a n d i n go fv e h i c l e s ,s ot h a t p e o p l et l l i l l l ( i ti sap l e a s u r e , b yt h el o a d i n gt e s t , t h es t a b i l i t ya n da c c u r a c yo ft h ea s s e s s m e n ts y s t e ma n d f o u n dt h a tt h es t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h eb a s i ci n s t r u m e n tt om e e tt h ed e s i g n r e q u i r e m e n t s ,t h a nt h em e c h a n i c a l f u n c t i o no ft h ei n s t r u m e n tp a n e lh a sg r e a t l y i m p r o v e d l c dd i s p l a yw i t l li n t u i t i v e , a c c u r a t e ,c l e a r , e x p a n s i o no ft h em e c h a n i c a l m e t e rd i s p l a yt oi m p r o v et h ea e s t h e t i c so ft h ei n s t r u m e n t b e c a u s et h eh i g h e rp r i c es o t h eb o a r di sc u r r e n t l yn o tw i d e l yu s e d ,b u tw i t ht h ee r ao fr a p i dd e v e l o p m e n to f l i e l e c t r o n i cp r o d u c t s ,h a r d w a r ep r i c e sw i l ld r o p ,s ot h ep r o d u c t h a sb r o a dp r o s p e c t s k e yw o r d s :i n f o r m a t i o nd i s p l a ys y s t e m ;i n t e r a c t i o nd e s i g n ;u s a b i l i t y t e s t i n g i i i 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 选题背景。;o _ l 1 2 研究目的和意义1 1 3 课题研究现状2 1 4 拟采取的研究方法及论文整体框架3 第2 章轿车信息显示系统分析5 2 1 轿车的信息显示概述5 2 1 1 轿车的信息显示特点5 2 1 2 轿车的信息显示的发展趋势8 2 2 电动轿车信息显示系统的设计要点1 l 2 2 1 电动轿车信息分析与处理1 l 2 2 2 仪表窗口界面设计l3 2 2 3 能量流设计分析1 3 2 2 4 多功能显示区设计要点1 4 2 2 5 信息显示系统的人机界面分析1 4 2 2 6 汽车信息新技术的发展方向1 9 2 3 本章小结2 0 第3 章汽车信息仪表开发的流程设计2 l 3 1 汽车仪表开发流程分析2 l 3 2 汽车仪表开发流程设计2 2 3 3 电动轿车仪表的技术指标制定2 3 3 4 本章小结3 l 第4 章电动轿车信息显示系统的调研与设计:3 2 4 1 用户调研分析3 2 4 1 1 调研的理论及方法概述3 2 4 1 2 用户调研的实施步骤3 3 4 1 3 建立用户模型3 4 4 2 车与入的互动方式3 6 4 3 信息系统的界面设计3 8 4 3 1 设计需求与设计目标的确定3 8 4 4 2 方案确定及评审4 l 4 4 信息界面设计的可用性测试4 3 4 5 本章小结4 5 第5 章针对江淮电动轿车的信息显示系统的应用4 6 5 1 信息系统的建立和测试4 6 5 2 信息系统的装车验证4 7 5 3 本章小结5 0 第6 章综述5 2 6 1 研究结论5 2 6 2 未来展望及有待研究的问题5 2 参考文献5 4 致谢5 6 武汉理工人学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 选题背景 随着科技的发展,人们对传统的能源有了更深层次的理解,加之目前全球环 境的日益恶化,人们对健康的生活环境有了更高的要求,让我们不得不对现在的 能源格局有所改变。全球范围内油价一路飙升,各国各企业对石油的争夺也越来 越激烈。然而中国对石油的依赖性很大,随着能源减少直至数年后消失,这对汽 车产业的影响无疑是巨大的。目前汽车的尾气排放等环境污染问题,也促使人们 对环保能源汽车的研发投入更多的人力和财力。本田、通用、奔驰、等具备雄厚 技术实力的各大汽车企业,都在针对能源与环境的问题上有着一致的想法。对于 汽车公司来讲今后若干年对汽车行业竞争的决定因素包括先进的能源和良好的 环保技术。 进入2 1 世纪,我们能充分意识到石油与其他的能源原料资源是有限的,从 可持续发展的角度来看,我们也需要减少汽车对石油的依赖性,因此新能源轿车 的出现将是大势所趋。与之相关的汽车内饰的信息显示系统的研究也会展开。随 着政府的扶持导向,汽车厂商对新技术大力研发和运用,特别是计算机多媒体技 术在现代汽车信息显示系统中的广泛应用,汽车信息显示系统的发展也进入了一 个新的高度。 从目前汽车仪表行业的发展趋势,无疑反映出全球汽车电子化,智能化水平 的快速提升。尤其是传统的能源使用结构发生变化后,对现代的汽车信息显示 系统有了更高的要求,用户不仅仅关注车速、转速、油压、水温等基本车辆信息, 更是对整个车辆的运行状态,燃料的使用情况有更高的要求,以及先进的导航将 会给人们带来全新的驾车体验。 1 2 研究目的和意义 越来越多的跨国企业注意到中国消费市场的火爆,尤其是汽车市场的潜力巨 。秦云,轻型汽车技术2 0 0 8 年l 期汽车电子新技术综述) 武汉理工大学硕士学位论文 大,从而使得欧、美、日等国的公司纷纷到中国以合资、独资的方式分享中国廉 价的劳动力和广阔的市场。中国在电动轿车的研究起步较早,但是具体量产的电 动车型较少,随着能源的需求增加,环境质量的下降,不得不促使我们做出决定, 大力发展和研发电动轿车这一新型环保节能的交通工具,未来电动轿车作为种 交通工具势必具有良好的市场前景。 除了车的外部造型设计之外,车的信息显示系统尤为重视。汽车的信息显示 系统与整车的内饰风格、材料、色彩等方面的选用等都必须协调;又要使车辆的 全部信息都能准确,及时的反映给驾驶员。同时也要在一定程度上保持原有信息 显示的特点,因为人们处在从内燃机动力到纯电动的过渡期,总是会和普通车辆 信息显示操作相对比,只有很好的考虑驾驶者的心理才能设计出适合其使用的系 统。 本课题的研究正是出于对用户的认知心理以及使用方式等各种人性化因素 的考虑,从人们以往的操作方式,以及现在汽车能源的改变对于车辆显示系统的 影响,结合技术、材料、人机及设计心理学等综合学科将更多人性化的因素融入 到信息显示界面设计中;运用以用户为中心的交互设计方法对环保轿车信息显示 系统进行合理设计,当人们在使用不同的信息系统时,信息显示的视觉感受和普 通车一样,不会给用户带来心理和认知上的误区,从而让电动轿车得到广泛的认 可。 1 3 课题研究现状 传统汽车信息显示系统是机械或电子式,它们是利用指针和刻度的结合来实 现信息的模拟显示,这种仪表存在着很多缺点和不足,例如显示的信息量较少、 准确度低、反应迟缓、体积较大、可靠性较差以及视觉效果不好等。随着半导 体技术和显示元器件技术的发展,开发出目前流行实用的电子式组合仪表。组合 仪表主要是显示全车电气系统相关的运行信息,主要分为动力部分、底盘部分、 灯控部分、门控部分和安全气囊系统等。仪表的显示方式包括数字显示、指针指 示、和图形辅助显示等。通过采集各个系统的传感器或端电压信息,硬件或软件 处理,正确指示出各个系统的工作状态。 o 秦云,轻型汽车技术2 0 0 8 年l 期汽车电子新技术综述 2 武汉理工人学硕士学位论文 汽车的仪表走过了很多的阶段,当人们因为技术的提高而觉得数字显示会给 人们带来全新的驾驶体验时,却经历了艰难的过程,起初纯数字仪表的开发以为 能占据一定的市场份额,但是在实际的使用过程当中,用户不能很快的读取速度 和转数,也没有以往机械式那种直观的视觉感受,如同一个面无表情的机器界面, 最终这种概念性的的汽车仪表不能被驾驶员接受,虽然概念已经成形,但是具体 实施和用户的认可度太低,因此没有在国内外普及与推广。 目前数字化仪表显示技术已趋于成熟,很多中高档车型开始丌发和使用这种 内容丰富,科技含量高的信息显示系统。传统仪表多数仅提供时速、引擎转速与 各项警示灯号,较高级车的车款大多加入了整合行车计算机的功能,为了集中驾 驶人的视线与注意力,多功能的仪表显示整合更多周边系统,势必将成为近几年 汽车信息显示系统的主要流行趋势。对于节能环保车型来说,还仅仅是一个开始, 随着汽车信息集成技术的发展,还有更多的功能需要人们去完善和开发,让人们 能更好的体验科技带来的神奇魅力。 1 4 拟采取的研究方法及论文整体框架 通过实际的课题研究,以江淮电动环保轿车研究为依托,针对电动轿车信息 显示系统进行全新设计研究,使其既满足用户各种的需求,又能让用户更快的接 受电动轿车信息的变化和现代汽车仪表所带来的全新体验,更重要的是接受这种 新技术带给驾驶者的全方位的服务,对车辆信息的实时了解,让人们觉得这就是 一种享受。 汽车信息显示系统是设法让人与汽车有良好的互动性能,并且能和谐相处。 需要从舒适度、适应性、多功能等多方面考虑“人与车”的和谐关系。因此,电 动轿车信息平台设计应该首先围绕着功能性展开,充分满足驾乘者在汽车驾驶时 的各种生理心理需求。并且应当融入不同地域、文化中的内涵,使产品更具活力 和魅力。如何利用调研分析法来准确的把握用户的真实情况,如何设计一套行之 有效的系统开发过程来保证研发的顺利进行,以用户为中心的交互设计方法提高 信息界面的设计体验都将是这篇文章的重点。电动轿车的信息显示系统的全面设 计,不仅仅要满足产品使用功能的需求,同时也要提升自身的档次,创造良好的 用户空间和环境,并通过科学的可用性测试方法对设计研究进行评价和改进。 3 武汉理t 大学硕+ 学位论文 整篇文章以江淮电动轿车信息仪表设计研究为依托,第一章明确研究目的和 意义,了解整个目前市场上的汽车仪表的研发和运用现状;第二章对电动轿车的 信息显示系统进行分析,针对系统的各个环节进行研究,发掘每个部分的设计要 点;第三章制定了相应的信息系统设计的流程,确保设计的科学有效的进行; 第四章以江淮电动车研发实例来进行调研和设计,开发出具有竞争力的信息界面 显示系统,并通过可用性测试来改进和完善设计方案;第五章通过具体的实验数 据进行修正,以期达到更高的设计水准;生产出来的显示系统最终得到广大用户 的认可,减少用户在驾驶中的操作失误,增添驾驶舒适感和安全感,最后一章综 述得出研究结论,指出研究过程中存在的不足,以及今后研究的发展方向。 4 武汉理:l i 大学硕十学位论文 第2 章轿车信息显示系统分析 2 1 轿车的信息显示概述 一款出众的轿车不仅仅只追求速度和造型的优美,可靠的车辆信息显示更是 增添了驾驶员对车辆的兴致。合理的人机工程学运用,完善的视觉效果,良好的 互动操作给车辆驾驶带来更多美好的体验和享受。科技技术的不断发展,c a n 通 讯系统有了长足的发展,车辆信息也不仅仅局限于一般的车辆速度、转数、油量、 指示灯等,更多的功能和信息也逐步融入到现代汽车的系统中,如驾驶员信息中 心系统、无线电系统、车载导航系统、娱乐信息系统等。 2 1 1 轿车的信息显示特点 汽车信息显示系统主要由汽车c a n 通讯系统负责传递信息给驾驶员,使其了 解出汽车各部件的运行状态和汽车上各个系统的信息,这样驾驶员就能很好的掌 握行车安全,同时也避免错误的操作给本人带来的危险。 汽车的信息显示系统不尽相同。但是一般汽车的仪表信息里包括车速里程 表、转速表、水温表、燃油表、充电表等,随着汽车技术的发展,信息显示的手 段也有了新的发展,更加直观,准确的信息处理方式给汽车的仪表显示带来了巨 变。现代汽车仪表盘制作包括了各式各样的指示灯或警报灯,例如冷却液液面警 报灯、燃油量指示灯、清洗器液面指示灯、充电指示灯、远近光变光指示灯、变 速器挡位指示灯、制动防抱死系统( a b s ) 指示灯、驱动力控制指示灯、安全气囊 ( s r s ) 警报灯等。 传统的汽车仪表采用机械或电子机械式原理,整个显示方式通过指针和刻度 来模拟汽车的信息显示,这种仪表缺点在于信息量少、准确度不高、占据面积大、 可靠性能低以及视觉不美观等缺点( 如图2 - 1 ) 。随着科技的发展,半导体技术 和显示元器件技术的长足发展,各大厂商开发研究出电子式组合仪表来符合现代 汽车的功能需求。组合仪表主要是显示全车电气系统相关的运行信息,运用先进 信息技术在现代汽车及交通领域中的应用,城市车辆2 0 0 6 年i 期 武汉理工人学硕士学位论文 的技术改变原有的信息显示模式,让驾驶者轻松掌握车辆信息,更加自如的享受 驾驶的感觉。车辆信息主要可划分为动力部分、底盘部分、灯控部分、门控部分 和安全气囊等系统。汽车仪表显示系统给驾驶员显示汽车各个系统的工作情况。 显示方式采用指针指示配合数字显示以及声光和图形辅助显示等。( 如图2 - 2 ) 通过采集各个系统的传感器或端电压信息,通过硬件或软件处理,正确指示出各 个系统的工作状态。 图2 - 1 机械式仪表图2 - 2 组合式仪表 通过下表2 一l 我们来了解一下目前几款车型的仪表信息显示方式,让我们能 更多的去发现并总结这些设计特色,把握设计的潮流趋势和技术发展动态。 6 武汉理工大学硕十学位论文 爹 一隧 一娜一7 要蜀 赫。醴豳阑黟霭整j j 一一,e ? ,。一嗝本田混合动力思域蓝色的多 矿 ,。荔 1 _ 目融,唧f _ 一“1 _ 隔“蜥“”一一一 功能现代仪表给人的感觉就 k , 矿届 一一ls 缪强蔷誓:- - 。一_ _ 目爨。秀 墨啦目i 翟酸 是梦幻。显示技巧的处理更 潮 圈霍 豳 显高档。 霾 豳曩 嘲 蔑b 1 一 醴 p - “ 。硼嘲 i;自醢瑶城蕴缘缓墟缓自龇施女自g缸女日自l施自l自自i女&自&g缓盔自;毖女绷 蒸铴 , - 。缀嚣k 一 。 本田飞度的三炮筒式仪表盘 二2 弼霸匿缀麓国蔓瞩鎏譬嘲曩黔誓_ 目m 4 走时尚精致路线,增添了速 一 度感和一定的霸气。红黑两 露鲷, 。“ 1 嘲麟黔絮 色的对比体现简约风格。 鬣。一 2 _ t 本田混合动力车i n s i g h t 仪 爨箩燃戮! 。”。一 一 镬 爹。,篇一一灞m 镯 表盘色彩更绚丽,时尚现代, 各种信息参数的处理更加合 理。 _ _ 自岫 _ 焉翳缀鬻鬣黼。,藏曩。, 奔驰g l k c l a s s 的仪表盘传 ! l “ 递出年轻一族积极活跃,追 0 i 逐梦想的激情与创意,简约 匮薅嬲 大气的设计风格反应了奔驰 车的精神。 一 毯叠谶匿五鎏麟孽溺随;。蚴涵 武汉理t 大学硕士学位论文 匿登鬻琵辫一嘲琵曩霪飘 奇瑞- m 仪表盘的花形仪表 给人二种清新的感觉,不同 材质和功能的区分明确。 基艘曩:励晦黧罄震箩鹞 口凰阏髓麟嬲 比亚迪f 3 仪表盘白色宽体的 嘲 _ 黼 黼嬲 圈嚣骚糊 勰 i 一 数字有力的提升着王者的霸 圜 :一l e 群幽!悉糊阈茹1 e 一 妯一函i 圈嚣 气,宽敞的主显示屏记录着 凝弱一 邕疆一 “ _ 孽一 匿 每一个闪动的信息。 豳 溺e 一:! 豳一 蹰e 蚕墓翟” 翻豳雕一1 鼷疆豳i凰 疆 掰豳嘲 - 圈鼬幽 日日 豳黧黧阙 天籁的仪表盘设计采用典雅 嘲i 豳 淄 一一翻_ 勰 密而 图 圈艮盔 - 陋一 整齐,同时也非常清晰,流隧 豳i 豳i i i联阀 曩 强圈! _ 畅的金边弧线则展示着它非 霉曩燃纛熬藕黝 凡的气度。 武汉理上人学硕士学位论文 限的液晶屏显示车辆行驶过程中各种信息,同时要求整齐美观,又不会增加驾驶 员的视觉负担,从而分散驾驶员的注意力和精力。显示方法选择的不合理极易引 起驾驶员的视觉疲劳。 一数字仪表显示设计尤其以液晶显示较为直观便捷,通过液晶屏驾驶员可以清 晰的了解整车的运行状态,同时新技术的运用,各种先进的设配能很好的发挥作 用,比如导航系统,个性化的符号、语言提示等信息都能直观的反应出来。让驾 驶变得更加轻松自如。 在行车过程中,驾驶员的工作负荷包括判断路面情况、查看车辆动态信息和 操作娱乐系统等。而当驾驶员处于工作负荷的环境中时,需要暂时把注意力从驾 驶的前方视野转移至车内其他区域,例如组合仪表、车载导航设备的屏幕、娱乐 设备的电子显示屏等回。若视线离开前方视野太久、偏离太远,则会给驾驶员带 来较大的安全隐患。正是从安全驾驶的角度出发,人机工程要求在整车设计前期 就要考虑合理限度的驾驶员工作载荷,即组合仪表、带显示屏幕的车载娱乐导航 系统等所有关系到驾驶员工作负荷的电子零部件都应布置在合理的位置。显示系 统将会包括越来越多的车辆信息,方便驾驶员对车辆的掌握。 随着技术的发展,成本的降低,越来越多的车辆配备了无线电、娱乐系统等 功能键,尤其在中高级车上还往往配备了高端的车载导航系统和驾驶员信息中心 系统等功能件,功能的增多同时也增加了驾驶员的操作负担,加大了驾驶员在行 车过程中的工作量,只有将功能件的显示屏和操作按钮放置在合理的空间位置 上,才能有效的减轻驾驶员的工作负荷。美国和加拿大的国家高速公路交通安全 管理局( n h t s a ) 对汽车制造商制定的专门标准,要求所有至少显示屏的中心要 位于驾驶员眼椭圆中心向下3 0 0 的视角范围之内,以此约束相关零件的布置位置 来减轻驾驶员的工作负荷,降低驾驶安全隐患。技术含量的提升无疑给信息显示 的发展带来了前所未有的突破,各种人性化的辅助功能有效的改善驾驶员的操作 准确率和合理性固。 轿车商务百科,h t t p :b a i k e a l i q q c i l i n d e x 文明,电动车辆控制器系统设计及控制策略的研究,中国科学技术大学2 0 0 7 9 武汉理工人学硕士学位论文 全球闻名的美国通用集团公布了未来汽车仪表的发展方向,让人们目睹了科 技带来的生活愉悦感,这些仪表明显展示了通用公司在汽车内饰的设计上新的研 究和设计方向,多功能的液晶彩色屏幕与更先进的自发光仪表技术,结合了传统 仪表与车用平台在内的整合功能,将陆续投入到未来通用集团的量产新车当中。 ( 如图2 3 ) 图2 - 3 通用概念车仪表盘一 未来的设计方向最重要的概念在于整合科技平台,传统仪表大多提供车辆时 速、转速、油压、水温及其各项警示灯号,较高级车的车款晚近多加入了整合行 车计算机的功能,不过通用集团表示,为了集中驾驶人的视线与注意力,多功能 的仪表显示与整合更多周边系统,势必将成为下一世代汽车信息显示系统设计的 趋势。( 如图2 - 4 ) 图2 _ 4 通用概念车仪表盘二 为适应汽车网络化的趋势,汽车仪表的通信问题也越来越引起各大汽车厂商 的重视。如果你正驾车行驶在高速公路上,突然汽车仪表板上跳出这样一条信息: “操作系统错误,你必须重新启动! 这时你该怎么办? 是阅读使用手册还是打 1 0 武汉理工人学硕士学位论文 电话救援? 像电脑一样的重启按钮究竟在什么地方? 当然,这仅仅是个假设。 但从另一个层面来说,如何更方便、快捷地实现“人机交流 己摆在了汽车 制造商和软件制造商面前,相信等到真正的“数字化轿车 全面上市时,国内外 汽车制造商已经有了更好的解决办法。 但无论是哪种风格的汽车仪表盘都是汽车科技发展的成果,而非一朝一夕所 能达到的,随着光学、电子技术的迅速发展,特别是计算机技术在汽车仪表中的 广泛应用,汽车仪表正向数字化和智能化方向发展 。 2 2 电动轿车信息显示系统的设计要点 显示系统包括了界面设计,信息处理,信息传达,提示音及灯光等,电动轿 车的信息显示采用液晶显示屏更能增加其优势,独特的显示技术,直观的数字显 示,各种信息的处理更加得心应手,充分考虑人机的界面设计原理和交互设计给 用户带来的体验都是我们需要解决的问题,我们也相信科学和合理化的设计研究 必将会使取得很好的成功。因此我们对电动轿车的信息显示系统充满了希望,它 的革新将推动电动轿车在市场的占有份额,电动轿车的春天即将到来。 2 2 1 电动轿车信息分析与处理 一般混合动力车的信息大概包括以下图2 5 所示,由于各种车型的设计要求 上有所差别,所以在信息显示上略有差异,液晶显示可以改善我们传统的显示模 式,比如对于速度表而言,可以是模拟真实的机械式的刻度仪表模式,或者更为 直接的单纯数字显示。这些都将依据各公司对车型的具体分析定论。 王宏雁,陈君毅汽车车身设计基础北京:北京大学出版社,2 0 0 9 9 武汉理工大学硕士学位论文 图2 5 仪表设计示意图 配合显示,可以在仪表盘上采用l c d 显示与液晶显示想结合的模式,图标可 以包括:e o b d 、p s 、机油压力、制动故障、司机安全气囊、a b s 、前雾灯、后雾 灯、安全带、巡航、副安全带等,对于特殊信号如下表2 2 : 表2 - 2 补充特殊参数 序号参数范围信号来源备注 i 电机故障 佃,l 1 红i p c uc a n 信号 警告 色 i 电池故障 铮 b m sc a n 信号2 警日h 充电标志 r 携 b m s表示当前电池正在充电状态3 信号 : l 充电提示 由于电量不足,功率受限,即 4 口 b m s使加速踏板开度较大,仍按低 信号 功率行驶;电量低于2 5 ,灯亮 r e a d y 信表示预充电完成标志,黄色表 5r e a d y b m s p c u 号示,闪亮3 秒后,随后熄灭 对于液晶显示区,包含的车速表、转速表、车速表最高车速区的显示警示, 多功能区内容包括:车辆信息、导航信息、音响信息、胎压信息、倒车影像、 续航里程,能量流信息:发动机一 电池;电池一 电动机;发动机一 电池 一 电动机,档位信息:前进( d ) ;停止( n ) ;倒车( r ) ;驻车( p ) ;最 远行驶距离设定( l ) ,电池电量显示、百分比的显示方式,精度5 、里程:单 次里程( 可通过按键复位) ;总里程、错误报警:如c a n 通信错误等。 1 2 武汉理工人学硕士学位论文 特别是多功能显示区的信息转换,处理各项信息之间的关系,就能更加自如 的掌握整个车辆的运动状态,为了将大量的信息准确,便捷的传递给驾驶员,并 且能够在驾驶的过程中操作必须的按键来获取必须的实时信息,这就需要我们在 设计研究中比密切关注驾驶员的视野、肢体的活动范围,从而更有效的掌握设计 的注意事项或者修改意见。 2 2 2 仪表窗口界面设计 为了让设计出来的界面符合大众消费者,我们有必要就数字显示器与模拟显 示器进行对比分析,掌握各自的优势和劣势。( 表2 3 ) 总的说讲,模拟显示器 可靠性高、稳定性好、显示信号的变化趋势观察比较直接、易于判断信号值与额 定值的偏差,缺点在于显示速度较慢、易受冲击、振动和环境因素的影响、过载 能力差、质量控制困难等局限;数字显示器则具有精度高、认读速度快、无需补 误差、过载能力强、易与计算机联用等优势,但也有显示易跳动或失效、不易判 断信号的变化趋势、不易判断信号值与额定值的偏差等局限。 表2 - 3 各种数字显示器的比较 模拟显示仪表数字显示仪表 数量信息 指针运动时读数比较困难数值精确,认读省时,出错率底 易判断指针位置,不需读出数值和刻 质量信息必须读出数值,变化方向和趋势不直观 度就能迅速发现指针的变动趋势 调节与监指针运动与调节活动有简单而直接的调节的监测结果精确,但调节与监控之间的 控性能联系,便于监控关系不明显,快速调节时不易读数 一般情况t 用面积大;刻度显示范嗣偏小占用面积最小;刻度范围不受限制 2 2 3 能量流设计分析 。丁玉兰人机i :程学北京:北京理工大学出版社,2 0 0 0 年 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 在上一下节中我们提到电动轿车的能量 流,具体的了解整车的动力情况是一个驾驶员 掌握信息的关键所在,明确了各项技术指标后, 就能轻松控制其运行。随时根据电量改变行程 等,避免不必要的因为电力不足导致的汽车停 运。例如( 图2 6 ) 丰田阜冠车型的能量流分析: 发动机一 电池;电池一 电动机;发动机 一 电池一 电动机, 如何运用图表来表现能量流的运作情况, 将会是一个重点,而一般的“能量流分为三种状态: 1 、只有电瓶驱动车轮 2 、电瓶驱动车轮同时发动机给电瓶充电 3 、只有发动机给电瓶充电 2 2 4 多功能显示区设计要点 图2 - 6 丰田皇冠液晶仪 多功能区内容包括的内容大致包括以下几个方面:车辆信息、导航信息、音 响信息、胎压信息、倒车影像、续航里程等,通讯技术的发展,更多的信息和高 要求的车与人之间的交流也会越来越普及。 但是随着轿车配置的不断升级,各种附加功能和娱乐设备的更新都会让多功 能显示区的重要性更加凸现出来,那么在多功能区的显示和切换上对设计师有了 更高的要求。通俗易通的图标,简洁的语言提示,方便操作的切换按键将会赋予 多功能区良好的性能。 电动轿车多功能区域的优点在于驾驶员能够直观的了解整车电量情况,续航 里程,先进的技术运用更加人性化,优秀的信息界面增添视觉效果,真正的感受 到科技给人们带来的无限魅力。 2 2 5 信息显示系统的人机界面分析 作为汽车信息显示界面,采用表盘式的时速表和转数表具有信息形象化,连 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 续、直观、快速地反应信息的准确性和变化趋势,能清晰知道模拟值在全量程范 围内所处的位置。使驾驶员能够有大概的预判思考能力,了解车辆的具体信息, 目前汽车厂商使用的汽车仪表包括指针运动式与指针固定式两种。但是目前汽车 仪表基本上都是采用指针活动模式显示。 为了更好的分析信息系统的仪表界面设计,我们必须对汽车内饰的车辆驾驶 室的作业空间进行了解和分析。充分理解了驾驶员的操作活动环境,才能站在用 户的角度去分析和研究,把握每个仪表的尺寸,处理好功能分区,使整个系统能 够灵活,减少驾驶员的视觉疲劳。 汽车的显示装置必须在试制样车阶段对其位置和操作进行主观评估,确定了 基本的尺寸大小和视觉位置之后才能进行信息界面的整理设计,通过实车感受车 内的这些功能件在驾车过程中的视觉情况和操作过程中是否对驾驶员的工作增 加了额外的负荷。所以,汽车显示屏的合理布局是汽车内饰空间中非常重要也是 较为复杂的工作,需要在整车空间允许的条件下分析和计算出合适的视觉位置。 ( 1 ) 表盘设计 仪表盘的形状大致可以分为五种形式:开窗式、圆形式、半圆形式、水平直 线式、垂直直线式。( 图2 - 7 ) 每种形式的特点都不尽相同,一般速度和转数仪 表盘选用b 、c 图仪表,因为其仪表指针读数范围小,扫描路径短,反应更加灵 敏,准确性高,目前在汽车的仪表显示信息中很少用到水平直线式和垂直直线式 仪表,由于显示范围过大,读驾驶员的要求过高,容易产生误报,但是它的信息 理解起来比较形象 。 圆踊一 ( a ) 开窗式( b ) 圆形式( c ) 半圆形式( d ) 水平直线式( e ) 垂直直线式 图2 7 仪表形状的基本形式 吕杰锋人机工程学武汉华中科技大学 l 版社2 0 0 8 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 汽车显示系统中速度和转数仪表的的尺寸和形状大小直接影响人的识别和 准确度。仪表盘太小,其刻度标记、标数自然细小而密集,难以迅速和准确地辨 认;过大的仪表盘,容易分散驾驶员的视线,扫描路线过长,降低视敏度,同样 也影响认读速度和准确性。实际上,决定认读效率的不只是仪表的直径,而是其 与观察距离的比值,即视角大小,根据相关研究,仪表的最佳视角为2 5 。5 。, 即视距7 0 0 r a m 时,仪表盘直径在3 0 - - 7 5 m m 之间。仪表盘的大小还与标记数量密 切相关,标记数量越多,需要的仪表盘越大 。 ( 2 ) 仪表布置 按信息显示的重要程度排列 汽车的液晶仪表应尽可能放置在座位视野中心的范围内,主要信息如车速 表、转速表应该集中显示在液晶仪表的中间部位。对于另外些辅助信息应该合 理的安排和排列。液晶仪表以外的部位可以附加一些新的功能表,但是不能影响 液晶仪表的主题地位。 按使用顺序排列 显示仪表的排列顺序应与仪表在操作过程中的使用顺序一致,同时,排列顺 序还应注意仪表之间在逻辑上的联系 。同等作用效果的仪表应尽量靠近,以提 高记忆效率和降低误读的机会。 按功能进行排列组合 仪表的排列应当符合用户的操作习惯以及活动的范围等。因此,仪表和相应 的操纵器应按它们的功能组合排列,相对应的位置排放有利于用户的操作和记 忆。例如把传递同一车辆信息或完成一系列信息显示的多个仪表分组排列,减少 了驾驶员的视觉负担。 按最佳零点选择仪表 由于不同的仪表在显示的时候给人的感觉不同,对于某些同类型的仪表,或 者功能相当的我们将会放置在同一位置。这样可以较好的发现异常情况和减少用 郑艳玲等0 0 7 系列屯影中的轿车驾驶室界面设计 2 0 0 9 年2 3 期 吕杰锋人机- t 程学武汉华中科技大学 “版社2 0 0 8 1 1 丁玉兰人机工程学北京:北京理上大学出版社,2 0 0 0 1 6 武汉理工大学硕十学位论文 户的工作负荷。 按视

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