（设计艺术学专业论文）GPS汽车导航仪界面的交互设计研究.pdf

摘要 摘要 现代产品发展的重要趋向是信息化，信息化产品已深入我们的日常生活，并 扮演着越来越重要的角色。随着信息化产品的发展，人们对此类产品性能的要求 越来越高，已不是单一的“有用”，而且还包括“易用”、“想用”。这些要求都与 产品晃面密切相关，界面的交互性已成为衡量产品整体性能的重要方面。g p s 汽车 导航仪作为新一代的信息产品，其应用越来越广泛。由于g p s 汽车导航仪特殊的 用户群体及人机环境，因此其界面的交互设计不仅具有一般规律，更有汽车导航 这一特殊领域的个性设计原则。 本文首先分析了g p s 汽车导航仪的基本要求，包括：精确的电子地图、快速 运作、良好的交互设计。其次介绍了界面设计、交互设计的发展及研究成果。接 着，本文将理论研究深化，探讨了界面设计、交互设计的核心内涵及其实现方法。 然后，本文重点研究了g p s 导航仪界面交互设计的流程及方法，按照设计的流程， 本文依次研究了：用户、汽车导航仪的人机环境、信息架构、视觉设计。通过这 四个方面深入分析了g p s 导航仪界面交互设计的流程及各阶段的设计策略，阐述 了引入智能模式的关键点，并总结出界面交互设计的主要原则。最后结合本课题 的研究成果，对现有产品的界面设计进行了分析改进。 在研究过程中，本课题运用了分析综合法、用户调研、实证研究等研究方法。 结合理论的分析和综合，本文更侧重于用户调研、实证研究。本文结合具体的用 户调研数据和产品界面实例，提出了具有实际价值的设计策略和设计原则，期望 能够给g p s 导航仪产品的界面交互设计以参考。 本文共分五章，第一章绪论部分介绍了课题的研究背景及本论文的研究意义 和写作思路；第二章介绍了g p s 导航仪的组成、发展现状，并总结了其设计的基 本要求；第三章探讨了界面设计、交互设计的理论现状及设计的核心内涵：第四 章着重研究了g p s 导航仪界面交互设计的流程及方法，深入分析了流程的各个阶 段的设计要点，并最后总结了g p s 导航仪界面交互设计的主要原则；第五章结合 前面的研究结论分析了实际产品的界面设计优缺点，并提出改进方法。 关键词汽车导航仪；界面交互设计：用户研究；人机环境；信息架构； a b s t r a c t 一i i i 一_ a b s t r a c t t h et r e n do fm o d e mp r o d u c t si sb e i n gi n f o r m a t i o n a l i n f o r m a t i o np r o d u c t s a r em o r ea n dm o r ep o p u l a rn o wa n dp l a ya ni n c r e a s i n g l yi m p o r t a n tr o l ei no u r d a i l yl i f e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o np r o d u c t s ，t h ed e m a n d i n go fs u c h p r o d u c t si sg r o w i n gh i g h e ra n dh i g h e r , n o to n l y “u s e f u l ”，b u ta l s o ”e a s yt ou s e “。 。w a n t e dt ou s e t h ed e m a n d i n gi sa s s o c i a t e dw i t hi n t e r f a c ed e s i g n 。s ot h e i n t e r a c t i o nc h a r a c t e r i s t i co fi n t e r f a c ei s b e c o m i n ga ni m p o r t a n ta s p e c t i n m e a s u r i n go v e r a l lp e r f o r m a n c eo fi n f o r m a t i o np r o d u c t s g p sa u t o m o b i l e n a v i g a t o r , a san e wg e n e r a t i o no fi n f o r m a t i o np r o d u c t s ，i t sa p p l i c a t i o ni s b e c o m i n gm o r ea n dm o r ew i d e l y i th a ss p e c i a lu s e rg r o u p sa n dm a n - m a c h i n e e n v i r o n m e n t ，t h e r e f o r ei t si n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g nh a si n d i v i d u a lp r i n c i p l e si n t h es p e c i a l i z e df i e l do fa u t o m o b i l en a v i g a t i o nb e s i d e st h eg e n e r a lp r i n c i p l e s f i r s t l y ，t h i sp a p e ra n a l y z e dt h eb a s i cr e q u i r e m e n t so fg p sa u t o m o b i l e n a v i g a t o r ，i n c l u d i n gp r e c i s ee l e c t r o n i cm a p 。s p e e d yo p e r a t i o na n dg o o d i n t e r a c t i v ed e s i g n s e c o n d l y ，i ti n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c hr e s u l t s o fi n t e r f a c ed e s i g na n di n t e r a c t i v ed e s i g n t h i r d l y ，i td e e p e n e dt h et h e o r e t i c a l s t u d y 。s u m m e du pt h ec o n n o t a t i o na n di m p l e m e n t a t i o nm e t h o d so fi n t e r a c t i v e i n t e r f a c ed e s i g n a f t e rt h a t ，t h i sp a p e rf o c u s e do nt h er e s e a r c ho fs t e p sa n d m e t h o d so fi n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no fg p sa u t o m o b i l en a v i g a t o r 。a c c o r d i n g t ot h ed e s i g n s t e p s ，t h i sp a p e rs t u d i e d ：u s e rr e s e a r c h 。m a n - m a c h i n e e n v i r o n m e n to f n a v i g a t o r ，i n f o r m a t i o na r c h i t e c t u r e ，a n dv i s u a ld e s i g n i t a n a l y z e ds t e p sa n ds t r a t e g yo fi n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no fg p sn a v i g a t o r , p r o p o s e dk e yp o i n t si nd e s i g n i n gi n t e l l i g e n tm o d e ，a n ds u m m a r i z e dt h em a i n p r i n c i p l e so fi n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g nt h r o u g ht h e s ef o u ra s p e c t sa b o v e f i n a l l y ，t h i sp a p e ra p p l i e di t so w nr e s e a r c hr e s u l t st oo n ea c t u a lp r o d u c tt o a n a l y z et h ei n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no ft h ep r o d u c ta n dt or e f i n ei t i nt h ec o u r s eo fs e a r c h ，t h i ss u b j e c tu t i l i z e dt h em e t h o d so fc o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s 。u s e rs u r v e ya n dc a s es t u d y a f t e rt h e o r e t i c a lc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s ， i ta t t a c h e dm o r ea t t e n t i o nt ou s e rs u r v e ya n dc a s es t u d y t h r o u g ha n a l y z i n g t h e s es p e c i f i cd a t aa n di n t e r f a c ee x a m p l e sf r o mu s e rs u r v e ya n dc a s es t u d y t h i s s u b j e c tp r o p o s e dp r a c t i c a ld e s i g ns t r a t e g ya n dd e s i g np r i n c i p l e s ，h o p i n gt h a t t h e s ec a nm a k es o m er e f e r e n c e sf o ri n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no fg p s a u t o m o b i l en a v i g a t o r t h i sp a p e rw a sc o m p n s e do ff i v ec h a p t e r s c h a p t e ro n ei n t r o du c e dt h e r e s e a r c hb a c k g r o u n d ，s i g n i f i c a n c ea n dw r i t i n gm e n t a l i t yo ft h i sp a p e r c h a p t e r t w od e s c r i b e dt h ec o m p o s i t i o no fg p sn a v i g a t i o ns y s t e m ，t h ed e v e l o p m e n to f g p sa u t o m o b i l en a v i g a t o r ，a sw e l la sas u m m a r yo fi t sb a s i cr e q u i r e m e n t s c h a p t e rt h r e e s u m m a n z e dt h et h e o r e t i c a ls t a t u s ，t h ec o n n o t a t i o na n d i m p l e m e n t a t i o no fi n t e r f a c ed e s i g na n di n t e r a c t i v ed e s i g n c h a p t e rf o u rf o c u s e d o nt h es t e p sa n dm e t h o d so fi n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no fg p sa u t o m o b i l e n a v i g a t o r i td e t a i l e da n a l y z e de v e r yd e s i g ns t e p st of i n di t sd e s i g np o i n t s ，a n d c o n c l u d e dt h em a i nd e s i g ns t r a t e g ya n dd e s i g np r i n c i p l e s c h a p t e rf i v ea p p l i e d t h er e s e a r c hr e s u l t st oa n a l y z et h ei n t e r a c t i v ei n t e r f a c ed e s i g no fo n ea c t u a l p r o du c tt of i n di t sa d v a n t a g e sa n ddi s a d v a n t a g e s ，a n dt or e f i n ei t k e yw o r d s ：g p sa u t o m o b i l en a v i g a t o r ；i n t e r a c t i v e i n t e r f a c ed e s i g n ；u s e r r e s e a r c h ；m a n m a c h i n ee n v i r o n m e n t ；i n f o r m a t i o na r c h i t e c t u r e i v 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：铉 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或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：本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内 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 存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：盟导师签名：i 塾堑日期：趔三 第1 章绪论 信息产品以其特有的魅力越来越受到大家的青睐，它为我们的生活带来了随 时随地的通讯，丰富多彩的信息。然而数字产品全新的操作界面也为我们带来了 不少认知负担和操作麻烦。汽车g p s ( g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ) 导航仪作为新时 期信息产品的代表，其界面设计被选为本课题的研究对象。 1 1 研究背景和研究动机 一，信息产品广泛普及 人类产品发展的历史进程如下：手工产品( 如陶器) 、机械产品( 如马车) 、 动力产品( 如轮船) 、自控产品( 如空调) 、信息产品( 如电话) 。从产品这一进化 的历史中可以看出，产品的技术越来越密集。现代产品发展的重要趋向是信息化【1 1 。 圜i 淹瓣鬟 g 獬 图1 - 1 各种信息化产品 一般具备信息获取、信息传递、信息处理、信息再生、信息利用等功能的产 品我们可以称之为信息化产品。随着信息产品的不断普及，人们对此类产品性能 的要求也在渐渐提高。信息产品和使用者之间的“对话”方式也日益丰富：输入 上，从键盘到触摸屏；传输上，从有线到蓝牙。显示上，从4 阶灰度到6 5 万色。 人们享受着科技带来的便利和高效的同时，对信息产品的要求由刚开始的“能用” 转变为现在的“好用”。不少易用性强的产品成了市场上的香饽饽，产品测评者也 越来越多地关注产品的“软性能”，诸如“最适合发短信”等交互性能成为了大家 新的关注点。可见，信息产品的广泛普及使产品设计时必须更加重视交互性，人 机交互性已成为衡量产品整体性能的重要方面。 1 山尔人学硕十j 学何论文 二，汽车导航仪发展迅猛，然而其界面设计有待提高 导航仪作为一种信息产品，其发展方兴未艾。有资料表明，从2 0 0 4 年开始， 导航市场相继在欧美各国进入高速增长期，每年的成长速度超过1 0 0 。2 0 0 7 年第 二季度包括p n d 、g p s 手机在内的手持导航产品在全球的销售量达到7 4 0 万台，比 去年同期增长1 1 6 。而据南方都市报调查，2 0 0 6 年中国装备有车载导航仪的汽车 不到保有量的l 【2 】。这表明国内汽车导航仪市场潜力非常巨大，2 0 0 6 年以来汽车 导航仪正逐渐成为热卖产品。车载导航仪独特的使用环境和使用人群，要求其设 计必须将交互性作为重中之重来考虑。但是目前市场上的大多产品难以满足用户 轻松使用的要求，使得不少看似功能强大的导航仪在实际使用中成为“鸡肋”。大 量难以操作的产品充斥市场，想要改变这种局面，使产品能够简单易用，必须对 汽车导航仪的界面交互设计进行研究。 三，实现人性化设计的需要 随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们对一个产品的要求不仅仅满足 于其使用价值了，而越来越注重产品的附加价值情感价值、美学价值、形象 价值等，以人为中心的人性化设计理念已成为主导。产品的信息化使得界面的重 要性日益明显。要实现界面的人性化设计，必须考虑人机交互问题。 本人基于以上现状，提出了本课题。希望能通过对g p s 导航仪界面的研究， 改善其人机交互性。同时，研究界面的交互设计也有利于把握信息产品的设计方 向。此研究将融会工业设计、人机工程学、心理学、信息学等学科的思想，对g p s 导航仪界面的交互设计做出较为系统的分析，为国内交互设计研究增砖添瓦。 1 2 国内外研究现状 界面作为人和信息产品“对话”的中间介质，它提供了人和产品接触的“桥 梁”。正是由于界面的重要性，国外在上世纪8 0 年代就开始对其进行专门的研究。 当前，欧美、日本、韩国的界面交互设计发展迅速，摩托罗拉等老牌企业以及三 星等后起之秀都意识到界面设计的强大增值功能，因此都设立了相关部门专门从 事界面的研究及设计工作。研究重点集中已逐渐从计算机操作系统界面和网页界 面领域转向智能设备、小型手持设备等，研究内容从单纯的平面界面研究演变为 人机交互研究，并逐渐形成系统化的界面交互设计理论体系，如：目标导向设计 2 第1 章绪沦 理论、角色模型理论等。 国内人机通信界面研究的专家于2 0 0 1 年1 月在上海成立研究中心，隶属于摩 托罗拉公司，其重点研究方向包括人与计算机的交互作用，如何使人更高效更容 易的使用通信设备以及如何在小型移动设备中实现复杂的智能算法等。到了2 0 0 2 年，国内一些企业开始认识到界面设计的重要性，专门针对软件产品的图形设计 师和交互设计师开始出现。2 0 0 4 年以后，随着手机、电脑附加软件、m p 3 等产品 的大量上市以及f l a s h 动画技术的发展，工业设计和界面交互设计的关系日益密 切，从某种意义上说，人机交互设计可以看作工业设计在软件业中的延伸1 3 】o 各大 高校也设立了专门面向界面设计的专业。到2 0 0 5 年时，国内的界面设计行业有了 专门的职业分工。2 0 0 6 年，国内的研究开始关注手机界面等小型手持设备的界面 交互问题。但理论研究集中在界面设计原理的总述性研究上，针对智能设备、手 持设备的研究还在起步阶段，对汽车导航仪界面的交互设计研究还处于相对空白 阶段。 总的来说，国外交互理论的研究日趋成熟，交互研究趋向细分化，而国内研 究方兴未艾，理论引进较多，但主要集中在操作系统和网页设计方面。国内还需 不断加强对专业设备、智能手持设备的研究。 1 3 课题研究的意义 1 3 1 理论意义 探讨界面交互设计的核心内涵及其实现方法，进一步深化发展一般信息产 品的界面交互设计理论。 针对导航这一专业领域，研究其界面交互设计的流程及方法，为日后导航 界面交互设计提供理论指导。 1 3 2 现实意义 一，改进用户体验 用户体验是指用户在使用产品过程中获得的感受，包括用户对界面的印象、 感觉、沉浸感、疑惑以及忍受度等。优秀的界面设计可以给用户带来良好的使用 体验，良好的体验能激发用户的热情，这种热情还能引发其他积极的感受：如在 3 山尔人学硕十学何论文 使用界面的过程中充满信心，感觉有能力胜任，在使用过程中享受快乐，热心地 向其他人介绍、展示界面等。反之，不恰当的界面设计易给用户造成焦虑感或挫 折感。 从用户角度考虑，通过界面交互设计的研究可以减少用户的使用麻烦。实际 上，因操作、显示、功能等方面的不良设计导致不少导航仪使用起来相当麻烦， 甚至在实际驾车中无法正常使用。经过本人的实际调研也证实了，用户需要准确、 易用、有良好交互性的导航设备，从而减少使用中的各种困惑。 二、提高国内产品竞争力 “基于历史原因，硬件工程师对大多数软硬混合产品有决策权，但是随着硬 件变得通用，硬件和硬件工程师的作用日趋变小，大多数产品的真正价值逐渐地 依赖于软件的贡献。【4 】【5 1 ” 目前生产汽车导航仪几乎毫无技术门槛可言。潜力巨大的市场和极低的技术 门槛引来了厂商竞相逐利，除了m p 3 厂商以外，不少受困于微薄利润的家电、i t 、 数码产品和手机厂家纷纷转型，各自推出导航仪产品。不少m p 3 厂家甚至将此视 为救命草。据估算，国内拥有独立品牌的车载g p s 厂商已不下3 0 0 家，如果加上 代工厂商，这个数字将超过1 0 0 0 家。因此从导航仪生产厂家考虑，通过此研究可 以提升国内汽车导航产品的竞争力，同时有利于制止低质产品泛滥而造成的价格 混战。 合理的用户界面设计，能够提高用户满意度，增强产品市场竞争力。因此， 研究导航仪的界面是有重要意义的。 1 4 研究内容、方法和基本框架 一，研究内容 本课题从界面设计出发，结合人机工程学、认知心理学、信息学等学科知识 来研究汽车导航界面交互设计的核心内涵、设计流程及设计原则。并以此为指导 对现行汽车导航仪的界面设计做出分析改进。 本课题的研究内容主要包括以下几个方面： 分析界面设计和交互设计，并探讨其核心内涵。 针对用户、产品两方面进行市场调研，发现用户需求、确认主要功能要求。 4 第1 章绪论 详细分析汽车导航仪使用的人机环境，确认交互的客观环境条件及主观的 精神氛围。 将界面的信息架构分解为几个子体系，并结合g p s 导航仪的特点，探讨各 子体系的设计要点。 二，研究方法 用户调查，就用户使用导航仪的感受及用户对导航仪的要求进行广泛的调 研，从而建立典型的用户角色模型。 综合分析法，是通过分析现有的交互设计的一般方法和信息学等学科的相 关知识，进行归纳、类比，取其中适合使用的作为参考，然后结合本课题 的研究，产生自己的方法。 实证研究，此方法具体包括两类：一是案例分析法，通过特色的个案实例 分析，对界面交互设计的策略和方法加以揭示、验证和进一步探究；二是 将理论探讨与具体实践相结合的方法，利用自己掌握的理论和方法，结合 导航仪实际的人机环境，将理论细化n d , 的设计策略和方法。然后，再结 合探索出的设计理论，指导改进某款导航界面。 三，基本框架 本文的结构是：先从总体上进行理论研究，后结合调研实践进一步研究汽车 导航仪界面交互设计的流程和设计原则。具体来说，首先确立课题的方向，在明 确课题的内涵和外延之后，进行理论阶段的研究。在导航仪、界面设计及交互设 计方面的理论的研究的基础上，结合市场调研情况，分析汽车导航仪界面交互设 计的流程和设计原则。按照流程依次对导航仪的用户、人机环境、信息架构、视 觉设计进行了具体分析，探讨了各阶段设计的原则。最后，进行具体产品的分析 与改进。 第2 章g p s 汽车导航仪综述 2 1g p s 汽车导航仪简介 2 1 1g p s 的含义 g p s 全球定位系统全称是g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ，中文意思是全球定位系 统。定位是指明确当前点在地球上所处的具体位置，该具体位置由一组经纬度和 海拔高度数据信息来表现【6 】。 类似的全球卫星导航系统还包括g l o n a s s 、g a l i l e o 、g n s s 以及我国的北斗卫 星导航系统，是由不同国家创建的。 2 1 2g p s 与汽车导航仪 g p s 系统的可用来为汽车导航，通过借助g p s 全球定位功能及车载电子地图， 自动在电子地图上规划出到达目的地的最佳行车路线，并配有专业导航语言及文 字导航信息来引导用户正确航行至目的地，这就是汽车导航的意思【j 7 1 。要实现汽车 导航功能必须满足两个基本条件：有全球定位系统的终端设备、有当地的电子地 图。由此可见，g p s 是一个平台，而导航仪则是利用这一平台提供的技术而创造出 来的一种产品，各种常见的导航仪如图2 - i 所示。 国缈盛 2 2g p s 汽车导航仪的发展 图2 - 1 各式各样的导航仪 山自、人学碗十学位论文 社会进步与科技发展总是保持互为因果的关系，即社会的进步会带动科技的 发展，而科技成果反过来会进一步推动社会的进步。g p 8 汽车导航便是这个现象的 写照之一。 2 21g p 8 发展阶段 g p s 的发展大约经历了三个阶段【8 】： 第一阶段为方案论证和初步设计阶段；从1 9 7 3 年到1 9 7 9 年，共发射了4 颗 试验卫星，研制了地面接收机并建立了地面跟踪网。 第二阶段为全面研制和试验阶段；从1 9 7 9 年到1 9 8 4 年，又陆续发射了7 颗 试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，g p s 定位精度远远超过设计标准。 第三阶段为实用组网阶段；1 9 8 9 年2 月第一颗g p 8 工作卫星发射成功，表明 g p s 系统进入工程建设阶段。1 9 9 3 年底实用的g p 8 网即( 2 1 + 3 ) g p s 星座已经建成， 今后将根据计划更换失效的卫星。 22 2g p s 汽车导航仪的发展阶段 纵观全球汽车导航产品的发展历史，已经走过了第一代自助式导航和第二代 多媒体导航两个阶段。现正在走向g p s 和无线通信结合的网络导航。 一，第一代导航产品自助导航仪 第一代自助导航产品由全球定位系统( g p s ) 和液晶显示器( l c d - d i s p l a y ) 两部分构成。内置的g p s 天线会接收到来自环绕地球的2 4 颗g p s 卫星中的至少3 颗所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置 9 1 。 导航系统本身装有储存电子地图信息的 c d d v d ，通过g p 8 卫星信号确定的位置坐标与此 相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置， 并在此基础上实现行车导航、路线推荐等多种功 能。驾驶者只须通过观看显示器上的画面、收听 语音提示，操纵显示器上的按键即可实现轻松驾 车。由于地图存储于本地，所以在路径的计算方 面速度较快，但不易于更新、升级。图22 第一代导航产品 二，第二代导航产品多媒体导航仪 第二代导航产品是多媒体导航，多媒体导航系统是在第一代的基础上增加了 电话问播放的功能，一般具有g p s 卫星导航定位、路线规划以及v c d d v d 、电视等 功能。 图2 - 4 集合导航和m p 4 功能的第二代导航产品 多媒体导航除保留了第代的电子地图和电子语音提示功能外，另外增加了 前方转向提示信息，即对于些重要、复杂的交通路口，能提前在屏幕上显示路 口的放大地图，并用醒目的提示指引正确的行驶方向。由于第二代只是在第一代 的基础平台上添加了影音播放功能，因此并没有实现突破性的发展。 三，第三代导航产品g p s 导航与无线通信结合的导航仪 第三代导航系统的导航功能实现可以说是革命性的。一是地图可以在信息服 务中心和车上两地存储，目的地无需由驾驶员在地图上寻找，可由服务中心代劳。 二是可有效利用实时交通信息实现“疏堵式”导航，自动避开堵车路段。三是服 务中心地图实现了全网更新，车上的地图也可以随时通过无线下载实现更新。同 时可以增加安全控制、远程检测、w e b 连接、求助救援等服务内容。 图2 5 集导航和实时交通信息、联网防盗功能的第三代导航产品 lj i 尔人。硕十。、位论文 2 3t i p s 汽车导航仪的基本要求 汽车g p s 导航仪作为新兴的信息产品，其面对的是如何在复杂的交通道路中 为用户规划出最合适的行车路线。这不仅关系到用户的主要目标顺利到达目 的地能否顺利实现，还关系到用户的人身安全。因此该产品设计及性能的要求较 高，必须满足的基本要求包括以下几个方面： 2 3 1 精确的电子地图 电子地图是地理信息系统( g i s ) 的核心基础，是以图形方式向用户显示目标信 息和周边背景信息的电子媒介。行车路线的规划依靠的是电子地图的信息和数据。 因此，精确的电子地图的是保证系统可靠性和稳定性的关键，同时也是决定用户 体验好坏的主要因素。 电子地图主要包括地理信息、道路交通信息、公共设施信息、建筑房屋信息 等方面。可见精确的制作电子地图这一要求相当高，其制作过程比较复杂、耗时。 并且随着道路新建、城市改建，电子地图要求不断进行更新。因此，精确的制作 电子地图的关键是：各种信息数据的准确性、全面性和及时性。 2 3 2 快速运作 g p s 导航仪作为行车的引导者，行车中导航仪处于高速运动，快速改变位置及 相关信息的状态。此时，导航仪要能正确地提供路线信息，就必须符合快速运作 的要求。 g p s 导航系统是由地面控制部分、空间部分、用户装置部分三部分组成。前两 个部分处于相对稳定的状态，要提高导航仪的反应速度就必须从用户装置部分入 手。一方面，必须保证g p s 收发装置的灵敏性。另一方面，须保证系统本身的运 行速度。我们知道导航仪的数据库中需要载入含有大量信息的电子地图以及多媒 体信息，这必将占用较多的资源，从而降低系统的响应速度。如果系统的响应速 度过慢、实时性差，不仅不能及时导航还必然会导致用户产生厌烦感。因此在设 计系统软件结构时要考虑到系统微处理器的能力及速度。在成本许可的情况下， 尽可能提高运行速度。 1 0 第2 帝g p s 汽乍导航仪综述 2 3 3 良好的交互设计 g p s 导航仪作为行车辅助设备，其功能主要是提供相关路线信息以指导驾驶员 行车，其完成一次导航任务的流程如图2 7 所示。因此，g p s 提供的信息能否准确 高效的传达给驾驶员就成了衡量g p s 导航仪实际使用效率的重要指标。 用户界面导航仪 确定目的地输入设备计算出行车路线 接收理解信息- 输啦设备-生威导航信息 1r 参照信意驾驶 分轿信息变化 翻达目的地或人为俸止? j 量 否 退出导麓 图2 7 导航的基本流程 可以看出，整个流程中驾驶员与导航仪间的“对话 是该流程的关键。因此， 导航仪的交互设计需重点考虑，以保证工作流程顺利进行，使信息传递准确流畅。 而交互设计包括的具体内涵，下文将详细阐述。 在汽车导航仪这些基本要求中，快速运作属于硬件方面的问题，精确的制作 电子地图属于软件数据库方面的问题，良好的交互设计则是设计师需要重点考虑 的方面，也是导航仪设计成功与否的关键方面。因此，本文将研究重点放在g p s 导航仪的交互设计上。 第3 章界面交互设计的理论研究 美国学者赫伯特a 西蒙提出：设计是人工物的内部环境( 人工物自身的物质 和组织) 和外部环境( 人工物的工作或使用环境) 的接合。“人”是界面设计需考虑 的一个方面，是认识的主体和设计服务的对象，而作为对象的“机”则是界面设 计考虑的另一个方面，它是包含着对象实体及信息的综合体 1 0 】。人机间的对话则 是交互设计的研究重点。 3 1 界面设计综述 3 1 1 界面的分类 从广义上来说，界面包含主体( 人) 与客体( 物) 的一切感官接触、情感关 联及发生的关系总和。而客体包括物质客体，和非物质客体，根据客体的差别可 将界面分为硬件界面和软件界面，例如我们用电脑时，键盘和鼠标就是人与产品 间存在的硬件界面，而显示屏上的操作系统则属于软件界面。 从狭义上。界面主要指软件界面。软件界面，指的是使用者与计算机软件间 的沟通交流介质。在人和计算机的互动过程( h u m a nc o m p u t e ri n t e r a c t i o n ) 中， 软件为人和计算机间的信息传递建立了通道，这一通道的表现形式，即我们所说 的软件界面( i n t e r f a c e ) 。 g p s 导航仪界面也包括硬件界面和软件界面，本文所关注的界面设计包含两个 方面的内容，但由于6 p s 导航仪界面难点在于软件界面，因此本文侧重于研究软 件界面。 3 1 2 软件界面的发展趋势 计算机的界面经历了从命令行晃面到图形用户界面( g u i ) ，现今正朝着交互 界面的方向发展。 命令行界面的基本操作方式就是用户用键盘输入操作命令。这种界面要求用 户不但要熟练使用键盘输入，还要记忆各种机器操作命令的格式和使用方法。因 为计算机键盘上只有字母标注，用户需要输入的却是一条完整的命令，通过键盘 不能直接看出操作命令，所以用户在操作键盘时就不得不记忆大量的命令格式， 山东人学硕十学伉论文 思考每个命令的功能，计划操作顺序，这便造成了严重的认知负荷。即使一个专 家用户，也会出现大约1 0 2 0 的错误率。 z ij 瞳| 目d 一 u _ i 黜4 乩”“” ：嘴盟， l ；： i i ”；* 目日j e e 口l z 口a i j z i 日 l 避掣i 口n “一一。一m j * 。搿“r 日_ 。 u p rs f ” xp n 【 h x 栅2 器” 图3 - 1 w i n d o w s l 0 界面 图形用户界面是在2 0 世纪8 0 年代出现的，这是一种直接操作的界面，其用 图形和图标来表示文件和程序命令，设计了光标、窗口、文字等，提出并发展了 “w 、, ( s i w y g ”( w h a ty o us e ei sw h a ty o ug e t ) 的设计思想。图形界面将人们 从烦琐的命令语言中解脱出来，带来了计算机发展史上的变革，计算机应用进入 了一个新的阶段。苹果操作系统的图形用户界面的发展如图3 - 2 所示。 豳3 - 2 苹果系统图形用户界面的演变 可见，人机交互界面研究已历经了两个界限分明的时代。第一代是以文本为 基础的命令语言交互，晦涩难懂，面向的是计算机专业用户：第二代是现在占据 主导地位的直接操纵窗口、图标、菜单及指点设备的图形用户界面，它使用更自 】4 蒸2 耋量雪銮蓦彗生盟罂鲨篮瑟 然的视觉通信交互，其面向的是大众用户。下一代人机界面会以图形界面为基础， 集成交互多媒体，大量使用自然语言和其它交互媒体，如人的动作、手势、语音 和三维图像等。总的来说，图形化、形象化及交互性更强、智能化程度更高是软 件界面发展的大势所趋，如图3 - 3 所示。 _ _ = 了_ 一 置叁，是蔓刭 图3 - 3 智能化更高的下一代交互界面 3 1 3 界面设计的研究内容 界面设计作为一个系统学科，其包含用户、视觉界面、用户与界面的关系等 各个方面，根据研究的内容和偏重点不同可分为：用户研究、界面视觉设计、交 互设计和界面整体测评。 用户研究，主要是分析用户的认知特性、建立用户模型。认知特性的研究应 包括用户基本知觉特性、视觉寻找目标的特性、用户的知识表达、思维理解、信 息理解等方面的研究。用户模型则是通过用户调研的方法对用户的典型特征、需 求等以卡片的形式记录下来，产品设计和测评可以以此为参考。 视觉设计的重点在于对图形、文字、色彩这三大视觉元素的运用以及对这三 大元素艺术构成的创新。每一种视觉元素都是展现作品的功能与风格的基本要素， 对于信息产品来说，在选择这些视觉元素来传达信息时，应力求简约化。 交互设计研究人与界面的关系，其研究内容包括软件的操作流程、逻辑结构 及操作规范等。软件的交互设计应在编写程序代码前完成，在确立交互模型，交 互规范后，再按照逻辑结构开始程序编写工作。 界面测评则是借助用户研究的结论，来对界面的交互设计和视觉设计做出评 测，主要测试交互设计的合理性以及图形设计的美观性。测试方法一般都是采用 山尔人学硕十学位论文 焦点小组，用目标用户问卷的形式来评测界面设计的合理性。 3 1 4 界面设计流程的演变 界面设计流程是随着时代的发展而发展变化的，包括四个阶段的演变： 界面附属阶段；整个软件由程序员独自编写、评测，界面仅仅是程序的附 属物。 界面功能展现阶段；管理人员先制定软件的基本要求，然后程序员按要求 编写最终软件，界面仅仅将各种功能展现出来。 界面美化阶段；出现了专门的界面设计人员，但由于其位于研发的末端， 主要从事视觉美化工作，只有一少部分的可用性研究反馈给软件编程人员。 界面交互设计阶段；交互设计优先于编程进行考虑，编程、测试建立在人 机关系研究的基础上。 3 1 5 界面设计的环境因素 图3 4 界面设计流程演变 任何产品无法脱离环境而单独存在的，因此界面设计必须要考虑环境因素。 环境按照其对界面设计的影响层面又分为社会大环境和人机所处的小环境。 社会大环境包括社会、政治、文化和科学技术等综合领域。这些方面从整体 上影响大众的审美趋势、心理特征、流行时尚等，也影响着造物的技术、理念。 在不同的时代，面对不同的人群，界面的设计也应随之不断变化，以符合时代的 1 6 第3 章界而交瓦设计的理沦研究 审美要求。 人机所处的小环境则是指人机工作所在地的物理环境和精神氛围。物理环境 包括：空间、光线、噪音等。精神氛围则包括工作环境的安全性、紧张性、急迫 程度等。小环境对界面的影响主要表现在细节方面，如：亮度对界面清晰度的影 响、紧张氛围下对界面精简化的要求等。 3 2 交互设计综述 3 2 1 交互设计的理解 交互设计中的“交互 源于英文“i n t e r a c t i o n ，表示某二者之问的相互作 用和影响，其强调具有互相交流或人机对话。目前关于交互设计的理解主要有两 种不同的思想： 一，交互设计“隶属”论 一些执着于传统的外观设计( 视觉、听觉和触觉主题、式样、风格以及习惯 用法) 的设计师认为，交互元素应该作为随时间变化的感观数据的流来处理，类 似于电影画面，因而应该已经被传统设计方法完整的描述了【1 4 1 。因而交互设计并 不是一门独立的学科。 二，交互设计“独立 论 交互设计是“一个关于限定人造物、环境及其系统的行为的设计学科”。交互 设计，是指设计师对产品与它的使用者之间的互动机制进行分析、预测、定义、 规划、描述和探索的过程，简单说，即设计和定义使用者如何使用某一产品达到 其目标，完成某一任务的过程【1 5 】。界面交互的一侧是牛顿式的物理空间，另一侧 是虚拟的网络空间，高品质的界面容许用户毫无痕迹地穿梭其间【1 6 】。 3 2 2 交互设计的实质 从本质上说，交互是人与产品或服务互动的一种机制。人与软件系统互动的 基本框架是通过用户输入及系统输出而实现的人机对话。因此，人与软件系统的 交互可以认为是人机对话的机制。 交互设计则研究如何构建出让用户满意的互动机制。因此，交互设计必须建 立在用户研究的基础上，设计时需要先考虑用户的背景、经验以及在操作过程中 1 7 尔人学硕十学何论文 可能产生的感受，然后再实施设计，以构建符合用户逻辑的交互机制，使得用户 可以高效地使用产品，并能够在与产品或服务的互动中得到愉悦【1 7 1 。 可见，交互设计的实质是一种系统的设计，其组成的元素有：人( p e o p l e ) ， 交互行为( a c t i v i t y ) ，产品场景( c o n t e x t ) 和支持交互行为的技术( t e c h n o l o g y ) ， 简称为p a c t 1 引。 用户 图3 5 交互基本框架及p a c t 示意图 3 2 3 交互设计的关注点 交互设计吸纳了传统的设计，可用性设计和工程设计中的理论和技术。在此 基础上进行综合，但是，交互设计并不仅仅是简单的累积已有的理论和技术。它 有自己独特的方法和实践，有着不同于科学和工程学的途径。 具体说来，交互设计关注的问题包括以下几个方面： 如何把握形式及其相关的行为。 设计产品的使用方式，并预测使用者对产品的理解。 探索产品、人和整体环境( 物理的、文化的、历史的) 之间的对话。 交互设计以“目标导向【1 9 】的观点从上述关注点入手对产品进行设计。所谓 “目标导向 主要包括以下几个方面： 理解人们为什么希望使用产品和希望怎么使用产品。 鼓吹用户和用户的目标。 将产品看作为一个整体，而不是简单的一堆功能特性。 面向未来看事情应该是什么，而不是它们现在处于的样子。 本课题的研究对象是软件界面的交互设计，其主要关注点是：完成用户任务 需要何种人机对话方式，以及如何设计这一方式。 第3 章界面交互设计的理沦研究 3 3 界面交互设计的内涵及实现方法 3 3 1 界面设计的内涵及实现方法 界面设计的过程是复杂的，有不同学科参与进来，认知心理