基于老龄驾驶行为的汽车人机交互适老化设计研究
发布时间：2021-08-26 10:21
随着中国汽车产业和移动经济的快速发展以及人口老龄化程度逐渐加深,拥有私家车并选择驾驶出行的老年人数量会不断增加。由于老年人具有特殊生理心理特征,其信息处理能力和操作稳定性与年轻驾驶人存在较大差异,汽车科技的发展使汽车人机交互环境由传统单一交互为主转变为多重交互混合,车载功能和场景信息处于增长状态,老龄驾驶体验和安全性遇到了新问题,汽车适老化设计也提出了新要求。面对当前汽车人机交互适老化程度低且相关研究领域局限、视角单一等问题,本课题将从老龄驾驶行为出发,科学系统地探索汽车人机交互适老化创新研究思路和设计方法。本文基于对老龄驾驶行为和汽车人机交互的研究,以交互方式为设计切入点,经过理论分析、调研访谈和实验观察确定汽车人机交互过程中老龄驾驶行为的影响因素,并据此推导出汽车人机交互适老化设计模型和策略。首先,通过基础概念分析得到老龄驾驶感知、决策和操控行为特征以及汽车人机交互流程和认知因素,并通过案例分析得到汽车人机交互设计特点、问题和趋势。其次,提出以交互方式为设计切入点并分析出其对老龄驾驶行为的影响机制,同时从认知和行为角度推导出影响结果的评价因素,通过调研和访谈获得用户需求并聚焦到触控...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题实验思路导图
江南大学硕士学位论文14机交互设计不仅要有通过可靠的功能合理改善和提升用户与产品交流互动模式的可用性设计目标，还要有从用户感官、情感、行为和思维等层面使用户获得愉悦满足的良好体验的用户体验目标5。2.1.4驾驶行为概述在日常汽车驾驶过程中，驾驶人利用触觉、听觉和视觉等感觉通道来感知汽车内部信息系统状态和外部车辆、交通标识和道路环境等交通情况，并利用大脑对收集到的信息进行分析、决策，从而输出驾驶操控命令，再通过肢体等执行操作动作使汽车状态发生变化，变化的信息通过车载信息系统和环境信息反馈给驾驶人。图2-1信息-驾驶行为-状态闭环流程由上图2-1可知，驾驶人的行为流程可以划分为三个部分，即驾驶感知、驾驶决策和驾驶操控。驾驶感知行为是驾驶人通过视觉、听觉等对驾驶环境、交通环境以及汽车驾驶状态等的感知过程。这一过程主要由感觉器官完成，其中90%以上的信息通过驾驶人视觉观察获得。因此，对驾驶人眼动规律的分析是研究驾驶人感知行为特征的关键。驾驶决策行为是驾驶人通过感知获得信息后，结合驾驶人自身驾驶经验和技能，经过大脑分析，作出有利于汽车安全驾驶的决策。这一行为主要是以“环境信息、交通情况、驾驶状态”为输入，以“驾驶决策”为输出的一种映射关系，并且跟驾驶人自身特征和驾驶任务内容有密切关系。这一过程主要由中枢神经系统完成。驾驶操控行为是驾驶人根据决策作出的反应和动作，一般指驾驶人利用身体部位通过控制装置向系统输入指令的过程，主要目的是操控车辆前进或者进行与驾驶无关的活动，如接听电话、调节温度等。2.2老龄驾驶行为特征分析2.2.1老龄驾驶感知行为特征1.视觉感知5庞雷.交互设计理念下家用智能灭火器设计研究[D].湖北工业大学,2018.
江南大学硕士学位论文18图2-2汽车人机交互过程汽车人机交互的过程伴随着驾驶行为的发生，如图2-2所示，驾驶人在进行交互前形成了任务目标，同时通过感觉器官感知到环境信息和车载信息显示系统反映出的汽车状态信息，形成短时记忆，然后驾驶人在大脑中进行信息整合并根据自身的经验判断出最佳的操作方案，再基于控制系统利用各种交互方式通过控制器执行交互操作，使汽车状态发生变化，进而也改变了驾驶环境，变化信息通过环境信息和车载信息显示系统反馈给驾驶人，同时更新了任务目标，形成一个信息传递的闭环系统。2.3.2汽车人机交互认知因素随着车载信息技术向着智能化和自动化的方向发展，汽车人机交互系统的交互控制方式和信息界面也在发生变化，汽车内部和外部信息交换的方式不断更新，交互操作复杂化势必会影响驾驶安全性，但汽车人机交互系统中的功能和场景信息还处于不断增加的状态。在驾驶任务的执行过程中，驾驶行为分为三个阶段，分别是感知、决策和操控，驾驶人的认知是有限的，在执行多个驾驶任务时需要感知并处理各种复杂信息，会使驾驶人产生认知负荷；在驾驶交互场景下，当驾驶人的注意力偏离主驾驶任务时即为分心驾驶；驾驶环境是驾驶人认知活动的主要信息来源之一，驾驶人在驾驶交互过程中需要对环境信息进行感知和处理，以辅助其作出合理的决策，主要表现其情境意识；另外，随着汽车智能系统不断强大，在保证能完成驾驶交互任务的基础上，基于智能手机的经验，需要进一步满足驾驶人良好驾驶感受的需求，即交互体验。根据以上分析可得汽车人机交互的认知因素如下图2-3所示，主要包括驾驶分心、驾驶负荷、情境意识和体验四个方面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]驾驶负荷量化评价方法研究[J]. 尹智帅,马越峰,周庸. 数字制造科学. 2019(02)
[2]汽车人机交互界面层级设计研究[J]. 孙博文,杨建明,孙远波. 机械设计. 2019(02)
[3]老年驾驶人在交叉口的视觉特性[J]. 郭凤香,石晨光,李明远,张盛,陈平. 中国公路学报. 2018(09)
[4]代偿机制下适老智慧产品交互设计研究[J]. 张萍,丁晓敏. 图学学报. 2018(04)
[5]基于智能交互的汽车主动响应式交互设计[J]. 李璟璐,孙效华,郭炜炜. 图学学报. 2018(04)
[6]基于驾驶操作行为分析的宜老型代步车原型设计研究[J]. 杨浩,严扬,胡也畅. 机械设计. 2018(06)
[7]基于脑电信号分析的不同年龄驾驶人疲劳特性[J]. 裴玉龙,金英群,陈贺飞. 中国公路学报. 2018(04)
[8]成功老龄化视角下“新老年”产品设计趋势研究[J]. 滕依林,沈杰. 设计. 2018(01)
[9]基于老年人色彩知觉特性的汽车仪表盘可用性研究[J]. 李亚男. 明日风尚. 2017(19)
[10]语音交互技术在机械臂遥操作中的应用研究[J]. 谭丽芬,田志强,刘梁,王春慧. 航天医学与医学工程. 2017(04)
博士论文
[1]基于老年人生理与行为特征的无障碍家居设计研究[D]. 钟振亚.南京林业大学 2016
硕士论文
[1]面向老年用户的汽车数字界面交互体验设计研究[D]. 陈宇.安徽工业大学 2019
[2]交互设计理念下家用智能灭火器设计研究[D]. 庞雷.湖北工业大学 2018
[3]智能电动汽车人机交互信息界面设计[D]. 谭浩.东南大学 2018
[4]基于视觉选择性注意的界面交互适老化设计研究[D]. 邓丹.南京理工大学 2017
[5]智能网联汽车人机交互研究及多通道交互设计[D]. 李云辉.北京理工大学 2016
[6]多通道交互在车载信息娱乐系统中的应用研究[D]. 刘子龙.北京理工大学 2016
[7]麦克莱伦的意识形态理论研究[D]. 刘子琪.中央民族大学 2016
[8]面向自然交互方式的老年人家用医疗产品设计研究[D]. 房凯.南京理工大学 2016
[9]汽车人机交互界面用户自定义手势设计研究与应用[D]. 李谟秧.湖南大学 2015
[10]基于人机工程学的老年人助行工具设计研究[D]. 孟亚.陕西科技大学 2012
本文编号：3364060
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题实验思路导图
江南大学硕士学位论文14机交互设计不仅要有通过可靠的功能合理改善和提升用户与产品交流互动模式的可用性设计目标，还要有从用户感官、情感、行为和思维等层面使用户获得愉悦满足的良好体验的用户体验目标5。2.1.4驾驶行为概述在日常汽车驾驶过程中，驾驶人利用触觉、听觉和视觉等感觉通道来感知汽车内部信息系统状态和外部车辆、交通标识和道路环境等交通情况，并利用大脑对收集到的信息进行分析、决策，从而输出驾驶操控命令，再通过肢体等执行操作动作使汽车状态发生变化，变化的信息通过车载信息系统和环境信息反馈给驾驶人。图2-1信息-驾驶行为-状态闭环流程由上图2-1可知，驾驶人的行为流程可以划分为三个部分，即驾驶感知、驾驶决策和驾驶操控。驾驶感知行为是驾驶人通过视觉、听觉等对驾驶环境、交通环境以及汽车驾驶状态等的感知过程。这一过程主要由感觉器官完成，其中90%以上的信息通过驾驶人视觉观察获得。因此，对驾驶人眼动规律的分析是研究驾驶人感知行为特征的关键。驾驶决策行为是驾驶人通过感知获得信息后，结合驾驶人自身驾驶经验和技能，经过大脑分析，作出有利于汽车安全驾驶的决策。这一行为主要是以“环境信息、交通情况、驾驶状态”为输入，以“驾驶决策”为输出的一种映射关系，并且跟驾驶人自身特征和驾驶任务内容有密切关系。这一过程主要由中枢神经系统完成。驾驶操控行为是驾驶人根据决策作出的反应和动作，一般指驾驶人利用身体部位通过控制装置向系统输入指令的过程，主要目的是操控车辆前进或者进行与驾驶无关的活动，如接听电话、调节温度等。2.2老龄驾驶行为特征分析2.2.1老龄驾驶感知行为特征1.视觉感知5庞雷.交互设计理念下家用智能灭火器设计研究[D].湖北工业大学,2018.
江南大学硕士学位论文18图2-2汽车人机交互过程汽车人机交互的过程伴随着驾驶行为的发生，如图2-2所示，驾驶人在进行交互前形成了任务目标，同时通过感觉器官感知到环境信息和车载信息显示系统反映出的汽车状态信息，形成短时记忆，然后驾驶人在大脑中进行信息整合并根据自身的经验判断出最佳的操作方案，再基于控制系统利用各种交互方式通过控制器执行交互操作，使汽车状态发生变化，进而也改变了驾驶环境，变化信息通过环境信息和车载信息显示系统反馈给驾驶人，同时更新了任务目标，形成一个信息传递的闭环系统。2.3.2汽车人机交互认知因素随着车载信息技术向着智能化和自动化的方向发展，汽车人机交互系统的交互控制方式和信息界面也在发生变化，汽车内部和外部信息交换的方式不断更新，交互操作复杂化势必会影响驾驶安全性，但汽车人机交互系统中的功能和场景信息还处于不断增加的状态。在驾驶任务的执行过程中，驾驶行为分为三个阶段，分别是感知、决策和操控，驾驶人的认知是有限的，在执行多个驾驶任务时需要感知并处理各种复杂信息，会使驾驶人产生认知负荷；在驾驶交互场景下，当驾驶人的注意力偏离主驾驶任务时即为分心驾驶；驾驶环境是驾驶人认知活动的主要信息来源之一，驾驶人在驾驶交互过程中需要对环境信息进行感知和处理，以辅助其作出合理的决策，主要表现其情境意识；另外，随着汽车智能系统不断强大，在保证能完成驾驶交互任务的基础上，基于智能手机的经验，需要进一步满足驾驶人良好驾驶感受的需求，即交互体验。根据以上分析可得汽车人机交互的认知因素如下图2-3所示，主要包括驾驶分心、驾驶负荷、情境意识和体验四个方面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]驾驶负荷量化评价方法研究[J]. 尹智帅,马越峰,周庸. 数字制造科学. 2019(02)
[2]汽车人机交互界面层级设计研究[J]. 孙博文,杨建明,孙远波. 机械设计. 2019(02)
[3]老年驾驶人在交叉口的视觉特性[J]. 郭凤香,石晨光,李明远,张盛,陈平. 中国公路学报. 2018(09)
[4]代偿机制下适老智慧产品交互设计研究[J]. 张萍,丁晓敏. 图学学报. 2018(04)
[5]基于智能交互的汽车主动响应式交互设计[J]. 李璟璐,孙效华,郭炜炜. 图学学报. 2018(04)
[6]基于驾驶操作行为分析的宜老型代步车原型设计研究[J]. 杨浩,严扬,胡也畅. 机械设计. 2018(06)
[7]基于脑电信号分析的不同年龄驾驶人疲劳特性[J]. 裴玉龙,金英群,陈贺飞. 中国公路学报. 2018(04)
[8]成功老龄化视角下“新老年”产品设计趋势研究[J]. 滕依林,沈杰. 设计. 2018(01)
[9]基于老年人色彩知觉特性的汽车仪表盘可用性研究[J]. 李亚男. 明日风尚. 2017(19)
[10]语音交互技术在机械臂遥操作中的应用研究[J]. 谭丽芬,田志强,刘梁,王春慧. 航天医学与医学工程. 2017(04)
博士论文
[1]基于老年人生理与行为特征的无障碍家居设计研究[D]. 钟振亚.南京林业大学 2016
硕士论文
[1]面向老年用户的汽车数字界面交互体验设计研究[D]. 陈宇.安徽工业大学 2019
[2]交互设计理念下家用智能灭火器设计研究[D]. 庞雷.湖北工业大学 2018
[3]智能电动汽车人机交互信息界面设计[D]. 谭浩.东南大学 2018
[4]基于视觉选择性注意的界面交互适老化设计研究[D]. 邓丹.南京理工大学 2017
[5]智能网联汽车人机交互研究及多通道交互设计[D]. 李云辉.北京理工大学 2016
[6]多通道交互在车载信息娱乐系统中的应用研究[D]. 刘子龙.北京理工大学 2016
[7]麦克莱伦的意识形态理论研究[D]. 刘子琪.中央民族大学 2016
[8]面向自然交互方式的老年人家用医疗产品设计研究[D]. 房凯.南京理工大学 2016
[9]汽车人机交互界面用户自定义手势设计研究与应用[D]. 李谟秧.湖南大学 2015
[10]基于人机工程学的老年人助行工具设计研究[D]. 孟亚.陕西科技大学 2012
本文编号：3364060
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