基于情境感知的车载HUD安全提示信息界面设计研究

发布时间：2021-11-13 17:24

　　抬头显示器（Head-up display,HUD）作为一种新型辅助驾驶系统,可通过车辆传感器对各类情境进行感知,自适应地推送安全信息以预先提示驾驶者潜在危险情况,进而有效的提升驾驶安全性。然而,驾驶情境具有实时动态性、多维复杂性,单个情境可能触发多个主动交互信息,其中,安全提示信息出现以技术通用图标指代多个交互内容现象,造成系统的概念模型与用户的心智模型具有一定差异性,缺乏精准性、优先性的信息推送将导致用户不能及时捕捉当下情境的关键信息提示,造成用户视觉通道注意力资源分配不合理与认知分心,增大发生情境认知错误的概率。因此,本文结合人因工效学与设计学方法,以动态、复杂驾驶情境下情境感知信息传达关系与规律为理论基点,以用户实际驾驶信息需求为驱动力,明晰化自适应安全提示信息类型与权重,探索能够提升驾驶情境意识的主动交互方式、符合驾驶者认知规律的HUD辅助驾驶人机交互界面。首先,在理论研究部分,进行了计算机系统情境感知与人的情境认知过程研究,从用户情境、车辆情境与环境情境交互三要素构建了基于人-机-环的驾驶情境信息传达关系模型。通过对车载HUD人机界面设计信息分类、优先级、内容、布局、形式等... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高级驾驶辅助系统（ADAS）功能实现示意图

工程硕士专业学位论文4反射重影，从而可以有效地控制成本，提高显示效果（如图1-2所示）；W-HUD为汽车前装产品形态，与挡风玻璃统一做光学设计，同样是利用光学反射原理，将重要的驾驶直接相关信息投射于挡风玻璃上，显示效果更为一体化，也有助于造型布置（如图1-3所示）；AR-HUD能够借助增强现实技术将图像信息与实际路况场景进行叠加与融合，成像距离可以达到5-7.5米，尺寸可以达到30英寸以上，因此虚拟图像可以与20米外的物体或真实路面重叠（如图1-4所示）。图1-2MINI上搭载的C-HUDFigure1-2C-HUDontheBMWMINI图1-32018款大众Touareg上搭载的W-HUDFigure1-3W-HUDonVolkswagonTouareg2018图1-42018年FUTURUS与BMW合作的AR-HUDFigure1-4AR-HUDproducedbyFUTURUS&BMWHUD根据技术发展时态而衍生出不同呈现形态，现阶段三种HUD主流形态比较其优劣势，如表1-1所示。从技术发展程度上看，C-HUD与W-HUD是现阶段技术较为成熟、量产应用较为广泛的产品形态，产品研发与迭代应更多考虑用户体验问题，而AR-HUD相较之下是一种较为前沿的产品形态，能够配合更高级别智能化车辆为驾驶者提供更安全的驾驶安全辅助，提供更好的驾驶体验，是未来HUD发展的必然趋势，但也因此，它的技术开发相较前两种HUD更加复杂，目前仍有许多技术难题需要克服。从现阶段应用程度上看，C-HUD因物美价廉而被汽车厂商所青睐，是出现并且应用在车辆上驾驶辅助HUD的过渡性初代产品；W-HUD是随着技术的提升与发展，基于C-HUD的优化升级产品，因为较高的成本使得其较多出现在高级轿车专属配制当中，但是随着技术的越发成熟，产品搭载开始呈现出普遍覆盖化趋势，逐渐出现在普通轿车的高配选装配置当中，配合ADAS自适应推送安全信息提示，是现阶段抬头显示器主流形

工程硕士专业学位论文8（1）在理论层面，从人因工效学角度出发，基于情境感知相关研究成果，融合用户情境认知理论，探究复杂驾驶情境下车辆系统情境感知过程与驾驶者情境认知过程关系，构建由用户情境、车辆情境与环境情境组成的人-机-环境人机交互信息传达关系模型，探寻能够缩小HUD系统概念模型与用户认知模型差异度的设计切入点。（2）在实践层面，从设计学角度出发，以用户为中心提取用户实际自适应信息提示需求，最大化保持系统信息输入与用户信息接收的一致性，明晰化不同情境类型的主动交互安全提示信息功能划分与推送优先级，通过设计介入，整合表达形式相近的功能显示，设计低成本的信息编码图形形式提升信息感知与解码速度、合理的信息模块布局提升理解效率、合理的信息优先级主动交互形式提升用户驾驶情境意识。图1-5研究问题、解决方法与设计目标（作者自绘）Figure1-5Researchproblems,solutionsanddesigngoals1.4研究意义（Researchsignificance）（1）面对车辆辅助驾驶系统情境感知信息的多维复杂性，通过对复杂驾驶情境下由车辆系统情境感知与用户情境认知过程所构成的人-机-环交互信息传达过程与关系研究，有助于明晰化安全提示信息类型，匹配HUD系统概念模型与用户认知模型，完善情境感知在安全驾驶方面的理论研究，为车载HUD辅助驾驶系统界面设计提供新的思路和参考，具有一定的理论意义。（2）面对驾驶情境信息的随机性、动态性与多维复杂性，以用户为中心对不同情境类型下车载HUD的辅助驾驶需求信息进行功能划分，明确信息推送优先级，通过设计介入整合表达形式相近功能，构建新型车载HUD安全信息系提示视觉界面，有利于提高用户获取信息的效率，减少驾驶分心与认知负荷，对进

【参考文献】：
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本文编号：3493408