人因工程助力智能座舱创新设计,提升驾乘安全与舒适体验——复旦大学林燕丹教授

作为新一轮科技革命和产业革命的战略高地之一,智能座舱已成为提升汽车产品竞争力与用户体验的关键领域。智能座舱是以人为中心的系统,其核心目标是更好地服务于驾乘人员,因此,在设计时需要充分考虑在特定场景下各类人群的需求。而视觉人因工程的融入,显著提升了智能座舱系统的用户体验。在本次汽车智能座舱技术大会上,复旦大学教授、智能汽车人机交互视听安全联盟常务副理事长林燕丹主要介绍了视觉人因工程如何通过人因度量,创新引领智能座舱设计。

林燕丹教授介绍,智能座舱作为汽车的人机交互核心,已经从最初的交通工具发展成为移动的生活空间。在这个过程中,人因工程作为一门综合性交叉学科,为智能座舱的设计和创新提供了重要的理论支撑和技术指导。

智能座舱经历了从单色氛围灯到64色乃至更多色彩的变化,以及从LCD显示到AR显示等新型显示技术的应用。伴随着这些技术的演变,智能座舱不仅在视觉上变得丰富多彩,还融入了更多的状态感知、HMI人机交互和个性/智能化氛围功能。然而,随着技术的快速发展,创新的瓶颈也日益显现。

“智能座舱通过搭载智能化/网联化的车载设备或服务,使得“人-车-路-云”之间的交互内容更加丰富。在人机交互中,我们目标不是单纯追求车辆性能或外观上的花哨,而是提升驾乘人员的安全性和舒适度。这对应了今天我的演讲主题——人因工程和智能座舱的产业创新。” 林燕丹教授介绍。

林燕丹教授表示,人因工程是一门研究人与系统交互的学科,其目标是通过科学的测量方法来改善人机交互的效率和舒适度。由于视觉是人类获取信息的主要渠道,约占所有感知信息的85%以上,因此视觉研究在人因工程中占据了重要地位。

人的体验和安全可以通过科学的方法进行测量并指导工程设计。林燕丹教授引用了中国载人航天工程副总设计师陈善广撰写的一篇题为《人因工程研究进展及发展建议》论文,在智能座舱领域,可以参考这篇论文中的观点,探索如何使用更精确的人因度量来指导智能座舱各产品的设计及其参数设定,最终实现更加舒适和安全的驾乘体验。

林燕丹教授介绍,历史经验亦证明了人因工程的重要性。一战时期,因飞机座舱设计不符合飞行员需求,导致事故频发。而二战时通过基于飞行需求重新设计的座舱,人为因素导致的事故率大幅降低。这一教训同样适用于汽车座舱设计。随着无人驾驶技术在飞机领域的领先应用,汽车智能座舱也在不断探索如何借鉴其成功经验,解决驾驶安全问题。

早期的人因工程主要关注人体尺寸和空间需求,确保工作空间适合人体操作。随着时间的发展,人因工程逐渐成为一门高度交叉的学科,涉及认知功效学、神经人因学、认知建模等。在航天领域,人因工程需要考虑昼夜节律、重力变化、空间辐射等因素,确保宇航员的安全和高效工作。例如,针对飞机驾驶舱显示器的调光特性进行了研究,以满足不同环境亮度下的视觉需求,确保飞行员既能看清又能保持舒适和不易疲劳。在列车领域,人因工程同样被用来优化客舱环境,减少眩光,提高乘客舒适度和安全性。

人因工程学科强调以人为中心的理念、遵循系统工程方法、设计驱动、学科目标协调高效能等特点。林燕丹教授特别指出,在用户界面等设计中,人因工程优化光环境、界面布局,确保舒适与安全。研究通过偏好测试、场景模拟、脑反应分析,定义最佳设计参数,并应用于实际产品开发,如解决HUD中的视差问题,通过感知模型推荐合适的参数,兼顾成本与性能。定义保护视力的参数,开发减少视疲劳的产品。总而言之,人因工程学科以科学量化为基础,将研究成果转化为实际的产品设计,提升用户体验与产品效能。