车载系统次任务界面设计的适老化趋势与需求分析_孙远.pdf

湖南包装第 37 卷 2022 年 12 月79重庆市教育教学改革研究项目（193004）；重庆市社科规划项目（2018YBYS162）。孙远（1997），男，重庆大学艺术学院设计学在读硕士研究生。范正妍（1981），女，重庆大学艺术学院设计学副教授，硕士。E-mail：2022-11-27基金项目：作者简介：通信作者：收稿日期：车载系统次任务界面设计的适老化趋势与需求分析范正妍*孙远夏进军FAN Zheng-yan*XIA Jin-junSUN YuanAging Trend and Demand Analysis of Sub Task Interface Design of on Board System（重庆大学艺术学院，重庆 401331）（School of Art,Chongqing University,Chongqing,401331）摘要：通过归纳法分析老年驾驶员在完成驾驶次任务时的感知特征、认知特征、行为特征，通过文献分析法整理国内外文献，从界面表现形式、交互形式两个方面，梳理了车载界面设计、数字化界面适老化设计的国内外研究现状。探讨了车载信息系统次任务界面表现形式与交互形式，分析了现有车载界面交互设计与适老化界面交互设计的不足，并对车载界面适老化交互设计的发展趋势进行展望，以期为未来的适老化人车交互设计提供参考。关键词：适老化；驾驶次任务；界面设计；车载系统 Abstract:This paper analyzes the perceptual characteristics,cognitive characteristics and behavioral characteristics of elderly drivers when they complete the driving task by induction,collates the domestic and foreign literature by literature analysis,and combs the research status of vehicle interface design and digital interface aging design at home and abroad from two aspects of interface expression form and interaction form.This paper discusses the expression form and interaction form of the sub task interface of the vehicle information system,analyzes the shortcomings of the existing vehicle interface interaction design and aging interface interaction design,and looks forward to the development trend of the aging interface interaction design of the vehicle interface,in order to provide a reference for the aging human vehicle interaction design in the future.Keywords:Suitable for Aging;Driving Sub Task;Interface Design;On Board System1 老年驾驶员现有研究分析因为老年驾驶员是一类特殊的驾驶人群，身体老化不仅会影响驾驶，并且在应对驾驶过程中的次任务时，会更难理解界面所呈现的信息，注视屏幕时间更长，操作屏幕更加困难。从感知、认知、行为 3 个方面会对驾驶次任务造成影响：感知特征。驾驶员在驾驶过程中需要通过身体时刻关注车内外环境，在视觉方面，驾驶任务需要驾驶员的注意力高度集中，驾驶员需要了解车内的车辆状况和车外的行路状况，视觉是最直观的感受方式，因此，老年驾驶员的视觉能力与其驾驶安全有着必然联系。随着年龄逐渐增大，老年人视觉开始一步步老化，色差识别能力减弱，容易识别波长较长的颜色，难以识别波长较短的颜色9，部分老年人甚至会受到眼部疾病的困扰，使其视觉能力更弱，除了老年人的静态视力会受到影响，动视力也会受到影响，视觉的好坏直接影响行车安全10-11。在听觉方面，随着年龄增长，老年人的听力下降、声音辨别力下降、语言理解力也会相应下降。在具体的人车交互场景中表现为在接收与传达信息上可能会变得迟缓甚至出现差错12。在触觉方面，身体老化也会对用户的触觉能力造成影响，目前探索老年人触觉感知阈值的研究很少。在具体的驾驶场景中，老年人的触觉退化会使其使用车载界面进行交互效率降低，间接对驾驶安全造成影响。认知特征。驾驶中的认知问题主要在驾驶负荷、情景意识、体验与驾驶分心 4 个方面13。老年驾驶员的认知会出现老化现象，加工速度、工作记忆和执行功能14等会出现衰退。老年驾驶员的认知能力是他们保障其安全驾驶的关键因素，在老年驾驶员出现的交通事故中，60%是因为信息处理不当和在危险情景下不能做出正确反应而造成的，相比年轻驾驶员足足增加了 1 倍15。行为特征。随着身体机能的老化，相比年轻人，截至 2021 年 5 月 11 日，中国 60 岁及以上人口为 2.640 2 亿人，其中 65 岁及以上人口为 1.906 4 亿人1。为了解决老年人出行不便的问题，增强其出行机动性，2004 年中国将申请驾照放宽到 70 岁。自放宽驾照申请年龄次年起，中国老年驾驶员数量逐步增多。20112014 年，老年驾驶员的事故率和伤亡人数逐年递增2。驾驶分心是造成交通事故的重要原因。驾驶次任务使得驾驶员将注意力从驾驶任务分配至其他次要任务上，分为“操作分心”“视觉分心”与“认知分心”三类3。老年驾驶员因为老化现象，感知和运动功能下降，认知资源减少，注意力控制能力减弱而产生更显著的影响4-5，并且他们需要分配更多注意力在完成次任务上，完成驾驶次任务造成交通事故的风险也随之增加。近年来车载信息系统迅速发展，除了向驾驶员显示车速、转速等与驾驶任务相关的信息，还会提供给驾驶员其他功能，更容易造成驾驶员驾驶分心。多项研究6表明，在驾驶途中驾驶员对智能手机的可视操作增加了 50%，对驾驶行为的安全性造成严重影响。并且驾驶员理解、搜索界面信息会导致认知分心，长时间的注视界面会导致视觉分心，操作交互界面会导致操作分心，这些都会引发交通事故7-8。所以在人车交互领域，保障老年驾驶员驾驶绩效的同时，提升其使用车载信息系统完成驾驶次任务的交互绩效成为亟待解决的问题。根据老年驾驶员感知特征、认知特征、行为特征，从人车交互界面的界面表现方式和交互方式，梳理车载信息系统界面设计与适老化数字界面设计研究，为今后车载信息系统界面设计适老化发展提供参考。孙远，等：车载系统次任务界面设计的适老化趋势与需求分析DOI:10.19686/ki.issn1671-4997.2022.06.019802022 年第 6 期湖南包装2 车载系统次任务界面设计研究现状2.1 交互层研究现状2.2 表现层研究现状车载驾驶次任务指与驾驶无关的其他任务，与界面相关的驾驶次任务主要呈现在中控界面上。如：接听/拨打电话、播放音乐等。当使用车载界面完成次任务时，驾驶员会将分配在驾驶上的注意力转移至界面。左手需要控制方向盘稳定车辆横向行驶的稳定性，右手需要完成第二项任务的点击、滑动等操作。驾驶员在执行触控任务时会造成方向盘异常波动，对速度的感知减弱。目前较为主流的中控显示模式是采用横屏显示，不少新能源汽车中控开始逐渐采用竖屏、多屏作为中控的呈现形式，并且车载系统显示界面的载体正在向全景 HUD、智能玻璃窗、3D 裸眼中控显示等更加智能化的方向发展。目前车载信息系统的界面呈现分为 3 个部分：大多呈现载体以仪表盘的形式出现，提供驾驶需要的车况信息以及路况信息，与驾驶主任务相关；大多呈现载体以中控界面的形式出现提供驾驶以外的辅助信息和外界信息，多以驾驶次任务的形式出现；车载 HUD 能够承载部分车况信息、路况信息以及辅助信息。界面表现方式、交互方式关系到驾驶员完成任务的效率与体验，需要根据老年驾驶员的特征设计，界面设计需要使得老年驾驶员容易感知、理解信息；交互设计需要使老年驾驶员能够快速正确地将指令传递给系统。其中表现层设计包括界面布局、界面元素设计；交互层主要指用户与界面的交互方式。早期车载信息系统的人机交互模式，采用按钮（按键）与系统进行交互，主要完成的功能是调整空调、设置多媒体、调整应急车灯；后来 GUI（图形界面）得到广泛使用，运用至车载信息系统，通过图形化界面显示信息；随着触摸屏的普及，按键与触摸屏相结合的人车交互方式成为主流。目前随着智能座舱的发展，语音交互、触摸屏交互、手势交互相结合的方式成为了目前较为常用的人车交互方式，并且交互方式还在随着技术进步向多模态交互的方向发展。谭浩等20指出体感交互式是未来人车交互的重要趋势，并且搭建了三维手势交互平台。许多学者对人车交互方式展开研究。金鑫等21对车载信息系统的按键位置、大小进行了评测研究，研究表明中控按键合适的尺寸为 9 15 mm；吴彦希等22基于信息交流构建了车载语音交互模型（图 1），并提出了语音交互的设计策略。适老化的交互方式需要考虑老年用户的特征，白学军等23指出应该减少适老化界面的操作流程与信息输入；Lee 等24和张萍等25认为相比单一通道的触控交互形式，语音、按键、触屏等多通道相结合的交互方式更适合老年用户；丁明珠等26指出简化操作手势对于老年用户的必要性，并且除了应该注重老年用户与界面的交互过程，更应该注重人机交互中的交互反馈部分；2.2.1界面布局 对于车载信息系统布局来说，虽然目前大多车载信息系统界面布局仍采用静态布局，但动态布局能够更好地利用屏幕空间资源，刘宗汉等29根据行驶状态不同，对中控界面布局进行了动态优化。目前静态界面的布局形式以对称布局、顺序布局、模块化布局3种模式为主（图2）30，对称布局指将屏幕分成左右两部分区域，区域大小一致；顺序布局按照一定的顺序将界面中出现的信息进行排列；模块布局将界面分成各种区块，每块区域负责特定功能。目前市场上车载系统次任务界面采取模块化布局的案例较多。老年人的反应能力和灵活性都会有一定程度的下降16。老年人运动系统的增龄性退化也不容忽视，运动能力、平衡能力、力量控制精度都会受到影响17，使用人车交互界面完成驾驶次任务更加困难。并且老年人动作控制能力变差，需要比年轻人花费更长的时间才能完成相同的动作18。此外，研究表明老年驾驶员在驾驶过程中会出现运动机能退化导致的操作失误，从而导致事故发生率提高19。Vigouroux 等27则指出更为具体的适老化手势设计原则，应该以点击手势为主、拖拽为辅，不要通过多种手势完成同一个功能；Gonalves 等28指出可以通过协助功能（使他人远程操控设备的方式）辅助老年用户使用。图2 界面布局29图1 车载语音交互模型22根据界面元素的排列方式不同，宫格式、分层布局是较为常见的布局形式，其中宫格式布局因其页面布局简单，呈现清晰，能够使驾驶员可以更快地完成任务31。分层布局的不足包括：当分级界面进入深层菜单时，菜单出现在屏幕的最右边位置，驾驶员难以触及。与宫格式布局相比，分层显示包含更多的视觉元素，导致认知负荷增加。相反，宫格式布局的每一层显示的内容都位于界面的中心位置，并且只包含一层图标，驾驶员能够更好地完成操作。此外，由于车载信息系统的不同功能，其界面布局的呈现方式也会对交互绩效产生差异，鱼眼式、滚轮式和经典线性式为常见的 3 种车载音乐界面布局呈现形式。研究32显示，相比鱼眼式布局，滚轮式布局与经典线性式的交互效率、正确率较高。对于老年驾驶员来说