汽车信息娱乐系统设计研究

周宁超 高瞩 朱明洁

摘要：随着技术的不断更新迭代，汽车信息娱乐系统应运而生，人们对汽车的要求也越来越高。在工业4.0的时代背景下，传统的汽车厂商正积极探索新的商业模式，以制定个性化、智能化的移动出行方案。在购买汽车时，消费者也更加关注汽车的舒适度和娱乐功能等。因此，汽车信息娱乐系统的质量成为衡量汽车厂商竞争力的重要指标之一。汽车信息娱乐系统的主要目标是为用户提供多种功能和服务，它通过整合不同的技术和设备，实现导航、媒体播放、通信、互联网接入、语音控制等功能，使驾乘体验更加舒适、便捷和安全。此外，汽车信息娱乐系统还能根据用户的需求和偏好提供个性化设置。文章总结汽车信息娱乐系统的发展历程和组成模块，并指出其朝集成化、智能化和车联网等方向发展的趋势。同时，针对汽车信息娱乐系统设计存在的问题，提出优化信息操控模式和改进信息反馈机制的建议。

关键词：汽车信息娱乐系统；集成化；智能化；车联网；操控模式；信息反馈

中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）21-00-03

1 汽车信息娱乐系统发展历史

1.1 汽车开创时代

1884年德国工程师卡尔·本茨创造性地设计了第一辆三轮汽车，他将一个马车车座和一台汽油机安装在三个充气车轮上，使其具备了基本的汽车行进和停止功能。然而，這辆汽车的设计着眼于实现基本的机动功能，而在舒适性方面存在欠缺，须进一步发展和改进。

1.2 汽车磁化机械式车速表时代

工程师奥托·舒尔茨于1902年开创汽车工业的一个重要里程碑，他发明了首个汽车磁化机械式车速表。这一创新装置不仅能监测汽车的行驶速度，还能显示总行驶里程。此后，汽车内部的各种仪表逐渐发展，如转速表、机油压力表、水温表、燃油表等。这些仪表为驾驶员提供了更多有价值的信息，使他们能够全面地了解汽车的运行状态和性能表现。这一技术的进步对汽车行业的发展和驾驶体验产生了积极影响。

1.3 车载电话时代

爱立信公司的创始人拉什·马格拉斯·爱立信于1901年在汽车上安装电话设备，使人们能够随时拨打电话。这一创新将通信技术引入汽车领域，让汽车拥有了与外界进行远程语音交流的功能。尽管车载电话的主要目的是实现通信功能，但是它也具备一定的娱乐性质，可视为汽车娱乐系统的雏形。这一创意为驾驶员和乘客带来了新的体验，使他们能在行车过程中与外界保持联系，享受通信和娱乐便利。

1.4 车载收音机时代

1924年，雪佛兰公司发布了首款搭载收音机的汽车。然而，当时的人们担心汽车配备收音机会影响行车安全。1930年，摩托罗拉公司推出了第一款商用车载收音机，使其逐渐成为众多汽车的标准配置。收音机的普及应用不仅提升了人们在汽车中的娱乐体验，还对整个行车文化产生了深远影响。至今，车载收音机仍然是汽车娱乐系统中不可或缺的一部分。

1.5 车载卡带和小型镭射盘机时代

1965年，福特和摩托罗拉公司将磁带播放器引入汽车中。尽管音质并不好，但它使人们能够自由选择广播台的内容，避免受到广告的干扰。1985年，人们发现小型镭射盘具有体积小、容量大、音质好等优点，便开始将其装载到汽车上，并受到用户的喜爱，卡带式收音机也就此逐渐退出历史舞台。

1.6 数字化时代

随着智能手机、电脑等设备的普及，人们对汽车信息娱乐系统的期望不再局限于导航、音乐播放和蓝牙连接等基本功能，开始追求更强的兼容性，如苹果车载系统和谷歌安卓系统等。此外，汽车信息娱乐系统还通过各种传感器实现更好的人机交互，以提升行车安全。近年来，车载系统经历了巨大的变革，车载网络已成为未来发展的趋势，如沃尔沃智能在线系统、奥迪多媒体交互系统、奔驰独立影音控制系统等。

2 汽车信息娱乐系统构成

2.1 系统功能

2.1.1 信息系统

汽车信息系统就是存储、处理、反馈车辆及其外部环境等信息，为驾驶员和乘客提供多样化的信息服务，主要包括三个方面的信息：一是安全信息，如紧急救援、远程呼叫、远程防盗、信息中心等，其功能是记录车辆、驾驶员和乘客的安全信息以及处理车辆、驾驶员和乘客遇到的各种突发状况；二是外部信息，如交通信息、实时导航、天气预报、智驾信息、360度环视、行车记录仪等，其功能是处理车辆外部环境信息，并将信息反馈给驾驶员；三是车辆信息，如车控车设（胎压信号、转向手感、座椅调节、门锁系统）、主题设定、系统设定、音效设定、语音设定等，其功能是监控车辆信息，满足驾驶员的安全需求和个性化需求。

2.1.2 娱乐系统

汽车娱乐系统就是满足驾驶员及乘客娱乐需求的系统，具体包括两个系统：一是多媒体系统，如收音机、通用串行总线、小型镭射光盘、电视节目、蓝牙、电话等；二是互联网系统，如出行服务、车载微信、应用市场、在线游戏等。

2.2 系统构成

2.2.1 车辆感知

车辆感知就是汽车通过配备一系列设备来感知和理解车辆的外部环境、车辆本身、汽车座舱环境等复杂信息［1］。这些设备包括摄像头、雷达、传感器等，可接收、解析和处理环境中的感知信号，并以数字化的方式传输给车辆内部系统，使车辆能够准确感知周围环境。

2.2.2 车辆信息输入

车辆信息输入可被视为车辆系统的中央处理器，其在整个汽车系统中起着至关重要的作用，其主要功能是接收来自车辆感知部分的信息和用户操作信息，并对这些信息进行处理后再输出。该部分由多种主机组成，包括娱乐机、仪表机、娱乐仪表一体机、车载网联终端等［2］。同时，为了满足特定的功能需求，车辆信息输入还包括图像拼接处理器、智能驾驶辅助处理器、行车记录仪以及抬头显示处理器等组件。通过这些处理器的协同工作，车辆系统能够高效地接收、处理和输出各种信息，为驾驶员和乘客提供全面的信息服务和舒适的驾驶体验。

2.2.3 信息输出

信息输出是指信息处理器将处理后的数据信息呈现在用户面前的过程，包括组合仪表、娱乐显示屏、扬声器、报警器等。这些部件将车辆相关的数据和信息以可视化、听觉等形式传递给用户。组合仪表通常用于显示车辆的速度、转速、油量等重要指标，以便驾驶员了解车辆的运行状态。娱乐显示屏则用于播放音乐、视频、导航等，以满足用户的娱乐和信息需求。扬声器用于播放音频信息，报警器则用于传递紧急情况或警示信号，以确保驾驶员和乘客的安全。

3 汽车信息娱乐系统发展趋势

3.1 信息娱乐系统的集成化

汽车信息娱乐系统的集成化发展主要表现为：由以往每个功能都有独立操控区域转变为如今一整块完整的触控大屏幕，并且可以实现功能的个性化设置。可以集成组合仪表显示屏与娱乐屏，并在不同的使用场景中自由切换和显示不同的信息。车内的屏幕亮度、灯光模式、车窗和车门的开闭等也可以通过中控屏幕来控制。

这种集成化的发展趋势使汽车信息娱乐系统更加便捷和智能，驾驶员和乘客可以通过统一的界面来管控各项功能。同时，整合的设计也提供了更好的交互体验，驾驶员不仅可以专注于驾驶，还可以享受丰富的娱乐和信息服务。

3.2 信息娱乐系统的智能化

随着触屏技术的发展，传统的机械按键逐渐精简化，主要保留方向盘上的按键和滚轮交互，触屏操作成为主流，操控界面更加集成化、简易化。语音交互在用户与驾驶舱互动方面具有显著优势。尽管当前存在一些问题，但随着人工智能技术的进步，语音交互将成为汽车交互的主要方式。此外，手势控制和面部识别也逐渐得到应用，但目前手势控制的发展相对落后，其准确度和识别度较低，不能成为主流的操控模式。而面部识别技术不仅能够用来识别身份，还能用来监测用户疲劳程度、用户心情、乘客数量等，在汽车领域具有广泛的应用前景。

3.3 车联网

随着第五代移动通信技术的发展，车联网及物联网技术将更加成熟。汽车通过在车辆与基础设施、车辆与行人、车辆与网络基站以及车辆与车辆四个不同场景下的通信，实现实时的交通信息传输和接收，具体包括交通信号、位置、车速、道路状况以及驾驶员行为等。通过这种通信，汽车能够提供辅助驾驶系统所需的数据，从而减少事故的发生，缓解交通拥堵，提升公路交通的运输效率和安全性［3］。

4 汽车信息娱乐系统现存问题与解决途径

4.1 现存问题

在信息娱乐系统大屏化趋势下，对于屏幕的位置、大小以及屏幕的使用效率、用户体验和心理感受等方面的研究较为有限［4］，并存在信息传递复杂化、触控操作反馈弱化等问题，影响驾驶员的驾驶体验和驾驶安全。未来，汽车信息娱乐系统设计将着重考虑驾驶员和乘客的主观感受。因此，需要进一步探索和研究触摸屏的最佳位置和尺寸，优化大屏幕的使用效果和用户体验。

4.2 解决途径

4.2.1 优化信息操控模式

随着语音识别、手势识别等技术的发展，人与汽车的交互方式越来越多元化，人们的感官系统在交互过程中不断被调用。在操控界面中扮演着重要角色的视觉元素可能导致驾驶员分神。为了提升驾驶员的专注度和安全性，操控界面的设计趋向于减少视觉元素和降低复杂程度。因此，探寻更加适合于车载信息娱乐系统的操控模式至关重要。

当前，汽车信息娱乐系统设计逐渐朝着大屏幕、集成化的趋势发展。然而，传统的按键和旋钮设计也具备独特的优势。驾驶员能够在不需要转移视线的情况下使用传统的按键和旋钮完成相应的操作。此外，长期的操作经验也使驾驶员形成了特定的操作习惯。因此，大屏幕集成化设计并非唯一的趋势。

近年来，一些高端汽车推出了手势交互系统，这种交互方式符合传统的操作习惯，驾驶员可以通过手指指向虚拟按键，并向前推进以完成确认选择指令。此外，基于视觉跟踪技术的操控界面也成为当前研究的热点。类似眼动仪的视觉跟踪技术通过摄像头追踪驾驶员的注视区域，并将驾驶员需要关注的信息显示在仪表界面上，从而降低操控的复杂性。这些技术的应用为驾驶员提供了更加符合其操作习惯的交互方式。

4.2.2 改进信息反馈机制

在汽车信息娱乐系统越来越集成化、大屏幕化的阶段，人机交互主要是通过操控触摸屏的方式来实现，这种操控模式能够让用户在一块屏幕上操作多个功能，但驾驶员在驾驶汽车的过程中需要高度集中注意力以保证驾驶安全。从生理角度来考虑，随着车速加快，驾驶员的可视范围变窄，无法清晰地观察视野范围之外的情况。这种紧张状态在驾驶过程中会显著降低安全性。因此，在交互过程中，明确、清晰的反馈机制，既能给用户带来更加舒适的交互体验和明确的交互信息，也能使用户更加快速地完成操作流程，避免分神。

听觉反馈和触觉反馈是目前应用比较广泛的两种反馈方式。心理学研究结果显示，相较于视觉信息，听觉信息的接收速度更快，且人类对声音变化的感知敏锐［5］。在用户操作过程中，加入听觉反馈能够极大地提高用户的信息接收效率。例如，为按键附加不同的声音，让用户在使用某功能时减少视觉辅助，这样用户就能集中精力驾驶，提升操控效率。在触觉反馈方面，手机上的触觉反馈主要通过手机来电震动、短信震动等方式向用户传递信息，震动模式也可细分为长震动、短震动、间歇震动等，这些不同的震动模式能够向用户传达不同的意义。触觉反馈也不止震动一种，随着科技的发展，软硬、冷热、粗糙、光滑等也将逐步引入触觉反馈中，这些触觉反馈能给用户带来更加真实的交互体验。

5 结语

汽车信息娱乐系统对于出行体验产生了重要影响。驾乘汽车过程单调乏味，尤其是在长途旅行中，驾驶员容易疲劳和分心，从而引发交（下转第页）（上接第页）通事故。汽车信息娱乐系统的安全性、效率性、準确性和娱乐性是影响人们出行体验的关键。

参考文献：

［1］ 赵文棣，黄红蓝，李豪，等.车载信息娱乐系统框架介绍及发展概述［J］.汽车电器，2021（6）：7-9.

［2］ 彭岳华，朱德康，方楠.汽车信息娱乐系统发展综述［J］.汽车电器，2021（6）：1-3.

［3］ 王想芝，王翔.浅谈V2X车路协同技术的应用实践［J］.信息与电脑（理论版），2021（20）：182-185.

［4］ 刘建军，宋明亮，孙元.基于触觉语音反馈机制对汽车交互操控界面设计研究［J］.艺术与设计（理论版），2017（10）：112-114.

［5］ 王月丰.互联网产品交互设计中反馈机制的研究［D］.无锡：江南大学，2012.