基于SAPAD框架的车载信息系统界面设计研究

侯宇晗

摘要：从典型用户的驾驶行为入手，挖掘典型用户驾驶情绪与行为的变化，设计出符合用户驾驶出行行为习惯、能够与用户更加自然地进行交互的车载信息系统界面，为用户创造良好的驾驶环境，提高驾驶体验。本研究以车载信息系统为研究对象，基于SAPAD框架对典型驾驶用户进行行为分析，建立用户的行为-对象-意义的映射分析，并通过对核心意义簇的聚类分析推导出用户对于车载信息系统的核心需求。基于SAPAD框架得出的需求，设计符合用户出行习惯的车载信息系统界面。该研究为车载信息系统的设计提供了新的研究思路与方法。

关键词：SAPAD框架 车载信息系统 用户行为 界面设计 用户体验

中图分类号：TB472 文献标识碼：A

文章编号：1003-0069（2023）21-0151-04

Abstract：Starting from the driving behaviours of typical users，we excavate the changes in driving emotions and behaviours of typical users，and design an invehicle information system interface that conforms to the driving and travelling behaviours of the users and can interact with the users more naturally，so as to create a good driving environment for the users and improve the driving experience. This study takes in-vehicle information system as the research object，conducts behavioural analysis of typical driving users based on the SAPAD framework，establishes the users behaviour-object-meaning mapping analysis，and deduces the users core requirements for in-vehicle information system through the clustering analysis of the core meaning clusters.Based on the requirements derived from the SAPAD framework，design an in-vehicle information system interface that meets the users travelling habits.This study provides new research ideas and methods for the design of in-vehicle information systems.

Keywords：SAPAD framework In-vehicle information systems User behaviour Interface design User experience

引言

近年来，随着传感技术与智能化的发展，智能汽车逐渐转变成为集通讯、导航、娱乐、社交等多元功能的智能交互式空间[1]。车内各种非驾驶相关的功能与交互方式也逐渐增多，智能汽车独立的驾驶空间与丰富多样的信息系统构建了全新的体验模式。车载信息系统复杂程度增加，驾驶员作为使用车载信息系统的主体，对于车载信息系统的要求也日益提高。通过对用户行为进行深入探究，满足用户真实需求并创造了良好的情感体验，对于车载信息系统的发展具有重要意义。

一、SAPAD框架与车载信息系统研究概述

（一）SAPAD框架

产品建构设计的符号学架构（Approach to Product Architecture Design，简称为SAPAD）是由广东工业大学的胡飞教授与Keiichi Sato教授于2012年共同提出的理论框架，该框架以用户为中心，致力于解决产品使用或服务中出现的问题，从而提升用户体验。 SAPAD框架从对象、行为、意义3个维度出发，参照产品结构理论，将用户的行为分为活动、过程、动作、操作4个层次，同时将产品（对象）也建构为装配、对象、单元与组件。而在意义维度，则以斯坦普而的符号学理论为基础，可以将用户行为的意义分为6个层面：物理层面、经验层面、语构层面、语意层面、语用层面以及社会层面。

SAPAD框架以用户行为为出发点，利用聚类分析对其行为背后的意义进行重组，在人、物与场景之间创建一个完整而清晰的关系网，以发现用户的真正需求。在具体的应用中，首先以用户为中心，深入观察用户行为，对用户的行为进行挖掘与分析，并将用户的行为拆解为任务、子任务，然后将与子任务相关联的对象（即人或物）列出，形成行为与对象映射。其次，将用户行为的意义划分为6个层面，即物理层、经验层、语构层、语意层、语用层以及社会层，深入探究用户行为发生之后的内在含义，形成行为到意义的映射。然后，对上述6个层面进行聚类分析，得出意义簇类，从而深入了解用户行为的主要意义和核心价值，以及未来可能的设计方向。最后，根据意义簇与对象的映射，完成相关物的建构。通过构建关联关系，揭示用户的主要行为及其相应的实际需求，从而重构与优化功能。SAPAD框架的具体研究流程见图1。

（二）车载信息系统研究

车载信息系统（In-vehicle Information System，IVIS）主要功能是为用户提供可交互信息，是一种复杂的功能系统。大型可触摸屏作为控制界面的引入使得车载信息系统变得更加复杂。随着系统交互方式改变以及功能复杂程度的增加，车内新兴功能与各类服务的激增，驾驶员需要操作与掌握的信息也逐渐增多。车载信息系统交互界面是车载信息呈现的重要载体，车载信息的呈现方式与布局不仅关系到驾驶员的操作效率，还对驾驶安全产生了重要影响。有关车载信息系统界面的研究逐步成为热点。徐禕青[2]分析了AR-HUD车载交互界面的研究现状，并综合采用了驾驶用户注意力模型与心智模型，提出了未来AR-HUD设计的机会点与信息架构。厉钰琪[3]等人通过对复杂驾驶任务中车载交互设计的目标与任务进行分析，提出了合理资源份分配的方法并指导设计实践，提升了复杂驾驶任务中的用户体验。张萍[4]等人研究分析了自动驾驶情况下驾驶员的视觉色彩偏向，并以此为理论依据，对仪表盘以及驾驶接管预警信号的色彩进行了设计。现阶段对车载信息系统界面的研究大多集中于功能的叠加与界面的优化，缺乏对于驾驶员行为的深入分析探索。通过对驾驶员的行为进行全面的记录与分析，能够获取用户行为产生的动机及其背后的真实需求，从而促进车载信息系统的优化与发展。

基于以上不足，本文将引入SAPAD框架，运用产品架构的研究流程，深入分析用户行为，洞察用户行为背后的意义，获取客观真实的用户需求，并以此为依据，开展车载信息系统界面设计研究。

二、典型用户驾驶出行行为研究

本研究选取青年白领作为主要研究对象，对该群体在驾驶出行活动中产生的代表性行为习惯进行观察与分析。本研究对一名26岁年轻白领进行深入研究，通过非参与式观察法对其驾驶出行行为习惯进行观察研究，并对其相关出行行为进行深入式访谈，从而获取其主要行为路径。由于用户存在个体行为差异，因此，采用问卷调查法获取更广泛的用户信息，共发放问卷252份，回收有效问卷181份并提炼共性行为。通过深入的综合问卷结果，拓展与修改典型用户行为路径，获取了新兴青年用户群体出行的明确行为路径。

三、基于SAPAD框架的车载信息系统设计分析

以SAPAD框架结构为基础，与典型用户出行行为路径相结合，分析行为到意义再到产品（对象）之间的映射关系，构建出满足用户需求、具有良好使用体验的车载信息系统界面功能模块，指导相关设计。

（一）行为-对象映射分析

通过分析用户驾驶出行行为路径，将用户行为分为准备出发、寻找车辆、驾驶车辆以及到达目的地共4个行为模块。4个行为模块可以细分为11个任务与 35个子任务。行为关联对象指的是在用户行为路径中，与之相接触或者产生交互关系的物品或服务[5]。在用户驾驶出行的整个行为路径中，共有 9个关联对象。以驾驶车辆这一行为阶段为例，可以将驾驶车辆阶段分为正常驾驶、复杂路况驾驶以及拥堵道路驾驶3种。每个模块都对应了不同的子任务以及关联对象，如表1。

（二）行为-意义映射

用户的驾驶出行过程是一种连续性的行为活动，用户操作行为的作用对象会随着道路情况以及车辆状况等各类因素发生变化，但是用户行为所映射的意义是具有关联性的。从意义维度来看，可以将用户行为的意义层面分为物理层、经验层、语构层、语意层、语用层以及社会层共6个层面。对用户出行行为路径进行分析，可以得出的35个子任务，再将子任务与6个意义层进行映射，最终得出了与物理层对应的13個意义点、经验层对应的28个意义点、语构层对应的29个意义点、语意层对应的25个意义点以及语用层对应的3个意义点。由于本案例研究对社会传播涉足较少且设计载体为车载信息系统的人机交互界面，因此本文对经验层、语构层、语意层以及语用层4个层面进行重点映射分析，并确定典型用户驾驶出行行为背后的真实意图。

（三）聚类分析与意义簇建构

通过对聚类进行布尔运算，可以将数据分类到不同的类或者簇中[6]。处于相同意义簇之中的数据具有很强的相关性，反之，则相关性较弱。为了挖掘用户行为背后核心意义，从而获取用户驾驶出行过程中对车载信息系统界面功能的真实需求，对经验层、语构层、语意层和语用层4个意义层次进行聚类分析，采用布尔逻辑算法关联矩阵分析各个意义层面的相关性。意义之间的相关程度分为4个程度，按照“0-3”4个等级进行划分，其中“0”表示相关性最低，而“3”则表示相关性最高。

经验层主要包括用用户的产品使用经验以及对交互关系的认知，对经验层意义进行聚类分析能够了解用户认知里产品系统需要具备的功能点。通过对用户驾驶出行相关场景行为的语构层意义进行聚类分析，共得出了8个意义簇：（1）筛选出行信息；（2）停车场定位；（3）尽量减少出行前一系列的车辆设置；（4）减少堵车时间；（5）让驾驶过程更加轻松；（6）迅速找到自己喜欢的音乐；（7）帮助筛选电话，降低干扰；（8）提升驾驶安全性。

语构层主要是对模块之间的交互关系进行研究，对语构层意义进行聚类分析能够了解用户的功能需求。通过对用户驾驶出行相关场景行为的语构层意义进行聚类分析，共得出了9个意义簇：（1）出行信息查询功能；（2）停车场定位寻车功能；（3）导航信息提示功能；（4）变道超车提示功能；（5）娱乐个性化推荐功能；（6）社交信息筛选功能；（7）出行轨迹记录功能；（8）驾驶安全检测功能；（9）车辆学习功能。

语意层主要关注用户在使用产品的过程中所产生的情感体验，对语意层意义进行聚类分析能够了解用户对产品在情感层面的核心需求。通过对用户驾驶出行相关场景行为的语意层意义进行聚类分析，共得出了9个意义簇：（1）能够快速出行；（2）车辆系统有助于出行前车辆相关设置；（3）信息传达安全高效有保障；（4）多样化个性化设置；（5）减轻烦躁；（6）减少分心；（7）缓解疲劳；（8）快速找到停车位；（9）能够分享行程。整个出行行为语意层意义聚类见表2。

语用层在符号学中表示符号的目的性和群体的传播效果[7]，分析语用层意义能够在社会群体文化中的诉求。语用层在用户驾驶出行相关场景中获取的意义较少，因此不再对其进行聚类分析，共得出了3个意义簇：（1）行程管理；（2）驾驶信息传达；（3）旅程分享。

（四）聚类分析与核心意义簇的构建

根据不同层次意义聚类之间的相关性，对语意层、语用层、经验层的意义簇进行再聚类，共得到了6个核心意义簇：（1）清晰的行程规划；（2）高效的车辆位置传达；（3）安全的驾驶过程；（4）舒适的驾驶体验；（5）个性化的娱乐推荐；（6）便捷的互动分享。

（五）映射分析与产品功能模块建构

在SAPAD框架中，核心意义簇对应关键行为，关键行为对应意义关键对象，以关键行为和意义关键对象为纽带，可以将意义聚类结果映射到语构层面，即功能模块层面，从而完成“核心意义簇-意义关键物-关键行为-功能模块”的映射分析[8]。通过核心意义簇-意义关键物-关键行为的映射，可以得出新的功能模块：（1）行程传输功能；（2）添加行程功能；（3）车辆定位功能；（4）车辆定位提示功能；（5）驾驶场景识别及切换功能；（6）道路状况识别功能；（7）驾驶疲劳监测功能；（8）过滤来电及信息功能；（9）驾驶习惯设定功能；（10）个性化推荐功能；（11）行程分享功能；（12）行车记录功能。以上12个功能模块基本满足了用户在驾驶出行场景中的核心需求。此外，部分关键行为还涉及交互方式的探索，例如手势、语音交互以及人机舒适度等，由于本文重点关注车载信息系统界面的布局及功能设计，因此不对交互方式进行详细探索。

四、车载信息系统界面设计实践

本次设计实践主要聚焦于车载信息系统的人机交互屏幕的布局与功能设计。通过对典型人物形象以及重构的功能模块进行梳理，为了解决用户在出行前、出行中以及到达目的地后存在的各种问题，对车载人机交互界面以及手机端App进行设计，优化出行流程，并通过设备之间的联动为用户提供更加流畅舒适的使用感受。手机端及车载端部分界面设计见图2。

（一）手机端设计探索

手机端的车辆信息设计应用重点关注驾驶出行前后的需求，是车载信息系统的延伸与补充，能够更好地衔接驾驶状态与非驾驶状态，不仅弥补了车载信息系统在空间上无法移动的不足之处，还扩展了驾驶出行的社交属性，提升了出行过程的用户体验，使得出行服务更加完整与便利。

App端的功能模块包括车辆、行程、探索以及我的共4个部分。车辆版块主要涉及车辆状态查看、车辆远程控制以及寻找车辆3个功能，采用卡片式布局将不同功能项目组合在一起，增强信息可视化，操作也更加方便快捷。用户可以在该板块查看车辆状态及电量，实时掌握车辆信息。还能对车辆进行远程控制，在进入车辆之前提前进行设置，更好地服务于驾驶出行，并能一键寻车，快速查詢车辆位置，配合车辆提示音协助寻找车辆，减少因长时间寻找车辆而带来的负面情绪。行程版块能够进行行程查询与分享。用户可以搜索目的地路线并上传至车载信息系统，用户进入车辆打开车机系统后就可以直接导航出行。此外，该版块还会记录用户出行路线并进行分析。用户点击旅程记录可将旅程分享给他人，满足用户的社交需求。探索版块包括出行活动推荐分享。用户可以在该板块查看各类驾驶出行活动，选择自己喜欢的活动，并加入与他人一起自驾出游，还能与他人交流分享自己的自驾出游经验，提高驾驶的趣味性。

（二）车载端设计探索

车载端信息系统设计则聚焦于出行时驾驶及非驾驶相关任务，让用户在安全驾驶的同时提高驾驶趣味性，为用户创造良好的驾驶环境与体验。本次车载信息系统主要聚焦仪表盘与中控屏的界面设计，并与手机应用进行联动，提高车载系统的可用性，更好地满足用户的需求。

1.界面信息布局探索。褚英帆[9]等人在中控屏信息布局位置存在差异的情况下，对多个年龄段参试者的视觉绩效进行实验测试，发现不同的信息布局位置对视觉绩效存在影响，且横向摆放更具备普适性，因此，将以横向摆放的中控屏为基础进行设计。支锦亦[10]等人对车载信息系统界面布局类型进行了梳理，不同的布局类型所表达与传达的信息是存在差异的。为了在保持视觉平衡的同时减少驾驶员分心，降低驾驶员精神负荷，在本次设计中将采用顺序布局与宫格式布局结合的方式对界面信息进行设计。

2.仪表盘设计探索。仪表盘的背景模拟自然风景，会随着天气与时间的变化而发生变化，分为白天与黑夜两种模式，在增加界面的趣味性的同时不会对驾驶产生干扰。该界面从驾驶安全的角度出发，突出显示了驾驶车辆动态，实时监测车辆周围车辆与行人情况，还会显示红绿灯、限行、车速等信息。若车辆发生紧急状况会进行提示，并发出提示音。此外，驾驶员还可以从仪表盘直接查看导航，减少驾驶分心。

3.中控屏设计探索。中控屏集合了车辆全部功能，并会根据不同的驾驶场景呈现不同的功能与信息。系统提供日常驾驶、紧急驾驶以及高速驾驶3种模式，用户可以自定义驾驶场景，将需要的功能组合在一起，满足用户对个性化、定制化以及灵活性的需求。驾驶员疲劳提示功能通过拟人化角色来实现，在监测到驾驶员疲劳后，拟人语音助手会对驾驶员进行提示，并适当对话来减少驾驶员的疲劳感，提升驾驶安全。此外，还在导航页面增加了实时车况展示功能，提前预测并显示前方车况，让整个驾驶过程更加顺畅，提高驾驶出行体验。车载娱乐系统可进行音乐、视频、广播等娱乐项目的切换，并进行个性化推荐，在安全驾驶的前提下，让旅途更加轻松愉悦。

结语

车辆相关软硬件技术的成熟与车内空间的多元化发展为车载系统的设计提供了多种可能性，车载系统也不再仅限于驾驶功能的呈现，各种非驾驶任务相关功能的开发使得车载系统功能越来越完整与多样。在此背景下，能够与用户需求相契合的车载信息系统既能够保证驾驶的安全性，也能提高驾驶体验，让驾驶过程更加舒适有趣。因此本文基于SAPAD框架结构，对用户行为进行了系统科学的分析，通过分析得出用户真实且客观的需求并转化为相关功能，提升了交互设计的合理性，为车载交互设计相关研究提供了新思路。并以真实场景为例，对车载信息系统界面进行了设计，为车载信息系统界面设计提供了新的思路与方案。但由于研究条件的局限，本研究还存在着许多不足，例如，对于用户行为研究的样本量较少且暂未涉及多个年龄段，设计实践方案还需要通过真实的测试来证实其适用性。今后的研究会在此基础上进行改进与拓展。

基金项目：L3+自动驾驶汽车智能座舱设计关键技术与应用示范 湖北省重点研发计划项目（2022BAA071）

参考文献

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[2]徐禕青.风挡上的进阶革命：AR-HUD车载信息系统的界面设计探索[J].设计，2019，32（01）：84-87.

[3]厉钰琪，巩淼森.复杂驾驶任务下基于多资源理论的汽车人机交互设计方法[J].设计，2022，35（10）：24-27.

[4]张萍，许易之，李彦毅.基于视觉色彩偏向的智能汽车仪表盘设计[J].设计，2022，35（08）：123-127.

[5]胡飞，周坤，刘章生.基于SAPAD的社区老龄康复服务设计研究[J].包装工程，2018，39（02）：1-7.

[6]陈珊珊，段齐骏，李亚军.基于SAPAD-AHP的儿童牙医服务系统设计研究[J].包装工程，2021，42（10）：115-123.

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[8]杨博琳，何人可.基于SAPAD和场景化思维的在线学习交互产品设计研究[J].包装工程，2023，44（02）：167-179.

[9]褚英帆，秦华，冉令华等.车载中控屏信息布局对视觉搜索绩效的影响[J].科学技术与工程，2022，22（30）：13521-13526.

[10]支锦亦，杜洋，冯纾.车载信息系统界面图文设计及其视认知特性研究综述[J].包装工程，2020，41（10）：62-70.