智能座舱中多模态交互设计浅析

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智能座舱中新技术、新场景、新模式不断涌现，设计师需要考虑如何让驾驶员在驾驶车辆时有安全、高效、舒适的人机交互体验，多模态交互将会成为未来人机交互的主流。

1 什么是智能座舱与多模态交互

跟传统座舱相比，智能座舱的“智能”主要体现在以下几个方面：

智能化：App远程控制、智能形象+语音欢迎语等；

科技性：高精地图、智能导航、疲劳监测、驾驶坐姿调整等；

易用性：多屏互联（中控屏、仪表盘）等；

安全感：底盘操控、驾乘品质感等；

人性化：自动泊车、寻找充电桩、自动充电等；

第三空间：沉浸式座舱、智能游戏等。

2 什么是多模态交互

“多模态交互”就是融合了人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等多种感官，计算机利用多种通信通道响应输入，并充分模拟人与人之间的交互方式。

智能座舱中常见的模态有哪些？

目前智能座舱的模态包括视觉、听觉、触觉、嗅觉，对应的模态在智能座舱的体现：

视觉：HUD+仪表盘+中控+后视镜+氛围灯

听觉：音乐+语音交互+警示音

触觉：方向盘+按键+中控+挡位+座椅+安全带更多用于提示场景

手势：隔空控制音量、切换歌曲、控制车窗等场景

嗅觉：不同气味用于不同场景，疲劳场景可提神

3 智能座舱常见模态的优缺点

智能座舱的大部分的信息都放在视觉通道里面，这无疑会增加驾驶员的认知负荷，单模态交互难以满足复杂的驾驶场景，各模块彼此间的关联性不强，大大降低了信息感知的价值。

如何实现高效、安全、易用的人机交互，避免驾驶员注意力分散，降低交互认知和改善人车交互体验是值得思考的问题。

多模态的交互如何改善驾驶过程的安全与效率？

4 智能座舱为什么需要多模态交互

研究表明，人更习惯多模态交互，尤其高优先级消息以多模态的冗余增益可以加快处理时间，例如视觉+听觉或视觉+振动触觉警告比单模警告拥有更快响应。

通过【多重资源理论】和【态势感知】两个模型来进行分析

多重资源理论：一个通道接收的信息是有上限的，当信息过载时，会导致人的认知负荷，从而降低效率。为避免视觉通道超负荷，可以将部分信息通过听觉通道呈现，这能有效降低司机的工作负荷。

态势感知：态势感知是一种感受者根据环境因素而动态、整体地理解当前情境的能力，由此可以提升对安全风险的发现识别、理解分析及响应能力，以便于做出最终的决策与行动。

比如，对新手司机来说在驾驶中，会比较关注路面，这时候如果在视觉上弹出信息，就很容易分散注意力，这就是态势感知的丧失。而通过语音或者触觉的通道去反馈，可以提高了安全性和效率。

智能座舱多模态交互的重要性对驾驶员行为和状态进行多模监测

通过对方向盘的转向，行驶轨迹，油门的加减速，以及视觉摄像头的分析，可以判断驾驶员是否在开启ADAS系统后，处于瞌睡、疲劳、分心等脱离驾驶状态中。

多模提示让驾驶员保持良好的态势感知

当车辆开启ACC（Adaptive Cruise Control）功能时，车辆监测车外环境，包括其他车辆的运动状态、特定工况等，结合车内动态信息显示在AR-HUD上，比如当下时速、车距、基本车辆信息，帮助驾驶员判断前车运动轨迹，增强态势感知，降低驾驶员工作负荷，及时作出有效判断及行动。

5 智能座舱多模态交互的应用

1. 语音+视觉

语音交互在实际应用中是不可见的，如果不与其他模态进行融合，很难预判出他们发出的指令处于哪个状态。比如在进行语音命令时，它产生的状态有：唤醒-聆听-识别-播报-持续倾听，通过中控屏幕上的语音虚拟形象状态属性来区别不同阶段，可以提高驾驶员的安全感。

2. 视觉+触觉

小鹏P7打开车道辅助时，为了减少驾驶员在开车时低头看仪表盘，方向盘会通过抖动的方式来提示目前车辆压线的状态；另外，还可以通过方向盘的物理按键唤醒语音，语音虚拟形象的状态变化显示在中控屏上。

除了常规的多模态交互以外，在广义的模态交互还包括了什么？

通过面部特征识别分析当前驾驶者的坐姿设置，自动调节座椅和方向盘高度，换而言之，通过眼动追踪、心电、呼吸特征监测驾驶者是否疲劳、身体异常、分神等异常情况，进行多模态警示，来保障驾驶者的安全。

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