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HMI設計過程分為三個主要階段：1.分析；2.創造 ；3.實施。

在第一階段，市場、客戶、使用案例、技術、立法以及分析了未來的解決方案。需要回答的基本問題是：

• 誰是解決方案的用戶？它是為專業人士設計的還是為廣泛的用戶設計的？典型用戶的肖像是什么？等等。

• 如何使用解決方案？是主要任務還是次要任務的產品？它在移動環境中使用嗎？它是在嘈雜、臟亂、潮濕的環境中使用還是在干凈的環境中使用？等等

• 在這些環境中可以使用多點觸屏嗎？我們必須提供一種選擇，允許使用帶手套的解決方案嗎？

• 能否使用舊版本的解決方案的經驗？我們必須在同一產品部門內進行基準測試嗎？在其他產品部門進行基準測試是否可行和合理？有沒有限制HMI設計的立法？

分析階段的數據來自外部或內部市場研究的結果，其他信息來源是對內部營銷和銷售團隊、技術供應商、競爭對手分析、基準活動或法規。分析階段的交付品是HMI草圖，它可以在紙上呈現，也可以以數字方式呈現。之后，數據通過研究和交付成果，由可用性專家進行分析，并在焦點小組中進行測試。在早期階段，變化是廉價的，可以快速應用。

在創作階段，可以采用各種以用戶為中心的設計方法。以用戶為中心的設計描述了工具和活動的組合，這些工具和活動將用戶、用戶需求、期望、限制和功能置于設計過程的中心。在早期階段，應用自由和創造性的技術，如頭腦風暴或系統創新思維。在創建階段的第二階段，使用更形式化的過程。例如，AlanCooper是一種廣泛使用的個性化方法，個性化是基于市場或實證研究創造出來的，它們反映了典型的用戶組及其需求、能力、使用情況和期望。HMI解決方案是通過使用角色作為指導來思考的，其他方法包括場景技術或上下文設計。上下文設計是一種傳遞用戶實際工作信息的工具，它提供有關用戶真正做什么、為什么做、做的方式等信息。

在創建階段的每個階段都會分析反饋(可用性分析，焦點小組，可用性研究)。創建階段的下一個階段是概念設計，根據前面步驟的信息，專家選擇適當的交互技術（人工輸入、語音識別等），開發圖形概念，繪制交互設計草圖。在連續循環中，細節的程度在增加。創造階段的交付成果是：

• 描述HMI行為、分層菜單、文字、輸入程序等書面文件；

• 風格指南(描述用于屏幕設計的圖形)；

• 為實施而準備的圖形;

在最后確定這些文件之前，需要用戶參與，它可以通過進行可用性研究、專家分析或焦點小組來完成。運行這些研究的外部實例是有用的。用戶參與階段是開發過程中的最后一個階段，當HMI概念的變更可以在不付出大量努力和成本的情況下應用時。

在實施階段，HMI團隊要么擴大，要么徹底變革。HMI概念專家進行前兩個階段，他們必須有心理學、平面設計和人為因素工程學的背景，在這個階段，軟件工程師加入了這個項目。在創建階段創建的文檔是開發人員之間交流的基礎。

概念發展的目的

隨著駕駛狀況的迅速變化和自動化程度的提高，駕駛員的角色將從操作員轉變為系統主管。它將對HMI、人機交互系統及人際協作提出新的要求。3級自動駕駛時代的到來給汽車制造商HMI帶來了新的挑戰。應對這些挑戰的主要問題是：

• 我們如何創建HMI解決方案，使駕駛員更了解汽車的功能單元和自動駕駛功能？

• 駕駛員如何以直觀的方式與HMI解決方案交互，并在第3級自動駕駛范圍內對車內駕駛系統進行個人調整？

• 我們如何設計一種靈活的HMI解決方案，以滿足擴展性需求(即使該解決方案適合不同的汽車型號和不同數量的主動安全系統)？

我們的目的是提供一個整體人機界面（HMI）解決方案的概念，該解決方案為駕駛員提供了一個清晰的概述和對所有車內3級自治系統的良好理解。

儀表：關鍵元素與關鍵設計

在眾多的人機接口中，我們決定把儀表盤作為汽車的基本反饋元件。當我們靠近完全自動駕駛時，儀表和中控將繼續成為HMI的主要平臺。汽車制造商面臨著建設最適合用戶友好、個性化的儀表的挑戰，如今的汽車采用先進的視覺控制、集成3D圖形和動畫，甚至集成自然語音控制。駕駛員將更多地依賴屏幕來提供信息，確保他們在安全和舒適的過程中的安全和舒適。

這里是我們設計的3級自動化車輛的組合儀表的概念。在我們的設計過程中，我們試圖堅持汽車人機界面設計的原則，從傳統的集群中獲取強大的元素，并將它們與自動駕駛的關鍵元素和定制豐富的視覺效果結合起來，為用戶創造一種愉悅而有意義的車內體驗。我們在這里介紹一下概念設計的要點。

關鍵要素

1. 時速表，由弧刻度和數字指示器組成；

2. 轉速表與檔位指示器集成，精確顯示轉速和所選檔位；

3. 高級顯示屏：從后車頂和道路上的標記看到汽車的風格化視圖。它提供了有關車輛和周圍車輛在車道上的位置、道路標記類型以及與其他車道上車輛相比自身車輛的相對位置的詳細信息；

4. 自動駕駛的直觀符號：集群右下角的圖標。演示了自動駕駛系統的狀態；

5. 續航里程數，結合了燃油表和范圍的元素；

6. 上下文指示和警報，基于位置、時間和交通狀況(本地限速、交通警報、路標圖標)；

7. 車內系統指示器，顯示汽車系統的狀態：車內外溫度、空調模式等。

關鍵設計原則

1. 視覺交流： 除了純數字輸出，我們還盡可能使其可視化。例如，測速儀既能顯示數據，又能延長弧長。

2. 自適應層次結構 ，根據駕駛模式(手動或自動)的不同，設計會進行相對應的調整，根據用戶在任何點的操作，為元素提供優先級，以便在正確的時間顯示正確的信息。例如，在手動模式下行駛時，速度、轉速和檔位優先，而檔位是輔助信息，占用的空間較小。在自動模式下，轉速表對駕駛員的重要性降低。一張顯示未來行動和環境事件的交互式地圖是優先考慮的問題。

3. 分組， 我們選擇以簡單的分組方式顯示信息，例如，所有與導航相關的數據(行程的最終目的地、剩余距離、預計到達時間等)都分組在“交互式地圖顯示”上。通過這樣對信息進行分組，驅動程序一次使用一種類型的數據，并且可以更快地了解顯示器上的不同元素。

4. 深色背景和對比度 ，對于HMI概念，我們選擇了幾乎是黑色的背景和霓虹藍/綠/白的高光。這種配色方案提供了最簡單的對比度，并且允許用戶快速掃描離散信息，而不必在黑暗環境中努力辨別細節。

5. 顏色的使用 ，ISO是汽車符號和信號裝置的國際標準，從我們的概念中可以看出，我們已經采納了ISO的要求。綠色表示安全、正常工作狀態。灰色是用來描繪“關閉”狀態的柔和顏色。所有的灰色圖標和指示燈都以白色亮起，表示整個駕駛過程中汽車系統和路況的變化。我們還在我們的設計中加入了藍色，用于在限速、檔位狀態和一些上下文指示燈范圍內行駛時的速度指示燈。藍色是中性的，具有這種含義，并且與日光具有相同的色度。紅色用于警報條件。它表示可能對人員或設備造成危險的即時或迫在眉睫的事件。

情景：3級自動駕駛HMI設計

我們概念中的一個重點領域是開發一個場景，顯示駕駛員和3級自主駕駛系統之間的交互作用。場景由4個階段組成，每個階段都以系統的特定狀態為特征：

• 啟動車輛；

• 手動駕駛；

• 從手動模式切換到自主模式；

• 自主駕駛模式；

• 自主駕駛系統失活。

啟動車輛

當司機按下電源按鈕啟動汽車時，位于電源按鈕上的指紋系統會自動識別司機是誰，之后顯示歡迎信息。

每次激活車輛時都進行自檢系統，向駕駛員顯示所有系統（尤其是自動駕駛系統）都正常工作。此系統檢查用于傳送一種專家系統表達式，允許用戶實現更高水平的信任。呈現具有個性的自主駕駛(AD)系統，例如姓名和聲音，使它更為擬人化。

手動模式下駕駛車輛

在手動模式下，“傳統儀表”-速度表和轉速表(與檔位指示器集成)在HMI顯示屏上具有最高優先級。其他元素是高級顯示汽車的位置、距離狀態、上下文指示符和警報，以及車內系統指示燈。自主駕駛系統的圖標位于集群的右下角，T型圖標的灰色顯示自主駕駛模式不可用。

當涉及到設計AD系統的圖標時，我們堅持人們熟悉的知識和理解。使用熟悉的圖標限制停留時間和認知負荷。我們選擇了一個帶有“廣告”字母的方向盤圖標，意指“自主駕駛”。

必須滿足特定環境條件才能使AD系統進行接合，系統可用性的標準列表可能非常廣泛。例如，汽車必須在高速公路或多車道上，在迎面而來的車道之間設置障礙物，車輛自身速度不得超過規定的限制，在車輛傳感器的相關觀察范圍內不得有交通燈或行人等。

在我們的概念中，當滿足所有條件時，系統消息出現在儀表盤的顯示屏上，方向盤頂部的光條變成白色，廣告圖標也以白色亮起。由于自治模式可用。

從手動模式切換到自主模式

一旦AD系統被激活，服務消息就會出現，以確認車輛是自主駕駛的。圖標以綠色亮起，方向盤頂部的綠色邊緣燈也象征著該功能。

隨著駕駛員將車輛從手動模式切換到自主模式，集群的設計也發生了根本性的變化。由于車輛是自主駕駛的，轉速表暫時隱藏在組合儀表之外，因此需要一個突出的轉速表并不那么重要。由于應始終顯示檔位，其指示器向右移動，并且與車速表集成。

在自主模式下，駕駛員的注意力轉移到監測車輛的橫向和縱向運動上，這就是為什么高級顯示器至關重要的原因：它提供了關于車輛及其周圍車輛在車道上的位置的詳細信息，以及與其他車道上車輛相比的車輛相對位置由于廣泛的ADAS傳感器，AD系統甚至可以控制像車輛近距離切入這樣苛刻的情況。駕駛員可以通過高級顯示器監控這些情況。

交互式地圖取代轉速表是系統自主反饋的另一個重要部分，除了導航功能外，交互式地圖還專注于調解即將發生的行動和環境事件。它還為高速公路上出現交通堵塞或其他可能的危險區域的部分提供了警告圖標，讓司機知道。例如，如果某個特定路段不適合自動模式，系統將通過向駕駛員發出預先信息警告來適應這一點，從而允許駕駛員在該特定區域提高注意力。

重要的是要了解其他類型的反饋在AD模式中比在手動模式更相關，反之亦然。然而，在控制過程中更改人機界面設計的最重要目的是使駕駛員能夠完全理解激活的模式，以防止模式混淆。

自主模式下的機動模式

在第3級自動駕駛，AD系統功能允許車輛自行變道，或在滿足特定道路條件時啟動超車。在下面的示例中，一個緩慢的在“我們的車輛S”路徑中遇到ER移動車輛，超車道中沒有其他車輛。為了建立信任并確保該機動安全的駕駛員，該系統顯示了一系列的描述即將到來的車輛的機動的時間。提供附加的視覺信息，提供顯示剩余距離車輛未來軌跡的額外視覺信息，也可以提高駕駛舒適性。

綜上所述，高級顯示和交互式地圖的基線是早期信息，使駕駛員意識到接下來將會發生什么，并對這一形式有一定的了解。

自動驅動系統的停用

當環境條件發生重大變化，且AD系統無法再處理情況時，車輛應及時警告，例如，在從高速公路出口到城市街道之前，系統將關閉。對于3級系統，系統需要通知其無法處理、無法處理的原因，并提供倒計時到要求的接管。

在我們的概念中，方向盤頂部的燈條開始以紅色跳動，廣告圖標以紅色亮起，并發出細微的警告信號。同時，一條警告信息“高速公路即將結束。請恢復對車輛的完全控制！“與下面的倒計時一起出現。如果駕駛員不采取任何措施，警告會變得更具侵入性，系統會發出嘟嘟聲。如果駕駛員不把手放在車輪上，車輛將自動減速并使車輛完全停止。

結論

隨著車輛的自動化程度越來越高，駕駛員仍需了解車輛的功能。在理想情況下，車和人可以被看作是一個聯合的合作伙伴，兩個要素協作，以提供安全和舒適的駕駛。在這種協作中，車輛與人之間的主要通信方式是人機接口。HMI使車輛了解人類的命令和意圖，并將人的洞察力提供到自動化模式、系統狀態和系統意圖。最后，它是responsile用于任何方向的移交請求。因此，HMI在聯合系統的運作中發揮著核心和關鍵的作用。

在我們的研究框架內，該項目的目標是創建一個整體的人機界面(Hmi)解決方案的概念，為駕駛員提供了一個清晰的概述和對所有車內3級自治系統的良好理解。基于工業研究和案例研究的結果，設計了三級自動化車輛組合儀表的概念。在我們的設計過程中，我們試圖遵循汽車人機界面設計的原則，從傳統的集群中提取強大的元素，并將它們與自動駕駛的關鍵元素和定制豐富的視覺效果結合起來，為用戶創造一種愉悅而有意義的車內體驗。我們相信，我們的研究和我們設計的概念可以為設計自動化駕駛車輛中人機交互系統的信任提供指導。