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hmi是什么意思hmi人机界面设计产品使用方法发展现状与趋势曲轴

2020-02-27 12:50:34

近年,车载HMI人机界面的主要发展趋势是大屏化和智能化。数字化HMI相较传统HMI在操控性和安全性上更有优势。那hmi是什么意思?下面由贤集网小编为大家详细介绍hmi的定义、设计、产品使用方法、发展现状与趋势。

hmi是什么意思?简单来讲就人机界面。

HMI是Human Machine Interface的缩写,即“人机接口”,也叫人机界面。HMI人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

hmi人机界面包括什么?

人机界面产品由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存贮单元等,其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低,是HMI的核心单元。

根据HMI的产品等级不同,处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI软件一般分为两部分,即运行于HMI硬件中的系统软件和运行于PC机Windows操作系统下的画面组态软件。使用者都必须先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”,再通过PC机和HMI产品的串行通讯口,把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。

HMI人机界面产品的基本功能及选型指标

1)设备工作状态显示;

2)数据、文字输入操作,打印输出;

3)生产配方存储,设备生产数据记录;

4)简单的逻辑和数值运算;

5)可连接多种工业控制设备组网。

选型指标:

1)显示屏尺寸及色彩,分辨率;

2)HMI的处理器速度性能;

3)输入方式:触摸屏或薄膜键盘;

4)画面存贮容量,注意厂商标注的容量单位是字节、还是位;5)通讯口种类及数量,是否支持打印功能。

4、HMI人机界面产品分类

薄膜键输入的HMI,显示尺寸小于5.7ˊ,画面组态软件免费,属初级产品。

显示屏尺寸为5.7ˊ——12.1ˊ,画面组态软件免费,属中级产品。基于平板PC计算机的、多种通讯口的、高性能HMI人机界面,显示尺寸大于10.4ˊ,画面组态软件收费,属高端产品。

人机界面的使用方法

1)明确监控任务要求,选择适合的HMI产品;

2)在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;

3)测试并保存已编辑好的“工程文件”;

4)PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中。

hmi人机界面设计

在设计有效的控制台操作HMI(人机界面)时,对ASM准则最常见的误解和错误应用,就是过度强调颜色:简单地将某种新的颜色,用于控制台某个位置处的所有现存显示画面。一般称之为HMI类似替换迁移工程(like-for-like HMI migraTIon project)。最好的情况是,如果开发人员在颜色选择上正确的应用了ASM准则,并且遵循了良好的画面显示布局原则,那么迁移的DCS显示系统也许具有满足ASM要求的单个第3级显示画面,但是DCS的HMI并不满足ASM要求。

车载信息系统HMI的发展现状与趋势

正如其他IT新品一样,车载HMI的智能化应用最初在高端市场落地,成为奥迪、奔驰、宝马等高端车型的重要差异亮点。

奥迪第三代Audi TT采用虚拟座舱技术。2017年上海车展上,雷克萨斯新一代LS500配备了12.3英寸的中控屏和24英寸的抬头显示仪,表明以液晶仪表为代表的智能驾驶舱正成为高端车型的标配。

从趋势来看,液晶仪表是车载HMI系统首先落地的部分,并逐渐从高端车型向10W+的中低端车型渗透。

2016年北京车展中奔驰首次将全液晶仪表应用于100万以下的中高端车型,2017年Q4推出的50万以下的AMG-A级车,将装配液晶仪表。

从2017年上海车展的趋势来看,如奥迪新款A3、东风本田新一代CR-V等10万到30万中低端车型均应用了液晶仪表。国内本土新锐车企,2017年上市的长城WEY VV7和吉利LYNK&Co都标配了液晶仪表。

从表格数据可以看出,IVI和全液晶仪表盘在高端车型的渗透程度最高,而HUD处于早期阶段,标配率及选配率均较低,尚待技术和成本控制上的突破,市场需求尚未明朗。

车载HMI的驱动因素

在不久的将来,车载HMI加速落地的背后,是新能源汽车、车联网及ADAS、自动驾驶等电动化、智能网联化功能的推动。

近日,威马汽车对外宣布首款量产车将搭载车窗智能交互方案,这是威马为满足成长在数字化环境下的年轻一代,而带来的创新车外交互体验之一。

从公布的官方图片中可以看到,这项功能将实时识别驾驶者身份,为车主、家庭成员、授权用户或访客开启相应权限。“身份”让汽车“聪明”地为用户提供个性化服务,威马产品将可以在硬件、软件、服务等各方面更创新地与用户一对一交互。

相较于传统汽车,新能源汽车需要显示更丰富的行车信息,比如剩余电量、续航里程、能量循环信息等,是传统机械仪表无法显示的,全液晶仪表盘成为新能源汽车的刚性需求。到2020年,中国前装车联网市场渗透率将达到20%,前装车联网终端的市场规模达到364亿元。车联网的发展将进一步扩展与完善HMI的功能,让车体和智慧城市以及车群联网后发挥更多的智能交互功能。

另一方面,用户在使用HMI期间所产生的行为数据,将通过云端建立识别模型,并不断循环迭代提高识别准确率,比如语音语义理解、手势识别等,用户使用体验将愈加良好。ADAS系统根据监测到的异常路况作出的警告指示或将通过HUD以AR显示方式,在道路实景中叠加虚像平面,将有可能有碰撞风险的行人或车辆高亮标出,提出规避操作建议等。据高工智能产业研究院(GGAI)测算,中国ADAS传感器市场到2020年市场规模将达到284亿元。

车载HMI智能化进程中的挑战与机遇

由于历史客观原因,中国汽车电子相关产业起步晚,外国Tier1厂商已经和整车商建立了稳定的供货和合作关系,并进入中国市场,一般以成立合资公司的形式布局中国市场,主要给合资整车厂供货。一般这种长期稳定的供货关系较难打破。

中国厂商起步期以难度较低的后装市场和Tier1外包(软硬件)为切入点,产业链地位自然不高,导致盈利能力普遍不高,反过来影响了企业的融资能力和技术升级改造能力,影响了产业链地位的提升。

中国智能车载HMI厂商具备的一些优势:

据统计,2016年国内自主品牌乘用车销量约1050万量,增速21%,远高于同年乘用车整体市场增速15%。自主品牌乘用车市占率亦持续提高,由2013年的34%上升至2016年的43%。面对自主品牌车的庞大市场前景,相较于合资品牌车,国内车载HMI电子厂商更有希望获得自主品牌车商的支持。

汽车终端消费市场未来几年面临降价压力,目前大部分车商都有降价要求,进而传导至对供应商的成本压力。在这方面国内车载HMI产品具备成本优势,海外厂商的单价一般会比过国内高2-3倍。

国内车载电子厂商通常善于模仿竞争对手的优点,并且更懂国内消费者的习惯和品味偏好,具备快速的产品迭代能力,在车载HMI智能化进程中将有更多机遇。

汽车HMI设计要求与变革

无人驾驶本质上是模拟和代替人对汽车和周围环境的感知和认知特性,进行网络导航、人工干预和自主驾驶决策,无人驾驶和智能对汽车HMI设计提出了更高的要求,传统的汽车HMI思维面临很大挑战。

智能无人驾驶较传统驾驶方式中的人车关系发生了什么变化?

传统意义上,或者说狭义的汽车HMI一般由中控,方向盘控制键、显示屏等几大部分组成,更多的强调驾驶人与汽车硬件的一种合作关系,更加友好的界面和交互终端对提高驾驶体验非常重要,诸如按钮、触屏交互等交互方式仍然属于传统意义上的汽车HMI。另一方面,随着信息技术、智能系统和网络技术在交通工具领域的广泛应用和车载信息技术的发展,汽车的内部空间、人机界面、操作和交互过程正在发生革命性的变化,汽车也逐渐完成了从单一的、满足运载功能的机械到集合信息获取、传递、交流和娱乐的交互空间,汽车驾驶人机交互(HMI)相关研究也成为了交互领域研究的热点,新的交互技术诸如语音交互、手势交互和眼动交互等,也大大丰富了汽车的驾驶体验。因此我认为,人—车—环境—信息四个关键要素构成了一个完整的或者说更宏观的汽车HMI系统,无论是传统汽车还是无人智能驾驶汽车,都是通过协调或优化四者之间的关系,来获得最优的驾驶交互体验。就人车关系而言,智能无人驾驶在不断弱化人对车的操控性,强化环境和信息感知处理能力,这是其中的一个转变。

另一方面,人与车的相互信任关系也发生了改变。为什么说是相互信任,因为汽车在逐渐拥有“智能”和“学习能力”,我们可以把它看做一个和驾驶员一起成长学习的“孩子”,通过不断的磨合和相互学习逐渐成长。然而与传统汽车的绝对自我掌控相比,无人驾驶和智能驾驶这个孩子并未成熟,即使他展现了巨大的潜力,我们潜意识里仍然做不到足够信任。人被机器控制或者代替做决策违背人类几千年经验和直觉,这种经验烙印如此之深以致固化为潜意识的一部分,想要获得完全信任需要技术的不断完善和时间的打磨。

互联网带来的变革也逐渐影响到汽车HMI,诸多厂商尝试把汽车作为生态体系当中的一环,将智能、娱乐、互联、共享等思想整合到汽车领域。然而“互联网汽车”本质上是通过提高汽车的智能和现有的驾驶舒适性、交互性和娱乐性体验,向用户提供更好的的驾驶体验。而这一浪潮背后同样揭示了智能汽车时代用户需求的转变,乘载需求在不断弱化,娱乐和智能化和个性化需求在不断强化。

人工智能能给汽车HMI带来哪些变革?

人工智能是一个热门话题,对各个行业都产生了巨大影响,对无人驾驶而言,其本身就依赖于人工智能。在人工智能、大数据和物联网的加持下,人车关系、车车关系、车路关系智能地整合在一起,车载传感器感知的车辆自身状态、周围环境和道路、位置、障碍物信息,通过人工智能联系起来,通过ADAS更好的辅助驾驶员安全快乐出行。此外,在传统汽车过渡到智能汽车的时候,对于汽车HMI来说,语音交互,这种被认为对驾驶影响最小、人机沟通最方便的、现阶段最主流的人机交互方式,越来越多出现在各款车型的操作系统里,承担着提示输出、命令接受的角色。而成熟的语音交互离不开人工智能,国内科大讯飞依赖自身强大的人工智能技术储备,在车内语音识别和处理方面优势明显,给用户提供了优质的车内语音交互体验。

用户到底想要什么样的汽车HMI?

无论是宝马i8 Vision Future Interaction Concept Car,还是奔驰smart vision EQ fortwo,国内李想的SEV Android Auto和上汽的车联网,以及国内外诸多主机厂和科研院所的相关研究,都是对未来驾驶愿景的一种尝试。随着AR、手势交互、触控、眼动、肌电等技术的逐渐成熟,更多厂商愿意将新的交互技术应用到智能汽车HMI中,但是用户到底想要什么样的汽车HMI呢?

多通道交互综合采用视线、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术,使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话,通过整合来自多个通道的、精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意图,提高人机交互的自然性和高效性。多通道交互的概念在80年代提出,但因为各项技术不完善而没有落实和普及,我认为这对汽车HMI是一个机会,随着人工智能和各类交互技术及信息协同技术的不断完善,我相信多通道交互在汽车HMI上的应用应该不远了。最好的设计就是让用户感觉不到设计,我认为汽车HMI也一样,符合人行为习惯的,自然而然的交互才是最好的交互,而多通道交互就是这种交互方式,上述诸多智能汽车HMI概念设计和多通道交互的思想是吻合的。

智能无人驾驶汽车对驾驶人有什么影响?

我的博士论文开题方向就是汽车HMI人因,所以对这方面关注较多。智能驾驶和无人驾驶对人的驾驶行为和交互和认知认知习惯都会产生很大影响,类似于从PC游戏和VR游戏,实体键盘手机到触控手机,这种影响和转变是颠覆性的,会彻底改变我们传统的的交互行为习惯,以后会单独写文章从行为、心理、生理等角度聊一聊汽车驾驶人因学。

语音激活HMI的最新发展正在逐步改变用户体验,最近,英国战略分析公司创新实践总监Chris Schreiner表示,从2016年到2017年,语音识别的使用量有所增加。然而,尽管汽车语音识别系统在过去几年中有所改进,但这项技术在2015到2016年间略有下降。例如,有关于车载系统功能的更好操作,以及哪些语音命令可以使它们操作。因此,他认为,宝马和Nuance的人机接口(HMI)系统所提供的语音助手向前迈进了一大步。然而,他们所宣称的进步并没有完全跟上消费者的期望。

消费者的期望

Chris Schreiner表示,消费者的期望提高了,但整车厂还没有达到消费者的期望,因为消费者以前经历过比如Alexa和Google Home这样的语音助手,这比任何车载系统都提供了更好的体验。之所以有这个问题,关键在于汽车产品设计的流程比较复杂,在这方面汽车行业远远滞后于消费电子产品,至少在汽车行业有了OTA(空中升级)之前,这就是汽车行业固有的一个劣势。

大陆集团信息娱乐和连接业务负责人Lars Schultheiss介绍说:“随着CE世界越来越多地使用基于云的语音识别解决方案,用户对可靠性和易用性的期望正在大幅提高,而嵌入式汽车解决方案仍然无法跟上CE解决方案的快速发展。系统故障让用户对嵌入式解决方案失去信心,并产生挫折感。”

设计问题

Chris Schreiner表示,我们在用户测试中看到的绝大多数问题都是设计问题。我们仍然能遇到一些准确性问题,比如,用户说“打电话给张三”,但是系统却给李四打电话。当然,这种准确性问题还是比其他一些问题少。最大的问题是消费者在嘟嘟声中交谈或不知道该说些什么,消费者按下语音按钮,犹豫不决,用“呃!”这样的语气词,结果车载系统获取到错误的信息只能给出错误的提示。当然,针对不同地区的方言技术已经得到了改善,科大讯飞已经投入巨资在解决这个问题。

超越营销

Brand Motion的人际交互设计师John Kosinski II认为,除了简单的营销之外,还有更多的事情要做,“我们已经从早期的采用者(接受问题和适应)转变为普通公众(必须以固定的思维方式按预期工作)。用户需要认知处理更多的语言。它使用简单的词组进行销售,但直到语音系统学会参与对话(较长的讨论),才会有问题。我能说什么?我如何搜索?我们需要更好地了解如何与他人交谈,这并不意味着与电脑交谈。人工智能(AI)应该对此有所帮助,我相信在这个领域需要更多的心理学理解来进行适当的人工智能(AI)操作。”

Ptolemus公司的顾问Sahand Malek说:“语音识别程序运行在机器学习和深度学习算法上,需要一个学习过程。所以,每一个新的语言,新的方言和口音的算法需要经历一个学习的过程,因此,用户的感觉是缓慢的和令人沮丧的。”所以,通过让这些算法运行在多个设备上(搜索引擎使用在不同的应用程序,比如家用电器等),算法在识别命令时会变得更好“,他预测说。

超越语音

当我们谈论人机界面时,讨论不应只是谈论声音。例如,本田在三年前2014年与Edge3 Technologies签署了混合语音、手势识别和眼球追踪平台专利。HMI人机界面系统的目标是使驾驶者能够处理越来越多的感官输入,并且随着行业的发展,逐渐接近完全自动化的车辆,他们有望接管更多的控制功能。该专利的主要目的是”让司机更准确自然地控制汽车的信息娱乐和空调系统“。未来,这种控制功能将涉及数据分析、传感器和更多的功能,以便驾驶者能够成为指导车辆执行行动的乘客。

与此同时,还有一些容易犯的错误需要克服,至少要避免。根据亚当·埃姆菲尔德(Adam Emfield)在其《5种常见的汽车HMI可用性陷阱》一文中提到如下5个方面:

1.输入不良(音频和触摸)。

2.给用户太多。

3.不匹配的提示和对话。

4.努力避免错误。

5.假定一个较短的交互是一个更好、更安全的交互。

人机界面设计师面临的挑战

考虑到数据保护、用户体验、可用性和品牌推广,信息娱乐设计师需要完成一项艰巨的任务。因此,美国大陆航空公司的Lars Schultheiss评论说,在汽车中有几种不同的语音识别方式:”信息娱乐设计人员需要提供一个统一的用户界面,在后台结合不同的助手,或者不同的助手并行使用,映射到不同的服务或重点领域。根据不同的方法,用户可以在车内享受定制的品牌用户体验,或者使用他们已经知道的使用CE设备的语音界面。“他认为,HMI将重点关注的领域包括:车辆功能、娱乐(媒体,广播)、连接(WhatsApp,短信,messenger和通话)、在线服务、联网家居、在线应用和服务,他们将由基于云的语音识别解决方案来处理。

Chris Schreiner解释到,”对于一些嵌入式语音系统,比如Alexa,Siri,OK Google等,这些不同的系统必须被设计成一个整体系统。他们都做很多相同的事情和任务。所以,你需要明白如何进入不同的语音识别系统,他们能为你做什么,这不是一个简单的沟通问题。

大陆集团的Lars Schultheiss对于如何解决这种复杂性提出了自己的看法:“依靠这种方法,提供一个定制的用户界面或并行使用不同的人机界面,HMI设计人员必须选择一个统一的用户界面,在后台结合不同的助手,现有助手使用各自的用户界面进行合理整合”。

文化差异

他还指出,在语法、对话流程、连续对话、用户偏好、功能等方面存在一些“文化差异”。它们在数字助手和用户界面的选择中起着重要的作用。

戴姆勒表示,全球范围内关于驾驶员注意力分散的标准和准则各不相同,因此声称将安全作为其核心价值之一。为了满足这些标准,它已经制定了自己的标准,但是它们不一定符合全球标准,因为戴姆勒认为自己的标准和指导方针更可靠和更复杂。该公司甚至吹嘘说,“梅赛德斯-奔驰的标准比世界上任何国家的标准更高”。

Malek总结道:“买一辆新车,卖的是一种体验,我们已经走过了关注发动机尺寸和马力的时代,现在,新一代人想把手机融入到自己的家中、自己的车里,所有人都必须考虑他们的生活方式和个人喜好。”所以,尽管存在这些缺陷和需要改进的地方,业界仍然相信HMI将会在各种车型中占有一席之地,只要技术匹配、考虑消费者的期望,它就有着光明的前景。

以上就是关于hmi是什么意思的解答以及hmi的发展趋势与产品设计方向。随着软硬件技术的发展,以及智能手机对产业链的提升和完善,在系统软件、触摸屏等人机交互体验方面已经具备较完善的技术积累,hmi产品价格上也逐渐下降到消费者可以接受的程度。因此可以说hmi人机界面市场前景一片大好。

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