您将学到什么：
- 驱动程序界面（或HMI）必须变得更加复杂，但保持直观且直接操作。
- 处理软件可配置，上下文敏感菜单的能力使LCD触摸屏成为首选的组合显示和输入设备。
- 其他技术，包括语音识别和/或手势识别，是未来HMI的选项。
踏入现代车辆，您会发现仪表板模拟表盘和机械开关少得多，这些开关为驾驶员提供有关速度，发动机转速，温度，燃油水平等信息的信息。单功能仪表和拨号已被笔记本电脑或平板电脑中更常见的屏幕替换，从而使驾驶员能够满足其需求和偏好的配置和重新配置。在许多情况下，这些屏幕是触摸敏感的，可以通过软件驱动的按钮代替物理开关，这些按钮可以根据上下文而更改。
有了这些新的我ntelligent human-machine interfaces (HMIs), the driver can control and configure any vehicle aspect, such as adding destinations to the satellite navigation system, controlling the infotainment, or even adjusting the suspension settings. Simpler HMI implementations can be augmented by integrating the driver's smartphone using software like Apple CarPlay or Android Auto. As a result, the driver is able to use apps they’re familiar with while constraining HMI system costs.
对于汽车制造商而言，现代HMI允许更大的自由来设置机舱并通过软件更新随着时间的推移增强功能。接下来是对各种HMI技术解决方案和设计挑战的评论。
汽车HMI设计的关键因素
灵活性和便利性对驾驶员来说是有价值的，但是安全必须是汽车制造商开发HMI时的主要关注点。它不应分散注意力，并在驾驶员几乎没有集中度的情况下轻松地放置和操作。对于非必要的舒适功能，例如选择音乐播放列表或更改机舱浅色，尤其如此。在车辆运行时，一些需要眼睛远离道路的新闻头条，例如阅读新闻头条。在某些司法管辖区，这可能是法律要求。
HMIS内部的功能不断增加，并且在开车时的分心潜力并没有逃脱出发展国际标准的身体。结果，胚胎标准正在出现，以确保它们尽可能安全。
新的ISO 15005：2017规定没有HMI相互作用应需要超过1.5秒的驾驶员注意力。制造商正在注意此规定围绕此规定的功能。例如，大众HMI警告驾驶员是否花费太多时间使用信息娱乐或其他车辆系统。
即使关注触摸屏HMI的可用性，它们仍然代表着分心。因此，制造商正在寻找未来的替代技术，包括语音识别和HMI的无触摸手势界面。
车辆本身正在发生重大变化，并且随着它们变得更加自主或融合电气推进，因此必须配置和控制更多。在每种情况下，基于软件驱动的触摸屏HMI是理想的解决方案。
有人可能会争辩只要viable solution is the real estate needed to develop an HMI using traditional technologies. However, as the system(s) to be controlled become more complex, manufacturers must invest more time in developing HMIs with user interfaces (UI) and user experiences (UX) that are comprehensive and intuitive.
过去，绩效，安全和经济等因素对于销售车辆至关重要。尽管这些仍然很重要，但当今的购买者将HMI和相关的UI/UX排名为购买决策的重要考虑因素，从而证明了开发了为车辆开发复杂而简单的接口的时间和费用。
HMI技术 - 概述
几乎每个车载HMI必不可少的两种主要技术是输入设备和显示器。通常，通过将LCD叠加在人类接触时的电容变化的情况下，将LCD叠加在一起，从而响应电容的变化，从而使LCD屏幕可以同时用作显示和输入方法。
由于屏幕通常不在驾驶员的直接视觉线上，因此即使是最短暂的触摸也涉及从前方的道路上分解集中度。因此，正在探索替代输入技术。
这些替代输入技术包括语音，这可能是车辆的专有系统，或集成智能助理技术 - Amazon Alexa，Google Assistant，Apple Siri等。制造商还考虑使用机舱监视图像传感器具有飞行时间（TOF）功能来允许识别手势。
声音作为输入机制
在考虑的所有替代方法中，语音是最先进的。估计指出，大约80％的车辆HMI将具有语音识别（不包括智能手机应用程序）。据汽车研究公司Tractica称，这将导致一个重大且不断增长的市场，到2025年，到2025年的价值约为46亿美元（美元）。
许多车辆已经结合了语音识别，主要是为了控制娱乐功能并将目的地输入卫星导航。语音识别需要重要的处理能力来考虑多种语言和一系列区域口音，所有这些都可能令人困惑。与互联网连接的智能扬声器依靠几乎无限的云计算水平来识别语音，并将一系列命令返回给智能扬声器。
但是，从车辆访问远程计算的能力是具有挑战性的，因为蜂窝覆盖范围可能是斑驳的，因此制造商将精力集中在处理器和推理引擎上，以使其能够具有比当今可用的功能更大能力的车辆识别。将其与多微粒阵列结合起来，以消除环境噪声和高级数字信号处理（DSP），将产生足够可靠的系统，可以将语音控制扩展到其他车辆功能。这将通过更少的驾驶员分心来增强车辆安全性。
触摸控件
电容式触摸屏广泛用于汽车应用中，并且每次迭代的设计几乎总是越来越大。在某种程度上，这是由于合适的技术的可用性，并且认识到较大的屏幕更易于直观地使用，只要UI可以很好地利用该空间。除了很大外，屏幕还必须能够应对不断波动的环境光条件。这就是为什么最常用的高弹力，高对比度LCD屏幕的原因。
许多人，尤其是那些具有智能手机或平板电脑的人，都熟悉基于触摸的手势控制，通过关闭或打开屏幕上的多个手指来实现捏和拉伸。由于这些手势是高度直观的，并且被广泛认可，因此它们被纳入了车辆UI中，因此需要对LCD面板进行多触摸控制器。实现的其他复杂控件包括用于音量或风扇速度甚至虚拟旋转控件的滑块。
LCD面板没有对驱动程序的固有形式的反馈形式，表明已成功收到了输入。尽管早期的HMIS融合了可听见的反馈，但由小型振动或旋转的微机械元素产生的触觉提供了非常有用的物理反馈，类似于操作物理开关时所经历的反馈。
技术正在其他领域发展，超声波扬声器的矩阵被用来在早期无触摸式手势驱动的系统中提供触觉反馈。通过仔细的波形，可以投射出超声波模式，例如控制旋钮，驾驶员可以利用该模式提供控制输入。
力检测是另一个创新领域。将一层压电膜放在LCD面板的表面上，以检测驾驶员按下并将其转换为可控输入信号的努力。它不仅可以解决传统的电容触摸屏的错误输入问题，而且还允许开发更复杂而简单的开关，例如，通过将应用的力量等同于所需的信息娱乐水平。
设计汽车HMI的挑战
车辆操作和车辆环境的环境带来了其他挑战，汽车HMI设计也不例外。温度和湿度可能是极端的，并且会急剧波动，从而导致诸如凝结之类的潜在问题。如果要在HMI触摸屏上形成，那么系统将受到严重损害，从而产生不稳定的操作或可能完全失败，至少直到解决水分问题为止。
如果存在灰尘和污垢，则触摸屏表面可能会故障，尽管可以相对容易清洁。但是，如果将灰尘和污垢摄入到系统中，那么永久故障可能是可能的结果，因为污垢可以在印刷电路板（PCB）上形成短裤或损害冷却功能。
温度和/或湿度的快速变化可能会产生静电，这可能会致命地损害敏感的电子设备，这意味着符合组件和系统水平上所有相关的ESD标准是必不可少的。确保组件适合应用程序和环境的一种方法是调查它们有资格符合相关标准，例如AEC-Q100/Q-200。
快速波动的环境光（例如，当车辆从阳光变成隧道时）是对显示器或任何其他形式的视觉指示的特殊挑战。为了弥补这一点，环境光感应必须调整显示亮度，以使其可读性并不使驾驶员眼花azz乱。
车辆中相对较高的环境噪声水平，尤其是在多个乘客和窗户打开的情况下，为语音识别提出了一个特别的挑战。车辆本身也可以是背景噪音的来源，包括加热通风口，音频娱乐以及道路噪音和隆隆声，具体取决于被驱动的表面。通过对多个机舱麦克风和DSP进行良好思考的放置，可以有效取消环境噪声，并获得所需的语音信号。
电噪声是现代车辆的越来越多的问题。点火系统中存在的高电压一直是一个问题，但是蓝牙，Wi-Fi和蜂窝通信的现代车辆更糟，所有这些都可能干扰。由于车辆包括更多的电动执行器和电动机，包括电动和混合动力汽车中强大的牵引电机，如果未实施正确的EMI/EMC缓解，所产生的尖峰可能会造成损坏。
车辆内的许多系统，尤其是与转向和制动相关的系统，都需要遵守汽车安全整合水平（ASIL），这也是控制这些功能的HMI的任何方面的要求。
结论
车辆变得越来越复杂。结果，驱动程序接口（或HMI）必须变得更加复杂，但保持直观和直接操作。处理软件可配置，上下文敏感菜单的能力使LCD触摸屏成为首选的组合显示和输入设备。但是，其他技术，包括语音识别和/或手势识别，是未来HMI的选项。
