Еще несколько лет назад автомобиль не мог сообщать водителю тот объем информации, которым готов делиться сейчас. Мостом общения между человеком и автомобилем являются пользовательские интерфейсы в автомобиле или система, с которыми взаимодействуют объекты разного типа. Человек и машина налаживают контакт с помощью множества специальных устройств. С точки зрения пользователя, это средства связи между ним и автомобилем. Задача разработчиков интерфейсов — моделировать работающий канал взаимодействия. Вот о том, какими бывают пользовательские интерфейсы в автомобиле, мы и поговорим в этой статье.
Дисплеи и органы управлении
Каналы обмена информацией
Водители должны обрабатывать постоянно возрастающий поток информации, которая поступает от собственного и других автомобилей, а также от дороги и средств связи. Вся эта информация должна передаваться водителю при помощи хорошо читаемых дисплеев и индикаторных устройств, соответствующих требованиям эргономики.
Визуальный канал — визуальное восприятие информации
Человек воспринимает окружающую обстановку, главным образом, посредством органов зрения (рис. «Каналы передачи информации между водителем и транспортным средством» ). Оценка других участников дорожного движения, их положения, их ожидаемого поведения, дороги и траекторий движения, объектов на ней проводится при помощи органов зрения и имеющихся развитых способностей обработки и анализа изображения; важные факторы выбираются и оцениваются в отношении их важности и прогноза развития при помощи дополнительных способностей мозга.
Даже оценка инфраструктуры дорожного движения, в первую очередь, опирается на визуальный канал. Дорожные знаки содержат предписания и указания направления движения, разметка разграничивает полосы движения, указатели направления обозначают изменения направления движения, стоп-сигналы подают предупреждения о транспортных средствах, замедляющих скорость. Поэтому визуальный канал крайне важен при вождении. Это касается и осознанного зрения, когда водитель поворачивает глаза на объект и концентрируется на нем, и периферийного зрения, которое важно для оценки положения транспортного средства на полосе движения. Поэтому следует тщательно оценить с точки зрения влияния на безопасность дорожного движения каждую ситуацию, когда водителю необходимо дополнительно бросить взгляд на дисплей при взаимодействии с информационными системами и системами повышения безопасности или для получения информации от них.
Акустический канал — речь и слух
Для общения с другими участниками движения, в частности, для подачи и восприятия сигналов об опасности, водители и системы повышения безопасности используют акустический канал. Водитель также использует этот канал в собственном транспортном средстве для ввода голосовых команд и получения звуковых и речевых предупреждений и информации от системы повышения безопасности.
Ввод голосовых команд не требует от водителя изменять направления взгляда, но занимает часть его внимания. Восприятие информации на слух не требует от водителя изменять направления взгляда, но при этом пространственная и сложная информация (например, описание ситуации на пересечениях дорог) может передаваться в неудовлетворительной форме. Даже водители с нарушениями слуха должны быть способны взаимодействовать с системой повышения безопасности.
Тактильный канал — действия и осязание
Тактильный канал дает водителю обратную связь при всех действиях по управлению двигателем, когда задействованы переключатели, а также при рулении и торможении. Подача предупреждений водителю путем кратковременного затягивания ремней безопасности и вибрации сиденья в случае неизбежности ухода транспортного средства с полосы движения уже внедрена в серийно выпускаемых автомобилях. Имеется также возможность привлечь внимание водителя вибрацией рулевого колеса. Увеличение сопротивления педали акселератора может дополнять подсказку относительно рекомендуемой скорости движения, а изменение усилия на руле, воспринимаемое водителем, может служить подсказкой относительно рекомендуемого изменения направления движения для того, чтобы остаться в пределах полосы движения или совершить маневр уклонения.
Даже кинестетический канал, при помощи которого водитель воспринимает ускорения, уже используется в серийных автомобилях для привлечения внимания водителя, например, путем подачи короткого толчка при торможении.
Тактильный канал постоянно используется при управлении автомобилем, а дополнительные действия (например, набор номера на клавиатуре сотового телефона) могут ухудшить восприятие и контроль.
Контрольно-измерительные приборы
Зоны передачи информации и коммуникации
В автомобиле имеются четыре зоны передачи информации и коммуникации, которые предъявляют различные требования к параметрам соответствующих дисплеев или индикаторных устройств: комбинация приборов, ветровое стекло, центральная консоль и задняя часть салона.
Состав имеющейся и/или необходимой информации определяет то, какая зона коммуникации используется в каждом конкретном случае. Динамическая информация (например, скорость движения) и справочная информация (например, уровень топлива), на которую водитель должен реагировать, выводится на комбинацию приборов как можно ближе к основному полю зрения водителя.
Индикация на ветровом стекле (HUD) идеально подходит для привлечения внимания водителя (например, при подаче сигнала от системы повышения безопасности или при указании маршрута). Индикация на ветровом стекле также пригодна для показа скорости в удобной для восприятия форме. Дополнительно могут подаваться звуковые или речевые сигналы.
Информацию о состоянии автомобиля или более развернутые диалоговые меню (например, для выбора маршрута) желательно помещать на центральный дисплей центральной консоли. Однако, управляющие устройства не обязательно находятся прямо на центральном дисплее; они также могут находиться между передними сиденьям в салоне.
Информация развлекательного характера выводится к задним сиденьям автомобиля, на удалении от основного поля зрения водителя. Также это место идеально для размещения мобильного офиса. Спинка переднего сиденья пассажира является подходящим местом для размещения терминала с портативным компьютером.
«Парный дисплей» или «разделенный дисплей» на центральной консоли устанавливается как дополнительная опция, начиная с 2009 года; такой дисплей показывает различную информацию для водителя и пассажира так, что пассажир может, например, смотреть видео, не отвлекая водителя.
Комбинация приборов
Более старые модели приборов и указателей, предназначенные для визуального показа информации (например, скорость движения, обороты коленчатого вала двигателя, уровень топлива и температура охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя) были сначала заменены более экономически эффективными, лучше освещенными и антибликовыми комбинациями приборов (комбинациями нескольких указателей в одном блоке).
С течением времени непрерывный рост объема информации привел к размещению в имеющемся ограниченном пространстве современных комбинаций приборов с несколькими стрелочными измерительными приборами и многочисленными сигнальными лампами. (см. рис. а, «Зона информации для водителя» ). В этом первом поколении комбинаций приборов использовались индикаторы на основе вихревых токов для спидометра, индикаторы на основе магнитоэлектрической катушки для указателя оборотов коленчатого вала двигателя и тепловой измерительный прибор для указателя уровня топлива.
Измерительные приборы
Даже сегодня во многих приборах используются механические стрелочные указатели и шкалы (рис. b и с, «Зона информации для водителя» ). В качестве измерительных приборов, в основном, используются точные шаговые электродвигатели. Благодаря компактной магнитной катушке и (обычно) двухступенчатой передаче с потреблением мощности всего около 100 мВт, эти двигатели обеспечивают быстроту и высокоточное расположение стрелки (рис. «Комбинация приборов (конструкция)» ).
Цифровые дисплеи
Цифровые указатели, устанавливавшиеся до 1990-х годов (например, указатели скорости движения), использовали дисплеи на основе технологии вакуумной флюоресценции (VFD), а позднее — на основе жидких кристаллов (LCD); к настоящему моменту они почти вышли из употребления. Вместо этого используются традиционные аналоговые стрелочные указатели в сочетании с дисплеями. В то же время наблюдается увеличение размеров и разрешающей способности и улучшение цветопередачи дисплеев.
Освещение
Для подсвечивания комбинации приборов в значительной мере использованы предыдущие достижения в области технологий подсветки, благодаря их выигрышному внешнему виду. Лампы заменены светодиодами (LED), имеющими длительный срок службы. Светодиоды можно использовать как в качестве предупредительных ламп, так и для подсветки шкал, дисплеев и стрелочных указателей (при необходимости, можно использовать с ними пластиковые световоды).
Светодиоды, выполненные по технологии InAIGap, создают высокоэффективное освещение желтого, оранжевого и красного цветов. Последние достижения технологии InGaN обеспечивают значительное улучшение цветопередачи для зеленого, синего и белого цветов. В данном случае белый цвет образуется сочетанием синего светодиодного кристалла с люминесцентным составом, излучающим оранжевый свет (иттриево- алюминиевый состав гранатового цвета).
Цветные жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи), в связи с их весьма низкой светоотдачей (обычно около 60%), требуют применения флуоресцентных ламп с холодным катодом (CCFL) для подсветки с тем, чтобы обеспечить хорошую контрастность при дневном свете. Однако, начиная с 2005 года, их в этом качестве все чаще заменяют белыми ЖК-приборами, благодаря их возросшей эффективности.
Графические модули в блоке приборов
Оснащение транспортных средств надувной подушкой безопасности для водителя и установка усилителя рулевого управления в качестве стандартного оборудования приводят к уменьшению поля зрения водителя. В то же самое время количество информации, которая должна читаться в этом секторе обзора, возрастает. Поэтому возникает необходимость установки дополнительных модулей подачи информации, имеющих графические возможности, а также дисплеев, способных показывать любую информацию в гибкой форме по выбору пользователя. Это приводит к формированию блока приборной панели с использованием традиционных стрелочных указателей, дополненных графическими дисплеями.
Графические модули в комбинации приборов, главным образом, воспроизводят функции, касающиеся водителя и автомобиля, такие как, например, интервалы технического обслуживания, текущего ремонта или проверок, охватывающих поведение автомобиля при эксплуатации, а также автомобильную диагностику, требуемую для ремонтной мастерской. Графические модули также могут отображать поступающую от навигационной системы информацию о направлении маршрута движения (при отсутствии цифрового изображения карты маршрута показываются только символы направления движения в виде стрелок или перекрестков).
Первоначально, эти дисплеи были монохромными; в настоящее время, на автомобилях верхнего сегмента рынка они вытесняются цветными дисплеями (как правило, с экранами типа TFT — тонкопленочный транзистор), информация с которых считывается более быстро и легко, благодаря их цветности. Дисплеи типа TFT также используются для имитации аналоговых указателей, начиная с 2005 года (рис. d, «Зона информации для водителя» ). В качестве примера можно привести приборную панель автомобилей «Мерседес» S-класса, на которой указатель скорости эмулируется при помощи ЖК-экрана. При переключении на ночной режим появляется видеоизображение указателя, а указатель оборотов двигателя показывается в виде полоски под видеоизображением. Однако, в связи с высокой стоимостью, эта технология будет заменять традиционные технологии лишь постепенно.
Центральный дисплей и органы управления в зоне центральной консоли
С внедрением систем навигации и информации для водителя, стали широко применяться экраны и клавиатуры, которые первоначально устанавливались, в основном, на центральной консоли. В таких системах центральный дисплей и блок органов управления охватывают всю дополнительную информацию от функциональных устройств и информационных компонентов, а в последнее время иногда также и от систем повышения безопасности, таких как, например, функция автоматизированной парковки. Компоненты объединены в единую сеть и, таким образом, поддерживают с водителем и передним пассажиром интерактивную связь.
Первоначально центральный экран устанавливался на центральной консоли, поскольку там было достаточно места. Постепенно производители автомобилей переключились на более эргономически благоприятное решение и стали устанавливать экран в зоне центральной консоли на уровне комбинации приборов (рис. с, «Зона информации для водителя» ). На этот центральный экран выводится самая разнообразная информация, например, маршрут движения, коммуникационная информация (телефон, SMS-сообщение, интернет), аудио (радио, цифровые звуковые носители), видео и ТВ, когда автомобиль не движется, климат- контроль и другие данные (дата, время).
Важный момент для всех визуальных дисплеев, в том, чтобы информацию с них можно было легко считать в пределах основного поля зрения водителя или в непосредственной близости от него, так чтобы водителю не приходилось надолго отрывать взгляд от дороги. Расположение дисплея, которым будет пользоваться и водитель, и пассажир, в верхней части центральной консоли являйся эффективным как с эргономической, так и с технической точек зрения. На мониторе отображается вся графическая информация. Требования, связанные с воспроизведением телевизионного изображения и данных навигационной системы, определяют разрешение и цветопередачу дисплея.
Формат кадра для центрального дисплея с интегрированной информационной системой был изменен с 4:3 до более широкого формата 16:9, что позволяет вводить на экран дополнительные символы выбора маршрута вместе с картой. Применяется даже формат 8:3, чтобы выводить на экран два изображения одновременно.
|