无钥匙、无按键、多模交互：无缝体验下的HMI设计及介质演化

随着汽车电子架构的变革，车联网技术的引入，智能化是所有硬件和软件的发展方向。

2022年8月22日，由盖世汽车主办的2022第二届中国汽车人机交互创新大会中，安通林人机交互产品前期工程经理江晓聪表示，HMI产品定义能力、电子开发能力、产品结构设计能力是智能座舱开发的三大要点，也是安通林发力的三大方向。

江晓聪提出，智能化的发展离不开无缝体验（Seamless Experience），而无缝体验包含了两个层次：场景拓展和可感知的无缝。他强调：“平台化只是手段，并不是目的，区域评价、用户体验才是评价一个产品好坏的终极标准。”

江晓聪 安通林人机交互产品前期工程经理

以下为演讲内容整理：

安通林：具有雄厚基础的跨国企业

在正式进入主题之前为了让大家更好地认识我们公司，我先简单介绍一下。

安通林是一家具有雄厚基础的跨国企业，过去一年我们的合并销售额超过40亿欧元，EBITDA超过2.8亿，在全球约有140家工厂，分布在26个国家。同时安通林集团也是历史悠久的公司，安通林始于1950年，从上世纪50年代开始生产橡胶和金属件，60-70年代开始生产车顶内饰，产品开始走向多样化；80年代公司走向国际化，90年代专注于汽车内饰的企业战略，持续创新的策略，并设立企业新总部，加强研发能力。2000年后安通林迎合市场的需求，不断调整和制定新战略，从2019年开始推行全新的智能座舱和智能集成的计划。

安通林在做什么？我们聚焦可持续发展的商业模式，是汽车内饰解决方案的全球供应商，也提供智能集成的解决方案，为利益相关者创造价值。我们的业务分五大块，分别是车顶系统、车门系统、照明与人机交互系统、座舱系统和电子系统。

安通林智能座舱开发战略

伴随着智能座舱战略的推进，经过一年的努力，ITACA应运而生。用户在车上看得到、摸得到的所有体验都是旅程当中非常重要的组成部分。为做好智能座舱的开发，安通林有“三剑客”：HMI产品定义能力、电子开发能力以及沉淀多年的结构设计能力。HMI智能座舱产品满足市场开发的需要，是安通林重要的发展方向。

在ITACA展车上面搭载的技术涵盖方方面面，有座舱的感知、智能表面、优化用户体验逻辑的软件、关注自然和环境健康的传感器集成以及新材料的应用，此外还有动态氛围灯的集成和超大面积的投影光。

在车外我们集成了数字钥匙、智能B柱、动态发光logo和半动态MLA投影灯投射的超面积动态迎宾光毯；在车内集成了DMS、OMS智能表面、透光PVC，还有音乐律动的动态氛围灯、电动出风口、空气净化器、后排扶手控制面板，以及整个智能座舱的大脑——域控制器。

安通林智能座舱旨在打造无缝式的交互体验。无缝式的交互体验指的是当用户产生一个意图，并且想要执行的时候，座舱或系统把相关的硬件和信息全部都准备好。因此在无缝的交互体验上，工程师和设计师开始研究场景和介质的变化。

无缝交互体验包含两个层次的概念，第一是场景拓展，带来流程上的无缝；二是可感知的无缝，也就是物理上看得见、摸得着的一体式无缝。首先来看一下从物理钥匙到虚拟钥匙的跨越所经历的场景和介质的演化。

安通林智能进入方案一：密码键盘

汽车的进入系统分为三个阶段。

首先是物理钥匙的进入，这个阶段需要用户把钥匙掏出来，无论是检测的靠近、车身的撤防还是车辆启动，都需要用户把钥匙掏出来被动地去交互。第二种是无钥匙地进入系统，这实际上是物理钥匙的升级，它并不是真正实现了不需要钥匙作为介质，而是通过无线感应的方式让相关场景重的系统能够自动感应钥匙的存在，从而减少用户的操作，这样的升级让无缝这个概念更加贴近用户了。第三个阶段是虚拟钥匙进入系统，是将钥匙植入到手机、智能手表这样的贴身移动设备当中，可以说钥匙这个介质发生变化了，能存在任意的设备当中。

无论如何，这里都存在一个钥匙作为介质。有两种不需要通过钥匙进入系统的方式：第一种即通过密码键盘完成身份认证的进入系统，在一定位置上布置密码键盘，让用户在密码键盘中完成输入，从而识别身份。这种方案在空间要求上会比较低，而且在恶劣的环境下也可以操作，优化了用户体验，也可以进行防窥式的输入。

它采用数字复合键盘的方式保证了易用性。用户常用的是10数字键盘，但如果我们真的把10个数字全部放到智能B柱上的话，按键数量带来的空间要求也非常高。安通林通过两两数字进行组合的方式，把按键数量优化到5个，这样既操作了语义，也可以保持一致，且空间要求、成本也得到降低。

这种方案作为一种智能表面，它在真正上车时并没有采用常见的背光熄灭时图标隐藏，背光点亮时图标可见的做法，而是保持始终可见，让用户更容易地找到进入车的方式。此外，键盘输入指示也能保证易用性。

安通林智能进入方案二：生物识别方式

第二种无钥匙介质的进入方案是通过生物识别的方式完成身份认证，这种方式的安全性更高，也能够满足弱光条件下的识别需求。从交互角度出发，我们建议优先生物识别方式，密码作为补充。基于面部识别和指纹识别的功能，需要在B柱上集成屏幕，完成场景的拓展和交互。

图片来源：安通林

人脸识别主要通过红外LED+IR摄像头模组实现，并通过利用纸片、屏幕等不同材质的反射特性差异提高系统的安全性，从而能识别出打印照片、手机翻拍和高仿面具等非法进入的方式。据右图所示，在弱光、强光、非均匀光等不同的环境光情况下，IR摄像头都能很好地保证获取人脸图像的一致性。

指纹识别通过电容式的指纹识别模组完成，通过电容感应指纹产生的独特图像值进行身份特征的甄别。指纹识别模组也可以根据使用环境切换不同盖板材料，例如玻璃盖板、陶瓷盖板或蓝宝石盖板，不同材质有不同的硬度。

车外显示屏交互场景

基于人脸识别和指纹识别需要在屏幕上完成录入、交互的需求，这块屏幕的产生也为我们带来更多场景上的拓展的想象空间。

第一种可拓展出的场景是充电状态显示与设置。目前电车充电的场景通常是人下车后开始充电，此时查看充电信息或改变充电设置又需要回到车上进行操作，实际上这造成了用户场景空间上不连续。如果能够把充电状态的信息和设置放到屏幕中，便能改善这样的不连续性，真正实现无缝。

与之类似的是电车的户外用电场景。很多电车都有放电的功能，满足用户在户外露营或派对等场景下的用电需求，而完成放电的动作往往需要回到车上进行，这同样非常适合在车外显示屏幕中完成。

第三种是车窗和温度控制功能。车在户外经过长时间的暴晒时，车内温度非常高，这时快速降低车内温度需要完成几个动作：打开车门，上车发动，启动空调，由于刚开始空调的温度也很高，此时还需要下车等待，为用户造成不便。如果能在车外的显示屏中调节车窗的升降以及空调的工作模式，就能提升用户体验。

还有一个场景是快递的收件。我们常常讲的最后一公里一般指从停车地点到真正目的地的最后一公里，实际上快递也有最后一公里。收取快件时我们需要去到快递柜取出快件，然后把快递拿回到车上；我们也可以发挥想象，通过智能B柱上的摄像头和屏幕完成快递单号认证，并且进行一定程度的人脸识别，给予快递派送员一定的尾门控制权限，让快递直接配送到车上，让车与“第三空间”的定义更加贴合。

从物理按键到虚拟按键的跨越

以上是进入系统上场景和介质的变化，我们再来看从物理按键到虚拟按键的跨越经历了哪些场景和介质的变化。

过去的内饰设计中有非常多的物理按键，而现在几乎所有的物理按键都被屏幕取代，无键化或少键化已经成为内饰设计的一种趋势。

以空调面板为例，空调面板中的按键数量非常多，且功能逻辑也比较复杂，是整个座舱中核心的交互区域。空调按键是HMI设计中最让人头疼的地方，在物理按键中其成本占比也非常高。从物理按键过渡到虚拟形式的按键，因配置差异产生的交互界面的开发管理变得简单，只需管理软件的开发版本，平台化的优势也变得更加明显。但是有一句话我至今记得非常清楚：平台化只是一个手段，并不是目的，区域评价、用户体验才是评价一个产品好坏的终极标准。

从物理按键过渡到虚拟按键，对于体验上的缺失，也许智能表面是非常好的解决方案。智能表面能够实现一体无缝的外观、隐藏式的字符和图标，也可以兼顾物理触感与数字体验，并提供更丰富的外观材质定义，实现更好的防尘防水性能，结构上的组成也会更加简单。

智能表面：兼顾物理触感与数字体验

智能表面一般通过电容触控方式去完成按键的检测。由于采用电容触控感应的方式，因此它也更容易实现人体靠近的功能检测。

还是以空调面板为例，空调面板除了信息显示之外还有很多功能按键，但这些按键在用户的座舱体验中并不需始终显示，平时只需要显示温度、风向和风量大小等信息即可。当用户产生一个控制意图时，把手放到空调面板前，面板检测到人体靠近，就能将相应的控制按键显现出来。把大场景拆分成小场景，会更加符合用户的场景需要。

空调面板当中有两个逻辑一直为人诟病，一是自动档空调，其二是同步按键。有相当一部分的用户对自动档的体验感受不好，因为自动挡空调会自动管理风向和风量大小，车辆刚启动时触发自动空调会发现风量出乎意料地大或小，并不符合用户当下的需求。此时用户会去调节风量和风向，改变这种设定。

但是这样的操作会导致自动空调逻辑上的退出，而从传统的物理按键面板中实际上很难看出这样的操作功能逻辑，我们可以通过智能表面上的定义优化来改善这样的场景。比如当进入自动档空调时，引导用户只通过调节温度高低改变自动档的模式即可，面板中的变化也能让用户直观感受到场景、工作逻辑发生的变化。

图片来源：安通林

同步按键也可以通过类似的逻辑，即改变按键的颜色或者图标的定义，将工作逻辑直观地展现给用户，这就是智能表面兼顾物理触感和数字体验的应用。

去掉物理按键后容易出现误触和多级操作缺失的问题，如车窗的升降、天窗的开关还有空调温度的连续控制，这些在智能表面中都可以通过感应的方式进行补偿。

通过IME、IMF等工艺手段的应用，智能表面也能实现更丰富的外观材质定义，在不同纹理下可集成触控、灯光的功能。安通林有独家的天然纹理板解决方案，提供天然真木和真实的装饰，在其中集成背光点亮、触控和振动反馈等功能。

智能表面可以通过振动反馈的方式补偿物理操作上的缺失，通过像LRA马达、电磁马达等振动发生器产生特定波形，“欺骗”我们手指上的触觉，让我们感受到反馈。振动反馈需和信息保持一致性，根据操作、消息、报警等不同的提示类型，振动反馈可以实现差别化的定义，不同的功能按键或信息类型都可以通过不同的振动反馈定义来给用户提供更细致的反馈。

多模交互的驾驶员/乘员感知技术

接下来是多模交互的驾驶员与乘员感知技术，DMS和OMS。DMS和OMS可以让用户产生一种安心的主观安全性，DMS主要配置在A柱和方向盘转向柱的位置，OMS则布置在后排和前排头顶的位置。欧洲的NCAP法规对DMS和OMS技术的应用与推广起到非常积极的作用，目前国内很多车型都在逐步采用DMS和OMS的方案。

DMS和OMS对于智能座舱而言是一种赋能。智能表面是智能座舱中触觉的一种进化，语音识别的技术则是听觉方面的进化，DMS和OMS则是智能座舱视觉方面的进化，这几种技术很好地满足了多模交互的需求增长。

DMS通过测量眼睛的闭合时间判断驾驶员的疲劳程度，且可以监测视线的方向判断注意力，并能基于图像识别的方式监测到手机，从而监测到在行驶过程中打电话、抽烟等危险驾驶行为。OMS能监测到成员的数量或者是物品种类，更重要的是能监测后排儿童、宠物的状态。除此之外DMS和OMS还能基于采集到的人脸数据进行身份的识别。

视觉识别只是智能座舱的第一步，所有的这些数据都将能帮助智能座舱去提供全链路、全流程这样的服务。

以上就是今天的演讲内容，希望这些场景和机制可以给大家带来启发，谢谢！

（以上内容来自安通林人机交互产品前期工程经理江晓聪于2022年8月22日由盖世汽车主办的2022第二届中国汽车人机交互创新大会发表的发表的《人车交互的场景及介质演化》主题演讲。）