一种车辆人机交互开发及测量综合系统的制作方法

[0001]
本发明属于汽车智能座舱和人机交互技术领域，尤其涉及一种车辆人机交互开发及测量综合系统。


背景技术：

[0002]
目前，随着汽车产业向智能化、网联化的不断进步，智能座舱及人机交互领域得到了快速发展，座舱内的实时信息交互量迅速增加，功能和信息显示维度多，座舱交互向信息化、科技化、智能化方向快速迈进。多模态融合式的交互形式为车辆人机交互开发带来了汽车产业前所未有的复杂性和挑战，仪表、信息娱乐系统、车内流媒体后视镜、空调液晶显示触控、副驾驶、后排多个娱乐屏幕等众多交互屏幕的布局是否符合人机工效学的合理性；众多屏幕中应显示哪些内容来应对处于车辆不同乘坐位置的驾乘人员阅读和触控；屏幕之间的流转内容和方式如何可以满足交互便利性；如何结合实际驾驶场景，快速实现人机交互综合测量获取评判参数等等，以上众多问题均需研究科学有效的开发测量方法。然而，当前缺乏行之有效的人机交互开发及测量平台，来满足以上研究开发和测量需求。


技术实现要素：

[0003]
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种车辆人机交互开发及测量综合系统，该系统可以满足车辆在开发过程中座舱内众多屏幕交互界面功能和性能开发及验证，还可通过搭载测量仪器对车载零部件产品进行功能和性能测量。
[0004]
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种车辆人机交互开发及测量综合系统，包括模块化车架机构、场景呈现机构、驾驶模拟机构、交互显示机构和平台控制机构，
[0005]
所述模块化车架机构包括基础车架、多自由度调节支架、方向盘调节支架、前排座椅、后排座椅和多孔地板，所述基础车架前部安装有七个多自由度调节支架，所述基础车架左前部安装有方向盘调节支架，所述基础车架中部安装有前排座椅和后排座椅，所述前排座椅和后排座椅的中部分别安装有多自由度调节支架，所述前排座椅后侧分别安装有多自由度调节支架，所述基础车架底部安装有多孔地板；
[0006]
所述场景呈现机构包括沉浸式场景显示屏、外后视镜显示屏和摄像头后视镜显示屏，所述沉浸式场景显示屏弧形围绕设置在基础车架前方，所述外后视镜显示屏设置在基础车架前部从左向右顺序的第一个多自由度调节支架和第七个多自由度调节支架上，所述摄像头后视镜显示屏设置在基础车架前部从左向右顺序的第二个多自由度调节支架和第六个多自由度调节支架上；
[0007]
所述驾驶模拟机构包括刹车油门模块、方向盘模块和换挡模块，所述刹车油门模块安装在方向盘调节支架下部的多孔地板上，所述方向盘模块安装在方向盘调节支架上，所述换挡模块安装在基础车架中部前侧；
[0008]
所述交互显示机构包括仪表显示屏、前排空调控制屏、前排信息娱乐屏、副驾驶信
息娱乐屏、后排左侧娱乐屏、后排空调控制屏和后排右侧娱乐屏，所述仪表显示屏设置在基础车架前部从左向右顺序的第三个多自由度调节支架上，所述前排空调控制屏设置在前排座椅中部的多自由度调节支架上，所述前排信息娱乐屏设置在基础车架前部从左向右顺序的第四个多自由度调节支架上，所述副驾驶信息娱乐屏设置在基础车架前部从左向右顺序的第五个多自由度调节支架上，所述后排左侧娱乐屏设置在前排座椅中左侧座椅后侧的多自由度调节支架上，所述后排空调控制屏设置在后排座椅中部的多自由度调节支架上，所述后排右侧娱乐屏设置在前排座椅中右侧座椅后侧的多自由度调节支架上；
[0009]
所述平台控制机构包括机柜、屏幕分割设备、交换机和计算机组，所述机柜内从上至下依次安装有屏幕分割设备、交换机和计算机组。
[0010]
进一步，所述多自由度调节支架包括两自由度直角调节架、姿态调节架和多屏幕尺寸支架，所述两自由度直角调节架上设置有姿态调节架，所述姿态调节架上设置有多屏幕尺寸支架。
[0011]
进一步，所述基础车架中部前后两侧对称安装有前排座椅和后排座椅，所述前排座椅和后排座椅的座椅个数均为两个。
[0012]
进一步，所述场景呈现机构还包括内后视镜显示屏，所述内后视镜显示屏安装在基础车架前部上侧。
[0013]
进一步，所述机柜内至少安装有七个隔板，所述机柜内从上至下的隔板上依次安装有屏幕分割设备、交换机和计算机组。
[0014]
进一步，所述计算机组至少包括五台计算机，所述五台计算机依次放置在机柜内隔板上。
[0015]
本发明的有益效果为：
[0016]
1、本系统利用模块化车架机构上安装场景呈现机构和交互显示机构，搭载了目前智能座舱中比较全面的显示机构，每个机构具有位置、载体灵活调整的功能，为车辆座舱众多显示屏幕的布置及多自由度调整提供了便利，为人机工程舒适性开发及验证提供了平台。而且本系统也满足当前智能座舱搭载屏幕越来越多，众多屏幕的尺寸、搭配形式、界面设计、交互逻辑设计的开发及验证系统需求。
[0017]
2、本系统不仅可模拟车辆静止状态的人机交互功能和性能的开发验证，还通过驾驶模拟机构结合了驾驶场景呈现、驾驶操纵等驾驶模拟技术实现了车辆动态运动过程中的交互界面、逻辑流转等方面的研发验证。
[0018]
3、考虑车辆零部件产品开发过程中的通用性和前沿性问题，本系统采用了模块化车架机构，设计了内后视镜显示屏，以便于未来外摄像头、内显示技术的研发及验证。
[0019]
4、本发明的综合系统体现通用性和扩展性，模块化车架机构可快速灵活搭建测量仪器和零部件产品，结合系统平台模型尺寸和计算机群接口及程序的便利性，实现零部件产品的功能及性能的测量。
附图说明
[0020]
图1是本发明一种车辆人机交互开发及测量综合系统的结构示意图。
[0021]
图2是本发明的模块化车架机构的结构示意图。
[0022]
图3是本发明的多自由度调节支架的结构示意图。
[0023]
图4是本发明的场景呈现机构的结构示意图。
[0024]
图5是本发明的驾驶模拟机构的结构示意图。
[0025]
图6是本发明的交互显示机构的结构示意图。
[0026]
图7是本发明的平台控制机构的结构示意图。
[0027]
图8是本发明对交互显示机构开发及测量功能实施例原理图。
[0028]
001、模块化车架机构
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002、场景呈现机构
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003、驾驶模拟机构
[0029]
004、交互显示机构
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005、平台控制机构
[0030]
101、基础车架
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102、多自由度调节支架103、方向盘调节支架
[0031]
104、前排座椅
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105、后排座椅
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106、多孔地板
[0032]
107、两自由度直角调节架 108、姿态调节架
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109、多屏幕尺寸支架
[0033]
201、沉浸式场景显示屏
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202、外后视镜显示屏
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203、摄像头后视镜显示屏
[0034]
204、内后视镜显示屏
[0035]
301、刹车油门模块
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302、方向盘模块
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303、换挡模块
[0036]
401、仪表显示屏
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402、前排空调控制屏
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403、前排信息娱乐屏
[0037]
404、副驾驶信息娱乐屏
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405、后排左侧娱乐屏
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406、后排空调控制屏
[0038]
407、后排右侧娱乐屏
[0039]
501、机柜
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502、屏幕分割设备
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503、交换机
[0040]
504、计算机组
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505、隔板
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506、计算机
具体实施方式
[0041]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0044]
如图1-图7，本发明提供的一种车辆人机交互开发及测量综合系统，包括模块化车架机构001、场景呈现机构002、驾驶模拟机构003、交互显示机构004和平台控制机构005，
[0045]
模块化车架机构001包括基础车架101、多自由度调节支架102、方向盘调节支架103、前排座椅104、后排座椅105和多孔地板106，基础车架101前部安装有七个多自由度调节支架102，基础车架101左前部安装有方向盘调节支架103，基础车架101中部安装有前排座椅104和后排座椅105，前排座椅104和后排座椅105的中部分别安装有多自由度调节支架
102，前排座椅104后侧分别安装有多自由度调节支架102，基础车架101底部安装有多孔地板106；
[0046]
其中，基础车架101采用铝型材搭建，可快速、方便、灵活安装开发和测量过程中的其它设备或传感器，如hud设备或眼动仪等测量传感器；方向盘调节支架103用于安装驾驶模拟机构003中的方向盘模块302,可实现方向盘模块302上下、左右、旋转的调节。
[0047]
场景呈现机构002包括沉浸式场景显示屏201、外后视镜显示屏202和摄像头后视镜显示屏203，沉浸式场景显示屏201弧形围绕设置在基础车架101前方，外后视镜显示屏202设置在基础车架101前部从左向右顺序的第一个多自由度调节支架102和第七个多自由度调节支架102上，摄像头后视镜显示屏203设置在基础车架101前部从左向右顺序的第二个多自由度调节支架102和第六个多自由度调节支架102上；
[0048]
其中，沉浸式场景显示屏201呈弧形包围模块化车架机构001前方位置形式，主要用来显示驾乘人员前方和左右两侧的驾驶场景信息；外后视镜显示屏202来用模拟车辆外后视镜呈现的驾驶场景信息；内后视镜显示屏204搭配外摄像头使用，主要用来研究和开发未来可能采用的摄像头拍摄后视信息，呈现在内显示屏幕的交互形式。
[0049]
驾驶模拟机构003包括刹车油门模块301、方向盘模块302和换挡模块303，刹车油门模块301安装在方向盘调节支架103下部的多孔地板106上，方向盘模块302安装在方向盘调节支架103上，换挡模块303安装在基础车架101中部前侧；其中，驾驶模拟机构003为实现驾驶员模拟驾驶。
[0050]
交互显示机构004包括仪表显示屏401、前排空调控制屏402、前排信息娱乐屏403、副驾驶信息娱乐屏404、后排左侧娱乐屏405、后排空调控制屏406和后排右侧娱乐屏407，仪表显示屏401设置在基础车架101前部从左向右顺序的第三个多自由度调节支架102上，前排空调控制屏402设置在前排座椅104中部的多自由度调节支架102上，前排信息娱乐屏403设置在基础车架101前部从左向右顺序的第四个多自由度调节支架102上，副驾驶信息娱乐屏404设置在基础车架101前部从左向右顺序的第五个多自由度调节支架102上，后排左侧娱乐屏405设置在前排座椅104中左侧座椅后侧的多自由度调节支架102上，后排空调控制屏406设置在后排座椅105中部的多自由度调节支架102上，后排右侧娱乐屏407设置在前排座椅104中右侧座椅后侧的多自由度调节支架102上；其中，交互显示机构004的以上屏幕模拟汽车座舱内相应屏幕应具有的功能。
[0051]
平台控制机构005包括机柜501、屏幕分割设备502、交换机503和计算机组504，机柜501内从上至下依次安装有屏幕分割设备502、交换机503和计算机组504。其中，计算机组504的功能为场景呈现机构002、驾驶模拟机构003、交互显示机构004的显示及信息的流转等。
[0052]
多自由度调节支架102包括两自由度直角调节架107、姿态调节架108和多屏幕尺寸支架109，两自由度直角调节架107上设置有姿态调节架108，姿态调节架108上设置有多屏幕尺寸支架109。其中，多自由度调节支架102可实现多自由度调节和适应多种屏幕尺寸安装功能。
[0053]
基础车架101中部前后两侧对称安装有前排座椅104和后排座椅105，前排座椅104和后排座椅105的座椅个数均为两个。其中，座椅安装于基础车架101，用于驾乘人员乘坐，座椅安装孔与铝型材的配合安装形式可实现座椅的前后、左右的自由调整。
[0054]
场景呈现机构002还包括内后视镜显示屏204，内后视镜显示屏204安装在基础车架101前部上侧。其中，内后视镜显示屏204用来模拟车辆内后视镜显示信息。
[0055]
机柜501内至少安装有七个隔板505，机柜501内从上至下的隔板505上依次安装有屏幕分割设备502、交换机503和计算机组504。
[0056]
计算机组504至少包括五台计算机506，五台计算机506依次放置在机柜501内隔板505上。
[0057]
实施例
[0058]
图8所示，本发明的人机交互开发及测量综合系统对交互显示机构004中开发的交互界面和流转逻辑等进行开发及测量功能实施例，步骤如下：
[0059]
步骤一：根据开发及测量的人机交互功能，选择合适尺寸的交互显示机构004中的各显示屏尺寸，安装于模块化车架机构001中的多自由度调节支架102相应位置；
[0060]
步骤二：研发人员开发交互显示机构004中的仪表显示屏401、前排空调控制屏402、前排信息娱乐屏403、副驾驶信息娱乐屏404显示的各ui界面及流转功能，导入到第三图形工作站实现以上屏幕的显示和操作界面的流转；开发后排左侧娱乐屏405、后排空调控制屏406、后排右侧娱乐屏407的界面及流转功能，导入到第四图形工作站实现以上屏幕的显示和操作界面的流转；
[0061]
步骤三：开发或导入驾驶场景信息，第一图形工作站将前方场景图像输送于屏幕分割设备502，屏幕分割设备502实现屏幕分割后输送图像信息至四个沉浸式场景显示屏201；第二图形工作站将后视场景图像输送于外后视镜显示屏202、摄像头后视镜显示屏203和内后视镜显示屏204；
[0062]
步骤四：总服务器与油门刹车模块、方向盘模块302、和换挡模块303通讯，获取驾驶员的驾驶信息；
[0063]
步骤五：总服务器与第一图形工作站、第二图形工作站、第三图形工作站和第四图形工作站通过交换机503进行数据之间的通讯，实现驾驶模拟功能，包括了随驾驶模拟机构003的输入信号实现场景变化，仪表显示屏401的车速显示，前排信息娱乐屏403的导航显示等功能；
[0064]
步骤六：驾乘人员对人机交互开发及测量综合系统进行操作体验，对交互显示机构004的众多屏幕尺寸、位置和角度进行人机工程方面研究，以设计符合舒适性的显示大小和位置姿态；还可对驾乘人员体验的ui及流转逻辑进行问卷调查和搭建驾驶员眼动、脑电、行为等测量仪器进行交互过程中信息采集，从而对设计的人机交互界面、操作方便性、驾驶安全性、驾驶员负荷、座舱科技感等方面进行评价。
[0065]
采用本发明的人机交互开发及测量综合系统实现hud的可视范围测量，将待测hud安装于模块化车架机构001的驾驶员前方位置，并且将搭载测量视觉相机的测量机器人安装于模块化车架机构001主驾驶位置，测量机器人运动使视觉相机对hud图像进行多角度、多位置拍照，通过采集图像的清晰程度判断hud对可视范围。本综合系统的模块化车架机构001可以搭建测量设备实现零部件功能或性能测量，本人机交互开发及测量综合系统的hud可视范围测量功能实施例，步骤如下：
[0066]
步骤一：将待测hud安装于模块化车架机构001的驾驶员前方位置；
[0067]
将搭载测量视觉相机的测量机器人安装于模块化车架机构001主驾驶位置；
[0068]
步骤二：以hud显示图像为中心，测量机器人运动使视觉相机对hud图像进行扩散式图像采集；
[0069]
步骤三：通过图像的清晰程度判断当前视觉相机所处的位置是否为hud图像可视范围，并通过机器人的控制软件记录当前视觉相机位置；
[0070]
步骤四：记录的视觉相机位置结合模块化车架机构001、测量机器人及视觉相机模型尺寸、hud的图像位置等信息，计算hud的可视范围。
[0071]
本人机交互开发及测量综合系统除以上功能外，交互显示机构004还可增加hud、方向盘显示屏等，该综合系统也加入以上屏幕显示内容的开发研究和体验测评；该系统经再次开发后还可与硬件在环设备通讯，实现驾驶员在环设备的开发和产品的研发验证等功能。
[0072]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。