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原文传递基于视觉认知理论的汽车仪表盘信息显示设计研究

论文题名：	基于视觉认知理论的汽车仪表盘信息显示设计研究
关键词：	汽车仪表盘;信息设计;眼动技术;视觉认知
摘要：	随着汽车功能的增加，驾驶过程中驾驶者需要处理的信息量显著增多。道路行驶情况复杂多变，要求驾驶者不仅要快速地获取车辆行驶的环境信息，而且必须从仪表盘复杂的信息中快速筛选出驾驶所需的特定信息，从而确保能够及时准确的做出驾驶决策。驾驶过程中，通过视觉获取的信息量占到所有信息的90%，驾驶者获取外部信息的两个主要途径分别是：对视野内路面及驾驶环境信息的提取；对驾驶室内汽车交互面板中特定信息的筛选、提取。其中仪表盘作为汽车人机交互的重要组成部件，是唯一可以人工干预的信息获取途径，如何设计仪表盘内部的信息视觉表达内容及结构，以便驾驶者能在最短的时间内准确获取特定车况信息显得尤为重要。　　本文以视觉认知心理学为理论指导，采用眼动追踪技术，对驾驶员在模拟驾驶条件下认读不同信息显示设计的汽车仪表盘的行为进行实验研究。探索仪表盘信息设计中影响驾驶员认知负荷和信息加工绩效的相关因素，并在此基础上提出改善仪表盘信息传达效率的设计策略。主要内容如下：　　（1）将驾驶行为与驾驶员的视觉认知特性相结合，从认知心理学、信息理论、行为科学等角度，对驾驶员信息认知的过程和方式进行详细阐述，分析了驾驶员的视觉认知过程、信息加工方式、驾驶行为，建立了基于驾驶员认知理论的人机交互模型。　　（2）利用眼动实验，探究了汽车仪表盘叠放方式、时速表水平位置、不同布局下仪表盘字符颜色对驾驶员视觉认知行为的影响。实验结果显示：仪表盘内仪表叠放会降低驾驶员的认知负荷和信息加工绩效；与仪表盘放置在画面右侧相比，时速表位于画面水平位置中央时搜索速度最快、认知负荷最高、信息加工绩效最低，即时速表位于画面水平位置中央时，有利于驾驶员对时速表的视觉搜索，但会增加认读时的认知负荷，且驾驶员认知负荷不随时速表靠近画面右侧而递减；仪表盘字符颜色会对驾驶员的认知负荷和信息加工绩效产生影响，与蓝色、白色相比较时字符颜色为红色时，驾驶员认知负荷最低。字符颜色对驾驶员认知负荷的显著影响会因为仪表盘信息布局的变化而消失，即汽车仪表盘信息布局可以平衡字符颜色带来的驾驶员认知负荷差异。　　（3）根据前文的理论研究及实验数据结果，提出了五条汽车仪表盘信息设计的策略。并使用这些策略对奔腾T99家用汽车的数字仪表界面开展设计实践，设计了正常模式与运动模式下不同的仪表信息展示形式。并对改版前后方案的认知负荷进行对比，结果表明具有驾驶经验的用户认读新设计的仪表盘时认知负荷更低。　　本文将认知心理学运用到汽车仪表盘信息显示设计中，跨学科的研究方法为汽车仪表盘信息设计提供了新思路；探讨了汽车仪表盘中各表盘位置信息显示设计对驾驶员认知负荷和信息加工绩效的影响，并综合探讨了颜色和布局的交叉影响，利用眼动实验结果总结规律后得出的五条汽车仪表盘信息表达的设计策略，可作为设计师未来开展工作的参考。
作者：	陈居东
专业：	工程
导师：	杨君宇;刘万光
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2021