沪ICP备06058754号-1
停车情境下车外灯光交互方案的测试与评估

白小晶 刘子瑜 沈祖煜 朱燕丛

2019-08-08

用户体验 文集

2018年学术论文欣赏

本文段落精选

 

随着国家经济水平的提升和科学技术的发展,私家车数量日益增长,“车联网”也在迅速发展。本文选取了新手司机普遍认为较难的停车情境,通过概念测试、原型测试和混合现实场景(VR)测试三个阶段,为新手们设计出一个基于灯光交互的解决方案,获得了大量可以推动研究者进一步研究的数据。未来研究者将继续完善测试细节,进一步做深入的研究。

 

 

停车情境下车外灯光交互方案的测试与评估

 

白小晶  刘子瑜 沈祖煜  朱燕丛

北京师范大学

 

摘要:

       随着经济的发展,私家车规模在不断扩大。与此同时,新手驾驶员的数量也逐渐增加。相对于经验丰富的驾驶者,新手驾驶员受制于经验不足、心理紧张等因素,更容易发生交通事故。因此本文选取了新手司机普遍认为较难的停车情境,为新手们设计出一个基于灯光交互的解决方案。本文将重点通过概念测试、原型测试、VR测试等三个阶段的测试对设计方案进行评估,以确保设计的有效性,从而帮助新手司机更安全地停入停车位。

 

关键词:车辆网,灯光交互,测试与评估

 

一 背景

       随着国家经济水平的提升和科学技术的发展,车联网技术更多地应用到了机动车之中[1]。“互联网”已经普及,“车联网”也在迅速发展,私家车数量日益增长,人车之间、车辆彼此之间都被网络联成一个整体[2]。顾名思义,车联网就借以网络的载体,使道路系统中的各车辆能够相互连接并共享信息,不仅如此,行人、基础设施也是车联网系统中的重要组成部分[3]。应用服务是车联网的核心,能够不受时间、地域的限制,为每位用户提供定制化的服务[4]。国外车联网的发展情况要领先国内很多,基本实现了车辆位置共享、路况信息预测、智能停车系统等。Kanchanasut 等人提出了解决车车通信安全问题的信息传输协议[5],Hosking 等人设计并实现了分散交通管理系统[6]

 

1.1 研究意义

       据公安部交通管理局(2017)数据,中国机动车数量已达到3.04亿辆。随着车辆的增多,因车祸造成的生命财产损失也逐渐加大[7]。尤其是新手因为缺乏驾驶经验,更容易发生交通事故。据统计,因驾驶员因素造成的交通事故占事故总数的比例在80%以上,其中3年驾龄以内的新驾驶员造成的事故又占一半以上[8]。由此可见,新手司机更容易发生交通事故。通用汽车公司曾做过一项调查研究,为了提高驾驶员在驾驶过程中的专注力,他们在中控上增加闪烁的图标。但是结果表明,这并不能有效提高驾驶员对中控的驾驶信息以及路面情况的注意水平[9]。也有学者指出,目前绝大多数信息都显示在了仪表板和中控台,这就造成如果驾驶员想要获得这些信息,他的视线就必须离开主要道路,哪怕是很短的时间。而就是这短暂的时间就会耗费驾驶者一定的认知资源,对驾驶安全造成威胁[10]

       无论在交通系统还是车联网系统中,人都是核心要素。同时,新手一直是各项研究的重点,因为他们虽然经过了驾校考核,其中很多人依旧不会开车[11]。在驾驶的各个场景中,弯路、倒车、并线等情况新手普遍反映较难。很多新手都有“停车恐惧症”,而且由于不经常停车,因此锻炼的机会也少,停车技巧提高得很慢,因此新手停车时常发生剐蹭事故,这更增加了新手的停车恐惧心理。因此,在我国目前道路交通安全状况下,缓解新手驾驶员驾驶时的紧张感,对减少道路交通事故和改善交通安全状况有重要意义。

 

1.2 新手驾驶员的界定

       统计资料显示,在近年来发生的各种类型道路交通事故中,具有3年以下低驾龄的驾驶员肇事引发的死亡比例较高,低驾龄的新手已成为交通事故的主要责任人[12]。因此,通常认为驾龄小于3年的驾驶员为新手驾驶员,而驾驶技能鉴定标准应包括驾龄和驾驶里程数两个方面。《国家职业标准-汽车驾驶员》中也规定连续从事本职业工作3年或安全行车100000km 以上,才能被称为中级驾驶员。因此,将新手驾驶员界定为:驾龄不足3年,且驾驶里程不足100000km,驾驶时心理生理素质较差,与车、路、环境之间的适应及协调能力较弱的驾驶员[8]

       心理学研究提出,人在从事某项任务时,适当的紧张有助于精力的集中,从而使工作的效率和可靠度提高。但如果紧张过度,人会因为紧张超过生理极限而产生动作失误。而新手驾驶员由于自身驾驶技能底下、心生理素质较差等主观原因,在复杂的驾驶情境下往往会夸大困难的倾向,过分神经紧张以致操作动作的速度和准确性受到很大影响[8]。从而给行车带来极大的威胁,这也是导致交通事故的一个重要原因。

 

1.3 设计方案

       本文选取了新手驾驶者普遍认为较难的倒车和停车入库的场景,基于车辆网的大背景,提出一种车外灯光交互的新方案,用以帮助、指导新手驾驶者更方便安全地停入停车位。该方案的关键交互示意图如图1。

 

图1 灯光关键交互点示意图

 

       当车辆来到空车位前面时,邻近的车辆的后视镜会向四周投射出光线,照亮空车位。灯光的颜色取决于车辆的行进路线以及与其他车的距离,并且会随着车辆的移动实时改变。因为在车联网环境下,车辆的状态信息可以被读取和共享,所以光线会随着待停车辆方向盘的不同角度而改变。在驾驶员停车的过程中,当方向盘转动不同的角度时,系统会计算出车辆的行进路线,并判断会不会和其他车辆发生碰撞。同时,这个信息会通过车联网传递给相邻的车辆。不同的灯光颜色代表不同的安全状态,红色表示危险并会发生剐蹭;橙色表示不会发生剐蹭,但是距离其他车辆太近,开门下车可能不方便;绿色表示此行车路线安全。驾驶者通过后视镜或者直接观察到灯光信息,从而通过方向盘改变行车路线直至光线成为绿色,这样便可以安全停入车位。

       本文将重点测试和评估方案的可行性和有效性,希望通过定性研究和定量研究结合的方式,获得用户最真实的使用反馈和改进建议,从而进一步迭代并完善设计方案,使其拥有更好的用户体验。

 

二 方法和流程

       本文对于方案的测试与评估主要分为概念测试、原型测试和混合现实场景(VR)测试三个阶段。三个阶段测试分别在研究的不同阶段进行,每个阶段测试结束后研究者根据用户反馈对设计方案进行迭代与修改。

 

2.1 概念测试

       概念测试就是用故事板(Storyboard) 的形式,只给被试呈现设计方案的图片而不包含对于关键交互细节的描述,要求被试根据自己的理解,把图片中想要表达的故事说出来,从而记录被试能否理解关键测试点。概念测试是整个测试和评估过程的第一步,对于被试无法理解的故事情节和交互点,研究者会进一步改进。

  2.2 原型测试

       原型测试发生在概念测试之后。在这个阶段,研究者针对概念测试阶段被试反馈进行了迭代和改进,然后利用乐高搭建了模拟场景。关键的测试点在于被试对于关键交互点和功能点的理解。与概念测试不同,主试会把整个故事表述出来,并且配合原型为被试讲解。被试可以随意操作原型并与主试进行讨论。

 

表1 停车场景方案设计满意度量表

    测试的最后,被试被要求填写一份满意度问卷,如表1所示。研究者试图从可用性、易用性及乐用性三个维度对方案进行评估。

  2.3 混合现实场景测试

       研究者借助微软的HoloLens 工具用Unity3D搭建了混合现实场景进行测试。由于设计方案与车辆驾驶有关,如果使用在真实情境下使用实体汽车进行方案测试可能会存在一定的危险性,同时在技术实现上成本较高,因此使用混合现实技术能将现实情境和虚拟情境结合起来,安全高效低成本地进行测试。

 

三 测试与评估过程

       测试过程中,研究者主要招募了新手驾驶员进行测试与评估。所有新手驾驶员均驾龄不超过3年,具有驾驶技术不过硬、心理素质差等特质。此外,所有被试均为右利手,矫正视力正常,色觉正常。

3.1 被试招募

       概念测试阶段:招募符合要求的新手驾驶员6名,有经验的驾驶员2名,年龄均在25至30岁,性别比例为1:1。

       原型测试:通过网络招募新手驾驶员8名,其中男性4名,女性4名。年龄均在25至30岁。

       混合现实场景测试:招募被试30名,其中男性20人,女性10人,均没有HoloLens操作经验,也没有AR或VR游戏的体验经验。

  3.2 测试目的及工具

       概念测试阶段主要是为了获取用户对于方案的理解和反馈,以便研究者快速迭代。在此阶段,研究者主要运用故事板进行测试,用户需要仔细查看故事板并进行理解。

       原型测试阶段,更关注方案的功能点和交互细节。为了更好地使用户理解情境,研究者搭建了乐高原型,并使用模型车和用户交流讨论。

       混合现实场景测试阶段,方案经过了前两个阶段的迭代,已经趋于完善。为了获得更真实的数据和用户反馈,也为了给用户更真实的体验,研究者借助 HoloLens搭建了混合现实场景对方案进行模拟,并将交互细节逐一呈现。

3.3 测试过程

       三个测试均在实验室环境下开展。均用GoPro记录测试全过程,以获得准确的测试反馈和相关数据。同时在混合现实场景测试前,所有主试都需要接受HoloLens相关教学与培训,以了解设备的校准、使用及测试内容和交互细节等。同时研究者在HoloLens里加入了教学关卡,以帮助用户尽快掌握设备的使用。

3.4 测试任务

       在概念测试中,新手驾驶员和有经验的驾驶员的任务是一致的。所有被试均需先阅读故事版,并尝试阐述自己对于故事版的理解。同时主试会就用户对于故事的理解进行肯定与更正,进而进行相关询问。如图2为概念测试过程。

 

 

图2 概念测试

 

       在原型测试中(如图3),新手驾驶员需要手动操作模型模拟倒车入库,同时参与探讨方案及交互细节,例如:“倒车的时候灯光显示在哪里会关注到?”、“如何理解灯光的颜色随着距离变化而改变?”、“在倒车的什么时候开始出现灯光比较好?”……

 

图3 原型测试

       在混合现实场景测试整个过程中,被试需要尽可能发声思考,通过被试对自己行为的描述,研究者能够实时把握被试的视角和思路,尤其对于交互部分,在测试开始时,会有两个教程教学使用操作,在确保被试可以操作HoloLens后,测试正式开始。整个测试过程中,被试是第一视角,被试需要完成坐在车内进入停车场找到车位并开始倒车。用户通过前后左右四个按键模拟汽车的前后左右四个方向,在倒车的过程中根据灯光的颜色调整方向和距离,进而完成安全停车的任务。

 

 

图4 VR测试场景搭建

    在测试过程中,研究者记录了被试对于方案的理解与反馈。同时研究者分析了每个阶段的数据,结果将指导设计的迭代。

 四 结果

    概念测试阶段获取了大量用户反馈与建议,研究者将这些反馈逐一整理并进行聚类分析,结果如图5所示。

 

 

图5 概念测试聚类分析结果

 

       结果显示,大多数被试可以正确描述故事板中呈现的概念方案,但有用户提出方案是否切实可行以及现有技术是否真的可以实现的疑问。在有效性方面,被试表示方案可以解决自己在停车过程中遇到的困难。但是根据被试对故事板的反馈,研究者发现现有方案的细节把握不够准确,容易使被试疑惑,后期应该在视觉呈现方面多加注意,同时进行进一步迭代与修改。

       经过概念测试,研究者对方案进行了迭代,同时搭建了乐高原型进一步测试。原型测试阶段,被试通过对模型进行操作,切实感受方案的交互细节。测试      

       过程中,研究者记录了被试的操作细节和反馈,同时让被试填答了《满意度量表》,结果如表2所示。

 

表2 原型测试用户满意度

维度

女性被试

男性被试

 

均值

SD

均值

SD

可用性

4.5

1.78

3.5

2.32

易用性

4.6

0.63

4.4

0.58

乐用性

4.6

0.92

3.3

1.36

 

   

       由表2 可以看出在可用性维度上,女性被试的得分高于男性被试,标准差低于男性被试,说明女性新手司机对方案的可用性评价相对较高,且数据比较稳定。同时,在易用性和乐用性维度上,女性被试得分均高于男性被试,说明女性被试对方案评价相对较高,也更乐于使用方案呈现的功能。

       混合现实场景测试阶段,研究者记录了被试对于任务的完成度,如停车任务是否成功、完成停车任务的操作次数等。经过分析,如表3所示,发现67%的被试可以一次性完成停车任务,28%的被试经过2-3次尝试才能完成任务,仅有5%的被试未能顺利完成任务。同时被试表示在完成停车任务过程中自己的压力水平和紧张程度相对较低。

 

 

图6 VR测试被试任务完成情况

 

       综上所述,可以认为停车情境下车外灯光交互方案对于被试来说易于操作,同时经过被试反馈可以看出他们乐于将这个方案推荐给其他人使用。

五 讨论 

       本研究从概念测试、原型测试、混合现实场景测试三个阶段入手评估了新手在停车情境下车外灯光交互方案的可行性和有效性,获得了大量可以推动研究者进一步研究的数据。同时研究者发现被试有时难以表达自己内心想要表达的信息,此时就需要主试反应迅速,及时进行引导,同时借助一定的工具包加以辅助。另外测试过程中对照组的设置并不明显,每个被试的停车经历也不同,因此额外变量的控制不够严格。未来进行深入研究时会尽可能严格控制额外变量,同时设置对照组进行对比。此外本研究所选被试人数相对较少,今后继续研究还须增加被试量。

       目前市场上很多车企如法国的标致雪铁龙集团等都在用混合现实场景进行汽车交互相关的可用性测试,本研究利用混合现实技术将现实情境和虚拟情境结合起来,既使被试能够体验到逼真的设计效果,又可以安全高效地进行测试。不足的是虽然用户在混合现实场景中有一定程度的沉浸感,但是这种沉浸感并不能等同于现实场景,所以仍然存在实体汽车测试的必要性。同时在测试过程中,并未使用仪器对被试在测试前后的情绪和紧张水平加以测量,仅仅根据被试的主观表述存在一定的误差,同时基于社会赞许效应被试可能存在隐瞒等行为。未来研究者将继续完善测试细节,进一步做深入的研究。

 

参考文献

  1. 熊三炉. 我国发展物联网的对策和建议[J]. 科技管理研究, 2011, 31(4):165-168.
  2. 刘小洋, 伍民友. 车联网:物联网在城市交通网络中的应用[J]. 计算机应用, 2012, 32(4):900-904.
  3. 程刚, 郭达. 车联网现状与发展研究[J]. 移动通信, 2011, 35(17):23-26.
  4. 罗军舟, 吴文甲, 杨明. 移动互联网:终端、网络与服务[J]. 计算机学报, 2011, 34(11):2029-2051.
  5. Kanchanasut K, Boonsiripant S, Tunpan A, et al. Internet of cars through commodity V2V and V2X mobile routers: Applications for developing countries[J]. Ksce Journal of Civil Engineering, 2015, 19(6):1897-1904.
  6. Hosking S, Young K, Regan M. THE EFFECTS OF TEXT MESSAGING ON YOUNG NOVICE DRIVER PERFORMANCE[C]// 2007.
  7. 公安部交通管理局.2017.
  8. 成鑫, 陈飞. 新手驾驶员紧张度与道路线形及行驶速度相关性分析[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2010(11):250-253.
  9. Crundall D, Chapman P, Phelps N, et al. Eye movements and hazard perception in police pursuit and emergency response driving.[J]. J Exp Psychol Appl, 2003, 9(3):163-174.
  10. Tractinsky N, Inbar O, Tsimhoni O, et al. Slow down, you move too fast:examining animation aesthetics to promote eco-driving[C]// International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications. ACM, 2011:193-202.
  11. 谭浩, 赵丹华, 赵江洪. 面向复杂交互情境的汽车人机界面设计研究[J]. 包装工程, 2012(18):26-30.
  12. 袁泉, 李一兵. 新手还是杀手?——“3年以下驾龄”引发事故因素分析[J]. 汽车与安全, 2005(9):56-59.

UXPA中国会员登录

记住我

第三方登录

×

微信登录

×
请使用微信扫描二维码登录 “UXPA中国官网”

下雨的春天

已使用微信登录(更换账号)

×

会员密码找回

×