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《人机交互的软件工程方法》

大作业

院 （系）： ***

姓 名： 姜某某

专业班级： 软件工程19-01

学 号： ***0115

授课教师： 杨华

作业成绩：

2021-2022学年第1学期

1 引言

我选择的题目是“智能车辆驾驶”，汽车在我们日常生活中也成为了不可分割的一部分，给我们带来便利的同时也将在在人工智能时代成为最大的智能终端，发展智能驾驶，对于促进国家科技、经济、社会、生活、安全及综合国力有着重大的意义。智能驾驶是工业革命和信息化结合的重要抓手，快速发展将改变人、资源要素和产品的流动方式，颠覆性地改变人类生活。

设计背景

汽车作为人们主要代步工具，以其便捷等特有的优越性占据着人类社会中重要角色，在生产发展中不断进步，现在人们的物质生活不断提高，人们对车的需求也不断提高，车的产量也激增，以至于现在基本上人人家都有车，但是随着车辆的增多，路上发生交通事故的几率也增大，每年都有很多人丧生于交通事故当中，另一方面，汽车尾气对地球环境带来了很大程度的危害，但现在人们的环保意识逐渐提高，因此未来电动汽车的发展是大势所趋，智能驾驶系统也应运而生。

1.2 设计内容

伴随汽车电动化、智能化、网联化变革，传统驾驶舱迅速同步演变，融合人工智能（AI）、自动驾驶、AR等新技术后，“智能驾驶舱”兴起。不同于普通车辆的中控大屏，未来，智能驾驶舱能实现中控、液晶仪表、抬头显示（HUD）、后座娱乐等多屏融合交互体验，以及语音识别、手势控制等更智能的交互方式，重新定义汽车人机交互。从技术角度来讲，智能驾驶舱分为硬件和软件两大部分。硬件部分包括中控、液晶仪表、抬头显示（HUD）、后座娱乐等信息显示屏；软件部分则包括对硬件进行虚拟化，同时实现语音识别、手势操作等交互技术的操作系统、软件服务等。

需求分析

首先，要实现智能互联，智能驾驶系统，顾名思义就是要智能，作为“智能制造”和“互联网+”时代的产物，智能驾驶将引领汽车产业生态及商业模式的全面升级与重塑。自汽车取代马匹以来，智能驾驶汽车堪称交通运输领域最具颠覆性的设计。未来的汽车将从“配备电子的机械产品”向“配备机械的电子产品”转变，成为可以安全、舒适、便捷移动的智能互联终端，即实现车辆的全面智能化、信息化。另一方面，要满足用户日常的生活娱乐需求，并为用户提供便利，比如实现智能泊车，车辆通过自身的传感器能帮助用户实现自动泊车，还有自动驾驶，当用户驾驶劳累时，或者不能驾驶时，能帮助用户实现自动驾驶功能，电动车智能交互系统的背后是将车身机械语言和车联网电子信息语言统一起来，所有信息可以上传下达，实现车与人、车与云的互联。最为重要的一方面就是智能汽车作为电动汽车节省了能源，并且提高车辆利用率，减轻污染。

另外从安全方面看，智能驾驶汽车将由交通工量演变成智能平台，并将成为信息安全的新焦某某。

智能驾驶汽车将由交通工具演变成智能平台，其作用将从简单的移动运输扩展到办公、娱乐、休闲，成为人们在移动中的一个重要的生活服务终端。

事实上，自2014年开始，智能驾驶成为国际消费类电子产品展览会(CES)的一大主角，汽车不再只是一个可以移动的代步工具，而成为人们在移动中的一个重要的生活服务终端。通用汽车在CES上展示了旗下OnStar联网汽车服务的多项新功能，其中包括一项车内购物服务，用户可以在车内进行网上购物，甚至可以帮助用户预订酒店、提供优惠券及零售商信息，并帮助用户找到停车位。芯片商也在加码智能驾驶，英伟达面向智能汽车推出了专门的移动芯片，谷歌的Android Auto和苹果的Carplay也将成为各大汽车商争相寻求合作的热点。带有很强移动特性的汽车，在搭裁了4G等更为强大的无线通信联网功能之后，也演变成了一个“移动终端”，并且是“块头最大”的移动终端，这个终端在20 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 发展前景也十分可观。

从人工智能和汽车驾驶结合的长远发展角度来看，纯智能的无人驾驶应为未来驾驶的主要方式，即使在当前基于贝叶斯、决策树和人工神经网络等机器学习的方法被运用在无人驾驶的行为识别和行为决策的技术环境下，我们也可以考虑设立专门的行驶路线保证无人驾驶汽车的应用推广。在冯诺依曼体系结构下面向驾驶行为的机器学习，一直以来都是智能车领域的“瓶颈”。随着国际“类脑”研究的兴起，我国也上线了“中国脑计划”，但毕竟类脑计算还仅从理论阶段开始向前迈步，类脑计算机仍难以得到实现和应用 。

从当前智能驾驶的技术角度来看，相对于无人汽车，脑控汽车的发展可能更加适合。这是因为无人驾驶汽车的计算机系统还无法达到类脑计算机体系的高度，因此很难做到像人脑一样思考问题，难以较好处理驾驶过程中各种各样的突发问题和针对无人驾驶做出的阻碍或破坏行为。

因此提高人工智能在辅助方面的全面完善是全面实施无人驾驶的必经之路。家用汽车基本配备雷达辅助系统，该系统可以不断监控周围的交通状况，可以用发声频率提示本车与可能碰撞物体的距离，也可以确定与前车距离以及前车行驶速度，如与前车距离明显低于安全距离，系统会向驾驶者发送听觉警报。奔驰的主动式驻车辅助系统能够在主动转向和制动功能干预下自动泊车。并且，在车辆通过自动驻车辅助系统停入平行车位后，该系统也可以在自动转向和制动控制功能的帮助下，让车辆完全自动地驶出平行车位。

在此基础之上，我们可以在扩大自然语言处理等人机交互方式在人为干预下“释放双手”的模式上加大科研力度，如:语音操控、脑控汽车或类似飞机自动与手动驾驶切换等智能驾驶方式。其中语音操控汽车可以通过语言指令如“倒库”“直行”或“开启雨刷”等自然语言实现汽车系统的自动处理并通过车辆配置的传感器和摄像头等硬件付出行动来响应命令的方式来实现语音操控汽车的智能模式。因为有驾驶员的加入会使智能汽车的行驶方式更加灵活多变，适合于当前复杂的交通环境，满足社会法律和伦理观念的接受要求，所以提高人工智能在辅助方面的研究应用的价值更加巨大。

人机交互技术领域热点技术的应用潜力已开.经始展现，比如智能手机配备的地理空间跟踪技术，应用于可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术，应用于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术，应用于呼叫路由、家庭自动化及语音拨号等场合的语音识别技术，对于有语言障碍的人士的无声语音识别，应用于广告、网站、产品目录、杂志效用测试的眼动跟踪技术，针对有语言和行动障碍人开发的“意念轮椅”采用的基于脑电波的人机界面技术等。 人机交互解决方案供应商不断地推出各种创新技术，如指纹识别技术、侧边滑动指纹识别技术 、TDDI 技术、压力触控技术等。热点技术的应用开发是机遇也是挑战，基于视觉的手势识别率低，实时性差，需要研究各种算法来改善识别的精度和速度，眼睛虹膜、掌纹、笔迹、步态、语音、唇读、人脸、DNA等人类特征的研发应用也正受到关注，多通道的整合也是人机交互的热点，另外，与“无所不在的计算”“云计算”等相关技术的融合与促进也需要继续探索。

在本学期人机交互的课程学习中，我学习到了人机交互的设计原则和方法，学会了如何根据用户的需求去设计合理的系统原型图，人机交互是一门科学的学科，在我们生活方方面面随处可见，“人机交互”更多指的是系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型），那是为了系统的可用性或者用户友好性。一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究内容之一。因此，在之后的项目交互设计中，我们要善于分析用户需求，操作环境需求，任务需求等，建立一个优秀的，用户体验良好的交互模型和交互界面，切切实实地给人们带来便利的和容易上手操作的人机交互界面。

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