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多模態(tài)驅(qū)動下的駕駛艙設(shè)計感性評價

瀏覽次數(shù):139 發(fā)布日期:2025-6-27  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

在萬米高空之上,公務(wù)機(jī)駕駛艙不僅是飛行控制中心,更是飛行員與飛機(jī)”對話”的空間。傳統(tǒng)設(shè)計只關(guān)注功能是否合理,但最新研究表明,駕駛艙的“顏值”和“氛圍”同樣影響著飛行安全——這就是感性工學(xué)帶來的設(shè)計革命。

來自南京航空航天大學(xué)等高校的研究團(tuán)隊采用感性工學(xué)方法,結(jié)合多模態(tài)生理與行為測量技術(shù),構(gòu)建了公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局的九維感性評價模型。通過眼動追蹤面部表情分析和主觀評價的同步測量,揭示了設(shè)計特征與飛行員情感反應(yīng)的量化映射關(guān)系,為駕駛艙人因工程設(shè)計提供了實證依據(jù)。


從“能用”到“好用”:駕駛艙設(shè)計的新維度
隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和高端出行需求的不斷增長,公務(wù)機(jī)作為一種高效、舒適、安全的交通工具,其市場需求日益擴(kuò)大。公務(wù)機(jī)不僅需要滿足基本的飛行功能,還需為飛行員和乘客提供優(yōu)質(zhì)的乘坐體驗和操作環(huán)境。駕駛艙作為飛行員操作和控制飛機(jī)的核心區(qū)域,其內(nèi)飾布局設(shè)計直接影響到飛行員的情景意識、決策能力以及飛行安全與效率。

在傳統(tǒng)的設(shè)計理念中,駕駛艙的設(shè)計更多側(cè)重于物理邏輯和功能性,通過收集飛行員的動靜態(tài)尺寸、能力等數(shù)據(jù)來優(yōu)化設(shè)計,使之適合人體工程學(xué)需求。然而,隨著“以人為中心”設(shè)計理念的興起,人們逐漸認(rèn)識到飛行員的心理和情緒狀態(tài)對飛行安全同樣至關(guān)重要。
 

感性工學(xué)(Kansei Engineering)作為一種關(guān)注用戶情感和感知的設(shè)計方法,開始被引入到駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計中,以實現(xiàn)功能與情感的雙重優(yōu)化。在航空領(lǐng)域,駕駛艙的實體層(形態(tài)美學(xué))、秩序?qū)樱üδ苓壿嫞┡c氛圍層(環(huán)境感知)共同構(gòu)成飛行員的情境認(rèn)知基礎(chǔ)。

本研究旨在通過感性工學(xué)方法,對公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計進(jìn)行感性評價,挖掘飛行員的潛在需求,以優(yōu)化駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計,從而提升飛行員的情景意識和決策能力,保障飛行安全,同時提高飛行體驗的舒適性和滿意度。


多維感性評價實驗
首先,通過網(wǎng)絡(luò)檢索收集公務(wù)機(jī)駕駛艙圖片,篩選出符合要求的42款機(jī)型圖片,構(gòu)建駕駛艙內(nèi)飾布局樣本庫。對圖片進(jìn)行灰度處理、邊緣檢測等預(yù)處理,提取內(nèi)飾布局主體造型線,形成標(biāo)準(zhǔn)化樣本庫(圖1)。
 

圖1
 
然后,搜集并凝練描述公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局的感性意象詞匯,通過層次聚類法(AHC)降維,得到14組感性意象詞匯。從“表象→抽象→意象”三個層次定義構(gòu)建“實體層—秩序?qū)?mdash;氛圍層”三個評價維度的感性意象空間。

最后,開展多維感性評價實驗。實驗指標(biāo)選取主觀評價(李克特量表)、眼動(注視時間、熱區(qū)圖等)、面部表情(效價值)三個維度。共招募27名飛行專業(yè)大學(xué)生進(jìn)行實驗,針對每張樣本圖片設(shè)計三階段的“觀察—評價”實驗任務(wù),獲取被試的主觀評價、眼動及面部表情數(shù)據(jù)(圖2)。
 
圖2

研究中使用諾達(dá)思的面部表情分析系統(tǒng)(FaceReader)記錄被試在觀察公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局圖片時的面部表情反應(yīng),獲取其情緒效價值,如正面情緒、負(fù)面情緒或中性情緒,為感性評價提供客觀依據(jù)。

此外,使用諾達(dá)思的行為觀察記錄分析系統(tǒng)(The Observer XT)記錄被試在觀察駕駛艙內(nèi)飾布局圖片時的行為反應(yīng),包括注視點、頭部移動等,為感性評價提供行為層面的支持。其中,對于多模態(tài)數(shù)據(jù)的同步問題,通過FaceReader和The Observer XT的配合使用,研究能夠?qū)⒚娌勘砬閿?shù)據(jù)與其他生理測量數(shù)據(jù)(如眼動數(shù)據(jù))進(jìn)行同步和對齊,確保多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性,為感性評價提供更全面、更深入的支持。
 

面部表情分析系統(tǒng) (FaceReader)
 
面部表情分析系統(tǒng)是用于自動分析面部表情的可靠的專業(yè)軟件,可以識別六個基本情緒:快樂,悲傷,憤怒,驚訝,害怕和惡心,也可以識別“中立”狀態(tài)并識別“蔑視”表情。除此之外,系統(tǒng)還可以提供情感態(tài)度分析(感興趣,困惑和無聊等),心率,視線方向,效價和喚醒度,個人特征(如性別,年齡)等數(shù)據(jù)。 無論您的測試參與者是嬰兒,兒童,成人還是老年人,面部表情分析系統(tǒng)都會根據(jù)您的需要,調(diào)整至適合的分析模型。

駕駛艙設(shè)計的「感性地圖」
研究融合主觀評價、眼動、面部表情三個指標(biāo)的數(shù)據(jù),從“實體層—秩序?qū)?mdash;氛圍層”三個評價維度成功構(gòu)建九維感性評價模型(NDKEM)(圖3)。實驗結(jié)果表明,該模型能夠有效地量化飛行員的感性認(rèn)知評價信息,為駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。
 

通過模型分析的結(jié)果表明,當(dāng)前市場公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計的感性評價在實體層和秩序?qū)虞^高,彰顯了形態(tài)美學(xué)以及與功能映射的優(yōu)質(zhì)性;而氛圍層的感性評價分值整體偏低,表明駕駛艙意象氛圍的塑造尚有較大優(yōu)化空間,為后續(xù)的設(shè)計優(yōu)化指明了方向。

此外,綜合評價結(jié)果表明,樣本中內(nèi)飾布局設(shè)計感性評價最優(yōu)的為P39,最劣的為P02(圖4),兩者設(shè)計風(fēng)格差異明顯,為設(shè)計優(yōu)化提供了直觀的對比參考。

 

圖4
 
圖5

建立設(shè)計特征與感性評價的映射關(guān)系,進(jìn)一步探究內(nèi)飾布局設(shè)計特征形成不同感性評價的原因。眼動熱區(qū)圖與興趣區(qū)顯示被試注視區(qū)域集中于風(fēng)擋區(qū)及T型區(qū),在整體層提取其輪廓線定義駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計特征。以公務(wù)機(jī)P24為例,提取整體層設(shè)計特征(圖5):L1為風(fēng)擋區(qū)上部線條,L2為風(fēng)擋區(qū)下部線條,L3為T型區(qū)線條。結(jié)果分析表明,線條的趨勢(上、下、平)、樣式(階梯式、平滑式)及屬性(直、曲、直曲結(jié)合)均會影響感性評價。

進(jìn)一步從細(xì)節(jié)層面分析,造型線細(xì)節(jié)特征如控制頂點坐標(biāo)、形態(tài)轉(zhuǎn)折點位置(圖6)也會對感性評價產(chǎn)生影響。例如,實體層感性評價與V3、V7、V14呈正相關(guān),究其原因,形態(tài)轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)較晚,使得初始線條保持了良好的流暢感,塑造了視覺上的連貫性,進(jìn)而提高了實體層維度的感性評價。

這些結(jié)果均能表達(dá)各設(shè)計特征要素優(yōu)化的實際物理意義,從而為預(yù)測公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計優(yōu)化方向,從工程角度提出系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計知識。
 

圖6
 
云端之上的感性科學(xué)
本研究通過感性工學(xué)方法,對公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計進(jìn)行了系統(tǒng)的感性評價,挖掘了飛行員的潛在需求,為駕駛艙內(nèi)飾布局的優(yōu)化設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。

通過融合主觀評價、眼動、面部表情三個維度的數(shù)據(jù),構(gòu)建了九維感性評價模型,提高了感性評價結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性,使得設(shè)計者能夠更全面地了解飛行員的感性認(rèn)知評價信息,為設(shè)計優(yōu)化提供更有力的支持。這使得駕駛艙設(shè)計不再局限于物理邏輯和功能性,而是更加注重飛行員的感受和體驗,實現(xiàn)了功能與情感的雙重優(yōu)化。
 
此外,研究揭示了駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計特征與感性評價之間的映射關(guān)系,為設(shè)計優(yōu)化提供了具體的方向和依據(jù)。使得設(shè)計者能夠更有針對性地調(diào)整設(shè)計特征,提高飛行員的感性滿意度和飛行體驗。

參考文獻(xiàn)
  • 陸蔚華, 姜冠岳, 劉雨婷, 張益茬, & 張執(zhí)南. (2024). 公務(wù)機(jī)駕駛艙內(nèi)飾布局設(shè)計感性評價. 計算機(jī)集成制造系統(tǒng), 30(1), 28.

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