基于手指运动轨迹的车载与便携式导航系统偏好实证研究
2026-04-24 来源:本站 点击次数:40导航系统是现代驾驶中不可或缺的工具。它能为驾驶员提供位置信息、到达目的地的距离和时间、以及转弯方向等关键信息。随着全球定位系统技术的发展，车载导航和便携式导航（主要是智能手机导航）的性能都有了显著提升。
然而，尽管车载导航拥有更大的屏幕和同样精准的定位能力，驾驶员仍然更倾向于使用智能手机进行导航。这一现象背后的原因是什么？是习惯使然，还是车载导航的可用性确实不如手机？
来自中国汽车工程研究院与重庆大学机械与车辆工程学院的研究团队采用手指运动轨迹追踪技术，对驾驶员使用车载导航和手机导航输入目的地的过程进行了量化分析，以探讨可用性是否会影响驾驶员对车载导航或便携式导航的偏好（Tang et al., 2021）。这将对车辆信息系统的优化带来新的指导。
车载导航与手机导航的“用户之争”
导航系统作为驾驶员的重要工具，尤其在前往不熟悉的地方时，发挥着至关重要的作用。随着全球定位系统（GPS）技术的发展，便携式导航设备和车载导航系统的性能均得到了显著提升。
过去，车信息系统（IVIS）的屏幕质量和交互界面尚处于初级发展阶段，可用性较差，而智能手机则发展迅速，导致驾驶员更倾向于使用智能手机进行导航。具体而言，驾驶员在使用导航系统时分心会导致车速降低和与前车距离缩短，从而增加碰撞风险。导航系统的显示位置对驾驶安全有显著影响，显示位置越靠近挡风玻璃，驾驶员的表现越好。
驾驶员在设置目的地后很少查看导航屏幕，主要依赖语音指令获取交通信息。因此，目的地输入过程对驾驶员选择导航设备具有重要影响。输入过程是一个典型的人机交互过程，其可用性对驾驶员的设备选择具有决定性作用。触摸屏界面在字母数字输入任务中表现优于旋转控制界面，因此本研究采用触摸屏界面进行实验。
而手指是与图形界面交互时最重要的身体部位之一，一系列手势操作与驾驶安全和可用性高度相关。手指运动数据（如手指移动速度、移动距离）与图形用户界面的可用性高度相关。因此，选取手指运动指标来评估车载导航和便携式导航的可用性。
基于此，本研究旨在探讨目的地输入过程的可用性是否影响驾驶员对车载导航或便携式导航的偏好。通过对比车载导航系统和智能手机在目的地输入过程中的手指运动数据，评估两者的可用性和效率。
如何追踪手指的每一次移动?
实验招募30名至少有2年驾龄的被试（24名男性和6名女性），年龄为23-45岁。
实验中被试随机顺序完成两个任务：使用便携式导航系统和车载导航系统设置目的地。任务完成后，对被试进行用户访谈，了解他们使用便携式导航和车载导航系统的频率等问题。
车载导航采用长安CS75汽车的中央控制屏，屏幕尺寸为17.7cm（宽）×10.0（高）cm，安装了车载导航系统。便携式导航采用尺寸为6.85（宽）cm×12.2（高）cm，5.5英寸的智能手机，并安装相同的导航软件与相同的输入法。
手指运动通过相机记录，使用诺达思的手指轨迹跟踪系统（Finger Tracking）进行分析（图1）。系统通过跟踪手指上的标记点来计算手指移动距离（DM）和手指移动速度（V）。其中，手指移动距离指从上一个位置到当前位置的距离总和，反映完成目的地输入任务的效率，移动距离越长，效率越低；手指移动速度指单位时间内手指移动的距离，同样反映操作效率。速度越低，效率越低。
此外，研究者从视频文件中统计出其他可用性指标：持续时间（s）、错误次数、步骤数和请求次数。最终，以移动距离、速度、持续时间和步骤数作为效率指标，以错误次数和请求数作为有效性指标。
车载更顺，而手机更快
进行操作有效性比较，结果表明使用车载导航系统的平均错误次数为0.5次，平均请求次数为0.184次，便携式导航系统的平均错误次数为0.714次，平均请求次数为0.333次。错误次数和请求次数在车载导航系统和便携式导航系统之间无显著差异。
虽然统计上无显著差异，但车载导航的错误次数和请求次数均略低于便携式导航。最常见的错误是“重新输入字母”。车载导航的屏幕更大，按键尺寸也更大，这可能是其错误率略低的原因。然而，被试每天使用智能手机打字，这种日常练习弥补了小屏幕的局限性。此外，在便携式导航任务中，最常见的请求是“导航应用程序在哪里”，这可能表明便携式设备的逻辑层级可能不如车载系统清晰。
进行操作效率比较，结果表明任务持续时间在车载导航系统和便携式导航系统之间无显著差异。然而，步骤数、手指移动距离在车载导航系统上显著低于便携式导航系统，而手指移动速度在便携式导航系统上显著高于车载导航系统。
这可能是因为车载信息系统的导航图标位于主页，被试可以轻松识别，而便携式设备上的导航应用则存储在文件夹中，与其他类似应用放在一起，需要额外步骤才能打开。对于手指移动速度在便携式导航系统上更快，用户访谈结果显示，被试几乎每天都使用智能手机输入文本，但每周使用车载导航系统的次数少于一次。因此，驾驶员对便携式设备更熟悉，输入速度更快。
过往研究发现，用户偏好与感知可用性和感知美学高度相关。然而，本研究中的被试在实际使用过车载导航系统和便携式导航系统后，仍然更倾向于使用智能手机进行导航。因此，可用性和美学不能完全决定驾驶员的偏好，习惯是影响他们选择的关键因素。
逻辑结构VS用户习惯
本研究通过手指运动数据探讨了驾驶员对车载导航系统和便携式导航系统的偏好。结果表明，尽管车载信息系统在逻辑层次和屏幕尺寸上具有优势，且在某些方面的可用性优于智能手机，但驾驶员更习惯于使用智能手机进行导航，熟悉其输入模式。因此，智能手机在操作效率上高于车载导航系统。
对于汽车制造商而言，仅关注提高车载信息系统的可用性可能不足以赢得市场。改变驾驶员的习惯并鼓励他们使用车载信息系统可能更为有效。这对汽车人机界面设计师具有重要的参考价值。
参考文献
- Tang, Q., Guo, G., & Zhang, Q. (2021). Empirical research on a driver’s preference for onboard navigation or portable navigation. In 2021 5th CAA International Conference on Vehicular Control and Intelligence (CVCI) (pp. 1-4). IEEE.
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