数字仪表盘的核心是什么

① 智能汽车数字仪表盘HMI体验设计

  1. 驾驶负荷

驾驶负荷即由于认知资源有限，大量信息涌入给驾驶员造成的负担。随着自动驾驶级别的提升，汽车数字化仪表盘从简单的车辆行车信息显示器变成承载车辆信息、车辆与其他信息交互的复杂环境体系。驾驶员在这样复杂的信息体系中除了需要获取与驾驶相关的路况、车况信息外还需要及时在各个状态信息之间进行切换。

2.  情境安全意识

自动化程度越来越高，让驾驶员有足够的安全感，但是在某种程度上会使得驾驶员缺乏情境安全意识。现有技术下，已量产发布的自动驾驶仅能达到L3级甚至更低，这意味着某些复杂情境下需要用户接管车辆的控制权。如今交通瞬息万变，用户几乎需要时时刻刻保持谨惕，随时做好“接锅”的准备。坦福大学研究显示，在3级自动驾驶模式下，用户所承受的精神压力负荷反高于普通驾驶，意味着用户更容易出现疲劳 ，造成安全隐患。

https://v.qq.com/x/page/w1331mtn4l9.html 

AUDI A8 L3自动驾驶场景

   3. 驾驶员情绪

驾驶员情绪状态是汽车驾驶的一个重要因素。情绪控制人们的行动，“路怒症”即来源于此。一些驾驶行为如果受到情绪的负面影响，会极大地造成安全隐患。车辆数字化仪表盘与传统移动数字界面不同的是，人们使用这些设备时会盯着屏幕直至完成任务，但在数字化仪表盘使用上，大多数使用情景却只是在驾驶过程中的匆匆一瞥。如果由于车内界面的可用性差，可能对驾驶员情绪带来影响。

用户体验专家Manfred Tscheligi 对车辆用户体验设计因素各个维度的解析图，包括社会、环境、心理、用户、系统以及各个元素的相关因子。

本文从Manfred Tscheligi 的车辆用户体验设计因素中抽离出与仪表盘交互体验设计相关的关键因素，结合前一部分描述的关于影响仪表盘的设计挑战，在仪表交互体验设计可视安全性基础上，MOMOUX总结出以下仪表盘设计六要素：

【1  可视安全性 】

数字化仪表盘作为整个驾驶系统的大脑。在智能操作系统的环境下，保证数字化仪表盘能在使用期间作为驾驶辅助最大化保障驾驶员安全，在设计的任何一个环节需要将可视化安全性作为首要条件。

   颜色

1 ）   颜色使用规范性：在颜色显示上，每个像素点的颜色传达都必须有严格的目的性以及规范性。ISO国际规范（详情参见：《车操纵件、指示器及信号装置的标志》）上有着车辆信息显示使用色。颜色的规范统一性有助于驾驶员在潜意识里对信息作分类。

绿色： 安全的、正常的操作方式或工作状态；

黄色或琥珀色： 需要引起注意的，非正常的操作限制、汽车系统故障，可能导致汽车损害 或其他将来可能导致危险的情况;

红色： 危及人身安全的或易对设备、系统造成严重损害的，具有紧急性。

2）   根据场景颜色及时反馈：可根据场景前后的关联性，将颜色作为信息精准传达的一要素。如在速度过高的场景下加入警示颜色，能快速将“需要减速”的信息传达给驾驶员。

https://v.qq.com/x/page/k1331t2s16h.html

▲ BMW 8 series速度警示场景视频

图标

1）   图标规范性：与颜色规范性类似，需要使用通用标志，且图标颜色需要严格按照规范。（详情参见：《车操纵件、指示器及信号装置的标志》）

2）   图标外轮廓与快速识别的关系:图标外轮廓的加入可以使得驾驶员在原本熟悉的系列图标的基础上，更加快速区分哪些图标需要快速忽略哪些图标可暂时忽略。德裔美国心理学家沃尔夫冈·科勒使用Bouba&kiki 效应，如下图所示：

文本

1）   文本信息尽量简洁、易读，保证信息传达清晰。长篇大论或文字信息表达不清晰容易造成驾驶分心，在信息消化上花费太久时间造成危险。

2）   字体大小适中，在整体上考虑车内驾驶员的视角和字体大小的关系。

3）   选择清晰、更容易阅读的字体。

麻省理工学院AgeLab和新英格兰大学运输中心以及Monotype研究发现英文字体——Frutiger(humanist)在车机交互中更容易阅读。

  数据

1）   直观易懂，将数据转化为驾驶员想要的数据直接表达出来。通过显示档次行程的预计里程、以及预计最大、最小里程，降低用户里程焦虑，在视觉信息传达上为用户提高试用体验。

2）   可比较性，将不同时间段的驾驶数据进行对比，可以帮助用户在驾驶任务上进行全局考量、分析。例如：此次驾驶刹车5次，比上次平均耗油量多大约0.2ml（虚拟数据，以实际项目为准）。在这样的数据参照下，还可以驱使驾驶员逐渐纠正驾驶行为。

【2 品牌感知 】

品牌逐渐从狭义上的LOGO概念逐渐扩大上升到整体感知、使用体验、反馈等方面，在设计上建立属于自己的品牌DNA来让用户感知，并与其他车型产生差异化。

差异化

在设计之初找到识别车型仪表盘的差异化关键点，如特色模块功能、视觉风格、动画效果等，并在设计中将关键点应用在：有助于提升产品差异化竞争力的功能、产品核心功能模式化的设计语言等。这些能够体现品牌特色的核心要素，本身要具有很强的响应性，它们会被用户不断的看到、用到。

自定义、个性化

根据自身品牌特性为用户创造个性化服务体验，或为驾驶员提供可配置的功能。在仪表盘功能上可根据自己喜好自定义界面，让功能更容易找到和使用。例如：根据品牌属性建立几种不同的风格，让用户高度自定义选择；或为用户创建ID帮用户“记住”驾驶喜好和自定义设置，确保在另一辆车上无缝驾驶体验。

【  3 信息场景化 】

前面提到的情境安全意识，在某种程度上来源于驾驶员情境意识不足带来安全隐患。所以，为用户进行信息层级梳理，并在适当的场景下为用户提供最佳信息层级关系，显得格外重要。

回顾前一部分Audi A8 仪表盘在信息层级优化上的例子：正常情况下档位和车速作为一级信息左右对称分布；在导航模式下档位和车速的信息层级降低，将导航信息作为主要信息展示。在A8上仪表盘导航驾驶情境下，即在正常驾驶和导航模式的X轴和Y轴切换（如图所示）。（X、Y、Z轴，信息层级几个维度的概念来自于USTWO公司对仪表设计的研究案例）

X  Y 轴用于对信息进行分类和排列优先级，有动态和适应性关系。一般基本信息包含：车速、转速、水温、油量（电动车是剩余电量信息）、时间、指示灯、档位、里程数等信息。其中类似速度显示的位置和大小（信息层级），取决于该信息对此时的驾驶场景是否重要。

Z  轴显示的该层级下信息深度上被隐藏的信息，在特殊状态下显示，如在遇到紧急情况时。

在厘清三个维度后，在进行场景化时信息更容易结构化、更易于梳理。需要注意的是，同一类型Z轴信息出现方式需要以相同或者类似方式出现，这样的统一性有助于增加用户记忆负担。

1） 将仪表盘根据用户使用场景进行梳理、尽量将其流程化。

2） 将一定场景下功能进行分类、确定信息优先级避免重复与遗漏。

3） 对该场景下进行详细分析，考虑其限制条件与特殊性。

【4 及时性 】

   警告和提示

在车辆监控或者行车活动有特殊情况或安全隐患的情况时，及时预知驾驶员。在驾驶途中，如果提示和警告不够及时，会带来严重的安全事故。但是对于警告和提示的策略需要注意：

1）   不要过量 ：驾驶员在仪表盘上的注意力极为有限，每一次的提示对于驾驶员来说都是一次打扰，注意提示和警告的频次和重要程度。

2）   考虑整体性： 在多屏幕协作的HMI状态下，注意提示和警告的连续和无缝性。在一个系统上面已处理过的通知，最好不需要发送在另一个屏上，可以给予信息上的补充。

   反馈

在驾驶员进行车辆任务或对仪表盘进行操作时，需要给予驾驶员及时性的反馈。特别是在驾驶舱内，及时性反馈可以减少驾驶员分心。例如：驾驶员如果可以及时听到命令确认，使得视线无需离开前方路面。

【5 一致性 】

按照尼尔森对一致性的说法：一致性能通过提高产出和减少错误，改善用户学习界面的能力和提高生产效率。保持一致性，从某种程度上还能加强驾驶员对品牌元素的认知。在汽车仪表盘交互体验设计的一致性需要从以下方面解析：

   界面与流程

界面： 整个界面布局需要保证完整有效一致性，驾驶员在不同的情境下才能有一致的方向感和关系。视觉设计的风格设定、视觉效果、品牌传达是否一致；动效设计的一举一动、意义表达是否一致。

流程： 在驾驶员操作仪表盘界面时需要有一致的流程体验，整个操作过程需要让用户感觉自然、容易理解、复用经验效率高等感受，而不是效率低，操作相同却产生与心理预期不一样的效果。

   基本设计元素

以品牌为基础建立具有一致性的设计元素，例如：一个基本的交互控件需要贯穿整个仪表盘界面。不仅如此，基本元素例如图标、形状、颜色、版式以及整个元素之间的结合方式，都需要具有一定的一致性。

用词方式： “确认”还是“确定”，“您”还是“尊敬的用户”在整个产品上都需要统一。

基本动效 ：转场动画、下拉动效的一致性。

https://v.qq.com/x/page/f1331zb3nbi.html

▲   BMW 8 series 运动风和经典模式切换动画

【6  交互自然化 】

汽车仪表盘的控制方式，通常在方向盘上。而物理按键在交互设计中往往采取一对一的映射，因此随着功能的增加必然会增加驾驶室中物理按键操作复杂程度。所以，除了考虑方向盘的物理按键触控的简单性以外，还需要注意以几点。

  语音控制

1）   按照驾驶员的心理模型来组织和命名功能，语音界面需要经过完整的情境来实际验证，把最常用的功能放在前面供驾驶员选择。

2）   明示当前可选的功能，用户选择操作后，需要提示下一步可以进行的功能，以及如何调用这些功能。

3）   给驾驶员适当的时间来考虑下一步操作。

4）   每一步语音操作具有容错性，能够让驾驶员返回。

   手势操作

1）   手势操作的加入必须理解人的自然运动，而不是强迫驾驶员在局限的时间内适应和学习手势操作技术。

2）   通过人机工程学理论来设计针对手势操作的最佳导航。例如：Omek Interactive公司根据人手肘运动的最佳轨迹设计弧形菜单。

随着车辆数字化不断的深入发展，使得用户沉浸在数字化中，他们的需求不断得增长，需要设计师在用户体验领域不断革新，希望在数字化仪表盘设计过程中围绕这些关键要素展开，提升驾驶者的操作体验，减少驾驶的认知负荷。

参考资料

1《设计未来—基于物联网、机器人与基因技术的UX》

2《多设备体验设计—物联网时代产品开发模式》

3 http://ixd.prattsi.org/2017/11/the-ux-of-the-smart-car/

4 Teaser for Omek's Grasp close-range gesture recognition software

5 USTWO REIMAGINES THE IN-CAR CLUSTER

6 Dashboard User Interface Design.

7 In-car typeface – something you don’t notice

8 User Experience Design for Vehicles

9 Digtel trends CES 2018

② 汽车仪表总成构造 组合仪表的组成构造（图）

如今，大多数汽车使用组合仪表。组合仪表一般由面罩、表圈、表芯、印刷电路板、连接器、报警灯和指示灯组成。一些仪器也有电压调节器和报警器。汽车不同组合仪表中的仪表数量不同。一般仪表板上的主要仪表有：燃油表、冷却液温度计、发动机转速表、车速表。还有很多指示灯、报警灯、仪表灯等。在仪表板上。
从外观上看，传统仪表盘多采用数字和模拟的形式，既不美观也不稳定。数字仪表盘使显示位置远视，使焦点更清晰，保证了良好的易读性，非常清晰易读。从目前的发展趋势来看，特别是结合目前的多媒体技术，包括显示技术，个性化的集中式大屏设计风格代表了目前的趋势，也代表了设计的趋势。
仪表组件的结构
长安汽车仪表总成主要由电路板、仪表罩和底壳组成。主体是电路板。电路板上安装有指示灯、控制器和步进电机。
其核心部件是微控制器(MCU)和步进电机。
仪表微控制器(MCU)
长安汽车仪表利用单片机处理各传感器的反馈信号，然后将里程、水温、燃油、发动机转速信号转换到仪表的步进电机，驱动仪表的指针显示车辆信息。
步进电动机
仪表步进电机是将电脉冲转化为角位移的执行元件。它驱动仪表的指针，是仪表指示的重要组成部分。
电机内部有两组相同的定子线圈和工字形骨架。在工字形交叉处，有一个嵌有永磁体的转子，转子上连接着一组精密的齿轮组。
N1和N2分别是两个励磁绕组。如果给步进电机的绕组输入一组脉冲信号，转子就会转动，其角位移与脉冲数成正比，其转速与脉冲频率成正比。脉冲信号的输入由仪器的微控制器(MCU)控制。
以上就是边肖介绍的全部内容。看完了，不知道大家对汽车仪表总成组合仪表的组成结构介绍(图)怎么看？如果你喜欢，请继续关注边肖这个网站。

③ 简述模拟指示仪表和数字仪表结构上的不同

模拟式显示仪表是用指针和刻度板（盘）或记录笔和记录纸之间的相对移动，由长度或角度的变化位置来表征生产过程变量（被测值）的显示仪表。
模拟式显示仪表 - 读数
操作者根据仪表指针或记录笔在标尺上所处位置可读取变量的数值。
模拟式显示仪表 - 种类
动圈仪表、电子自动平衡仪表和机械式（气动）仪表等均属此类仪表。
模拟式显示仪表 - 特点
模拟式显示仪表的读数方式比较直观,便于判断和对比,但容易产生视差。

数字仪表，应用数字和模拟电子线路实现电学量的测量，并以数字显示测量结果的电工仪表。数字仪表是随电子技术的进步而发展起来的。第一台数字电压表于1952年问世，采用电子管电路控制继电器工作。以后，数字仪表又采用半导体电路。70年代以来随着集成电路的出现，较简单的数字式面板表、小型多用表中只用几块集成电路芯片。80年代已出现具有很高计量性能的微机化数字电表。
应用数字和模拟电子线路实现电学量的测量，并以数字显示测量结果的电工仪表。数字仪表是随电子技术的进步而发展起来的。第一台数字电压表于1952年问世，采用电子管电路控制继电器工作。以后，数字仪表又采用半导体电路。70年代以来随着集成电路的出现，较简单的数字式面板表、小型多用表中只用几块集成电路芯片。80年代已出现具有很高计量性能的微机化数字电表。
数字仪表按用途分为数字电压表、数字频率表、数字功率表、数字相位表、数字多用表等。数字仪表图示数字仪表的典型电路。其中输入电路具有衰减、放大、整形等功能，使被测信号适合于后面的转换电路；转换电路将被测信号进一步变换成正比于该信号的电脉冲数或频率；计数电路记录电脉冲数或测定信号的频率；测量结果由显示电路用数字显示出，或以某种编码形式输出；基准电路产生标准电压值或标准时间间隔，并送入转换电路，以实现被测信号的准确转换；控制电路对上述5个电路实施协调一致的控制,使电表在启动之后自动完成重复测量。转换电路是数字仪表的核心，输入电路和基准电路的质量对准确度有较大的影响。不同的数字仪表具有不同的转换电路，其他电路则大同小异。
数字仪表的准确度高、测量速度快、读数方便、输入阻抗高。有些数字仪表还具有自动量程切换、编码输出、通过接口电路与其他仪表或计算机联结等功能。数字仪表不用指针指示，没有读数视差和估读误差，但存在末位半个字的显示误差。

④ 数字式万用表的基本结构由几部分组成各部分的作用是什么

数字式万用表主要由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。

1、表头的作用：一般由一只A/D（模拟/数字）转换芯片+外围元件+液晶显示器组成，为磁电系测量机构，它只能通过直流，利用二极管将交流变为直流，从而实现交流电的测量。测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示。

2、测量线路的作用：用来将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。由电阻、半导体元件及电池组成。将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。

3、转换开关的作用：用来选择各种不同的测量线路，选择被测电量的种类和量程（或倍率），以满足不同种类和不同量程的测量要求。转换开关一般是一个圆形拨盘，在其周围分别标有功能和量程。

(4)数字仪表盘的核心是什么扩展阅读：

数字式万用表的工作原理

万用表测量电压、电流和电阻功能是通过转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。

转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量，再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。

⑤ 电工仪表的核心是什么

很贴切的形容一下，电气是建筑工程的心脏，仪表是建筑工程的经脉。
简单的说：
电气，涉及整个工程的用电
仪表，涉及整个工程的控制
电气工程包括：变配电所的安装、电气设备的安装、防雷接地的安装、照明安装等等
仪表工程包括：DCS室内的安装、现场仪表（可读式）安装、现场仪表（控制类）安装、阀安装、导压管等等
两者之间也有联系，MCC与DCS的联锁，比如从DCS给出一个脉冲信号，给MCC 指令，让现场加热器进行工作
总之，在一般单位，电气仪表专业是分开，甚至电信专业（即火灾报警类）也是分开的，但是我建议电气仪表不分家，都要学习，有利于你的职业生涯。

⑥ 数字仪表明明更精准，为什么大多数车还是用指针

目前大部分仪表盘都有数显速度的功能，和指针式仪表同时存在于仪表盘上。至于为什么早年汽车上没有数字仪表，都是模拟仪表，也就是机械仪表。机械仪表可以直观准确地显示汽车的当前速度。其次，早期受到传感器采集精度、实时性、可靠性和成本因素的限制。但现在这个条件不再成立。那你还是会有很大的疑问。虽然两种显示方式同时存在，为什么大部分仪表盘还是以指针式仪表为主显示部分，而数字仪表是次要的？即使是老司机，有时候周围环境太吵，不可避免的会瞥一眼转速表。这时指针表的优势是无与伦比的。因为指针表显示的是具体信息，而数字表显示的是抽象信息。人们对具体信息的反应极快，几乎是瞬间的，但对抽象信息的反应却慢了一拍。

80、90年代的日系车很多都用电子数字速度计，但在当时只是昙花一现。10多年后的今天，这一趋势显示出重新流行的迹象。目前很多新车都有这样的设计。但是为什么指针还是主流？指针显示更便宜，应该是主流机型性价比最高的解决方案。对于厂家来说，指针式仪表的设计相对简单，指针由一个小型步进电机控制，led光源通过偏光板和遮光板创造背光效果。目前这种主流机械仪器的成本价不到500元。如果使用液晶仪器，光学液晶屏的价格会比这个价格高，还要加上图形处理单元和UI界面设计，所以成本会更高。

⑦ 数字仪表明明更精准，为什么大多数车还是在用指针

数字仪表明明更精准，为什么大多数车还是在用指针？现在大部分车内仪表盘都是有数显式速率功能的，和指针式仪表盘与此同时存在汽车仪表盘上。那为什么早些年车上并没有数字仪表盘，全是仿真模拟仪表盘，其实就是机械仪表。机械仪表能够形象化清晰地表明车辆的当前速度。次之，初期遭受感应器收集精密度、实用性、稳定性和成本费要素限制。但是现在这些条件不会再创立。那那还是有非常大的疑惑。尽管二种动态显示同时使用，为何绝大多数车内仪表盘还是要以指针式仪表盘为主导表明一部分，而数字仪表盘是不重要的？有时周边环境吵闹，在所难免会瞥一眼时速表。这时候指针表的优势在于前所未有的。由于指针表可以看到详细信息，而数字表可以看到抽象化信息内容。人们对于详细信息反应很快，似乎是一瞬间的，而对抽象化信息内容反应却慢了一拍。

⑧ 万用表或其它仪表测量交流电压的原理是什么

测量交流电压的原理分为几个部分，不同仪表（比如指针式和数字式）部分原理有所不同。
通用部分：

1、整流。将交流电电压整流成为直流电，整流后的直流电压值与交流电压有效值成一定比例关系；

2、分压取样。一般采用串联电阻的形式，因为电阻之间存在固定比例关系，所以从电阻上分压取出来的较低电压值与原电压存在固定的比例关系。
显示部分存在差异，下面分别介绍：

1. 指针式仪表：指针式仪表的核心（即所谓的表头）实质是一个微型电流计，或者称为微安表，仅能测量微安级别的电流（因为表头中的线芯截面积很小），分压取样后的电压值一般很小，通过与表头串联的电阻后，在微安表中流过电流，使微安表表头指针发生偏转，此电流值的大小又与取样电压成比例，通过表盘的刻度就可显示出所测交流电压的大小。
   

2. 数字式仪表：分压取样后的电压需要经过A/D转换（即模拟量/数字量的转换）。数字仪表中有一个标准电压，一般为200mV，取样后的电压与之比较，进行模拟转换，转换后的数字量即体现了取样电压的高低，通过比例换算的设定（即考虑原来整流和取样中电压的比例关系），在显示器上即可显示出所测量交流电压的大小。

⑨ 数字万用表核心是什么

数字万用表的核心是ADC，也就是模拟数字转换器，将输入的模拟量用数字显示出来。
一般的数字万用表，其表头都是200mV的ADC电路。

⑩ 电工仪表的结构是如何的呢

对指针式仪表来说，测量机构是它的核心;对数字仪表来说，数字基本表是它的核心。由测量机构进行放射式联想，可将仪表基本概况一览无余。如指示仪表核心→测量机构→五部分装置→四大系仪表→结构、原理、技术特性、使用注意事项、代表物等。即由指示仪表核心引出测量机构，按照其各部分元件的功能不同进行划分，分为五部分装置。这五部分装置中有三个是力矩装置，由三个力矩的特点及组成元件联想到四大系仪表的结构特点，再由此联想到各类仪表。如:磁电系电流表、电压表、电磁系的电流表及电压表，电动系的功率表、电压表、电流表、频率表、相位表，感应系的电能表。另外，联想到以磁电系为表头(测量机构)的万用表、互感器型钳形电流表，以磁电系比率表为测量机构的兆欧表，以磁电系表头为检流计的单双臂电桥，以电磁系表头为测量机构的钳形电流表等。