多模態(tài)驅動下的駕駛艙設計感性評價

更新時間：2025-06-27

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在萬米高空之上，公務機駕駛艙不僅是飛行控制中心，更是飛行員與飛機"對話"的空間。傳統設計只關注功能是否合理，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——這就是感性工學帶來的設計革命。

來自南京航空航天大學等高校的研究團隊采用感性工學方法，結合多模態(tài)生理與行為測量技術，構建了公務機駕駛艙內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，揭示了設計特征與飛行員情感反應的量化映射關系，為駕駛艙人因工程設計提供了實證依據。

從“能用"到“好用"：駕駛艙設計的新維度

隨著全球經濟的快速發(fā)展和出行需求的不斷增長，公務機作為一種高效、舒適、安全的交通工具，其市場需求日益擴大。公務機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的核心區(qū)域，其內飾布局設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。

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

感性工學（Kansei Engineering）作為一種關注用戶情感和感知的設計方法，開始被引入到駕駛艙內飾布局設計中，以實現功能與情感的雙重優(yōu)化。在航空領域，駕駛艙的實體層（形態(tài)美學）、秩序層（功能邏輯）與氛圍層（環(huán)境感知）共同構成飛行員的情境認知基礎。

本研究旨在通過感性工學方法，對公務機駕駛艙內飾布局設計進行感性評價，挖掘飛行員的潛在需求，以優(yōu)化駕駛艙內飾布局設計，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，通過網絡檢索收集公務機駕駛艙圖片，篩選出符合要求的42款機型圖片，構建駕駛艙內飾布局樣本庫。對圖片進行灰度處理、邊緣檢測等預處理，提取內飾布局主體造型線，形成標準化樣本庫（圖1）。

然后，搜集并凝練描述公務機駕駛艙內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"三個層次定義構建“實體層—秩序層—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)大學生進行實驗，針對每張樣本圖片設計三階段的“觀察—評價"實驗任務，獲取被試的主觀評價、眼動及面部表情數據（圖2）。

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

此外，使用諾達思的行為觀察記錄分析系統（The Observer XT）記錄被試在觀察駕駛艙內飾布局圖片時的行為反應，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)數據的同步問題，通過FaceReader和The Observer XT的配合使用，研究能夠將面部表情數據與其他生理測量數據（如眼動數據）進行同步和對齊，確保多源異構數據的準確性和一致性，為感性評價提供更全面、更深入的支持。

面部表情分析系統 (FaceReader)

面部表情分析系統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EX，也可以識別“中立"狀態(tài)并識別“蔑視"表情。除此之外，系統還可以提供情感態(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）等數據。無論您的測試參與者是嬰兒，兒童，成人還是老年人，面部表情分析系統都會根據您的需要，調整至適合的分析模型。

駕駛艙設計的「感性地圖」

研究融合主觀評價、眼動、面部表情三個指標的數據，從“實體層—秩序層—氛圍層"三個評價維度成功構建九維感性評價模型（NDKEM）（圖3）。實驗結果表明，該模型能夠有效地量化飛行員的感性認知評價信息，為駕駛艙內飾布局設計的優(yōu)化提供科學依據。

通過模型分析的結果表明，當前市場公務機駕駛艙內飾布局設計的感性評價在實體層和秩序層較高，彰顯了形態(tài)美學以及與功能映射的優(yōu)質性；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)的設計優(yōu)化指明了方向。

此外，綜合評價結果表明，樣本中內飾布局設計感性評價較好的為P39，最劣的為P02（圖4），兩者設計風格差異明顯，為設計優(yōu)化提供了直觀的對比參考。

建立設計特征與感性評價的映射關系，進一步探究內飾布局設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)域集中于風擋區(qū)及T型區(qū)，在整體層提取其輪廓線定義駕駛艙內飾布局設計特征。以公務機P24為例，提取整體層設計特征（圖5）：L1為風擋區(qū)上部線條，L2為風擋區(qū)下部線條，L3為T型區(qū)線條。結果分析表明，線條的趨勢（上、下、平）、樣式（階梯式、平滑式）及屬性（直、曲、直曲結合）均會影響感性評價。

進一步從細節(jié)層面分析，造型線細節(jié)特征如控制頂點坐標、形態(tài)轉折點位置（圖6）也會對感性評價產生影響。例如，實體層感性評價與V3、V7、V14呈正相關，究其原因，形態(tài)轉折點出現較晚，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,進而提高了實體層維度的感性評價。

這些結果均能表達各設計特征要素優(yōu)化的實際物理意義，從而為預測公務機駕駛艙內飾布局設計優(yōu)化方向，從工程角度提出系統的優(yōu)化設計知識。

云端之上的感性科學

本研究通過感性工學方法，對公務機駕駛艙內飾布局設計進行了系統的感性評價，挖掘了飛行員的潛在需求，為駕駛艙內飾布局的優(yōu)化設計提供了科學依據。

通過融合主觀評價、眼動、面部表情三個維度的數據，構建了九維感性評價模型，提高了感性評價結果的客觀性和準確性，使得設計者能夠更全面地了解飛行員的感性認知評價信息，為設計優(yōu)化提供更有力的支持。這使得駕駛艙設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，實現了功能與情感的雙重優(yōu)化。

此外，研究揭示了駕駛艙內飾布局設計特征與感性評價之間的映射關系，為設計優(yōu)化提供了具體的方向和依據。使得設計者能夠更有針對性地調整設計特征，提高飛行員的感性滿意度和飛行體驗。

參考文獻

陸蔚華, 姜冠岳, 劉雨婷, 張益茬, & 張執(zhí)南. (2024). 公務機駕駛艙內飾布局設計感性評價. 計算機集成制造系統, 30(1), 28.

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