一种多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统
技术领域
本发明涉及汽车方向盘技术领域,尤其是涉及一种多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统。
背景技术
目前,多功能方向盘按键开关作为车辆重要的人机交互控制中心,集成多媒体控制和组合仪表信息中心控制,以及智能驾驶相关功能开启与调节,按键开关基本为物理按键,其从早期的模拟量输出,发展成以LIN通讯的数字开关,今天本发明介绍以支持按压,滑动,特殊手势,手写等,采用CAN通讯的、并具有振动反馈数字式触摸开关,通过硬件和软件深度融合,能有效解决没有机械行程触控反馈,显著改善触控体验,尤其针对驾驶场景,为用户提供高效、安全、舒适的用车体验;
针对多功能方向盘按键开关,功能越来越多,交互体验,科技时尚,安全性提升,需要考虑:
1.现有的上市车型方向盘按键开关数量有限,功能单一,不能复用;
2.交互方式单一,只能按压,不支持滑动,特殊手势,通过按压实体开关,开关下方为按压留出行程空间;
3.对于追求品质,科技时尚,没有机械行程的方向盘触摸板开关或是液晶屏触摸板开关,视觉反馈和声音反馈是否足够?是否安全?
4.是否有一种反馈方式可以和动画,声音完美结合,从而增强用户感知?
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统,该系统包括集成式娱乐主机,所述集成式娱乐主机分别与界面交互模块、触控方向盘开关模组相连接,其中:
所述触控方向盘开关模组,用于将按压或滑动的触控坐标采集并发送至所述集成式娱乐主机;
所述集成式娱乐主机,用于将接收的所述触控坐标,结合所述界面交互模块展示的HMI界面交互场景进行解析,产生界面交互变化指令,并发送界面交互变化指令至对应的所述界面交互模块,通过所述界面交互模块呈现对应界面识别渲染结果,同时向所述触控方向盘开关模组发出振动反馈指令,使得所述触控方向盘开关模组产生对应振动反馈逻辑;
所述界面交互模块,用于呈现对应界面识别渲染结果。
进一步地,所述的界面交互模块包括抬头显示器屏、组合仪表屏和中控大屏,所述抬头显示器屏、组合仪表屏和中控大屏分别采用不同的通信协议与所述集成式娱乐主机通信连接。
进一步地,所述的通信协议包括用于方控与集成式娱乐主机的坐标及控制信号的传输,以500kb/s传输串行通讯协议总线的CAN HS-500kb/s通信协议;用于集成式娱乐主机与仪表、抬头显示器的视频、音频及控制信号的传输,以2.5Gbit/s传输串行通讯协议总线的GMSL-2.5Gbit/s通信协议;以及用于集成式娱乐主机与中控大屏的视频、控制信号的传输,以6Gbit/s传输串行通讯协议总线的GMSL2-6Gbit/s通信协议。
进一步地,所述触控方向盘开关模组包括方向盘触摸板以及内置于所述方向盘触摸板中的压力传感器和振动电机,其中:
所述方向盘触摸板,用于接收采集不同交互操作动作所对应的触控坐标;
所述压力传感器,用于在不同情景下根据所述方向盘触摸板上的压力变化,当达到设定阈值时触发振动反馈;
所述振动电机,用于按照对应振动反馈逻辑进行振动。
进一步地,所述振动反馈逻辑包括短按触觉振动反馈逻辑、长按触觉振动反馈逻辑、无效按压触觉振动反馈逻辑、滑动及特殊手势触觉振动反馈逻辑以及手写触觉振动反馈逻辑,其中:
所述短按触觉振动反馈逻辑,具体包括:首先,当所述压力传感器所接收的压力值从0N变化至设定阈值X N时,触发所述振动电机进行振动1次,然后,当所述压力传感器所接收的压力值下降至X-2N时,触发所述振动电机再次振动1次;
所述长按触觉振动反馈逻辑,具体包括:首先,当所述压力传感器所接收的压力值从0N变化至设定阈值X N时,触发所述振动电机进行振动,然后,由所述集成式娱乐主机判定为单次或多次激活事件时,对应触发所述振动电机单次振动或持续振动,最终,当所述压力传感器所接收的压力值下降至X-2N时,触发所述振动电机再次振动;
所述无效按压触觉振动反馈逻辑,具体包括:由所述集成式娱乐主机判定为用户正在操作无效振动场景,即歌曲列表已滑动至最底端,再向下滑动判定为无效滑动时,发动振动指令使得所述方向盘触摸板内的振动电机振动;
所述滑动及特殊手势触觉振动反馈逻辑,具体包括:针对于所述方向盘触摸板上基于手指滑动开始点位置和释放点位置之间的相对坐标,由所述集成式娱乐主机判断识别为滑动操作后触发所述振动电机进行振动,或当于所述方向盘触摸板上通过手指进行特殊手势轨迹操作时,由所述集成式娱乐主机判断识别为特殊手势后触发所述振动电机进行振动;
所述手写触觉振动反馈逻辑,具体包括:针对于所述方向盘触摸板上基于手指手写开始点位置和释放点位置之间的相对坐标,由所述集成式娱乐主机判断识别为手写操作后触发所述振动电机进行振动。
本发明还提供一种基于所述的多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统的触控方向盘控制方法,该方法包括:
获取所述触控方向盘开关模组被触发的按压或滑动的触控坐标;
根据所述触控坐标,结合所述界面交互模块展示的HMI界面交互场景,于所述集成式娱乐主机中进行解析,产生界面交互变化指令,并发送界面交互变化指令至对应的所述界面交互模块,通过所述界面交互模块呈现对应界面识别渲染结果,同时向所述触控方向盘开关模组发出振动反馈指令,使得所述触控方向盘开关模组产生对应振动反馈逻辑。
进一步地,于该触控方向盘控制方法中,所述触控方向盘开关模组包括方向盘触摸板以及内置于所述方向盘触摸板中的压力传感器和振动电机,其中:
所述方向盘触摸板,用于接收采集不同交互操作动作所对应的触控坐标;
所述压力传感器,用于在不同情景下根据所述方向盘触摸板上的压力变化,当达到设定阈值时触发振动反馈;
所述振动电机,用于按照对应振动反馈逻辑进行振动。
进一步地,于该触控方向盘控制方法中,所述的界面交互模块包括抬头显示器屏、组合仪表屏和中控大屏,所述抬头显示器屏、组合仪表屏和中控大屏分别采用不同的通信协议与所述集成式娱乐主机通信连接,所述的通信协议包括用于方控与集成式娱乐主机的坐标及控制信号的传输,以500kb/s传输串行通讯协议总线的CAN HS-500kb/s通信协议;用于集成式娱乐主机与仪表、抬头显示器的视频、音频及控制信号的传输,以2.5Gbit/s传输串行通讯协议总线的GMSL-2.5Gbit/s通信协议;以及用于集成式娱乐主机与中控大屏的视频、控制信号的传输,以6Gbit/s传输串行通讯协议总线的GMSL2-6Gbit/s通信协议。
进一步地,于该触控方向盘控制方法中,所述振动反馈逻辑包括短按触觉振动反馈逻辑、长按触觉振动反馈逻辑、无效按压触觉振动反馈逻辑、滑动及特殊手势触觉振动反馈逻辑以及手写触觉振动反馈逻辑,其中:
所述短按触觉振动反馈逻辑,具体包括:首先,当所述压力传感器所接收的压力值从0N变化至设定阈值X N时,触发所述振动电机进行振动1次,然后,当所述压力传感器所接收的压力值下降至X-2N时,触发所述振动电机再次振动1次;
所述长按触觉振动反馈逻辑,具体包括:首先,当所述压力传感器所接收的压力值从0N变化至设定阈值X N时,触发所述振动电机进行振动,然后,由所述集成式娱乐主机判定为单次或多次激活事件时,对应触发所述振动电机单次振动或持续振动,最终,当所述压力传感器所接收的压力值下降至X-2N时,触发所述振动电机再次振动;
所述无效按压触觉振动反馈逻辑,具体包括:由所述集成式娱乐主机判定为用户正在操作无效振动场景,即歌曲列表已滑动至最底端,再向下滑动判定为无效滑动时,发动振动指令使得所述方向盘触摸板内的振动电机振动;
所述滑动及特殊手势触觉振动反馈逻辑,具体包括:针对于所述方向盘触摸板上基于手指滑动开始点位置和释放点位置之间的相对坐标,由所述集成式娱乐主机判断识别为滑动操作后触发所述振动电机进行振动,或当于所述方向盘触摸板上通过手指进行特殊手势轨迹操作时,由所述集成式娱乐主机判断识别为特殊手势后触发所述振动电机进行振动;
所述手写触觉振动反馈逻辑,具体包括:针对于所述方向盘触摸板上基于手指手写开始点位置和释放点位置之间的相对坐标,由所述集成式娱乐主机判断识别为手写操作后触发所述振动电机进行振动。
本发明还提供一种汽车,该汽车包括所述的多手势交互带有振动反馈触控方向盘控制系统。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本智能触控方向盘控制系统可以通过按压和多手势,指示车辆执行你想要的操作,通过此触控方向盘控制面板,就能在不同的交互场景中执行各种不同的操作,交互方式包括左右方向盘按键开关短按,长按,左右滑动,上下滑动,特殊手势和手写功能,集成相关功能不仅包括方向盘高度,外后视镜,抬头显示器的调节等驾驶相关功能,还包括多媒体,空调,语音,电话,导航,智能驾驶调节,反馈方式包括触觉振动反馈,视觉反馈,声音反馈,支持全生命周期功能迭代增加;
(2)本发明扩展了物理按键开关的功能;
(3)交互方式丰富,支持点按,长按,左右滑动,上下滑动,惯性滑动,特殊手势,操作时有趣味性和科技感;
(4)支持手写,更方便快捷的搜素到歌曲名和通讯录人名,导航地名;
(5)同现有的物理按键开关相比,本发明因为没有物理间隙,增强了方向盘控制开关防溅抗水防尘性能;
(6)使用不同的振动强度代替了之前的按压,让体验变得更加微妙;
(7)对于不同的界面元素(填充块/进度条,开关/滑块),会在用户与其交互成功的一瞬间,会随着音效产生与之完全同步的振动,瞬间给用户一种心灵上的迷之爽快;
(8)本发明触觉振动反馈是对视觉、听觉效果的强化和补充,能提升用户感官体验;
(9)本发明方向盘触摸板支持全生命周期功能迭代增加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中的系统网络拓补图;
图2为本发明实施例中的系统逻辑框图;
图3为本发明实施例中的短按触觉振动反馈逻辑示意图,其中,图3(a)为短按事件示意图,图3(b)为短按触觉反馈分解示意图;
图4为本发明实施例中的长按触觉振动反馈逻辑示意图,其中,图4(a)为长按事件示意图,图4(b)为长按触觉反馈分解示意图;
图5为本发明实施例中的无效按压触觉振动反馈逻辑示意图,其中,图5(a)为无效事件示意图,图5(b)为歌曲列表示意图,图5(c)为无效触觉反馈分解示意图;
图6为本发明实施例中的滑动及特殊手势触觉振动反馈逻辑示意图,其中,图6(a)为滑动和特殊手势事件示意图,图6(b)为滑动和特殊手势确认分解触觉反馈分解示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明针对现有上市车型方向盘按键开关按键数量有限,功能单一等特点,提供方向盘触摸板(液晶屏/玻璃,复合材料/模内镶件注塑下同),支持在不同交互场景中能执行各种不同的操作,不仅支持按压和滑动,还具备手写功能;
现有方向盘按键交互方式单一,仅用力按压实体开关,本发明提供方向盘触摸板能解决没有机械行程空间,交互方式丰富,支持点按,长按,左右滑动,上下滑动,惯性滑动,操作时有趣味性和科技感;同时本发明具有触觉振动反馈,能给指尖提供真实的触觉反馈;
本发明中方向盘触摸板下有压力传感器,一个面板下可设置1个,2个或多个压力传感器,此处不限压力传感器的数量,用以区分按压还是滑动,当用户按压触控板时,按压力从小到大到达设定阈值时触发振动反馈,释放时检测到压力从大到小到达设定阈值时触发振动反馈;
本发明由方向盘触摸板是通过检测触摸点或滑动区域,将其坐标值传给集成式娱乐主机,娱乐主机将收到的坐标值结合当前的HMI场景进行解析,并控制相应的操作,同时发出振动反馈指令,让方向盘触摸板内振动电机振动;
本发明方向盘触摸板内的线性电机能提供较轻的振动,中度振动,重度振动等三种不同强度的振动选择,用户可以通过中控大屏设置;同时本发明方向盘触摸板释放振动反馈可以被选择是否使用,即a:仅按压振动,b:按压振动+释放振动,用户可以通过中控大屏设置;本发明方向盘触摸板支持全生命周期功能迭代增加。
具体实施例
1)系统网络拓扑图:
基于场景振动反馈原理:如图1所述的系统网络拓扑图,左、右侧触控方向盘开关模组通过CAN总线,将按压或滑动触控坐标发送给集成式娱乐主机,集成式娱乐主机将收到的坐标值结合当前抬头显示器,组合仪表屏内交互场景进行解析,并控制相应的操作,同时发出振动反馈指令,让方向盘触摸板内振动电机振动;
系统网络具体技术细节如下:
集成式娱乐主机:控制车内中控大屏,抬头显示器屏和组合仪表屏,通过左右侧触控方向盘开关模组进行调节;
CAN HS-500kb/s:一种以500kb/s传输串行通讯协议总线,主要应用于控制信号的传输;
GMSL-2.5Gbit/s:一种以2.5Gbit/s传输串行通讯协议总线,主要用于视频,音频和控制信号的传输;
GMSL2-6Gbit/s:一种以6Gbit/s传输串行通讯协议总线,主要用于视频,音频和控制信号的传输;
APP:第三方应用程序
UART:一种通用串行数据总线,用于异步通信。
IPCL协议:一般用IPCL协议进行CAN信号到字符串信号的转换,以上字符串信号经过Carservice或App的解析后,转成文字或者图像的界面供用户选择和使用,这样就把原始CAN信号转成用户能够看得懂的文字或图像。
QNX:一种微内核实时操作系统;
Android:一种基于Linux内核(不包含GNU组件)的自由及开放源代码的操作系统。
软件Buffer:软件缓存;
2)系统逻辑框图:
点按,上下滑动,左右滑动识别是在集成式娱乐主机底层系统完成,算法的思路是:识别出方向盘触摸板“按下”,“抬起”位置坐标,计算两个位置的相对坐标来判断点按还是滑动,以及滑动的方向,主要通过图2中左侧虚线框,Input HMI接收到点按或滑动坐标,并把识别后的信息通过IPCL协议传到QNX系统中的System HMI,System HMI将数据处理后发到仪表或抬头显示器的HMI模块,最后将识别结果渲染在对应的显示屏上;
对于手写及特殊手势,轨迹及识别,使用图2中右侧Android端的APP提供的输入法,Input HMI将方控发过来的原始触摸点不做识别,通过UART发送给Android的SystemHMI,APP通过定制化的接口获取手写的信息并识别,识别的文字信息通过System HMI传回QNX端,轨迹信息直接渲染在软件Buffer上,QNX端获取识别后的文字信息,做相应处理渲染在仪表和抬头显示器的通道上,软件Buffer上的轨迹信息会通过共享存储的方式作为软件通道和仪表或抬头显示器通道做显示叠加,一起呈现在仪表或抬头显示器上;
3)触觉反馈实现方案
1、短按触觉反馈
主要用在某项功能开启/取消,确认或短按调节,如语音激活/取消,音乐多媒体播放,暂停,外后视镜的折叠/打开调节,短按触觉反馈:按压振动1次,释放振动1次。
短按事件由方向盘触控板根据自身压力值变化判断,具体实现过程如下:
用户按压时,触控板压力从0N(牛)到设定阈值(X)N时,振动1次;
用户释放时,触控板压力降到设定阈值(X-2)N时,振动1次,如图3(a)所示;
短按触觉反馈,当用户在T0时刻按压时,触控板内的压力传感器接受到压力值由小到大的变化,当压力值从0N到设定阈值(X)N时,触控板内的振动电机开始振动,持续T1时刻后,用户开始释放,当压力值降到设定阈值(X-2)N时,此时经历的时长为T2,触控板内的振动电机再次开始振动,振动时长为T3,如图3(b)所示。
2、长按触觉反馈
长按触觉反馈主要分为二类:长按过程中单次事件和多次事件激活,单次事件激活主要用在智能驾驶功能激活,抬头显示器调节复位等功能,交互界面上有填充块/进度条,用户按压后,按住保持,待填充块/进度条填充完,此时功能激活,振动反馈;多次事件激活主要用于外后视镜位置调节,抬头显示器位置调节,方向盘管柱位置调节,如图4(a)所示;
长按单次事件激活触觉反馈:按压振动1次,事件激活振动1次,释放振动1次。
长按多次事件激活触觉反馈:按压振动1次,事件激活持续振动直至释放,释放振动1次。
长按事件压下触觉和释放触觉与短按事件一致,均由方向盘触控板根据自身压力值变化判断,但长按事件中,按住保持,单次和多次激活事件均由集成式娱乐主机判断,并发振动指令给触控板,如图4(b)所示,振动时长T3是由集成式娱乐主机发振动指令触发的;
3、无效按压触觉反馈
区分正常按压,用户操作触控板时,如图5(a)所示,遇到无效事件后,触发振动反馈,并传达用户操作了“错误”的信息,如图5(b)所示,歌曲列表已经到最底端,再按向下键,就会触发“无效”操作振动反馈;
其触发无效事件由集成式娱乐主机基于当前HMI界面进行识别,触发,由触控板振动。其过程与长按触觉反馈过程大致相同,不同在于长按触发事件激活周期较长,待填充块/进度条填充完,此时功能激活,才能振动反馈1次,而无效振动事件由用户按压,集成式娱乐主机识别到无效振动,则会持续给触控板发反馈指令,让触控板持续振动,直到用户释放为止,如图5(c)所示。
4、滑动及特殊手势触觉反馈
滑动和特殊手势分解如图6(a)所示,如上文所述,滑动识别通过计算滑动开始点和释放点两个位置的相对坐标来判断,当此命令有效时进行振动反馈;当用户操作特殊手势时,如通过手指进行“○”,“√”,“Z”,“N”等,当此手势完成时,触发相应操作,触摸板进行振动反馈;
滑动事件和特殊手势事件,集成式娱乐主机底层系统会收到方控的连续坐标,即下图中判断为有效命令后,集成式娱乐主机发振动指令给触控板,振动时长为T2,如图6(b)所示;
5、手写触觉反馈
手写触觉反馈同滑动。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。