多模态驱动下的驾驶舱设计感性评价

更新时间：2025-06-27

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在万米高空之上，公务机驾驶舱不仅是飞行控制中心，更是飞行员与飞机"对话"的空间。传统设计只关注功能是否合理，但最新研究表明，驾驶舱的“颜值"和“氛围"同样影响着飞行安全——这就是感性工学带来的设计革命。

来自南京航空航天大学等高校的研究团队采用感性工学方法，结合多模态生理与行为测量技术，构建了公务机驾驶舱内饰布局的九维感性评价模型。通过眼动追踪、面部表情分析和主观评价的同步测量，揭示了设计特征与飞行员情感反应的量化映射关系，为驾驶舱人因工程设计提供了实证依据。

从“能用"到“好用"：驾驶舱设计的新维度

随着全球经济的快速发展和出行需求的不断增长，公务机作为一种高效、舒适、安全的交通工具，其市场需求日益扩大。公务机不仅需要满足基本的飞行功能，还需为飞行员和乘客提供优质的乘坐体验和操作环境。驾驶舱作为飞行员操作和控制飞机的核心区域，其内饰布局设计直接影响到飞行员的情景意识、决策能力以及飞行安全与效率。

在传统的设计理念中，驾驶舱的设计更多侧重于物理逻辑和功能性，通过收集飞行员的动静态尺寸、能力等数据来优化设计，使之适合人体工程学需求。然而，随着“以人为中心"设计理念的兴起，人们逐渐认识到飞行员的心理和情绪状态对飞行安全同样至关重要。

感性工学（Kansei Engineering）作为一种关注用户情感和感知的设计方法，开始被引入到驾驶舱内饰布局设计中，以实现功能与情感的双重优化。在航空领域，驾驶舱的实体层（形态美学）、秩序层（功能逻辑）与氛围层（环境感知）共同构成飞行员的情境认知基础。

本研究旨在通过感性工学方法，对公务机驾驶舱内饰布局设计进行感性评价，挖掘飞行员的潜在需求，以优化驾驶舱内饰布局设计，从而提升飞行员的情景意识和决策能力，保障飞行安全，同时提高飞行体验的舒适性和满意度。

多维感性评价实验

首先，通过网络检索收集公务机驾驶舱图片，筛选出符合要求的42款机型图片，构建驾驶舱内饰布局样本库。对图片进行灰度处理、边缘检测等预处理，提取内饰布局主体造型线，形成标准化样本库（图1）。

然后，搜集并凝练描述公务机驾驶舱内饰布局的感性意象词汇，通过层次聚类法（AHC）降维，得到14组感性意象词汇。从“表象→抽象→意象"三个层次定义构建“实体层—秩序层—氛围层"三个评价维度的感性意象空间。

最后，开展多维感性评价实验。实验指标选取主观评价（李克特量表）、眼动（注视时间、热区图等）、面部表情（效价值）三个维度。共招募27名飞行专业大学生进行实验，针对每张样本图片设计三阶段的“观察—评价"实验任务，获取被试的主观评价、眼动及面部表情数据（图2）。

研究中使用诺达思的面部表情分析系统（FaceReader）记录被试在观察公务机驾驶舱内饰布局图片时的面部表情反应，获取其情绪效价值，如正面情绪、负面情绪或中性情绪，为感性评价提供客观依据。

此外，使用诺达思的行为观察记录分析系统（The Observer XT）记录被试在观察驾驶舱内饰布局图片时的行为反应，包括注视点、头部移动等，为感性评价提供行为层面的支持。其中，对于多模态数据的同步问题，通过FaceReader和The Observer XT的配合使用，研究能够将面部表情数据与其他生理测量数据（如眼动数据）进行同步和对齐，确保多源异构数据的准确性和一致性，为感性评价提供更全面、更深入的支持。

面部表情分析系统 (FaceReader)

面部表情分析系统是用于自动分析面部表情的可靠的专业软件，可以识别六个基本情绪：快乐，悲伤，愤怒，惊讶，害怕和EX，也可以识别“中立"状态并识别“蔑视"表情。除此之外，系统还可以提供情感态度分析（感兴趣，困惑和无聊等），心率，视线方向，效价和唤醒度，个人特征（如性别，年龄）等数据。无论您的测试参与者是婴儿，儿童，成人还是老年人，面部表情分析系统都会根据您的需要，调整至适合的分析模型。

驾驶舱设计的「感性地图」

研究融合主观评价、眼动、面部表情三个指标的数据，从“实体层—秩序层—氛围层"三个评价维度成功构建九维感性评价模型（NDKEM）（图3）。实验结果表明，该模型能够有效地量化飞行员的感性认知评价信息，为驾驶舱内饰布局设计的优化提供科学依据。

通过模型分析的结果表明，当前市场公务机驾驶舱内饰布局设计的感性评价在实体层和秩序层较高，彰显了形态美学以及与功能映射的优质性；而氛围层的感性评价分值整体偏低，表明驾驶舱意象氛围的塑造尚有较大优化空间，为后续的设计优化指明了方向。

此外，综合评价结果表明，样本中内饰布局设计感性评价较好的为P39，最劣的为P02（图4），两者设计风格差异明显，为设计优化提供了直观的对比参考。

建立设计特征与感性评价的映射关系，进一步探究内饰布局设计特征形成不同感性评价的原因。眼动热区图与兴趣区显示被试注视区域集中于风挡区及T型区，在整体层提取其轮廓线定义驾驶舱内饰布局设计特征。以公务机P24为例，提取整体层设计特征（图5）：L1为风挡区上部线条，L2为风挡区下部线条，L3为T型区线条。结果分析表明，线条的趋势（上、下、平）、样式（阶梯式、平滑式）及属性（直、曲、直曲结合）均会影响感性评价。

进一步从细节层面分析，造型线细节特征如控制顶点坐标、形态转折点位置（图6）也会对感性评价产生影响。例如，实体层感性评价与V3、V7、V14呈正相关，究其原因，形态转折点出现较晚，使得初始线条保持了良好的流畅感，塑造了视觉上的连贯性,进而提高了实体层维度的感性评价。

这些结果均能表达各设计特征要素优化的实际物理意义，从而为预测公务机驾驶舱内饰布局设计优化方向，从工程角度提出系统的优化设计知识。

云端之上的感性科学

本研究通过感性工学方法，对公务机驾驶舱内饰布局设计进行了系统的感性评价，挖掘了飞行员的潜在需求，为驾驶舱内饰布局的优化设计提供了科学依据。

通过融合主观评价、眼动、面部表情三个维度的数据，构建了九维感性评价模型，提高了感性评价结果的客观性和准确性，使得设计者能够更全面地了解飞行员的感性认知评价信息，为设计优化提供更有力的支持。这使得驾驶舱设计不再局限于物理逻辑和功能性，而是更加注重飞行员的感受和体验，实现了功能与情感的双重优化。

此外，研究揭示了驾驶舱内饰布局设计特征与感性评价之间的映射关系，为设计优化提供了具体的方向和依据。使得设计者能够更有针对性地调整设计特征，提高飞行员的感性满意度和飞行体验。

参考文献

陆蔚华, 姜冠岳, 刘雨婷, 张益茬, & 张执南. (2024). 公务机驾驶舱内饰布局设计感性评价. 计算机集成制造系统, 30(1), 28.

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