用戶體驗(yàn)一般是指用戶在使用產(chǎn)品過程中的主觀感受，定義了用戶在特定環(huán)境中與系統(tǒng)交互的整體作用。在汽車領(lǐng)域，面對座艙內(nèi)各種互動(dòng)方式，用戶體驗(yàn)評估可以幫助制造商選擇更好地滿足用戶需求的設(shè)計(jì)方案，對提高用戶滿意度和降低制造商投資風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。然而，用戶體驗(yàn)的不確定性和模糊性也成為該領(lǐng)域研究人員面臨的巨大挑戰(zhàn)。通過客觀數(shù)據(jù)對用戶主觀評價(jià)進(jìn)行分析已逐漸成為用戶體驗(yàn)研究的主流。近年來，個(gè)體的生理信號(hào)（包括腦電信號(hào)、心電信號(hào)、肌電信號(hào)等）在評估人體工程學(xué)和其他領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，例如，在汽車駕駛中，利用生理信號(hào)反饋改進(jìn)人機(jī)交互設(shè)備，提高駕駛安全性。此外，在汽車舒適性、汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)、儀表接口設(shè)計(jì)等方面，生理信號(hào)的評測應(yīng)用也在增加。

在用戶進(jìn)行交互體驗(yàn)的過程中收集其腦電信號(hào)，關(guān)聯(lián)其主觀評價(jià)，并且使用一種新的分析方法，結(jié)合主觀和客觀、定性和定量等多個(gè)角度搭建一個(gè)更完整的用戶體驗(yàn)評估，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供更科學(xué)的依據(jù)。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

被試通過觸覺交互模塊在人機(jī)界面中選擇相應(yīng)的功能。在被試感覺和生理信號(hào)收集模塊中，分別收集存在和不存在振動(dòng)模式下被試的腦電圖信號(hào)和主觀評價(jià)。在信號(hào)處理模塊中，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理、特征命名和信號(hào)分析后，將腦電圖信號(hào)與主觀、客觀融合判斷模塊的主觀體驗(yàn)進(jìn)行綜合比較，從而獲得有/無振動(dòng)模式的汽車用戶體驗(yàn)。

3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了獲得更接近實(shí)際駕駛情況的腦電圖信號(hào)，我們構(gòu)建了一個(gè)如圖2所示的模擬駕駛環(huán)境。觸覺交互模塊位于座椅右側(cè)，主顯示器在實(shí)驗(yàn)過程中播放駕駛畫面。該筆記本與觸覺交互模塊相連接，顯示交互界面。被試通過觸覺交互模塊控制界面中的光標(biāo)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)選擇相應(yīng)的功能。實(shí)驗(yàn)采用ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái) V3.0 采集腦電信號(hào)。

3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)選取22名不同駕駛年齡的受試者。向被試解釋如何使用本實(shí)驗(yàn)的操作對象（觸覺交互模塊），并練習(xí)用食指移動(dòng)光標(biāo)，直到其可以順利進(jìn)行。然后為被試佩戴腦電帽，確保設(shè)備正常運(yùn)行，在正式實(shí)驗(yàn)開始前被試靜坐1-2分鐘以排除情緒干擾。

4.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

計(jì)算并整理出22名被試在任務(wù)期間的平均功率譜密度，得到兩組實(shí)驗(yàn)的平均值，得到22個(gè)不同頻段的腦電圖信號(hào)的平均功率譜密度。對振動(dòng)模式和非振動(dòng)模式的結(jié)果進(jìn)行劃分，并計(jì)算兩種模式下所有被試的主觀評價(jià)。

4.2 數(shù)據(jù)分類

根據(jù)主觀評價(jià)，對被試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。1表示對振動(dòng)的偏好，2表示對非振動(dòng)的偏好。計(jì)算了各類的平均值，兩種模態(tài)的結(jié)果如圖3所示。

4.3 數(shù)據(jù)驗(yàn)證

基于第1類（對振動(dòng)的偏好）的綜合觀測結(jié)果，提出了一個(gè)假設(shè)：當(dāng)用戶對某一模式有相對偏好時(shí)，該模式下其α、β、θ、δ、γ波段的功率譜密度較小。在第2類（無振動(dòng)偏好）中，無振動(dòng)模式下α、β、θ、γ四個(gè)波段的平均功率譜密度小于有振動(dòng)時(shí)，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述假設(shè)中四個(gè)波段規(guī)律的正確性。

4.4 數(shù)據(jù)分析和總結(jié)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，θ和γ波段符合假設(shè)的被試數(shù)量最多，而δ波的數(shù)量最小。雖然有很多受試者的γ波符合規(guī)律，但根據(jù)實(shí)際測量和計(jì)算，在有振動(dòng)和無振動(dòng)的兩種模式下，γ波段的平均功率譜密度沒有顯著差異。因此，本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是，在人車觸覺交互體驗(yàn)中，有無振動(dòng)的交互設(shè)計(jì)的腦電信號(hào)的平均功率存在差異，當(dāng)α、β、θ、γ波段的平均功率譜密度較小時(shí)，表明該模式存在相對偏好。在本實(shí)驗(yàn)中，θ波的差異很明顯，精度較高（72.7%）。

本文通過分析人車觸覺交互過程中用戶的腦電信號(hào)與主觀感受之間的相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)了主觀評價(jià)和客觀數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的用戶體驗(yàn)評價(jià)方法。整個(gè)實(shí)驗(yàn)包括模擬駕駛場景的構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、腦電圖信號(hào)采集、信號(hào)預(yù)處理、特征提取與分析等方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的交互作用經(jīng)驗(yàn)下，腦電信號(hào)各波段的功率譜密度都會(huì)有一定程度的變化。在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用戶對某種交互模式有相對偏好時(shí)，腦電圖信號(hào)的α、β、θ、γ波段的功率譜密度會(huì)有一定程度的降低，其中θ波段最為明顯。因此，在對同類產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)時(shí)，采用本文中的評價(jià)方法，結(jié)合用戶的腦電信號(hào)特征和主觀評價(jià)，可以為評價(jià)用戶的互動(dòng)體驗(yàn)提供更科學(xué)的依據(jù)。

【2】Mikhail A. Lebedev, Miguel A. L. Nicolelis. Brain-Machine Interfaces: From Basic Science to Neuroprosthesis and Neurorehabilitation[J]. Physiological Reviews,2017,97(2):767-837

【3】ROBINSON J, LANIUS C, WEBER R. The Past, Present, and Future of UX Empirical Research[J]. Communication Design Quarterly Review, 2018, 5(3):10-23.