0 引言

伴随汽车“三化”技术快速发展，座舱内饰告别传统定位，全面向智能交互终端升级，智能场景与交互设计愈发关键。现有传统遮阳板结构与功能老旧，手动操作、遮光局限大，强光眩光问题突出。经过智能化升级的遮阳板，既优化了基础遮光性能，又拓展出多项附加功能，是智能座舱的重要配套产品。对其进行开发与交互设计研究，有着显著的实际应用意义。

1 国内外研究现状

2020年博世提出Virtual Visor虚拟遮阳板概念，如图1所示。其采用通体透明LCD屏，区别于传统不透光款式，放下后不会遮挡驾驶视野。宝马、奔驰等车企尝试把柔性显示、氛围灯集成至遮阳板，丰富副驾娱乐体验；特斯拉等品牌搭载感光、电动调节组件，完成初步智能化升级。国内研究主要围绕结构改良、功能集成展开。整体而言，现有产品仅做功能叠加，缺少与座舱域控的深度联动，交互方式简单，尚未形成成熟的“感知－决策－交互”体系。

图1 博世虚拟遮光板概念

2 研究内容与技术路线

面对眩光问题，现有的解决方案存在明显的局限性。传统的手动遮阳板操作不便且视野受限，无法精准定位眩光位置，更没有考虑到驾驶员的实际感受。基于以上挑战，智能化遮阳板方案有三个核心目标：①提升驾驶安全性，通过精准防眩来保障行车安全；②增强驾驶舒适性，让驾驶员无须分心操作；③实现人性化的智能控制，真正做到“人车合一”。

为了实现这些目标，整个过程需要一条完整的技术路线，从多源数据采集开始，经过数据融合、眩光识别及驾驶员状态评估，最终通过智能决策来控制执行机构，实现自动调光和主动遮光。这是一个闭环的智能控制系统。因此，本文主要研究内容包括：①智能座舱场景下遮阳板用户需求与场景分析；②智能化遮阳板总体技术架构与关键技术开发；③面向驾驶安全的多模态交互设计与场景化策略；④原型实现、测试验证与结果分析。

3 用户需求与典型场景分析

首先通过问卷与用户访谈，总结用户核心需求和典型场景需求。

3.1 用户需求调研

（1）遮光性能需求：可应对多方向眩光，调节精准，不遮挡必要视野。

（2）操作安全需求：减少手动操作，降低驾驶分心，支持非接触控制。

（3）智能体验需求：可自动识别光照强度和方向，主动调节，无须频繁干预。

（4）拓展功能需求：副驾遮阳板可具备美颜化妆镜、信息显示和氛围灯联动等功能。

3.2 典型场景需求

（1）高速巡航场景：强光持续直射，需自动、稳定、无感遮光。

（2）城市道路场景：光照频繁变化，需快速响应，支持便捷调节。

（3）日出日落场景：低角度眩光强烈，需大范围、分区精准遮光。

（4）夜间行车场景：能够及时防对向远光眩光，同时不影响观察路况。

（5）副驾休闲场景：兼顾化妆、补光及轻度信息显示等功能。

基于以上调研分析，智能化遮阳板应具备自适应调光、多区域控制、多模态交互和座舱系统协同等四大核心能力。

4 智能化遮阳板总体开发

4.1 总体技术架构

本文设计四层架构，系统实现“环境感知－智能决策－执行调节－交互反馈”的闭环控制，如图2所示。

图2 架构关系示意

（1）感知层：由各类传感器组成，负责全天候环境数据采集与实时监测。

（2）决策层：基于ECU或高性能处理器，运行数据融合、眩光识别及核心决策算法。

（3）执行层：包含电致变色调光面板、电动调节机构、侧遮光翼、补光灯和显示模块等，精准执行遮光动作。

（4）交互层：通过语音、手势、触控及视觉等信号反馈，实现人车合一。

4.2 关键技术研究

4.2.1 自适应光学调光技术

PDLC（聚合物分散液晶）是实现智能遮阳板无级调光的核心材料。PDLC薄膜由上下两层透明导电ITO电极与中间的聚合物-液晶复合层组成。未施加电场时，液晶微滴随机排列，折射率与聚合物不匹配，光线发生散射，薄膜呈雾白遮光状态。施加足够强度的交流电压（通常为几十伏，频率50～100Hz）后，液晶分子沿电场方向定向排列，折射率与聚合物匹配，光线可直接透过，呈现透明状态。通过调节电压可实现0～100%连续调光，响应时间小于100ms。

为明确选型依据，将PDLC与EC（电致变色）、SPD（悬浮粒子）两种主流车载调光膜进行对比，结果如表1所示。

综合对比可知，PDLC响应速度快、柔性好、分区驱动易实现且成本适中，完全满足车载遮阳板工程化需求，因此选用PDLC作为核心调光材料。

4.2.2 多传感器融合感知

系统依托多源传感器融合架构，整合环境光、太阳高度角和视线追踪等数据，结合阈值判断与逻辑运算，实时识别眩光强度与位置，控制遮阳板分区调光、动态遮挡，实现基础主动防眩。系统还联动驾驶员监测系统（DMS），检测眼部状态、眨眼频率等信息，评估眩光干扰程度，搭建闭环反馈控制，形成兼顾自适应、人性化与安全性的遮光策略，提升驾乘舒适与行车安全。

本文提出一种多源融合眩光识别算法，算法以20ms为周期完成一次闭环决策，依次包括：多源数据采集、特征提取、量化阈值判决、多传感器加权融合、眩光等级判定、眩光区域定位、PDLC分区驱动执行、DMS视觉反馈校正及目标丢失异常处理。

（1）多源数据采集

同步采集四路输入：环境光照强度E、太阳高度角θ、眩光入射角度α、DMS视觉特征（眨眼频率f、瞳孔收缩率∆P）。

（2）眩光识别量化阈值分级判决

① 光照强度阈值：E＜10000lx为无眩光，10000lx≤E＜30000lx为轻度眩光，E≥30000lx为重度眩光。

②太阳高度角阈值：θ＜15°判定为低角度大面积眩光。

③入射角度阈值：α＜30°判定为直射眩光，α≥60°判定为非干扰眩光。

④DMS视觉干扰阈值：眨眼频率f＞20次/min或瞳孔收缩率∆P＞30%，判定眩光干扰显著。

（3）多传感器加权融合决策模型

采用加权评分融合，提高系统抗干扰能力：Score=0.4E+0.2θ+0.2α+0.2DMS设定阈值：Thr_high=75，Thr_low=30。

① Score≥75：重度眩光。

② 30≤Score＜75：中度眩光。

③ Score＜30：无眩光。

（4）分区调光控制策略

先由太阳方位角几何计算实现眩光粗定位，再通过前视图像亮度梯度动态追踪完成精修正，将眩光中心映射到遮阳板3×3独立驱动分区，实现仅眩光区域调光，定位误差＜10mm。

（5）眩光目标丢失应变机制

①连续3帧未检测到目标→判定眩光丢失。

②丢失＜0.5s：保持当前遮光状态。

③丢失＞1s：逐步恢复全透明。

④传感器异常：切换至光照强度单一阈值兜底模式。

⑤转向/变道：依据横摆角速度预测眩光偏移，提前0.3s调整遮光区域。

⑥算法核心指标：识别周期20ms，眩光识别准确率＞95%，区域定位误差＜10mm，目标丢失率＜2%。

4.2.3 电动机械结构与轻量化集成

要适应遮阳板多角度、多方位、更全面的遮光效果，遮阳板不仅要求能遮挡前方光线，同时也要实现传统遮阳板的侧向遮光功能，推荐采用双轴电动铰链，驱动主遮阳板实现上下翻转，调整遮光角度，覆盖前风窗玻璃的主要区域。在结构设计上，要注重轻量化和集成度。推荐选用薄壁塑料和轻量化复合材料，厚度为8～10mm。

4.2.4 座舱域控协同

智能遮阳板通过高速的车载网络，它可以接收导航信息，提前预判光照变化；也能与氛围灯、座椅、空调等联动，实现场景化控制；更能在自动驾驶模式下，根据用户状态提供个性化的遮光服务，真正融入智能座舱的生态系统。几种常见的车机氛围灯与遮阳板联动的场景模式如表2所示。

5 智能化遮阳板的交互设计

遮阳板的智能化，不仅体现在产品本身结构的智能化，更要有友好的交互体验，我们为智能化遮阳板制定了五大交互设计原则，这些原则共同构成了我们人性化的交互设计理念，旨在让驾驶更安全、更舒适。

5.1 交互设计原则

（1）安全优先：以非接触交互为主，最大限度减少驾驶员的视线转移与手部操作。
（2）无感交互：让系统常态自动运行，减少用户主动操作。

（3）多模态互补：提供语音、手势、触控及视线协同等多种交互方式，适应不同驾驶场景。

（4）场景化适配：让系统能根据车速、光照等环境因素自动调整策略，实时切换模式。

（5）一致性体验：确保交互逻辑与整车操作逻辑统一，降低用户学习成本。

5.2 多模态交互方案

5.2.1 语音交互

免唤醒指令：打开自动遮光、调暗一点、遮挡侧面阳光或打开化妆灯。

5.2.2 手势交互

上下滑动调透光率；左右滑动切模式；手掌悬停进入手动。

驾驶分心评估：视线偏离0.32s，优于触控0.58s、传统按键0.85s，手势分心程度最低。

防误触机制：行车时仅开放简单手势；停车/副驾开放复杂操作。

5.2.3 触控交互

隐藏式触控条短按切模式，滑动调光，长按进美妆模式，且带振动反馈。

5.2.4 视线与状态交互

通过DMS监测驾驶员视线，当强光持续影响眼部时，系统主动增强遮光；当驾驶员频繁注视遮阳区域时，自动进入精细调节模式，实现主动式服务。

6 原型实现与测试评估

6.1 原型开发

硬件原型包括PDLC调光膜、环境光传感器、车载MCU（微控制单元）、电动执行机构、补光灯和触控面板等。

软件实现传感器数据采集、调光算法、多模态指令解析与执行驱动。交互原型采用界面可视化与实车台架调试，验证逻辑流畅性。

6.2 测试内容与结果

为了验证方案的可行性和用户体验，我们进行了全面的测试。各方面测试结果归纳总结如下。

6.2.1 技术性能测试

（1）调光响应时间＜50ms，满足实时性要求。

（2）眩光识别准确率＞95%。

（3）在-20～85℃环境下功能稳定。

（4）与座舱域控通信延迟＜100ms。

（5）电动铰链噪声≤45dB(A)，寿命≥30000次。

智能化遮阳板与传统遮阳板对比测试结果如表3所示。

6.2.2 用户体验测试

在用户体验测试中，邀请了50名用户进行实测，其中95%的用户认可其遮光效果，90%的用户偏好语音和手势的交互方式，整体满意度高达92分。

6.2.3 问题与优化

研究方案还存在以下问题需要进一步优化。

（1）强光下显示可读性不足：需增加防眩光涂层。

（2）电动轴结构噪声大：需优化齿轮与阻尼结构，使噪声≤45dB(A)。

（3）嘈杂环境中语音识别率下降：通过增强本地降噪算法提升识别准确性。

7 工艺难点、成本边界与量化验收标准

7.1 PDLC分区驱动工艺

PDLC分区电极采用激光蚀刻工艺，良率≥92%，边缘短路率＜1%，曲面贴合气泡率＜0.5%，满足车载外观与可靠性要求。

7.2 成本控制

整套智能化遮阳板BOM成本190～280元（批量≥10万件），其中PDLC膜80～120元，电动铰链50～70元，控制器与传感器60～90元，具备规模化量产条件。

7.3 量化验收标准

（1）眩光识别：准确率≥95%，响应时间＜50ms。

（2）PDLC驱动：分区良率≥92%，使用寿命≥5000h。

（3）电动机构：噪声≤45dB(A)，启闭寿命≥30000次。

（4）交互操作：视线偏离时间≤0.4s，误触率＜1%。

8 结语

本文聚焦智能座舱场景，开展智能化遮阳板的开发与交互设计研究，取得多项研究成果。研究搭建起“感知－决策－执行－交互”系统架构，完善眩光判定、控制算法等相关内容，实现自适应精准遮光；对比PDLC、EC、SPD三种技术后，确认PDLC综合性能最优。团队设计多模态无感交互方案，搭配分心评估与防误触机制，同时以传统遮阳板作对照，实测证明本方案优势显著。目前方案已明确工艺、成本、NVH及各项验收标准，可推进工程落地。后续可结合AR-HUD实现虚拟遮光与路况信息融合，还可探索情绪识别相关的情感化交互，持续升级智能座舱体验。

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