多點(diǎn)觸摸感應技術(shù)給人機界面帶來(lái)的改變

　　電容感應技術(shù)改變了我們與設備的交互方式，我們不再使用簡(jiǎn)單的按鈕或開(kāi)關(guān)，可以在觸摸屏上觸摸，滑動(dòng)或者縮放數據本身，與其進(jìn)行交互。事實(shí)上，他們已經(jīng)存在并設計到了各種應用中，包括汽車(chē)。多點(diǎn)觸摸感應是電容感應的延伸，電容感應使得觸控技術(shù)變得更加直觀(guān)，可以同時(shí)檢測到多個(gè)手指并能識別手勢。本文中將介紹電容感應基本原理以及電容感應技術(shù)在汽車(chē)應用中的改進(jìn)，在介紹了多點(diǎn)觸摸屏/軌跡板的結構和內部操作之后將會(huì )探討多點(diǎn)觸摸感應給人機界面（HMI）所帶來(lái)的改變。

　　多點(diǎn)觸摸感應

　　多點(diǎn)觸摸系統的核心是一對相鄰電極組成的電容感應。當一個(gè)導體如手指接近這些電極時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容就會(huì )增加（見(jiàn)圖1），可以通過(guò)微控制器檢測到。另外，電容感應還可用于接近感應，傳感器和用戶(hù)身體并不需要接觸到。這可以通過(guò)提高傳感器的靈敏度來(lái)達到。

　　電容感應越來(lái)越多的用來(lái)取代機械按鈕，旋鈕，汽車(chē)系統中，觸摸按鈕和滑條（見(jiàn)圖2）可以用于車(chē)載娛樂(lè )、開(kāi)關(guān)后備箱、采暖通風(fēng)空調控制（HVAC），以及被動(dòng)式無(wú)鑰匙進(jìn)入傳感器（PKE）。機械部件和凹槽（需要更復雜的模具，容易進(jìn)入灰塵等等）的數量減少了，提高了可靠性并降低了系統成本。

　　觸摸屏軌跡板

　　觸摸屏使得用戶(hù)直接“觸摸”設備的應用功能，從而減少對外部按鈕的依賴(lài)。同樣的，在軌跡板上，用戶(hù)也可以使用本能動(dòng)作與系統進(jìn)行交互，例如觸摸、輕擊、縮放、拖曳。觸摸屏主要有三種形式：?jiǎn)吸c(diǎn)觸摸，多點(diǎn)觸摸識別手勢，多點(diǎn)接觸識別位置（見(jiàn)圖3）。

　　單點(diǎn)觸摸觸摸屏主要是電阻式觸摸屏，在同一區域定位屏和按鈕。電阻式單點(diǎn)觸摸屏的局限是一次只能檢測屏幕上的一個(gè)手指，手勢識別能力有限，傳感器容易磨損，性能較差。這些限制帶來(lái)了投射式電容技術(shù)的發(fā)展，多點(diǎn)觸摸手勢觸摸屏就是基于這個(gè)原理。多點(diǎn)觸摸手勢觸摸屏不依賴(lài)于壓力來(lái)檢測用戶(hù)交互。他們也能夠支持同時(shí)多點(diǎn)觸摸手勢識別和跟蹤，方便機器屏幕和瀏覽網(wǎng)頁(yè)。多點(diǎn)接觸識別位置指的是觸摸感應表面（軌跡板/觸摸屏）能夠同時(shí)識別接觸表面上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)。用戶(hù)雙手有十個(gè)手指，車(chē)上有多個(gè)乘客時(shí)數量會(huì )增加。音樂(lè )瀏覽，地圖操縱，身體的電子控制如座椅位置這些都是汽車(chē)應用的例子，這些都是觸摸屏很好的應用。

　　汽車(chē)上的軌跡板方便駕駛員操作系統，如導航和音頻子系統，無(wú)需伸到中心控制臺。軌跡板可以識別字符，不再需要字母數字鍵。觸摸屏的覆蓋物有玻璃和塑料，下面是兩層透明的導體比如銦錫氧化物（ITO），他們由絕緣材料分離（見(jiàn)圖4）。ITO層的制式形成了電容柵格。ITO層透明度極高，有助于觸摸屏更明亮、更容易閱讀。由于不需要壓力來(lái)檢測觸摸，所以屏幕更耐用。在軌跡板中，也有類(lèi)似的電容式傳感器結構，只不過(guò)系統有一個(gè)不透明的保護層，簡(jiǎn)單的銅層就是傳感器。

　　掃描觸摸屏傳感器，可以檢測傳感器電容的任何變化，從而檢測到手指觸摸。分析這些數據可以識別手勢，手指范圍，手指運動(dòng)方向。系統還可以驅動(dòng)輸出設備如LED，或著(zhù)控制電機。支持十個(gè)手指的電容式觸摸屏和軌跡版越來(lái)越多的用在汽車(chē)上，被各種各樣的汽車(chē)系統用作綜合界面。多點(diǎn)觸摸識別位置感應系統還允許車(chē)內的多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)觸摸屏。此外，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議如CAN/LIN，可以集成分布式機電系統到中央控制臺。這使得人機界面設計者可以在控制臺協(xié)調各子系統的運行，用統一風(fēng)格的用戶(hù)界面來(lái)創(chuàng )建人機界面，增加了靈活性，同時(shí)開(kāi)發(fā)人員可以在外觀(guān)和感覺(jué)方面有更大的設計空間。多點(diǎn)觸摸識別位置感應可以創(chuàng )建直觀(guān)的，美觀(guān)的顯示界面，更有競爭力。隨著(zhù)尺寸的增加和處理能力的增強，觸摸屏和軌跡板越來(lái)越深入人心，他們最終成為汽車(chē)界面的選擇。