《汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价方法》编制说明

《汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价方法》编制说

明

一、工作简况

1.1任务来源

《汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价方法》团体标准（原标准名：汽车智

能座舱人机交互安全评价方法，于2023年9月26日CSAE标准系列审查会议讨论

确定修改）由中国汽车工程学会批准立项。文件号中汽学函[2021]246号，任务号

2021-61。本标准由重庆长安汽车股份有限公司牵头，由北京理工大学、中汽研软件

测评(天津)有限公司、中国标准化研究院等单位进行起草、编制、修订和验证，最

终由重庆长安汽车股份有限公司进行标准制定后的推广工作。

1.2编制背景与目标

伴随着汽车信息网络技术、人工智能技术的蓬勃发展，汽车智能化程度不断提

高，汽车座舱从以按键操作来实现基础驾驶信息显示和车辆控制，发展为融合触屏、

语音等多模态人机交互方式，提供给用户多样化的智能交互体验。但是，随着座舱

信息显示的内容和方式越来越多样化，座舱给用户带来的一系列驾驶分心隐患不断

增强，从而增加了安全事故发生的机率。

座舱是驾驶员最易感知的智能化体验，已成为车辆制造厂商的重要卖点之一。

然而，当前国内针对座舱人机交互安全性的相关测试方法和评价体系都处于空白的

状态，企业也尚未形成统一的评价准则。为规范座舱产品，保证驾驶安全，急需制

定座舱系统人机交互安全测试方法及技术要求标准，以统一测试流程和评价规则。

本标准的编制目标将围绕座舱触控屏交互分心，包括：视觉分心、操作分心和

认知分心维度，结合NHTSA-2010-0053和JAMA-2008-21-0003等标准规定的测量程

序与基本要求，通过模拟台架实验获取多样人车数据，来制定分心对驾驶主任务的

安全阈值，并通过实车进行验证，最终形成统一的测试方法和安全阈值，建立适用

座舱触控屏交互安全的符合性测试流程和评价体系。

1.3主要工作过程

2021年9月27日，通过标准立项审查，标准研制工作正式启动。

2021年10月-2022年3月，联合高校、科研机构、相关企业等成立工作组。并

完成国内外标准、论文、专利等文献调研及综述。

1

2022年3月-5月，综合心理学、生理学、人因工程学等多门专业学科方法，进

行实验方法设计。

2022年5月18日，召开第一次工作组会议，会议针对实验设计的两个方向（控

制变量的分心驾驶实验和基于模糊网络分析的自然驾驶实验）进行了讨论，会议决

定按照“控制变量的分心驾驶实验”开展研究。

2022年5月-6月，针对“分心驾驶实验”进行详细设计，并进行标准草案框架

搭建。

2022年6月14日，召开第二次工作组会议，会议对“基于分心驾驶的安全评

价方法及安全指数构建模型”及“标准草案”进行了讨论，确定了评价模型及获取

客观数据的四个分心实验。

2022年7月22日，针对“基于分心驾驶的安全评价方法”中各个指标的合理

性和鲁棒性进行了讨论，确定了关键的生理、心理、车辆等关键指标。

2022年8月3日，针对四个分心实验的流程进行讨论，重点讨论被试的招募、

模拟场景的搭建、车型的选择、实验程序的开发、软硬件的适配等问题，并以文档

形式进行确认。

2022年8月-9月，开展实验并收集实验数据。

2022年9月14日，召开第三次工作组会议，针对四个分心实验的数据结果进

行讨论，并进一步确定了数据的统计方法，讨论并确定了“征求意见稿”和“编制

说明”和的写作逻辑和写作框架。

2022年10月9日，召开第四次工作组会议，会议对“征求意见稿”和“编制

说明”的内容进行了讨论，并提出了改进意见。

2022年10月26日，形成正式版本的“征求意见稿”及“编制说明”，并发起

征求意见申请。（征求意见稿于2022年11月11日-12月12日进行公示）

2022年12月1日，召开了第五次工作组会议，会议重点针对标准的格式，规

范性描述等细节进行了讨论及修改。

2022年12月12日，召开了第六次工作组会议，会议针对征求意见汇总处理表

所有意见进行了回顾及讨论（本标准在征求意见阶段共收到9家单位总计29份意

见，采纳23份，部分采纳3份，未采纳3份），形成正式版本的“送审稿”及“编

制说明”。

2023年4月26日，召开了2023年第一次CSAE标准系列审查会议讨论，会议

2

对标准正文以及编制说明进行了讨论，对于征求意见汇总表中的意见及处理结果表

示认可，标准学会建议修改后再次提交送审。

2023年8月3日，召开了第七次工作组会议，会议针对第一次审查专家意见处

理表所有意见进行了回顾及讨论（共25份意见，采纳24份，未采纳1份），形成

正式版本的“送审稿”及“编制说明”。

2023年9月26日，召开了2023年第三次CSAE标准系列审查会议讨论，会议

对标准正文以及编制说明进行了讨论，对于征求意见汇总表中的意见及处理结果表

示认可，标准学会建议修改后提交报批。

2023年10月26日，召开了第八次工作组会议，会议针对第三次CSAE标准系

列审查会议中专家意见处理表所有意见进行了回顾及讨论（共15份意见，采纳15

份，未采纳0份），形成正式版本的“报批稿”及“编制说明”。

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

在充分总结和对比了国内外驾驶次任务的车载电子设备安全性评价标准、调研

了国内外驾驶次任务的车内显示系统交互安全评价方法的基础上，参考了GB5768

道路交通标志和标线、GB/T41797-2022驾驶员注意力监测系统性能要求及试验方

法、ISO15008-2017车载视觉展示的规范和测试程序、NHTSA-2010-0053车载电子

设备驾驶员分心指南(Visual-ManualNHTSADriverDistractionGuidelinesFor

In-VehicleElectronicDevices)、JAMA-2008-21-0003车载显示系统指南

（GuidelineforIn-VehicleDisplaySystems）、JT/T378-2022汽车驾驶培训

模拟器、T/CSAE125-2020智能网联汽车测试场设计技术要求。

2.1.1通用性原则

本标准提出的汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价方法适用于驾驶员与汽车

座舱触控屏交互产生的分心对驾驶安全性影响的评价，适用于安装有触控屏交互方

式关联的各种形态中控屏的M类和N类车辆。其他具有相同功能的系统可参照执行，

具有较高的通用性。

2.1.2指导性原则

本标准提出的要求，能够为汽车触控屏交互导致的分心驾驶安全问题提供指导

作用，目前国内外缺少与汽车触控屏交互安全技术要求的相关标准；本标准规定了

测试与评价流程、测试要求、测试方法和评价方法四个技术部分，可以评价驾驶员

3

与汽车座舱触控屏交互产生的分心对驾驶安全性影响，进一步指导汽车座舱触控屏

的任务和交互设计，减少驾驶安全风险。

2.1.3协调性原则

国家相关法规均明确反对驾驶过程中的分心行为，本标准继承了国家相关法规

的精神，面向座舱触控屏大屏化多屏化的发展趋势，针对性的提出座舱触控屏交互

安全性测试与评价方法，本标准提出的测试要求、测试方法和评价方法与目前国家

推行的各项驾驶安全法规、规范及相关标准提出的方法协调统一、互不交叉，仅作

为一种精确度更高、更高效的方法对目前座舱触控屏交互的安全测试和评价进行补

充，本标准的提出有助于汽车座舱触控屏交互设计在交互安全维度的设计优化。

2.1.4兼容性原则

本标准提出的测试和评价方法充分考虑了国内外座舱触控屏交互安全性测试与

评价的现状，注重技术前瞻性，具有普遍适应性。

2.2标准主要技术内容

本标准共分为7章，规定了汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价方法；内容

包括范围、规范性引用文件、术语与定义、测试与评价流程、测试准备要求、测试

方法和评价方法。规范性目录对SWAT量表及评分标准进行了明确规定。

2.3关键技术问题说明

本标准规定了汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价的测试平台、测试设备、

测试方法测试数据、评价方法，并通过理论和实际测试验证了其正确性。

2.4标准主要内容的论据

本标准的测试要求和测试方法是根据GB5768、GB/T41797-2022、ISO15008-

2017、NHTSA-2010-0053、JT/T378-2022、T/CSAE125-2020进行制定，以确保测

试方法的准确性；为了更好的保证最后评价方法的准确性和有效性，在评价方法制

定的实验过程中分别选取实车实验和驾驶模拟器的实验进行实验。

实验围绕座舱触控屏交互分心的三个维度（包括视觉分心、操作分心和认知分

心维度）结合车辆的动力学数据和对应维度的人因数据（参考自NHTSA-2010-0053

的视线离路总时间、操作频率和ISO/TR21959-2:2020的瞳孔直径）进行统计分析，

分别选取第75百分位数据、均位数据、第25百分位数据以及第15百分位数据作为

各单项评价安全等级分级标准的阈值数据。通过各单项评价的阈值标准化处理后数

4

据利用层次分析法根据各单项指标对综合评价汽车座舱人机交互安全性的重要程度，

最终确定各指标在安全指数中的权重，得到安全评价指数和安全评价等级。

2.5标准工作基础

本标准由重庆长安汽车股份有限公司牵头，由北京理工大学、人因工程国家级

重点实验室、中汽研软件测评(天津)有限公司、中国标准化研究院等单位进行起草

编写，本标准的实验由国际权威汽车交互设计专家和人因学专家进行设计和指导完

成；本标准的实验执行与内容审查是由各成员单位进行监督核查；本标准经过大量

的用户试验和测试，确定了汽车座舱触控屏交互安全性测试与评价的测试要求、测

试方法和评价方法。

本标准建立的基础是为了确保驾驶员在手动驾驶过程中，驾驶员坐在驾驶座椅

上，在正常视力或矫正视力的情况下完成驾驶次任务时，因为驾驶分心而导致对驾

驶主任务产生的风险处于合理阈值。本标准涉及的分心测试实验方法采用国际通用

的标准研究方法、汽车人因学实验研究范式和统计学方法，通过控制变量方式获取

各个评价指标对整体座舱触控屏交互安全性的影响和作用机制，方法论层面更科学，

符合国际标准惯例；分心实验研究通过若干小实验完成，可重复性和可解释性强。

从后期应用层面看，分心实验评价方法的维度和层次更清晰，选取的指标鲁棒性更

强，应用起来更简单更实用，整体而言，本标准具有一定的先进性、通用性、科学

性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

3.1实验方法

本标准主要分为四个实验完成数据的获取，分别是：

(1)实车静态遮挡测试视觉分心实验：在静态实车上采用遮挡眼镜实现对驾驶

员1.5s闪烁—1.0s闭合频率的遮挡，要求驾驶员在遮挡过程中尽快完成

固定的交互任务。

(2)模拟驾驶台架视觉分心实验：在驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任

务是固定速度区间的车道保持任务，次级任务是要求被试根据车载触摸屏

上图形的变化并作出相应的按键反应；

(3)模拟驾驶台架操作分心实验：在驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任

务是固定速度区间的车道保持任务，次级任务是要求被试根据车载触摸屏

上的语音指示进行相应的手势操作；

5

(4)模拟驾驶台架认知分心实验：在驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任

务是固定速度区间的车道保持任务，次级任务是要求被试根据车载触摸屏

上的目标声音和非目标声音刺激进行反应；

3.2实验流程

本实验采用被试内设计，即每个有效样本都需要完成独立的实验。实车实验与

模拟驾驶台架实验分开进行，实验时长控制在50分钟内。

为了保证各个实验之间的独立性，实车实验的不同车型的实验顺序以及模拟驾

驶台架实验的实验顺序均采用拉丁方实验设计进行设计。其中模拟台架驾驶操作分

心以及认识分心实验设计三个难度区间分别进行实验，实验难度由易到难进行。

3.2.1实车静态遮挡测试视觉分心实验

实车静态遮挡测试视觉分心实验，主要目的是获取被试完成次级任务的视线离

路时间，以15百分位的视线离路总时间为低限阈值。本实验在4款不同类型中控屏

的实车上进行，被试佩戴频率为1.5s闪烁—1.0s闭合的遮挡眼镜，按照拉丁方实

验设计完成通讯类、设置类、服务类六个典型的触控屏交互任务，从而得到完成各

个任务的视线离路时间。

表1：典型次级交互任务明细

序号产品对象交互任务交互方式

1通讯类打电话给通讯录的指定人员号码

2调节空调温度到指定温度

设置类

3调大媒体音量到指定音量

触控屏交互

4将车载电台调到指定频道

5服务类搜索并播放指定在线音乐

6导航到附近的充电站（或加油站）

3.2.2模拟驾驶台架视觉分心实验

模拟驾驶台架视觉分心实验主要目的是获取被试完成次级任务的视线离路时高

限阈值。如图4所示，在驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任务是固定速度区

间的车道保持任务，次级任务是要求被试根据车载触摸屏上图形（圆形/三角形）的

变化，在出现三角形图形的时刻点击按键反应。

6

图1:视觉分心实验界面（A：三角形（有效刺激）界面；B：圆形（无关刺激）界

面）

3.2.3模拟驾驶台架操作分心实验

模拟驾驶台架操作分心实验主要目的是获取被试完成指定任务的操作频率的高

低阈值。在驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任务是固定速度区间的车道保持

任务，次级任务是要求被试根据车载触摸屏上的语音指示进行相应的手势操作。实

验总时长6min，难度参数设置如表2。

表2：操作分心难度参数设置表

名称指令发布间隔击中判断时限操作频次

（s）（s）（次/min）

操作分心难度一2215

操作分心难度二1220

操作分心难度三0.50.530

以下是该实验的界面及实验具体流程和逻辑：

第一步：主试点击屏幕进入“视觉分心”实验任务，系统播报语音提示被试“请

您在三角形出现时迅速按下反应键”；

第二步：驾驶员（被试）依据屏幕指示进行相应的操作（滑动或者点击）；

第三步：依次循环；

图2：操作分心实验界面（A：拖动按钮操作界面；B：点击按钮操作界面）

3.2.4模拟驾驶台架认知分心实验

模拟驾驶台架认知分心实验的目的是完成指定任务的认知分心的高低阈值。在

驾驶过程中要求被试者进行双任务，主任务是固定速度区间的车道保持任务，次级

7

任务是车载触摸屏会随机播报目标声音以及无关声音刺激，其中难度1中有1个目

标声音，难度2有两个目标声音，依次递增直到难度3，难度等级参数设置如表3。

两次声音播报的间隔时间为2.5秒，目标声音占总刺激数的30%，且不会连续出现。

表3：操作分心难度参数设置表

指令发布间隔循环次数目标声音刺激

名称

（s）

认知分心难度一340A

认知分心难度二340A/B

认知分心难度三340A/B/C

以下是该实验的界面及实验具体流程和逻辑：

第一步：主试点击屏幕进入“认知分心难度一”实验任务，系统播报字母语音；

第二步：驾驶员（被试）依据语音判断是否有效刺激做出回复；

第三步：实验任务后填写相应的主观评价量表；

第四步：其他实验难度从低到高依次开展；

图3:认知分心不同难度实验界面

3.3实验结果分析

基于以上实验得到的视线离路总时间、操作频率、主观分数以及瞳孔直径变化

量进行统计分析，分别选取统计学的第75百分位数据、均位数据、第25百分位数

据以及第15百分位数据作为各单项评价安全等级分级标准的阈值数据。通过各单

项评价的阈值标准化处理后数据利用层次分析法根据各单项指标对综合评价汽车座

舱人机交互安全性的重要程度，最终确定各指标在安全指数中的权重，得到安全评

价指数和安全评价等级。具体评价指标计算以及结果详见标准正文。

8

3.4标准结果验证情况

为了验证标准指标的准确性和可用性，分别选取三种车型的两种驾驶次任务（导

航和收音机FM调频）在封闭道路实车测试平台按照标准相应测试步骤进行测试与

评价。具体的测试条件以及与标准满足情况见表4。

表4标准验证中测试条件与标准满足情况

测试条件满足情况

a)空旷的封闭车道，无干扰、无交通流；

b)晴天环境，温度28℃；

c)笔直的三车道；完全满足

封闭道路实车测试平台d)道路宽度3.5m；

e)道路长度3km。

性能完备车辆完全满足

tobiiglass2

a)采样速率50-100Hz；

b)眼球追踪延时1.8ms；

测试设备——眼动仪完全满足

c)眼球追踪精度0.5°；

d)瞳孔直径测量精度0.0001mm；

e)附带有视力矫正镜片。

360行车记录仪K380

a)视频设备像素1296P；

测试设备——视频设备完全满足

b)帧率30fps；

c)拍摄角度130°。

在测试数据有效且内容和精度满足要求的前提下，具体单项评价指标数值以及

综合评价得分见表5.

表5:三种车型测试与评价情况

车型1车型1车型2车型2车型3车型3

导航收音机导航收音机导航收音机

B.1视线离路总时间13.572.929.245.6212.305.87

B.2操作频率7.002.005.003.006.003.00

B.3SWAT量表得分18.5218.5211.7811.7814.1414.14

B.4瞳孔直径变化量0.380.540.270.180.340.26

综合评价得分