自然手势交互能减少驾驶者认知负荷及视觉资源占用,正逐渐成为汽车HMI研究的重要方向[1],然而手势交互产品的用户体验普遍较差。本研究旨在基于情境分析讨论在智能驾驶各场景中手势交互适用性,并进行手势定义、手势引导及手势反馈设计,最终通过系统性验证对设计方案进行验证与优化。本文的研究过程主要包括理论构建、情境分析、设计实践、可用性验证四个部分:首先,本文根据现有理论研究,进行智能驾驶手势交互设计的理论构建。通过定义智能驾驶手势设计要素与原则,明确设计实践范围与评价要素;通过整合人机交互相容性的研究,构建智能驾驶手势交互设计DMPT相容性模型,为本研究提供关键理论基础。接着,本文结合用户研究方法完成智能驾驶情境分析。通过问卷调研、电话访谈等方法,对智能驾驶用户的驾驶流程进行深入研究;通过梳理用户研究结果获取各类情境要素,构建智能驾驶的各细分功能情境,为设计实践提供基本依据与创新切入点。随后,本文基于情境分析结果进行智能驾驶情境的手势交互设计实践。通过各细分功能情境确定手势交互事件集;通过梳理功能信息架构完成车机显示交互原型设计;并进行包括用户心智模型构建与手势定义、手势引导与手势反馈的闭环手势交互设计;基于三个维度评价-验证体系对交互情境相容性与设计规范性进行评价。最后,本文通过搭建虚拟智能驾驶平台进行手势交互系统可用性验证。通过采用Unity 3D引擎及C#语言完成虚拟智能驾驶软件开发,结合Logi G29驾驶组件及Leap Motion传感器等设备完成虚拟智能驾驶平台的搭建;通过驾驶人机实验验证手势交互系统可用性,发现使用本研究手势交互方案实验被试者满意度评价相对优于触屏交互,且验证手势交互的HUD同时反馈对被试者驾驶绩效及交互任务绩效均有积极影响,证明设计方案有良好可用性,亦发现不足进行设计优化。综上所述,本文在理论上,提出了DMPT相容性模型与三个维度评价-验证体系,为之后的手势交互设计研究提供了充分考虑情境相容性且路径清晰明确的研究思路与具体方法,对其它复杂情境交互设计研究亦具有参考意义。在实际应用上,进行了虚拟智能驾驶软件开发与平台搭建,能够为后续智能驾驶HMI研究提供有力支撑;完成了智能驾驶情境的闭环手势交互设计,提高了该情境下手势交互可用性及防误操作能力。