科幻影片中的圖像往往突破現(xiàn)實(shí)的限制,，如電影Minority Report.中，湯姆·克魯斯使用多點(diǎn)觸摸屏瀏覽信息,。電容感應(yīng)技術(shù)改變了我們與設(shè)備的交互方式,。我們不再使用簡(jiǎn)單的按鈕或開(kāi)關(guān)。我們可以在觸摸屏上觸摸,，滑動(dòng)或者縮放數(shù)據(jù)本身,，與其進(jìn)行交互,。科幻電影中看似遙遠(yuǎn)的界面已經(jīng)不再是虛幻的了,。事實(shí)上,，他們已經(jīng)存在并設(shè)計(jì)到了各種應(yīng)用中，包括汽車,。
多點(diǎn)觸摸感應(yīng)是電容感應(yīng)的延伸，電容感應(yīng)使得觸控技術(shù)變得更加直觀,，可以同時(shí)檢測(cè)到多個(gè)手指并能識(shí)別手勢(shì),。本文中將介紹電容感應(yīng)基本原理以及電容感應(yīng)技術(shù)在汽車應(yīng)用中的改進(jìn)。在介紹了多點(diǎn)觸摸屏/軌跡板的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部操作之后將會(huì)探討多點(diǎn)觸摸感應(yīng)給人機(jī)界面（HMI）所帶來(lái)的改變,。
多點(diǎn)觸摸感應(yīng)
多點(diǎn)觸摸系統(tǒng)的核心是一對(duì)相鄰電極組成的電容感應(yīng),。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)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(cè)到,。另外，電容感應(yīng)還可用于接近感應(yīng),，傳感器和用戶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(dá)到。
圖1:電容感應(yīng)原理
電容感應(yīng)越來(lái)越多的用來(lái)取代機(jī)械按鈕,，旋鈕,，汽車系統(tǒng)中，觸摸按鈕和滑條（見(jiàn)圖2）可以用于車載娛樂(lè),、開(kāi)關(guān)后備箱,、采暖通風(fēng)&空調(diào)控制（HVAC），以及被動(dòng)式無(wú)鑰匙進(jìn)入傳感器（PKE）,。機(jī)械部件和凹槽（需要更復(fù)雜的模具,，容易進(jìn)入灰塵等等） 的數(shù)量減少了，提高了可靠性并降低了系統(tǒng)成本,。
圖2
觸摸屏&軌跡板：
觸摸屏使得用戶直接"觸摸"設(shè)備的應(yīng)用功能,，從而減少對(duì)外部按鈕的依賴。同樣的,，在軌跡板上,，用戶也可以使用本能動(dòng)作與系統(tǒng)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(shí)別手勢(shì)，多點(diǎn)接觸識(shí)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(qū)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(cè)屏幕上的一個(gè)手指，手勢(shì)識(shí)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(shì)觸摸屏就是基于這個(gè)原理,。多點(diǎn)觸摸手勢(shì)觸摸屏不依賴于壓力來(lái)檢測(cè)用戶交互。他們也能夠支持同時(shí)多點(diǎn)觸摸手勢(shì)識(shí)別和跟蹤,，方便機(jī)器屏幕和瀏覽網(wǎng)頁(yè),。
多點(diǎn)接觸識(shí)別位置指的是觸摸感應(yīng)表面（軌跡板/觸摸屏）能夠同時(shí)識(shí)別接觸表面上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的點(diǎn)。用戶雙手有十個(gè)手指,，車上有多個(gè)乘客時(shí)數(shù)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應(yīng)用的例子,，這些都是觸摸屏很好的應(yīng)用。
汽車上的軌跡板方便駕駛員操作系統(tǒng),，如導(dǎo)航和音頻子系統(tǒng),，無(wú)需伸到中心控制臺(tái)。軌跡板可以識(shí)別字符,，不再需要字母數(shù)字鍵,。
圖3:觸摸屏類型
觸摸屏的覆蓋物有玻璃和塑料，下面是兩層透明的導(dǎo)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(cè)觸摸,，所以屏幕更耐用,。
在軌跡板中，也有類似的電容式傳感器結(jié)構(gòu),，只不過(guò)系統(tǒng)有一個(gè)不透明的保護(hù)層,，簡(jiǎn)單的銅層就是傳感器。
圖4 :觸摸屏分層
掃描觸摸屏傳感器,，可以檢測(cè)傳感器電容的任何變化,，從而檢測(cè)到手指觸摸,。分析這些數(shù)據(jù)可以識(shí)別手勢(shì)，手指范圍,，手指運(yùn)動(dòng)方向,。系統(tǒng)還可以驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備如LED,或著控制電機(jī)。
支持十個(gè)手指的電容式觸摸屏和軌跡版越來(lái)越多的用在汽車上,，被各種各樣的汽車系統(tǒng)用作綜合界面,。多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置感應(yīng)系統(tǒng)還允許車內(nèi)的多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)觸摸屏。此外,，汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如CAN/LIN,可以集成分布式機(jī)電系統(tǒng)到中央控制臺(tái),。這使得人機(jī)界面設(shè)計(jì)者可以在控制臺(tái)協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)的運(yùn)行，用統(tǒng)一風(fēng)格的用戶界面來(lái)創(chuàng)建人機(jī)界面,，增加了靈活性，同時(shí)開(kāi)發(fā)人員可以在外觀和感覺(jué)方面有更大的設(shè)計(jì)空間,。
多點(diǎn)觸摸識(shí)別位置感應(yīng)可以創(chuàng)建直觀的,，美觀的顯示界面，更有競(jìng)爭(zhēng)力,。隨著尺寸的增加和處理能力的增強(qiáng),，觸摸屏和軌跡板越來(lái)越深入人心，他們最終成為汽車界面的選擇,。