課件22-車輛信息顯示系統(tǒng)（車輛平視顯示HUD）

1、 課件22車輛信息顯示系統(tǒng)（車輛平視顯示HUD、汽車抬頭顯示、投影顯示、立體顯示） （修訂稿）目錄：一、概述二、發(fā)展歷程三、功能作用四、工作原理五、設(shè)置裝置六、市場(chǎng)現(xiàn)狀一、概述 車輛在高速行駛時(shí),特別是傍晚及夜間高速行車時(shí),駕駛員可能會(huì)低頭觀看儀表顯示、觀看運(yùn)行中的參數(shù)或指示燈符號(hào)等顯示，此時(shí)如果前方遇有可疑情況就有可能因來(lái)不及采取有效措施而造成不必要的事故。為避免這種情況發(fā)生,有些高檔車輛上裝配了車輛平視顯示HUD(或曰：抬頭顯示)系統(tǒng),它可以將車輛有關(guān)運(yùn)行中的參數(shù)信息，顯示在前風(fēng)擋玻璃的駕駛員平視范圍上,且顯示位置、顯示亮度可調(diào),這樣可以避免低頭看儀表，從而縮短眼球?qū)η胺降囊曈X(jué)盲區(qū)時(shí)間。對(duì)

2、減少因低頭走神引起的交通事故有著重要的安全價(jià)值。 駕駛員注意力不集中往往是導(dǎo)致交通事故的眾矢之的。毫無(wú)疑問(wèn)，我們需要加強(qiáng)和簡(jiǎn)化車輛的駕駛環(huán)境，從而幫助駕駛員將注意力集中在路面上，而車輛平視顯示HUD(或曰：抬頭顯示)系統(tǒng)恰好就是解決這個(gè)問(wèn)題的最佳方案之一。根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路安全局(NHSTA)的調(diào)查顯示，平均 HYPERLINK /motorvehiclesafety/distracted_driving/ 每天都有9個(gè)人在由駕駛員注意力不集中而導(dǎo)致的交通事故中喪生，而每天因此受傷的人數(shù)也高達(dá)1200人。車輛信息顯示系統(tǒng)HUD是一種將關(guān)鍵數(shù)據(jù)和相關(guān)信息直接顯示在駕駛員視野前方的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)形式，

3、可以避免在行駛過(guò)程中，低頭看各種儀表查看信息。隨著該技術(shù)逐步走向成熟，HUD功能也得到了持續(xù)的改進(jìn)，先進(jìn)的投影顯示技術(shù)能夠?yàn)镠UD提供駕駛員最開(kāi)闊的視野、出色的亮度以及靈活地顯示方式。車輛信息顯示系統(tǒng)HUD就像是各類不同駕駛員信息的匯集中心。試想一下，通過(guò)HUD顯示，駕駛員在無(wú)需將視線從前視路面上轉(zhuǎn)移，甚至不影響注意力的情況下就可以了解到例如車速、路面障礙以及周圍車輛靠近等全部信息，而所有的這些關(guān)鍵信息都可以直接被投射到前擋風(fēng)玻璃上，而浮現(xiàn)在駕駛員眼前，從而杜絕因低頭觀看信息參數(shù)，注意力不集中造成的，不必要的交通事故。二、發(fā)展歷程車輛信息顯示系統(tǒng)HUD ，最早出現(xiàn)在轎車上是在80年代末,HUD

4、 的特性被當(dāng)時(shí)日漸重視安全性的汽車制造商看中,1988年,HUD 作為一項(xiàng)安全特性出現(xiàn)在通用旗下的奧茲莫比Cutlass Supreme 車型的選裝清單上。轎車所使用的 HUD 原理是位于儀表臺(tái)后端的 HUD 顯示屏將所重要的信息 ( 如車輛速度、導(dǎo)航提醒等信息 ) 投射到擋風(fēng)玻璃上 ,通過(guò)擋風(fēng)玻璃再將其反射到給駕駛員, 由于駕駛員看到的是HUD 顯示屏的虛像 ,所以會(huì)看到HUD 所顯示的內(nèi)容仿佛是浮在前方發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上面一樣。車輛信息顯示系統(tǒng)HUD，由于時(shí)期不同、翻譯不同有多種名稱，車輛平視顯示HUD、汽車抬頭顯示、投影顯示、風(fēng)窗玻璃儀表顯示、立體顯示等。HUD是抬頭顯示器或平視顯示器-（Hea

5、dUpDisplay）的簡(jiǎn)稱。抬頭顯示器HUD是目前普遍運(yùn)用在航空飛行器上的飛行輔助儀器。飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。HUD最早出現(xiàn)在軍用飛機(jī)上，降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對(duì)狀態(tài)意識(shí)(SituationAwareness）的掌握。這種顯示系統(tǒng)80年代應(yīng)用到高檔車上，作用是提高車輛的安全性。當(dāng)然這種系統(tǒng)成本昂貴，當(dāng)時(shí)還難以在汽車上普及。早期HUD系統(tǒng)在99%的車輛上根本沒(méi)有配備，這讓廣大的汽車駕駛?cè)藷o(wú)法享受到它所帶來(lái)的安全性提升，駕駛更加舒適與便捷，降低駕駛疲勞等優(yōu)點(diǎn)，GPSHUD抬頭顯示器導(dǎo)航特此推出了集轉(zhuǎn)速表，水溫表，車速表為一體的HUD抬頭/平

6、視顯示系統(tǒng)，通過(guò)駕駛?cè)说挠H身實(shí)驗(yàn)，肯定了在駕駛過(guò)程中HUD所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，特別是高速公路及繁忙的市區(qū)道路，效果更加明顯。車載信息系統(tǒng)處于無(wú)限的信息輸入和極為有限的操作交互沖突中：一方面信息系統(tǒng)的使用者是處于全神貫注的駕駛狀態(tài)，另一方面要將車輛信息、位置信息、導(dǎo)航信息、用戶信息以及互聯(lián)網(wǎng)信息融入車載系統(tǒng)，并且由于位置變化的豐富性，所引發(fā)的LBS類信息的輸入也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過(guò)PC或手持設(shè)備 隨著科學(xué)的進(jìn)步，系統(tǒng)功能的不斷完善，車輛信息顯示系統(tǒng)逐步成長(zhǎng)為：車輛信息、定位導(dǎo)航信息、道路情況、附近車輛情況、交通信息提示等，綜合車輛信息顯示系統(tǒng)。三、功能作用車輛信息顯示系統(tǒng)，又叫平視顯示系統(tǒng)，抬頭顯示儀，它可以把

7、重要的信息，映射在風(fēng)窗玻璃上的全息半鏡上，使駕駛員不必低頭，就能看清重要的信息。這種顯示系統(tǒng)，原是軍用戰(zhàn)斗機(jī)上的顯示系統(tǒng)，飛行員不必低頭，就能在風(fēng)窗上看到所需的重要信息。目前，一些高檔車型把它移植到車輛上來(lái)。 這種顯示系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：1.駕駛員不必低頭，就可以看到信息，從而避免分散對(duì)前方道路的注意力。2.駕駛員不必在觀察遠(yuǎn)方的道路和近處的儀表之間調(diào)節(jié)眼睛，可避免眼睛的疲勞。 總之，這種顯示系統(tǒng)的作用是提高車輛的安全性。當(dāng)然這種系統(tǒng)成本較高，目前還難以在所有車輛上普及雖然很多人仍然認(rèn)為這樣的場(chǎng)景往往只會(huì)出現(xiàn)在科技大片中，然而憑借業(yè)界久經(jīng)驗(yàn)證的 HYPERLINK /ww/dlp/automotiv

8、e/hud.html?DCMP=HUD&HQS=dlp-embed-auto-hud-14q4-b-dlppromo-cn DLP Cinema技術(shù)，TI已經(jīng)可以讓這一夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。DLP Cinema技術(shù)是世界領(lǐng)先的數(shù)字影院成像技術(shù)，如今 HYPERLINK /lsds/ti_zh/dlp/video-and-data-display/getting-started.page 全世界所有的數(shù)字影院中有超過(guò)80%的影院都使用了這項(xiàng)技術(shù)。日前，TI宣布推出 HYPERLINK /cn/pr/docs/preldetail.tsp?prelId=cnsc01928&contentId=187195

9、&keyMatch=DLP3000-Q1&tisearch=Search-CN-Everything DLP3000-Q1芯片組，其中包含了一個(gè)DLP 0.3英寸 HYPERLINK /lsds/ti_zh/dlp/advanced-light-control/pattern-rate-less-8khz-overview.page?paramCriteria=no 視屏圖形陣列(WVGA) HYPERLINK /lsds/ti_zh/dlp/advanced-light-control/micromirrorarray-less-than-1million-overview.page?par

10、amCriteria=no 數(shù)字微鏡裝置(DMD) 以及 HYPERLINK /cn/pr/docs/preldetail.tsp?prelId=cnsc01928&contentId=187195&keyMatch=DLPC120&tisearch=Search-CN-Everything DLPC120控制器，這款全新的芯片集可幫助開(kāi)發(fā)具有業(yè)界最開(kāi)闊視野(FOV)的12度HUD。隨著FOV、圖像質(zhì)量和亮度的不斷改進(jìn)，抬頭顯示能夠幫助駕駛員時(shí)刻關(guān)注路面狀況，并提供更加信息化的體驗(yàn)。車輛信息顯示系統(tǒng)HUD抬頭數(shù)字顯示的優(yōu)點(diǎn)：1.駕駛員平視不必低頭，就可以看到信息，從而避免分散對(duì)前方道路的注意力

11、。2.駕駛員不必在觀察遠(yuǎn)方的道路和近處的儀表之間調(diào)節(jié)眼睛，能夠有效地減輕眼睛的疲勞。四、工作原理 HUD是Head Up Display（平視顯示器）的簡(jiǎn)稱。以前用在戰(zhàn)斗機(jī)上，后來(lái)一些汽車廠家也運(yùn)用起來(lái)，但并不廣泛。HUD的基本構(gòu)架包含兩個(gè)部分：資料處理與影像顯示。資料處理單元是將車輛各項(xiàng)參數(shù)資料信息整合處理之后，以圖形或文字等形態(tài)輸出；影像顯示裝置安裝在駕駛座前方儀表臺(tái)上，將接收來(lái)的資料處理單元的信息，投射在前風(fēng)擋玻璃上面。系統(tǒng)附有控制面板，能夠調(diào)節(jié)或者是改變輸出的影像。 實(shí)現(xiàn)原理很簡(jiǎn)單，就是利用光學(xué)反射的原理，將車輛相關(guān)信息投射在玻璃、鍍膜鏡片(析光鏡)，然后平衡反射進(jìn)駕駛員的眼睛。車輛信

12、息顯示系統(tǒng)HUD，其實(shí)嚴(yán)格說(shuō)來(lái)并不是單一的一個(gè)電子系統(tǒng)，其實(shí)成像的關(guān)鍵是在光學(xué)和材料學(xué)方面，一種透明的高折射率鍍膜才是其真正的成像根基。這種膜并非單獨(dú)存在，它是特殊前風(fēng)擋玻璃的表層功能部分，這種汽車風(fēng)擋玻璃生產(chǎn)主要采用有浸漬法和網(wǎng)印法等。由于它含有氧化的Ti和Si，所以它的折射率介于1.8至2.2之間，大于普通前風(fēng)擋玻璃1.52的折射率，所以表面的反射率就可以增大，再經(jīng)過(guò)多次光干涉就可在遠(yuǎn)處成像。 車輛信息顯示系統(tǒng)HUD上，使用的透明放大反射膜，最初光透射率在70%左右，膜厚多在530納米左右，這個(gè)厚度正是綠色的選擇性反射的峰值波長(zhǎng)，這也就是大多數(shù)汽車?yán)弦淮鶫UD顯示多為綠色的原因所在。它的缺

13、點(diǎn)不僅僅是顏色單調(diào)，觀測(cè)方向不同還會(huì)造成干涉色外觀的變化。所以各大汽車公司的HUD投影載體膜就增加了膜厚，能支持整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域反射，從而實(shí)現(xiàn)HUD的多彩色顯示和與角度無(wú)關(guān)的均勻外觀，當(dāng)然它需要高亮度的光源支持，而且成本較高。工作原理示意圖：五、設(shè)置裝置車輛信息顯示是人和車輛的交互界面，為駕駛員提供所需的車輛運(yùn)行參數(shù)、工作狀態(tài)及故障警示等信息，是車輛很有必要的部件。車輛信息顯示直觀與美觀使得駕駛不但是代步之必需，也成為舒適駕駛的一部分，而車輛參數(shù)信息傳遞的準(zhǔn)確性與可靠性則直接關(guān)系到車輛行駛的安全。 傳統(tǒng)的車輛儀表顯示以機(jī)械式為主，通訊方式以線束為主。存在著信號(hào)傳輸線路多、電磁干擾大、儀表體積大、

14、顯示精度不高、不能實(shí)現(xiàn)車輛電控單元信息共享等缺點(diǎn)。2000年以前，車輛信息顯示系統(tǒng)HUD，開(kāi)始逐漸裝備在跑車和高檔車輛中，并且其技術(shù)也開(kāi)始朝著信息化和數(shù)字化的方向不斷發(fā)展。2001年福特在其車型“corvette”首次搭載了彩色顯示的HUD系統(tǒng)，2003年寶馬成為了歐洲第一家使用HUD技術(shù)的汽車公司。時(shí)至今日，車輛信息顯示系統(tǒng)HUD（平視顯示系統(tǒng)）也不僅僅局限于高檔轎車和跑車之中。奔馳，吉普J(rèn)EEP，奧迪，本田，Nissan等多個(gè)汽車廠家都有車型裝備了，車輛信息顯示系統(tǒng)HUD（平視顯示系統(tǒng)）。從技術(shù)的角度來(lái)看，車輛信息顯示系統(tǒng)HUD（平視顯示系統(tǒng)）也得到了很大的發(fā)展；如今該系統(tǒng)除了可以顯示車輛

15、的基本信息之外（水溫、燃油量、車速、轉(zhuǎn)速、報(bào)警指示等），還可以將導(dǎo)航信息，道路信息等一并投射到前風(fēng)擋玻璃顯示，甚至結(jié)合車載電腦，外置傳感器，通過(guò)實(shí)景增強(qiáng)技術(shù)，將投射的信息與實(shí)際的路況高精度的同步提示，引導(dǎo)駕駛員轉(zhuǎn)彎，變道或者避開(kāi)有威脅的車輛，防撞探測(cè)預(yù)警前方車輛等。該裝置一般由：控制面板，控制器（數(shù)據(jù)信息接口采集、數(shù)據(jù)信息的處理、數(shù)據(jù)信息的整合輸出），投影儀器（按工作原理分：光電顯示器、CRT顯示器、平板顯示器、二極管矩陣等），顯示鍍膜或貼膜（前風(fēng)擋玻璃鍍膜或貼膜）等組成。六、市場(chǎng)現(xiàn)狀由于車輛信息顯示系統(tǒng)需投影到，需要特殊加工的前風(fēng)擋玻璃，并且光源要求較好，所以其造價(jià)較高，前期主要是配置在部分

16、相對(duì)來(lái)說(shuō)中高端一點(diǎn)的車型上。有的人可能會(huì)說(shuō)，我買不起高端車型，但也想體驗(yàn)一下該系統(tǒng)帶來(lái)的駕駛體驗(yàn)，怎么辦？這個(gè)其實(shí)很簡(jiǎn)單，獨(dú)立的抬頭顯示器就能很好的給駕駛者提供很大程度上的行車安全性和便利性，當(dāng)然，前提是好的獨(dú)立抬頭顯示器。目前，后裝市場(chǎng)上的抬頭顯示器良莠不齊。優(yōu)秀的抬頭顯示器，接入汽車 HYPERLINK /supply/OBD.html?i=%C6%FB%B3%B5%B5%E7%D7%D3 t _blank OBD后，信息豐富，有些甚至還具有無(wú)線連接功能，可以連接到手機(jī)，將手機(jī)導(dǎo)航移植到顯示器中并投射到前擋風(fēng)窗或者自帶的反光玻璃板。但畢竟這種抬頭顯示器最大的缺點(diǎn)就是其受制于外界的光線。由于其投射在普通的車窗上，如果陽(yáng)光直射或者光線很亮的話，它的顯示效果就會(huì)很一般了。車輛信息顯示系統(tǒng)HUD的投射光很穩(wěn)定，光源較亮，所以它投射出來(lái)的文字圖像信息也要穩(wěn)定的多