汽車(chē)抬頭顯示HUD技術(shù)原理及代表廠(chǎng)家盤(pán)點(diǎn)

　　抬頭顯示HUD（Head Up Display）已不再是戰(zhàn)斗機(jī)的專(zhuān)利，HUD也一度作為豪華車(chē)型的高科技配置，而今HUD已經(jīng)逐漸走向平民化。如下面是奔馳、寶馬、奧迪的HUD，大量彩色數(shù)字信息投射到擋風(fēng)玻璃上。

　　下邊是馬自達(dá)和標(biāo)致的HUD，數(shù)字信息投射在擋風(fēng)玻璃前的一塊獨(dú)立可折疊的反射玻璃上，但和豪華品牌相比，它們顯示的信息更為單調(diào)。

　　一方面，HUD這樣的在前擋風(fēng)玻璃上或者反射玻璃上呈現(xiàn)出行駛信息的形式，的確是一個(gè)很能夠吸引眼球的高科技，當(dāng)然也可以作為廠(chǎng)家的賺錢(qián)利器。另一方面，HUD卻又是不少人口中的“然并卵”配置。今天咱們就來(lái)扒一扒HUD吧。

　　1、HUD優(yōu)點(diǎn)

　?。?）HUD信息顯示位置比傳統(tǒng)的組合儀表位置高。也就是說(shuō)，駕駛員想查看車(chē)輛信息時(shí)，通過(guò)HUD只需低下頭5-10°；而看組合儀表的話(huà)，則需低20-25°。

　　（2）駕駛員從組合儀表上查看駕駛信息時(shí)，眼睛從道路轉(zhuǎn)移到組合儀表再轉(zhuǎn)移到道路，由于道路亮度高而組合儀表（車(chē)內(nèi)）的亮度低，眼睛就會(huì)經(jīng)歷由亮到暗再到亮的過(guò)程，眼睛瞳孔會(huì)進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)眼睛的聚集點(diǎn)會(huì)由遠(yuǎn)到近再到遠(yuǎn)。而駕駛員從HUD上看信息時(shí)，眼睛就不需要這么折騰了。

　　以上兩個(gè)方面綜合起來(lái)，駕駛員使用HUD，可以減少視線(xiàn)轉(zhuǎn)移的時(shí)間、視線(xiàn)轉(zhuǎn)移帶來(lái)的眼睛瞳孔變化、眼睛聚集點(diǎn)的變化，最終結(jié)果就是駕駛員的視線(xiàn)和注意力更少的偏離道路，提升行車(chē)安全性。

　　2、HUD能夠顯示哪些信息？

　?。ㄗⅲ阂韵滦畔⒉灰欢ǘ加?，根據(jù)HUD的配置會(huì)有所差異）

　?。?）、當(dāng)前車(chē)速。它是HUD最基本的信息，在限速攝像頭無(wú)處不在的城市道路上，掐著最高限速開(kāi)車(chē)時(shí)或者攝像頭前減速時(shí)，這個(gè)信息就顯得尤為重要了。

　?。?）、導(dǎo)航信息。這個(gè)是很實(shí)用的信息，尤其是在市內(nèi)車(chē)多、路雜導(dǎo)航時(shí)效果顯著。

　?。?）、紅色故障標(biāo)記，紅色故障燈出現(xiàn)，意味著車(chē)子開(kāi)起來(lái)會(huì)有很大的安全隱患。

　?。?）、駕駛輔助信息，如限速顯示、主動(dòng)車(chē)道保持信息、巡航信息等，在使用車(chē)上高科技并進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，這些信息可以顯示在HUD上，使得駕駛員不必低頭看儀表進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　3、HUD是怎么實(shí)現(xiàn)的？（以投影至擋風(fēng)玻璃為例）

　　HUD的原理類(lèi)似于幻燈片投影。由投影儀發(fā)出光信息，經(jīng)過(guò)“反射鏡”反射到“投影鏡”上，再由“投影鏡”反射到“擋風(fēng)玻璃”，人眼看到的是位于眼前2-2.5米處的虛像，給人的感覺(jué)就是信息懸浮在前方路上。

　　HUD圖像在擋風(fēng)玻璃上位置是可調(diào)的，而這其中的關(guān)鍵便是“投影鏡”，通過(guò)改變“投影鏡”的角度，就可以調(diào)節(jié)HUD圖像的位置。

　　擋風(fēng)玻璃是彎曲的，圖像若是直接投射在彎曲的玻璃面上，會(huì)造成圖像變形。這就需要一個(gè)糾正措施——于是“投影鏡”和“反射鏡”被設(shè)計(jì)成彎曲的。

　　4、HUD的關(guān)鍵部件有哪些？

　?。?）投影單元

　　投影單元內(nèi)部集成了投影儀、反射鏡、投影鏡、調(diào)節(jié)電機(jī)及控制單元，HUD控制單元從車(chē)上數(shù)據(jù)總線(xiàn)獲取車(chē)速、導(dǎo)航等信息，并在投影儀輸出圖像。

　?。?）擋風(fēng)玻璃

　　大家可能會(huì)想，這擋風(fēng)玻璃有啥特殊的？的確，下面左圖是普通擋風(fēng)玻璃夾層結(jié)構(gòu)示意，如果把HUD圖像投射到普通擋風(fēng)玻璃上，很容易形成圖像重影，投射效果差。

　　而HUD擋風(fēng)玻璃夾層內(nèi)部的PVB膜呈楔形，即玻璃呈上厚下薄的狀態(tài)，這樣就不會(huì)形成圖像重影。

　　從這里也可以看到，為了降低玻璃成本，在大多A、B級(jí)車(chē)上搭配的HUD系統(tǒng)的，會(huì)另外配備一塊反射玻璃（如前面舉例的馬自達(dá)和標(biāo)致的HUD系統(tǒng)）；而在大多豪華品牌上，成本限制沒(méi)那么緊張，就會(huì)用HUD擋風(fēng)玻璃。

　　就目前的后裝HUD設(shè)備來(lái)說(shuō)，有兩種設(shè)計(jì)方案，一種是為以Navdy為代表的DLP投影方案，除了CarPro的絕大多數(shù)廠(chǎng)商都采用這種方案，另外一種是以CarPro為代表的TFT光學(xué)成像方案。這兩種方案都有各自的利弊。

　　相對(duì)來(lái)說(shuō)，TFT光學(xué)成像方案比較成熟，能帶來(lái)清晰顯示效果，不過(guò)也帶來(lái)高溫問(wèn)題。對(duì)此，CarPro的CEO侍強(qiáng)不太愿意具體說(shuō)明，只回復(fù)“我們做了輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流三重散熱系統(tǒng)解決了這個(gè)問(wèn)題，可以做到80度環(huán)境可以正常工作。”

　　至于DLP投影方案，有一個(gè)天生的顯示和溫度缺點(diǎn)。德州儀器TI為投影產(chǎn)品研發(fā)DLP芯片，但現(xiàn)在卻使用在顯示產(chǎn)品中，這種邏輯有些別扭。這樣的方案也受到TFT派的詬病。其中之一的觀(guān)點(diǎn)是，顯示和投影是兩種類(lèi)別的功能，“（DLP方案）是通過(guò)投影機(jī)把內(nèi)容投影到微型顯示板上，然后再把顯示板的 內(nèi)容發(fā)射到成像鏡片上被人看到，所以它是投影+反射”，AcTIsafety 產(chǎn)品HUD總設(shè)計(jì)師覃名健說(shuō)。

　　對(duì)此，DLP方案的觀(guān)點(diǎn)是，TFT方案雖然成熟，但成本無(wú)法降低、體積也不會(huì)做大、散熱問(wèn)題也難以解決，已經(jīng)是一個(gè)定型問(wèn)題。但DLP方案未來(lái)還有更多空間值得期待。

　　比如車(chē)蘿卜、哈德、CarPro、Carplus、HUDPLAY、Halo……

　　相比于去年6月深圳有十幾家做HUD，據(jù)CarPro的CEO侍強(qiáng)的不完全統(tǒng)計(jì)，深圳目前有三十多家。下面盤(pán)點(diǎn)一下汽車(chē)抬頭顯示HUD（Head Up Display）廠(chǎng)家。

　　1、車(chē)蘿卜HUD

　　車(chē)蘿卜Carrobot，是有北京樂(lè)駕科技有限公司研發(fā)，一款基于HUD+語(yǔ)音操控人機(jī)對(duì)話(huà)的智能車(chē)載機(jī)器人，能極大提升人們開(kāi)車(chē)的安全性。

　　主要功能：

　　車(chē)蘿卜通過(guò)放置在方向盤(pán)正前方儀表臺(tái)上的HUD透明投影屏展現(xiàn)信息，并通過(guò)語(yǔ)音操控實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音導(dǎo)航、接打電話(huà)、收發(fā)微信、聽(tīng)歌點(diǎn)歌等功能。讓用戶(hù)在專(zhuān)心開(kāi)車(chē)同時(shí)，安全兼顧導(dǎo)航及通訊、娛樂(lè)、社交需求，讓駕駛更加安全暢快。

　　核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　針對(duì)車(chē)載場(chǎng)景的核心需求，開(kāi)發(fā)了接近自然語(yǔ)言交流的智能人機(jī)對(duì)話(huà)技術(shù)，能夠結(jié)合上下語(yǔ)意，智能理解用戶(hù)要表達(dá)的意思，并做出相應(yīng)的操作，產(chǎn)品具有極高的技術(shù)壁壘。

　　2、哈德HUD

　　車(chē)聯(lián)網(wǎng)平視顯示新興技術(shù)公司哈德推出一款智能HUD抬頭顯示設(shè)備。

　　主要功能：

　　哈德智能HUD擁有AR（Augmented Reality）現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)，真實(shí)路面場(chǎng)景與投影信息實(shí)時(shí)融合交互，如路人識(shí)別、前車(chē)測(cè)距、交通燈識(shí)別提示等信息，通過(guò)與實(shí)際場(chǎng)景結(jié)合變得更加生動(dòng)。同時(shí)，哈德HUD還有手勢(shì)識(shí)別技術(shù)和語(yǔ)音識(shí)別功能，通過(guò)手勢(shì)操作或語(yǔ)音交互進(jìn)行接聽(tīng)電話(huà)、查看短信、微信等常用操作，大大提高行車(chē)安全性。

　　核心優(yōu)勢(shì)：

　　實(shí)現(xiàn)這些功能的前提是哈德智能HUD采用先進(jìn)的光學(xué)投影技術(shù)，采用了50流明DLP顯示方式，3米成像32英寸投影面積，同時(shí)可以根據(jù)外部光線(xiàn)可自動(dòng)調(diào)整亮度，即使是在極為強(qiáng)烈的陽(yáng)光下，也能清晰顯示。

　　3、CarPro HUD

　　CarPro HUD是由深圳前海智云谷科技有限公司，一家專(zhuān)注于車(chē)聯(lián)網(wǎng)智能硬件自主研發(fā)與運(yùn)營(yíng)的創(chuàng)新型科技公司研發(fā)。

　　主要功能：

　　CarPro 的導(dǎo)航包括實(shí)景路口放大圖、實(shí)景電子眼，可以對(duì)沖在復(fù)雜路況下 HUD 導(dǎo)航顯示信息過(guò)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題。此外，CarPro 還支持語(yǔ)音查路況、以及路況定制播報(bào)、能夠顯示即時(shí)車(chē)速；位于HUD主機(jī)前方的攝像頭具有行車(chē)記錄的功能。

　　核心優(yōu)勢(shì)：

　　在信息呈現(xiàn)方式上，CarPro 采用了與寶馬 HUD 相同的 TFT 光學(xué)方案，TFT 解決方案在圖像的純凈度、懸浮感、以及投影距離上都更有優(yōu)勢(shì)。CarPro 的成像距離（指人眼到顯示圖像之間的距離）是 2 米，而 2 米可以讓人在開(kāi)車(chē)時(shí)無(wú)需頻繁切換視距。

　　CarPro 采用的是安卓系統(tǒng)，針對(duì)夏天車(chē)內(nèi)的高溫問(wèn)題，CarPro 將環(huán)境存儲(chǔ)溫度做到了85 攝氏度，工作耐溫 80 攝氏度。

　　4、CarPlus HUD

　　CarPlus HUD 的功能、思路和Navdy類(lèi)似，都是想給汽車(chē)戴上“Google Glass”，成為汽車(chē)內(nèi)的信息中心。

　　主要功能：

　　通過(guò)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)技術(shù)將信息投射在司機(jī)視線(xiàn)前方，將外界環(huán)境和系統(tǒng)信息自然結(jié)合起來(lái)，司機(jī)無(wú)需切換視線(xiàn)就可以獲得所有行車(chē)和導(dǎo)航信息；同時(shí)支持讀取智能手機(jī)通知，接入來(lái)電，能夠語(yǔ)音操控回復(fù)短信，徹底又方便的解決司機(jī)開(kāi)車(chē)用手機(jī)的痛點(diǎn)。在新版設(shè)計(jì)中，還會(huì)加入疲勞提醒和道路信息識(shí)別功能，更有效的為用戶(hù)增強(qiáng)駕駛安全。

　　技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　與其他的同類(lèi)產(chǎn)品比，Car+采用了深度定制的安卓系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)更多更深層次的功能。很多HUD產(chǎn)品支持信息，但都是單任務(wù)，處理信息與導(dǎo)航智能二選一。不僅如此Car+就可以能夠自動(dòng)規(guī)劃行程，調(diào)用地圖，幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)零輸入導(dǎo)航。

　　5、HUD PLAY抬頭顯示

　　HUD PLAY是領(lǐng)先的汽車(chē)智能平視顯示儀，配備透明的高清顯示屏，可在線(xiàn)導(dǎo)航、接打電話(huà)、收發(fā)短信、微信、行車(chē)記錄、一鍵拍照、娛樂(lè)聽(tīng)歌等等，并將汽車(chē)數(shù)據(jù)等信息投射到風(fēng)擋玻璃上，無(wú)須再低頭或側(cè)臉尋覓儀表和中控臺(tái)信息，提高行車(chē)安全。

　　6、Navdy平視顯示器

　　美國(guó)一家名為Navdy的初創(chuàng)公司正在研發(fā)一款汽車(chē)用的HUD（平視顯示器），讓你的視線(xiàn)無(wú)需離開(kāi)前方路面就可以輕松查看手機(jī)上的信息。這款全彩顯示設(shè)備可以安置在儀表盤(pán)的上方，能夠顯示汽車(chē)當(dāng)前的速度、行進(jìn)路線(xiàn)、手機(jī)通知信息。

　　Navdy配備了5.1英寸（15.24厘米）的透明HUD，集成高質(zhì)量投影儀、用于手勢(shì)控制的紅外攝像頭、加速計(jì)、電子羅盤(pán)等傳感器。Navdy內(nèi)置雙 核處理器，運(yùn)行Android 4.4系統(tǒng)，支持Wi-Fi和藍(lán)牙LE連接技術(shù)，內(nèi)置揚(yáng)聲器和降噪麥克風(fēng)，通過(guò)ODB接口連接車(chē)載電腦。

　　小結(jié)

　　這類(lèi)硬件產(chǎn)品的智能化是一個(gè)不可逆大趨勢(shì)，這些產(chǎn)品可能更加能夠代表未來(lái) HUD 的發(fā)展方向。由于基本上 HUD都安裝在 OBD 接口上（供電和車(chē)輛數(shù)據(jù)讀?。?，因此顯示車(chē)況車(chē)速的功能都是有的。

　　在系統(tǒng)層面，這些 HUD 基本上都是采用 Andorid 系統(tǒng)，然后根據(jù) HUD 的交互進(jìn)行相應(yīng)的軟件調(diào)整。為了方便連接手機(jī)，藍(lán)牙模塊，WiFi 也都有。

　　目前挑戰(zhàn)不僅來(lái)自于產(chǎn)品本身，消費(fèi)者的固有駕駛習(xí)慣也在一定程度上影響了HUD的推廣。未來(lái)無(wú)人駕駛技術(shù)的到來(lái)會(huì)將其融合，成為無(wú)人駕駛技術(shù)中重要的組成部分。
 
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