汽車抬頭顯示HUD技術原理及代表廠家盤點

汽車抬頭顯示HUD技術原理及代表廠家盤點

Maggie 發表於 2016-12-21 14:39:33

　　抬頭顯示HUD（Head Up Display）已不再是戰鬥機的專利，HUD也一度作為豪華車型的高科技配置，而今HUD已經逐漸走向平民化。如下面是奔馳、寶馬、奧迪的HUD，大量彩色數字信息投射到擋風玻璃上。

　　下邊是馬自達和標緻的HUD，數字信息投射在擋風玻璃前的一塊獨立可摺疊的反射玻璃上，但和豪華品牌相比，它們顯示的信息更為單調。

　　一方面，HUD這樣的在前擋風玻璃上或者反射玻璃上呈現出行駛信息的形式，的確是一個很能夠吸引眼球的高科技，當然也可以作為廠家的賺錢利器。另一方面，HUD卻又是不少人口中的「然並卵」配置。今天咱們就來扒一扒HUD吧。

　　1、HUD優點

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

　　（2）駕駛員從組合儀表上查看駕駛信息時，眼睛從道路轉移到組合儀表再轉移到道路，由於道路亮度高而組合儀表（車內）的亮度低，眼睛就會經歷由亮到暗再到亮的過程，眼睛瞳孔會進行調整；同時眼睛的聚集點會由遠到近再到遠。而駕駛員從HUD上看信息時，眼睛就不需要這麼折騰了。

　　以上兩個方面綜合起來，駕駛員使用HUD，可以減少視線轉移的時間、視線轉移帶來的眼睛瞳孔變化、眼睛聚集點的變化，最終結果就是駕駛員的視線和注意力更少的偏離道路，提升行車安全性。

　　2、HUD能夠顯示哪些信息？

　　（註：以下信息不一定都有，根據HUD的配置會有所差異）

　　（1）、當前車速。它是HUD最基本的信息，在限速攝像頭無處不在的城市道路上，掐著最高限速開車時或者攝像頭前減速時，這個信息就顯得尤為重要了。

　　（2）、導航信息。這個是很實用的信息，尤其是在市內車多、路雜導航時效果顯著。

　　（3）、紅色故障標記，紅色故障燈出現，意味著車子開起來會有很大的安全隱患。

　　（4）、駕駛輔助信息，如限速顯示、主動車道保持信息、巡航信息等，在使用車上高科技並進行調節的時候，這些信息可以顯示在HUD上，使得駕駛員不必低頭看儀表進行調節。

　　3、HUD是怎麼實現的？（以投影至擋風玻璃為例）

　　HUD的原理類似於幻燈片投影。由投影儀發出光信息，經過「反射鏡」反射到「投影鏡」上，再由「投影鏡」反射到「擋風玻璃」，人眼看到的是位於眼前2-2.5米處的虛像，給人的感覺就是信息懸浮在前方路上。

　　HUD圖像在擋風玻璃上位置是可調的，而這其中的關鍵便是「投影鏡」，通過改變「投影鏡」的角度，就可以調節HUD圖像的位置。

　　擋風玻璃是彎曲的，圖像若是直接投射在彎曲的玻璃面上，會造成圖像變形。這就需要一個糾正措施——於是「投影鏡」和「反射鏡」被設計成彎曲的。

　　4、HUD的關鍵部件有哪些？

　　（1）投影單元

　　投影單元內部集成了投影儀、反射鏡、投影鏡、調節電機及控制單元，HUD控制單元從車上數據總線獲取車速、導航等信息，並在投影儀輸出圖像。

　　（2）擋風玻璃

　　大家可能會想，這擋風玻璃有啥特殊的？的確，下面左圖是普通擋風玻璃夾層結構示意，如果把HUD圖像投射到普通擋風玻璃上，很容易形成圖像重影，投射效果差。

　　而HUD擋風玻璃夾層內部的PVB膜呈楔形，即玻璃呈上厚下薄的狀態，這樣就不會形成圖像重影。

　　從這裡也可以看到，為了降低玻璃成本，在大多A、B級車上搭配的HUD系統的，會另外配備一塊反射玻璃（如前面舉例的馬自達和標緻的HUD系統）；而在大多豪華品牌上，成本限制沒那麼緊張，就會用HUD擋風玻璃。

　　就目前的後裝HUD設備來說，有兩種設計方案，一種是為以Navdy為代表的DLP投影方案，除了CarPro的絕大多數廠商都採用這種方案，另外一種是以CarPro為代表的TFT光學成像方案。這兩種方案都有各自的利弊。

　　相對來說，TFT光學成像方案比較成熟，能帶來清晰顯示效果，不過也帶來高溫問題。對此，CarPro的CEO侍強不太願意具體說明，只回復「我們做了輻射、傳導、對流三重散熱系統解決了這個問題，可以做到80度環境可以正常工作。」

　　至於DLP投影方案，有一個天生的顯示和溫度缺點。德州儀器TI為投影產品研發DLP晶片，但現在卻使用在顯示產品中，這種邏輯有些彆扭。這樣的方案也受到TFT派的詬病。其中之一的觀點是，顯示和投影是兩種類別的功能，「（DLP方案）是通過投影機把內容投影到微型顯示板上，然後再把顯示板的 內容發射到成像鏡片上被人看到，所以它是投影+反射」，Actisafety 產品HUD總設計師覃名健說。

　　對此，DLP方案的觀點是，TFT方案雖然成熟，但成本無法降低、體積也不會做大、散熱問題也難以解決，已經是一個定型問題。但DLP方案未來還有更多空間值得期待。

　　比如車蘿蔔、哈德、CarPro、Carplus、HUDPLAY、Halo……

　　相比於去年6月深圳有十幾家做HUD，據CarPro的CEO侍強的不完全統計，深圳目前有三十多家。下面盤點一下汽車抬頭顯示HUD（Head Up Display）廠家。

　　1、車蘿蔔HUD

　　車蘿蔔Carrobot，是有北京樂駕科技有限公司研發，一款基於HUD+語音操控人機對話的智能車載機器人，能極大提升人們開車的安全性。

　　主要功能：

　　車蘿蔔通過放置在方向盤正前方儀表臺上的HUD透明投影屏展現信息，並通過語音操控實現語音導航、接打電話、收發微信、聽歌點歌等功能。讓用戶在專心開車同時，安全兼顧導航及通訊、娛樂、社交需求，讓駕駛更加安全暢快。

　　核心技術優勢：

　　針對車載場景的核心需求，開發了接近自然語言交流的智能人機對話技術，能夠結合上下語意，智能理解用戶要表達的意思，並做出相應的操作，產品具有極高的技術壁壘。

　　2、哈德HUD

　　車聯網平視顯示新興技術公司哈德推出一款智能HUD抬頭顯示設備。

　　主要功能：

　　哈德智能HUD擁有AR（Augmented Reality）現實增強技術，真實路面場景與投影信息實時融合交互，如路人識別、前車測距、交通燈識別提示等信息，通過與實際場景結合變得更加生動。同時，哈德HUD還有手勢識別技術和語音識別功能，通過手勢操作或語音交互進行接聽電話、查看簡訊、微信等常用操作，大大提高行車安全性。

　　核心優勢：

　　實現這些功能的前提是哈德智能HUD採用先進的光學投影技術，採用了50流明DLP顯示方式，3米成像32英寸投影面積，同時可以根據外部光線可自動調整亮度，即使是在極為強烈的陽光下，也能清晰顯示。

　　3、CarPro HUD

　　CarPro HUD是由深圳前海智雲谷科技有限公司，一家專注於車聯網智能硬體自主研發與運營的創新型科技公司研發。

　　主要功能：

　　CarPro 的導航包括實景路口放大圖、實景電子眼，可以對衝在複雜路況下 HUD 導航顯示信息過於簡單的問題。此外，CarPro 還支持語音查路況、以及路況定製播報、能夠顯示即時車速；位於HUD主機前方的攝像頭具有行車記錄的功能。

　　核心優勢：

　　在信息呈現方式上，CarPro 採用了與寶馬 HUD 相同的 TFT 光學方案，TFT 解決方案在圖像的純淨度、懸浮感、以及投影距離上都更有優勢。CarPro 的成像距離（指人眼到顯示圖像之間的距離）是 2 米，而 2 米可以讓人在開車時無需頻繁切換視距。

　　CarPro 採用的是安卓系統，針對夏天車內的高溫問題，CarPro 將環境存儲溫度做到了85 攝氏度，工作耐溫 80 攝氏度。

　　4、CarPlus HUD

　　CarPlus HUD 的功能、思路和Navdy類似，都是想給汽車戴上「Google Glass」，成為汽車內的信息中心。

　　主要功能：

　　通過現實增強技術將信息投射在司機視線前方，將外界環境和系統信息自然結合起來，司機無需切換視線就可以獲得所有行車和導航信息；同時支持讀取智慧型手機通知，接入來電，能夠語音操控回復簡訊，徹底又方便的解決司機開車用手機的痛點。在新版設計中，還會加入疲勞提醒和道路信息識別功能，更有效的為用戶增強駕駛安全。

　　技術優勢：

　　與其他的同類產品比，Car+採用了深度定製的安卓系統，可以實現更多更深層次的功能。很多HUD產品支持信息，但都是單任務，處理信息與導航智能二選一。不僅如此Car+就可以能夠自動規划行程，調用地圖，幫助用戶實現零輸入導航。

　　5、HUD PLAY抬頭顯示

　　HUD PLAY是領先的汽車智能平視顯示儀，配備透明的高清顯示屏，可在線導航、接打電話、收發簡訊、微信、行車記錄、一鍵拍照、娛樂聽歌等等，並將汽車數據等信息投射到風擋玻璃上，無須再低頭或側臉尋覓儀表和中控臺信息，提高行車安全。

　　6、Navdy平視顯示器

　　美國一家名為Navdy的初創公司正在研發一款汽車用的HUD（平視顯示器），讓你的視線無需離開前方路面就可以輕鬆查看手機上的信息。這款全彩顯示設備可以安置在儀錶盤的上方，能夠顯示汽車當前的速度、行進路線、手機通知信息。

　　Navdy配備了5.1英寸（15.24釐米）的透明HUD，集成高質量投影儀、用於手勢控制的紅外攝像頭、加速計、電子羅盤等傳感器。Navdy內置雙 核處理器，運行Android 4.4系統，支持Wi-Fi和藍牙LE連接技術，內置揚聲器和降噪麥克風，通過ODB接口連接車載電腦。

　　小結

　　這類硬體產品的智能化是一個不可逆大趨勢，這些產品可能更加能夠代表未來 HUD 的發展方向。由於基本上 HUD都安裝在 OBD 接口上（供電和車輛數據讀取），因此顯示車況車速的功能都是有的。

　　在系統層面，這些 HUD 基本上都是採用 Andorid 系統，然後根據 HUD 的交互進行相應的軟體調整。為了方便連接手機，藍牙模塊，WiFi 也都有。

　　目前挑戰不僅來自於產品本身，消費者的固有駕駛習慣也在一定程度上影響了HUD的推廣。未來無人駕駛技術的到來會將其融合，成為無人駕駛技術中重要的組成部分。
 
（本文來自電子發燒友微信，轉載註明出處）

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