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昂首暴露系统HUD(一):HUD系统笼统
发布日期:2022-05-15 22:04    点击次数:75

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一、 HUD本领发源

昂首暴露系统HUD(Head-up display)是一项从反射器对准器中演变而来的本领,二战前用在枪械瞄具和构兵机瞄具上。二战之后,HUD本领运转渐渐哄骗到构兵机上,可将速率、高度、雷达信息、对准器等暴露在构兵机的座舱罩或透明板上,飞行员不必折腰,即可看到所需要的进击信息。

到了当代,构兵机上的HUD渐渐被头盔式暴露器(HMDS)取代,包括美军的F35和我军的J20都已哄骗HMDS。

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图 1  构兵机及汽车上的HUD

到了上世纪八十年代,通用汽车收购了航天和国防制造公司Hughes Aircraft,之后HUD本领运转在汽车上出现。1988年,通用汽车在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car上哄骗了HUD,是全国上首款遴荐HUD本领的汽车。率先的汽车HUD系统暴露的信息有限何况心绪单一。

自此之后,HUD系统运转渐渐装备在跑车和高级轿车中,且其本领运转朝着信息化、数字化的场合发展:

1991年,丰田在王冠Majesta上搭载了HUD;

1997年,通用在其车型“Corvette”第五代车型上初度搭载了彩色暴露HUD;

2003年,良马成为了欧洲第一家使用HUD本领的汽车公司,飞驰、奥迪也随后运转使用HUD本领。

在HUD本领发展的前期阶段,因为暴露着力差、本钱高,一直莫得得到平素哄骗,以至被合计是鸡肋。直到2020年,飞驰S级发布AR-HUD(增强试验型昂首暴露系统),HUD再次得到平素关怀。在飞驰的AR-HUD系统上,AR(增强试验)本领令导航信息与本体路面信息重复,导航信息的暴露更为平直且易于和会。且AR-HUD鸠集ADAS功能,不错及时进行路子危机警示和预报路况,普及驾驶安全性。

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图 2  飞驰S AR-HUD

二、 HUD本领的道理

1. 普及驾驶安全性

正常驾驶时,人眼需要在路子和姿色之间往复切换,容易导致视觉疲顿和堤防力散布。一项美国的商量标明,假定车辆行驶速率是120km/h,若是驾驶者的视野偏离路面2秒以上,车辆会行驶逾越65m的距离。

HUD本领的最大路理便是不错让驾驶者无须将视野从路面上挪开就能得回多量的信息:驾驶员检察HUD上的信息,需要折腰5°~10°,而检察组合姿色需要折腰20°~25°。

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图 3  HUD措置折腰看姿色痛点

2. 普及人机交互体验

除了普及驾驶安全性外,HUD本领还可进一步普及人机交互体验。一方面,HUD可让车况、智能驾驶等信息的暴露更为高效;另一方面,HUD还可大幅增强导航的暴露着力,使二维导航迈向实景导航。

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图 4  AR-HUD实景导航

跟着人们对驾驶安全意志的不断增强,科学本领的不断发展,HUD系统会不断普及到中低档汽车中,让普通儒也能享受到科技带来的安全享受。

三、 HUD的分类

汽车HUD主要有三种类型:组合型昂首暴露系统C-HUD(Combiner-HUD)、风挡型昂首暴露W-HUD(Windshield-HUD)和增强试验型昂首暴露系统AR-HUD(Augmented Reality HUD)。

1. C-HUD

C-HUD更多哄骗在后装市集,其会在汽车姿色上方、姿色板顶部加装一个半透明树脂板,再将该树脂板当作投影介质反射出虚像。该树脂板频繁会笔据成像条目进行迥殊处理,举例做成楔形来幸免反射重影,普及暴露着力。

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图 5  C-HUD

相较W-HUD和AR-HUD,C-HUD本钱较低,但具有以下三方面疏漏:

成像区域小,暴露内容有限;

成像距离近,成像高度较低;

叮嘱位置处于驾驶员前哨的姿色板上,在车辆碰撞时可能会对驾驶员产生二次伤害。

2. W-HUD

W-HUD用于前装,当今有多条本清楚线:基于曲面反射镜放大成像、基于全息光学元件(HOE)放大成像和基于全息光波导(Waveguide)放大成像。当今HOE和Waveguide本领尚未熟识,主要哄骗的为基于曲面反射镜放大成像本领。

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 图 6  W-HUD

W-HUD使用前挡风玻璃当作成像介质来反射成像,不错守旧更大的成像区域和更远的投影距离。W-HUD的疏漏在于,挡风玻璃频繁为曲面反射镜,W-HUD必须笔据挡风玻璃的尺寸和曲率去适配高精度曲面反射镜,导致本钱相对较高。

3. AR-HUD

AR-HUD和W-HUD雷同使用前挡风玻璃当作成像介质来反射成像,但AR-HUD成像区域更大、投射距离更远、成像也更为活泼。

AR-HUD需要通过智能驾驶的传感器(录像头、雷达等)对前哨的路况进行领略建模,以得到对象的位置、距离、大小等因素,再把HUD暴露的信息精确地投影到对应的位置。AR-HUD可将投射信息与交通环境进行高度交融,举例行驶流程中的车道线贴合、前哨困难物/危机物贴合、车道偏离预警与车道线贴合等。

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 图 7  AR-HUD

AR-HUD举座暴露着力出众,是智能驾驶和智能座舱措置有盘算推算的进击构成部分。

诚然AR-HUD各方面性能都是最好,可是体积最大,在整车上叮嘱较为困难。同期当今AR-HUD本领还不够熟识,暴露着力仍需普及。



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