汽車抬頭顯示HUD技術原理及代表廠家盤點

　　抬頭顯示HUD（Head Up Display）已不再是戰(zhàn)斗機的專利，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(shù)字信息投射到擋風玻璃上。

　　下邊是馬自達和標致的HUD，數(shù)字信息投射在擋風玻璃前的一塊獨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。

　　一方面，HUD這樣的在前擋風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“然并卵”配置。今天咱們就來扒一扒HUD吧。

　　1、HUD優(yōu)點

　　（1）HUD信息顯示位置比傳統(tǒng)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°。

　?。?）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，由于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，眼睛就不需要這么折騰了。

　　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？

　?。ㄗⅲ阂韵滦畔⒉灰欢ǘ加?，根據(jù)HUD的配置會有所差異）

　?。?）、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。

　?。?）、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。

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

　?。?）、駕駛輔助信息，如限速顯示、主動車道保持信息、巡航信息等，在使用車上高科技并進行調節(jié)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(jié)。

　　3、HUD是怎么實現(xiàn)的？（以投影至擋風玻璃為例）

　　HUD的原理類似于幻燈片投影。由投影儀發(fā)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”，人眼看到的是位于眼前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(jié)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——于是“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(jié)電機及控制單元，HUD控制單元從車上數(shù)據(jù)總線獲取車速、導航等信息，并在投影儀輸出圖像。

　　（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(tài)，這樣就不會形成圖像重影。

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

　　就目前的后裝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(shù)廠商都采用這種方案，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侍強不太愿意具體說明，只回復“我們做了輻射、傳導、對流三重散熱系統(tǒng)解決了這個問題，可以做到80度環(huán)境可以正常工作。”

　　至于DLP投影方案，有一個天生的顯示和溫度缺點。德州儀器TI為投影產品研發(fā)DLP芯片，但現(xiàn)在卻使用在顯示產品中，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，然后再把顯示板的 內容發(fā)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侍強的不完全統(tǒng)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、車蘿卜HUD

　　車蘿卜Carrobot，是有北京樂駕科技有限公司研發(fā)，一款基于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：

　　車蘿卜通過放置在方向盤正前方儀表臺上的HUD透明投影屏展現(xiàn)信息，并通過語音操控實現(xiàn)語音導航、接打電話、收發(fā)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(yōu)勢：

　　針對車載場景的核心需求，開發(fā)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，并做出相應的操作，產品具有極高的技術壁壘。

　　2、哈德HUD

　　車聯(lián)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(xiàn)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、查看短信、微信等常用操作，大大提高行車安全性。

　　核心優(yōu)勢：

　　實現(xiàn)這些功能的前提是哈德智能HUD采用先進的光學投影技術，采用了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(jù)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是由深圳前海智云谷科技有限公司，一家專注于車聯(lián)網智能硬件自主研發(fā)與運營的創(chuàng)新型科技公司研發(fā)。

　　主要功能：

　　CarPro 的導航包括實景路口放大圖、實景電子眼，可以對沖在復雜路況下 HUD 導航顯示信息過于簡單的問題。此外，CarPro 還支持語音查路況、以及路況定制播報、能夠顯示即時車速；位于HUD主機前方的攝像頭具有行車記錄的功能。

　　核心優(yōu)勢：

　　在信息呈現(xiàn)方式上，CarPro 采用了與寶馬 HUD 相同的 TFT 光學方案，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。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 采用的是安卓系統(tǒng)，針對夏天車內的高溫問題，CarPro 將環(huán)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(xiàn)實增強技術將信息投射在司機視線前方，將外界環(huán)境和系統(tǒng)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；同時支持讀取智能手機通知，接入來電，能夠語音操控回復短信，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(yōu)勢：

　　與其他的同類產品比，Car+采用了深度定制的安卓系統(tǒng)，可以實現(xiàn)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(guī)劃行程，調用地圖，幫助用戶實現(xiàn)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(fā)短信、微信、行車記錄、一鍵拍照、娛樂聽歌等等，并將汽車數(shù)據(jù)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(chuàng)公司正在研發(fā)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松查看手機上的信息。這款全彩顯示設備可以安置在儀表盤的上方，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厘米）的透明HUD，集成高質量投影儀、用于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(tǒng)，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

　　這類硬件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(fā)展方向。由于基本上 HUD都安裝在 OBD 接口上（供電和車輛數(shù)據(jù)讀?。?，因此顯示車況車速的功能都是有的。

　　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 的交互進行相應的軟件調整。為了方便連接手機，藍牙模塊，WiFi 也都有。

　　目前挑戰(zhàn)不僅來自于產品本身，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。
 
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