抬頭顯示系統HUD
關注創建者：駕駛哥 創建時間：2021-07-14
抬頭顯示系統HUD的視頻教程
抬頭顯示系統HUD的實例教程
在奔馳的AR-HUD系統上，AR（增強現實）技術令導航信息與實際路面信息疊加，導航信息的顯示更為直接且易于理解。且AR-HUD結合ADAS功能，可以實時進行道路危險警示和預告路況，提升駕駛安全性。
圖 2 奔馳S AR-HUD
二、 HUD技術的意義
1. 提升駕駛安全性
正常駕駛時，人眼需要在道路和儀表之間來回切換，容易導致視覺疲勞和注意力分散。一項美國的研究表明，假設車輛行駛速度是120km/h，如果駕駛者的視線偏離路面2秒以上，車輛會行駛超過65m的距離。
HUD技術的最大意義就是可以讓駕駛者不用將視線從路面上挪開就能獲取大量的信息：駕駛員查看HUD上的信息，需要低頭5°~10°，而查看組合儀表需要低頭20°~25°。
圖 3 HUD解決低頭看儀表痛點
2. 提升人機交互體驗
除了提升駕駛安全性外，HUD技術還可進一步提升人機交互體驗。一方面，HUD可讓車況、智能駕駛等信息的顯示更為高效；另一方面，HUD還可大幅增強導航的顯示效果，使二維導航邁向實景導航。
圖 4 AR-HUD實景導航
隨著人們對駕駛安全意識的不斷增強，科學技術的不斷發展，HUD系統會不斷普及到中低檔汽車中，讓普通人也能享受到科技帶來的安全享受。
三、 HUD的分類
汽車HUD主要有三種類型：組合型抬頭顯示系統C-HUD（Combiner-HUD）、風擋型抬頭顯示W-HUD（Windshield-HUD）和增強現實型抬頭顯示系統AR-HUD（Augmented Reality HUD）。
1.
展開 作者 | HYZY
出品 | 焉知
一、 HUD顯示內容
HUD的初衷是幫助駕駛員減輕認知負荷，提升對當前情勢的感知能力。通常可在HUD上顯示的信息包括：車輛信息和外界信息。
圖 1 HUD顯示內容
1. 車輛信息
車輛信息指能夠反映當前車輛狀態的信息，HUD一般通過車載總線獲取，具體包括以下四類：
圖 2 車輛信息
1) 核心信息
指在傳統儀表上顯示的部分重要信息，如車速、轉速、里程、油量等。
2) 提示信息
指在車輛行駛過程中需要顯示部分提示信息，如擋位、轉向燈、遠光燈、霧燈、車內溫度、瞬時油耗等。
3) 報警信息
包括請求駕駛員接管、安全帶提醒、燃油/電量不足、發動機狀態、車門狀態、駐車狀態、機油剩余量、胎壓、安全氣囊狀態、玻璃清洗液存量等。
4) 附加信息
指部分車型上的特色功能信息，如四驅模式、轉向模式、駕駛模式、天窗及天窗開啟狀態、座椅狀態、底盤狀態等。
2. 外界信息
HUD除了可獲取車輛自身的狀態信息外，還可通過與外界的交互獲取更多外界信息，具體包括：
圖 3 外界信息
1) 出行
包含有定位、地圖、導航、行人/障礙物檢測、車道保持輔助等信息。
2) 安全
主要顯示來自智能駕駛系統感知到的實時交通情況，以輔助駕駛員安全駕駛，包括：超速預警、前車碰撞預警、車距信息提示、交通信號燈提示、道路安全預警、遠程故障診斷信息等。
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一、基本原理
HUD本質上是一個光學器件，其工作原理與投影儀基本相同，就是將需要顯示的信息投影到駕駛員前方的透明介質上。
圖 1 HUD工作原理
HUD主要由圖像生成單元（PGU）和光學顯示系統兩大部分構成，圖像生成單元用以生成HUD輸出圖像，光學顯示系統用于顯示圖像。
圖 2 HUD結構拆解
二、圖像生成單元
圖像生成單元PGU（Picture Generation Unit）是HUD最核心的部件，占HUD總成本的50%左右。圖像生成單元的作用是生成HUD輸出圖像，由光源、光學膜片和其它光學組件構成。
PGU是HUD的核心技術壁壘，其技術路線的選擇直接決定未來的產業發展路線，具體可分為TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三種技術。不同的技術路線，其光源和光學組件都完全不同。
1. 薄膜晶體管液晶顯示屏技術TFT-LCD
TFT是LCD液晶顯示技術的一種，TFT-LCD的工作原理是LCD被背光光源照亮后，通過集成在LCD面板每個像素點背后的薄膜晶體管驅動液晶分子旋轉改變光源偏振狀態，從而呈現不同的明暗灰度，再通過RGB濾色片呈現彩色圖像。
圖 3 TFT-LCD
TFT-LCD可以做到高響應速度、高亮度、高對比度地顯示圖像信息，且技術成熟、成本低，是目前HUD的主流技術路線。
TFT-LCD技術的劣勢主要在于熱管理難度大，需要有更多熱管理方面的光學設計。
2.
展開 智能駕駛的人機界面需要使車了解駕駛員的命令和意圖，同時還要為用戶提供一個清晰的系統運行狀態，最終使用戶增強對系統的信任。
圖 1 自動駕駛交互界面
智能駕駛人機交互設計應遵循以下三條原則：
建立用戶信心：通過“你見即我見”及“決策預告”設計，將智駕系統感知信息及規劃、預測信息以視覺形式實時顯示給用戶，增強用戶使用信心；
明確駕駛責任分配：需通過視覺等形式清晰告知用戶，當前自己與系統所承擔的任務及擔負的責任；
駕駛接管：無論是系統接管用戶，還是用戶接管系統，交互設計都必須保證雙方對駕駛權的更替進行反饋認可。
二.AR-HUD的應用場景
智能駕駛人機界面中所有需要通過視覺顯示的內容，AR-HUD無疑都是一個理想選項。因為AR-HUD讓用戶得以和周圍環境直接互動，而不只是注意車前的位置。用戶可通過AR-HUD準確掌握自己的車在干什么。以下為具體的AR-HUD的應用場景：
1. 車道輔助
AR-HUD可根據智能駕駛系統輸入的車道線信息，將圖像直接顯示在真實的車道線上，可增強車道輔助類智能駕駛功能體驗效果。
圖 2 AR-HUD車道輔助
2. 自動跟車
在智能駕駛系統進行跟車行駛時，AR-HUD可以顯示出目前的跟車目標，同時還可顯示出本車與目標車之間的距離。
圖 3 AR-HUD自動跟車
甚至，AR-HUD還可以同時顯示多車道的目標。
圖 4 AR-HUD多目標顯示
3.
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Zemax OpticStudio 如何模擬抬頭顯示（HUD）系統
通過這篇文章我們了解到如何在 OpticStudio 中創建抬頭顯示系統。抬頭顯示系統是一個透視顯示系統，它的作用在于在用戶不改變視角的情況下為用戶提供數據，最大程度的讓駕駛員的視線保持在路面上。為了實現透視顯示，系統必須在擋風玻璃前形成一個虛像。該虛像的尺寸必須與儀表盤相近且不阻礙駕駛員的視線。另外，駕駛員應該在一定空間內都能看到該虛像，這個空間也叫視窗 (eyebox)。抬頭顯示系統有多種光路結構，這篇文章和我們分享了其中一種。
今天我們為大家準備了使用 Zemax OpticStudio 設計汽車抬頭顯示器（HUD）的學習視頻，方便大家學習交流。
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視頻內容
HUD 設計概述
序列模式反向光路系統搭建。
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車載電子與網絡通信(Automotive Electronics & Connectivity)
智能座艙硬件：車載顯示屏、抬頭顯示系統(HUD)、全液晶儀表、艙駕一體化終端。
車載網絡：車載以太網、CAN總線、車載無線通信(5G/V2X)、數據安全與網關。
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概要
汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數據的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個名字的由來是由于該技術能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇文章節選了在設計和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術原理和演進趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領域專家，圍繞Ansys全產品線的技術優勢，帶您深入解析流體、結構、電子設計及電磁仿真、光學、光子學、半導體、自動駕駛、汽車
在消費電子行業可用于手機鏡頭設計、虛擬現實（VR）和增強現實（AR）設備、數碼相機和攝像機等的光學系統設計；在汽車行業中的自動駕駛傳感器，如激光雷達、雷達和攝像頭的設計與開發中發揮重要作用，同時也可用于汽車大燈和照明系統、抬頭顯示（HUD）系統的光學設計；在航空航天行業可用于衛星光學系統、航空攝影和測量設備等的光學設計，滿足航空航天領域對高精度、高可靠性光學系統的需求。
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汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數據的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個名字的由來是由于該技術能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇文章節選了在設計和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
下面是
隨著智能車載系統的發展與智能駕駛體驗需求的增加，車載抬頭顯示 HUD 系統作為信息顯示的媒介，能夠將儀表盤信息、傳感器獲得的輔助駕駛信息和與環境融合的現實增強信息完美地呈現給駕駛者，使駕駛者無需低頭觀看儀表，極大地提升了駕駛的安全性和體驗感。
客戶面臨的挑戰
? Ghost - 鬼影是HUD設計中的一個重要指標，但如何根據具體定義確定合適的擋風玻璃楔角以使“鬼影”圖像最小化？
? Coating film - 擋風玻璃上的光學鍍膜可以進一步減少鬼影或增加投影圖像的對比度，如何選擇/設計最佳的光學鍍膜來實現這一目的？
HUD行業生態鏈
Ansys解決方案
Ansys
增強現實抬頭顯示（AR-HUD）可以將當前車身狀態、障礙物提醒等信息3D投影在前擋風玻璃上，并通過自研的AR-Creator算法，融合實際道路場景進行導航，使駕駛員無需低頭即可了解車輛實時行駛狀況。結合DMS系統，可以實現眼動追蹤功能。使駕駛更安全的同時，提高了產品的交互性。
產品功能
車輛信息顯示
導航信息顯示
車道線、障礙物提醒
在設計抬頭顯示器(HUD)時需要使用哪些工具？
汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數據的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個名字的由來是由于該技術能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇博文介紹了在設計和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
翻譯：上海安世亞太
概述
Ansys SPEOS HUD Design & Analysis提供了專門開發汽車抬頭顯示器（HUD）的先進功能。在設計早期識別潛在問題，以在開發過程中大幅改進光學系統。
有了直觀易懂的功能，可以從開始設計或進行即時設計，從而直接在CAD環境中優化布局和形狀。為不同身高的駕駛員生成設計變化，并顯示HUD系統所需的光學體
