HUD仿真的案例
設計仿真 | 基于VTD的AR-HUD仿真測試解決方案
基于VTD的
AR-HUD仿真測試解決方案
智能座艙是當前車輛智能化趨勢的重要應用領域，HUD是將車速、導航等重要行車信息投影到擋風玻璃上，大大提升了安全性和體驗感。AR-HUD是在HUD的基礎上融入AR功能，在看到的真實世界的基礎上疊加數字影像圖層，將HUD顯示信息與駕駛環境融為一體。當前，越來越多的汽車廠商更注重人機交互體驗，使汽車AR-HUD開始承載更豐富、更細膩的功能和顯示任務。
以虛擬場景為基礎的AR-HUD仿真測試手段，大大提升了產品開發迭代效率，降低開發成本，在行業內得到了越來越多的關注，AR-HUD的仿真測試涵蓋MIL/SIL/HIL/DIL等不同階段，以VTD為基礎的仿真測試方案可以沿用相同的數據鏈路架構，滿足不同的測試需求。
本仿真測試解決方案涵蓋如下要素：
? 車輛動力學模型
? 虛擬場景VTD以及傳感器模型
? 自動化測試軟件
? 故障注入
? 仿真測試平臺
? 被測對象
其應用流程如下：
1. VTD Traffic模塊發出駕駛員模型控制信息被被控對象車輛動力學模型，計算車輛狀態信息，反饋至場景，實現真實車輛運動在虛擬世界中的模擬；
2. VTD傳感器模型發出傳感器檢測到的環境信息（如車輛周圍障礙物、地理坐標、交通參與方等），按照協議發送給被測對象AR-HUD；
3. AR-HUD生成影像圖層，圖像數據反饋至VTD。VTD基于開放架構和接口接收圖像信息后，在IG上實時渲染，實現AR-HUD的效果；
4. 基于自動化測試工具，為各個節點發送數據，實現AR-HUD測試的自動化。
方案優勢：
1. 快速高效的驗證方式
2. 測試場景多樣化，提升測試廣度深度
3.
展開 Speos案例 | 基于Speos的衍射波導AR風擋HUD系統仿真解決方案
引言
隨著智能汽車座艙技術快速迭代，增強現實抬頭顯示（AR HUD）已成為高端智能車載座艙的核心配置。相較于傳統反射鏡式AR HUD，衍射波導型AR HUD憑借體積小巧、集成性強、適配各類車載座艙狹小空間的優勢，成為行業主流發展方向。衍射波導AR HUD融合納米級光柵微結構與宏觀投影鏡頭系統，光學鏈路復雜，傳統單一仿真軟件難以實現全鏈路性能校驗。Ansys光學仿真套件構建了Zemax OpticStudio+Lumerical +Speos一體化設計仿工作流，覆蓋投影鏡頭設計、亞波長光柵建模、系統級光學集成分析全流程。
其中Ansys Speos作為系統級仿真核心工具，可實現多軟件數據無縫對接、三維環境光學仿真、人眼視覺感知評估，為車載AR HUD光學性能優化、成像質量校驗、雜散光抑制提供專業仿真支撐。本文基于Ansys官方衍射波導AR風擋HUD仿真案例，全面解析Speos在AR HUD研發中的應用價值、仿真流程、核心參數及結果分析，為車載光學行業研發人員提供參考。
衍射波導AR HUD技術優勢與仿真痛點
1.1 技術核心優勢
AR HUD可將車速、導航、路況等行車信息直接投射至駕駛員視野區域，實現視線不離路的安全駕駛輔助。衍射波導架構摒棄傳統大體積反射鏡模組，利用表面浮雕光柵（SRG）與光波導全反射原理完成光信號傳輸，核心優勢如下：
結構微型化：整體體積遠小于傳統反射鏡方案，易于嵌入儀表臺狹小空間；
成像畫質優：可精準控制光路傳播，適配大視場、高清晰度成像需求；
適配性廣泛：兼容各類車型風擋曲面結構，滿足不同座艙布局設計要求。
展開 SPEOS—光學產品設計及仿真工具
圖3 外部燈具仿真模擬結果
圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證
??車載成像系統虛擬驗證
SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
圖5 SPEOS成像仿真流程及仿真結果
??HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
圖6 HUD仿真分析結果
應用&案例
SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應商。
展開 SPEOS—光學產品設計及仿真工具
圖3 外部燈具仿真模擬結果
圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證
- 車載成像系統虛擬驗證
SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
圖5 SPEOS成像仿真流程及仿真結果
- HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
圖6 HUD仿真分析結果
應用&案例
SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應商。
展開 
Zemax與Lumerical實現衍射光波導形式HUD設計與仿真【8月20日直播】
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。
相較于傳統的車載HUD，AR-HUD擁有更大的FOV（10°*3°以上）和更大的虛擬屏幕尺寸（70寸以上），因此能結合更遠的虛像距離（10米以上）、顯示更豐富的信息，從而具備更好的交互效果。
目前AR-HUD實現的主流方案是使用圖像生成單元PGU投影圖像至擴散膜后，經兩級自由曲面反射鏡反射至擋風玻璃后反射，讓圖像光進入人眼。但該HUD系統的體積大，一般在10L以上，這也影響了AR-HUD的廣泛應用進程。
而基于衍射光波導的AR-HUD方案，可以憑借其平板光波導超薄的結構和二維擴瞳能力，極大減小對光機體積的需求，這也是未來HUD發展的重要方向。
衍射光波導可以改變光信息傳播的方向和能量，進而引導光信息從波導內部傳輸到人眼，其核心和難點在于出瞳處均勻的復制N次入射光瞳，使出瞳面積/出光面積大幅度增大。這種設計極大的優化了系統結構，使得AR光學成像系統體積急劇縮小，引起產業矚目。
基于此，Ansys將于8月20日推出「衍射光波導的HUD聯合工作流」主題網絡研討會。本次研討會將討論如何通過Ansys光學產品進行HUD的設計和仿真，并重點介紹如何結合 Ansys Zemax與Lumerical的動態連接工作流程進行衍射光波導系統的設計與優化，助力AR-HUD的產品研發，加速上市流程。
展開 SPEOS—光學產品設計及仿真工具
結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
展開 7月Ansys直播合集 | LS-DYNA、Speos、zemax、電源芯片、光子集成...
點擊直播名稱，了解更多~
7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
7月18日
LS-DYNA電池結構高級技術分析
7月20日
Ansys 多物理場解決方案在電源管理芯片的應用
7月25日
Ansys Zemax 生物醫療應用解決方案
7月27日
采用 Ansys 設計優化光子集成器件與電路
接下來，我們將對每場直播進行介紹，大家可以選擇自己感興趣的直播進行報名。
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
Ansys Speos是專業用于光學設計、環境與視覺模擬系統、成像應用的光學仿真軟件，強大的解決方案提供完美的可視化光學系統，是全球唯一可依據人眼視覺特征和物體真實物理屬性進行的現實場景仿真的專業軟件。高逼真的視覺仿真需要真實的物理光學屬性，以及真實的材料貼圖。SPEOS Texture Mapping允許你模擬出材質紋理的真實感。本次網絡研討會主要介紹Texture Mapping功能以及使用技巧。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/live/43FFoWTD?source=jishulink
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
汽車平視顯示器（HUDs）在駕駛員的視野內顯示數據。最好的HUD設計應該符合人體工程學，使駕駛者能夠始終將目光放在道路上。隨著高級駕駛輔助系統（ADAS）市場的增長，對HUD的需求也在增加。為了跟上這種需求，工程師們需要一種快速有效的方法來設計、優化和驗證HUD。Ansys Speos HUD 模塊為HUD設計者提供直觀高效的HUD設計，分析功能。
展開 車載 AR-HUD 虛像不清晰？OAS軟件跨尺度仿真來助力
直接投影式
反射投影式
總結
本案例基于 OAS 光學軟件實現車載 AR?HUD 衍射波導全鏈路光學仿真與優化，覆蓋建模、參數配置、追跡分析、性能評估及迭代優化閉環流程，精準獲取耦合效率、能量分布、視場均勻性、像質等核心指標，為光柵結構與波導系統設計提供量化依據。OAS 在衍射波導仿真中的精度與效率得到驗證，可支撐車載 AR?HUD 從概念設計到工程落地的高效迭代，助力國產高端車載光學顯示系統自主研發與性能升級。
Ansys speos 案例 | 集成 Zemax與Lumerical 的光波導AR-HUD仿真方案
[圖片]
官方免費 | 智能輔助HUD系統的設計與仿真評估
直播背景
當今汽車行業自動駕駛正在迅速發展中，在自動駕駛中最基本的輔助顯示系統就是HUD，它能在駕駛員需要不可預知的情況下接管汽車，進入手動駕駛時持續的把道路提示警告信息提供給駕駛員，以避免交通事故的發生。因此，HUD與汽車系統相結合可以顯示更多有效信息，同時提供可靠的、清晰的3D視覺圖像，滿足系統安全性要求，都對供應商以及OEM提出了更高的要求。
Ansys SPEOS HUD是專業用于汽車抬頭顯示器設計和分析的直觀應用工具，將光學設計集成到CAD平臺，評價光學設計和視覺性能。光學設計功能提供了光學系統的設計與CAD結構的建模功能，專業提供HUD光學系統設計和CAD結構設計的一體化方案；光學分析功能提供光學系統設計最終效果的仿真分析，在CAD環境中提供直觀的可視化來分析和理解與虛擬圖像缺陷相關的高級光學概念，包括分析光學設計成像效果，分析CAD結構和其他輔助結構對于HUD成像光學性能影響；同時，可以通過視覺可視化仿真功能展示給駕駛員HUD顯示內容，客觀評定圖像質量，進一步通過駕駛模擬、環境模擬和HUD顯示內容結合，提供最佳解決方案。
研討會內容簡介：
Ansys SPEOS HUD在汽車抬頭顯示的設計與分析功能介紹，包括HUD的設計及參數設置，HUD設計優化功能，HUD成像雜散光分析，HUD動態視覺體驗。
講師簡介：
劉洋，Ansys SBU光學應用工程師，負責Ansys SPEOS光學仿真技術工作，為多個行業客戶提供光學解決方案、咨詢和技術支持，在航空照明設計、駕駛艙內飾人機工效分析等方面有豐富的經驗。
適用人群
汽車主機廠和零部件供應商，光學工程師，設計工程師等相關人士
報名方式
請掃碼下方二維碼
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1837905293/index?
展開 【ANSYS線上直播回看】智能輔助HUD系統的設計與仿真評估
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Ansys SPEOS是用于光學設計、環境與視覺模擬系統的光學仿真工具，是一款可視化光學系統和直觀的人機交互平臺，并且已經廣泛應用于汽車、航空航天、軌道交通、通用照明等領域。Ansys SPEOS HUD是專業用于汽車抬頭顯示器設計和分析的直觀應用工具，將光學設計集成到CAD平臺，評價光學設計和視覺性能。在SPEOS集成到Spaceclaim CAD軟件平臺以后，SPEOS的光學仿真功能明顯提升，不受第三方CAD平臺的限制，可以進行光學系統的模擬驗證和優化以及多物理場仿真。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵！
展開 
Ansys 2023直播合集！Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設計...
本次系列直播將帶大家了解Ansys在Fluent、LS-DYNA、電池熱、噪聲、電子設計、光學...等方面的創新技術及應用案例，由多位原廠專家講解，相關行業的工程設計師們都可以來觀看學習哦~
點擊直播名稱，即可查看更多詳情介紹
時間
直播名稱
直播狀態
6月2日
Ansys Twin Builder 2023 R1新功能介紹
已結束
6月7日
基于分布式計算的新一代高性能門級功耗分析工具PowerArtist-SC介紹
未開始
6月8日
Ansys Discovery 2023 R1新功能介紹
未開始
6月13日
Ansys Fluent GPU求解器2023 R1 新功能與案例
未開始
6月15日
Ansys Fluent電池熱失控仿真實例與驗證
未開始
6月20日
RedHawk-SC SigmaDvD：突破性高局部噪聲覆蓋率的全新算法
未開始
6月27日
Ansys Camera鏈路一站式設計與仿真
未開始
6月29日
Ansys Speos 在鏡頭雜散光分析中的解決方案
未開始
7月4日
Ansys Speos Texture Mapping功能介紹及使用技巧
未開始
7月6日
Ansys Speos在HUD仿真中的解決方案
未開始
7月18日
LS-DYNA電池結構高級技術分析
未開始
7月20日
Ansys 多物理場解決方案在電源管理芯片的應用
未開始
7月25日
Ansys Zemax 生物醫療應用解決方案
未開始
7月27日
采用 Ansys 設計優化光子集成器件與電路
未開始
11月7日
Ansys Zemax 和 Speos 在HUD
展開 光學 | Ansys Speos新版本助力提升仿真精度和速度
此外，它還可以將仿真時間縮短多達120倍，而無需進行復雜的硬件設置。現在已全面支持2023 R1 Speos GPU求解器，我們添加了更多令人振奮的超越beta版的新功能，包括支持GPU上的人眼傳感器、逆向反射雙向散射分布函數（BSDF）以及多傳感器直接仿真。
Ansys Cloud集成，可幫助您在云端更高效地工作。您可以使用靈活的隊列，輕松調整可用于Speos仿真的內核數量，然后在Ansys Cloud Direct仿真完成時自動下載結果。此外，通過使用我們新的HBv3集群中的960個可用內核，您還能夠以前所未有的速度執行仿真，比16核工作站的執行速度高達400倍。
Ansys Workbench Launcher通過使用新的快捷方式，支持從Speos中啟動Workbench，從而能夠與Ansys Workbench實現更加無縫的集成。它還通過驅動腳本參數來創建Speos功能，從而簡化優化設計（DOE），以實現高級設計優化。
提供光學領域的新認知
最終，無論您是需優化AR/VR的光學設計，還是優化眼鏡、耳機和智能手機中的混合現實（MR）應用，抑或是根據擋風玻璃形狀和封裝約束運行平視顯示器（HUD）可行性研究，Speos中的啟發性視角都能提供重大的設計發現。借助Speos，照明和光學系統性能預測的強大功能可幫助您提高效率，同時節省原型制作時間和成本。使用Speos最新版本，實現光學系統優化系統級設計和驗證方式。
展開 6/7 LS-DYNA 鋰電池多物理場擠壓、針刺仿真
內容簡介
隨著高級駕駛輔助系統 (ADAS)的發展，市場對抬頭顯示器 (HUD)的需求也日漸增長。在設計HUD時，不僅需要考慮光學性能，還需要考慮呈現給駕駛員的視覺感知和復雜環境對HUD的視覺影響，因此，工程師亟需一種快速有效的方法來設計、優化、測試和驗證HUD。Ansys可提供業界領先的解決方案，用于虛擬測試和驗證HUD設計。
隨著Zemax加入Ansys大家庭，光學設計軟件Zemax OpticStudio、光學仿真工具Speos以及微納光學仿真設計工具Lumerical可聯合助力HUD設計。通過Zemax OpticStudio完成光學系統設計優化及公差分析，Lumerical可實現特性需求的 HUD 微結構設計與仿真，最終通過Speos完成系統級仿真。三款工具應用在HUD不同階段的設計分析與聯合，進而加快設計流程。
本次研討會上多位Ansys應用工程師將詳細介紹三款Ansys光學產品如何聯合為HUD行業提供解決方案。針對時下熱點話題，基于體全息和表面浮雕光柵的AR-HUD，會上也將展開討論。
展開 Ansys Speos | SPEOS 在HUD雜光分析中的應用
概述
隨著汽車智能座艙的普及，HUD的裝車率也隨之增加，未來也可能會成為車內座艙的標配。而HUD是一個由光學，機械，電子，軟件組成的復雜的高科技產品，其所在的汽車座艙是很復雜的環境。我們需要對HUD進行諸如投影，雜散光，熱，結構分析，以及駕駛員視角下的HUD顯示效果。
雜散光說明
HUD主要是給駕駛員成像顯示，所以雜散光尤其影響駕駛員的感知，嚴重的雜散光甚至會影響駕駛的安全。這樣不僅沒有帶來HUD應有的價值，提升智能座艙的駕乘體驗，還會帶來不必要的危險。所以消除，減弱雜散光是非常必要的。
在HUD系統內，我們按照雜散光來源分為內部雜散光和外部雜散光，其中內部雜散光多是由HUD的成相單元（PGU）的部分光線打到結構件上通過風擋玻璃反光進入到人眼引起，或者是漏光照射到風擋玻璃反光引起；外部雜散光則是由于太陽光照射引起， 一種照射到防塵罩引起反光，一種進入到HUD內部，在成像單元上形成太陽灼燒。
Speos分析雜散光
Speos是Ansys 公司旗下的一款專業的光學仿真分析工具，現在我們通過Speos的光路追跡功能實現HUD的雜散光分析。我們在做光路分析時，依據是光線可逆原則。
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