智能网联汽车展|汽车智能座舱人机交互——平视显示技术

伴随着汽车智能化、智能网联的高速发展，顾客对汽车的认知也已经从“单一的交通工具”向“第三空间”转变，座舱因为具有移动的空间属性，自然也就获得重构的好机会。同时，5G、人工智能、大数据、人机互动、汽车芯片与操作系统等技术的进步将推动智能座舱未来的发展，甚至引发变革。

现阶段，各大主机厂、供应商均将视线集中在智能座舱领域，欲抢占先机，占据智能座舱生态娱乐圈里的优势领地。智能网联汽车展了解到，在很多车型的座舱设计中，座舱已经不再是车机加电子仪表这样的形态，而是能够将各种零部件整合起来，提供给用户一种多模态的交互方式，一种可进化的拟人助理，以便为驾驶员和乘客提供多元化的服务和极具情感化的用车体验。

什么是“座舱”？对于乘驾人员来讲，座舱就是目光所及、耳朵所闻、触感所至的所有能交互的内饰或零部件，包括座椅、灯光、空调、方向盘、车机、电子仪表、平视显示器(Head Up Display，HUD，又称抬头显示系统)等。而“智能座舱域”其实就是用现有的科技手段去整合上述这些座舱内可交互的内饰或零部件。并且使用一片高性能的SoC芯片，运行人机互动、行车电脑、车载娱乐系统等各个系统，驱动多个显示器，实现“一芯多屏”的技术方案。

在智能座舱域架构HUD系统是具代表性的技术之一。早期HUD是用在航空器上的航行协助仪器设备。所说平视就是飞行员不需要低着头就能够看到他需要的重要资讯，来减少飞行员因低着头与抬头间忽视外界因素不断变化所形成延迟。

因为伴随着车辆行驶安全问题的日趋凸显(有根据统计，机动车辆行驶中，司机低着头或者是转脸检查各类电子仪表屏幕而引发生意外的概率是行驶情况下的23倍)，因此，HUD系统也越来越多地被运用在汽车。这样使得司机不要低着头，就可以知道驾驶信息内容，进而避免细化对前方的路注意力，减少了潜在驾驶风险；而且因为投影时人物落到车正前，司机调节目视镜头焦距的时间减少，在很大程度上提高出行安全和优化操控感。

一、HUD的分类

目前市面上的车载平视显示系统主要有三种类型：直接反射式(Combiner HUD，简称C-HUD)、挡风玻璃式(WindshieldHUD，简称W-HUD)与增强现实型(Augmented Reality，简称AR-HUD)。其中C-HUD与飞机上的HUD结构相似，都是将一块透明树脂玻璃放入驾驶员眼前，将投影信息投影至透明树脂玻璃上。W-HUD与AR-HUD均采用挡风玻璃作为显示屏幕，将HUD安装在仪表台下，成为整车的组成部分，由于每个车型挡风玻璃的不同，因此适配性不高，需要根据不同车型专门进行设计。

1.直接反射式

C-HUD是在汽车仪表台上放置一块透明树脂玻璃作为投影介质，是一个独立于汽车配件的显示系统，同一个C-HUD设备在不同车型上都可以达到很好的适配性，安装十分便利。由于其设计较为简单，开发成本也较低导致其售价也比较合理，受到了广大HUD用户的喜爱。智能网联汽车展了解到，由于它独立于车身结构，也造成了许多局限性，因为不能阻碍驾驶员的视线原因，导致C-HUD的显示区域较小，大约为6~8inch(1inch=2.54cm)大小，投影距离约为1.7～1.9m，区域较小导致显示的内容受到限止；C-HUD放置在汽车仪表台上，相对于人眼观测位置也较低，导致驾驶员在行驶过程中无法很好同时获取仪表信息和外界景物信息，如果发生交通事故，放置在仪表台上的物体掉落都会对驾驶员造成一定的风险，由于许多的弊端，C-HUD已经趋于淘汰，汽车厂商也开始将目光投入到与汽车可以融为一体的W-HUD和AR-HUD上。

2.挡风玻璃式

W-HUD通过挡风玻璃作为投影介质对投影信息进行显示。挡风玻璃通常是由内外两层玻璃组成，中间附有PVB夹层，将投影信息直接投射至挡风玻璃上，其玻璃内外折射率与厚度不同导致投影显示会经常伴有重影，故如何解决W-HUD投影的重影问题是系统的一大重点。W-HUD使用挡风玻璃作为投影介质，视场大小和投影显示面积与C-HUD比较都有了很大的提升，W-HUD投影显示尺寸可以达到7~12inch，投影距离约为2.5m。

3.增强现实式

AR-HUD与W-HUD在硬件上是很类似的，都是基于影像源(picture generation unit简称PGU)，走光学路线，将汽车挡风玻璃作为投影介质进行图像显示，但支撑ARHUD的是更好的AR算法、软件平台，才可以实现更大的视场角，做到多面的呈现，给驾驶员以实景融合的感觉。

智能网联汽车展了解到，目前市面上的AR-HUD，普遍采用的是7°~10°的视场角，10m的虚像距离，但如果采用15m的虚像距离，就不会有失焦的风险，给驾驶人员更多(至少1s)的反应时间，从而实现安全性上的提升。不同视场角(FOV)的差异：FOV为10°，且目视识别(VID)为10m内时，AR-HUD只能显示仪表盘的信息、实现简单的导航功能、辅助驾驶的预警功能，投影只能覆盖到车头前方，在体验上非常有限。当FOV为20°，且VID达15m以上时，AR-HUD才能真正做到覆盖3个车道。

文章来源：智能汽车电子与软件