齊勇

大陸集團(tuán)正在研發(fā)新生代的抬頭顯示器——增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器（AR-HUD），它通過為駕駛者提供虛擬提示信息，進(jìn)一步補(bǔ)充和提示車輛前方的交通外景情況。 AR-HUD 脫胎于 HUD， 但與之不同的是其鏡像信息并非投射在顯示屏或擋風(fēng)玻璃上，而是能準(zhǔn)確投射到真實(shí)的交通路況中。例如，導(dǎo)航時一個契合外景的箭頭式影像在車輛前方拐彎處的路面上指示行進(jìn)路線；激活了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）后，AR-HUD 會在實(shí)景中具象化地標(biāo)記出駕駛員輔助系統(tǒng)所檢測到的前方行駛車輛。在日益復(fù)雜的世界中，AR-HUD智能化的信息將大大減輕駕駛者的負(fù)擔(dān)。大陸集團(tuán)預(yù)計(jì)于2017年將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器投入量產(chǎn)。

現(xiàn)有HUD技術(shù)

早在2003年，大陸集團(tuán)就首次批量生產(chǎn)了汽車彩色HUD，在此基礎(chǔ)上，大陸繼續(xù)大力推進(jìn)AR-HUD的研發(fā)。憑借如今已達(dá)到批量生產(chǎn)水平的HUD，大陸已掌握先進(jìn)的人體工程學(xué)顯示技術(shù)。作為信息過濾器，HUD 將精選的、與駕駛直接相關(guān)的信息全彩投映到擋風(fēng)玻璃上，駕駛員從而可以舒適獲取信息，眼睛不必離開路面。HUD 作為人機(jī)界面（HMI）的一部分為無事故駕駛做出貢獻(xiàn)。

著眼未來的AR-HUD

與普通HUD將信息投射到擋風(fēng)玻璃上不同，AR-HUD可以將虛擬提示信息直接移動到駕駛員視線中。在寬130cm、高60 cm的駕駛員視野截區(qū)內(nèi)，AR-HUD 可將全彩圖像插入車輛前方7.5米的真實(shí)街景中。為此，這里也應(yīng)用了數(shù)字微鏡器件技術(shù)（DMD），此技術(shù)目前被廣泛用于數(shù)字影像投影中。

大陸的AR-HUD目前提供了三種聯(lián)合駕駛員輔助系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。首先，AR-HUD 會在駕駛員即將無意識地偏離車道時給予幫助。其次，AR-HUD還支持ACC（自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)）。當(dāng) ACC 被激活時，AR-HUD中會出現(xiàn)一個月牙形標(biāo)志，突出顯示電子系統(tǒng)檢測到的前方行駛車輛。這種人機(jī)溝通實(shí)現(xiàn)了車輛與駕駛員之間的全新交互方式。車輛向駕駛員顯示，輔助系統(tǒng)看到了什么以及要做什么。這樣的交流方式會逐步建立起人機(jī)之間的信任，同時也為未來真正實(shí)現(xiàn)自動駕駛提供了技術(shù)上的探索與可能性。

第三種應(yīng)用是AR- HUD 在真實(shí)外景的基礎(chǔ)上投射導(dǎo)航指示。駕駛員從而知道，他必須在哪里拐彎，而不必在導(dǎo)航畫面和真實(shí)世界之間來回轉(zhuǎn)換——這也是我們說AR- HUD使駕駛員目光重新回歸到道路上一個重要的方面。AR-HUD的出現(xiàn)，能夠使汽車的人機(jī)交互系統(tǒng)的溝通質(zhì)量產(chǎn)生決定性的變化，與駕駛有關(guān)的重要信息會出現(xiàn)在駕駛員憑直覺第一眼看到的地方，與行駛方向相同，與現(xiàn)實(shí)路況相結(jié)合，這樣不僅使信息會更好地被接受，更在極大程度上提高了交通安全。

所見即所知

那么，以上功能是如何實(shí)現(xiàn)的呢？作為人機(jī)界面新成員的AR-HUD，在試生產(chǎn)階段就已與駕駛員輔助系統(tǒng)的環(huán)境傳感器、GPS數(shù)據(jù)、地圖資料以及駕駛動態(tài)數(shù)據(jù)建立了密切的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。車輛在前保險杠和后視鏡上分別安裝有雷達(dá)傳感器和一個CMOS攝像頭。為 AR-HUD應(yīng)用所選擇的高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）包括車道偏離警示系統(tǒng)（LDW）、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）和導(dǎo)航系統(tǒng)路線指示。如果駕駛員輔助系統(tǒng)識別到重要情況，AR-HUD會將報警信息以虛擬圖像的方式呈遞給駕駛者。

AR-Creator控制器會對大量數(shù)據(jù)流進(jìn)行評估，以使圖像元素在成像幕上精確定位，從而準(zhǔn)確投影到駕駛員的AR-HUD視域中。AR-Creator會對三個來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合：攝像頭可用于繪制道路幾何形狀，其中包括回旋曲線、車輛前方車道曲率的數(shù)學(xué)描述。車輛前方物體的大小、位置和距離來自雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)與對照的相機(jī)數(shù)據(jù)組合。最后，大陸集團(tuán)的電子地平線（eHorizon）提供地圖框架，將現(xiàn)場傳感數(shù)據(jù)編譯其中。大陸的高動態(tài)聯(lián)網(wǎng)eHorizon產(chǎn)品已到達(dá)批量生產(chǎn)水平，它可以處理各種來源（車對車、交通控制中心等）的數(shù)據(jù)并在AR-HUD上顯示。

AR-Creator利用融合的數(shù)據(jù)計(jì)算出從駕駛員位置看到的車前方道路的幾何圖形。這樣可行是因?yàn)轳{駛員眼睛的位置是知道的：在演示車輛上司機(jī)在駕駛前需正確設(shè)置一下眼睛識別框的位置。這個操作可以通過內(nèi)部攝像頭自動進(jìn)行。 它能夠識別駕駛者眼睛的位置并指導(dǎo)眼睛識別框定位。眼睛識別框是一個矩形區(qū)域，其寬度和高度與理論“視窗”相當(dāng)。就只要駕駛員從這個窗口看向道路，他就能看到完整的AR-HUD圖像。

以電影技術(shù)增強(qiáng)汽車

AR-HUD中的主角當(dāng)然是增強(qiáng)投影面。它的投影距離在駕駛員前方7.5米，可將增強(qiáng)的顯示符號直接投射在道路上，與當(dāng)前交通狀況相融合。投影面的內(nèi)容是由大陸集團(tuán)首次在IAA 2013年展出的新成像單元生成。與在電影數(shù)字投影機(jī)中一樣，由數(shù)字微鏡元件（DMD）生成圖像元素。

從成像屏幕正面看，接下來的光學(xué)路徑類似于傳統(tǒng)的抬頭顯示器的光學(xué)路徑： 成像幕上的圖像通過第一個鏡子（反射鏡）反射到第二個更大的鏡子（AR-HUD鏡）上，從那里反射向擋風(fēng)玻璃。增強(qiáng)光學(xué)系統(tǒng)的出射面幾乎達(dá)到DIN A4尺寸。由此形成視域尺寸為10°X4.8°的增強(qiáng)投影面，相當(dāng)于直接視野內(nèi)有幾何寬度 130 厘米和高度 63 厘米的可增強(qiáng)視域。如要讀取這個遠(yuǎn)投影面中的信息，駕駛員的視野可稍稍下調(diào)2.4°。兩個投影面（行駛狀態(tài)和增強(qiáng)投影面）的成像單元能夠配合環(huán)境亮度調(diào)整顯示亮度，光密度可達(dá)到10000 坎德拉/平方米以上。 因此，幾乎在任何強(qiáng)烈的環(huán)境光條件下都能清晰顯示。

自動駕駛和AR-HUD

AR-HUD這個新“教練”在自動駕駛的全球新趨勢中扮演著重要的角色。因?yàn)樽詣玉{駛除了減輕人類的操作任務(wù)，同時也給人類帶來了新的任務(wù)：一旦駕駛員在某個操控行動中或者在某個路段把車輛的操作交給汽車自動處理，那么駕駛員就從“操作者”變成了“監(jiān)控者”。他對信息的需求也隨之而改變。例如，駕駛員想知道他的汽車到底“看見”了哪些車輛、物體和交通標(biāo)志。只有這樣，駕駛員才會對這種創(chuàng)新性的汽車功能產(chǎn)生信任。在今天看來，沒有比AR-HUD更好的方法了。通過這種系統(tǒng)，駕駛員可以直接看到汽車上的車載系統(tǒng)識別到了前方有哪些車輛。這種直接的視覺確認(rèn)是一種很重要的反饋。

大陸集團(tuán)董事會成員

與車身電子事業(yè)部負(fù)責(zé)人

Helmut Matschi

“AR-HUD 是在人機(jī)交互方面邁出的重要一步，能幫助更好地實(shí)現(xiàn)更舒適、更經(jīng)濟(jì)、更安全的駕駛。駕駛員可以在眼前輕松獲取所有重要信息。防止司機(jī)分心和感官疲勞是目前乃至未來的一個重要課題。AR-HUD是人機(jī)界面為應(yīng)對不斷增長的需求向一體化顯示和操作系統(tǒng)進(jìn)化的下一步。AR-HUD以其功能建立起駕駛員與車輛之間的真正對話。大陸集團(tuán)將憑借增強(qiáng)技術(shù)再次確立其在HUD技術(shù)領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位?！?/p>

集成型抬頭顯示

除了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示器之外，大陸集團(tuán)還發(fā)布了集成型HUD，它不是將信息顯示在擋風(fēng)玻璃上，而是使用一小塊被稱為“集成型屏幕”的透明塑料片作為反射屏幕。作為擋風(fēng)玻璃型HUD的“小兄弟”，集成型HUD幾乎具有與擋風(fēng)玻璃型HUD完全相同的人體工程學(xué)優(yōu)勢。與大陸2003年首次量產(chǎn)的擋風(fēng)玻璃HUD相比，集成型HUD只需占用其一半多的安裝空間。這是由于不再需要把擋風(fēng)玻璃融合到光學(xué)路徑中，而只需利用光學(xué)性能經(jīng)過優(yōu)化的集成屏幕。在理想情況下，一個集成型HUD在內(nèi)部只使用一面鏡子。這樣，安裝不僅節(jié)省空間，而且還十分平整，從而更容易集成到緊湊型的特別是運(yùn)動型的車輛上。