抬头显示器如何增加驾驶体验与安全性
什么是抬头显示器？
概述
什么是抬头显示器(HUD)？这项汽车电子系统在驾驶员视线中的挡风玻璃上显示车辆与环境数据。将车速、导航与ADAS信息与实际环境结合，使驾驶能更专注于眼前道路不必频频低头观看仪表板。预估在2025年，HUD市场将增长至33.72美元。这也显示他们对于汽车产业中提供更优质的驾驶体验与安全性的重要性日渐增加。
创新的技术正在提升汽车产业的发展，更加贴近驾驶的车用科技也如雨后春笋般涌现。长期以来装配在高阶汽车的驾驶辅助系统及全景感测摄影机，现已成为中阶汽车的标配。而HUD也逐渐装配在中阶汽车当中。
此外，Mazda也在许多车款中提供HUD。如Mazda3 和 Mazda6 的HUD采用CHUD，影像并非投影显示在挡风玻璃而是在视线前方的小型透明面板上，然而此方法限制了图像的大小及显示位置。
抬头显示器HUD的需求
抬头显示技术的出现减少了驾驶移动视线和焦点的调整。实时数据减轻驾驶的认知压力，使驾驶能迅速应对驾驶环境和风险。例如，双焦HUD透过在视觉平面上分开显示关键驾驶指针与导航信息，优化了系统在数据处理和理解能力。它们在两个显示屏上分别在2.5公尺及25公尺的距离分别提供驾驶辅助信息与道路讯息。当驾驶向前看时，能同时看见近景显示仪表数据、远景显示ADAS信息，加强人机互动的真实性，提高驾驶专注度。
因此，抬头显示器的技术增加了情境意识，减少了干扰，并加速了数据的搜集速度。它已成为了车辆安全的重要信息来源。
抬头显示器HUD的类型
- 组合式抬头显示器(CHUD)：CHUD技术为抬头显示器最先发展于车辆上应用的形式。它将基本的驾驶信息(如车速、油量)透过一个简单的投影机构将数据显示在一块透明树脂面板上。然而基本功能限制了它与实时驾驶讯息与ADAS应用显示。CHUD显示透过TFT-LED技术显示2D平面影像。CHUD的体积为20升以上，以及图像亮度和对比度较低，缺乏距离感知。
- 挡风玻璃型抬头显示器(WHUD)：WHUD的出现让抬头显示器的功能提升。增加显示范围可以显示更多复杂的信息。WHUD将信息投影至挡风玻璃上，创造了生动的讯息图像。WHUD的系统复杂且需要特殊的挡风玻璃，加上WHUD需以驾驶人的视野范围制定安装位置，必须针对每个车型进行订制设计。WHUD使用TFT-LED或DLP投影技术，提供的虚拟图像较小、亮度和对比度较低，也无法达到增强现实的效果。
- 增强现实抬头显示器(AR HUD)：AR HUD是最新的抬头显示器技术。它将虚拟图像融合至实际环境中。AR HUD透过在挡风玻璃做为影像投影介质，提供与环境中的人、物体、道路融合警示信息与导航。此外，在使用雷射激光技术的优势上提供宽阔的虚拟图像显示、距离感以及低功耗。AR-HUD的设计上需要开发成本和复杂的计算技术处理实时数据，从开发到实际运用需要较长的时间。AR HUD丰富的可视化功能可能会让部分驾驶感到不知所措，所以在定义功能时需要避免过量信息同时显示。
了解抬头显示器HUD如何运作
投影基础
抬头显示器就如一台投影机将图像显示在挡风玻璃上。内部具有光学透镜的光学系统将讯息清晰呈现至驾驶的视野中，让驾驶在开车过程中不会分散注意力。
光学组合器功能
光学组合器具有滤光与反射功能，有助于HUD的可见性。光学组合器还会将投影的可视化与驾驶员最近的感知线相协调，以获得最佳的亮度。光学组合器HUD系统使用精细的聚合物和涂层来改善光的折射和反射。它确保信息清晰地显示在挡风玻璃视野中。
组合器还调整了投影数据的焦距，使驾驶人可以将其视为前方的移动。因此，这种安排增加了在广泛的照明环境中的可读性，并保持了驾驶人对道路的专注，以确保更安全的驾驶。
图像生成单元
HUD的图像生成单元使用光学技术呈现讯息，具有LED或雷射光源的高分辨率投影机投射出数位材料。这种方法确保讯息在各种照明条件下清晰显示、可避免重影的现象产生。
此外，AR HUD的图像生成单元使用自车辆传感器和导航的实时数据，将动态视觉立刻覆盖在道路视野上，提高驾驶的情境意识。透过软件、硬件交互将可读的信息直接投射到驾驶员的视野中，有助于优化用户体验，同时将现实世界和数字影像结合。
大众电脑FIC AR HUD特色
使用LBS技术
作为抬头显示器的技术核心，LBS技术使用雷射光源投影讯息，即使在强烈的自然光下，它也提供了其他技术无法达成的可见度。
此外，雷射光的高对比度度(80,000:1)和亮度增加了显示内容的可读性，呈现更清晰的图像。LBS能够根据环境光条件灵活的调节影像亮度，解决了在不同使用情境上抬头显示器容易遇到的挑战。
与ADAS的整合
大众电脑FIC AR HUD使用创新的光学投影以及结合ADAS的传感器技术。提供虚像角度(FOV) 6至42度、图像投影距离(VID)为3至50公尺，提供ADAS重要讯息显示，运用7种算法融合路面交通环境。影像以增强现实的效果呈现，同时将现实世界与虚拟数据融合。
而ADAS利用各项传感器包含雷达、光达、摄影机监测和评估环境变化，ECU进行分析判断。这些技术提供了全面的安全网，让行车旅途中更加安全。有关大众电脑AR HUD增强现实抬头显示器和ADAS高级驾驶辅助系统欢迎至LBS AR HUD及ADAS解决方案先进驾驶辅助系统了解更多信息。
