齊勇

大陸集團正在研發(fā)新生代的抬頭顯示器——增強現(xiàn)實抬頭顯示器（AR-HUD），它通過為駕駛者提供虛擬提示信息，進一步補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玻璃上，而是能準確投射到真實的交通路況中。例如，導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路線；激活了自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）后，AR-HUD 會在實景中具象化地標記出駕駛員輔助系統(tǒng)所檢測到的前方行駛車輛。在日益復雜的世界中，AR-HUD智能化的信息將大大減輕駕駛者的負擔。大陸集團預計于2017年將增強現(xiàn)實抬頭顯示器投入量產(chǎn)。

現(xiàn)有HUD技術

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

著眼未來的AR-HUD

與普通HUD將信息投射到擋風玻璃上不同，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，AR-HUD 可將全彩圖像插入車輛前方7.5米的真實街景中。為此，這里也應用了數(shù)字微鏡器件技術（DMD），此技術目前被廣泛用于數(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)所能實現(xiàn)的應用。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（自適應巡航控制系統(tǒng)）。當 ACC 被激活時，AR-HUD中會出現(xiàn)一個月牙形標志，突出顯示電子系統(tǒng)檢測到的前方行駛車輛。這種人機溝通實現(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之間的信任，同時也為未來真正實現(xiàn)自動駕駛提供了技術上的探索與可能性。

第三種應用是AR- HUD 在真實外景的基礎上投射導航指示。駕駛員從而知道，他必須在哪里拐彎，而不必在導航畫面和真實世界之間來回轉換——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)，能夠使汽車的人機交互系統(tǒng)的溝通質量產(chǎn)生決定性的變化，與駕駛有關的重要信息會出現(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)實路況相結合，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，以上功能是如何實現(xiàn)的呢？作為人機界面新成員的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)絡聯(lián)系。車輛在前保險杠和后視鏡上分別安裝有雷達傳感器和一個CMOS攝像頭。為 AR-HUD應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）、自適應巡航控制系統(tǒng)（ACC）和導航系統(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)流進行評估，以使圖像元素在成像幕上精確定位，從而準確投影到駕駛員的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)學描述。車輛前方物體的大小、位置和距離來自雷達傳感器數(shù)據(jù)與對照的相機數(shù)據(jù)組合。最后，大陸集團的電子地平線（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。這樣可行是因為駕駛員眼睛的位置是知道的：在演示車輛上司機在駕駛前需正確設置一下眼睛識別框的位置。這個操作可以通過內部攝像頭自動進行。 它能夠識別駕駛者眼睛的位置并指導眼睛識別框定位。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。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。

以電影技術增強汽車

AR-HUD中的主角當然是增強投影面。它的投影距離在駕駛員前方7.5米，可將增強的顯示符號直接投射在道路上，與當前交通狀況相融合。投影面的內容是由大陸集團首次在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，接下來的光學路徑類似于傳統(tǒng)的抬頭顯示器的光學路徑： 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，從那里反射向擋風玻璃。增強光學系統(tǒng)的出射面幾乎達到DIN A4尺寸。由此形成視域尺寸為10°X4.8°的增強投影面，相當于直接視野內有幾何寬度 130 厘米和高度 63 厘米的可增強視域。如要讀取這個遠投影面中的信息，駕駛員的視野可稍稍下調2.4°。兩個投影面（行駛狀態(tài)和增強投影面）的成像單元能夠配合環(huán)境亮度調整顯示亮度，光密度可達到10000 坎德拉/平方米以上。 因此，幾乎在任何強烈的環(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。因為自動駕駛除了減輕人類的操作任務，同時也給人類帶來了新的任務：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是一種很重要的反饋。

大陸集團董事會成員

與車身電子事業(yè)部負責人

Helmut Matschi

“AR-HUD 是在人機交互方面邁出的重要一步，能幫助更好地實現(xiàn)更舒適、更經(jīng)濟、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是人機界面為應對不斷增長的需求向一體化顯示和操作系統(tǒng)進化的下一步。AR-HUD以其功能建立起駕駛員與車輛之間的真正對話。大陸集團將憑借增強技術再次確立其在HUD技術領域中的主導地位。”

集成型抬頭顯示

除了增強現(xiàn)實抬頭顯示器之外，大陸集團還發(fā)布了集成型HUD，它不是將信息顯示在擋風玻璃上，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。作為擋風玻璃型HUD的“小兄弟”，集成型HUD幾乎具有與擋風玻璃型HUD完全相同的人體工程學優(yōu)勢。與大陸2003年首次量產(chǎn)的擋風玻璃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玻璃融合到光學路徑中，而只需利用光學性能經(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動型的車輛上。