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详解增强现实抬头显示系统

上网日期: 2015年08月25日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:抬头显示系统? AR-HUD? 传感器? ADAS?

德国汽车零部件供应商大陆集团(Continental)在开发一款增强现实抬头显示系统(AR-HUD),旨在方便地在车辆和驾驶员间提供一种新的对话形式。下面就让我们来看看它是如何工作的。

该显示系统对驾驶员看到的现实交通情况予以展延(增强):光学投影装置精确地将包含了交通状况信息的图形图像投放成外部显示。这样,AR-HUD就可以显著增强车辆的人机界面(HMI)了。

AR-HUD目前已达预生产开发的后期阶段。演示车一方面用来展现其可行性,另一方面,又对后续开发提供了宝贵借鉴。大陆集团计划在2017年完成生产准备。

详解增强现实抬头显示系统(电子工程专辑)
图1:增强现实平视显示系统概述。

AR-HUD:所见即所知

AR-HUD的光学系统使司机能看到驾驶员辅助系统状况的增强显示、以及在其直接视域场这些信息的权重。作为人机界面的新部件,眼下的这款预生产的AR-HUD已经与驾驶员辅助系统环境传感器、以及GPS数据、地图素材和车辆动态数据等紧密整合。

雷达传感器集成在前保险杠,一个CMOS单通道摄像头(mono-camera)集成在后视镜底座。所选的相关先进驾驶辅助系统(ADAS)支持自适应巡航控制系统(ACC)、来自导航系统的道路信息、以及车道偏离警告(LDW)等最初的这些AR-HUD应用。

如果其中一个驾驶员辅助系统检测到一种相关情况,AR-HUD显示的虚拟图形信息,能使驾驶员意识到这一情况。除了直接强化了驾驶安全,这种形式的交互也是自动驾驶的一项关键技术。该增强技术使得驾驶员更容易建立起对新的驾驶功能的信任。

在大陆的AR-HUD中,可产生基于不同投影距离的两个投影面,分别称为“近端”(或“状态”)面和“远端”(或“增强”)面。“近端”状态面投射显示在司机前方发动机罩的前部位置,它向司机有选择地显示状态信息,例如:当前车速、需遵守的诸如禁止超车区等距离限制和限速、或自适应巡航控制系统(ACC)的当前设置等信息。司机只需降低约6°视角,就可看到这些信息。状态信息的视场大小为5°×1°(相当于210mm×42mm),投影距离为2.4m。

详解增强现实抬头显示系统(电子工程专辑)
图2:投影光路原理图。

其相当于“传统”平视显示器的虚拟图像,基于反射镜光学和图像生成单元(PGU)。PGU由薄膜晶体管(TFT)显示器构成,其内容使用LED背光。PGU采用紧凑设计被集成进AR-HUD模块的上部。镜头光学对显示内容进行放大以实现虚拟呈现,它是由曲面镜实现的。大陆集团在AR-HUD内采用精心打造的光学设计实现由不同投影距离生成的两个画面。在此,这两个光路在内部稍微重叠。近端面光路只使用大的AR-HUD镜(大的非球面镜)的上部边缘区,没有另外的“折叠镜”。AR-HUD系统的这一部分类似于大陆集团集成在现产汽车的第二代HUD所用的先进技术。

第2页:借助电影技术的车辆增强 现实显示技术

第3页:A R-Creator的数据融合和图形生成


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