HUD抬头显示头盔创新发明论文

1、HUD抬头显示头盔的应用前言随着社会的发展，摩托车由之前代步工具，现在正逐渐成为一种具有驾驶乐趣的载具，伴随着城市的日益拥堵，很多人在选择拥有第一量私家车之后添置一辆摩托车。根据工信部2010年到2014年的挂牌数量可以发现，大排量摩托车的年均增幅在17%左右，远超乘用车的增幅。这就意味着，有大量的新摩托车驾驶员驾驶摩托。根据统计，骑摩托的死亡率是开汽车的36倍，是自行车的3倍，是公交车的200倍以上。我们提出这个创意的根本目的还是在于让摩托车驾驶员在骑行过程中更安全。在摩托车事故调查中发现，抛去不可抗拒的因素以外的事故中，逾7成的事故是由于驾驶员不当操作引起，比如常规的避让，档位的操作，如何

2、正确使用前后刹车等。同时摩托车生产厂家在生产过程中重点倾向于被动安全，对主动安全的研发并未有所重视。所以我们提出HUD抬头显示，更好的保证了驾驶员的安全。加入倾角传感器，大排量摩托车的自重都在200kg以上，而摩托车的平衡主要是依赖骑手的把握，对于经验不丰富，身高不足的骑手而言，驾驶大排摩托经常会倒车，加入倾角传感器就是可以在车身水平倾角55时，快速弹出支撑杆，避免倒车。目录1. HUD技术简介 2. HUD与摩托车结合3. 所需传感器介绍4. 结合眼球跟踪技术5. 结合超声波传感器6. 结合倾角传感器7. 产品应用及总结 1 HUD技术简介HUD是Heads Up Display的缩写，是目

3、前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。平视指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要信息。平视显示器最早出现在军用飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌握。目前，一些高级汽车把它移植到汽车上来。这种显示系统的优点是：1.驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力。2.驾驶员不必在观察观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可避免眼睛的疲劳。然后我们组有了一个新的想法，把HUD运用到摩托车头盔上。2 HUD与摩托车结合摩托车头盔起着非常重要的作用，在发生交通事故时，它能够挽救一个人的生命，所以佩戴头盔是非常重要的。事故往往在不经意间发生，当

4、你低头看仪表盘的时候，可能车速过快，可能周围有行人，而你的注意力在仪表盘上，这时危险就发生了，为了避免类似的危险发生，需要佩戴HUD头盔。在摩托车头盔上，我们加上一透明风镜，采用树脂材料，这样在受到撞击的时候不会碎裂，进而保护驾驶员不会受到二次伤害。在HUD头盔上，我们将会根据眼球位置而显示不同信息。3 所需传感器介绍倾角传感器理论基础是牛顿第二定律：根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作

5、用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。超声波传感器先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。 眼球追踪传感器眼球追踪技术是一项科学应用技术，一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。眼球追踪技术是当代心理学研究的重要技术，广泛运用于实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域。4 结合眼球追踪技术我们加了眼球追踪传感器，可以通过人的眼球变化来显示所需要的信息，眼球追踪的基本工作

6、原理是利用图象处理技术，使用能锁定眼睛的特殊摄象机。通过摄入从人的眼角膜和瞳孔反射的红外线连续地记录视线变化，从而达到记录分析视线追踪过程的目的。在人机交互中对眼球追踪的基本要求是： （1）要保证一定的精度，满足使用要求； （2） 对用户基本无干扰； （3）定位校正简单； （4） 可作为计算机的标准外设。眼球向前就是显示车辆的速度、燃油等状况，眼球向左就是显示车辆左边的信息，比如左边的路况，其他车辆等，向右也是同样的道理。除了电脑和手机，汽车也很有可能是人们最早接触到眼球追踪技术的地方。通用和丰田都已经在这方面有了不小的投入。它能实时模拟驾驶员的视野，提醒驾驶员视线盲区可能存在的危险；当驾驶员

7、眼皮下垂(犯困)或眨眼次数减少(走神)等，它还会发出声音提醒。长时间驾驶会引起视觉疲劳，显示的信息都是半透明状的，不会影响驾驶。5 结合超声波传感器我们还运用了超声波测距传感器，其原理是：超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。通过超声测距传感器

8、，把它和眼球追踪技术结合起来，把前方的信息显示在头盔上我们可以提前感知车辆前方的情况，比如路况、行人等路况，可以让驾驶员提前做出反应 。6 结合倾角传感器本设计采用的液体摆倾角传感器不仅能检测到垂直方向的信号，还能检测到水平方向的振动变化。而且液体摆倾角传感器系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，差动电容式传感器具有灵敏度高、非线性误差小，同时还能减小静电引力给测量带来的影响，并能有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差，因而在许多测量控制场合中，得到了广泛的应用。本设计巾采用的倾角传感器是新型变面积电容式倾角传感器，它的导电液为水银，所以本文采用的倾角传感器不仅能做加速度传感器和振动传感器

9、，还能做水银开关碰撞传感器。该倾角传感器技术是为数不多的能够兼具结构简单、可靠性高。在摩托车驾驶员，急刹车时车把有一点偏就会造成车辆的侧滑，会给驾驶员带来致命伤害，现在市面上销售的大排量摩托车最低重量都在200kg，对于一些身体较瘦弱的驾驶员而言，等信号时不能两脚着地，对摩托车重心把握不好，在推行摩托车的过程中，也极易会让车的重心偏移而造成摔车倒车，一旦倒车，不仅车辆会有损伤，驾驶员或乘客，更容易受到伤害，倾角传感器就是可以在车身水平倾角55时，快速弹出支撑杆，避免倒车。从而减少事故的发生以及人员和车辆损伤。7产品应用及总结应用前景：汽车上HUD抬头显示已经比较广泛，摩托车头盔上HUD抬头显示还处在研发阶段，前段时间宝马公司推出了一款HUD抬头显示头盔，只是有个雏形，并没有投入批量生产。摩托车头盔HUD抬头显示技术会逐渐成熟。HUD的核心贡献是以初级增强现实技术保证驾驶者再不用大范围转移视线的情况下同步所有信息，这样的运用，我们将来完全可以将手机，导航与其结合，再配以眼球跟踪的技术最大限度的减少驾驶者分心的情况。往往行车时的危险就发生在低头的短短几秒内。随着HUD的日益成熟，我们会将这样技术推广到极限运动中。例如滑雪，登山，跳伞等。尚需改进： 1供电问题，2000mAh锂电池40g左右，持续供电为3-5小时，这是个需要解决的