汽车新技术课件：车载显示技术

车载显示技术1.了解车载显示技术的发展现状及未来方向。2.理解HUD、AR-HUD、Splitview分屏技术、虚拟仪表盘技术的原理。3.掌握车载显示技术的类型及应用。学习目标汽车的车内信息显示技术，经历了最初的机械显示（至今仍在使用）、数字仪表显示、液晶显示等阶段，如今伴随互联网技术与汽车技术融合的深入，抬头显示、分屏技术、虚拟仪表、3D触摸、人机交互等越来越多的新技术集成在显示屏上，让用户驾驶及娱乐体验更佳，同时也不断提高了汽车的性能，汽车的发展即将进入智能汽车时代。技术及市场需求不断地刺激汽车显示技术的发展，汽车显示屏将成为一个巨大的宝藏，如何开启这座宝藏，考验着汽车设计者们的智慧，也为他们提供了广阔的想象空间。汽车显示屏将带给驾乘人员更多、更便捷的功能和体验，是今后汽车新技术集中发展的一个领域。学习导入一、抬头数字显示系统（HUD）抬头数字显示（HeadsUpDisplay，HUD），即风窗玻璃仪表显示，又称平视显示系统，它可以把重要的信息（车速、油量、车内温度等）映射在风窗玻璃上的HUD膜片上，使驾驶员不必低头就能看清重要信息，如下图所示。此显示系统原是军用战斗机上的显示系统，飞行员不必低头，就能在风窗上看到所需的重要信息。由于这种技术对于提高车辆的行驶安全有利，且有着很大的发展空间，因此一些高端品牌的汽车就把这项技术移植过来。HUD抬头数字显示系统抬头数字显示系统的优点是：（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）驾驶员不必经常在观察远方的道路和近处的仪表之间切换视线，能够有效避免视觉疲劳。该显示系统的优点是信息显示更加舒适、便捷，并且提高了汽车的安全性；但系统成本昂贵，目前只在少数高档车上采用。汽车HUD分风窗玻璃型（Windshield，W型）和集成显示型（Combined，C型）两种。HUD技术最早出现在飞机上，利用光学反射的原理将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。HUD系统成像的关键是一种透明的高折射率镀膜，这种膜并非单独存在，而是特殊的前风窗玻璃的表层功能部分，此种汽车风窗玻璃的生产主要采用浸渍法和网印法等。由于它含有氧化的Ti和Si，所以它的折射率介于1.8～2.2之间，大于普通风窗玻璃的折射率（1.52），因此其表面的反射率增大，再经过多次光干涉就可以在远处成像。为了针对不同的光线效果进行补偿，HUD可根据晴雨／光照传感器自动调节亮度。随着高级驾驶辅助系统（ADAS）的发展，原始设备制造商积极布局各类汽车电子元器件的研发和生产，致力于帮助驾驶员清楚且安全地看到各类数据。抬头数字显示（HUD）在汽车应用中的出现，大大改变了驾驶时人与车和周围环境的互动方式。与传统汽车仪表盘不同，HUD能将车辆和路况信息都显示在风窗玻璃上，大大提高了驾驶安全性，因此备受市场瞩目。二、AR-HUD增强抬头显示技术由于现有技术的局限性，当前的HUD显示效果不佳，只能在一块很小的区域显示车速、油量、车内温度等信息，加之成本偏高，只装备在少数高档车型上，其实用性并不高。近几年，随着AR（AugmentedReality，增强现实）技术的发展，汽车HUD可谓如虎添翼。AR技术是基于现实场景实时叠加数字模型，等于在实景上加标注，常用于医疗、教学中。AR-HUD是指增强抬头显示技术，它可以在驾驶员视线区域内合理叠加显示相关驾驶信息，并结合到实际交通路况当中。通过AR-HUD技术，驾驶员可以扩展并增强自己对于驾驶环境的感知，如下图所示。

AR-HUD增强抬头显示技术与HUD相比，AR-HUD显示的范围更大，距离更远，而且更为复杂。前者只是投射并显示信息的设备，而AR-HUD需要与辅助驾驶系统深度整合，以实现更高级的效果和功能。可以说AR-HUD就是驾驶员的另一双眼睛，通过它驾驶员能直观地看到更多信息。通过与LDW（车道偏离报警系统）以及ACC（自适应巡航）等辅助驾驶系统结合，AR-HUD会将报警信息以虚拟图像的方式呈现给驾驶员。比如，当汽车偏离行驶的车道时，AR-HUD系统就可以在显示区域标出红线提醒驾驶员，如下图所示。AR-HUD系统显示车道信息而当车辆启动ACC系统后，驾驶员可以在前车后部看到一条标记的亮带，如下图所示。简单地说，AR-HUD不仅可以显示信息，还可以将信息进行模拟。AR-HUD系统与ACC结合使用在导航方面，有了AR-HUD技术的加持，驾驶员走错路的情况会大大降低。在需要下一个路况拐弯时，AR-HUD上会显示出一排箭头，看上去像是附在道路的表面上，这些箭头会指导你应该在何处进行转弯，当你转过弯后，箭头就会消失。有了这项功能之后，驾驶员就不需要低头去看导航，也不用担心语音播报不准确，因为这些蓝色的小箭头会保证车辆不会错过任何一个路口，如下图所示。AR-HUD系统显示的道路信息实现以上显示效果，主要是因为AR-HUD技术使用了增强投影面，通过数字微镜元件生成图像元素，同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向风窗玻璃。增强过后的显示信息可以直接投射在用户视野角度的道路上，与交通状况进行融合。虽然HUD的应用历史并不算长，AR技术的发展也处于萌芽状态，然而其发展前景与智能汽车时代相得益彰，成熟后的AR-HUD将会对自动驾驶汽车技术提供更为有力的支持。三、中控液晶屏分屏显示技术中控液晶屏分屏显示技术的显示原理是通过在同一屏幕上发射两个视频信号，同时根据驾驶员与前排乘客的角度不同，配备不同的滤镜，可以将其中的一个信号过滤掉，而且这两幅画面的方向性比较强，这样不同座位上的人才可以各取所需，互不干扰。新款奔驰S级混合动力版车型应用“Splitview分屏显示技术”，如下图所示。Splitview技术的原型是蓝宝公司和博世公司推出的一款名叫“DualView”的系统。奔驰把这种同博世合作开发的技术称作“分屏（Splitview）”。“分屏”技术是指在同一块屏幕上能显示2种信息，使观察者在不同的位置可以看到完全不同的画面。例如，驾驶员可以看到全屏的电子地图，而副驾驶乘客则可以全屏欣赏电影。车主与乘客将可以同时使用COMMAND系统提供的导航和娱乐功能。奔驰Splitview分屏显示技术从技术层面来讲，“分屏”技术能把2个不同画面的像素先进行拆分，然后“相间”地在屏幕上排列来自不同画面的像素。这时你所看到的信息是完全零乱的。技术的关键就是在这块LCD上附加一张过滤罩，信息交错的像素所发出的光线经过这个过滤罩后，就会被分离成2幅独立而完整的画面，而且这2幅画面的方向性比较强，这样坐在不同座位上的人才可以各取所需，互不干扰。四、虚拟仪表盘技术虚拟仪表盘是在汽车显示屏上模拟仪表显示的一项汽车显示技术。其结构简单，显示精度和灵敏度更高，清晰度和用户体验也更好，并且在读取数据时更为直观，未来将会替代目前的实体仪表盘。当然，此项技术的应用相比实体仪表盘会增加部分成本。奔驰S级车型就使用了该项新技术，但只有中间的时速表采用了虚拟仪表显示，如下图所示，而转速表等仍为