編輯導讀：在有關飛行的電影中，總是能看見很酷的一幕：飛行員從擋風玻璃上就能看見許多重要信息，從而做出判斷。這種顯示系統叫做HUD，現在也應用于汽車上。本文作者對此進行了分析，希望對你有幫助。

一、概念

HUD，即擡頭顯示（Head Up Display），又叫平視顯示系統。它的作用，就是把時速、導航等重要的行車信息，投影到駕駛員前面的擋風玻璃上，讓駕駛員盡量做到不低頭、不轉頭就能看到。

這種顯示系統，原是軍用戰鬥機上的顯示系統，飛行員不必低頭，就能在擋風玻璃上看到所需的重要信息。

二、HUD産品演進

HUD應用在汽車上已經有十幾年，對駕駛員也同樣可以起到主動安全的作用，繼而催生出最初的C-HUD、W-HUD，多見于高端車型。

AR-HUD 是AR增強現實技術和HUD擡頭顯示相結合的一種新型的車用HUD，與C-HUD和W-HUD最大的不同之處在于，AR-HUD擁有更大的視場角和更遠的成像距離，而且可以直接将顯示效果疊加到現實路面。未來兩到三年，AR-HUD将會面臨量産的爆發期，是未來智能座艙的重要組成部分。

三、AR-HUD的主要功能

我們整理AR-HUD的功能，可以理解為三大類：車況及導航系統内容、車生态服務信息、行人預警

1）車況及導航系統内容

主要作用是顯示當前車況及行駛信息，道路識别以及導航引導

一般包含的功能：

如車輛狀況，胎壓監測、油量/電量、續航等；

如行駛狀況，時速、轉速/功率、能耗等；

如導航提示，轉向、行駛裡程、限速等。

2）車生态服務信息

主要作用是顯示附近生活服務類的信息

一般會有：

餐飲、購物等基于LBS的消費引導；

加油/充電，停車、洗車等于車輛服務相關的引導。

3）行人預警

主要面向複雜環境下的行人監測和提醒，助力安全出行

比如在多路口的特殊路段、夜晚行車環境下，通過監測車輛前方的行人，在車内提醒和預警駕駛員，注意行人。

四、行業情況

各大廠商的AR HUD的量産時間集中在2020年~2021年 目前各大主機廠，包括國内品牌和國外品牌，都在與供應商共同研發AR HUD的量産方案，包括一汽、廣汽、大衆、寶馬等廠商，且時間點均在2020年~2021年。可以說，最近兩年年會是AR HUD爆發的時間。

五、AR-HUD技術原理

HUD的主要設計原理是離軸三反射鏡光學系統。即圖形顯示器（PGU）産生圖像——小反射鏡（fold mirror）折轉光路——大反射鏡（rotable mirror）反射放大——風擋玻璃反射進入人眼成像。

AR-HUD則是将顯示效果和内容疊加到現實路面，系統架構圖及系統框圖如下：

六、AR-HUD的開發難點

AR HUD理論上需要15米以上的成像距離，HUD的體積因為光路需求而大到一般車輛裝不下。

AR-HUD的規格也有相關要求，比如：

夠寬的FOV，可以cover車道線，因此越寬越好，目前标準的FOV為10°×5°；

夠遠的VID，虛像可以穩穩鎖定對應的實物（10m以上最佳）；

需要搭配AR Creator來配合運作；

HUD的凹面鏡和凸面鏡之間需要足夠的光路空間，才能滿足FOV以及虛像VID的要求，因此HUD的體積達到15L；

除此之外，AR-HUD在落地過程中要注意以下問題：

1. 安裝

AR HUD體積較大，散熱結構設計複雜，要求高，且易與儀表闆管梁和空調管路幹涉，需要預留足夠大空間進行布置;

AR HUD投影面積更大、距離更遠，HUD自身曲面鏡較大，目前開模資源較少，良品率較低，成本較高;

需要安裝HUD的車中控、管道、儀表、除霜口需要經過專門的設計，以便于以上部件與HUD之間不發生幹涉。

HUD不能安裝在任意位置，首先必須滿足駕駛者的視野，隻能安裝在駕駛員的正前方。

HUD的設計是基于整車的眼點、風擋玻璃、機艙蓋、中控台等數據，因此與整車的設計是一個雙方不斷溝通、協調的過程。

2. AR-Creator需要實現的功能複雜

1）HUD顯示與車道線 matching

在多車道的情況下，車輛在第幾車道，會影響AR-HUD投影信息指示的正确性，故車輛本身須具備車道偵測的相關技術，提供目前在第幾車道的信息，且偵測補正系統會有時間延時，因此必須加上提前預測算法。相關技術：影像識别

2）HUD顯示與車頭方向 matching

AR HUD顯示的信息須避開前方車輛遮蔽，投影在路面上，故需偵測前方障礙物的位置，動态調整AR HUD顯示的信息位置,且偵測補正系統會有時間延時，因此必須加上提前預測算法。相關技術：77Ghz毫米波雷達/影像識别。

3）HUD顯示與前方障礙物标定 matching

AR-HUD虛拟圖像與車外實景結合時，會因車主的坐姿差異産生視角的差異，故需偵測眼球位置，動态調整虛拟圖像的投射角度變動。相關技術：DMS/影像識别

4）HUD顯示與轉彎路口 matching

HUD顯示的轉彎箭頭要達到精準标定到實際道路的路口，有以下需求：

• 精密地圖：提供路口精準的經緯度位置；
• 精準定位：提供車輛所在的精準經緯度與方向；
• 車頭晃動補償：HUD顯示必須補償車頭上下晃動的偏差；
• 收集高精度地圖與V2X及六軸向陀螺儀、影像識别、毫米波雷達、GPS等各類傳感器，通過複雜數字演算，精确定位目前車輛的位置，精密度需要至10cm等級。

七、開發方式

基于以上，一般AR-HUD的開發為合作，主機廠基于域控制器平台，AR Creator隻做軟件，AR-HUD算法供應商提供庫或可執行文件給主機廠集成到域控制器中。系統由AR-Creator算法及HUD-Projector顯示光機組成。AR-Creator負責融合導航、ADAS、車輛信号等信息，進行圖像渲染及虛實重疊後，把顯示模型輸出給光機，光機負責解碼、顯示。

PGU目前有TFT和DLP兩種實現方案。二者在相同成像尺寸上，DLP方案在整體性能上，要優于TFT方案，同時價格也會更高。

當然，市場上還有Mini AR-HUD方案（折中成本）、AR-HUD激光方案（質量優先），主要差異在于體積、成像質量和費用成本。激光方案的成像質量最好，體積最小，但成本最高。各車企根據自身情況會有不同的選擇偏向。

本文由 @賽博七号 原創發布于人人都是産品經理，未經許可，禁止轉載。

題圖來自Unsplash，基于 CC0 協議

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