问题

AR-HUD系统和传统的HUD系统有什么区别?

回答
ARHUD系统和传统的HUD系统在显示信息的方式、交互性、应用场景和技术复杂度上都存在显著的差异。下面我将详细阐述这些区别:

1. 显示信息的“实境感”和“叠加方式”

传统HUD (HeadUp Display):
信息叠加: 传统HUD是将数字信息(如速度、导航箭头、警告图标等)以二维的平面图像的形式投影到挡风玻璃上。这些信息是叠加在驾驶员看到的真实世界前方景象之上的,但它们本身没有深度感,看起来像是贴在玻璃上的贴纸。
固定视点: 驾驶员无论看向何方,这些信息会固定出现在屏幕上的某个区域,或者随着驾驶员的视线在一定范围内移动。
缺乏与真实环境的关联: 信息与实际路况的对应关系是人为的,驾驶员需要自己去将信息与前方的道路、车辆等进行匹配。例如,导航箭头只是一个指示方向的图标,它不会告诉你箭头应该指向前方哪条车道。

ARHUD (Augmented Reality HeadUp Display):
信息叠加与真实环境深度融合: ARHUD最大的特点是将数字信息以三维、立体的方式投影,并且这些信息能够与驾驶员真实看到的驾驶环境进行精确的对齐和融合。这意味着,导航箭头可以精准地显示在前方某条车道的正上方,车道线可以被高亮显示,甚至障碍物(如行人或车辆)的距离和相对位置也可以以更直观的方式呈现。
动态视点与环境感知: ARHUD利用摄像头、传感器(如雷达、激光雷达)、GPS和高精度地图数据,实时感知驾驶环境。它能够理解前方道路的结构、车道线、其他车辆的位置、行人等,并将虚拟信息“锚定”在这些真实世界的物体上。
深度感和空间感: 通过模拟深度和透视关系,ARHUD的信息看起来像是“浮”在前方道路上,而不是贴在玻璃上。这种深度感极大地增强了信息的直观性和易理解性。

2. 信息呈现的丰富度和智能化程度

传统HUD:
基础信息: 主要提供基础、静态或半静态的信息,如车速、转速、燃油量、警告灯、简单的导航指示(如“左转”、“直行”)。
预设内容: 显示的内容是预设好的,通常由车辆制造商决定。

ARHUD:
情境化和动态信息: 可以显示更丰富、更动态、更具情境化的信息。例如:
高级导航: 直接在道路上显示导航箭头、路径指示、车道建议。
障碍物预警: 在前挡风玻璃上高亮显示检测到的行人、自行车、车辆,并指示其距离和方向。
车道保持辅助: 显示虚拟的车道线,帮助驾驶员保持在车道内。
交通标志识别: 识别并显示前方的限速标志、禁行标志等。
自适应巡航控制 (ACC) 显示: 显示前方车辆的距离、速度,以及ACC的开启状态和设定速度。
盲区监测: 在相邻车道上显示正在接近或在盲区内的车辆。
甚至可以整合娱乐信息或车辆状态诊断等高级功能。
个性化和可定制性: 未来可能会允许驾驶员根据自己的喜好选择显示哪些信息。

3. 交互性和人机工程学

传统HUD:
单向输出: 信息是单向输出给驾驶员,驾驶员无法通过ARHUD本身进行交互。
对驾驶员的影响: 虽然减少了视线转移,但信息是固定的,驾驶员仍需主动去解读和结合路况。

ARHUD:
增强人机交互: 通过与车辆的传感器和控制系统联动,ARHUD能够提供更智能、更符合驾驶逻辑的交互。
减少认知负荷: 将关键信息直接叠加到相关物体上,大大减少了驾驶员的大脑处理时间,降低了认知负荷,使驾驶更安全、更轻松。例如,看到导航箭头直接指向上方车道,比看仪表盘上的转弯指示然后自己判断哪条车道要方便得多。
提升安全性: 通过更及时、更直观的预警和辅助信息,能够更有效地帮助驾驶员避免潜在危险。

4. 技术复杂度

传统HUD:
相对简单: 主要包括显示模块(如TFTLCD、DLP),投影光学系统和控制器。
成本较低: 相对容易实现和批量生产,成本也较低。

ARHUD:
高度复杂: 需要集成以下关键技术:
强大的图像生成和投影技术: 需要高亮度、高分辨率、广视场角的显示技术(如激光扫描、DLP、衍射光学元件)来投射清晰、逼真的三维图像。
先进的传感器融合技术: 摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器等需要协同工作,精确感知周围环境。
高精度地图和定位系统: 需要厘米级的定位精度,才能将虚拟信息精确地锚定在真实环境中。
强大的计算能力: 需要强大的车载处理器来处理大量的传感器数据、地图信息,并进行实时渲染和与真实环境的匹配计算。
动态眼球追踪技术(部分高端ARHUD): 用于跟踪驾驶员的视线焦点,优化信息显示区域和清晰度。
先进的散热和光学设计: 保证在各种天气和光照条件下都能稳定工作。
成本较高: 技术门槛高,研发和制造成本都更高。

5. 应用场景

传统HUD:
基础驾驶辅助: 主要用于显示车速、导航等基础信息,提升驾驶的便利性。

ARHUD:
高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶: 是实现更高级别自动驾驶和智能驾驶的重要组成部分。
未来人车交互的中心: 随着车辆智能化程度的提高,ARHUD有望成为驾驶员与车辆信息交互的主要界面。
增强驾驶体验: 提供更沉浸、更安全、更便捷的驾驶体验。

总结表格:

| 特性 | 传统HUD (HeadUp Display) | ARHUD (Augmented Reality HeadUp Display) |
| : | : | : |
| 信息叠加方式 | 二维平面图像,贴在玻璃上 | 三维立体图像,与真实环境深度融合 |
| 信息与环境关联 | 缺乏与真实环境的精确对应,需要驾驶员主动匹配 | 信息与真实世界物体精确对齐,有深度感 |
| 信息丰富度 | 基础信息(车速、导航箭头等) | 丰富情境化信息(车道指引、障碍物预警、路标等) |
| 智能化程度 | 单向信息输出,预设内容 | 动态、情境化、基于环境感知的信息 |
| 交互性 | 无交互功能 | 与ADAS系统联动,提供更智能的辅助 |
| 认知负荷 | 降低部分视线转移,但信息仍需解读 | 大幅降低认知负荷,信息直观易懂 |
| 安全性 | 提升基础安全性 | 大幅提升驾驶安全性,降低事故风险 |
| 技术复杂度 | 相对简单 | 高度复杂,涉及多传感器、高精度地图、强大算力 |
| 成本 | 较低 | 较高 |
| 应用场景 | 基础驾驶辅助 | 高级驾驶辅助、自动驾驶、智能驾驶 |

简而言之,ARHUD是传统HUD的“进化版”。它不仅仅是显示信息的工具,更是将虚拟信息与真实驾驶世界“无缝融合”的智能助手,极大地提升了驾驶的安全性和智能化水平。它代表了未来汽车人机交互和驾驶辅助技术的重要发展方向。

网友意见

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AR-HUD(Augmented Reality- Head Up Display)就是增强现实的抬头显示功能。

从座舱人机交互发展史来看:最早是机械仪表、现在大部分是半导体仪表/液晶中控,未来是科技的全息/光场

介于现在与未来之间的,就是传统HUD和AR-HUD。

HUD普及率也不是很高,很多司机还没用过。AR-HUD是传统HUD的下一代,目前主要应用在大众MEB平台的ID系列纯电动车上

先放一张动图,大家先感受一下AR-HUD的效果:

大众ID车型的HUD分成两部分,上面是AR-HUD的AR层、下面是传统HUD的标识层。放在一起对比真是再合适不过了:

  • 指示/标识层:可理解为常规的W-HUD(Windshield-HUD),在前挡风玻璃上显示与实景无关的车速、交通标志(例如限速)、部分导航信息等。
  • AR层:卓有特色的增强现实功能,显示物可跟随前车、行人、路口等不断变化的实景而改变位置与大小,以提供比W-HUD更直观、更丰富、更高效的交互信息。

传统HUD在技术上比较简单,在前挡风玻璃上显示出符号就可以了。咱们夸张一点打比方,这类似于咱们上大学时的幻灯片原理

当然,这玩意早就被淘汰了。如果你从未见过这种老古董,说明你是一位年轻人。如果你见过这种老古董,请在评论区打下你的年龄……

AR-HUD技术就复杂多了。

第一,它显示的时候要实时考虑车外环境信息相对位置

就比如下面这个碰撞警告的大粗红线,必须准确地显示在前车的正下方很近的位置 —— 如果这跟大粗红线的位置显示错了,那岂不是离了个大谱?

第二,它还要实时考虑驾驶员眼睛的位置

众所周知,光沿直线传播。AR-HUD投射的大粗红线,如果想给驾驶员一种“它恰好在前方车下方”的错觉,就必须根据人眼的位置来实时调整大粗红线的位置

这么一聊大家就知道了,AR-HUD的技术难度比传统HUD难了不是一点半点。所以说,AR-HUD比传统HUD先进一代,不算夸张。

由于比较复杂,AR-HUD的个头也比较大。整车布置功力差一点的企业,不一定塞得进去。如下图,是大众ID系列的AR-HUD系统实物,供应商为LG电子,这么大个头。

实际效果嘛,与实际光照强度的关系很大。如果是阴天、多云、黄昏、夜晚,那效果是相当好的,与动画中的感觉差不多。

如果是晴天的中午,那效果就大打折扣了,如下图:

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