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HUD3.0时代:AR+ADAS带来重生

作者:华一汽车科技    来源:www.itas-hk.com    发布时间:2018-08-15 12:05    阅读:

从今年开始,汽车制造商争相完善的一项主要搭载技术就是抬头显示器(HUD)。这项技术正在迅速完善,因为大家把它看作是汽车座舱智能化的下一个重大进步。
 
HUD技术并不是最近几年才出现,它最初出现在1988年。行业已经等待了30年,我们正处于技术最终走向主流的边缘。尤其是AR技术正在助推HUD成为ADAS外围设备的重要组成部分。
 
尽管在过去几年,不少豪华汽车品牌都有搭载HUD技术,同时汽车后市场也有不少后装HUD产品,但对于大多数消费者来说,HUD还是一个比较新鲜的产品。
 
HUD
 
在大多数车辆中,车辆导航和信息娱乐系统已经多年,但尽管技术相对陈旧,但消费者的成本并未降低。而随着智能互联功能在中国市场的快速渗透,可能会使驾驶安全更糟糕的是,人们比以前更倾向于中控多媒体系统。
 
解决分心驾驶的问题,事实上,需要HUD。早在3年前,苹果公司就公布了HUD的研发计划,这款被外界视为下一代苹果革命性产品的投射面积约27-50英寸的AR-HUD,同时可以实现挡风玻璃与传感器的连接,进行手势识别控制。
 
近日,苹果公司的一份HUD专利获得审批。提交的专利中包括一种AR挡风玻璃HUD系统。不同自动驾驶车辆的乘客之间甚至可以用FaceTime对话。另外,当乘客出现恐慌情况时,系统能够进行检测和判断,然后做出相应的调整,以帮助乘客保持冷静。
 
通过这一系统,很多情况下都可以在透明表面(包括窗户)的感知环境中叠加图像。简单来说,它可以结合实际交通路况,在用户视线区域内合理叠加显示一些驾驶信息,从而驾驶员可以增强自己对于驾驶环境的感知能力。
 
此外,在一些情况下,显示图形能够覆盖环境中的特定对象,并能增强、改变、控制与环境相关的信息。
 
与传统两代HUD(C-HUD1.0时代、W-HUD2.0时代)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则需要与辅助驾驶系统深度融合,以实现更高级的效果和功能。
 
显然,HUD正在成为汽车科技行业的增长最快的兴奋点之一。在今年初的CES展上,就已经有不少科技巨头和汽车厂商们强调这一点。而围绕未来智能座舱的趋势,以HUD、液晶仪表、中控大屏为核心的多屏联动正在成为各大汽车制造商产品规划的重点之一。
 
同时,相应的行业标准也在加快推动市场的成熟。
 
去年,美国汽车工程师学会(SAE)发布了用于评估HUD的显示质量的新标准(SAE J1757-2“汽车HUD光学测量”)。所有需要符合 SAE J1757-1 标准和 ISO 15008 标准的HUD制造商和汽车品牌,都必须根据新的 SAE J1757-2 HUD测量方法来设计自己的测量系统。
 
标准化测量方法将确保虚拟图像相对于驾驶者双眼的准确投射(包括景深(DOF)、视场(FOV)、屈光度、焦距、图像位置和图像距离)、HUD虚拟图像在典型环境光线条件下的可识别性(需要进行亮度、色度、均匀性和对比度测试)以及通过与目标虚拟图像的点偏差来测量HUD的图像失真、像差和重影程度。
 
未来几年HUD需求爆发基于:
 
1、汽车OEM厂商可能在未来十年为旗下车型搭载更多的ADAS应用。这些系统有助于监控道路状况,并向驾驶员发出预警甚至控制。这其中,以电动汽车初创公司、中国高端自主品牌都在把HUD作为产品规划重点。
 
2、汽车消费者更关心自身的安全性。在碰撞发生时,HUD可能不起作用,但其预防事故的能力是众所周知的。汽车OEM已经认可了消费者的这些需求,并与不同的供应商合作或投资于自己研发HUD。
 
3、HUD技术的不断发展,带来核心器件体积变小,成本下降,以及性能提升比如显示面积越来越大,尤其是AR技术的结合。
 
4、带动HUD和信息娱乐系统的整合,只需要高度集成化的单一硬件,OEM能够大大节省硬件上的成本。同时,不需要任何OS安装在HUD上。
 
抬头显示
 
而市场强预期也来自于目前在售车辆HUD的低渗透率。
 
根据高工智能产业研究院(GGAI)统计数据显示,目前市面上的量产销售车进口品牌、合资品牌、自主品牌配备HUD的车型数量占比为28.97%,14.54%和3.9%。
 
由于此前大多数HUD仅配置于顶配车型,HUD的实际市场渗透则更低,进口品牌、合资品牌、自主品牌的HUD渗透率仅为15.82%,4.56%和0.76%。而整体市场HUD渗透率仅为4.17%。
 
此外,随着ADAS渗透率快速提升,带动更多与驾驶安全信息的互动。比如,AR-HUD的同步定位与映射技术,可以结合车辆位置信息,以及有前向摄像头采集的道路数据,利用增强现实技术进行可视画面叠加。
 
目前,全球主要HUD的供应商包括Nippon Seiki(日本精机)、Yazaki(矢崎)、Visteon(伟世通)、Continental AG(大陆集团)、Denso(电装)、Pioneer(先锋电子)、WayRay、MicroVision等,而国内近年来也有一批快速成长的初创公司,包括未来黑科技、京龙睿信、车萝卜、衍视科技等。
 
而这些企业无一例外都在加大AR技术的投入。今年5月,大陆集团再次增加了对DigiLens的投资,股权比例增至18%,双方一直在联合研发基于AR技术的HUD产品,基于DigiLens的全息波导技术,新的平视显示器通过同时减小盒体积来实现更大的显示面积。
 
波导技术是对光进行衍射,从而减少了硬件和垂直轴上的体积。特别是,对于大型投影,如增强现实AR技术的需要,基于传统反射镜的平视显示器则需要大量的空间在仪表台位置。
 
在今年初的北京车展上,伟世通就展示了一款AR-HUD产品,它可以在风挡玻璃上投射一个虚拟图形信息显示界面,并可以集成到多个电子控制单元中。同时,其推出的SmartCore™域控制器,使用高通骁龙 820AM 骁龙处理器,可集成HUD与仪表。
 
抬头显示技术
 
业内人士表示,HUD技术本身仍然处于快速上升周期,应用成熟度还有待提升。此外,由于各家主机厂的座舱设计、HUD技术的应用深度都有差异,也给这个市场带来很多差异化的需求。
 
而全挡风玻璃式HUD,结合AR技术,正在从根本上改变消费者过去对HUD显示尺寸小,可视距离短,显示信息有限等瓶颈。此外,HUD系统需要大的动态范围的环境亮度、极端亮度和亮度控制能力。
 
按照目前全球各大零部件厂商和主机厂的车型规划,搭载初级AR技术全挡风玻璃式HUD将在2019年-2020年进入真正前装量产元年。同时,车型也将从原来的豪华高端车型,向经济型市场铺开。

 

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