萬(wàn)字闡述常見的智能汽車高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)
自動(dòng)駕駛的發(fā)展離不開高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的加持,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng),就是利用安裝在車輛上的傳感器(毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、單/雙目攝像頭以及衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)),在車輛行駛過(guò)程中,隨時(shí)感知周圍的環(huán)境,搜集數(shù)據(jù),進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的辨識(shí)、偵測(cè)和追蹤,并結(jié)合地圖數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)算和分析,從而讓駕駛員在駕駛車輛過(guò)程中預(yù)知可能發(fā)生的危險(xiǎn),有效增加汽車駕駛過(guò)程中的舒適性、安全性與娛樂(lè)性。近年來(lái),隨著高級(jí)輔助駕駛的發(fā)展,高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)普遍應(yīng)用于中低端車型中,與此同時(shí),隨著高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)的大范圍使用,自動(dòng)駕駛也離我們?cè)絹?lái)越近。
抬頭顯示
相比于自動(dòng)駕駛技術(shù)落地、政策監(jiān)管上的不確定性,智能座艙作為與消費(fèi)者最高頻的觸點(diǎn),已經(jīng)成為傳統(tǒng)汽車向智能終端轉(zhuǎn)變過(guò)程中最典型的縮影,智能座艙的商用化落地能力也被各主機(jī)廠預(yù)見,成為相互競(jìng)爭(zhēng)的一大著力點(diǎn)。智能座艙的發(fā)展也讓汽車逐漸擺脫代步工具的固定認(rèn)知,成為人們?nèi)粘9ぷ髦胁豢苫蛉钡膴蕵?lè)產(chǎn)品與出行硬件。智能座艙的發(fā)展也讓汽車個(gè)性化程度更高,帶來(lái)的也不僅僅是汽車產(chǎn)品的創(chuàng)新,更體現(xiàn)了造車思維的創(chuàng)新,通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)、語(yǔ)音交互、手勢(shì)交互、車窗智能互聯(lián)、多屏聯(lián)動(dòng)技術(shù)等技術(shù)革新,可以根據(jù)每個(gè)人不同的出行習(xí)慣,定制獨(dú)特的智能座艙環(huán)境,滿足乘坐者更多的出行體驗(yàn)和娛樂(lè)需求。
汽車技術(shù)的發(fā)展更像是手機(jī)從功能機(jī)時(shí)代向智能手機(jī)時(shí)代的變革,使得汽車從出行代步工具成為生活?yuàn)蕵?lè)硬件,智能座艙的出現(xiàn)也讓汽車內(nèi)部的操作界面變得自定性程度更強(qiáng),憑借大屏互動(dòng)、智能助力、5G、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)的加持,通過(guò)對(duì)汽車駕駛及乘坐環(huán)境的優(yōu)化和升級(jí),讓汽車智能化程度更高,給駕駛員提供更智能的駕駛環(huán)境,給乘客提供更優(yōu)質(zhì)的乘坐體驗(yàn),提升了車輛出行期間駕乘的安全性。
抬頭顯示(Head Up Display,HUD)作為智能座艙具有代表性的功能之一,成為越來(lái)越多主機(jī)廠競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)重點(diǎn),也成為很多消費(fèi)者在購(gòu)車過(guò)程中考慮的一大重心。HUD最早是應(yīng)用在軍用飛機(jī)上的一項(xiàng)技術(shù),是飛行的輔助儀器,可以讓飛行員在操控飛機(jī)時(shí)不需要低頭就能夠看到重要的飛行數(shù)據(jù),降低飛行員飛行過(guò)程中低頭查看儀表的頻率,避免注意力中斷及喪失對(duì)狀態(tài)意識(shí)的掌握。1988年通用首次將HUD應(yīng)用到汽車上,2003年寶馬成為歐洲第一家使用HUD的汽車公司,此后HUD被越來(lái)越多的汽車主機(jī)廠應(yīng)用到自家汽車上,主要是通過(guò)將重要的行車信息實(shí)時(shí)顯示在擋風(fēng)玻璃上,避免因?yàn)轳{駛員低頭、轉(zhuǎn)移視線等帶來(lái)的安全隱患,HUD功能的出現(xiàn),也成為智能座艙一大亮點(diǎn),前衛(wèi)的設(shè)計(jì)理念及炫酷的體現(xiàn)方式,也成為汽車銷售過(guò)程中介紹的一大賣點(diǎn)。
HUD主要是由投影單元和顯示介質(zhì)2個(gè)部分構(gòu)成,其中投影單元內(nèi)部集成了投影儀、反射鏡、投影鏡、調(diào)節(jié)電機(jī)及控制單元等,HUD從車上數(shù)據(jù)總線獲取車速、導(dǎo)航等信息,在投影儀輸出圖像,利用光學(xué)發(fā)射原理,將輸出圖像顯示在顯示介質(zhì)上,顯示介質(zhì)可以是單獨(dú)安裝的透明樹脂玻璃或者前擋風(fēng)玻璃。
目前汽車行業(yè)HUD主要有3種產(chǎn)品形態(tài),分別是C-HDU、W-HDU及AR-HUD。C-HUD通過(guò)放置于組合儀表上方的一個(gè)半透明的樹脂板作為投影介質(zhì)反射出虛像,這樣的設(shè)計(jì)安裝便利,由于C-HUD的投影介質(zhì)主要是放置于儀表上方的一個(gè)半透明的樹脂板,比較適合用于后裝市場(chǎng)。
但是C-HDU弊端也比較為明顯,主要呈現(xiàn)在三個(gè)方面:① 成像區(qū)域小、顯示內(nèi)容有限;② 成像距離近,位置較低;③ C-HUD置于儀表上方,在車輛碰撞時(shí)可能會(huì)對(duì)駕駛員產(chǎn)生二次傷害,不利于車內(nèi)安全。
也正因?yàn)橛羞@些弊端,C-HUD逐步被邊緣化。W-HUD主要通過(guò)擋風(fēng)玻璃作為投影介質(zhì)來(lái)反射成像,可以支持更大的成像區(qū)域和更遠(yuǎn)的投影距離,這樣的產(chǎn)品光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,成本相對(duì)較高,目前主要應(yīng)用在中高端車型上,但隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)也將會(huì)在中低端車型上普及。
AR-HUD和W-HUD一樣使用擋風(fēng)玻璃作為投影介質(zhì)來(lái)反射成像,但是由于AR-HUD使用了增強(qiáng)投影面,通過(guò)數(shù)字微鏡原件生成圖像元素,同時(shí)成像幕上的圖像通過(guò)反射鏡最終射向擋風(fēng)玻璃,使得增強(qiáng)過(guò)后的顯示信息可以直接投射在用戶視野角度的道路上,將顯示信息可以和交通狀況進(jìn)行融合。AR-HUD相對(duì)于W-HUD而言成像區(qū)域更大、投影距離更遠(yuǎn)、成像也更加地生動(dòng)直觀。AR-HUD可以在駕駛員視線區(qū)域內(nèi)合理疊加顯示一些駕駛信息,將導(dǎo)航和ADAS信息與前方道路融合,直接將轉(zhuǎn)向指示、障礙物警告、車道偏離、前車預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)測(cè)等內(nèi)容顯示出來(lái)。
但是由于AR-HUD將信息直接顯示在真實(shí)道路上,實(shí)現(xiàn)這一特性需要通過(guò)前視攝像頭對(duì)前方的路況進(jìn)行解析建模,得到對(duì)象的位置、距離、大小,再把HUD需要顯示的信息精準(zhǔn)地投影到對(duì)應(yīng)的位置,這就需要強(qiáng)大的運(yùn)算能力,AR-HUD也是智能座艙比較好的整體解決方案。
AR-HUD即AR和抬頭顯示的融合,AR技術(shù),全稱Augmented Reality,翻譯一下就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。AR-HUD分為近投影和遠(yuǎn)投影2個(gè)成像點(diǎn),近投影主要顯示諸如車輛速度、油量等車輛的基本信息,遠(yuǎn)投影擁有更大的視場(chǎng)角,成像距離更遠(yuǎn),可以有更大的顯示尺寸,可以將虛擬圖像和現(xiàn)實(shí)路況融合到一起,可以加入導(dǎo)航信息,將導(dǎo)航路況及時(shí)顯示在擋風(fēng)玻璃并與路面進(jìn)行融合,給車主提供更好的駕駛體驗(yàn)。
HUD未來(lái)發(fā)展會(huì)如何?AR-HUD是否會(huì)普及并商用化?汽車未來(lái)會(huì)向著自動(dòng)駕駛發(fā)展,但在發(fā)展的過(guò)程中,尤其是在L2、L3及L4階段,駕駛員或安全員的角色是必不可少的,AR-HUD將助力駕駛,有了AR-HUD的加持,會(huì)提供更加安全的駕駛提示,提供更加完善的駕乘體驗(yàn),因此AR-HUD將會(huì)有一個(gè)蓬勃發(fā)展的未來(lái)。
若自動(dòng)駕駛真到了普及的那一天,就無(wú)需駕駛員的介入,屆時(shí)AR-HUD就會(huì)像一個(gè)雞肋,成為一個(gè)沒有使用場(chǎng)景的功能,但那時(shí)候的AR-HUD或許會(huì)以另一種方式應(yīng)用到車輛上,在車輛自動(dòng)駕駛的時(shí)候,類似游戲、觀影等可視化的娛樂(lè)場(chǎng)景,就可以通過(guò)AR-HUD的方式進(jìn)行展示,給乘客提供沉浸式的駕乘體驗(yàn)。
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