汽車安全問(wèn)題一直是熱點(diǎn)問(wèn)題,而且汽車智能化、無(wú)人化的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)車內(nèi)顯示方式提出了更高要求。HUD可將車輛信息投影到駕駛員前方,避免駕駛員低頭,提高駕駛安全的同時(shí)擴(kuò)展了車內(nèi)顯示方式,是未來(lái)發(fā)展的主流方向。目前,對(duì)于HUD投影單元和顯示界面的研究較多,但實(shí)現(xiàn)方案研究較少,而且大多是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn),功能單一。因此,本文基于嵌入式Android系統(tǒng),提出了一種功能更加完善的HUD設(shè)計(jì)方案。首先,分析了 HUD的發(fā)展歷程與產(chǎn)品形態(tài),在DLP、MEMS和LCD投影技術(shù)中選擇了 LCD投影方案;并結(jié)合車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、OBD接口、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等,分析用戶需求,確定了包含下位機(jī)、HUD主機(jī)、云端服務(wù)器以及手機(jī)APP四個(gè)部分的HUD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其次,結(jié)合功能需求,進(jìn)行了軟硬件開發(fā)。以Exynos4412處理器為核心,設(shè)計(jì)了電源電路、聲卡電路、PGU連接電路等;基于EST527解碼芯片設(shè)計(jì)了 OBD解碼電路,用于汽車CAN報(bào)文的解析;并以Capture CIS+PCB Editor+Padstack Editor交互設(shè)計(jì)的方式制作了 PCB板。基于Android系統(tǒng)定制了 HUD操作系統(tǒng),并結(jié)合百度語(yǔ)音、高德地圖... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)的Figure1-1Tradi

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文2這些顯示屏幕大多位于駕駛員視線下方，要觀察顯示界面就需要移動(dòng)視線焦點(diǎn)，在駕駛過(guò)程中視線焦點(diǎn)的頻繁移動(dòng)不利于駕駛安全。綜上所述，目前以顯示屏為主要顯示方式的車內(nèi)人機(jī)交互方式存在一定弊端，因此汽車抬頭顯示器（headupdisplay，簡(jiǎn)稱HUD）應(yīng)運(yùn)而生。1.1抬頭顯示器概述及研究意義車內(nèi)三種常見的顯示界面位置如圖1-2所示，包括低頭顯示（HeadDownDisplay，簡(jiǎn)稱HDD），高中控板（HigherCenterStack，簡(jiǎn)稱HCS）和中控板（CenterStack，簡(jiǎn)稱CS）[4]。HDD位于汽車方向盤后面，汽車面板上方，一般用于顯示車輛狀態(tài)，包括儀表盤、狀態(tài)指示燈等；CS位于中控臺(tái)中間位置，主要用于顯示導(dǎo)航信息、多媒體娛樂(lè)信息等，也就是我們常說(shuō)的中控顯示屏；HCS位于中控臺(tái)中上部，一般做的較小，可以用于顯示時(shí)間等信息。而HUD則是一種新的顯示方式，一般位于HDD上方，駕駛員正前方，其目的在于避免駕駛員低頭查看儀表盤[5]，提高駕駛安全。圖1-2汽車中的視覺(jué)交互界面位置Figure1-2Visualinteractiveinterfacelocationinthecar汽車HUD的研究意義主要有三點(diǎn)。首先，區(qū)別于傳統(tǒng)的屏幕顯示方式，HUD是將行車過(guò)程中的車輛狀態(tài)信息及導(dǎo)航信息等投射到駕駛員前方的半透明屏幕或擋風(fēng)玻璃上，使駕駛員在駕駛過(guò)程中不用低頭就能讀取行車數(shù)據(jù)，掌握車輛狀態(tài)，從而減少視覺(jué)焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)移幅度，始終頭腦清醒的保持最佳的觀察狀態(tài)。因此，研究HUD技術(shù)對(duì)駕駛安全具有重要意義。再者，汽車輕量化設(shè)計(jì)也是目前汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)主流方向[6]，在保證汽車安全的前提下降低重量，一方面可以提高車輛的操控性，另一方面還可以減少燃料損耗，節(jié)約能源的同時(shí)減小環(huán)境污染。而HUD從硬件結(jié)構(gòu)上來(lái)看，一般比儀表盤這種HDD顯示方式重量

次重要擴(kuò)展[11]。2013年，美國(guó)德州儀器公司提出了一種新的HUD投影方案，希望將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引入HUD，推動(dòng)其發(fā)展。此外，寶馬、奔馳、奧迪的許多豪華車型也開始配置了HUD，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的車輛信息顯示功能。2017年11月，德州儀器發(fā)布了用于HUD系統(tǒng)的DLP技術(shù)。推出了DLP3030-Q1芯片組，可大大提高HUD亮度，12×5°或更大的視場(chǎng)角（FOV），支持長(zhǎng)達(dá)20米的虛擬圖像距離，使真正的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)HUD（簡(jiǎn)稱AR-HUD）成為可能。AR-HUD投影技術(shù)的突破引起了一次HUD的研發(fā)熱潮，被TI公司稱為HUD2.0。HUD功能的發(fā)展如圖1-4所示。圖1-4HUD功能發(fā)展現(xiàn)狀Figure1-4HUDfunctiondevelopmentstatus在HUD出現(xiàn)的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，它的功能只限于將車速等信息以數(shù)字的形式投影到前擋風(fēng)玻璃或?qū)Ｓ梅瓷淦辽�，并且顏色單一，顯示視角小[12]。之后隨著顯示技術(shù)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的發(fā)展，HUD的功能也越來(lái)越多樣化，當(dāng)前的HUD除了能顯示車輛儀表盤信息外，有的還能顯示導(dǎo)航信息等。此外，隨著語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成等技術(shù)的發(fā)展，基于語(yǔ)音的人機(jī)交互方式在車載設(shè)備上用的也越來(lái)越多，一些較昂貴的HUD設(shè)備也集成了語(yǔ)音交互功能。此外，從1990年增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提出到2017年TI公司DLP3030-Q1芯片組的發(fā)布，投影技術(shù)的發(fā)展使帶有AR顯示功能的HUD成為行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。


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