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剖析宝马X5(E70)平视显示屏HUD技术
来源:本站整理  作者:佚名  2013-10-10 06:50:50

    图64所示为错误安装普通前风窗玻璃的情况。HUD图像始终反射到前风窗玻璃的内侧和外侧,由于普通前风窗玻璃存在倾斜角度,因此两个反射图像会彼此错开。而采用HUD特殊玻璃,反射到HUD前风窗玻璃上的两个图像会在楔角作用下相互重叠,因此驾驶人只会看到一个图像。
双重反射

    如图65所示,HUD相当于一部投影装置,需要使用一个光源来投射 HUD信息。利用LED灯组作为光源,通过TFT投影显示屏产生图像内容。TFT投影显示屏相当于一个滤波器,允许光线通过或阻止光线通过。由一个图像光学元件确定HUD显示图像的形状和尺寸,图像被投射到风窗玻璃上,看起来就好像自由漂浮在道路上一样。
HUD工作原理图
              
    如图66所示,投射距离大约为2. 2moHUD的接通条件为:总线端15接通,按压车灯开关中心内的按钮(HUD)。
投射距离

    图67所示为HUD的电路原理图,具体如下:
HUD电路原理图

    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自组合仪表的车速信息或检查控制信息时,HUD就在前风窗玻璃上显示这些信息。
    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自车顶功能中心传输的晴雨/光照传感器信息时,HUD就在前风窗玻璃上调节亮度。
    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自车辆通信计算机CCC的调节高度或亮度偏差信息时,HUD就执行校准高度和调节亮度。
    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自车辆通信计算机CCC的功能选择信息时,HUD显示其内容。
    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自车灯开关中心的打开/关闭按钮信息时,HUD打开或关闭。
    当平视显示屏控制单元通过K-CAN接收到来自车辆通信计算机CCC的导航系统信息时,HUD显示导航内容。
HUD通过K-CAN接收总线端30接通状态信号。总线端R接通后,HUD在一定程度上处于准备就绪状态,即HUD可通过K-CAN和MOST与车载网络的其他连接设备进行通信;TFT投影显示屏进行初始化并变黑屏;LED熄灭。
    HUD通过K-CAN接收总线端15接通状态信号。总线端15接通后,HUD进入准备就绪状态,随即可执行下列功能:通过车灯开关中心内的按钮(图68)接通背景照明装置;调节HUD高度;调节HUD亮度;通过HUD显示信息。
车灯开关中心内的按钮

    车辆起动时,车辆处于总线端50状态。在总线端50状态期间,即车灯关闭时,HUD进入保持状态,这种保持状态会一直延续到总线端50状态结束。
    满足以下条件时HUD关闭:车灯开关中心内的按钮关闭;总线端R关闭;总线端30g关闭。
    亮度调节是一项个性化配置功能。如图69所示,客户可通过亮度调节功能自行调节并存储HUD亮度设置。每次接通HUD时都会执行HUD亮度偏差的调节设置,通过控制器在中央信息显示屏内进行亮度设置。可选择-10~+10之间的设置值,中间值为0,设置值通过K-CAN发送至HUD。
亮度调节

    为了针对不同的光线效果进行补偿,HUD可根据晴雨/光照传感器自动调节亮度。自动调节亮度不会出现HUD亮度跃变的情况,产生不同光线效果的原因如下:环境条件,例如白天、夜晚、阳光、乌云、雨、雪和雾等;建筑情况,例如隧道、地下车库等;驾驶人可通过滚花轮调节仪表照明的亮度;自车灯亮起后,根据仪表照明亮度设置确定HUD亮度。其亮度取决于调光轮设置、亮度调节及晴雨/光照传感器。
    HUD内带有一个用于HUD和LED灯组的运行计时器。更换HUD时必须使运行计时器初始化为0。

    HUD可能会接收到大量需要显示的信息内容,有些信息内容相对重要,因此要进行优先级管理。这些优先级包括:诊断、检查控制信息、测试功能及导航。
    平视显示屏的显示区域尺寸大约为200 mm×100 mm ,显示屏分辨率为980×249像素。HUD分为两个显示区域,如图70所示。上部区域以符号、显示条和文字形式显示导航信息和检查控制信息;下部区域以单位、当前车速和定速巡航控制形式显示与车速有关的内容。

    在颜色选择上,由不同的控制单元规定相应的显示符号,例如警告符号。组合仪表针对HUD显示内容执行相关颜色规定,为了达到最佳的符号可视效果,使用2D平面符号,并采用以下颜色:橙色为标准色;红色或黄色用于警告信息;绿色用于定速巡航控制系统;HUD背景为透明色。

    有效视线范围指的是驾驶人可以自由移动而且不会影响HUD图像可视效果的移动空间。在有效视线范围内的自由移动空间大致为:70 mm垂直移动距离土30mm调节范围;130mm水平移动距离。

    超出有效视线范围时将无法看到完整的HUD显示内容。如图2-71所示的位置1,驾驶人视角位于有效视线范围内时,HUD图像获得最佳照明效果;如图2-71所示的位置2,驾驶人视角向左偏移,则HUD图像左侧截断;如图71所示的位置3,驾驶人视角向右偏移,HUD图像右侧截断。
有效视线范围(左右偏移)

    如图72所示的位置1,驾驶人视角位于有效视线范围内时,HUD图像获得最佳照明效果;如图2-72所示的位置2,驾驶人视角向下偏移,则HUD图像下部截断;如图2-72所示的位置3,驾驶人视角向上偏移,HUD图像上部截断。
有效视线范围(上下偏移)

    HUD图像由以下控制单元负责提供显示内容:多功能音频系统控制器M-ASK/中央主控单元和多媒体平台CHAMP/车辆通信计算机CCC;组合仪表;动态稳定控制系统。
    M-ASK/CHAMP/CCC通过MOST为车辆导航系统提供以下信号内容:较近的街道或道路;引导箭头;到达下一个十字路口/交叉路口的距离;条形图和显示条。
    根据实际情况发出导航信号,如果不再发出导航信号,HUD显示内容就会熄灭。重新出现导航信号时,就会在短时延迟后重新显示信号内容。
    组合仪表通过K-CAN向HUD提供的信号内容有:车速、检查控制信息、语言/单位。
    组合仪表负责输出车速信号,如果在特定时间内不再输出显示信号,显示内容就会熄灭。HUD在车速读数位置显示“-”。缺少车速信号时会在HUD故障码存储器内存储相应故障记录。车速信号重新出现时,HUD就会在短时延迟后重新显示车速读数。车速读数分为加速、制动和滑行阶段的不同车速。当车辆处于滑行状态时,取3个连续数值的平均值并更新车速读数。
    所有的检查控制信息都显示在HUD内,组合仪表针对这些信息执行主控功能,符号和相关文字存储在HUD内。检查控制信息先于其他显示内容显示,如导航信息等。单条检查控制信息显示23s,同时显示多条检查控制信息时,每条检查控制信息显示3s。

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