平视显示系统,简称HUD,是英文Head Up Display的缩写,也叫做抬头显示系统。这套系统可以将行车重要信息通过HUD显示器投射到挡风玻璃上,再通过挡风玻璃反射给驾驶员,从而避免驾驶员在行车过程中频繁低头看仪表或者车载屏幕。尤其是在高速行车的时候,低头看仪表数据或者导航的一瞬,车辆已经行驶很长一段距离,遇到突发情况很可能因为来不及采取行动而发生事故。同样,在夜间行车,视野较短,也会遇到同样的问题。平视显示系统可以很好的避免因为低头所造成的视野盲区,
对于行车安全有着很好的辅助作用。
平视显示系统的应用使驾驶员能够快速、精准地获得重要的车辆信息,如图1所示。在装备平视显示系统的车辆上使用专门的挡风玻璃可以让人产生这样的感觉:平视显示系统所显示的内容并不是出现在挡风玻璃上,而是出现在离驾驶员2~2.5m的舒适距离上,平视显示内容似乎悬浮在发动机罩上方。
一、平视显示系统相对于组合仪表的优点
与组合仪表相比,平视显示系统具备以下优点:
1.平视显示位于驾驶员扩大视野中的便利位置,获取显示内容时,驾驶员只须将头低下约5~10°。而要获取组合仪表的显示内容时,驾驶员必须将头低下20~25°。
2.由于平视显示位于驾驶员的扩大视野中,所以在获取显示内容时,人眼不必像查看组合仪表时那样必须对较暗的环境条件做出调整。特别是在日间光线条件下。这样,在获取车辆行车参数时就能避免由亮至暗以及随后由暗至亮的调整适应过程。
3.人眼需要聚焦时间来调整对相应物体的距离视敏度。由于驾驶员感觉平视显示系统的显示内容处于2~2.5m的距离上,所以眼睛的聚焦时间明显少于观察组合仪表时所需的时间。
由于具有上述优势,驾驶员通过平视显示系统获取所需信息明显比通过组合仪表获取信息要方便很多。视线和注意力偏离道路的时间几乎减半。因此,使用平视显示有助于更好地感知交通状况和维护道路交通安全。
二、奥迪A7平视显示系统的显示内容
平视显示系统的显示内容限于最重要的行车参数。其中,当前车速作为最主要的显示参数会持续显示。无法在MMI(多媒体交互系统)中将其关闭。
其它的显示内容只有在MMI中启用后才会出现。启用时要使用MMI菜单“Head-up Display”中的菜单项“显示内容”。另一组显示内容只会临时显示,例如出现警告或系统设置发生更改时。
可由平视显示系统显示的信息和车辆参数见表1。
三、奥迪A7平视显示系统的组成
1.挡风玻璃投影控制单元J898
平视显示系统的中心元件是挡风玻璃投影控制单元J898,如图2所示。平视显示系统所需的所有光学、机械和电气元件都安装在这个控制单元中,它位于紧邻组合仪表顶部的位置。挡风玻璃投影控制单元J898具有自诊断功能,通过地址码82响应。
2.光学系统
为产生平视显示,系统用1个非常明亮的光源从后部透射到1个高分辨率TFT显示器。此光源共由15个发光二极管组成,其技术构造类似于1个投影仪,如图3所示。所发出的光束通过两面转向镜投射到挡风玻璃上,其中一面转向镜是可调的,用于设置平视显示的高度。为了使平视显示图像适合座椅位置或驾驶员的身材,这个设置方式发挥着重要的作用。这两面转向镜的另一个作用是纠正由挡风玻璃的曲率造成的图像变形。
系统会使显示图像的光强持续地与当前的环境光线相匹配。为此,控制单元J898会分析雨量、光线识别传感器G397探测到的环境亮度数值。驾驶员也可以根据自己的需要,通过MMI及车灯开关中的显示器和仪表照明基本设置调节器来调节显示亮度。光强经过适当的设计,使驾驶员在阳光直射的条件下也能清晰准确的读取显示内容。
3.挡风玻璃
挡风玻璃是平视显示系统的整套光学系统的重要组成部分,如图4所示。投射的图像在挡风玻璃上发生反射,这使挡风玻璃如同成为第3块镜面。出于这个原因,系统对挡风玻璃的公差提出了很高的要求。不带平视显示系统的车辆上安装的标准挡风玻璃,由于其结构上的原因,会形成干扰性的重影。因此,带平视显示系统的车辆安装的是特殊的挡风玻璃。
平视显示系统的挡风玻璃与传统挡风玻璃的区别在于,挡风玻璃的2层扁平玻璃中间的PVB膜的厚度不是恒定不变的,而是略微呈楔形。因此,挡风玻璃的厚度从下往上略有增加。楔形PVB膜的应用使驾驶员不会看到重影。
4.电气系统
挡风玻璃投影控制单元是1个具备自诊断功能的控制单元,它通过CAN显示和操作与其它控制单元进行数据交换。使用车辆诊断测试仪时通过地址码82作出响应。
控制单元上有6个电气接头:2根导线用于接线端30;2根导线用于接线端31;2根导线用于CAN显示和操作,如图5所示。