论文部分内容阅读
摘 要： 在信息时代，汽车与人们日常生活接触紧密，我们在行车中通常不能专注于驾驶任务，仍需保持对现有信息（来电信息、微信消息）的获取，这可能导致注意力的分散。本文从HUD改进和创新角度，旨在提升驾驶员安全感和注意力，减少DNRA（与驾驶员无关的工作），将从结构设计、行车偏离直线警报模式和HUD来电安全模式三个方面来论述。
关键词：HUD显示器;驾驶员的注意力;安全性;分心
中图分类号：U463.7 文献标识码：A
0 引言
随着技术升级、成本趋降，智能化浪潮推动 HUD 行业发展。从产业链来看，在智能化汽车的发展浪潮下，HUD 下游应用范围将进一步扩大，由高端车向中低端车渗透;HUD 上游供应商在光学组件技术上取得突破，带动 HUD 成本下降。“科技感”十足的 AR-HUD 推动抬头显示技术演进至新境界。在信息时代，车辆与人们日常生活接触紧密，我们在驾驶过程中通常不能专注于驾驶任务，因为无处不在的移动设备，手机通话，越来越容易分散我们行车中的注意力[1]。即使在车辆行驶中，我们仍需要对现有信息的获取，这不可避免地导致行车时分散注意力，即使没有来电信息的干扰，我们都不可避免地出现分心的问题。本文从HUD改进和创新角度，旨在提升驾驶员安全感和注意力，减少DNRA（与驾驶员无关的工作）。
1 抬头显示器视觉反馈
行车信息“投影仪”（HUD）提高驾驶安全性。
驾驶员从组合仪表看驾驶信息时，眼睛从道路转移到组合仪表再转移到道路，由于道路亮度高而车内亮度低，眼睛就会经历由暗到亮再到暗的过程。眼睛瞳孔会进行调整，同时眼睛的焦距也会由远及近。
HUD（Head Up Display）即抬头显示或平视显示，在功能上充当了汽车信息“投影仪”的角色。该技术可以将汽车相关信息投影到驾驶员视线前方，从而减少驾驶过程中低头查看仪表或中控屏的频率。HUD平视显示器在行车过程中驾驶员只需低头5°～10°，组合仪表需低头10°～20°，在一定程度上减缓了驾驶员频繁低头和视野移动时间，保证了安全性。那么HUD是怎样的设备呢，如图1所示，HUD备是一种光机电耦合部件，主要有主控PCB板，LED光源单元，显示介质，光学镜，外壳，直流电机等组件构成，由显示光源发出信息，经过光的反射投置前挡风玻璃或者显示屏的透明介质上[2]。
HUD 最核心部件为影像源（投影显示部分），主流投影成像技术有三类：TFT-LCD成像技术、DLP 投影成像技术和 MEMS 激光投影技术。TFT-LCD，是微电子技术和液晶显示器技术巧妙的结合，具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点，其应用领域正在逐步扩大。
DLP的投影机设计一般比较紧凑，目前市场最轻的投影机就是DLP技术的机型。
除此之外，在AR（增强现实）技术日益火热的当下，AR-HUD技术开始出现在市场上，其通过将AR技术与WHUD技术融合，可以将投射的内容、位置与现实环境相结合，在驾驶人视线区域内合理生动地叠加显示一些驾驶信息。AR-HUD本质上仍是利用挡风玻璃进行投影成像，只是其显示范围更大，且具有AR效果，可以看作是WHUD的升级强化版。
总结来说，HUD不管是CHUD（combine HUD组合型）还是WHUD（windshield HUD 挡风玻璃型），有三大优势，首先是安装位置较高，缩短视线转移时间，减少低头次数，其次减少瞳孔调整幅度，第三点是降低眼睛焦点变化距离[1]。
HUD显示器发展日趋成熟，在材料和AR技术的结合中也越来越有科技感和安全感，就HUD本身来说就会得到很多喜爱汽车者的青睐。
我们不难发现，在汽车的发展过程中，汽车方向盘不仅仅有转向功能，除此之外的，音响控制，车载电话，定航功能，仪表数据切换，目的就是为了减少驾驶员视线的移动，减少驾驶员的分心，方向盘按键与HUD抬头显示器的完美结合，使驾驶员在不用低头，甚至语音互动的情况下，就能对车辆进行调控，并得知车辆目前的状态，随着无人驾驶产业的发展，人们通过语音交互就可以改变车内温度，音响歌曲等，也可以在HUD平视显示器及时获取车辆信息，车速，油耗（电量）等，满足了人们对安全感和对汽车的驾驭感。
此外，在车辆接近障碍物时，HUD显示器显示内容将从传统模式（显示车速，转速）向安全行驶模式转变。
如图2所示，图中车头前方对应的白色虚线表示车头与前方障碍物的距离，障碍物距离车头前部第一条虚线时，就会发出语音播报功能（播报内容是前方障碍物与车身前部的距离）， 同时HUD显示器也会从行车模式到安全模式转变，并开启红外线扫描功能，监测到前方有行人时，必要情况下采取紧急制动功能，当车辆偏离中心线时，车辆侧面检测线会发出语音播报提示。三条线框显示的是车辆障碍物的距离，当距离较远时，仅仅是第一个线框消失，当距离较近时，最后一个线框闪烁，全程都有语音提示，从听觉，视觉上来促进驾驶员驾驶专注度。
该界面在一定程度上保证了汽车的直线行驶，当汽车偏离道路中心线时，HUD显示器就会转移至该界面，驾驶员不仅可以清楚地看清汽车与障碍物的距离，还能知道是不是因为分心导致汽车偏离道路中心线，便于及时调整。
由于驾驶员几秒的分心导致交通事故，给人员和财产造成损失，这是我们都不愿看到的，在信息化时代，有一个非常有意思的心理现象：人们往往会害怕错过一些信息，被称为FOMO（fear of missing out），我们总忍不住去看一眼信息内容或来电者，去处理事情。
如图3所示，当驾驶员处理电话短信消息时，难免会低头去中控显示屏查找，考虑到这些分散驾驶员注意因素，HUD从传统模式（显示车速，转速）向来电安全提示模式转变。
手持电话导致驾驶员单手操作方向盘，这会使驾驶员分心，从而导致交通事故的发生概率增加，这是不符合规范和法律的。HUD显示器增加的新功能是，HUD可以显示来访者电话，使驾驶员再不用低头的情况下就可以HUD显示器在屏幕上出现来电者姓名，从而考虑是否靠边停车给予回复。在一定程度上降低了驾驶者分心，在一定程度上减少了交通事故。
2 HUD发展方向与趋势
有的公司HUD还加入了追踪驾驶员面部等功能，通过驾驶员面部特征和位置，调整HUD镜及位置，此外HUD使用于追踪驾驶员面部特征还可以用于网约车平台等场所。随着生活水平的提高，人们对出行的安全性舒适性要求也在提高，如果HUD能够捕捉和監控出租车司机的面部（AI）识别技术，通过车联网系统反馈给APP平台或者公安机关，能在一定程度上减少作案意图，提高安全系数。
随着共享汽车和无人驾驶技术的发展，HUD不仅可以在挡风玻璃呈现车速等状况给予乘客安全感，乘客能随时知晓汽车的状态，语音和视觉双提醒。而且，在共享汽车、网约车等相对不太私人的乘车环境，更需要HUD的监控功能，及时把信息反馈给公安机关或APP平台，给乘客双重保障。
3 结论
针对驾驶员在行车过程中出现的分心（主动分心和被动分心）从HUD的设计结构，行车时安全行驶模式的开启，移动电话、短信信息来访时进入来电安全显示模式。三个角度减少了驾驶员的分心，从视觉、听觉、感觉共同作用，试图解决视觉混乱和认知捕捉，通过车辆车头时距监控性能，有效的判断车辆与前方障碍物的距离，增加了驾驶员的安全感，减少了驾驶员注意力的分散。
参考文献：
[1]曹增辰，戴磊.HUD技术的汽车应用以及国内外的发展情况[J].中国建材科技，2010，32（S2）：16-18.
[2]赵赶超，雷晶晶.平视显示器（HUD）助力航空大发展[J].科技与创新，2019，6（10）：124-125.
关键词：HUD显示器;驾驶员的注意力;安全性;分心
中图分类号：U463.7 文献标识码：A
0 引言
随着技术升级、成本趋降，智能化浪潮推动 HUD 行业发展。从产业链来看，在智能化汽车的发展浪潮下，HUD 下游应用范围将进一步扩大，由高端车向中低端车渗透;HUD 上游供应商在光学组件技术上取得突破，带动 HUD 成本下降。“科技感”十足的 AR-HUD 推动抬头显示技术演进至新境界。在信息时代，车辆与人们日常生活接触紧密，我们在驾驶过程中通常不能专注于驾驶任务，因为无处不在的移动设备，手机通话，越来越容易分散我们行车中的注意力[1]。即使在车辆行驶中，我们仍需要对现有信息的获取，这不可避免地导致行车时分散注意力，即使没有来电信息的干扰，我们都不可避免地出现分心的问题。本文从HUD改进和创新角度，旨在提升驾驶员安全感和注意力，减少DNRA（与驾驶员无关的工作）。
1 抬头显示器视觉反馈
行车信息“投影仪”（HUD）提高驾驶安全性。
驾驶员从组合仪表看驾驶信息时，眼睛从道路转移到组合仪表再转移到道路，由于道路亮度高而车内亮度低，眼睛就会经历由暗到亮再到暗的过程。眼睛瞳孔会进行调整，同时眼睛的焦距也会由远及近。
HUD（Head Up Display）即抬头显示或平视显示，在功能上充当了汽车信息“投影仪”的角色。该技术可以将汽车相关信息投影到驾驶员视线前方，从而减少驾驶过程中低头查看仪表或中控屏的频率。HUD平视显示器在行车过程中驾驶员只需低头5°～10°，组合仪表需低头10°～20°，在一定程度上减缓了驾驶员频繁低头和视野移动时间，保证了安全性。那么HUD是怎样的设备呢，如图1所示，HUD备是一种光机电耦合部件，主要有主控PCB板，LED光源单元，显示介质，光学镜，外壳，直流电机等组件构成，由显示光源发出信息，经过光的反射投置前挡风玻璃或者显示屏的透明介质上[2]。
HUD 最核心部件为影像源（投影显示部分），主流投影成像技术有三类：TFT-LCD成像技术、DLP 投影成像技术和 MEMS 激光投影技术。TFT-LCD，是微电子技术和液晶显示器技术巧妙的结合，具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、显示品质优良等特点，其应用领域正在逐步扩大。
DLP的投影机设计一般比较紧凑，目前市场最轻的投影机就是DLP技术的机型。
除此之外，在AR（增强现实）技术日益火热的当下，AR-HUD技术开始出现在市场上，其通过将AR技术与WHUD技术融合，可以将投射的内容、位置与现实环境相结合，在驾驶人视线区域内合理生动地叠加显示一些驾驶信息。AR-HUD本质上仍是利用挡风玻璃进行投影成像，只是其显示范围更大，且具有AR效果，可以看作是WHUD的升级强化版。
总结来说，HUD不管是CHUD（combine HUD组合型）还是WHUD（windshield HUD 挡风玻璃型），有三大优势，首先是安装位置较高，缩短视线转移时间，减少低头次数，其次减少瞳孔调整幅度，第三点是降低眼睛焦点变化距离[1]。
HUD显示器发展日趋成熟，在材料和AR技术的结合中也越来越有科技感和安全感，就HUD本身来说就会得到很多喜爱汽车者的青睐。
我们不难发现，在汽车的发展过程中，汽车方向盘不仅仅有转向功能，除此之外的，音响控制，车载电话，定航功能，仪表数据切换，目的就是为了减少驾驶员视线的移动，减少驾驶员的分心，方向盘按键与HUD抬头显示器的完美结合，使驾驶员在不用低头，甚至语音互动的情况下，就能对车辆进行调控，并得知车辆目前的状态，随着无人驾驶产业的发展，人们通过语音交互就可以改变车内温度，音响歌曲等，也可以在HUD平视显示器及时获取车辆信息，车速，油耗（电量）等，满足了人们对安全感和对汽车的驾驭感。
此外，在车辆接近障碍物时，HUD显示器显示内容将从传统模式（显示车速，转速）向安全行驶模式转变。
如图2所示，图中车头前方对应的白色虚线表示车头与前方障碍物的距离，障碍物距离车头前部第一条虚线时，就会发出语音播报功能（播报内容是前方障碍物与车身前部的距离）， 同时HUD显示器也会从行车模式到安全模式转变，并开启红外线扫描功能，监测到前方有行人时，必要情况下采取紧急制动功能，当车辆偏离中心线时，车辆侧面检测线会发出语音播报提示。三条线框显示的是车辆障碍物的距离，当距离较远时，仅仅是第一个线框消失，当距离较近时，最后一个线框闪烁，全程都有语音提示，从听觉，视觉上来促进驾驶员驾驶专注度。
该界面在一定程度上保证了汽车的直线行驶，当汽车偏离道路中心线时，HUD显示器就会转移至该界面，驾驶员不仅可以清楚地看清汽车与障碍物的距离，还能知道是不是因为分心导致汽车偏离道路中心线，便于及时调整。
由于驾驶员几秒的分心导致交通事故，给人员和财产造成损失，这是我们都不愿看到的，在信息化时代，有一个非常有意思的心理现象：人们往往会害怕错过一些信息，被称为FOMO（fear of missing out），我们总忍不住去看一眼信息内容或来电者，去处理事情。
如图3所示，当驾驶员处理电话短信消息时，难免会低头去中控显示屏查找，考虑到这些分散驾驶员注意因素，HUD从传统模式（显示车速，转速）向来电安全提示模式转变。
手持电话导致驾驶员单手操作方向盘，这会使驾驶员分心，从而导致交通事故的发生概率增加，这是不符合规范和法律的。HUD显示器增加的新功能是，HUD可以显示来访者电话，使驾驶员再不用低头的情况下就可以HUD显示器在屏幕上出现来电者姓名，从而考虑是否靠边停车给予回复。在一定程度上降低了驾驶者分心，在一定程度上减少了交通事故。
2 HUD发展方向与趋势
有的公司HUD还加入了追踪驾驶员面部等功能，通过驾驶员面部特征和位置，调整HUD镜及位置，此外HUD使用于追踪驾驶员面部特征还可以用于网约车平台等场所。随着生活水平的提高，人们对出行的安全性舒适性要求也在提高，如果HUD能够捕捉和監控出租车司机的面部（AI）识别技术，通过车联网系统反馈给APP平台或者公安机关，能在一定程度上减少作案意图，提高安全系数。
随着共享汽车和无人驾驶技术的发展，HUD不仅可以在挡风玻璃呈现车速等状况给予乘客安全感，乘客能随时知晓汽车的状态，语音和视觉双提醒。而且，在共享汽车、网约车等相对不太私人的乘车环境，更需要HUD的监控功能，及时把信息反馈给公安机关或APP平台，给乘客双重保障。
3 结论
针对驾驶员在行车过程中出现的分心（主动分心和被动分心）从HUD的设计结构，行车时安全行驶模式的开启，移动电话、短信信息来访时进入来电安全显示模式。三个角度减少了驾驶员的分心，从视觉、听觉、感觉共同作用，试图解决视觉混乱和认知捕捉，通过车辆车头时距监控性能，有效的判断车辆与前方障碍物的距离，增加了驾驶员的安全感，减少了驾驶员注意力的分散。
参考文献：
[1]曹增辰，戴磊.HUD技术的汽车应用以及国内外的发展情况[J].中国建材科技，2010，32（S2）：16-18.
[2]赵赶超，雷晶晶.平视显示器（HUD）助力航空大发展[J].科技与创新，2019，6（10）：124-125.