一、座艙發(fā)展歷程
汽車自其誕生之日起經(jīng)歷了從機(jī)械化到電子化再到即將進(jìn)入的智能化時(shí)代，在此發(fā)展歷程中，座艙作為駕乘人員的移動(dòng)空間，同樣經(jīng)歷著機(jī)械式向電子式再到智能式的迭代過程。
受益于人民生活水平的提高，在此市場需求的驅(qū)動(dòng)之下，智能座艙依托于傳統(tǒng)電子式座艙功能，通過引入人工智能、大模型等先進(jìn)技術(shù)，對座艙內(nèi)產(chǎn)品進(jìn)行了迭代，從而演化為如今集液晶儀表、信息娛樂系統(tǒng)、HUD、流媒體后視鏡等多種電子部件于一體的復(fù)雜系統(tǒng)。此系統(tǒng)可通過多屏互動(dòng)、語音識別、手勢識別等多模態(tài)人機(jī)交互方式為駕乘人員提供簡單、安全、高效且多樣的車載功能的控制，并能夠通過云端技術(shù)等手段為用戶提供個(gè)性化的建議與服務(wù)，是代表了汽車座艙技術(shù)的最高水準(zhǔn)以及最新發(fā)展階段。
圖1 智能座艙產(chǎn)業(yè)鏈
由于座艙完整功能的體現(xiàn)是一個(gè)多功能集合體的統(tǒng)一表達(dá)，簡短篇幅并無法將其功能盡述，為此本文僅拾取其中一項(xiàng)即抬頭顯示（Head Up Display，HUD）技術(shù)以與諸君討論。
二、駕駛員信息顯示特性
在車輛的駕駛過程中，為了更好的確保駕駛的安全性，駕駛員需實(shí)時(shí)對車輛自身以及外部物體的相關(guān)信息進(jìn)行識別，在此需求下，根據(jù)這些信息對駕駛員提供駕駛幫助的重要程度，通常會(huì)將這些信息分為三類，并在儀表盤上進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘@示。
其中，一類為關(guān)鍵信息，主要是能為駕駛員提供駕駛安全性判斷的信息，如車速、報(bào)警指示、故障信息、燃料信息等多種駕駛必要的信息；二類為重要信息，是能為駕駛員提供駕駛輔助的相關(guān)信息，如ADAS駕駛輔助系統(tǒng)、車況信息、導(dǎo)航信息等；三類為一般信息，是能為駕乘人員提供駕駛舒適性的相關(guān)信息，如座艙溫度、車輛設(shè)置、來電提醒、娛樂系統(tǒng)信息等。
圖2 駕駛員對信息顯示的類別
但由于車輛內(nèi)外信息多樣且復(fù)雜，若儀表盤對所有信息都進(jìn)行長期顯示將會(huì)由于無重點(diǎn)反而讓駕駛員陷入眼花繚亂的慌亂之中。為此根據(jù)此三類信息在顯示上是否能為駕駛員提供必要的駕駛安全輔助，需對其進(jìn)行常顯與臨時(shí)顯示的處理。一般常顯信息包括車速、車輛信息、續(xù)航里程、檔位等；臨時(shí)顯示信息包含報(bào)警指示燈、車輛基本信息、菜單、主動(dòng)安全信息等。
在臨時(shí)顯示的信息中根據(jù)是否主動(dòng)喚醒又將信息分為主動(dòng)顯示與被動(dòng)顯示兩種。其中主動(dòng)顯示需要駕駛員主動(dòng)去操作的提示報(bào)警信息，此類信息屬于強(qiáng)提醒信息，如車輛轉(zhuǎn)向燈等；被動(dòng)顯示信息不需要駕駛員去操作，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車輛內(nèi)外狀況對駕駛員進(jìn)行一些臨時(shí)提醒，此類信息在顯示一段時(shí)間后便會(huì)消失，如外部車輛靠近報(bào)警等信息。
在此多信息交互的智能化時(shí)代，為了應(yīng)對繁雜多樣的信息顯示問題，同時(shí)以突出向駕駛員顯示重點(diǎn)信息以確保駕駛的安全性為首要目的，以當(dāng)前汽車技術(shù)狀態(tài)為背景，對于向駕駛員所呈現(xiàn)的相關(guān)信息的顯示載體提出了更加嚴(yán)格且明確的需求，其主要體現(xiàn)在以下幾方面：
1）駕駛安全性：以安全為首要，確保信息載體界面不會(huì)分散駕駛員的注意力，獲取信息過程不會(huì)產(chǎn)生干擾駕駛的風(fēng)險(xiǎn)；
2）易讀性：清晰易讀，不能對駕駛員獲取信息產(chǎn)生阻礙；
3）清晰明確：界面直觀、簡單，駕駛員無需將視線從道路上移開或雙手從方向盤上移開即可使用；
4）高效舒適：減少側(cè)頭、偏頭、低頭等行為。
圖3 信息顯示特性及要求
三、HUD的由來
為適應(yīng)汽車發(fā)展所帶來的信息顯示的變化，主駕駛位處的顯示產(chǎn)品作為車輛駕駛過程中必備的信息顯示載體，也經(jīng)歷了從顯示簡單信息的機(jī)械分布式儀表到傳統(tǒng)的集多信息顯示于一體的電子式組合儀表再到如今以被廣泛應(yīng)用的具有更豐富且更精準(zhǔn)信息顯示的全液晶儀表。
圖4 主駕信息顯示產(chǎn)品發(fā)展歷程
而伴隨著汽車智能化的到來，車輛功能豐富化所帶來的相關(guān)信息也呈階躍式增長，在此背景之下，儀表盤作為顯示各種轉(zhuǎn)速、溫度等信息的表的屬性也在得到弱化，隨之而來的是與駕駛性相關(guān)的信息展示，同時(shí)在車輛功能豐富的當(dāng)下，多聯(lián)屏交互等功能成為了汽車智能化下提升用戶駕駛體驗(yàn)的重要標(biāo)志。
在此人與屏形成交互的同時(shí)，由于儀表盤常位于方向盤前方且處于駕駛員水平視線下方，在此物理位置的限制之下，駕駛員需通過移動(dòng)視線或移動(dòng)頭部來獲取相關(guān)信息，而隨著車輛信息顯示的多樣化，其視線在偏移后再恢復(fù)至道路的及時(shí)性必然會(huì)受到一定的影響，而此影響的結(jié)果將有可能導(dǎo)致車輛出現(xiàn)駕駛安全。
簡單以一組數(shù)據(jù)為例，若車輛以100km/h的時(shí)速行駛，當(dāng)視線偏離車道1s的時(shí)長，車輛將會(huì)駛出約27.8m的距離；若車輛以30km/h的時(shí)速行駛，當(dāng)視線偏離車道1s的時(shí)長，車輛將會(huì)駛出約8m的距離，而在慣性的作用下，其實(shí)際所會(huì)產(chǎn)生的盲區(qū)距離將會(huì)更遠(yuǎn)。因此通過傳統(tǒng)儀表進(jìn)行相關(guān)信息的顯示，對于如今汽車環(huán)境下的駕駛行為而言存在不可避免的安全隱患，而為了盡可能的規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)的存在，同時(shí)由于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，HUD從最初的航空領(lǐng)域被應(yīng)用到了車載之中。
圖5 應(yīng)用于航空領(lǐng)域的HUD
轉(zhuǎn)自覺知汽車
