座舱元宇宙来临,RaythinkAR+HUD技术创HMI新模式

 2022-01-13 01:33:15    5  

随着汽车智能化的到来,ACC、PCW、LDW、盲点检测、360俯视摄像头等先进的辅助驾驶系统这些应用正在汽车座舱中渗透。同时座舱趋向于多种屏幕交互,除了控制面板之外,还有数字仪表板,甚至有些车型在车门上配有屏幕。

汽车座舱发展趋向以多个屏幕同时呈现信息,涵盖从娱乐到电话、导航等数据传送给驾驶员。而AR HUD可以作为HMI的窗口之一,是最直观、最安全的方式。

Raythink深圳市锐思华创技术有限公司市场专家姜叡石

AR HUD技术在汽车生态中的地位

AR HUD不仅可以帮助避免驾驶员受到不同形式的潜在干扰,也可成为用户体验与应用自动驾驶技术的重要媒介,因为AR HUD让驾乘人员清晰直观地理解到未来自动驾驶系统为汽车行驶过程中所作的决策。

然而目前AR HUD仍处于相当早期的阶段,但市场呈现趋向蓬勃发展的局面。市面上AR HUD,FOV不超过10度,VID不超过10m,因此AR HUD的功能也受到限制。基本上,这个规格只能做单车道AR导航,有很多功能也无法实现。加上挡风玻璃上的成像区域尺寸有限,因此可以呈现的数据也受到限制。

目前市场面已有的AR HUD其实只是对传统WHUD的小幅升级。实际上,AR HUD可以做得更好且提供更多的体验,为了实现这一目标,要超越简单的WHUD 2.0,AR HUD需要更多的信息处理能力,整合许多数据源,能够以低延迟进行实时计算,图形渲染和坐标矫正。总而言之,与普通WHUD相比,实现真正的AR HUD需要应用更多的技术。

行业内普遍认为,HUD最重要的影响参数是FOV,以下图为例,第1阶段的视场角为10度,覆盖了大约1条车道,而第2阶段的视场角为15度,然后是视场角为20度的第3阶段,姜叡石相信这是AR HUD真正开始显示其价值的阶段,也是Raythink目前一款产品:AR HUD PRO所拥有视场角参数。RaythinkAR HUD提供车道级AR导航,以及超车和接近车辆预警,某种程度上可以大大降低汽车被擦撞或追尾的风险。如图所示,超过20度FOV 的AR HUD能实现更多的功能,也是行业发展的最终目标。

分析痛点 提出解决方案

在设计全面的AR HUD解决方案时,开发者仍然面临许多困难和挑战。要设计AR HUD解决方案,必须至少考虑PGU解决方案、光学设计、系统整合、软件和算法以及HMI设计。

对于PGU,目前在使用和开发的技术有4种,分别是TFT、DLP、LCOS和LBS。其中TFT和DLP是较为成熟的技术,已经实现了量产。但是,它们还有一些缺陷,主要是体积、散热还是成本。而LCOS和LBS是新技术,它们各自具有一些优点,但尚未实现量产,因此这2种技术仍然需要被验证。

Raythink认为基于激光扫描技术的PGU方案提供了最佳的平衡,能够实现大的FOV和长的VID与表现出出色的性能,包括亮度、对比度、分辨率、散热和功耗等。选择PGU后,AR HUD产品须进行光学设计。目前,光学设计包括了自由曲面镜技术,波导,全息光学组件以及其它如电脑全息术等技术。除了自由曲面镜以外,使用其他技术来实现大规模生产都存在许多困难,但这些技术具有前景,特别是在减少HUD体积方面。

AR HUD需要考虑许多数据源的整合,其中许多数据源有不同的语言和格式。AR HUD需要整合仪表板信息,ADAS和DMS系统、导航、电话等信息。将来,还有信息娱乐、V2X和V2V等数据信息可能需要融入至AR HUD显示系统中。然而,将所有这些数据源集成到一个系统中并保持稳定性和低延迟并非易事。

继PGU设计,光学设计和系统整合之后, AR HUD需要软件和算法进行处理成像。系统需要能够实时计算和渲染图形,与外界匹配,实现真实的AR,而有了DMS,系统还需要计算眼睛的位置,调整显示位置。软件还可以实现在不同场景下的其他功能,例如在进入隧道或阴天区域时利用光传感器自动调整HUD的显示亮度,例如利用扭矩和加速/减速来智能地调整显示图像。在未来,可预见在HUD中将呈现的各种主题和图形,甚至也可能实现AR HUD的应用程序生态系统(特别是当自动驾驶变得更加普遍时)。

最后,必须考虑HMI、UI和UX方面的设计。虽然AR HUD限制了驾驶员将视线从道路上移开的时间,但如果HMI设计不佳,过多的信息可能会分散驾驶者注意力,甚至让驾驶者感到困惑。HMI的设计应尽可能简单,并对要显示的信息进行功能性的优先级排序。此外还需要考虑人类行为,生理学方面和关于注意力持续时间的研究。比如,我们将如何通过颜色和亮度来减少驾驶员疲劳,如何使用动态或静态图像,以及如何充分利用色彩理论?这些,都是目前仍有待验证的。

前路漫漫 未来仍可期

考虑到所有这些困难,要将真正的裸眼AR HUD 推向市场化并不容易,在AR HUD落地化前,还有很多挑战需要克服。不过,很多人看好这个市场,各大研究报告预计AR HUD市场在未来几年将快速增长。 Raythink也相信越来越多的车型将装配AR HUD,随着AR HUD技术的发展和成本的下降,它会逐渐替代现有的WHUD。

Raythink希望推动AR HUD创新并助力行业发展。Raythink总部及生产基地位于深圳,在全球建立起国际化的研发中心,拥有长沙嵌入式软件应用服务团队、台北光学创新研发中心以及印度班加罗尔算法和软件开发中心,专注于下一代汽车人机界面的开发。目前,

Raythink 已拥有百余项发明及创新专利,可透过裸眼AR 技术实现 AR 导航、前方碰撞预警(FCW)、行人碰撞预警(PCW)、车道偏离预警(LDW)等功能。

目前Raythink有3种产品,FOV范围从10度到20度 , VID有10米和15米。Raythink的AR HUD PRO产品实现了目前市场上最大的视场角,而在缩小体积方面也具备显著优势。Raythink的AR HUD解决方案可以集成ADAS、DMS、仪表板、信息娱乐系统,同时提供出色的稳定性和低延迟性能。Raythink的AR HUD可以显示ADAS功能,包括ACC,LDW,Cut-In预警,AR导航等。除汽车领域外,Raythink还有轨道交通的部署,可以帮助提高驾驶者的反应能力和应对能力,减少事故的发生。

强大团队,已多方合作

Raythink具备强大的研发队伍,目前拥有超过百余项专利,涵盖了光学设计等方面的技术成果。其中,得益于专利技术OpticalCore®光核引擎,锐思华创的ARHUD产品能够减弱HUD对挡风玻璃PVB楔型膜夹层的依赖,在任何挡风玻璃上均可呈现清晰、无重影、无散斑的AR视觉效果。软件技术上,其能够与ADAS融合的显示算法集成,从而提供极具观赏性与实用性的AR辅助驾驶功能。通过在车机或域控制器上嵌入锐思华创开发的AR Generator® SDK工具套件,可以接入Map或HD Map的SDK数据、ADAS核心数据融合模块,并经由AR渲染引擎、ML光学补偿矫正,并将多层级的交互信息呈现在挡风玻璃上。

与此同时,为更好响应客户的需求,Raythink组建了国际化生产管理团队,引进先进设备,持续优化制程,建立行业领先的智能化生产和管理体系。Raythink完善的质量管控流程,包括ARHUD的光学检测,如PGU、光机和下线检测等,确保每一个出厂产品符合车规标准和客户对质量的要求。

凭借领先技术、团队实力、以及高性能和高可靠性的产品属性等优势,Raythink已经和多家车企以及一级供应商合作,共同推进AR HUD量产落地。

随着行业发展,在不久的将来,当元宇宙的概念成为了现实,AR HUD将被定义为车载元宇宙的具现化交流窗口。

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