HUD车载抬头显示器整体架构介绍

    过多的车辆使得交通安全越来越严重。司机在驾驶车辆时，不仅需要时刻观察车外的路况信息，还得频繁低头查看仪表盘。有研究表明，司机将视线从车外转移到仪表盘上查看信息后又将视线移到车外观察路况这一操作时间大约为4~7s，其中消耗在仪表盘上的时间约为3~5s。

 

    将司机查看仪表盘用掉的时间定义为驾驶盲区时间，大约有20%的道路交通事故是由于查看仪表盘的信息而引起。特别是高速行驶的汽车，3~5s的盲区时间将会导致严重的交通事故发生。

 

    因此，采用抬头显示器将车辆运行时的重要信息投射在司机眼睛前方的风挡玻璃上，使司机无需低头就能查看车辆运行时的重要参数信息是极为重要的。

 

    2017年大陆集团提出的DMD抬头显示器，将传统的前风挡玻璃替换为大猩猩玻璃生产的前挡风玻璃，该系统可以得到可视范围更大的虚像，无需采用楔形结构对光学系统进行修正，有效的防止重影出现。我们国家研究抬头显示器系统的时间相对比较晚，缺乏相关研发经验，普及率也比较低。华阳集团采用OLED显示屏研发出的一款便携式HUD，和普通液晶屏显示图像一样，不具备远视的效果。

 

    抬头显示系统（HeadUpDisplay）主要是利用了光学反射的原理，将汽车的一些重要的参数信息（如速度、油箱油量、导航信息、胎压信息等）投射在汽车前挡风玻璃或外加的合成器上，由前挡风玻璃或合成器将这些信息反射到司机眼中，司机透过前挡风玻璃或合成器看到漂浮在汽车引擎盖上方的虚像，司机无需低头即可查看汽车运行时的一些重要的参数信息。

 

    HUD系统设计

 

    整体架构介绍

 

    采用了基于STM32的车载抬头显示系统设计方案。如图1为系统整体构架框图。该系统主要分为电源电路、数据采集模块、信息处理及像源控制模块、像源模块、光学投影模块，其中由电源电路为整个系统供电，采用温度传感器去检测汽车水箱的温度信息，采用液晶屏来显示温度传感器检测到的温度值，采用光敏传感器来检测光照强度信息，并通过检测到光照强度值来调节背光源的亮度，进而调节液晶屏显示图像的亮度，使液晶屏上显示清晰的图像。

 

    采用准直透镜对背光源发射出来的光源进行准直，使得投射到液晶屏上的光更加均匀，采用反射镜来接收液晶屏上的图像信息，并将该图像反射到合成器中后再反射到司机眼中，司机透过合成器即可查看到液晶屏上显示的内容信息。

 

    总结

 

    采用STM32单片机作为主控，为车载抬头显示器系统设计相应的主控电路、背光源电路、像源驱动电路、电源电路等，通过DS18B20来采集水杯中水的温度，达到模拟温度传感器采集汽车水箱温度的效果，并将采集到的温度信息显示在液晶屏上。

 

    将像源中的信息透射到反光镜中，再反射到合成器上，通过合成器即可观察到像源上显示的温度信息，通过温度传感器和水温计同时依次伸入装有不同温度的水的杯子中进行水温测量，以此来验证HUD上显示的温度值的准确性。

 

    同时采用光敏传感器检测不同光照强度来改变像源的亮度，使司机在不同的光照环境下能清晰的查看HUD上显示的水箱温度信息。测试结果表明，合成器上显示的信息稳定、可靠。