基于嵌入式Android的车载HUD系统设计与开发
发布时间：2021-01-13 20:09
汽车安全问题一直是热点问题,而且汽车智能化、无人化的发展趋势对车内显示方式提出了更高要求。HUD可将车辆信息投影到驾驶员前方,避免驾驶员低头,提高驾驶安全的同时扩展了车内显示方式,是未来发展的主流方向。目前,对于HUD投影单元和显示界面的研究较多,但实现方案研究较少,而且大多是基于单片机实现,功能单一。因此,本文基于嵌入式Android系统,提出了一种功能更加完善的HUD设计方案。首先,分析了 HUD的发展历程与产品形态,在DLP、MEMS和LCD投影技术中选择了 LCD投影方案;并结合车载网络技术、OBD接口、车联网技术等,分析用户需求,确定了包含下位机、HUD主机、云端服务器以及手机APP四个部分的HUD系统结构。其次,结合功能需求,进行了软硬件开发。以Exynos4412处理器为核心,设计了电源电路、声卡电路、PGU连接电路等;基于EST527解码芯片设计了 OBD解码电路,用于汽车CAN报文的解析;并以Capture CIS+PCB Editor+Padstack Editor交互设计的方式制作了 PCB板。基于Android系统定制了 HUD操作系统,并结合百度语音、高德地图...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统的Figure1-1Tradi
西安理工大学工程硕士专业学位论文2这些显示屏幕大多位于驾驶员视线下方，要观察显示界面就需要移动视线焦点，在驾驶过程中视线焦点的频繁移动不利于驾驶安全。综上所述，目前以显示屏为主要显示方式的车内人机交互方式存在一定弊端，因此汽车抬头显示器（headupdisplay，简称HUD）应运而生。1.1抬头显示器概述及研究意义车内三种常见的显示界面位置如图1-2所示，包括低头显示（HeadDownDisplay，简称HDD），高中控板（HigherCenterStack，简称HCS）和中控板（CenterStack，简称CS）[4]。HDD位于汽车方向盘后面，汽车面板上方，一般用于显示车辆状态，包括仪表盘、状态指示灯等；CS位于中控台中间位置，主要用于显示导航信息、多媒体娱乐信息等，也就是我们常说的中控显示屏；HCS位于中控台中上部，一般做的较小，可以用于显示时间等信息。而HUD则是一种新的显示方式，一般位于HDD上方，驾驶员正前方，其目的在于避免驾驶员低头查看仪表盘[5]，提高驾驶安全。图1-2汽车中的视觉交互界面位置Figure1-2Visualinteractiveinterfacelocationinthecar汽车HUD的研究意义主要有三点。首先，区别于传统的屏幕显示方式，HUD是将行车过程中的车辆状态信息及导航信息等投射到驾驶员前方的半透明屏幕或挡风玻璃上，使驾驶员在驾驶过程中不用低头就能读取行车数据，掌握车辆状态，从而减少视觉焦点的转移幅度，始终头脑清醒的保持最佳的观察状态。因此，研究HUD技术对驾驶安全具有重要意义。再者，汽车轻量化设计也是目前汽车设计的一个主流方向[6]，在保证汽车安全的前提下降低重量，一方面可以提高车辆的操控性，另一方面还可以减少燃料损耗，节约能源的同时减小环境污染。而HUD从硬件结构上来看，一般比仪表盘这种HDD显示方式重量
次重要扩展[11]。2013年，美国德州仪器公司提出了一种新的HUD投影方案，希望将增强现实引入HUD，推动其发展。此外，宝马、奔驰、奥迪的许多豪华车型也开始配置了HUD，可以实现简单的车辆信息显示功能。2017年11月，德州仪器发布了用于HUD系统的DLP技术。推出了DLP3030-Q1芯片组，可大大提高HUD亮度，12×5°或更大的视场角（FOV），支持长达20米的虚拟图像距离，使真正的增强现实HUD（简称AR-HUD）成为可能。AR-HUD投影技术的突破引起了一次HUD的研发热潮，被TI公司称为HUD2.0。HUD功能的发展如图1-4所示。图1-4HUD功能发展现状Figure1-4HUDfunctiondevelopmentstatus在HUD出现的很长一段时间里，它的功能只限于将车速等信息以数字的形式投影到前挡风玻璃或专用反射屏上，并且颜色单一，显示视角小[12]。之后随着显示技术和高级驾驶辅助系统的发展，HUD的功能也越来越多样化，当前的HUD除了能显示车辆仪表盘信息外，有的还能显示导航信息等。此外，随着语音识别、语音合成等技术的发展，基于语音的人机交互方式在车载设备上用的也越来越多，一些较昂贵的HUD设备也集成了语音交互功能。此外，从1990年增强现实技术的提出到2017年TI公司DLP3030-Q1芯片组的发布，投影技术的发展使带有AR显示功能的HUD成为行业发展的主要趋势。
本文编号：2975491
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统的Figure1-1Tradi
西安理工大学工程硕士专业学位论文2这些显示屏幕大多位于驾驶员视线下方，要观察显示界面就需要移动视线焦点，在驾驶过程中视线焦点的频繁移动不利于驾驶安全。综上所述，目前以显示屏为主要显示方式的车内人机交互方式存在一定弊端，因此汽车抬头显示器（headupdisplay，简称HUD）应运而生。1.1抬头显示器概述及研究意义车内三种常见的显示界面位置如图1-2所示，包括低头显示（HeadDownDisplay，简称HDD），高中控板（HigherCenterStack，简称HCS）和中控板（CenterStack，简称CS）[4]。HDD位于汽车方向盘后面，汽车面板上方，一般用于显示车辆状态，包括仪表盘、状态指示灯等；CS位于中控台中间位置，主要用于显示导航信息、多媒体娱乐信息等，也就是我们常说的中控显示屏；HCS位于中控台中上部，一般做的较小，可以用于显示时间等信息。而HUD则是一种新的显示方式，一般位于HDD上方，驾驶员正前方，其目的在于避免驾驶员低头查看仪表盘[5]，提高驾驶安全。图1-2汽车中的视觉交互界面位置Figure1-2Visualinteractiveinterfacelocationinthecar汽车HUD的研究意义主要有三点。首先，区别于传统的屏幕显示方式，HUD是将行车过程中的车辆状态信息及导航信息等投射到驾驶员前方的半透明屏幕或挡风玻璃上，使驾驶员在驾驶过程中不用低头就能读取行车数据，掌握车辆状态，从而减少视觉焦点的转移幅度，始终头脑清醒的保持最佳的观察状态。因此，研究HUD技术对驾驶安全具有重要意义。再者，汽车轻量化设计也是目前汽车设计的一个主流方向[6]，在保证汽车安全的前提下降低重量，一方面可以提高车辆的操控性，另一方面还可以减少燃料损耗，节约能源的同时减小环境污染。而HUD从硬件结构上来看，一般比仪表盘这种HDD显示方式重量
次重要扩展[11]。2013年，美国德州仪器公司提出了一种新的HUD投影方案，希望将增强现实引入HUD，推动其发展。此外，宝马、奔驰、奥迪的许多豪华车型也开始配置了HUD，可以实现简单的车辆信息显示功能。2017年11月，德州仪器发布了用于HUD系统的DLP技术。推出了DLP3030-Q1芯片组，可大大提高HUD亮度，12×5°或更大的视场角（FOV），支持长达20米的虚拟图像距离，使真正的增强现实HUD（简称AR-HUD）成为可能。AR-HUD投影技术的突破引起了一次HUD的研发热潮，被TI公司称为HUD2.0。HUD功能的发展如图1-4所示。图1-4HUD功能发展现状Figure1-4HUDfunctiondevelopmentstatus在HUD出现的很长一段时间里，它的功能只限于将车速等信息以数字的形式投影到前挡风玻璃或专用反射屏上，并且颜色单一，显示视角小[12]。之后随着显示技术和高级驾驶辅助系统的发展，HUD的功能也越来越多样化，当前的HUD除了能显示车辆仪表盘信息外，有的还能显示导航信息等。此外，随着语音识别、语音合成等技术的发展，基于语音的人机交互方式在车载设备上用的也越来越多，一些较昂贵的HUD设备也集成了语音交互功能。此外，从1990年增强现实技术的提出到2017年TI公司DLP3030-Q1芯片组的发布，投影技术的发展使带有AR显示功能的HUD成为行业发展的主要趋势。
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