in English

Wyświetlacze HUD na szybach pojazdów

Internet Rzeczy, dzięki swojemu potencjałowi do zbierania i analizy danych oraz możliwościom komunikacji, stanowi świetne narzędzie do zapewnienia nam rozrywki i bezpieczeństwa oraz informowania nas o zdarzeniach w trakcie naszych podróży samochodami. Jednakże w jaki sposób uzyskujemy dostęp do tych informacji i w jaki sposób wchodzimy w interakcje z nimi, by było to bezpieczne i zgodne z przepisami, gdy jesteśmy zajęci prowadzeniem pojazdu? Telefony komórkowe i systemy nawigacji to oczywiste narzędzia do przekazywania takich informacji, ale ich użytkownicy ryzykują zarówno wypadkami, jak i karami za korzystanie z tych urządzeń podczas jazdy. Nawet zmiana kanału radiowego może poskutkować nałożeniem kary, jeśli prowadzi do nieostrożnej jazdy lub wypadku.

Jednym z rozwiązań, wprowadzanych obecnie przez producentów pojazdów i niezależnych dostawców akcesoriów samochodowych są wyświetlacze prezentujące informacje na szybie (HUD – Head-Up/Heads-Up Display). Takim mianem określa się każdy przezroczysty wyświetlacz, który pozwala na prezentowanie danych bez zmuszania użytkownika do odwracania wzroku od normalnego kierunku patrzenia. Wyświetlacze HUD były początkowo opracowane na potrzeby pilotów, którzy dzięki nim mogli otrzymywać informacje mając głowę skierowaną w górę, zamiast w dół, tam gdzie znajdują się podstawowe instrumenty pomiarowe. Dodatkową zaletą takiego systemu jest to, że oczy pilota nie musza się na nowo ogniskować na otoczeniu, po uprzednim spojrzeniu na wskaźniki znajdujące się w bliskiej odległości.

Pierwsze wojskowe wyświetlacze HUD były rozszerzeniem funkcji znaczników PIP (Predicted Impact Point), które pozwalały wskazywać przewidywany punkt uderzenia bomby, rakiety lub pocisku. Wraz z rozwojem technologii, wyświetlacze rozbudowano tak, żeby zawierały dodatkowe informacje balistyczne, takie jak: prędkość samolotu, prędkość celu, pułap na którym znajduje się cel, odległość od celu, opór aerodynamiczny czy siła grawitacji oddziałowujące na pocisk i inne czynniki.

W latach 70. ubiegłego wieku wyświetlacze HUD zaczęły popularyzować się w samolotach wojskowych oraz pojawiać się w cywilnych. Natomiast w 1988 roku powstał Oldsmobile Cutlass Supreme – pierwszy samochód produkowany seryjnie, który zawierał wyświetlacz HUD. Od tego czasu inni producenci pojazdów również zaczęli stosować tę technologie w swoich sportowych czy luksusowych pojazdach. Pierwszym europejskim producentem, który wprowadził HUD do swoich samochodów, było BMW. Istnieją także uniwersalne wyświetlacze tego typu dostarczane przez niezależnych producentów. Mogą one prezentować informacje na szybie za pomocą projektora zamontowanego u spodu lub na górze przedniej szyby.

Rysunek 1. Wyświetlacz HUD firmy BMW – źródło: Wikimedia Commons

Zasada działania wyświetlaczy HUD

System HUD zazwyczaj składa się z komputera, projektora i powierzchni, na której prezentowane są informacje i która znajduje się bezpośrednio na wprost kierowcy lub pilota. Powierzchnia wyświetlacza może zostać utworzona przez odpowiednie przygotowanie frontowej szyby. Może być płaska lub wklęsła i mieć specjalne pokrycie – najczęściej fosforyzujące, które odbija monochromatyczne światło z projektora, przepuszczając przy tym fale o innych długościach. W efekcie powstaje fluorescencyjny lub fosforyzujący, dobrze widoczny obraz, który nachodzi na pole widzenia kierowcy.

Sposób przygotowania powierzchni na której wyświetlany jest obraz odpowiada też za lokalizację wirtualnego obrazu HUDa. Na podstawie licznych testów ustalono, że obraz rzucany tak, by wydawał się znajdować w okolicach frontu maski pojazdu pozwala uzyskać najszybsze reakcje kierowcy i najmniej odwraca uwagę użytkownika, skutkując najlepszymi wskaźnikami jakości prowadzenia samochodu.

W projektorze wykorzystuje się jedno z trzech źródeł światła: lampę katodową (świetlówkę), diodę LED, lub wyświetlacz LCD. W początkowym okresie powstawania HUDów korzystano ze zjawiska refrakcji (załamania światła), ale w nowszych modelach wykorzystywana jest refleksja, by poprawić ich czytelność.

Elektronika wyświetlaczy HUD

Jakość i funkcje systemu projekcji danych, o ile są oczywiście kluczowe do rozwoju technologii HUD, zależą od coraz bardziej zintegrowanych i wydajnych układów elektronicznych, potrzebnych do przetwarzania i dostarczania danych.

Dobrymi przykładami będą układy graficzne i procesory takie jak z rodziny Texas Instruments „Jacinto”, które obejmuje procesory przygotowane na potrzeby systemów informacyjno-rozrywkowych w samochodach. Interesujące są też graficzne (2D/3D) układy SoC Fujitsu MB86R11 „Emerald-L”.

Przykładowo, układ Jacinto 6 Ex ma dwa wbudowane „silniki wizyjne” (EVE - Embedded Vision Engine) do jednoczesnej obsługi systemu ADAS (Advanced Driver Assistance System), wspierającego prace kierowcy oraz funkcji informacyjno-rozrywkowych, bez wzajemnego wpływu na wydajność obu z nich. System ADAS obejmuje takie funkcje, jak wykrywanie pieszych, nawigację za pomocą rozszerzonej rzeczywistości i identyfikację otoczenia za pomocą kamer umieszczonych zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz pojazdu, co pozwala poprawić wrażenia kierowcy, bez konieczności aktywnego sterowania samochodem przez system. Funkcje te mogą zostać zintegrowane zarówno z centralną konsolą samochodu, kokpitem, jak i z systemem HUD.

Fujitsu MB86R11 „Emerald-L” to potężny układ graficzny typu SoC (System-on-a-Chip) ze zintegrowanymi obwodami GDC i GPU. Został zaprojektowany pod kątem bardzo zaawansowanych, wbudowanych aplikacji graficznych, tworzonych na potrzeby motoryzacji. MB86R11 „Emerald-L” zarządza kokpitem, centralnym wyświetlaczem oraz systemami nawigacji i multimediów w samochodzie.

Układ SoC Emerald-L zawiera 400-megahercowy rdzeń ARM Cortex-A9 i wysoce wydajny, specjalnie zaprojektowany rdzeń graficzny, umożliwiający obsługę złożonej grafiki 3D i 2D. Układ wspiera opracowaną przez Fujitsu technologię 360° WrapAround Video Imaging. Dodatkowo funkcja poprawiania widoczności porównuje ze sobą sąsiadujące piksele, by zwiększyć szczegółowość obrazów i zapewnić im naturalne kolory. Natomiast elastyczna jednostka Signature Unit pozwala twórcom systemów motoryzacyjnych na zaawansowane sprawdzanie integralności danych i przez to poprawianie bezpieczeństwa.

Jednakże, aby którekolwiek z tych wspaniałych układów i ich obwodów peryferyjnych mogły niezawodnie pracować w tak trudnym pod względem elektryki środowisku, jak samochód, konieczne jest precyzyjne zarządzanie systemem zasilania. Moc musi być dostarczana w odpowiednich ilościach tam, gdzie jest potrzebna i konieczne jest skuteczne odfiltrowanie wszelkich skoków napięć. Użyteczne materiały na ten temat można znaleźć w tekście pod tytułem „Automotive Product Guide”, opracowanym przez firmę Maxim i dostępnym na stronach internetowych Farnella [LINK].

Poradnik obejmuje specyfikacje i informacje projektowe w odniesieniu do podzespołów stosowanych w systemach HUD, informacyjno-rozrywkowych, nawigacyjnych, podsystemach wspierających kierowcę, oświetleniowych i innych aplikacjach samochodowych. Opisywane produkty to m.in. regulatory i przetwornice obniżające, przygotowane pod kątem zastosowań w motoryzacji, sterowniki mocy do akumulatorów samochodowych, układy zabezpieczające interfejsy USB i regulatory napięcia o szerokim zakresie pracy. Inne przydatne produkty to wzmacniacze klasy D, interfejsy szeregowe LVDS i GMSL, dekodery sygnału wideo, odbiorniki GPS, GLONASS, Beidou i Galileo, układy monitorowania termopar itd.

Usprawnienia wyświetlaczy HUD

Ciągły rozwój różnych technologii pozwala producentom na wprowadzanie coraz bardziej zaawansowanych usprawnień względem podstawowych koncepcji wyświetlaczy HUD.

Najbardziej zaawansowane systemy HUD, takie jak opisany poniżej Urban Windscreen firmy Jaguar, bazują na założeniu, że cała przednia szyba staje się inteligentnym wyświetlaczem. Może prezentować zarówno napisy, jak i obrazy, kolorowe, a nawet potencjalnie trójwymiarowe. Aby było to możliwe, konieczne jest obsługiwanie dużych obrazów o dużej rozdzielczości.

Obrazy o takich parametrach, prezentowane w szerokim zakresie pola widzenia, cechujące się dużym kontrastem i spektrum reprezentowanych kolorów, mogłyby być generowane za pomocą niebieskich i zielonych, półprzewodnikowych diod laserowych, opracowanych przez japońskiego dostawcę półprzewodników – firmę Nichia Corp. Zgodnie z deklaracjami producenta, diody te zostały zaprojektowane specjalnie pod kątem wyświetlaczy HUD w motoryzacji. Firma twierdzi, że cechują się one także lepszą jasnością, kontrastem, odwzorowaniem barw i kątem obserwacji a także sprawnością niż LEDy.

Omawiane systemy będą także wymagać kamer, które pozwolą monitorować pozycję głowy kierowcy, tak by projektory mogły pozycjonować wyświetlane obrazy w sposób umożliwiający poprawne rozszerzanie rzeczywistości z punktu widzenia kierowcy. Co więcej, mechanizm ten musi pracować pod kontrolą niezmiernie szybkiego procesora, który pozwoli na dostarczanie obrazów z niemal zerowymi opóźnieniami. Dzięki temu łatwiej byłoby wyznaczać linie na drodze na wprost kierowcy, czyniąc nawigację bardziej intuicyjną. Można również tworzyć wirtualne znaki drogowe na autostradach. Ponadto w ramach funkcji bezpieczeństwa, system mógłby wyświetlać wirtualne światła hamowania na samochodach przed kierowanym pojazdem, w przypadku gdy te szybko hamują bez użycia hamulców i własnych świateł stopu – np. gdy wynika to z hamowania regeneracyjnego, ładującego akumulatory.

Można również usprawnić sposób interakcji kierowców z wyświetlaczami HUD. Za pomocą odpowiedniego zestawu sensorów można będzie sterować elementami osłaniającymi przed słońcem, tylnymi wycieraczkami czy klimatyzacją poprzez wykonywanie gestów. Zamiast poszukiwać przycisków na desce rozdzielczej, kierowcy będą mogli po prostu pomachać przed odpowiednimi czujnikami.

Zawsze możliwy będzie także dalszy rozwój. Wyświetlacz HUD można bowiem traktować, jako inteligentny projektor, gotowy do pracy z nowymi aplikacjami i korzystający z pojawiających się uaktualnień.

Rola wyświetlaczy HUD

W mniejszym lub większym stopniu, wyświetlacze HUD stały się częścią rynku motoryzacyjnego. Dostępne są rozwiązania przygotowane przez producentów samochodów, jak i niezależnych dostawców.

Ale jaka pełnią rolę i jakie są ich główne funkcje?

Na najbardziej podstawowym poziomie, wyświetlacze HUD odpowiadają za poprawę samopoczucia kierowcy. Aby być bardziej szczegółowym, należałoby podzielić ich działanie na kilka części.

Zwiększanie bezpieczeństwa poprzez pomoc kierowcy w różnych sytuacjach drogowych.
Zwiększanie bezpieczeństwa poprzez poprawianie świadomości kierowcy na temat jego otoczenia, sytuacji na drodze i stanu pojazdu.
Zmniejszanie stresu poprzez czytelne prezentowanie informacji z nawigacji satelitarnej.
Zmniejszanie stresu poprzez prezentowanie porad odnośnie natężenia ruchu, możliwości zaparkowania pojazdu i dostępności stacji paliw.
Wzbogacanie doświadczeń w podróży poprzez informowanie o pobliskich restauracjach, rozrywkach i ofertach specjalnych.
Dostarczanie rozrywki w postaci radia, audycji internetowych i muzyki.
Możliwość zachowania komunikacji bez potrzeby użycia rąk.

Ta wciąż rosnąca liczba funkcji jest i będzie wspierana przez coraz lepsze metody interakcji, które pozwolą zminimalizować dekoncentrację kierowcy. Wśród nich wymienić warto komendy głosowe wydawane przez Google Voice oraz inne kanały, a także integrację telefonu komórkowego oraz sterowanie gestami.

Systemy HUD w samochodach były początkowo proste i miały ograniczone funkcje, a ich celem było poprawienie bezpieczeństwa i zwiększenie świadomości kierowcy na temat tego, co się dzieje w otoczeniu. Przykładowo, kierowanie pojazdem w warunkach małej widoczności jest istotną przyczyną wypadków zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się. Ograniczona widoczność może być spowodowana deszczem, mgłą, intensywnymi opadami śniegu albo po prostu ciemnością, a często ma także przyczynę w słabym oświetleniu ulicznym. Wg danych WHO, na całym Świecie ginie średnio 350 osób dziennie, z powodu słabej widoczności podczas prowadzenia pojazdów.

WHO ma także statystyki z całego Świata na temat wypadków drogowych spowodowanych niską widocznością:

W stanie Victoria w Australii, niska widoczność przyczyniła się do 65% zderzeń pomiędzy samochodami i zmotoryzowanymi jednośladami, a w 21% przypadków, była jedyną przyczyną tych zdarzeń.
Niemal 5% poważnych wypadków ciężarówek w Niemczech można odnieść do słabej widoczności ciężarówki w nocy.
Jednoślady wyposażone w silniki, ze względu na swój rozmiar i kształt, są trudniejsze do zobaczenia niż inne pojazdy silnikowe i trudno je dostrzec nawet za dnia. Przykładowo, większość wypadków motocyklowych w Malezji zdarza się za dnia, przy świetle dziennym.
Europejskie badania pozwoliły stwierdzić, że jedna trzecia ofiar wśród pieszych spowodowana była trudnością w dostrzeżeniu pojazdu, który w nie uderzył, a tymczasem dwie piąte kierowców miało problem z dostrzeżeniem pieszego.
Duża część kolizji z udziałem pieszych lub cyklistów w krajach o niskich dochodach zdarza się w trakcie zmierzchu, świtu lub w nocy, a więc mogą być spowodowane słabą widocznością. Jednakże nie ma zbyt wielu badań na ten temat.

Wyświetlacze HUD pozwalają uniknąć tych problemów, pozwalając kierowcom skoncentrować się na drodze, bez potrzeby wsłuchiwania się w polecenia dźwiękowe lub wpatrywania w skomplikowane mapy i symbole.

Rysunek 2. Wyświetlacze HUD powalają uniknąć wypadków drogowych spowodowanych słabą widocznością – źródło: Wikimedia Commons

Wyświetlacze HUD również stale ewoluują i będą kontynuować ewolucję ze względu na cztery powody:

Warunki drogowe stają się coraz trudniejsze. Natężenie ruchu rośnie, a kierowcy coraz bardziej konkurują o miejsca parkingowe. Oznakowanie dróg jest coraz bardziej skomplikowane, a ponadto uczestnicy ruchu coraz bardziej się spieszą.
Oczekiwania użytkowników rosną ze względu na ich doświadczenia ze smartfonami, tabletami i innymi urządzeniami IoT.
Usprawnienia w wyświetlaniu, komunikacji, przetwarzaniu danych, oprogramowaniu i technologiach IoT stanowią okazję do rozwijania bardziej zaawansowanych platform HUD, by móc spełnić rosnące wymagania i oczekiwania.
Wyświetlacze HUD są już projektowane jako integralne komponenty systemów elektronicznych w samochodach.

Poniżej podajemy kilka przykładów tego, jak różni producenci samochodów i niezależni dostawcy wyświetlaczy HUD odpowiadają i będą w przyszłości odpowiadać na te rosnące oczekiwania.

Proste rozwiązanie - HUDWAY

Firma HUDWAY oferuje rozwiązanie bazujące na aplikacji na smartfon, dostępnej na urządzenia z systemem Android lub iOS. Nie ma potrzeby stosowania żadnego dodatkowego sprzętu. Tak jak zademonstrowano to na rysunku 3, wystarczy po prostu umieścić telefon przy frontowej szybie samochodu.

HUDWAY wyświetla aktualną prędkość samochodu, odległość do następnego ostrego zakrętu i informuje, gdzie najlepiej jest zwolnić. Wszystkie niebezpieczne zakręty wyświetlane są na czerwono, a wcześniej wskazywane znaczniki na drodze pomagają optycznie ocenić odległość. Dystans pomiędzy każdym znacznikiem jest równy 50 metrom (lub 200 stopom). Ta graficzna informacja jest uzupełniona głosowym komunikatem. I o ile połączenie internetowe jest potrzebne do określenia trasy przejazdu, nie będzie ono niezbędne w trakcie nawigacji, gdyż wtedy aplikacja działa korzystając z danych zapisanych już w telefonie.

Bardziej futurystyczny HUD #1: Jaguar Land Rover „Urban Windscreen”

Potencjał zastosowań systemów HUD stale rośnie ze względu na ciągłe postępy w systemach przetwarzania danych, rozpoznawaniu obrazów i wyświetlaniu oraz komunikacji. Istotna jest też rosnąca dostępność chmurowych systemów informacyjnych, wspomagających nawigację, bezpieczeństwo i dostarczających rozrywki.

Jedną z wizji HUDów przyszłości jest zademonstrowana przez koncern Jaguar Land Rover (JLR) koncepcja technologiczna „Urban Windscreen”, ogłoszona w grudniu 2014 roku. Jest tak nazywana ponieważ zamiast ograniczać się do relatywnie małego obszaru, co jest typowe dla obecnie produkowanych HUDów, wykorzystuje projekcję wideo zmieniającą zwykłą szybę frontową samochodu w wirtualny wyświetlacz ruchomych obrazów. Przykładowo, pozwala rzucać obraz „ducha” samochodu na ekran, tak by wydawało się, że jedzie on przed kierowanym pojazdem i by można było podążać za nim, co ułatwia dotarcie do celu. Jest to bardziej intuicyjna metoda i łatwiejsza w użyciu niż tradycyjna audio-wizualna nawigacja satelitarna, która często powoduje wśród użytkowników niepewność odnośnie tego, czy należy aktualnie skręcić w dany zjazd, czy w kolejny.

Na ekranie będą także prezentowane inne użyteczne informacje, takie jak ceny w najbliższej stacji paliw, czy dostępność miejsc na pobliskim parkingu. System będzie efektywnie wykorzystywać powierzchnię całego wyświetlacza. W momencie gdy kamery wykryją przed samochodem przeszkodę, taką jak na przykład pieszy lub cyklista, wyświetlacz narysuje naokoło nich czerwony prostokąt. Jeśli natomiast kierowca będzie przejeżdżał obok interesującego punktu, pojawi się pływające okienko informacyjne, które przekaże więcej danych na temat danego miejsca – choćby ocenę danej restauracji.

Dr Wolfgang Epple, dyrektor działu badan i technologii stwierdził, że „prowadzenie pojazdu w mieście może być stresujące, a Urban Windscreen pozwala na przejechanie przez całe miasto bez konieczności spoglądania na znaki drogowe, lub rozpraszania się by zlokalizować wolne miejsce parkingowe”.

Innym aspektem związanym z technologią JLR jest możliwość zapewnienia bezpiecznego wglądu w przestrzeń w zakresie 360° naokoło pojazdu, eliminując tym samym martwe punkty. W słupki A, B i C samochodu (słupki A trzymają szybę frontową pojazdu, słupki B znajdują się przy końcach szyb kierowcy i pasażera, a słupki C utrzymują tylną szybę pojazdu) można bowiem wbudować wyświetlacze.

Wyświetlacze te mogą prezentować obrazy pochodzące z kamer zlokalizowanych w martwych punktach. W momencie gdy kierowca włączy kierunkowskaz, a następnie obróci głowę by wykonać manewr, odpowiedni ekran natychmiast się włączy, prezentując obraz tego, co się za nim znajduje. Te ekrany, wraz z wyświetlaczem HUD na przedniej szybie tworzą 360-stopniowy obraz i powinny uczynić jazdę po mieście i po autostradach znacznie łatwiejszymi i bezpieczniejszymi.

Dr Epple wyjaśnia, że technologia ta została zaprojektowana z myślą o poprawie widoczności i po to by dostarczać kierowcom właściwie informacje we właściwym czasie. Komentuje: „Jeśli jesteśmy w stanie skoncentrować spojrzenie kierowcy na drodze naprzeciw niego i prezentować informacje w sposób nierozpraszający uwagi, możemy ułatwić mu poodejmowanie lepszych decyzji nawet w najbardziej trudnych i zatłoczonych warunkach drogowych.

Obecnie nie można jeszcze kupić pojazdów wyposażonych w tę technologię, ale niektórzy eksperci spodziewają się na wdrożenie jej w Jaguarach i Land Roverach do 2020 roku.

Bardziej futurystyczny HUD #2: Akcesorium samochodowe Carrobot HUD

W odróżnieniu od Urban Windscreen, Carrobot to dodatkowe ale bardzo zaawansowane akcesorium, które można samodzielnie dokupić do dowolnego auta. Druga generacja tego produktu może raczej zostać określona mianem osobistego asystenta z funkcjami HUD, niż zwykłego wyświetlacza HUD. Dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji, integruje w sobie wiele funkcji i technologii. Pracuje jako centralna platforma, łącząca ze sobą wszystkie inteligentne urządzenia kierowcy. Do jej cech należą:

Wyświetlacz wysokiej rozdzielczości
Inteligentna interakcja głosowa
Możliwość prezentacji aplikacji z telefonu na przednią szybę samochodu
Wykrywanie zmęczenia i rozproszenia uwagi oraz ostrzeżenia
Inteligentna nawigacja
Mobilna aplikacja
Bezprzewodowa łączność

Przykład HUDowego startupu

Farnell, jako partner organizacji Startupbootcamp IoT, zapewnia wsparcie dla firmy HUDlog – startupu tworzącego rozwiązania HUD.

Celem Startupbootcamp IoT jest uczynienie podróży, jaką stanowi budowanie sprzętu komunikującego się ze sobą, prostszą i krótszą oraz ułatwienie osiągnięcia sukcesów przedsiębiorcom. Odbywa się to poprzez 3-miesięczny program w akceleratorze, jaki prowadzony jest raz do roku w Londynie. Program ten daje maksymalnie 10 startupom dostęp do globalnej siatki mentorów biznesowych, specjalistów w dziedzinie sprzętu, partnerów biznesowych, potencjalnych klientów i inwestorów.

Podejściem, jakie obrało HUDlog jest zaoferowanie rozwiązania zaprojektowanego pod kątem firmowych flot, bazując przy tym na wyświetlaczu naszybowym Atlas One. Proponują swoje rozwiązanie operatorom flot, promując korzyści płynące z zastosowania Atlas One. Twierdzą, że dzięki systemowi liczba kolizji maleje o 30%, oszczędności paliwa wynoszą do 670 GBP na rok i na ciężarówkę, a oszczędności odnośnie kosztów ubezpieczenia sięgają nawet 15%.

Technicznie rzecz ujmując, Atlas One wykrywa i wskazuje informacje odnośnie nieodpowiedniego stylu jazdy i ograniczeń prędkości, promując tym samym oszczędność paliwa, zapobiegając grzywnom za przekraczanie prędkości oraz zapewniając nawigację po drodze. Prezentuje tylko niezbędne wskazówki, bez zaprzątania przestrzeni dodatkowymi elementami. HUD ten łączy się bezpośrednio z siecią komórkową, eliminując konieczność stosowania dodatkowych telefonów komórkowych i dając menedżerom kontrolę nad flotą.

Celem firmy HUDlog jest przygotowanie wizualnego asystenta drogowego, który zoptymalizuje prezentowanie kluczowych informacji, bez rozpraszania uwagi kierowcy.

Dalszy rozwój: od wyświetlaczy HUD do rozszerzonej rzeczywistości i autonomicznych pojazdów

W momencie gdy Ford ogłosił na 2021 rok rozpoczęcie masowej produkcji autonomicznych samochodów, a bezosobowe konwoje ciężarówek już teraz stanowią rzeczywistość, problemy takie jak bezpieczeństwo automatyki, dostępność nawigacji i systemów informacyjno-rozrywkowych (wliczając w to wszystkie powyżej opisane funkcje) stają się jeszcze ważniejsze. Producenci samochodów i niezależni dostawcy systemów zbierają się na takich zgromadzeniach, jak targi CES w Las Vegas i coraz częściej mówią o rozszerzonej rzeczywistości, jako kluczowym komponencie przyszłych, zaawansowanych i zintegrowanych systemów HUD.

Systemy rozszerzonej rzeczywistości i wyświetlacze HUD będą stanowiły istotne kamienie milowe na drodze do opracowania w pełni autonomicznych pojazdów. Przykładowo, prowadzenie w obecnych warunkach może być usprawnione za pomocą lepszych i bardziej precyzyjnych funkcji tworzenia map. Ale będą one także niezbędne do pomyślnej realizacji idei samojezdnych pojazdów.

Podobnie, autonomiczne pojazdy będą uzależnione od dużych macierzy sensorów, które zapewnią bezpieczeństwo poprzez zbieranie danych z pojazdów w otoczeniu, rowerów, a także od pieszych i z oznakowania. A dane te już teraz są wykorzystywane w systemach rozszerzonej rzeczywistości i wyświetlaczach HUD. Jest również możliwe, że systemy te będą mogły być użyte wraz z systemami uczącymi się, zapewniając lepszy wgląd w sytuację i wskazując sugestie odnośnie reakcji na zdarzenia. Dodatkowo, usługi w chmurze pozwalają zbierać duże ilości danych z nawet wielkich flot samochodowych, by lepiej rozumieć zachodzące w nich procesy i zdarzenia.

Szansa dla projektantów

Systemy HUD stanowią rozwijający się rynek i dają wiele szans twórcom urządzeń samochodowych. Jednakże projektowanie rozwiązania OEMowego wymaga talentu, specyficznego zestawu umiejętności oraz ukierunkowanego doświadczenia. Biorąc się za rozwijanie projektu systemu HUD, twórcy mogą napotkać na dwie podstawowe trudności:

Duże koszty inwestycyjne w badania i technologie
Wydłużony czas wprowadzenia produktów na rynek, a przez to utratę przewagi nad konkurencją

Firma Embitel Technologies, specjalizująca się w projektowaniu systemów wbudowanych, chmurowych, mobilnych i rozwiązań IoT dla motoryzacji, inteligentnych domów i fabryk, opracowała projekt referencyjny samochodowego systemu HUD, który – wg deklaracji twórców – pozwala skrócić czas opracowywania zaawansowanych funkcji i implementacji specyficznych rozwiązań z przeciętnych 2,5 roku do 6 miesięcy, jednocześnie zmniejszając związane z tym koszty prac projektowych.

Podsumowanie

W artykule pokazano, jak wyświetlacze HUD ewoluowały z samodzielnych, niezależnych rozwiązań o ograniczonych funkcjach do wyrafinowanych komponentów, zintegrowanych z resztą elektroniki, systemów komunikacyjnych i zarządzających pojazdu. Obecnym trendem jest wykorzystywanie całej powierzchni przedniej szyby pojazdu jako obszaru wyświetlacza, tak by mógł być on tak szeroki, jak to tylko możliwe.

Wkład firmy HUDlog w ten temat jest również interesujący, gdyż pokazuje ona komercyjne korzyści, płynące ze stosowania wyświetlaczy HUD.

I o ile obecnie wyświetlacze HUD pełnią coraz bardziej cenne role, są skazane na „wymarcie” albo przynajmniej będą musiały ulec zmianie i przekształcić się z systemów bezpieczeństwa i nawigacji, do systemów informacyjno-rozrywkowych, wraz z postępem we wdrażaniu autonomicznych pojazdów.