日常行车过程中，驾驶员在高度关注前方道路和后视镜的同时，往往需要不时分神处理大量其他信息，比如导航界面、车载娱乐系统及中控面板等，这类视觉次任务常常和驾驶主任务产生视觉通道资源的竞争，使司机产生疲劳感从而影响驾驶安全。
传统的车载信息系统一般需要驾驶员低头进行触摸或按钮操作，一方面干扰了驾驶员瞭望前方的时间，另一方面局限于二维屏幕的导航界面有很多体验上的局限性和不流畅存在：比如在交叉路口等复杂驾驶场景，驾驶员仍然需要通过触屏才能与系统进行交互；在高架路或车库等三维空间，二维的导航地图常常“上下不分”，驾驶员无法直观获得三维的导航体验。这些体验的不足使得HUD平视显示技术进入人们的实现，他是实现二维导航向三维立体实景转移的第一步。
HUD（Head-Up Display，平视显示器）最早应用于战斗机，后来由于其出色的辅助视觉和安全性能被引入汽车，平视显示技术将逐步承担仪表台的功能，减少驾驶员因低头查看仪表而导致视线从前方道路的偏离，从而减少视觉、动作以及认知资源的占用量。据统计，抬头显示技术可以降低 25%的车辆碰撞①。
图 1平视显示技术效果图
车载平视显示器的光和颜色由高强度发光二极管（LED）提供，通过仪表盘后面的四组镜片进行反射，将光源图像投射到汽车前挡风挡玻璃上，从而直接将信息显示在驾驶员前方视野中。这些 LED 位于屏幕下方，将图像向上投射到一系列镜子上，给人一种图像漂浮在道路前方的印象，因而HUD又被称为悬浮的“仪表盘”。
1-虚拟图形 2-挡风玻璃上的反射 3-LED 4-光学反射系统
HUD的界面设计应该满足以下原则：第一，严格控制同一时间显示的信息的内容和数量，划分信息的优先级，优先显示与安全驾驶直接相关的信息，尽量减少投影到前挡风玻璃上的信息的数量；第二，天气、路况等因素都会影响驾驶员对系统交互界面信息的识别，因而在设计过程中，应该综合考虑天气环境、视野条件等因素的影响；第三，界面的视觉符号需要简单易理解，大小比例合适，语意简短，避免产生歧义，使界面的设计符合驾驶员的心理认知，避免引起驾驶员更多的认知负荷；第四，界面视觉符号的色彩和亮度需要考虑驾驶环境的变化对可见度的影响，以实现有效的警示效果。
车用HUD一般可以显示如下信息：速度计、转向灯、导航方向、离下一个转弯的距离以及下一出口或转弯的街道名称，可以实现3D 显示定速巡航（自动车速保持）以及巡航速度控制，如果有自动车距巡航控制，还会显示和前车的距离。除此之外还有仪表检查或引擎故障显示、运动轿车手动模式、前档位和发动机转速、电话号码以及当前接入的电话的人名、当前收听的广播频率及节目名称等。HUD可以实现行人防碰撞，前车防碰撞，十字路口防侧撞，导航指示等辅助驾驶功能的展示。在交互方式方面，HUD可以实现视觉显示、语音交互、手势交互②等功能。
随着汽车市场的发展，汽车 HUD 也根据市场需求发展出了几种不同的类型，目前主要可分为挡风玻璃 HUD（Windshield HUD，WHUD）、组合型 HUD（Combiner HUD，CHUD）和增强显示HUD（AR-HUD）。其中WHUD和AR-HUD是利用汽车前挡风玻璃把虚像光线反射到驾驶员眼睛中，CHUD是利用一块透明玻璃板反射虚像到驾驶员眼睛中，透明玻璃板正对驾驶员放置于汽车前挡风玻璃与仪表台之间。其中把虚像反射到驾驶员眼睛中的汽车前挡风玻璃或者透明玻璃板叫做汽车 HUD 的组合器，其作用是使驾驶员能够同时看到虚像与车外环境③。三种类型HUD的技术与功能优缺点对比如下表1：
平视显示器技术目前仍处于研发与应用的早期阶段，HUD 的发展仍面临诸多技术难点。第一，图像焦点到眼睛的距离仍然很短，这一参数极大的限制着HUD 的显示效果。第二，温升控制。HUD 一般布置在仪表的前方，完全暴露在太阳光下，因此HUD 虽然在驾驶舱内使用，但也经受着高温环境的考验。
未来HUD的研发将有以下几大趋势：第一，HUD 将不断由C-HUD、W-HUD 向AR-HUD发展，AR-HUD可以追踪人眼位置，引入补偿算法将导航信息与地面结合；第二，基于波导技术的AR-HUD 其空间容量具有较大装车优势④，未来有望实现量产应用有源全息波导技术；第三，单一处理器是HUD 的技术趋向，具备强大计算能力的单一处理器支持一芯多屏，实现“中控液晶仪表+HUD+其他功能”的融合体验。随着人机工程、工业设计、交互设计等学科的不断发展，HUD的设计要旨必然随之发生变化。例如，在自动驾驶的情景下，HUD将不再需要出现在前挡风玻璃上，可能转变为座位延展出的一块半透明玻璃；具备手势、语音甚至脑电波交互等功能。
①周晓.AR-HUD辅助驾驶系统对驾驶行为影响的研究[D].武汉:武汉理工大学,2018(05)
②刘双广.对汽车HUD的交互设计研究[J].中国包装,2018(06):56-58
③黄兴洲.车载平视显示系统光学模组技术研究[D].北京:中国科学院大学,2019(06)
④齐涛,邵丽青.车载HUD的发展现状及趋势分析[J].汽车纵横,2019(11):54-57
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