[01148220]面向驾驶安全的汽车移动互联显示智能终端关键技术研究与应用

1、课题来源与背景 课题来源：广东省重大科技专项资金项目“基于驾驶安全的汽车移动互联显示终端关键技术研发及产业化”（项目编号：2014B010111002）、“超高亮度阵列式LED背光模组关键技术研发及产业化”（项目编号：2016B010112003）,以及国家自然科学基金项目“光纤中脉冲串自相似传输机理及其啁啾补偿效应研究”（项目编号：61705045）。 课题背景：最近十年,我国的汽车交通产业发展迅速,据国家统计局《中国统计年鉴》统计,2010-2019十年间,交通事故共2125994起,造成615515人死亡,直接经济损失高达114.83亿元。其中车载信息显示系统易引起驾驶分心,是发生交通事故的隐患诱因之一。项目实施前,车载HUD面临成像效果差、机构集成度低、交互复杂等诸多不足,通过技术手段完善车载信息显示系统,减少交通事故,成为行业迫切需求。项目历经近10年,开展面向驾驶安全的汽车移动互联显示智能终端关键技术攻关。 2、技术原理及性能指标 本项目研发汽车移动互联智能终端超高亮度显示技术、汽车驾驶安全HUD柔性化机构集成设计技术、汽车安全驾驶智能人机交互技术,研发新一代驾驶安全的移动互联显示智能终端,实现复杂多变驾驶环境情景的高亮度、高质量、高稳定性的HUD显示技术,高效易用的智能人机交互技术,提升了智能汽车的安全驾驶性能。 ①汽车移动互联智能终端超高亮度显示技术。研究高亮度、高效率及高均匀性照明的锥形光棒均光系统、超高亮度显示菲涅尔透镜、消除重影的风挡玻璃楔形膜等核心部件,研发基于激光微投的亮度改善装置以及OBD全自动快速启关的滑动翻转式防尘机构关键技术,解决了复杂多变道路环境光线情况下车载HUD高亮显示、防尘、防爆晒保护的问题,极大增强了HUD显示效果,提升了其使用寿命和工作稳定性。 ②面向汽车驾驶安全的HUD柔性化机构集成设计技术。研究车载HUD柔性固定的加强结构,研发HUD反射倾斜角自动调节、显示图像高度调节驱动技术及装置,开发HUD投影保护机构和具有位置调节记忆的翻转装置,基于上述成果研究HUD投影位置跟随驾驶员眼睛高度改变的方法,解决了车载HUD在复杂多变路况下运行稳定性、显示有效性和视场自动调节等问题,极大提高了汽车驾驶的安全性。 ③汽车安全驾驶智能人机交互技术,提出通过移动网络通信协议与车载HUD平台进行数据交互的车载多媒体HUD显示方法,研究多核实时计算的HUD手势互动方法,开发移动互联HUD数据获取、分析处理与共享平台,设计HUD人机交互嵌入式系统,在车载HUD上实现车道偏离、行人碰撞、车辆碰撞预警及导航引导等现实情景的投影虚拟成像。 3、技术的创造性与先进性 ①矩形阵列LED平板光源中,在矩形排列确定的条件下,通过对称性分析,提出一种分段式配光曲线,由此构造出旋转对称的自由曲面配光透镜,实现整体照度均匀。设计的旋转对称透镜具有体积小、距高比高、方便加工和装配等优点,设计方法对矩形阵列LED平板光源设计具有指导意义。 ②超高亮度LED背光模组中,光棒入口尺寸由矩形排列LED光源大小确定,由光棒内部光路设计确定光棒出口面积大小,使背光模组体积最小化,同时将微透镜阵列（MAL）扩散板添加到设备中,从而最大限度增强光线强度,有效实现光线均匀化。最大亮度达24194 cd/m2,投影尺寸达64 inch,领先行业水平。 ③发明消除重影的风挡玻璃楔形膜和激光微投的亮度改善装置,设计OBD全自动快速翻转启关的滑动翻转式防尘保护机构,解决了复杂环境光线下HUD显示问题,实现车载HUD在复杂工况下的防尘、防晒保护,提升HUD使用寿命和工作稳定性。 ④发明了车载HUD柔性固定加强结构、HUD反射倾斜角驱动装置以及HUD图像高度自动调节和投影保护机构,以此研究HUD投影位置跟随驾驶员眼睛高度改变的方法,解决了车载HUD在复杂多变路况下运行稳定性、显示有效性和视场自动调节等问题,提升了驾驶安全性。HUD的驾驶员人眼跟踪、视场角范围等功能指标优于国外同行水平。 ⑤开发了移动互联HUD数据获取、分析处理与共享平台,设计HUD人机交互嵌入式系统,在车载HUD上实现车道偏离、行人碰撞、车辆碰撞预警及导航引导等现实情景的投影虚拟成像。HUD的增强现实导航引导（变道引导）,车辆碰撞预警的智能化功能以及相关预警准确率指标处于行业领先水平。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 项目技术已经在实际系统中完成使用验证,相关产品已经大批量生产推广应用。项目经广东省测量控制技术与装备应用促进会组织鉴定,项目成果创新性强,整体技术达到国际先进水平,在HUD的超高亮度显示技术应用与柔性机构集成设计方面处于国际领先水平。技术适用于汽车抬头显示器的加工制造。项目技术的应用大幅增强了HUD的显示效果与使用寿命,简化用户操作,提高了数据处理速度和提升了用户驾驶体验,极大提升汽车驾驶的安全性,有助于提升我国交通安全水平。 5、应用情况及存在的问题 项目成果已应用于广汽、日产、长城等多个知名品牌汽车的车型中,近三年实现销售收入近10亿元。通过应用新技术、开展自主创新,实现汽车驾驶安全性的全方位提升,为优势传统电子信息企业实现技术升级转型和企业可持续发展,起到了积极示范作用。