中国汽车市场抬头显示现状探究

张桂伟 姜立军

摘 要：抬头显示又称平视显示，广覆应用于航天交通工具，目前汽车工业中也得到一定程度的普及。本文针对中国市场的抬头显示配置情况做了调查统计，分别罗列了不同种类抬头显示界面，并指出相应的不足之处，在此基础上总结了抬头显示界面设计存在的问题，最后对抬头显示界面形式的认知研究提出展望。

关键词：汽车;抬头显示;界面设计

HUD（Head Up Display）名为抬头显示，或称平视显示，是当代汽车上出现的一种新型的车载信息显示设备。区别于现有的仪表盘，由于抬头显示位于仪表台上，驾驶者读取信息处于抬头状态，因此得名抬头显示。对应地，现有的汽车仪表盘则被称为低头显示HDD（Head Down Display）。

汽车驾驶过程中，驾驶员驾驶汽车事件属于主要任务，而一系列相应辅助驾驶的任务被称为次级任务，如低头读取仪表盘数据的过程。驾驶员具有有限的认知资源，视觉资源和动作资源，在主要任务和次级任务中都需要被占用。驾驶员在驾驶汽车过程中，眼睛需要长时间停留在车前方的道路上，对实时路况进行判断，同时头部保持一定的仰角便于观察。因此当驾驶员读取仪表盘数据时，低头动作的阅读会占用驾驶者有限的认知资源，视觉资源和动作资源，造成短暂的驾驶分心行为。假设一辆汽车正在高速公路上行驶，在低头-阅读-抬头三个动作的过程中造成的驾驶分心所占用的时间里车辆已经向前行驶一定距离，具有较大的安全隐患。

当人向水平方向观察时，人眼的视野在水平向上35度和水平向下75度间的范围之间，实际观察角度在水平向上和水平向下2度之间，能够迅速感知到视野内物体变化的视野在水平向上和水平向下15度之间。由于抬头显示相比于仪表盘更加靠近驾驶员的视线，驾驶员在读取抬头显示的数据时不需要做明显的低头动作就能获得驾驶信息，可有效的减少动作资源和视觉资源占用造成的动作分心和视觉分心车型。

然而作为一种新型的车载设备，目前国内普及率相当低，同时缺乏相关研究，因此形式五花八门，使用界面各不相同。抬头显示缺乏相应的认知资源占用引起的认知分心的相关研究，缺乏表准和科学的抬头显示设计规范和准则。

1中国市场抬头显示的发展现状

国内常见的抬头显示从配置上来划分有汽车配备和外部加装两种;从显示形式上来划分有前挡风玻璃投影和反射板投影两种。目前国内自身配备有抬头显示的车型还很少，抬头显示的配置更多是基于车型的市场定位的考虑而非安全驾驶相关的因素。

1.1 中国市场抬头显示的配置现状

本文对2015年中国汽车市场中121个汽车品牌，802种车型进行了调查，发现只有43种车型携带或可加装抬头显示设备，而在这43种车型中只有部分车型本身携带抬头显示，其余则为选择加装。携带或可加装抬头显示设备的车型占中国汽车市场上车型的0.51%，数量十分稀少，抬头显示普及程度低。同时携带或可加装抬头显示设备的车型大多属于中高档车型，从表中可以看出来各大汽车厂商在考虑汽车是否加装抬头显示时更多的是出于对提高车型附加价值的考虑而不是行车安全得考虑。因此在目前的市场上，抬头显示显示更多体现的是附加价值，而不是安全驾驶价值。

1.2 中国市场抬头显示的种类

目前，抬头显示分为各大汽车品牌自发研制的本身携带型抬头显示和各种汽车配件公司或者电子产品公司研制的配件型抬头显示两种。而不同厂商所研制生产的抬头显示界面更是五花八门。

1.2.1 本身携带型抬头显示界面

图1所示，是一些汽车携带抬头显示的界面形式。不同品牌的抬头显示界面形式截然不同，显示的信息内容也各异，颜色单调，文字量较多，图形较小。这种形式的界面难以高效传达所示信息，同时预警效果不明显，人机交互界面形式有待改善。

图1 部分汽车携带抬头显示的界面形式

1.2.2 配件型抬头显示界面

如图2，是一些配件型抬头显示的界面形式。可以看出这些界面同样存在颜色单一，内容复杂的问题，除此之外，字体使用不合理会影响信息阅读的高效性，界面中大量的信息，不合理的排布，使得显示信息不具有很高的辨识性。

图2 部分配件型抬头显示的界面形式

2 现阶段抬头显示存在的问题

目前国内抬头显示的配置是基于附加价值体现的考虑而存在的，虽然已经有了大量的研究显示抬头显示对减少动作分心和视觉分心上起到了很好的辅助作用，但是由于研究依然不够全面，抬头显示的界面设计研究匮乏，导致抬头显示界面设计五花八门。比如，手机发展中nokia主导市场的时代一样，当时的各大手机品牌也是各自研发各自的手机界面，并没有一个符合人机工程学，人机心理学的标准存在，而自手机发展到今天，这方面的研究已经比较完善。抬头显示研究缺乏认知分心方面的研究。

抬头显示作为减少驾驶分心，提高驾驶安全性的设备，目前缺乏对认真资源占用导致的认知分心的研究。这主要体现在两个方面：一是抬头显示界面应该显示什么样的信息，显示多少信息;二是如何有侧重的显示不同的信息。

在汽车内部与驾驶者产生信息交互的界面有HUD，HDD，HCS，CS四种，其中HUD的使用效果最好。抬头显示更多地是显示与驾驶本身最为密切相关的信息，因此抬头显示并不适合显示诸如媒体工具等信息。和驾驶本身相关的信息包含了车速，转速，各类警示信息，水温，燃油量，机油量，各种车载灯光，油耗，导航，娱乐，车况等，但并不是所有的信息都需要在驾驶过程中显示，也并不是所有信息都对驾驶安全本身起到辅助作用。过少的信息不足以提高驾驶安全性，太多的信息则会大量占用驾驶者的视觉资源和认知资源，不利于驾驶任务的进行。如何划分车载信息，显示哪些车载信息对于提高驾驶安全性，降低驾驶分心，是现在抬头显示研究应该要解决的一个问题。

抬头显示实时显示与安全相关的一些车载信息时，驾驶员需要及时获取和驾驶安全相关的信息来避免一些安全危险行为，同时，驾驶员需要获取多于一个的车载信息，因此信息显示应当具有先后级的关系。比如，汽车超速，抬头显示应如何显示超速提醒，才能让驾驶员第一时间内接收到超速提示信息;再如， 抬头显示显示警示驾驶者超速的时候，汽车的ABS出现了故障，抬头显示应以何种形式显现，可以让驾驶者首先认知到超速情况，其次认知到ABS故障，并且在较短的时间内同时完成这两个认知任务而不产生多余的认真负荷，不出现认知障碍。因此抬头显示如何有侧重的显示不同车载信息应该是现在抬头显示研究要解决的另一个大问题。

3 结语

随着汽车工业的发展，抬头显示逐渐走进人们的视野，在安全驾驶上也发挥着越来越多的作用。抬头显示自身具有的降低动作分心和视觉分心的优势已经让其在辅助驾驶安全方面体现出了极高的价值。抬头显示的认知性研究是现阶段抬头显示研究的薄弱部分，抬头显示需要给驾驶者提供一目了然的，适量的，适当的信息，才能有效辅助驾驶过程。解决抬头显示应当显示什么信息，如何显示信息的问题，在降低认真分心，辅助驾驶安全方面具有更为深渊的意义。

参考文献：

[1] 程宇红.基于双单片机控制的电子显示系统的设计[J].岳阳师范学院学报： 自然科学版.2001（03）：74-76.

[2] 沈荣，钱建生，刘富强，等.平顶山市选煤厂实时多屏LED显示系统的开发与设计[J].电气自动化.2000（03）：34-36.

[3] 王泽芳，梁志坤，邓龙军.高分辨率LED显示系统的设计[J].广东工业大学学报.2002（03）：30-33.

[4] 李天甲.磁性显示系统设想[J].电子制作.2003（11）：63.

[5] 刘文军.拼接显示系统的信号级联链路及通讯系统设计[J].硅谷.

2012（07）：60-61.

[6] 蔡谊.一种雷情录报显示系统的实现[J].现代防御技术.2000（03）：

49-51.

[7] 杭兰心.彩色平视显示系统[J].电光与控制.1989（01）：23-27.

[8] 陈小鹏，黄允千，王俊秋.SMS在LED显示系统上的应用[J].上海海事大学学报.2004（03）：71-75.

[9] 陈浩.车载平视显示器HUD系统[J].轻型汽车技术.2009（Z2）：34-35.

[10] 黄春梅.汽车电器电磁干扰及防护的探讨[J].广西工学院学报.

2011（01）：52-54.

[11] 陈育中.霍尔传感器测速系统的设计[J].科学技术与工程.2010

（30）：7529-7532.

[12] 李月恩，王震亚，李大可.感性工程学理论研究及产品开发应用[J].武汉理工大学学报.2010（06）：168-172.

[13] 邹春莉，周倩，马建设.微型投影仪发展概论[J].记录媒体技术.

2009（06）：49-51.

[14] 邵显涛，陈明，李俊.基于霍尔传感器电机转速的单片机测量[J].电子测试.2008（12）：46-48.

[15] 邵显涛，陈明，李俊.基于霍尔传感器电机转速的单片机测量[J].国外电子测量技术.2008（10）：29-31.

[16] 许祖彦.激光显示——新一代显示技术[J].激光与红外.2006（S1）：

737-741.

[17] 丁宁，范玉锋，牛刚.表面传导电子发射显示器件综述[J].真空电子技术.2007（02）：15-18.

[18] 钱慰宗.显示器件综述[J].计算机应用.2006（08）：1963-1967.

[19] 李真芳，李世雄.MC34063在嵌入式电源设计中的应用[J].国外电子元器件.2005（06）：73-74.

[20] 陈维.传感器在汽车转速测量中的应用及故障诊断[J].浙江工贸职业技术学院学报.2005（02）：80-84.

[21] 代康伟，张炳力.车用传感器技术现状及展望[J].科技创新导报.

2007（36）：6-7.

[22] 高文敏.传感器在汽车电喷发动机中的故障自诊断[J].现代零部件.2006（09）：94-96.

[23] 赵建飞.电子汽车衡器的故障诊断和处理[J].淮北职业技术学院学报.2004（04）：90.