浅析奥迪A7平视显示系统

李茗

摘要：平视显示系统，简称HUD，是英文HeadupDisplay的缩写，也叫做抬头显示系统。这套系统可以将行车重要信息通过HUD显示屏投射到挡风玻璃上，在通过挡风玻璃反射给驾驶员。从而避免驾驶员在行车过程中频繁低头看仪表或者车载屏幕。尤其是在高速行车的时候，低头看仪表数据或者导航的一瞬，车辆已经行驶很长一段距离，遇到突发情况很可能因为来不及采取行动而发生事故。同樣，在夜间行车，视野较短，也会遇到同样的问题。平视显示系统可以很好的避免因为低头所造成的视野盲区，对于行车安全有着很好的辅助作用。

关键词：平视；显示；HUD

平视显示系统，用于将重要的车辆参数直接投影显示在驾驶员的视线范围之内，使驾驶员总是能在基本的视野中获得与驾驶相关的各种信息。例如，为了了解当前的车速信息，驾驶员无须再将目光转向组合仪表，透过挡风玻璃观察，也能看到这些信息。

平视显示系统是指将各种车辆系统的信息投影显示到扩大的驾驶员视野中的光学系统。如果想了解这些参数，驾驶员不必明显地改变头部位置，只需在端坐的同时将目光投向道路即可。由于头部可以保持在“上部”，只须略微低下，因而此系统得名“平视”显示系统（“Head up Display”）。

平视显示系统的显示使驾驶员能够快速、精准地获得重要的车辆信息。在带平视显示系统的车辆上使用专门的挡风玻璃可以让人产生这样的感觉：平视显示系统所显示的内容并不是出现在挡风玻璃上，而是出现在离驾驶员2至2.5米的舒适距离上。平视显示内容似乎悬浮在发动机罩上方，如图1所示。

一、平视显示系统相对于组合仪表的优点

将通过组合仪表与通过平视显示系统获得车辆参数相比，平视显示系统具备以下优点：

1、平视显示位于驾驶员扩大视野中的便利位置，获取显示内容时，驾驶员只须将头低下约5-10度。而要获取组合仪表的显示内容时，驾驶员必须将头低下20-25度。

2、由于平视显示位于驾驶员的扩大视野中，所以在获取显示内容时，人眼不必像查看组合仪表时那样必须对较暗的环境条件做出调整。特别是在日间光线条件下。这样，在获取车辆参数时就能避免由亮至暗以及随后由暗至亮的调整适应过程。

3、由于驾驶员感觉平视显示系统的显示内容处于2-2.5米的距离上，所以眼睛的聚焦时间明显少于观察组合仪表时所需的时间。眼睛需要聚焦时间来调整对相应物体的距离视敏度。

由于具有上述优势，驾驶员通过平视显示系统获取所需信息明显比通过组合仪表获取信息要方便很多。视线和注意力偏离道路交通的时间几乎减半。因此，使用平视显示有助于更好地感知交通状况和维护道路交通安全。

二、平视显示系统的显示

平视显示系统的显示内容限于最重要的车辆参数。其中，当前车速作为最主要的显示参数会持续显示。无法在MMI中将其关闭。

其他的显示内容只有在MMI中启用后才会出现。启用时要使用MMI菜单“Head-up Display”中的菜单项“显示内容”。另一组显示内容只会临时显示，例如出现警告或系统设置发生更改时。

三、奥迪A7平视显示系统的组成

1、挡风玻璃投影控制单元J898

平视显示系统的中心元件是挡风玻璃投影控制单元J898，如图2所示。平视显示系统所需的所有光学、机械和电气元件都安装在这个控制单元中，它位于紧邻组合仪表正前部的位置。挡风玻璃投影控制单元J898具有自诊断功能，通过地址码82响应。

2、光学系统

为产生平视显示，系统用一个非常明亮的光源从后部透射——个高分辨率TFT显示器。此光源共由15个发光二极管组成。其技术构造类似于一个幻灯片投影仪，如图3所示。所发出的光束通过两面转向镜投射到挡风玻璃上。其中一面转向镜是可调的，用于设置平视显示的高度。为了使平视显示图像适合座椅位置或驾驶员的身材，这个设置方式发挥着重要的作用。这两面转向镜的另一个作用是纠正由挡风玻璃的曲率造成的图像变形。

系统会使显示图像的光强持续地与当前的环境光线相匹配。为此，控制单元J898会分析雨量、光线识别传感器G397探测到的环境亮度数值。驾驶员也可以根据自己的需要，通过MMI及车灯开关中的显示器和仪表照明基本设置调节器来调节显示亮度。光强经过适当的设计，使用户在阳光直射的条件下也能清晰准确地读取显示内容。

3、挡风玻璃

挡风玻璃是平视显示系统的整套光学系统的重要组成部分，如图4所示。投射的图像在挡风玻璃上发生反射，这使挡风玻璃如同成为第三块镜面。出于这个原因，系统对挡风玻璃的公差提出了很高的要求。不带平视显示系统的车辆上安装的标准挡风玻璃，由于其结构上的原因，会形成干扰性的重影。因此，带平视显示系统的车辆安装的是特殊的挡风玻璃。

平视显示系统的挡风玻璃与传统挡风玻璃的区别在于，挡风玻璃的两层扁平玻璃中间的PVB膜的厚度不是恒定不变的，而是略微呈楔形。因此，挡风玻璃的厚度从下往上略有增加。楔形PVB膜使驾驶员不会看到重影。

4、电气系统

挡风玻璃投影控制单元是一个具备自诊断功能的控制单元，它通过CAN显示和操作与其他控制单元进行数据交换。使用车辆诊断测试仪时通过地址码82作出响应。

控制单元上有6个电气接头：两根导线用于接线端30；两根导线用于接线端31；两根导线用于CAN显示和操作，如图5所示。

四、操作和设置方式

车灯开关模块上的设置方式

1、平视显示系统位置调节器

（挡风玻璃投影按键E736）

用平视显示系统位置调节器可进行下列设置，如图6所示：按压位置调节器可打开和关闭平视显示系统的显示转动位置调节器可设置平视显示可见范围（视野框）的垂直位置。通过这一设置方式可以使平视显示的可见范围最好地配合座椅位置以及驾驶员的身材。

平视显示图像的扭曲效果是由于不同系统元件的公差造成的。控制单元J898中内置的TFT显示器最初显示的是用于投影的未失真图像。如果所有的系统元件都不存在公差，那么这个图像就可以毫无扭曲地投射到挡风玻璃上。但由于所有的元件都存在公差，如果未事先进行调校，平视显示就会出现扭曲。通过调校可以适当地改变TFT显示器中的图像，使显示出的投射图像尽可能不发生扭曲，从而使平视显示具有良好的图像质量。

（二）调校平视显示需要两种工具

1、车辆诊断测试仪

2、新的专用工具VAS 6656

工具VAS 6656是针对特定车型的工具，如图10所示。仅用于调校奥迪A7 Sportback上的平视显示系统。其他带平视显示系统的奥迪车型有其相应的工具，工具的VAS编号是连续的。

2、显示器和仪表照明调节器通过此调节器可对显示器和仪表照明进行基本设置。改变此设置时，平视显示系统的显示亮度也会发生改变。

MMI设置为用户提供了两种与平视显示系统相关的设置：平视显示系统的显示器亮度；显示内容。

要到達此设置菜单，必须进行如下操作（如图7所示）：

（1）按下MMI操作面板上的功能键“CAR”（汽车）

（2）点击左下角对应“Car Systeme”（汽车系统）的控制键

（3）选择菜单项“Fahrerassistenz”（驾驶员辅助系统）

（4）选择菜单项“Head-up Display”（平视显示系统）

显示器亮度设置

在菜单项“显示器亮度”中可设置平视显示系统的亮度，如图8所示。显示器和仪表照明的基本设置通过车灯开关模块上相应的调节器来完成。它同样会影响平视显示系统的亮度。在MMI中设置的显示器亮度与显示器和仪表照明的基本设置一起形成平视显示系统的总体亮度。要达到最大显示亮度，必须将这两种设置方式都调节为最大。

平视显示系统的显示内容

用户可以打开和关闭平视显示系统中的各项显示内容，如图9所示。根据车辆装备情况，用户可以打开下列显示内容：

导航系统信息；ACC与奥迪主动车道保持辅助系统的组合显示；GRA调节速度显示；夜视辅助系统警告；限速交通标记。

五、平视显示的调校

（一）调校的内容

1、平视显示可见范围的垂直基本设置（高度调校）通过垂直基本设置来设置平视显示的标准调节范围。这样一来，大多数的驾驶员就不会受身材和座椅位置的影响，可以用平视显示系统的位置调节器恰当地设置可见范围，使自己可以完整地看到平视显示的内容（显示内容的上部或下部不会被截掉）。

2、消除扭曲效果（图像调校）

（三）调校过程

在可以开始对平视显示进行调校前，必须先完成下列准备工作：

a、必须拆下驾驶员和副驾驶员侧的遮阳板。

b、调校工具VAS 6656必须安装在遮阳板的两个支架上，如图11所

c、车辆诊断测试仪必须与车辆连接。

d、在引导型故障查询GFS中必须选择挡风玻璃投影控制单元J898。

1、平视显示可见范围的垂直基本设置（高度调校）

首先进行垂直基本设置。需要启动程序“J898高度调校”。接着，挡风玻璃投影控制单元J898将一个测试图像投射到挡风玻璃上，如图12所示。现在，通过车辆诊断测试仪可以适当地设置平视显示的垂直调校情况，使得通过调校工具的视孔A和B看到的平视显示的截取情况相同。如果情况是这样的话，接下来就可以进行扭曲效果的补偿。

2、扭曲效果补偿（图像调校）

现在可以用车辆诊断测试仪对测试图像的各种扭曲效果进行补偿。需要启动程序“J898-图像调校”。此程序展示了可以对哪些扭曲效果进行补偿。

现在由观察者对投射在挡风玻璃上的测试图像的扭曲情况进行评估。建议从程度最严重的扭曲情况开始。选择相应的程序，通过输入校正值来校正扭曲效果。重复所描述的过程，直至投射到挡风玻璃上的测试图像呈现出良好的质量。显示的质量是否达到要求，需要由从事调校工作的人员凭借其个人感觉来判断。

完成调校后交车时，让用户同样认可平视显示系统的显示质量对完成工作很有帮助。用户对显示图像质量的感觉可能与特约维修站工人的不同。这种结果可能是由身材差异或座椅位置不同引起的。

汽车主动安全在汽车中占据重要地位，而车载抬头显示器系统式汽车辅助视觉安全驾驶系统中比较关键的一部分。针对国内在这一部分所做的研究较少，本文介绍抬头显示器系统的内容，主要介绍了奥迪A7的车载平视显示系统的优点、组成、操作与设置、平视显示的调校等。