Geekly articles weekly

Otomotif HUD pada umumnya dan WayRay Navion pada khususnya

Dimulai pada akhir 80-an, HUD (Head-up display) mulai muncul di mobil lebih mahal - tampilan transparan yang diamati pengemudi sambil melihat ke depan melalui kaca depan. Dan bahkan lebih awal (sesaat sebelum pecahnya Perang Dunia II), dalam bentuk yang belum sempurna - di pesawat terbang untuk menunjukkan tanda sasaran tanpa paralaks dengan pengembangan lebih lanjut ke HUD modern.

Teknologi pembuatan HUD selalu berada di garis depan kemajuan: dari retikel tetap sederhana dari kawat atau kaca, ke tampilan CRT, kemudian LCD dan akhirnya DLP dan holografik, diterangi laser. Di sinilah, ketika semua komponen dan teknologi yang diperlukan tersedia secara komersial - WayRay muncul dengan produk Navion - sekitar 7 tahun yang lalu tidak mungkin melakukan semua ini: tidak ada bahan, tidak ada laser yang cocok, tidak ada modulator spasial, dan juga elektronik akan membutuhkan biaya lebih mahal.

Pendahuluan Mengapa kita membutuhkan HUD?


Sebenarnya, tujuan pada kedua pesawat dan mobil adalah sama: saat mengendalikan mesin yang bergerak, setiap milidetik gangguan pengendara senilai bobotnya dalam emas meningkatkan kemungkinan kecelakaan.

Ketika pengemudi melihat dashboard, pengemudi tidak hanya perlu memutar matanya secara fisik, tetapi juga "memfokuskan kembali" pada objek terdekat, beradaptasi dengan kecerahan yang sangat berbeda.
HUD tertarik dengan kemampuan untuk menampilkan gambar di depan mobil dan dengan demikian secara drastis mengurangi waktu gangguan pengemudi. Dan setiap milidetik yang diselamatkan adalah nyawa pengemudi dan penumpang.

Implementasi klasik HUD dan batasannya


2 bagian utama HUD adalah kolimator dan combiner. Kolimator membentuk gambar yang tampaknya berada agak jauh. Kolimator sebenarnya adalah sejenis lensa mata besar.

Combiner adalah, sebagai perkiraan pertama, cermin transparan yang menggabungkan gambar dunia nyata dan gambar virtual yang dibentuk oleh kolimator.

Dalam sistem yang paling primitif, kolimator dapat hanya satu lensa atau satu cermin bulat - tetapi kualitas gambar dari sistem tersebut sudah cukup buruk untuk diperhatikan oleh mata saat mengemudi di malam hari. Kenapa pertama-tama di malam hari? Murid mengembang di malam hari, dan lebih banyak penyimpangan optik menjadi terlihat. Sebagai peragaan visual, Anda dapat menunjukkan gambar tanda membidik dalam pandangan kolimator yang paling sederhana (juga semacam HUD yang belum sempurna):

Di sebelah kiri - di F11 ("pupil kecil"), di kanan - di F2.8 ("murid besar"):



Keterbatasan jelas berikutnya adalah bahwa ukuran sudut gambar tetap kecil (dari urutan 4x2 ° untuk sistem mobil dengan ukuran yang masuk akal) dan jarak ke gambar virtual sering juga dengan urutan 1,5-2,5 m, yang masih memaksa pemfokusan kembali. Jarak harus dibatasi juga karena dimensi - kolimasi yang tidak lengkap memungkinkan Anda untuk membuat sistem terasa lebih kecil.

Ukuran sudut kecil dari gambar berarti bahwa hanya sejumlah kecil informasi yang dapat ditampilkan secara normal - kecepatan, jenis manuver berikutnya, dan jarak ke sana - mungkin itu saja. Skema implementasi HUD klasik dengan kolimator besar, mirror, dan combiners mengambil jumlah yang agak besar dan karenanya hanya dapat dipasang di pabrik. Semua ini menyisakan ruang untuk langkah selanjutnya dalam meningkatkan HUD.

Ikhtisar Teknologi yang Ada


Flat combiner:
Pola "pesawat" klasik - kolimator dengan lensa berdiameter besar membentuk gambar "jauh". Gambar ini tercermin dari combiner tembus datar - dikombinasikan dengan realitas sekitarnya dan diamati oleh pilot. Kerugian utama adalah potongan kaca besar di depan pilot, optik dimensi besar = semua ini sangat sulit dan mahal.


Sumber: Wikipedia - PZL TS-11

Permukaan kaca depan Iskra sebagai kombinasi:
Menurut skema ini, HUD dibuat di sebagian besar mobil yang dilengkapi dengan sistem seperti itu di pabrik. Di sini, kolimator memiliki elemen cermin, dan alih-alih combiner, ia memiliki lapisan khusus pada kaca depan sehingga pantulan hanya dari salah satu permukaannya (jika tidak, gambar akan berlipat ganda).

Di antara kelemahan skema semacam itu - skema tersebut harus mengimbangi kelengkungan aktual kaca depan, dimensi yang cukup besar dan dimensi sudut yang cukup sederhana dari gambar yang dihasilkan (sekitar 4x2 °).


Sumber: Denso.

Sistem seperti itu, khususnya, juga tersedia pada beberapa model BMW ., dan dari pengarsipan jurnalis - mereka sekarang suka membandingkan kami dengan dia. Perbedaan utama: ukuran sudut gambar (sistem klasik ini secara signifikan lebih sedikit), jarak ke gambar virtual (2,5m versus 10m atau lebih), gambar secara signifikan lebih rendah dari jalan, dan tidak memungkinkan elemen gambar dari augmented reality yaitu. navigasi kuno, panah skematik manuver dan jarak ke sana - navigasi belokan demi belokan (tentu saja kami juga memiliki mode seperti itu, jika tampaknya lebih akrab bagi seseorang).

Combiner bola tambahan:
Mencoba menjauh dari ketidakpastian bentuk kaca depan, dan pada saat yang sama memenangkan sesuatu dalam ukuran - hal pertama yang terlintas dalam pikiran adalah membuat penggabung menjadi bagian dari kolimator, mis. melakukan bagian dari pekerjaan optik pencitraan jauh, dan bukan hanya memantulkan cahaya. Dalam kasus yang paling sederhana, itu sudah cukup untuk membuat kolimator berbentuk bulat (atau, jika sedikit lebih sulit, segmen parabola).

Jadi (mungkin akan) dibuat produk aftermarket Navdy, Pioneer, dan generasi baru Bosch embedded system di pabrik.

Masalah utama di sini adalah bahwa pengemudi sekarang perlu melihat melalui 2 gelas + panjang fokus menurun (dengan dimensi yang sama) tidak memungkinkan untuk memiliki bidang sudut yang besar.


Sumber: ee-times.com, Bosch

Tanpa kolimator (gambar "tutup"):
Sistem yang paling primitif: sebenarnya, ini adalah layar yang diamati dalam pantulan kaca depan. Jika Anda tidak menempelkan film reflektif pada kaca, gambar akan berlipat ganda (karena pantulan akan berasal dari permukaan depan dan belakang kaca depan).

Sistem ini terdiri dari kekurangan sedikit lebih dari sepenuhnya: ukuran sudut gambar kecil, kecerahan gambar tidak cukup untuk perjalanan sehari (karena kaca memantulkan dari 5% dengan sendirinya dan hingga ~ 25% dengan film dengan penurunan transparansi proporsional). Gambar tetap "tertutup" - mata masih harus memfokuskan kembali ketika melihat.

Namun, ada keuntungan besar - sistem seperti itu lebih murah dan lebih mudah. Dari contoh yang paling terkenal adalah produk Garmin, dan hanya telepon yang diletakkan terbalik:


Sumber: techradar.com

Akhirnya, pendekatan WayRay Navion adalah penggabung holografik:
Di Navion, bagian dari sistem optik ditempatkan langsung di kaca depan mobil, dan diimplementasikan sebagai elemen optik holografik. Ini memungkinkan Anda untuk memeras segala yang mungkin dari batas keseluruhan mobil - dan memberikan ukuran gambar sudut terbesar yang hanya mungkin dalam sistem proyeksi dengan dimensi yang ditentukan sama. Dalam hal luas, gambar yang terbentuk diperoleh dari 4 hingga 10 kali lebih banyak daripada di HUD klasik. Juga, karena fakta bahwa sistem tidak begitu menderita dari batasan ukuran, kita dapat menampilkan gambar pada jarak yang lebih besar (dalam HUD klasik, sinar seringkali tidak terkolimasi sepenuhnya - jarak ke gambar adalah sekitar 2,5 meter).

Peningkatan tajam dalam ukuran sudut gambar ini - memungkinkan Anda untuk menampilkan gambar yang dikombinasikan dengan dunia nyata: anotasi ke objek, dan yang paling penting - menggambar rute langsung di jalan untuk membuat navigasi sealami mungkin.

Ini bukan fiksi ilmiah lagi, dan sejak musim panas 2015 telah diuji dengan kekuatan dan utama di jalan-jalan Rusia dan Eropa . Namun, dari prototipe yang berfungsi ke produk serial, ruang lingkup pekerjaan sangat besar, sehingga Navion belum tersedia.

Di antara fitur-fitur lain - Navion juga dapat mengontrol jarak ke gambar yang terbentuk. Kami juga sedang mengerjakan opsi untuk menggunakan kesempatan ini di jalan.

Prototipe 2016 dibuat pada musim panas, sedikit lebih dari 1.300 detail:



Ketika debugging di kantor - terlihat seperti ini:


Dan di jalan:


Versi 2017 akan masuk ke massa - ukurannya akan sedikit lebih kecil dan lebih maju secara teknologi dalam produksi.

Beberapa pertanyaan yang sering diajukan:


Untuk mulai dengan singkat tentang perusahaan. WayRay saat ini mempekerjakan lebih dari 80 orang. Sebagian besar bekerja di kantor pengembangan utama di Moskow. Ada juga kantor di AS, Swiss, dan Cina. Selama sejarahnya, perusahaan telah menarik lebih dari $ 10 juta dalam investasi. Kami memiliki pengembangan vertikal yang lengkap: dari mekanik, optik, elektronik, dan driver hingga perangkat lunak tingkat atas untuk Android, desain (dan video seperti ini, perlu dilakukan seseorang). Ada produksi percontohan kami sendiri, di mana kami memproduksi prototipe fisik lebih cepat dari China pada mesin CNC

3 tahun yang lalu, pada 2013 - hanya ada ide, dan tidak jelas bagaimana itu dapat diimplementasikan sama sekali (dan apakah itu mungkin).
Pada tahun 2014, mereka menerima elemen optik holografik pertama, dan menguji kinerja ide di stasioner stasioner. Ketika menjadi jelas bahwa ini bisa berhasil, kecepatan kerja dan jumlah orang mulai tumbuh secara eksponensial.
Pada 2015, mereka mengembangkan dan mengumpulkan 2 iterasi prototipe di atas roda, membuka laboratorium holografis mereka sendiri dan lokakarya produksi percontohan.
Pada 2016, mereka secara drastis mengurangi ukurannya, dan sistem secara signifikan mendekati cara kami melihatnya dalam operasi komersial. Juga, pekerjaan aktif dimulai langsung dengan pembuat mobil. Kami beralih dari modul ke elektronik sepenuhnya, yang mampu meluncurkan perakitan Android kami.

Tetapi apakah panah Anda akan secara tidak sengaja menutup dunia di sekitar dan mengganggu pengemudi?
Setiap sistem proyeksi, pada prinsipnya, tidak dapat menutup apa pun dengan definisi - mereka tidak dapat membuat dunia lebih gelap di balik kaca. Yaitu elemen antarmuka dalam hal apa pun tetap transparan. Prinsip ini segera "mengungkapkan" penipuan foto-foto semua jenis jam proyeksi inovatif yang memiliki proyektor ilmu hitam.

Dan saya tidak suka bagaimana panah bergerak dalam prototipe tahun lalu Anda, tahun lalu juga
. Iterasi dalam perangkat lunak lebih cepat daripada perangkat keras, dan kami terus-menerus mencoba berbagai opsi untuk mengimplementasikan antarmuka. Tentu saja ada mode klasik, dengan informasi tentang manuver.

Penduduk Skolkovo? Melihatnya?
WayRay belum menerima uang pemerintah selama lebih dari 3 tahun keberadaannya, jadi tidak ada yang perlu dipotong. Namun demikian, kami memiliki insentif pajak dari Skolkovo (yang memungkinkan, misalnya, tidak khawatir membayar gaji putih) dan baru-baru ini kami akhirnya berhasil mengambil keuntungan dari hak istimewa bea cukai - untuk mengimpor spektrometer Fourier dengan kompensasi untuk sebagian besar pengeluaran bea cukai (walaupun ini bukan uang yang banyak) . Kami juga bekerja dengan Pusat Kekayaan Intelektual Skolkovo - penelitian dan pengajuan paten.

Kapan Navion akan tersedia?
Menurut rencana - pada 2017.

Saya harap artikel ini menarik bagi Anda, dan akan ada alasan untuk melanjutkan. Ajukan pertanyaan - dan kami akan mencoba menjawab jika kami tidak disalibkan karena mengungkapkan rahasia dagang :-)

Source: https://habr.com/ru/post/id397277/

More articles:


All Articles