Piloti nyní mohou vidět video a získávat informace z infračervených senzorů, aniž by se dívali dolů na přístrojové desky, ale správné provedení vyžaduje pečlivý návrh.
30 2007 září
Peter Howells
Letové paluby jsou v rostoucím počtu vybavovány zařízeními pro zobrazení head-up (HUD) (viz obrázek 1), které poskytují všechny potřebné informace pro pilotování letadla, využívající grafickou symboliku jako překryvnou reprezentaci v reálném světě. Jedna významná nová funkce zobrazuje video z infračervené kamery, která dokáže vidět přes tmu a některé typy mlhy, což poskytuje lepší pohled na scénu před vámi. Video ze senzorů může také indikovat teplo z jiných letadel, nákladních automobilů a dokonce i zvířat na dráze.
Implementace zobrazení HUD videa na letadlech však představuje jedinečné výzvy na několika frontách. Za prvé, kvalita videa vyžaduje vylepšené způsoby přenosu a zobrazení. Kromě toho by video obsah měl zobrazovat a předávat maximum informací. Nakonec je potřeba optimalizovat ovládací prvky, které pilot používá k nastavení displeje.
Přestože HUD byly na stíhačkách již mnoho let, jejich použití na podnikových, leteckých a vojenských dopravních letadlech v posledním desetiletí bylo oblíbenou inovací zvyšující bezpečnost. Zavedení cenově dostupných infračervených kamer pro použití na HUD umožnilo těmto letadlům bezpečně přistát a vzlétnout v podmínkách snížené viditelnosti. Vzhledem k tomu, že většina pilotů souhlasí s tím, že pohled z infračervené kamery a/nebo počítačově generovaný umělý pohled, známý jako syntetické vidění, výrazně zlepšuje bezpečnost, výrobci rychle instalují tuto funkci. Praktické problémy spojené s přidáváním videa do HUD vyšly najevo během letových testů a běžného používání, což vedlo k vylepšením, která systém usnadní a zefektivní.
Obrázek 1. HUD je jedinečný displej, který překrývá letové informace s pohledem na vnější svět
Díky inovacím mohou výhody vylepšeného a syntetického vidění na HUD pomoci pilotům ve stále širší škále povětrnostních podmínek a zároveň snížit potřebu dalšího školení a zkušeností, které jsou nyní potřebné pro optimální využití systému.
V Rockwell Collins máme zkušenosti s několika programy, které využívají zobrazení videa na HUD za různých světelných podmínek během skutečného letu. Tyto situace v reálném světě poukázaly na řadu výzev. 1 Technické nedostatky hardwaru u některých instalací HUD na bázi katodových trubic například znamenají, že video nevyužívá všechny pixely dostupné ze snímače, což může omezit množství symboliky, kterou lze zobrazit. Vyvinuli jsme metodu ukládání do vyrovnávací paměti, která toto omezení zobrazení odstraňuje. Další problém se týká jasu videa, který musí být dostatečný pro správné zobrazení celého rozsahu informací dostupných ze snímače. Nové světelné zdroje LED umožňují HUD využít maximální počet odstínů šedé ve videu. Kromě toho musí kontrast obrazu umožnit pilotovi rozeznat symboliku letových informací. Algoritmy řízení kontrastu a haloing (viz obrázek 2) mohou zajistit správný kontrast.
Obrázek 2. Symbolická halo obklopuje důležité letové informace s jasnou zónou bez videa
Podobně zašuměný obraz znesnadňuje viditelnost informací a může být nebezpečný, pokud zakrývá objekty ve venkovním pohledu. Použití digitálních rozhraní a algoritmů redukce šumu může pomoci minimalizovat šum videa.
Optimalizace obsahu videoobrazu zahrnuje ujištění se, že je přesně zarovnán s pohledem na vnější svět a že mu zorné pole odpovídá bez znatelného zpoždění obrazu během běžných manévrů letadla. Filtry a vylepšovací algoritmy mohou zlepšit obsah informací a pomoci může sloučení snímků z různých senzorů.
A konečně, ovládací prvky musí umožnit pilotům v případě potřeby vymazat z displeje HUD veškeré snímky. Inteligentní ovládání jasu může optimalizovat jas a kontrast v různých vnějších světelných podmínkách. Výrobci letadel stále častěji uznávají, že výhody plynoucí z infračerveného senzoru nebo počítačem generovaného pohledu na HUD představují důležité bezpečnostní opatření. Složitá interakce senzoru, displeje a lidského oka však ztěžuje integraci a některé počáteční inovace se ukázaly jako méně dokonalé. Zkušenosti získané z instalace, optimalizace a certifikace těchto systémů přispívají k poučení, které by mělo zlepšit výkon s každou novou instalací.
Peter Howells
Head-up naváděcí systémy
Rockwell Collins
Portland, OR
Peter Howells je štábním inženýrem v oddělení Head-up Guidance Systems společnosti Rockwell Collins v Portlandu v Oregonu. Již 30 let se zabývá návrhem a vývojem vybavení kokpitu letadel. Vystudoval elektrotechniku na Salford University v Anglii. Howells publikoval řadu článků o navrhování vybavení, které pomáhá pilotům létat s letadly.
Výrobci automobilů mají velké vize pro příští generaci automobilových head-up displejů (HUD). Senzory detekce překážek Neonode zajišťují, že nic nemůže stát v cestě bezpečným a úžasně vzbuzujícím HUD.
Od roku 1903, kdy Ford Motor Company „postavila svět na kola“, dělá automobilový průmysl celkem konzistentní evoluční pokrok ve zlepšování zážitku řidiče, aby byl bezpečnější a chytřejší. Postupně byly zavedeny nové funkce, jako je klimatizace v roce 1953, bezpečnostní pásy v roce 1959, poruchy ABS v roce 1971 a digitální přístrojové desky v roce 1974, ale dalo by se tvrdit, že trvalo asi 100 let, než došlo v automobilovém průmyslu ke skutečné, revoluční inovaci.
V dnešní době je adaptace uživatelů na technologické změny mnohem rychlejší, a proto vidíme závody v modernizaci vozidel zrychlujících se warpovou rychlostí. Výrobci bojují o to, aby přišli s další novou funkcí, aby získali konkurenční výhodu. Nové modely již nejsou vydávány s upgrady nebo dalšími doplňkovými možnostmi, spíše výrobci přetvářejí automobilový zážitek pomocí větší konektivity, automatizace a elektrifikace. Jako řidiči jsme odměněni větším komfortem, pohodlím, bezpečností a stylem.
Zatímco mnoho automobilových pokroků se odehrává pod kapotou, jeden velmi zřejmý trend, který vidíme, je estetický design interiéru vozu.
V rozhovoru v roce 2018 na konferenci Future of the Automobile mluvil Franz von Holzhausen, Senior Design Executive Tesla, o Tesle Model S a futuristickém a stylovém designu. Řekl, že to bylo „založeno na myšlence minimalismu, že méně je více“. Dodal: “Další tlačítka, další přepínače jsou jen přebytečné.”
Rychle vpřed do roku 2022 a konkurenční výrobce elektromobilů, Polstar, uvedl na trh svůj nový elektromobil Polestar 2 s dlouhým dojezdem a pochlubil se svým minimalistickým designem, dalo by se namítnout, ještě minimalističtější reklamou na super-bowl. Reklama promítla sofistikovanou jednoduchost do designu vozu, přičemž hravě vychvalovala své soupeře a uvedla, že vůz nedobyje Mars.
„Bez kompromisů“ Velká reklama | Polestar
Od té doby jsme svědky trendu ve výrobě automobilů, kde jsou tlačítka, číselníky a přepínače nahrazeny dotykovými obrazovkami a ovládáním gesty. Nakonec můžeme očekávat, že bude nahrazen i lidský řidič.
Ale až do dne, kdy budou lidé nahrazeni strojem, jak plánují výrobci automobilů modernizovat jeden z nejkritičtějších nástrojů v autě, který řidičům umožňuje bezpečně ovládat vozidlo na našich silnicích – přístrojovou desku?
Od tryskových kokpitů po automobilová vozidla
Head-Up Display (HUD) promítá obrázky a informace na čelní sklo automobilu nebo panel přímo pod úrovní očí řidiče. Dnes typický HUD obsahuje „virtuální palubní desku“, která zobrazuje informace, jako je rychloměr, varovný signál a navigační pokyny.
HUD, původně vyvinuté pro bojové letouny, jsou navrženy tak, aby podporovaly lepší ergonomii a bezpečnější řízení tím, že eliminují potřebu dívat se dolů na palubní desku nebo jiné displeje.
Jen v USA bylo v roce 3,142 zabito 2020 XNUMX lidí při nehodách motorových vozidel, při kterých byli nepozorní řidiči. Zobrazením informací v úrovni očí pomáhají HUD řidičům soustředit se na silnici a vyhýbat se nehodám.
Výrobci automobilů poprvé začali instalovat HUD do automobilů na konci 1980. let, ale až donedávna zůstávaly tyto projektované palubní desky prémiovým doplňkem, který se vyskytuje pouze u luxusních modelů. V současnosti stále více výrobců automobilů zkoumá možnosti přístrojových desek pouze s HUD, takže zajištění bezpečnosti a nerušené projekce je klíčovým faktorem.
„Pro většinu velkých výrobců automobilů jsou průhledové displeje budoucností přístrojové desky,“ řekl Per Nohlert, ředitel obchodního rozvoje společnosti Neonode. “Blokovací technologie Neonode zajišťuje, že řidiči obdrží nerozbitnou projekci HUD tím, že detekují, zda cizí předmět brání projekci obrazu z HUD.”
Automobilové HUD nové generace vyžadují detekci cizích překážek
Dnes má 30 výrobců automobilů HUD ve zhruba 130 modelech. Předpokládá se, že toto číslo v nadcházejících letech rychle poroste, přičemž HUD se objeví jako standardní prvek ve více interiérech automobilů.
Jedním z potenciálních bezpečnostních problémů s technologií HUD je to, že projekci mohou blokovat předměty na palubní desce, například mince, účtenky nebo kabely nabíječky telefonu.
Historicky to pro přídavné HUD nebyl velký problém, protože pomlčka stále obsahuje všechna tradiční fyzická měřidla a výstrahy. Vizí HUD nové generace je odstranit fyzické ciferníky a displeje z palubní desky a spoléhat se pouze na promítané průhledové displeje přes čelní sklo.
V rámci tohoto vývoje musí výrobci automobilů poskytovat vyšší úroveň bezpečnosti a spolehlivosti. To bude vyžadovat zabudování funkcí detekce cizích předmětů a detekce rušení do nových displejů, takže důležité informace na displeji budou řidiči vždy viditelné.
Neonode zajišťuje, že bezpečné jízdě nic nestojí v cestě
Technologie optického snímání neonodů se používají v mnoha aplikacích, včetně řešení pro vysoce regulovaný automobilový průmysl. Od roku 2013 byla technologie Neonode založená na infračerveném záření zForce zavedena do milionů vozidel po celém světě. Naše důvěryhodná řešení HMI pro automobily zahrnují dotykové obrazovky infotainmentu, chytré volanty a také systémy monitorování řidiče a kabiny.
Technologie zForce používaná v našem řešení detekce překážek sestává ze sady světelných zářičů, které vysílají krátké světelné pulsy přes určený povrch, jako je projekční modul HUD. Když se do dráhy světla dostane jakýkoli předmět, systém detekuje zablokované světlo a řidiči může být okamžitě zasláno varování. Technologie dokáže detekovat překážku tenkou a lehkou jako kus papíru, což by mohlo poskytnout citlivost potřebnou k zajištění bezpečné projekce HUD.
Právě tuto osvědčenou technologii detekce překážek budou zákazníci Neonode v automobilovém průmyslu integrovat do head-up zobrazovacích jednotek.
„Naše progresivní technologie zForce, kterou používáme v globálním HMI více než 20 let, se nyní používá k poskytování klíčových bezpečnostních funkcí pro průhledové displeje.“ sdíleno Per Nohlert. “Naše současná jednání s dodavateli automobilů Tier 1 brzy vyústí v dokonalejší návrhy rozhraní díky vyšší spolehlivosti.”
Více informací
Kontaktujte nás a promluvte si s naším týmem odborníků o vlastních řešeních detekce obstrukce HUD Neonode nebo si stáhněte naši bezplatnou brožuru HUD.
