中國汽車市場抬頭顯示現(xiàn)狀探究

張桂偉 姜立軍

摘 要：抬頭顯示又稱平視顯示，廣覆應(yīng)用于航天交通工具，目前汽車工業(yè)中也得到一定程度的普及。本文針對中國市場的抬頭顯示配置情況做了調(diào)查統(tǒng)計，分別羅列了不同種類抬頭顯示界面，并指出相應(yīng)的不足之處，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了抬頭顯示界面設(shè)計存在的問題，最后對抬頭顯示界面形式的認知研究提出展望。

關(guān)鍵詞：汽車;抬頭顯示;界面設(shè)計

HUD（Head Up Display）名為抬頭顯示，或稱平視顯示，是當代汽車上出現(xiàn)的一種新型的車載信息顯示設(shè)備。區(qū)別于現(xiàn)有的儀表盤，由于抬頭顯示位于儀表臺上，駕駛者讀取信息處于抬頭狀態(tài)，因此得名抬頭顯示。對應(yīng)地，現(xiàn)有的汽車儀表盤則被稱為低頭顯示HDD（Head Down Display）。

汽車駕駛過程中，駕駛員駕駛汽車事件屬于主要任務(wù)，而一系列相應(yīng)輔助駕駛的任務(wù)被稱為次級任務(wù)，如低頭讀取儀表盤數(shù)據(jù)的過程。駕駛員具有有限的認知資源，視覺資源和動作資源，在主要任務(wù)和次級任務(wù)中都需要被占用。駕駛員在駕駛汽車過程中，眼睛需要長時間停留在車前方的道路上，對實時路況進行判斷，同時頭部保持一定的仰角便于觀察。因此當駕駛員讀取儀表盤數(shù)據(jù)時，低頭動作的閱讀會占用駕駛者有限的認知資源，視覺資源和動作資源，造成短暫的駕駛分心行為。假設(shè)一輛汽車正在高速公路上行駛，在低頭-閱讀-抬頭三個動作的過程中造成的駕駛分心所占用的時間里車輛已經(jīng)向前行駛一定距離，具有較大的安全隱患。

當人向水平方向觀察時，人眼的視野在水平向上35度和水平向下75度間的范圍之間，實際觀察角度在水平向上和水平向下2度之間，能夠迅速感知到視野內(nèi)物體變化的視野在水平向上和水平向下15度之間。由于抬頭顯示相比于儀表盤更加靠近駕駛員的視線，駕駛員在讀取抬頭顯示的數(shù)據(jù)時不需要做明顯的低頭動作就能獲得駕駛信息，可有效的減少動作資源和視覺資源占用造成的動作分心和視覺分心車型。

然而作為一種新型的車載設(shè)備，目前國內(nèi)普及率相當?shù)?，同時缺乏相關(guān)研究，因此形式五花八門，使用界面各不相同。抬頭顯示缺乏相應(yīng)的認知資源占用引起的認知分心的相關(guān)研究，缺乏表準和科學的抬頭顯示設(shè)計規(guī)范和準則。

1中國市場抬頭顯示的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)常見的抬頭顯示從配置上來劃分有汽車配備和外部加裝兩種;從顯示形式上來劃分有前擋風玻璃投影和反射板投影兩種。目前國內(nèi)自身配備有抬頭顯示的車型還很少，抬頭顯示的配置更多是基于車型的市場定位的考慮而非安全駕駛相關(guān)的因素。

1.1 中國市場抬頭顯示的配置現(xiàn)狀

本文對2015年中國汽車市場中121個汽車品牌，802種車型進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)只有43種車型攜帶或可加裝抬頭顯示設(shè)備，而在這43種車型中只有部分車型本身攜帶抬頭顯示，其余則為選擇加裝。攜帶或可加裝抬頭顯示設(shè)備的車型占中國汽車市場上車型的0.51%，數(shù)量十分稀少，抬頭顯示普及程度低。同時攜帶或可加裝抬頭顯示設(shè)備的車型大多屬于中高檔車型，從表中可以看出來各大汽車廠商在考慮汽車是否加裝抬頭顯示時更多的是出于對提高車型附加價值的考慮而不是行車安全得考慮。因此在目前的市場上，抬頭顯示顯示更多體現(xiàn)的是附加價值，而不是安全駕駛價值。

1.2 中國市場抬頭顯示的種類

目前，抬頭顯示分為各大汽車品牌自發(fā)研制的本身攜帶型抬頭顯示和各種汽車配件公司或者電子產(chǎn)品公司研制的配件型抬頭顯示兩種。而不同廠商所研制生產(chǎn)的抬頭顯示界面更是五花八門。

1.2.1 本身攜帶型抬頭顯示界面

圖1所示，是一些汽車攜帶抬頭顯示的界面形式。不同品牌的抬頭顯示界面形式截然不同，顯示的信息內(nèi)容也各異，顏色單調(diào)，文字量較多，圖形較小。這種形式的界面難以高效傳達所示信息，同時預(yù)警效果不明顯，人機交互界面形式有待改善。

圖1 部分汽車攜帶抬頭顯示的界面形式

1.2.2 配件型抬頭顯示界面

如圖2，是一些配件型抬頭顯示的界面形式。可以看出這些界面同樣存在顏色單一，內(nèi)容復(fù)雜的問題，除此之外，字體使用不合理會影響信息閱讀的高效性，界面中大量的信息，不合理的排布，使得顯示信息不具有很高的辨識性。

圖2 部分配件型抬頭顯示的界面形式

2 現(xiàn)階段抬頭顯示存在的問題

目前國內(nèi)抬頭顯示的配置是基于附加價值體現(xiàn)的考慮而存在的，雖然已經(jīng)有了大量的研究顯示抬頭顯示對減少動作分心和視覺分心上起到了很好的輔助作用，但是由于研究依然不夠全面，抬頭顯示的界面設(shè)計研究匱乏，導(dǎo)致抬頭顯示界面設(shè)計五花八門。比如，手機發(fā)展中nokia主導(dǎo)市場的時代一樣，當時的各大手機品牌也是各自研發(fā)各自的手機界面，并沒有一個符合人機工程學，人機心理學的標準存在，而自手機發(fā)展到今天，這方面的研究已經(jīng)比較完善。抬頭顯示研究缺乏認知分心方面的研究。

抬頭顯示作為減少駕駛分心，提高駕駛安全性的設(shè)備，目前缺乏對認真資源占用導(dǎo)致的認知分心的研究。這主要體現(xiàn)在兩個方面：一是抬頭顯示界面應(yīng)該顯示什么樣的信息，顯示多少信息;二是如何有側(cè)重的顯示不同的信息。

在汽車內(nèi)部與駕駛者產(chǎn)生信息交互的界面有HUD，HDD，HCS，CS四種，其中HUD的使用效果最好。抬頭顯示更多地是顯示與駕駛本身最為密切相關(guān)的信息，因此抬頭顯示并不適合顯示諸如媒體工具等信息。和駕駛本身相關(guān)的信息包含了車速，轉(zhuǎn)速，各類警示信息，水溫，燃油量，機油量，各種車載燈光，油耗，導(dǎo)航，娛樂，車況等，但并不是所有的信息都需要在駕駛過程中顯示，也并不是所有信息都對駕駛安全本身起到輔助作用。過少的信息不足以提高駕駛安全性，太多的信息則會大量占用駕駛者的視覺資源和認知資源，不利于駕駛?cè)蝿?wù)的進行。如何劃分車載信息，顯示哪些車載信息對于提高駕駛安全性，降低駕駛分心，是現(xiàn)在抬頭顯示研究應(yīng)該要解決的一個問題。

抬頭顯示實時顯示與安全相關(guān)的一些車載信息時，駕駛員需要及時獲取和駕駛安全相關(guān)的信息來避免一些安全危險行為，同時，駕駛員需要獲取多于一個的車載信息，因此信息顯示應(yīng)當具有先后級的關(guān)系。比如，汽車超速，抬頭顯示應(yīng)如何顯示超速提醒，才能讓駕駛員第一時間內(nèi)接收到超速提示信息;再如， 抬頭顯示顯示警示駕駛者超速的時候，汽車的ABS出現(xiàn)了故障，抬頭顯示應(yīng)以何種形式顯現(xiàn)，可以讓駕駛者首先認知到超速情況，其次認知到ABS故障，并且在較短的時間內(nèi)同時完成這兩個認知任務(wù)而不產(chǎn)生多余的認真負荷，不出現(xiàn)認知障礙。因此抬頭顯示如何有側(cè)重的顯示不同車載信息應(yīng)該是現(xiàn)在抬頭顯示研究要解決的另一個大問題。

3 結(jié)語

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，抬頭顯示逐漸走進人們的視野，在安全駕駛上也發(fā)揮著越來越多的作用。抬頭顯示自身具有的降低動作分心和視覺分心的優(yōu)勢已經(jīng)讓其在輔助駕駛安全方面體現(xiàn)出了極高的價值。抬頭顯示的認知性研究是現(xiàn)階段抬頭顯示研究的薄弱部分，抬頭顯示需要給駕駛者提供一目了然的，適量的，適當?shù)男畔?，才能有效輔助駕駛過程。解決抬頭顯示應(yīng)當顯示什么信息，如何顯示信息的問題，在降低認真分心，輔助駕駛安全方面具有更為深淵的意義。

參考文獻：

[1] 程宇紅.基于雙單片機控制的電子顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].岳陽師范學院學報： 自然科學版.2001（03）：74-76.

[2] 沈榮，錢建生，劉富強，等.平頂山市選煤廠實時多屏LED顯示系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計[J].電氣自動化.2000（03）：34-36.

[3] 王澤芳，梁志坤，鄧龍軍.高分辨率LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].廣東工業(yè)大學學報.2002（03）：30-33.

[4] 李天甲.磁性顯示系統(tǒng)設(shè)想[J].電子制作.2003（11）：63.

[5] 劉文軍.拼接顯示系統(tǒng)的信號級聯(lián)鏈路及通訊系統(tǒng)設(shè)計[J].硅谷.

2012（07）：60-61.

[6] 蔡誼.一種雷情錄報顯示系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].現(xiàn)代防御技術(shù).2000（03）：

49-51.

[7] 杭蘭心.彩色平視顯示系統(tǒng)[J].電光與控制.1989（01）：23-27.

[8] 陳小鵬，黃允千，王俊秋.SMS在LED顯示系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].上海海事大學學報.2004（03）：71-75.

[9] 陳浩.車載平視顯示器HUD系統(tǒng)[J].輕型汽車技術(shù).2009（Z2）：34-35.

[10] 黃春梅.汽車電器電磁干擾及防護的探討[J].廣西工學院學報.

2011（01）：52-54.

[11] 陳育中.霍爾傳感器測速系統(tǒng)的設(shè)計[J].科學技術(shù)與工程.2010

（30）：7529-7532.

[12] 李月恩，王震亞，李大可.感性工程學理論研究及產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用[J].武漢理工大學學報.2010（06）：168-172.

[13] 鄒春莉，周倩，馬建設(shè).微型投影儀發(fā)展概論[J].記錄媒體技術(shù).

2009（06）：49-51.

[14] 邵顯濤，陳明，李俊.基于霍爾傳感器電機轉(zhuǎn)速的單片機測量[J].電子測試.2008（12）：46-48.

[15] 邵顯濤，陳明，李俊.基于霍爾傳感器電機轉(zhuǎn)速的單片機測量[J].國外電子測量技術(shù).2008（10）：29-31.

[16] 許祖彥.激光顯示——新一代顯示技術(shù)[J].激光與紅外.2006（S1）：

737-741.

[17] 丁寧，范玉鋒，牛剛.表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器件綜述[J].真空電子技術(shù).2007（02）：15-18.

[18] 錢慰宗.顯示器件綜述[J].計算機應(yīng)用.2006（08）：1963-1967.

[19] 李真芳，李世雄.MC34063在嵌入式電源設(shè)計中的應(yīng)用[J].國外電子元器件.2005（06）：73-74.

[20] 陳維.傳感器在汽車轉(zhuǎn)速測量中的應(yīng)用及故障診斷[J].浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院學報.2005（02）：80-84.

[21] 代康偉，張炳力.車用傳感器技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.

2007（36）：6-7.

[22] 高文敏.傳感器在汽車電噴發(fā)動機中的故障自診斷[J].現(xiàn)代零部件.2006（09）：94-96.

[23] 趙建飛.電子汽車衡器的故障診斷和處理[J].淮北職業(yè)技術(shù)學院學報.2004（04）：90.