Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о военной и автомобильной технике. Чтобы узнать о его использовании в играх, см. HUD (видеоигры) .
HUD F / A-18 Hornet

Проекционный дисплей или головки вверх дисплей , [1] также известен как HUD ( / ч ʌ д / ), является любым прозрачным дисплеем , который представляет данные , не требуя пользователь смотреть от их обычных точек зрения. Название происходит от того, что пилот может просматривать информацию с головой, расположенной «вверх» и смотрящей вперед, вместо того, чтобы смотреть под углом вниз, глядя на нижние приборы. У HUD также есть преимущество, заключающееся в том, что глазам пилота не нужно перефокусироваться, чтобы видеть снаружи после просмотра оптически более близких инструментов.

Хотя изначально они были разработаны для военной авиации, теперь HUD используются в коммерческих самолетах, автомобилях и других (в основном профессиональных) приложениях.

Обзор [ править ]

ИЛС, установленный на реактивном учебно-тренировочном самолете PZL TS-11 Iskra, с сумматором стеклянных пластин и выпуклой коллимирующей линзой непосредственно под ним

Типичный HUD содержит три основных компонента: блок проектора , объединитель и компьютер для создания видео . [2]

Проекционный блок в типичном HUD представляет собой установку оптического коллиматора : выпуклая линза или вогнутое зеркало с электронно-лучевой трубкой , светодиодным дисплеем или жидкокристаллическим дисплеем в фокусе. Эта установка (конструкция, которая существует с момента изобретения рефлекторного прицела в 1900 году) создает изображение, в котором свет коллимирован , то есть фокусная точка воспринимается как находящаяся на бесконечности.

Объединитель, как правило, представляет собой наклонный плоский кусок стекла ( разделитель луча ), расположенный непосредственно перед зрителем, который перенаправляет проецируемое изображение от проектора таким образом, чтобы одновременно видеть поле обзора и проецируемое изображение бесконечности. . Комбайнеры могут иметь специальные покрытия, которые отражают монохроматический свет, проецируемый на них из блока проектора, при этом позволяя проходить свету с другими длинами волн . В некоторых оптических схемах объединители могут также иметь изогнутую поверхность для перефокусировки изображения от проектора.

Компьютер обеспечивает интерфейс между HUD (т. Е. Проекционным блоком) и системами / данными, которые должны отображаться, и генерирует изображения и символы, которые должны отображаться проекционным блоком.

Типы [ править ]

Помимо фиксированного HUD, существуют также головные дисплеи (HMD). Они включают в себя шлемы-дисплеи (оба сокращенно HMD), формы HUD, которые имеют элемент дисплея, который перемещается в зависимости от ориентации головы пользователя.

Многие современные истребители (например, F / A-18 , F-16 и Eurofighter ) используют одновременно HUD и HMD. F-35 Lightning II был разработан без ИЛС, полагаясь исключительно на ГМД, что делает его первым современный военный истребитель не имеет фиксированного HUD.

Поколения [ править ]

HUD разделены на четыре поколения, отражающие технологию, используемую для создания изображений.

  • Первое поколение - используйте ЭЛТ для создания изображения на люминофорном экране, имея недостаток в том, что люминофорное покрытие экрана со временем ухудшается. Большинство работающих сегодня HUD относятся к этому типу.
  • Второе поколение - используйте твердотельный источник света, например светодиод , который модулируется ЖК-экраном для отображения изображения. Эти системы не выгорают и не требуют высоких напряжений систем первого поколения. Эти системы есть на коммерческих самолетах.
  • Третье поколение - используйте оптические волноводы для создания изображений непосредственно в комбайнере, а не используйте систему проецирования.
  • Четвертое поколение - используйте сканирующий лазер для отображения изображений и даже видеоизображений на чистом прозрачном носителе.

Внедряются новые технологии формирования изображений на микродисплеях, включая жидкокристаллический дисплей (LCD), жидкий кристалл на кремнии (LCoS), цифровые микрозеркала (DMD) и органические светоизлучающие диоды (OLED).

История [ править ]

Продольный разрез базового рефлекторного прицела (немецкий Revi C12 / A, 1937 г.).
HUD второго пилота самолета C-130J

HUD произошли от рефлекторного прицела , технологии оптического прицела без параллакса , использовавшейся до Второй мировой войны для военных истребителей . [3] В гироскопический прицел добавлена сетка, которая перемещается в зависимости от скорости и угловой скорости поворота, чтобы определить количество упреждения, необходимое для попадания в цель при маневрировании.

В начале 1940-х гг. Исследовательский центр телекоммуникаций (TRE), отвечающий за разработку радаров в Великобритании , обнаружил, что летчики ночных истребителей Королевских ВВС (RAF) с трудом реагируют на устные инструкции оператора радара при приближении к своей цели. . Они экспериментировали с добавлением второго радиолокационного дисплея для пилота, но обнаружили, что им трудно смотреть вверх с освещенного экрана в темное небо, чтобы найти цель. В октябре 1942 года они успешно совместили изображение с радара с проекцией своего стандартного GGS Mk. II гироскопический прицел на плоскую поверхность ветрового стекла, а затем и в самом прицеле. [4]Ключевым обновлением стал переход от оригинального AI Mk. IV РЛС СВЧ диапазона AI Mk. Радар VIII обнаружен на ночном истребителе de Havilland Mosquito . Этот набор создавал искусственный горизонт, который еще больше облегчал полет вверх. [ необходима цитата ]

В 1955 году Управление военно-морских исследований и разработок ВМФ США провело некоторые исследования с макетом концептуального блока HUD вместе с контроллером боковой ручки в попытке облегчить бремя пилота, управляющего современным реактивным самолетом, и сделать приборы менее сложными во время полета. Хотя их исследования никогда не применялись ни в одном из самолетов того времени, созданный ими примитивный макет HUD обладал всеми характеристиками современных современных HUD. [5]

Затем технология HUD была усовершенствована Королевским флотом на корабле Buccaneer , прототип которого впервые поднялся в воздух 30 апреля 1958 года. Самолет был разработан для полетов на очень малых высотах на очень высоких скоростях и сбрасывания бомб в боях, продолжающихся секунды. Таким образом, у пилота не было времени отрывать взгляд от приборов на бомбовый прицел. Это привело к концепции «ударного прицела», который сочетал бы высоту, скорость полета и прицел с пушкой / бомбардировкой в ​​одном дисплее, похожем на оружейный прицел. Между сторонниками нового дизайна HUD и сторонниками старого электромеханического прицела шла ожесточенная конкуренция, причем HUD описывался как радикальный и даже безрассудный вариант.

Подразделение авиации Министерства обороны Великобритании спонсировало разработку ударного прицела. Royal Aircraft Создание (РАЭ) спроектировало оборудование и самое раннее использование термина «лобовой-дисплей» можно отнести к этому времени. [6] Производственные единицы были построены Rank Cintel , и система была впервые интегрирована в 1958 году. Бизнес Cintel HUD был передан Elliott Flight Automation, а Buccaneer HUD был изготовлен и доработан, продолжая до версии Mark III с всего произведено 375 систем; Королевский флот присвоил ему звание «установил и забыл», и он все еще находился на вооружении почти 25 лет спустя. BAE Systems, как преемник Elliotts через GEC-Marconi Avionics, таким образом, претендует на первый в мире проекционный дисплей, находящийся в эксплуатации. [7] Аналогичная версия, в которой режимы бомбометания были заменены режимами ракетной атаки, была частью HUD AIRPASS, установленного на English Electric Lightning с 1959 года.

В Соединенном Королевстве вскоре было отмечено, что пилоты, летающие с новыми прицелами, стали лучше управлять своими самолетами. [ необходима цитата ] В этот момент HUD расширил свое предназначение за пределы оружия, направленного на общее пилотирование. В 1960-х годах французский летчик-испытатель Гилберт Клопфштейн создал первый современный HUD и стандартизированную систему символов HUD, чтобы пилотам нужно было изучить только одну систему и им было легче переходить между самолетами. Современный HUD, используемый в правилах полета по приборам для захода на посадку, был разработан в 1975 году. [8] Клопфштайн впервые применил технологию HUD в военных истребителях и вертолетах., чтобы централизовать критически важные полетные данные в поле зрения пилота. Этот подход был направлен на повышение эффективности сканирования пилота и уменьшение «насыщенности задач» и информационной перегрузки .

Затем использование HUD расширилось за пределы военной авиации. В 1970-х годах HUD был представлен в коммерческой авиации, а в 1988 году Oldsmobile Cutlass Supreme стал первым серийным автомобилем с лобовым дисплеем.

Еще несколько лет назад самолеты Embraer 190, Saab 2000, Boeing 727 и Boeing 737 Classic (737-300 / 400/500) и Next Generation (серии 737-600 / 700/800/900) были единственными коммерческими пассажирскими самолетами. Самолет доступен с HUD. Однако эта технология становится все более распространенной в самолетах, таких как Canadair RJ , Airbus A318 и некоторых бизнес-джетах с дисплеями. HUD стали стандартным оборудованием Boeing 787 . [9] Кроме того, семейства Airbus A320, A330, A340 и A380 в настоящее время проходят процесс сертификации для HUD. [10] HUD были также добавлены к орбитальному аппарату Space Shuttle .

Факторы дизайна [ править ]

При разработке HUD взаимодействуют несколько факторов:

  • Поле зрения - также "FOV", указывает угол (ы), как по вертикали, так и по горизонтали, под глазами пилота, под которым объединитель отображает символы.по отношению к внешнему виду. Узкий угол обзора означает, что вид (например, взлетно-посадочной полосы) через сумматор может включать мало дополнительной информации за пределами периметра среды взлетно-посадочной полосы; в то время как широкий угол обзора обеспечит «более широкий» обзор. Для авиационных применений основное преимущество широкого поля зрения состоит в том, что самолет, приближающийся к ВПП при боковом ветре, может все еще иметь видимость ВПП через сумматор, даже если самолет направлен далеко от порога ВПП; тогда как с узким полем обзора взлетно-посадочная полоса будет «за краем» комбайнера, вне поля зрения HUD. Поскольку человеческие глаза разделены, каждый глаз получает свое изображение. Изображение на HUD доступно для просмотра одним или обоими глазами, в зависимости от технических и бюджетных ограничений в процессе проектирования.Современные ожидания таковы, что оба глаза видят одно и то же изображение, другими словами, «бинокулярное поле зрения (FOV)».
  • Коллимация - проецируемое изображение коллимируется, благодаря чему световые лучи параллельны. Поскольку лучи света параллельны, линза человеческого глаза фокусируется на бесконечности, чтобы получить четкое изображение. Коллимированные изображения на объединителе HUD воспринимаются как существующие на оптической бесконечности или близкой к ней.. Это означает, что глаза пилота не нуждаются в перефокусировке для просмотра внешнего мира и дисплея HUD - изображение кажется «где-то там», перекрывая внешний мир. Эта функция имеет решающее значение для эффективных HUD: отсутствие необходимости перефокусировки между отображаемой HUD символической информацией и внешним миром, на который эта информация накладывается, является одним из основных преимуществ коллимированных HUD. Это дает HUD особое внимание при выполнении критических с точки зрения безопасности и сроков маневров, когда несколько секунд, которые нужны пилоту, чтобы перефокусироваться в кабине, а затем вернуться наружу, очень важны: например, на заключительных этапах посадки. . Таким образом, коллимация является основной отличительной чертой высокопроизводительных HUD и отличает их от систем потребительского качества, которые, например,просто отражать неколлимированную информацию от лобового стекла автомобиля (заставляя водителей переориентировать и отвлечь внимание от дороги впереди).
  • Окошко - оптический коллиматор создает цилиндр параллельного света, поэтому изображение на экране можно увидеть только тогда, когда глаза зрителя находятся где-то внутри этого цилиндра, трехмерной области, называемой окном движения головы или окном . Современные наглазники HUD обычно имеют размер примерно 5 поперечных на 3 вертикальных и 6 продольных дюймов. Это дает наблюдателю некоторую свободу движений головы, но движение слишком далеко вверх / вниз или влево / вправо приведет к тому, что дисплей исчезнет с края коллиматора, а перемещение слишком далеко назад приведет к обрезанию по краю ( виньетка ). Пилот может видеть весь дисплей, пока один из глаз находится внутри окуляра. [11]
  • Яркость / контрастность. Дисплеи имеют настройки яркости и контрастности для учета окружающего освещения, которое может широко варьироваться (например, от ярких облаков до безлунной ночи и минимально освещенных полей).
  • Прицеливание - компоненты HUD самолета очень точно выровнены по трем осям самолета - процесс, называемый осевым прицелом,  так что отображаемые данные обычно соответствуют действительности с точностью ± 7,0  миллирадиан (± 24  угловые минуты ) и могут варьироваться в зависимости от поля обзора HUD. . В этом случае слово «согласовать» означает: «когда объект проецируется на объединитель, и фактический объект виден, они будут выровнены». Это позволяет дисплею с большой точностью показывать пилоту, где находится искусственный горизонт , а также прогнозируемый путь самолета. Когда улучшенное зрениеиспользуется, например, отображение огней ВПП совмещается с фактическими огнями ВПП, когда становятся видимыми настоящие огни. Прицеливание выполняется в процессе сборки самолета, а также может выполняться в полевых условиях на многих самолетах. [8]
  • Масштабирование - отображаемое изображение (траектория полета, масштабирование по тангажу и рысканью и т. Д.) Масштабируется, чтобы представить пилоту изображение, которое накладывается на внешний мир в точном соотношении 1: 1. Например, объекты (такие как порог взлетно-посадочной полосы), которые находятся на 3 градуса ниже горизонта, если смотреть из кабины, должны отображаться с индексом -3 градуса на дисплее HUD.
  • Совместимость - компоненты HUD разработаны для совместимости с другой авионикой, дисплеями и т. Д.

Самолет [ править ]

В авиационных системах авионики HUD обычно работают от двух независимых резервированных компьютерных систем. Они получают данные непосредственно от датчиков ( статических , гироскопических , навигационных и т. Д.) На борту самолета и выполняют свои собственные вычисления, а не получают ранее вычисленные данные от бортовых компьютеров. На других самолетах (например, Boeing 787) расчет наведения HUD для взлета в условиях низкой видимости (LVTO) и захода на посадку в условиях низкой видимости осуществляется тем же компьютером управления полетом, который управляет автопилотом. Компьютеры интегрированы с системами самолета и позволяют подключаться к нескольким различным шинам данных, таким как ARINC 429 , ARINC 629 и MIL-STD-1553 . [8]

Отображаемые данные [ редактировать ]

Типичные HUD самолета отображают указатели скорости , высоты , линии горизонта , курса , поворота / крена и скольжения / заноса . Эти инструменты являются минимумом, требуемым 14 CFR Part 91. [12]

Другие символы и данные также доступны в некоторых HUD:

  • символ линии визирования или ватерлинии - фиксируется на дисплее и показывает, куда на самом деле указывает нос самолета.
  • вектор траектории полета (FPV) или символ вектора скорости - показывает, куда летит самолет на самом деле, а не просто туда, куда он направлен, как в случае визирования. Например, если самолет наклоняется , но снижается, что может произойти в полете с большим углом атаки или в полете по падающему воздуху, то символ FPV будет ниже горизонта, даже если символ визирования находится над горизонтом. Во время захода на посадку и посадки пилот может выполнить заход, удерживая символ FPV под желаемым углом снижения и точкой приземления на взлетно-посадочной полосе.
  • индикатор ускорения или энергетическая метка - обычно слева от символа FPV, он находится над ним, если дрон ускоряется, и под символом FPV при замедлении.
  • индикатор угла атаки - показывает угол крыла относительно воздушного потока, часто отображается как «α» .
  • навигационные данные и символы - для заходов на посадку и посадки системы управления полетом могут предоставлять визуальные подсказки на основе навигационных средств, таких как система посадки по приборам или расширенная глобальная система позиционирования, такая как система расширения зоны действия . Обычно это круг, который помещается внутри символа вектора траектории полета. Пилоты могут лететь по правильной траектории, «летя» к сигналу наведения.

С момента появления на HUD символы FPV и ускорения становятся стандартными на дисплеях с опущенным экраном (HDD). Фактическая форма символа FPV на жестком диске не стандартизирована, но обычно представляет собой простой рисунок самолета, такой как круг с двумя короткими наклонными линиями (180 ± 30 градусов) и «крылья» на концах нисходящей линии. Удерживание FPV на горизонте позволяет пилоту выполнять горизонтальные повороты под разными углами крена.

Специальные приложения для военных самолетов [ править ]

FA-18 HUD во время имитационного воздушного боя

В дополнение к общей информации, описанной выше, военные приложения включают данные о системе вооружения и датчиках, такие как:

  • Индикатор целеуказания (TD) - помещает сигнал над воздушной или наземной целью (который обычно получается из данных радара или инерциальной навигационной системы ).
  • V c - скорость сближения с целью.
  • Дальность - до цели, путевой точки и т. Д.
  • Линия визирования искателя оружия или датчика - показывает, куда направлен искатель или датчик.
  • статус оружия - включает тип и количество выбранного оружия, доступное, вооружение и т. д.

Подходы и посадки вертикального взлета и посадки [ править ]

В течение 1980-х годов военные опробовали использование HUD на самолетах с вертикальным взлетом и посадкой (VTOL) и коротким взлетом и посадкой (STOL). Формат HUD был разработан в исследовательском центре NASA Ames Research Center, чтобы предоставить пилотам самолетов V / STOL полную информацию для управления полетом и управления полетами в зоне аэродрома категории III C. Это включает в себя широкий спектр полетов, от полетов КВП на наземных взлетно-посадочных полосах до операций вертикального взлета и посадки на авианосцах.. Основными особенностями этого формата отображения являются объединение информации о траектории полета и наведении по преследованию в узкое поле зрения, легко усваиваемое пилотом с одного взгляда, а также наложение информации о вертикальной и горизонтальной обстановке. Дисплей является производным от удачной конструкции, разработанной для обычных транспортных самолетов. [13]

Специальные приложения для гражданских самолетов [ править ]

Кабина Gulfstream GV НАСА с дисплеем системы синтетического зрения. Комбайнер HUD находится перед пилотом (над ним установлен проектор). Этот комбайнер использует изогнутую поверхность для фокусировки изображения.

Использование проекционных дисплеев позволяет коммерческим самолетам существенно гибко выполнять свои операции. Были утверждены системы, позволяющие выполнять взлеты и посадки в условиях ограниченной видимости, а также выполнять посадку и выкатывание по категории III A. [14] [15] [16] Исследования показали, что использование HUD во время приземления уменьшает боковое отклонение от средней линии во всех условиях посадки, хотя точка приземления вдоль средней линии не изменяется. [17]

Для авиации общего назначения MyGoFlight ожидает получить STC и продавать свой SkyDisplay HUD за 25000 долларов без установки для одного поршневого двигателя, как Cirrus SR22 и других, для Cessna Caravans или однодвигательных турбовинтовых двигателей Pilatus PC-12 : от 5 до 10% от стоимости Стоимость традиционного HUD, хотя и неконформна , не соответствует в точности внешней местности. [18] Полетные данные с планшетного компьютера можно проецировать на HUD Epic Optix Eagle 1 за 1800 долларов. [19]

Усовершенствованные системы обзора полета [ править ]

тепловизионное изображение, просматриваемое на проекционном дисплее
Основная статья: Улучшенная система обзора полета

В более продвинутых системах, таких как Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) пометило «Улучшенная система обзора полета» [20], реальное визуальное изображение может быть наложено на объединитель. Обычно инфракрасная камера (одно- или многодиапазонная) устанавливается в носовой части самолета для отображения пилотному изображению. «EVS Enhanced Vision System» - это общепринятый термин, который FAA решило не использовать, потому что «FAA считает, что [его] можно спутать с определением системы и эксплуатационной концепцией, содержащимися в 91.175 (l) и (m)» [20]В одной установке EVS камера фактически установлена ​​наверху вертикального стабилизатора, а не «как можно ближе к положению глаз пилота». Однако при использовании с HUD камера должна быть установлена ​​как можно ближе к точке взгляда пилота, поскольку ожидается, что изображение будет "накладываться" на реальный мир, когда пилот смотрит через сумматор.

«Регистрация», или точное наложение изображения EVS на изображение реального мира, - это одна из особенностей, тщательно изученных властями перед утверждением EVS на основе HUD. Это из-за важности соответствия HUD реальному миру.

Хотя дисплей EVS может сильно помочь, FAA только смягчило правила эксплуатации [21], чтобы самолет с EVS мог выполнять заход на посадку по КАТЕГОРИИ I до минимумов КАТЕГОРИИ II . Во всех остальных случаях летный экипаж должен соблюдать все визуальные ограничения «без посторонней помощи». (Например, если видимость на взлетно-посадочной полосе ограничена из-за тумана, даже если EVS может обеспечить четкое визуальное изображение, нецелесообразно (или законно) маневрировать самолетом, используя только EVS, ниже 100 футов над уровнем земли.)

Системы синтетического зрения [ править ]

Дисплей системы синтетического зрения
Основная статья: система синтетического зрения

Системы HUD также разрабатываются для отображения графического изображения системы синтетического зрения (SVS), в котором используются высокоточные базы данных навигации, ориентации, высоты и местности для создания реалистичных и интуитивно понятных представлений о внешнем мире. [22] [23] [24]

На первом изображении SVS, показанном справа, сразу видимые индикаторы включают ленту воздушной скорости слева, ленту высоты справа и дисплеи поворота / крена / скольжения / заноса вверху в центре. Символ визирования (-v-) находится в центре, а прямо под ним - символ вектора траектории полета (FPV) (круг с короткими крыльями и вертикальным стабилизатором). Линия горизонта проходит через дисплей с изломом в центре, а непосредственно слева находятся числа под углом ± 10 градусов с короткой линией под углом ± 5 градусов (линию +5 ​​градусов легче увидеть), которые, наряду с линия горизонта показывает тангаж самолета. В отличие от этого цветного изображения SVS на основном индикаторе полета, SVS, отображаемый на HUD, является монохромным, то есть, как правило, в оттенках зеленого.

Изображение показывает самолет с горизонтальным расположением крыльев (т. Е. Символ вектора траектории полета является плоским относительно линии горизонта, а на индикаторе поворота / крена отсутствует крен). Скорость полета - 140 узлов, высота - 9450 футов, курс - 343 градуса (число под индикатором поворота / крена). При внимательном рассмотрении изображения виден маленький фиолетовый кружок, который немного смещен от вектора траектории полета в правый нижний угол. Это сигнал наведения, поступающий от системы управления полетом. После стабилизации на подходе, этот фиолетовый символ должен быть сосредоточен в пределах от FPV.

Рельеф полностью генерируется компьютером из базы данных рельефа с высоким разрешением.

В некоторых системах SVS вычисляет текущую траекторию полета самолета или возможную траекторию полета (на основе модели летательных аппаратов, текущей энергии самолета и окружающей местности), а затем окрашивает любые препятствия в красный цвет, чтобы предупредить экипаж. Такая система могла бы помочь предотвратить крах American Airlines Flight 965 в гору в декабре 1995 года [ править ]

В левой части дисплея находится уникальный символ SVS в виде фиолетовой уменьшающейся вбок лестницы, который продолжается в правой части дисплея. Две линии определяют «туннель в небе». Этот символ определяет желаемую траекторию полета самолета в трех измерениях. Например, если пилот выбрал аэропорт слева, то этот символ будет изгибаться влево и вниз. Если пилот удерживает вектор траектории полета рядом с обозначением траектории, аппарат будет лететь по оптимальной траектории. Этот путь будет основан на информации, хранящейся в базе данных системы управления полетами, и будет показывать одобренный FAA подход для этого аэропорта.

Туннель в небе также может сильно помочь пилоту, когда требуется более точный четырехмерный полет, например, уменьшенные требования к вертикальному или горизонтальному разрешению в требуемых навигационных характеристиках (RNP). В таких условиях пилоту дается графическое изображение того, где летательный аппарат должен находиться и куда он должен двигаться, вместо того, чтобы пилот должен мысленно интегрировать высоту, скорость полета, курс, энергию, долготу и широту, чтобы правильно управлять самолетом. [25]

Танки [ править ]

В середине 2017 года Армия обороны Израиля начнет испытания Elbit Iron Vision, первого в мире шлемофона для танков. Израильская компания Elbit, разработавшая шлемофонную систему отображения для F-35 , планирует, что Iron Vision будет использовать несколько внешних камер для проецирования 360-градусного обзора окружающей среды танка на установленные на шлемах забралы членов экипажа. Это позволяет членам экипажа оставаться внутри танка, не открывая люки, чтобы видеть снаружи. [26]

Автомобили [ править ]

Основная статья: Автомобильный проекционный дисплей
HUD в BMW E60
Зеленая стрелка на лобовом стекле в верхней части этой фотографии - это проекционный дисплей Toyota Prius 2013 года выпуска . Он переключается между стрелкой инструкции GPS- навигации и спидометром. Стрелка будет двигаться вперед по мере приближения к повороту. Изображение проецируется без использования стеклопакетов.

Эти дисплеи становятся все более доступными в серийных автомобилях и обычно содержат дисплеи спидометра , тахометра и навигационной системы . Информация ночного видения также отображается через HUD на некоторых автомобилях. В отличие от большинства HUD, используемых в самолетах, автомобильные проекционные дисплеи не свободны от параллакса.

Также существуют дополнительные системы HUD, проецирующие дисплей на объединитель стекол, установленный над или под лобовым стеклом, или использующие само лобовое стекло в качестве сумматора.

В 2012 году корпорация Pioneer представила систему навигации HUD, которая заменяет солнцезащитный козырек со стороны водителя и визуально накладывает анимацию на условия впереди; форма дополненной реальности (AR) . [27] [28] Разработанный Pioneer Corporation, AR-HUD стал первым автомобильным проекционным дисплеем на вторичном рынке, в котором использовался метод сканирования прямого лазерного луча, также известный как виртуальный дисплей сетчатки глаза (VRD). Основная технология AR-HUD вовлекает миниатюрный лазерный луч дисплей сканирования , разработанный MICROVISION, Inc. . [29]

Индикаторы мотоциклетных шлемов также имеются в продаже. [30]

Электрический городской автомобиль Uniti заменит приборную панель большим HUD для отображения информации прямо на лобовом стекле . [31] Цель состоит в том, чтобы повысить безопасность, поскольку водителю не нужно отрывать глаза от дороги, чтобы посмотреть на скорость или на экран GPS. [32]

В последние годы утверждается, что обычные HUD будут заменены голографическими технологиями AR , такими как разработанные WayRay , в которых используются голографические оптические элементы (HOE). HOE обеспечивает более широкое поле зрения, уменьшая при этом размер устройства и делая решение настраиваемым для любой модели автомобиля. [33] [34] Mercedes Benz представила Head Up Display на основе дополненной реальности [35], в то время как Faurecia вложила средства в проекционный дисплей, управляемый глазами и пальцами . [36]

Использование в целях развития / экспериментов [ править ]

HUD были предложены или экспериментально разрабатываются для ряда других приложений. В вооруженных силах HUD может использоваться для наложения тактической информации, такой как данные лазерного дальномера или местоположения членов отряда, для пехотинцев . Также был разработан прототип HUD, который отображает информацию внутри очков пловца или маски аквалангиста . [37] Системы HUD, которые проецируют информацию непосредственно на сетчатку пользователя с помощью маломощного лазера ( виртуальный дисплей сетчатки ), также находятся в стадии экспериментов. [38] [39]

См. Также [ править ]

  • Акронимы и сокращения в авионике
  • Дополненная реальность
  • Взгляд в будущее
  • EyeTap
  • HUD (видеоигры)
  • Оптический дисплей на голове
  • Умные очки
  • Виртуальный ретинальный дисплей
  • Позиционное отслеживание VR
  • Носимый компьютер

Ссылки [ править ]

  1. ^ Оксфордский словарь английского языка, Ангус Стивенсон, Oxford University Press - 2010, стр. 809 (проекционный дисплей (Северная Америка, США, также хедз-ап) )
  2. ^ Фред Х. Превик; Уильям Р. Эрколайн (2004). Пространственная дезориентация в авиации . AIAA. п. 452. ISBN. 978-1-60086-451-3.
  3. ^ Д. Джаррет (2005). Инженерная кабина . Паб Ашгейт. п. 189. ISBN. 0-7546-1751-3. ISBN 9780754617518 . Проверено 14 июля 2012 . 
  4. ↑ Ян Уайт, «История радиолокатора воздушного перехвата и британского Nightfigher» , Pen & Sword, 2007, стр. 207
  5. ^ "Экран телевизора на лобовом стекле, чтобы помочь слепому полету". «Популярная механика» , март 1955 г., стр. 101.
  6. Перейти ↑ John Kim, Rupture of the Virtual , Digital Commons Macalester College, 2016, p. 54
  7. ^ Архивы Рочестерской Авионики
  8. ^ a b c Спитцер, Кэри Р., изд. «Справочник по цифровой авионике». Дисплеи Head-Up. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 2001
  9. ^ Норрис, G .; Thomas, G .; Вагнер М. и Форбс Смит К. (2005). Boeing 787 Dreamliner - новое определение полета . Международные аэрокосмические технические публикации. ISBN 0-9752341-2-9.
  10. ^ "Airbus A318 одобрен для использования в проекционном дисплее" . Airbus.com. 2007-12-03. Архивировано из оригинального 7 -го декабря 2007 года . Проверено 2 октября 2009 .
  11. ↑ Кэри Р. Спитцер (2000). Справочник по цифровой авионике . CRC Press. п. 4. ISBN 978-1-4200-3687-9.
  12. ^ "14 CFR Часть 91" . Airweb.faa.gov . Проверено 2 октября 2009 .
  13. ^ Вернон К. Меррик, Гленн Г. Фаррис и Андрейс А. Ванагс. «Индикация на лобовом стекле для применения при заходе на посадку и посадке с V / STOL». Исследовательский центр Эймса НАСА 1990 год.
  14. ^ Заказ: 8700.1 Приложение: 3 Тип бюллетеня: Справочник по летным стандартам Бюллетень для авиации общего назначения (HBGA) Номер бюллетеня: HBGA 99-16 Название бюллетеня: Разрешение категории III для эксплуатантов частей 91 и 125 с системами наведения на лобовое стекло (HGS); Дата вступления в силу LOA и операций: 8-31-99. Архивировано 1 октября 2006 г., в Wayback Machine.
  15. ^ Falcon 2000 становится первым бизнес-джетом, сертифицированным JAA и FAA категории III A; Новости онлайн-шоу Aviation Weeks, 7 сентября 1998 г.
  16. ^ «Руководство по проектированию системы HUD содержится в проекте консультативного циркуляра AC 25.1329-1X,« Утверждение систем управления полетом »от 10/12/2004» . Airweb.faa.gov . Проверено 2 октября 2009 .
  17. ^ Goteman, Ö .; Smith, K .; Деккер, С. (2007). «HUD с вектором скорости (траектории полета) снижает боковую ошибку при посадке в условиях ограниченной видимости». Международный журнал авиационной психологии . 17 (1): 91–108. DOI : 10.1080 / 10508410709336939 .
  18. ^ Мэтт Турбер (24 августа 2018 г.). "HUD для остальных из нас" . AIN онлайн .
  19. ^ Мэтт Турбер (26 декабря 2018 г.). «Этот HUD для вас» . AIN онлайн .
  20. ^ a b Министерство транспорта США / Федеральное управление гражданской авиации США - Окончательное правило: улучшенные системы обзора полета www.regulations.gov
  21. ^ 14 CFR Part 91.175, изменение 281 «Взлет и посадка по IFR»
  22. ^ «Слайд 1» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 9 марта 2008 года . Проверено 2 октября 2009 .
  23. ^ Для получения дополнительной информации см. «Оценка альтернативных концепций для полетов с синтетическим зрением и вставками изображений датчиков, проникающих в погоду во время имитации захода на посадку», NASA / TP-2003-212643. Архивировано 01 ноября 2004 г. на Wayback Machine.
  24. ^ "Нет больше летающих слепых, НАСА" . Nasa.gov. 2007-11-30 . Проверено 2 октября 2009 .
  25. ^ «Презентация PowerPoint» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 9 марта 2008 года . Проверено 2 октября 2009 .
  26. ^ ЦАХАЛ будет испытать IronVision Elbit на ОБТ Меркава Питер Фелстед, Тель-Авив - IHS Jane's Defense Weekly, 27 марта 2017 г.
  27. ^ Pioneer запускает автомобильную навигацию с дополненной реальностью, хедз-ап дисплеи Система также использует видеорегистраторы для обмена изображениями уличных условий по всей Японии. Алебастр, Джей | Computerworld | Pioneer запускает автомобильную навигацию с дополненной реальностью, отображает хедз-ап 28 июня 2013 г.
  28. ^ Уланов, Лэнс | Mashable | Дисплей Pioneer AR Heads Up расширяет вашу реальность вождения 11 января 2012 г.
  29. ^ Freeman, Champion, Madhaven - сканированные лазерные пикопроекторы: видение общей картины (с помощью небольшого устройства) http://www.microvision.com/wp-content/uploads/2014/07/OPN_Article.pdf
  30. ^ «Майк, Вернер.« Тестовое вождение HUD мотоцикла SportVue ». Мотоциклы на скоростной полосе. 8 ноября 2005 г. По состоянию на 14 февраля 2007 г.» . News.motorbiker.org. Архивировано из оригинального 30 марта 2010 года . Проверено 2 октября 2009 .
  31. ^ Uniti Швеция (2017-05-06). «Uniti встречает Шведский национальный научно-исследовательский институт дорог и транспорта» . Facebook .
  32. ^ "Сайт Uniti Sweden" .
  33. ^ «Автомобильный HUD с дополненной реальностью WayRay убедил меня, что HUD может быть лучше» . TechCrunch . Проверено 3 октября 2018 .
  34. ^ «Набор инструментов для интеллектуального вождения AR для замены GPS? - L'Atelier BNP Paribas» . L'Atelier BNP Paribas . Проверено 3 октября 2018 .
  35. ^ https://arstechnica.com/cars/2020/07/augmented-reality-heads-up-displays-for-cars-are-finally-a-real-thing/
  36. ^ Прабхакар, Гаудхэм; Рамакришнан, Апарна; Мадан, Модикша; Мурти, LRD; Шарма, Винай Кришна; Дешмук, Сачин; Бисвас, Прадипта (2020). «Интерактивный взгляд и управляемый пальцем HUD для автомобилей». Журнал по мультимодальным пользовательским интерфейсам . 14 : 101–121. DOI : 10.1007 / s12193-019-00316-9 . ISSN 1783-8738 . 
  37. ^ Джули Clothier для CNN. "Clothier, Julie." Smart Goggles Easy on the Eyes ". CNN.Com. 27 июня 2005 г. CNN. Доступно 22 февраля 2007 г." . Edition.cnn.com . Проверено 2 октября 2009 .
  38. ^ Panagiotis Fiambolis. " " Технология виртуального отображения сетчатки (VRD) ". Технология виртуального отображения сетчатки. Военно-морская аспирантура. 13 февраля 2007 г." . Cs.nps.navy.mil. Архивировано из оригинального 13 апреля 2008 года . Проверено 2 октября 2009 .
  39. ^ Лейк, Мэтт (2001-04-26). "Lake, Matt." How It Works: Retinal Displays Add a Second Data Layer ". New York Times, 26 апреля 2001 г., по состоянию на 13 февраля 2006 г." . Nytimes.com . Проверено 2 октября 2009 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья из архива Рочестера - «Buccaneer HUD PDU»
  • Статья BBC - «Пакман виртуально оживает»
  • «Клиническая оценка« лобового »дисплея данных анестезии»
  • `` Когда Head-up станет гражданским '' - архив рейса 1968 года
  • «Братья Эллиотты в BAE SYSTEMS» - краткая история компании Elliott Brothers
  • Head-up Over the Hills -статья Flight International 1964 годао полете с использованием первого проекционного дисплея Specto
  • Jaguar представляет технологию Virtual Widescreen для помощи водителям - Latin Post