基于智能手机的车载抬头显示系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及车辆用仪表或仪表板的布置或配置领域，具体为一种基于智能手机的车载抬头显示系统。一种基于智能手机的车载抬头显示系统，包括车辆信息采集装置(1)，其特征是：还包括平视显示器(2)和智能移动终端(3)，平视显示器(2)包括液晶显示板(21)、背光板(22)、液晶驱动器(23)、第二无线通信模块(24)和液晶控制单元(25)；智能移动终端(3)包括地理位置定位模块(31)、数据传输模块(32)、第三无线通信模块(33)和移动控制单元(34)。本发明适用范围广，用户可自主设定显示内容，提高交通安全。
【专利说明】
基于智能手机的车载抬头显示系统
技术领域
[0001]本发明涉及车辆用仪表或仪表板的布置或配置领域，具体为一种基于智能手机的车载抬头显示系统。
【背景技术】
[0002]车载抬头显示系统，简称HUD，也被称为平视显示系统，它可以把重要的信息，映射在风窗玻璃前的反射板上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。这种显示系统，原是军用战斗机上的显示系统，飞行员不必低头，就能在风窗上看到所需的重要信息。
[0003]开车过程中使用手机或其他车内设备，对驾驶安全造成严重的影响。车辆在高速行驶时，尤其是在能见度不高的条件下，驾驶员可能会低头看仪表盘、使用手机导航或操作按键等完成一系列驾驶行为。如果前方道路上有紧急时间发生，则驾驶员会无法及时作出反应而可能造成交通事故。
[0004]近几年来，智能交通系统不断发展，道路交通安全技术和汽车安全技术方面的研究已经成为热点，特别是其中的基于汽车的辅助驾驶安全技术的研究更是引起人们的关注。抬头显示系统将与驾驶安全相关的信息投影显示在驾驶员平时范围上，显示亮度与水平位置和垂直位置可调，驾驶员不需要经常低头看手机或仪表盘，不用改变眼睛的焦点即可获取相关驾驶信息，如图1所示:图像源101经反射屏幕102反射至人眼103成像，使人眼103感受到图像源101在汽车前挡风玻璃104后成的虚像。
[0005]现有的HUD有两类:前装机和后装机。前者为汽车生产时搭配的HUD系统的拆机件，价格昂贵且专用性强，无法满足普通驾驶员的需求;后者为第三方厂商设计制造的通用性设备，其主要采用车载OBD接口供电和获取车辆基本数据并显示，较为建议，无法二次定制显示内容。后装机主要有两种:一种是直接通过OBD接口将信息显示在液晶屛上，可以显示车辆的车速、转速、油耗等信息。第二种是移动导航，可以显示简单导航信息。上述车载HUD功能单一，无法实现更多的安全预警提示信息，同时由于现阶段HUD市场还未成型，各技术标准不统一，无法使用全部车型，也无法根据用户的需求进行定制。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的缺陷，提供一种适用范围广、用户可自主设定显示内容的车载仪表，本发明公开了一种基于智能手机的车载抬头显示系统。
[0007]本发明通过如下技术方案达到发明目的:
[0008]—种基于智能手机的车载抬头显示系统，包括车辆信息采集装置，车辆信息采集装置内置车载自动诊断系统，所述车载自动诊断系统设有通过信号线连接的车载自动诊断接口和第一无线通信模块，所述车载自动诊断系统还设有车载电源，
[0009]其特征是:还包括平视显示器和智能移动终端，
[0010]平视显示器包括液晶显示板、背光板、液晶驱动器、第二无线通信模块和液晶控制单元，液晶显示板贴覆在背光板的发光面上，液晶控制单元通过信号线分别连接液晶显示板、液晶驱动器和第二无线通信模块；
[0011]智能移动终端包括地理位置定位模块、数据传输模块、第三无线通信模块和移动控制单元，移动控制单元通过信号线分别连接地理位置定位模块、数据传输模块和第三无线通信模块；
[0012]第二无线通信模块分别无线连接第一无线通信模块和第三无线通信模块。
[0013]所述的基于智能手机的车载抬头显示系统，其特征是:背光板选用最高发光强度不低于1500mcd的高亮度发光二极管;液晶控制单元包括ARM控制芯片、只读内存和随机内存，ARM控制芯片通过信号线分别连接只读内存和随机内存；为保证平视显示器正常工作，平视显不器还包括风扇，风扇的吹风口正对液晶显不板和背光板；
[0014]地理位置定位模块选用全球定位系统(即Global Posit1ning System，简称GPS)模块或北斗卫星导航(即BeiDou Navigat1n Satellite System，简称BDS)模块；
[0015]第一无线通信模块、第二无线通信模块和第三无线通信模块都选用wifi模块和蓝牙模块中的至少一种。
[0016]本发明使用时，包括信息采集、信号数据处理和投影显示信息这三部分。本发明包括点针式彩色液晶、超高亮度LED背光板、液晶驱动器、主控制器、WIFI无线传输模块、HUD成像屏。
[0017]本发明的硬件架构设计如下所述:第一无线通信模块通过信号线连接车辆的车载自动诊断接口，实时获取车辆运行的实时工况信息，第一无线通信模块通过无线连接第三无线通信模块以和智能移动终端连接，智能移动终端获取的车辆运行的实时工况信息利用Miracast协议经第三无线通信模块无线传输至第二无线通信模块，经过液晶控制单元的处理在液晶显示板上显示成像。
[0018]本发明的硬件电路主要有汽车传感器信号采集电路，单片机及其信号处理电路，键盘交互单元，投影装置单元，供电单元；
[0019]单片机系统是信号处理的核心，也是本发明的核心；供电单元将汽车自带电源转换为能使本发明正常工作的电压，电源转换过程需要屏蔽电路把汽车内部的干扰屏蔽掉；本发明只选择发动机转速信号进行采集，把采集到的信号调理成单片机可识别的方波脉冲信号，然后传递给单片机进行信息处理，在这一过程中本发明利用现有技术需要对霍尔传感器输出的信号进行获取、滤波等处理，然后传递给计数器，由计数器传递给单片机进行处理，得到的结果转换为标准的VGA信号，把此信号传递给投影装置进行HUD投影信号。
[0020]ATC芯片是一种低功耗、高性能的位单片机，带有K字节的片内Flash可编程擦除只读存储器PER0M，采用COMS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器NURAM技术，引脚和指令系统都与MCS-兼容。
[0021]ATC片内存储器允许在系统内编辑程序或用非易失性存储器编程器来编程。因此ATC是一种功能性强、灵活性和性价比高的单片机，应用在各种控制领域。
[0022]采用上述技术方案以后，本发明利用智能移动终端强大的数据处理和存储能力，不仅能够提供车况告警投影提示，并可通过软件选择适用的车型并设定显示信息的种类的显示方式。适用范围广，使用方便，用户体验好。通过云计算服务器的双向数据传输，不仅可以及时获得实时路况信息，还可以将车辆运行数据传输给云计算服务器，为智能交通管理提供方便。
[0023]本发明基于智能手机的车载抬头显示系统通过内置的蓝牙模块或者WIFI模块与手机相连，实时获取手机电话、短信信息和通信录等信息。当电话或短信接入时，可以通过抬头显示器投射到显示屏上。当驾驶员需要拨打电话或发送短信时，通过语音控制抬头显示器，完成操作。
[0024]本发明基于智能手机的车载抬头显示系统通过GPS定位当前车辆位置，利用地理信息系统进行导航，同时将实时导航信息显示在车载抬头显示器屏幕上。
[0025]本发明基于智能手机的车载抬头显示系统通过内置的蓝牙设备与车载蓝牙相连接，通过OBD接口将车辆的实时工况信息传输到抬头显示器上，最后以图像化的形式显示在HUD屏幕上。
[0026]本发明基于智能手机的车载抬头显示系统根据信息获取子系统得到的数据结合交通流基本理论估算当前路网状态，并生成路网状态推测结果，获取的信息主要包括:路段基本信息、车辆行驶信息、实时路况信息、特殊时间信息。同时也可根据用户需要定制显示?目息O
[0027]本发明基于智能手机的车载抬头显示系统通过3G模块实时接收车辆位置附近的交通规则信息，如信号灯状态、限速情况等，并通过HUD屏幕及时显示给驾驶员。
[0028]本发明具有显示车况信息、导航信息、来电信息、道路安全信息、交通规则信息等显示功能。本发明的有益效果是:适用范围广，用户可自主设定显示内容，提高驾驶员视觉范围，消除驾驶盲区，缩短视觉干扰时间，提高道路交通安全。
【附图说明】
[0029]图1是抬头显不系统的原理不意图；
[00；30]图2是本发明使用时的流程不意图；
[0031 ]图3是本发明的主要模块图；
[0032]图4是本发明的硬件架构设计图；
[0033]图5是本发明的总设计图；
[0034]图6是本发明使用时来电信息处理流程图；
[0035]图7是本发明使用时导航信息处理流程图；
[0036]图8是本发明使用时车辆工况信息处理流程图；
[0037]图9和图10都是本发明使用时根据获得信息定制显示信息处理流程图；
[0038]图11是本发明使用时交通规则信息处理流程图。
【具体实施方式】
[0039]以下通过具体实施例进一步说明本实施例。
[0040]实施例1
[0041]一种基于智能手机的车载抬头显示系统，包括车辆信息采集装置1、平视显示器2和智能移动终端3，如图4所示，具体结构是:
[0042]车辆信息采集装置I内置车载自动诊断系统(在汽车领域已属于现有技术)，所述车载自动诊断系统设有通过信号线连接的车载自动诊断接口 11和第一无线通信模块12，所述车载自动诊断系统还设有车载电源13;
[0043]车载自动诊断系统即On Board Diagnostics，简称OBD ABD是汽车排放和驱动性相关故障的诊断标准化；
[0044]平视显示器2包括液晶显示板21、背光板22、液晶驱动器23、第二无线通信模块24和液晶控制单元25，液晶显示板21贴覆在背光板22的发光面上，液晶控制单元25通过信号线分别连接液晶显示板21、液晶驱动器23和第二无线通信模块24;
[0045]智能移动终端3包括地理位置定位模块31、数据传输模块32、第三无线通信模块33和移动控制单元34，移动控制单元34通过信号线分别连接地理位置定位模块31、数据传输模块32和第三无线通信模块33;
[0046]第二无线通信模块24分别无线连接第一无线通信模块12和第三无线通信模块33。
[0047]本实施例中:背光板22选用最高发光强度不低于1500mcd的高亮度发光二极管;液晶控制单元25包括ARM控制芯片251、只读内存252和随机内存253，ARM控制芯片251通过信号线分别连接只读内存252和随机内存253;为保证平视显示器2正常工作，平视显示器2还包括风扇26，风扇26的吹风口正对液晶显不板21和背光板22;
[0048]地理位置定位模块31选用全球定位系统(即Global Posit1ning System，简称GPS)模块或北斗卫星导航(即BeiDou Navigat1n Satellite System，简称BDS)模块；
[0049]第一无线通信模块12、第二无线通信模块24和第三无线通信模块33都选用wifi模块和蓝牙模块中的至少一种；
[0050]智能移动终端3可以选用智能手机或平板电脑。
[0051]本实施例使用时，包括信息采集、信号数据处理和投影显示信息这三部分，信息处理流程如图2所示。
[0052]本实施例包括点针式彩色液晶、超高亮度LED背光板、液晶驱动器、主控制器、WIFI无线传输模块、HUD成像屏，主要模块图如图3所示，图3中A为需要显示的信息，如“现在距下一个路口还有300米”等。
[0053]本实施例的硬件架构设计如图4所示:第一无线通信模块12通过信号线连接车辆的车载自动诊断接口 11，实时获取车辆运行的实时工况信息，第一无线通信模块12通过无线连接第三无线通信模块33以和智能移动终端3连接，智能移动终端3获取的车辆运行的实时工况信息利用Miracast协议经第三无线通信模块33无线传输至第二无线通信模块24，经过液晶控制单元25的处理在液晶显示板21上显示成像。
[0054]本实施例的硬件电路主要有汽车传感器信号采集电路，单片机及其信号处理电路，键盘交互单元，投影装置单元，供电单元，总设计如图5示。
[0055]如图5所示:单片机系统是信号处理的核心，也是本实施例的核心;供电单元将车载电源13转换为能使本实施例正常工作的电压，电源转换过程需要屏蔽电路把汽车内部的干扰屏蔽掉;本实施例只选择发动机转速信号进行采集，把采集到的信号调理成单片机可识别的方波脉冲信号，然后传递给单片机进行信息处理，在这一过程中需要对霍尔传感器输出的信号进行获取、滤波等处理，然后传递给计数器，由计数器传递给单片机进行处理，得到的结果转换为标准的VGA信号，把此信号传递给投影装置进行HUD投影信号。
[0056]AT89C51芯片是一种低功耗、高性能的8位单片机，带有4K字节的片内Flash可编程擦除只读存储器PER0M，采用COMS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器NURAM技术，弓丨脚和指令系统都与MCS-51兼容。
[0057]AT89C51片内存储器允许在系统内编辑程序或用非易失性存储器编程器来编程。因此AT89C51是一种功能性强、灵活性和性价比高的单片机，应用在各种控制领域。[〇〇58]采用上述技术方案以后，本实施例利用智能移动终端强大的数据处理和存储能力，不仅能够提供车况告警投影提示，并可通过软件选择适用的车型并设定显示信息的种类的显示方式。适用范围广，使用方便，用户体验好。通过云计算服务器的双向数据传输，不仅可以及时获得实时路况信息，还可以将车辆运行数据传输给云计算服务器，为智能交通管理提供方便。[〇〇59]本实施例基于智能手机的车载抬头显示系统通过内置的蓝牙模块或者WIFI模块与手机相连，实时获取手机电话、短信信息和通信录等信息。当电话或短信接入时，可以通过抬头显示器投射到显示屏上。当驾驶员需要拨打电话或发送短信时，通过手势或语音控制抬头显示器，完成操作。来电信息处理流程如图6所示。
[0060]本实施例基于智能手机的车载抬头显示系统通过GPS定位当前车辆位置，利用地理信息系统进行导航，同时将实时导航信息显示在车载抬头显示器屏幕上。导航信息处理流程图如图7所不。[〇〇61]本实施例基于智能手机的车载抬头显示系统通过内置的蓝牙设备与车载蓝牙相连接，通过0BD接口将车辆的实时工况信息传输到抬头显示器上，最后以图像化的形式显示在HUD屏幕上。车辆工况信息处理流程如图8所示。
[0062]本实施例基于智能手机的车载抬头显示系统根据信息获取子系统得到的数据结合交通流基本理论估算当前路网状态，并生成路网状态推测结果，获取的信息主要包括:路段基本信息、车辆行驶信息、实时路况信息、特殊时间信息。同时也可根据用户需要定制显示信息。抬头显示器处理流程图如图9和图10所示。[〇〇63]本实施例基于智能手机的车载抬头显示系统通过3G模块实时接收车辆位置附近的交通规则信息，如信号灯状态、限速情况等，并通过HUD屏幕及时显示给驾驶员。交通规则信息处理流程如图11所示。
【主权项】
1.一种基于智能手机的车载抬头显示系统，包括车辆信息采集装置(I)，车辆信息采集装置(I)内置车载自动诊断系统，所述车载自动诊断系统设有通过信号线连接的车载自动诊断接口(11)和第一无线通信模块(12)，所述车载自动诊断系统还设有车载电源(13)， 其特征是:还包括平视显示器(2)和智能移动终端(3)， 平视显示器(2)包括液晶显示板(21)、背光板(22)、液晶驱动器(23)、第二无线通信模块(24)和液晶控制单元(25)，液晶显示板(21)贴覆在背光板(22)的发光面上，液晶控制单元(25)通过信号线分别连接液晶显示板(21)、液晶驱动器(23)和第二无线通信模块(24); 智能移动终端(3)包括地理位置定位模块(31)、数据传输模块(32)、第三无线通信模块(33)和移动控制单元(34)，移动控制单元(34)通过信号线分别连接地理位置定位模块(31),数据传输模块(32)和第三无线通信模块(33); 第二无线通信模块(24)分别无线连接第一无线通信模块(12)和第三无线通信模块(33)。2.如权利要求1所述的基于智能手机的车载抬头显示系统，其特征是:背光板(22)选用最高发光强度不低于1500mcd的高亮度发光二极管；液晶控制单元(25)包括ARM控制芯片(251)、只读内存(252)和随机内存(253)，ARM控制芯片(251)通过信号线分别连接只读内存(252)和随机内存(253); 地理位置定位模块(31)选用全球定位系统模块或北斗卫星导航模块； 第一无线通信模块(12)、第二无线通信模块(24)和第三无线通信模块(33)都选用wifi模块和蓝牙模块中的至少一种。
【文档编号】B60K35/00GK105974585SQ201610307649
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】吴志周, 吕瀚, 梁韵逸, 肖骁
【申请人】同济大学