一种车用可穿戴AR抬头显示系统的制作方法

一种车用可穿戴ar抬头显示系统
技术领域
1.本发明属于汽车电子技术领域，尤其涉及一种车用可穿戴ar抬头显示系统。


背景技术：

2.目前，车载增强现实平视显示器ar-hud通常使用在车辆中，用于将信息投射到驾驶员的眼睛。ar-hud是前显示装置，被设计成在车辆的前窗上呈现车辆的行驶信息。也就是说，ar-hud相对于车体固定，可视区域固定。然而，由于驾驶员身高、在驾驶舱习惯的坐姿习惯等不同，造成ar hud需要投影的位置也是不同的，这就会造成用户看到的hud投影的需要与外界实景相结合的虚拟场景存在位置偏差，造成体验感差。并且，ar hud需要投射更大的尺寸，因此需要hud自身更大的体积，造成布置困难。
3.ar眼镜可以实现诸多功能，可以看作是一台微型的手机，通过虚拟现实技术，可以在真实的路面、建筑上进行标志和指示。还能与手机相连接，它会让人们选择要不要接听电话、朗读信息等，但是不会显示在眼前的平视区域影响看路况。而且它一次只会显示一个弯道，然后一步一步把人带到目的地。
4.例如，中国专利cn201721111369.5公开了车载增强现实系统。通过车体设备上的通信模块建立本体设备与头戴式ar眼镜设备的通信连接，使得驾驶员可通过头戴式ar眼镜设备显示的图像信息了解与车辆有关的信息；但是，显示的信息较为驳杂，无法进行有效区分，对于正在开车的驾驶员而言，会因为显示信息干扰观察道路情况，导致驾驶出现安全问题。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有的技术中穿戴ar眼镜对于驾驶存在安全隐患的问题；提供一种车用可穿戴ar抬头显示系统。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种车用可穿戴ar抬头显示系统，包括数据采集单元，用于采集环境信息和车辆信息；车载控制器，对数据采集单元采集到的环境信息和车辆信息进行数据处理后传递给通信模块；通信模块，用于智能ar眼镜与车载控制器、移动终端设备或云平台连接，进行数据传输；智能ar眼镜，佩戴在驾驶员上，根据通信模块传输的信息进行ar投影显示。显示信息通过汽车安全驾驶的视角场进行分区域显示，显示区域包括主信息显示区域、动态信息显示区域、超视距信息显示区域和辅助信息显示区域；所述显示区域划分综合人眼最佳视角以及整车视野布置需求进行设置。通过虚拟现实技术，将环境信息、车辆运行信息、通讯信息等高度整合，通过ar眼镜集成显示，可以使驾驶人员在驾驶中保持更高的专注度；通过信息分区域显示，信息显示分布合理有序，同时，通过对于驾驶过程中的潜在风险进行实施动态预警，进一步提升驾驶安全性；例如，动态显示区域做为驾驶员观察现实环境交通信息的区域，当有行人或其他车辆在车辆前方经过，存在潜在安全风险时，系统可通过传感器感知行人位置，并将该行人标记，并通过ar眼镜，将预警信息以动态标记的形式叠加显示在该区域与真实的行人重合的位置
处，提示驾驶人员注意观察并避让，避免事故的发生。
7.作为优选，还包括车载执行器，所述车载执行器与车载控制器连接。
8.作为优选，还包括语音交互模块，所述语音交互模块包括麦克风和声音输出模块，所述麦克风安装在智能ar眼镜上，用于接收驾驶员的语音指令信息，所述声音输出模块与车载控制器连接，所述车载控制器根据语音指令信息控制声音输出模块进行音频输出、传递显示信息给智能ar眼镜进行显示或根据指令信息控制车载执行器完成语音指令对应功能的执行。基于语音交互模块，实现驾驶员与车辆的信息交互，提高驾驶的舒适度。该语音交互模块较传统的车载麦克风距离驾驶员位置更近，收集语音指令语音清晰度及识别准确性更高。
9.作为优选，还包括手势交互模块，所述手势交互模块包括3d深度摄像头和手势解析模块，所述3d深度摄像头安装在ar眼镜上，用于识别驾驶员的手势，所述3d深度摄像头与手势解析模块连接；所述手势解析模块用于将3d深度摄像头传递的手势解析成手势指令并传递给车载控制器。基于手势交互模块，实现驾驶员与车辆的信息交互，提高驾驶的便利性及专注度。利用手机终端作为第三方，进行信息交互，使得信息交互更加多元化。
10.作为优选，所述的车载控制器通过通信模块将处理后的数据信息传递移动终端设备，所述移动终端设备通过通信模块将处理后的数据信息传递给智能ar眼镜。利用移动终端设备作为第三方，进行信息交互，使得信息交互更加多元化。
11.作为优选，所述的车载系统、智能ar眼镜经通信模块与云平台连接，实现数据传输及运算，并将数据运算结果传输给智能眼镜。设置云平台，将数据经过云平台后进行数据转发和存储，保证数据的安全性和可溯源性。
12.作为优选，所述的数据采集单元包括ar眼镜搭载的传感器与车载传感器，用于采集环境信息、车辆信息及驾驶员信息。例如，利用车载雷达和摄像头可实现车辆周边信息的实时获取，并根据获取的信息进行实时的相对位置及速度的计算，当存在潜在行驶风险时，将对应的风险位置及图形信息显示在智能ar眼镜中，提高驾驶安全性；又例如，通过车速传感器、电池电量传感器、车内温度传感器等采集实时数据，并集中显示在ar眼镜的辅助信息区域，既不影响驾驶员专注观察现实环境，还可以在不低头的情况通过扫视实时掌控车辆运行状态，提高驾驶安全性。
13.作为优选，各显示区域垂直方向以眼椭圆上10
°
和下4
°
为分界，水平方向以左、右各10
°
分界，眼椭圆上10
°
和下4
°
之间为动态信息显示区域，眼椭圆上10
°
以上为超视距信息显示区域，眼椭圆下4
°
以下为主信息显示区域和辅助信息显示区域。
14.本发明的有益效果是：通过数据采集单元对车辆、环境及驾驶员信息进行采集，经过系统内的控制器的计算，将驾驶需要的导航信息、驾驶预警信息、车辆信息、通讯信息等分区域显示的显示在智能ar眼镜上，构建出基于虚拟现实技术的可穿戴车载抬头显示系统；对驾驶员而言，使用该系统可以有效提升驾驶安全、驾驶便利性；对于汽车开发及使用而言，该系统提供了一种包含虚拟现实、语音、手势、显示、触控于一体的全新的人机交互。
附图说明
15.图1是本发明实施例1的系统连接框图。
16.图2是本发明的显示区域的显示分区示意图。
17.图中1、数据采集单元，2、车载控制器，3、车载执行器，4、通信模块，5、智能ar眼镜。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。应当进一步理解，此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
23.实施例1：一种车用可穿戴ar抬头显示系统，如图1-2所示，包括数据采集单元1、车载控制器2、车载执行器3、通信模块4和智能ar眼镜5，数据采集单元用于采集环境信息和车辆信息，与车载控制器连接；车载控制器对数据采集单元采集到的环境信息和车辆信息进行数据处理后传递给通信模块；通信模块用于智能ar眼镜与车载控制器连接，进行数据传输；智能ar眼镜，佩戴在驾驶员上，根据通信模块传输的信息进行ar投影显示，显示信息通过汽车安全
驾驶的视角场进行分区域显示，显示区域包括主信息显示区域、动态信息显示区域、超视距信息显示区域和辅助信息显示区域，显示区域划分综合人眼最佳视角以及整车视野布置需求进行设置，各显示区域垂直方向以眼椭圆上10
°
和下4
°
为分界，水平方向以左、右各10
°
分界，眼椭圆上10
°
和下4
°
之间为动态信息显示区域，眼椭圆上10
°
以上为超视距信息显示区域，眼椭圆下4
°
以下为主信息显示区域和辅助信息显示区域。
24.其中，数据采集单元包括ar眼镜搭载的传感器与车载传感器，车载传感器包括车载雷达、摄像头、车速传感器、gps定位模块、电池电量传感器和温度传感器中的一种或多种，例如，利用车载雷达和摄像头可实现车辆周边信息的实时获取，并根据获取的信息进行实时的相对位置及速度的计算，当存在潜在行驶风险时，将对应的风险位置及图形信息显示在智能ar眼镜中，提高驾驶安全性；又例如，通过车速传感器、电池电量传感器、车内温度传感器等采集实时数据，并集中显示在ar眼镜的辅助信息区域，既不影响驾驶员专注观察现实环境，还可以在不低头的情况通过扫视实时掌控车辆运行状态，提高驾驶安全性。
25.本实施例中，通信模块为4g通讯、5g通信、串口通讯、wifi通讯、蓝牙通讯或usb通讯中的任一种或多种组合可选。
26.本实施例中，智能ar眼镜进行信息显示时，对不同的信息进行分区显示，在整个ar显示区域内的上方设置超视距信息显示区域，中间部位设置动态信息显示区域，下方设置主信息显示区域，其中，超视距信息显示区域主要用于显示指路信息以及所处位置信息等；动态信息显示区域主要用于基于显示景物的实时提示信息及安全预警信息，包括前方路面和两侧的路况；主信息显示区域主要用于显示实时导航信息，如转弯信息、地面路况信息；辅助信息显示区域显示区域主要用于车辆运行信息，地图导航信息，侧后方预警提示信息、语音交互辅助、后视镜视觉信息、其他显示界面集成显示窗口等驾驶辅助显示信息。
27.在本实施例中，智能ar眼镜包括眼镜本体、设置在眼镜本体上的图像捕捉摄像头、眼部传感器、光源模组、外部信息采集传感器、音频输出模块、麦克风、触摸板、cpu、连接模块、电池和方向传感器，其中，图像捕捉摄像头为3d深度摄像头，在cpu内设置有手势解析模块，3d深度摄像头用于识别驾驶员的手势，手势解析模块用于将3d深度摄像头传递的手势解析成手势指令并通过连接模块传递给车载控制器，眼部传感器具有眼球追踪和虹膜识别功能，外部信息采集传感器包括高清摄像头、鱼眼摄像头、红外传感器、毫米波雷达和激光雷达，音频输出模块为耳机接口、扬声器或骨传导扬声器，连接模块为usb、蓝牙、wifi或广域网的一种，方向传感器包括陀螺仪、加速度计和gps。
28.实施例2：本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的语音交互模块中的声音输出模块为车辆本身的音响，声音输出模块与车载控制器连接，车载控制器根据语音指令信息控制声音输出模块进行音频输出、传递显示信息给智能ar眼镜进行显示或根据指令信息控制车载执行器完成语音指令对应功能的执行。
29.例如，当驾驶员发出“播放音乐”或“播放一首歌”指令时，麦克风获取指令，并传递给车载影音系统，车载影音系统对指令内容进行解析后，通过声音输出模块进行音频播放，当驾驶员发出“关闭车窗”指令时，麦克风获取指令，并传递给车载影音系统，车载影音系统对指令内容进行解析，并将解析后的指令传递给bcm系统，bcm系统判断指令是否合法，若指令合法，则执行指令，bcm系统控制车窗关闭，否则，进行报警反馈，例如，车辆处于行驶过程
中，驾驶员发出“打开车门”的指令，bcm系统获取esp系统传递的车速信息，判断车辆处于行驶过程中，则认定“打开车门”的指令是不合法的，进行指令错误报警提示。
30.实施例3：本实施例与实施例2的区别在于，本实施例增加了手机终端作为智能ar眼镜与车辆系统的连接纽带，车载影音系统通过usb数据线与手机终端连接，将处理后的数据信息传递手机终端，手机终端通过蓝牙模块将处理后的数据信息传递给智能ar眼镜，通过手机终端作为连接扭带，驾驶员在驾驶车辆时，遇到电话进来，可通过麦克风进行手机通话，提高驾驶的安全性。
31.实施例4：本实施例中增加了云平台，车载系统、智能ar眼镜经通信模块与云平台连接，通过设置云平台，进行数据转发、数据运算、数据推送和存储，保证数据的安全性和可溯源性。
32.实施例5：本实施例中的智能ar眼镜包括镜框、ar镜片、第一镜腿、第二镜腿、第一功能模组和第二功能模组，ar镜片设置在镜框内，第一镜腿和第二镜腿均与镜框转动连接，ar镜片设置有成像源，第一功能模组可拆卸安装在第一镜腿的侧边，第一功能模组设置有与成像源连接的第一触片，第一功能模组安装在第一镜腿的侧边时，第一功能模组与成像源通电连接，第二功能模组可拆卸安装在第二镜腿的侧边，第二功能模组设置有与成像源连接的第二触片，第二功能模组安装在第二镜腿的侧边时，第二功能模组与成像源通电连接，第一功能模组与第二功能模组在外形上基本一致，区别在于第一功能模组设置有充电接口。
33.第一功能模组包括壳体、电池和通信单元，电池和通信单元均设置在壳体内，当通信单元设置为rs485通讯或usb通讯时，其充电接口进行有线连接，车辆通过数据线连接智能ar眼镜，其充电接口起到供电和数据传输的功能；当通信单元设置wifi通讯或蓝牙通讯时，车辆通过无线连接方式将数据传递给智能ar眼镜，并通过成像源进行显示。
34.第二功能模组包括基体、投影定位摄像头和微处理器，投影定位摄像头和微处理器均设置在基体内，投影定位摄像头用于模拟人眼视线，获取人眼水平感知视角和垂直感知视角的图像数据，并将获取的数据信息传递给微处理器，微处理器根据投影定位摄像头传递的信息设置成像源的成像位置。
35.壳体与第一镜腿的连接以及基体与第二镜腿的连接均采用现有的磁铁吸附的方式进行拆卸连接。
36.当第一功能模组被安装时，智能ar眼镜的成像源通电工作，根据通信单元传递的数据显示进行成像显示，第二功能模组未被安装时，成像位置根据预设位置或上次使用时的成像位置进行成像显示，当第二功能模组被安装时，电池同时给成像源、投影定位摄像头和微处理器供电，成像位置根据使用者的视线进行重新调整，成像位置调整好后，第二功能模组可进行拆卸，成像位置保留，有效减轻智能ar眼镜的重量。
37.当第一功能模组和第二功能模组均未被安装时，智能ar眼镜可作为普通眼镜进行使用。
38.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。