AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?


AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?


AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?


AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

現在開車,人們對導航的依賴越來越嚴重,不認路的時候,要導航來指路,即使認識路,大家也會利用導航來了解路況,避免擁堵。

不過,太依賴導航也不是什麼好事,比如碰到複雜的路口,到底怎麼走?聽導航的,有時會由於信號遲滯,或路標指示不明而走錯路,看屏幕上的地圖,又怕分神影響安全。總之,現在的導航,無論是車機,還是手機,導航的過程還是不夠人性化,不夠直觀。

於是,“AR導航”這種更好的車載導航解決方案應運而生了。

其實,AR(Augmented Reality,增強現實)技術並不是什麼新技術,早在50年前就已經發明,但一直鮮為人知,直到2012年穀歌發佈AR眼鏡,2015年AR手遊《pokemon go》開始風靡,AR技術才逐漸為人所知。

全球AR公司在2010年後開始大量出現,國內AR公司則起步較晚,從2012年開始出現,在2015年-2016年進入快速上升期。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

目前AR技術主要應用於遠程指導、建築模擬、教學、廣告、旅遊、醫療、零售、娛樂和軍事等多個領域,受制於硬件產品和AR基本技術 市場普及度並不高,AR導航則為AR技術在汽車領域的應用開了一個好頭。

在2018年世界大會上,百度展示了基於HUD 的AR 導航功能,高德地圖與阿里巴巴達摩院合作研發了一款AR 車載導航產品,而斑馬網絡為Marvel X裝備了AR-driving系統,使之成為了目前市面上第一款帶AR 導航功能的量產車。

其實,這幾家在AR導航上算不上先驅,不過是在中國影響比較大。本田早在2015年就推出了一款概念車,採用AR技術,可以在汽車的前擋風玻璃上加載各種有用的車輛信息和路況提醒。

寶馬也曾聯合高通推出AR眼鏡,駕駛員除了能在開車時看到導航數據、行駛速度等,通過“透視”功能,能看到被車身遮擋的障礙物、行人和其他機動車。最近寶馬和未來黑科技(Futurus )合作研製增強現實平視顯示器(AR HUD),不久的將來會應用在寶馬車上。

大眾汽車也透露將在I.D.電動車型上搭載AR HUD,並計劃於2020 年投產。其他的零部件供應商,如大陸、偉世通,以及國內外一系列初創企業如WayRay、Navdy、疆程科技、樂駕科技等也都在研發自己的AR導航技術,有的已經有產品上市。

AR導航 PK 傳統導航

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

地圖導航雖然現在普及率很高,但人們在使用時仍然需要一定的理解成本,尤其一些複雜的岔路口,理解起來需要更長時間,但哪怕只是幾秒,在高速行駛過程中就有可能錯過關鍵路口。

AR導航通過將導航指引信息在顯示場景中疊加顯示,使人們可以以最直觀的方式理解導航信息,大幅降低用戶對於傳統電子地圖的讀圖成本。

AR是一種創新的交互方式,也給地圖導航帶來新的思路。

與傳統地圖導航不同的是,車載AR導航首先利用攝像頭將前方道路的真實場景實時捕捉下來,再結合汽車當前定位、地圖導航信息以及場景AI識別,進行融合計算,然後生成虛擬的導航指引模型,併疊加到真實道路上,從而創建出更貼近駕駛者真實視野的導航畫面,大幅降低了用戶對傳統2D或3D電子地圖的讀圖成本。

高德地圖產品專家姚紅向汽車商業評論介紹,車載AR導航可以在多種駕車場景下指引用戶做關鍵性動作。

比如,它可在道路上直觀地提示用戶何處該轉彎,何處需要提前變道併線,以及在岔路口等複雜路況下做更清晰地方向指引,避免用戶在高速行駛中因決策延誤而導致錯過路口。

此外,車載AR導航還能夠對過往車輛、行人、車道線、紅綠燈位置以及顏色、限速牌等周邊環境,進行智能的圖像識別,從而為駕駛員提供跟車距離預警、壓線預警、紅綠燈監測與提醒、前車啟動提醒、提前變道提醒等一系列駕駛安全輔助,給用戶帶來比傳統地圖導航更加精細、更加安全的服務體驗。

與傳統地圖導航不同的是,AR導航需要圖像識別設備,比如攝像頭等。為了更好與真實場景融合,AR導航需要精確瞭解車輛的姿態、朝向等,因此需要加速度計、陀螺儀等傳感器的支持。軟件層面,對導航精度、圖像識別的準確度與速度,以及AR算法靈敏度等也都有很高要求。

通過與車輛自身傳感器數據結合,AR導航能夠帶來更精準流暢的使用體驗,在這方面前裝產品更有優勢。但前裝產品通常取決於車輛自身的換代週期,相比之下後裝產品更為靈活。

入門的三大門檻

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

要實現AR導航,就必須具備三個方面的能力:

第一是車道級導航能力,因為AR導航歸根到底是導航的一種特殊的形式,對用戶而言,最根本的需求還是基於實時路況信息和交通大數據的精準引導,只有實現了車道級的導航,AR 導航的小箭頭才能準確地鋪設在真實車道上。

第二是圖像識別和檢測能力。AR的本質是虛實結合,識別真實路況數據是實現AR功能的基礎,只有對實際場景進行圖像識別,分辨出車輛、車道線、紅綠燈等各種道路元素,導航才能進行精準引導。

第三是融合算法能力,也就是把定位、地圖導航以及道路交通大數據等導航信息在實景圖像上實時渲染,並在對應的車道位置上精準呈現。

由於駕車的場景複雜,行駛速度快,實時性要求高,因此車載的AR導航技術實現難度非常高,對導航精度、圖像識別的準確度與速度,以及AR算法靈敏度等都有極高的要求。

當然,還有一個差異性的技術就是AR導航如何呈現給駕駛員。

一般來說,AR導航的顯示方式有車機屏幕、智能後視鏡、液晶儀表盤、前風擋HUD等不同位置顯示。從功能實現的角度,智能後視鏡由於通常內置了攝像頭,因此對外接設備要求較低,但受限於顯示屏幕尺寸和位置,體驗通常不如其他幾種方式。

液晶儀表盤顯示方式,雖然比智能後視鏡體驗要好一些,但查看時還是要將視線下移,離開路面,會有短暫時間在盲開。

相比之下,通過HUD方式顯示的AR導航體驗最為自然,駕駛員在駕駛過程中無需轉移視線,只要改變眼睛的焦點即可直觀瞭解導航引導信息。這種方式對硬件和軟件層面的要求比較高,但以後肯定會成為AR導航最主流的顯示方式。

對於AR-HUD來說,FOV(視場角)的大小非常關鍵,如果想真正呈現AR的效果,FOV就要達到50度以上,這樣才能覆蓋4條車道的。大幅度提升FOV,意味著HUD的投影面積要更大、亮度需要更高、功耗更低,同時還要控制設備的體積。

潛力更大的AR-HUD市場

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

雖然AR導航並不一定能夠完全革掉傳統導航的命,但作為AR導航的主要載體,HUD行業會因為AR技術的引入得到快速發展。AR-HUD對於傳統HUD來說,是從底層的技術方案到應用層的產品體驗的一次徹底革新。

AR技術讓HUD成為ADAS系統的重要組成部分,可以監控道路狀況,並向駕駛員發出預警甚至控制,甚至有可能取代中控屏幕、儀表盤,革新汽車內飾,AR-HUD未來將成為人類生活第四屏。

人們對HUD市場的樂觀,還來自於目前在售車輛HUD的低滲透率。

根據高工智能產業研究院(GGAI)統計數據顯示,由於此前大多數HUD僅配置於頂配車型,在中國, HUD整體市場滲透率僅為4.17%。將是汽車電子領域增長最迅速的產品。

錫安市場研究公司(Zion Market Research)在報告中預測,2015年至2020年,中國HUD市場的複合年均增長率預計將達到66.7%,到2020年市場規模將達到28.7億美元。

目前,日本精進、德國博世等老牌零部件廠商有著豐富的技術儲備,成熟的供應鏈與生產體系,佔據著主要市場份額。日本精機市佔率幾乎達到全球一半(47%),大陸集團和電裝集團以19%和15%位居二、三位。

需要注意的是,HUD不是標準件,研發HUD的機會成本遠高於其他零部件。

因為不同的車型內部結構不同,需要針對單一車型設計HUD特定的光學結構,難以同時適配於多種車型,因此規模效應差、成本回收週期長,難以滿足巨頭們快速增長的需要,它們在這方面的研發積極性不高。

雖然成像清晰度不斷提升,顯示信息也越來越豐富,但在HUD的FOV(視場角)、功耗、亮度等核心要素上,這些巨頭並沒有取得重大突破。

這讓國內外很多初創企業看到了逆襲的機會,2015年前後,國內外湧現了一批HUD初創企業,比如前面提到的WayRay、未來黑科技、樂駕科技等,紛紛打出了“在量產車中應用新一代AR-HUD”的旗號,並推出了自己的產品,在一定程度上促進了HUD行業的技術進步。

現在,隨著全球居民消費水平和汽車智能化程度的提升,消費者對於安全性和智能性的需求正在不斷上漲,HUD不再是高端車型的標誌,越來越多中低端車型上也開始出現了它的身影,AR-HUD即將作為標配,成為汽車產品的一個重要賣點。

延伸閱讀:哪些企業在耕耘AR導航

高德地圖與阿里巴巴達摩院

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2018年10月,高德地圖宣佈與阿里巴巴AI 研究院“達摩院”達成合作,共同推出車載AR (增強現實)導航。產品計劃首批應用在智能後視鏡上,做能力驗證,後續將拓展至儀表盤、車機中控屏以及HUD 平視系統等更多使用場景。

高德地圖在導航領域積澱多年,擁有非常豐富和專業的道路與交通大數據,道路里程覆蓋820萬+公里,僅道路屬性信息就超過400種,實時路況覆蓋全國360多個城市和所有高速公路,並實現分鐘級發佈。準確的道路大數據與專業的導航引擎,是實現AR導航的基礎能力。

高德地圖與阿里巴巴達摩院視覺實驗室共同合作,對車輛、車道線、紅綠燈位置&顏色等道路場景進行智能的圖像檢測、分割、識別與追蹤。達摩院視覺實驗室首次參加國際最大的自動駕駛計算機視覺算法集KITTI測評,就一舉囊括三項道路場景分割任務第一。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

高德地圖的車載AR導航解決方案,能夠對定位、地圖導航、道路交通大數據進行融合運算,並把導航信息在實景圖像上實時渲染呈現,提供精準的沉浸式的導航體驗。

此外,高德地圖車載AR導航還能夠對過往車輛、行人、車道線、紅綠燈位置以及顏色、限速牌等周邊環境,進行智能的圖像識別,從而為駕駛員提供跟車距離預警、壓線預警、紅綠燈監測與提醒、前車啟動提醒、提前變道提醒等一系列駕駛安全輔助,給用戶帶來比傳統地圖導航更加精細、更加安全的服務體驗。

斑馬網絡

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2018年7月,斑馬網絡正式發佈與WayRay合作開發的基於增強現實的汽車導航系統——AR-Driving。

“AR-Driving”基於增強現實技術(AR),有效結合傳感器、雲計算及高精地圖,將各類導航信息、道路標識、駕駛參數、周邊設施信息整合到車輛的儀表盤乃至擋風玻璃上,可以實時將前方車道偏離等信息通過AR的方式呈現給駕駛員。

“AR-Driving”可以精確到地面具體車道,導航信息疊加在實景路況上直接以箭頭形式呈現,駕駛者只需按照標示線行駛,駕駛變得更簡單、更直觀和更安全。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

榮威純電動智能SUV車型MARVEL X搭載了斑馬網絡的AR-Drving技術,在12.3英寸的液晶儀表上實現了AR導航,成為全球第一臺搭載AR增強現實技術的量產車。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

2018年的百度世界大會上,百度聯合AR HUD技術合作方疆程科技首次發佈了基於AR-HUD的智能駕駛解決方案(智能擋風玻璃AR-HUD組件),通過百度自己的地圖信息、高精度定位、大數據和AI 技術以及大量的出行大數據,貼合路面的導航指示標,無論轉彎、並道都有著精確的圖標指引。

這項技術可以將導航、道路監控、行人監測、天氣識別等等信息動態顯示在前擋風玻璃上,這樣駕駛員無需低頭,就可以對所有信息一目瞭然,提高了駕駛安全性。

深圳疆程技術有限公司是一家從事汽車抬頭顯示設備設計、研發的高科技企業。2013年組建團隊開始進行HUD研發工作,2017年正式成立公司。疆程的AR HUD在測試中的虛像距離可達8米遠,實際感受是貼合到了20米遠的1個車道,並且在60米遠的3個車道,都在HUD覆蓋的範圍。

大陸集團(Continental)

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早在2014年,大陸就展示過他們的AR HUD技術,後來還拉上了AR初創企業Digilens一起研發。2018年5月,大陸集團再次增加了對DigiLens的投資,股權比例增至18%,雙方一直在聯合研發基於AR技術的HUD產品,基於DigiLens的全息波導技術,新的平視顯示器通過同時減小盒體積來實現更大的顯示面積。

波導技術是對光進行衍射,從而減少了硬件和垂直軸上的體積。特別是,對於大型投影,如增強現實AR技術的需要,基於傳統反射鏡的平視顯示器則需要大量的空間在儀表臺位置。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

大陸的 AR-HUD使用了AR-Creator技術,基於車輛傳感器的攝像和雷達數據,即車輛動態數據、數字地圖數據和GPS定位數據,AR-HUD控制器件在駕駛員可視範圍內計算出外部情況的模型,然後把該增強現實信息投射到合適的視點上。

其中狀態投影面的視線距離為 2.4米,可以顯示駕駛員所選的狀態信息,例如速度、限速值等等。而增強投影面的視線距離則為 7.5米,負責將增強信息與實時交通狀況進行融合。

偉世通(Visteon)

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2017年,偉世通在一輛大眾高爾夫上展示了這項技術。在擋風玻璃上,駕駛員可以看行車路線、檢測到的附近目標等實時圖像。此外,該系統還會為駕駛者提供車道偏移和導航信息。

這款AR HUD系統採用了10x4度的場圖像,尺寸是其他現行量產車型所用系統的2倍。此外,該系統投影的圖像到駕駛員位置的距離也長達10米。

2018年北京車展上,偉世通展示了一款AR-HUD產品,它可以在風擋玻璃上投射一個虛擬圖形信息顯示界面,並可以集成到多個電子控制單元中。同時,其推出的SmartCore™域控制器,使用高通驍龍820AM 驍龍處理器,可集成HUD與儀表。

蘋果公司

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早在2015年,蘋果公司就公佈了HUD的研發計劃,這款投射面積約27-50英寸的AR-HUD,同時可以實現擋風玻璃與傳感器的連接,進行手勢識別控制。

最近,蘋果公司的一份HUD專利獲得審批。提交的專利中包括一種AR擋風玻璃HUD系統。不同自動駕駛車輛的乘客之間甚至可以用FaceTime對話。它可以結合實際交通路況,在用戶視線區域內合理疊加顯示一些駕駛信息,從而駕駛員可以增強自己對於駕駛環境的感知能力。

AR-HUD顯示的範圍更大、距離更遠、而且更為複雜。前者只是投射並顯示信息的設備,而AR-HUD則需要與輔助駕駛系統深度融合,以實現更高級的效果和功能。

Wayray公司

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Wayray公司總部位於瑞士洛桑並在俄羅斯擁有研發中心,誕生於2012年,阿里和保時捷均領投過它,一次1800 萬美元,一次8000 萬美元。WayRay公司與阿里巴巴、上汽集團的合資公司“斑馬科技”有合作,共同開發增強現實導航和車載娛樂系統。

在2019年CES上展出了現代捷恩斯(Genesis)G80轎車,Wayray公司搭載了融合全息圖技術的AR導航系統。G80的汽車玻璃上可清晰地以三維立體全息圖的形式展示導航信息,並可以實時跟蹤行人或其他道路標記並強調其對駕駛員的重要性。另外它還甚至還能替駕駛者尋找停車位。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

據瞭解,WayRay的技術特點是能用激光將AR信息投射在擋風玻璃上,目前一般HUD的成像距離象距最多在2.5米,而WayRay可以做到10米甚至20米並能大大提高AR-HUD信息的可視度。

未來黑科技(Futurus)公司

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未來黑科技成立於2015 年, 2017年10月,完成了千萬美元級的A輪融資,本輪融資由凱輝基金領投,軟銀中國、壹號資本等機構跟投。2019年1月該公司已完成最新一輪的Pre-B輪融資,融資金額為億元人民幣級別,投資機構包括德厚資本、凱輝基金。

未來黑科技擁有基於複雜自由曲面成像的汽車平視顯示技術(HUD)、基於超材料和光場的增強現實平視顯示技術(AR HUD)、基於光場的無介質全息顯示技術,和基於地理信息系統、機器視覺及深度學習的AR融合算法等核心技術。未來黑科技分別在汽車前裝和後裝HUD以及全息顯示相關領域提供進行了技術研發和產業佈局。

AR技術,會帶來車載導航的革命嗎?

其後裝產品百路達HUD已在京東、天貓等電商渠道上架,同時於線下的順電、翼藍等多個知名電子品牌店皆有在售。

在前裝HUD產品方面,據該公司稱已經研發出全擋風玻璃HUD,並與寶馬達成了合作,這一產品計劃在2019年下半年正式亮相。他們為奇點汽車研發生產的第二代HUD成像畫面達到了16. 4 英寸,遠大於傳統的一代5 -8 英寸的HUD。

樂駕科技

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北京樂駕科技有限公司,成立於2015年1月,專注於“HUD抬頭顯示+人機對話”智能車載機器人的研發。

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2015年7月,樂駕科技推出第一代車蘿蔔HUD智能車載機器人,是全球首款真正實現量產並交付用戶使用的HUD產品,成為國內智能HUD領域的領頭羊,2016年11月初正式推出第二代車蘿蔔HUD產品

車蘿蔔HUD具備核心專利的AR-HUD技術,投影距離顯示在車外5-7米,圖像面積覆蓋1個車道,可以根據車速動態調節圖像距離。靠近路口或者車速較慢時,圖像顯示距離變近;當車速較快時,圖像顯示距離變遠,符合駕駛過程中人眼焦點的切換過程。

基於跟高德導航的合作,導航顯示效果實現了AR效果,導航信息跟真實路面融合,並支持電機調節圖像遠近和位置。電話提醒,車輛信息等駕駛需要的信息也會通過HUD顯示,讓駕駛員視線專注道路前方。


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