雖然現在手機、車機的導航能力越來越強,但是當我們遇到不熟悉的路況,或者在夜間開車的時候,還是會出現拐錯路口、錯過路口的情況。

而且,一邊開車一邊看導航本就是不安全的行爲,本質來說就是在盲開。當車速爲 120 公里/小時的時候,看導航 1 秒鐘大概就有 70 米是在盲開,更不要說在國外不限速的高速公路上 200+公里/小時的速度。

所以現在的導航對我們來說,功能還是不夠人性化,呈現效果還是不夠直觀。

相對應的,在這樣的市場需求下,“AR導航”作爲一種更好的解決方案應運而生,而且已經有不少科技公司將這個概念帶到了我們的視野裏。

比如百度在去年的世界大會上展示了自己基於 HUD 的 AR 導航功能,高德和達摩院各自發揮優勢研發了一款 AR 導航,Marvel X 因爲搭載了斑馬開發的 AR-driving,成爲了目前市面上第一款帶 AR 導航功能的量產車。

此外,大陸、偉世通、松下等供應商以及國內外一系列初創企業也在共同發力,比如 WayRay、Navdy、Futurus 等。

AR 導航是什麼,跟一般導航有什麼不一樣?

AR 導航對於用戶而言最大的變化就是“直觀性”。從駕駛員的視野來看,導航信息與車道線進行了融合。

AR(增強現實技術)是在真實場景裏出現一些虛擬信息。AR 導航則是在真實的路況信息中,實時出現一些虛擬指向箭頭來更直觀地引導我們前進。

與傳統導航相比,車載 AR 導航會先用攝像頭把前方道路的真實場景實時捕捉下來,這是 實 ;再結合當前的定位、地圖信息以及場景 AI 識別進行融合計算,在人眼可見的真實道路上生成虛擬的指引信息,這是 虛 。

這樣的虛實結合,可以更直觀地告訴用戶下一秒該幹什麼,比如它會用箭頭準確地指向路口,而不是說什麼 300 米後左轉。

除此之外,還會有駕駛安全的提醒,比如跟車距離預警、壓線預警、紅綠燈監測提醒、前車啓動提醒、提前變道提醒等;未來還可能會更深入地與 ADAS 進行融合,比如車道偏離預警、前車碰撞預警,駕駛員狀態監測等等。

AR 導航背後需要哪些技術支持?

從上面的功能介紹,很明顯能看出來 AR 導航和一般導航不一樣,它背後需要更多複雜技術的支持。具體來說有三種:

1. 車道級導航能力:導航最基礎的能力就是“沒有延遲的準確定位”,如果這個技術不到位,AR 導航的小箭頭怎麼能準確地鋪設在真實車道上呢。

2. 圖像智能檢測與識別能力:AR 本就是一項虛實結合的技術,識別真實路況數據是功能實現的基礎。這其中包括對車輛、車道線、紅綠燈、道路場景等圖像的檢測、分割、識別與追蹤。

3.AR 融合算法:將當前的定位、地圖導航以及道路交通大數據進行融合運算,最後才能在實景圖像上實時將渲染過的虛擬導航信息準確地呈現在車道上。

目前都有哪些具體形態的產品?

當前能夠將 AR 導航完整呈現的產品不多,而且現處於技術開發階段,各個產品也是形態各異。

從前裝市場來說,去年 10 月高德和達摩院合作推出了一款 AR 導航,適配在智能後視鏡上;去年 9 月榮威 Marvel X 上市,上面搭載了斑馬推出的 AR-driving,適配在儀表盤上。

從後裝市場來說,去年 5 月車蘿蔔推出了一款水滴 AR-HUD,這是後裝市場中首款無屏 HUD,可以直接將虛擬導航信息投射在風擋上。這與它在 15、16 年推出的自帶屏幕的第一、二代產品不一樣。

AR 導航與各種媒介的關係

這麼說來,這三個比較完整的產品竟然適配在三種媒介上。

那麼 AR 導航到底都能裝載在哪些媒介上呢?不同媒介功能實現的差異化在哪裏?哪種媒介最適合 AR 導航發揮作用呢?我們來一個一個說清楚。

關於具體的媒介,剛纔提到的智能後視鏡、儀表盤以及風擋算是主流應用場景,中控屏其實也可以實現這個功能,後裝 HUD 自帶的透明背板也是可以的。在更久之前,還有人想過用 AR 頭戴可視設備實現這個功能,現在基本已經被放棄了。

在說不同媒介下的具體應用效果之前,我們再思考一下開頭提到的那個場景。當你正在以 120 公里/小時的速度前進,你用 1 秒鐘看了一眼導航其實你就大約盲開了 70 米。如果 150 公里/小時呢?200 公里/小時呢?而且,我們看導航真的只看一秒嗎?

所以不把視線離開,或者離開的距離越短,AR 導航功能才能更好地輔助人類駕駛。其次屏幕是否夠大,呈像是否清晰,成本是否可控,這些都是決定條件。

首先「風擋」無疑是離駕駛視線最近的,因爲司機本身就是目視風擋前的道路。(後裝的透明背板也是這個原理,但後裝產品效果普遍沒有前裝好。)而且風擋呈現信息的區域也夠大。但想要做到清晰成像和控制成本,難度略大。

然後是「儀表盤」,視線稍微往下探,終歸也算比較近。屏幕大小適中,呈像清晰程度和成本相對也比較可控。

中控屏和智能後視鏡都相對較遠,而且後視鏡屏幕略小,不好展示信息。不過這兩個成本可控,而且後裝起來比較方便,可以說能適配大部分車型。

這麼一來,從功能上說「風擋」是 AR 導航功能實現的最佳場景。而目前基本沒有前裝產品適配在 HUD 上的原因,則在於這是一個與成本博弈的商業 demo。下面來說說 AR 導航在 HUD 上實現有什麼樣的困難。

AR 導航在 HUD 上實現有什麼樣的困難

在說困難之前,先來說說 AR 運用在汽車上有什麼先天優勢。

相比於其他 AR 設備來說,汽車 AR 設備沒有電池之憂;依託汽車可以即時定位;還有擋風玻璃這樣天然的大屏;而且不用刻意小型化,這有助於安裝大體積硬件,因爲 AR 導航需要強大的機器視覺和三維空間構建運算能力。

聽起來很有希望,但相對於優勢來說,困難更是一籮筐。下面簡單說 5 個。

1. 成本很難控制

目前運用在 HUD 上的投影技術主要有:LCD 投影、DLP 投影、激光掃描投影以及 LCOS 投影。

這四種技術投影效果一個比一個好,但成本也是一個比一個高。拿 LCOS 投影來說,僅有部分工程試驗 HUD 產品採用了這一技術;有些產品用 DLP 投影,廠商的心都在滴血;更多產品都採用 LCD 投影。

同時很多硬件想要做到車規級非常難,這也在無形中增加了成本。

2. 光學問題

困難之一就是“虛擬圖像距離”。一般 HUD 的虛擬引導圖像和道路並不在一個平面,需要我們自己去調整這其中的焦距,雖然不用低頭,但頻繁調整角度也會讓人覺得疲勞。而且我們開車有時候需要前方 10 米甚至 20 米的情況,目前能很好達到這一標準的產品卻很少。

另外,由於 AR HUD 是通過虛擬影像和實際道路結合來展現實時導航信息,因此用戶的視角變化也會導致成像信息和路面的匹配度出現問題。目前行業內比較主流的解決方案是通過車內的攝像頭捕捉駕駛員面部來進行實時匹配,這個方案也有不小的難度。

3. 呈像質量

複雜的室外光照會影響圖像的清晰程度,夜晚對圖像呈現更是挑戰。

4. 高溫和散熱

HUD 無論前裝後裝一般都佈置在儀表盤前方,完全暴露在太陽底下,同時高亮度投影自己也需要大光源支持,也會增高溫度。如何應對高溫、合理散熱是個難題。而對於車規級要求來說,溫度、穩定性等等都是必須優先解決的問題。

5. 集成度

將各個軟件、硬件集成在一起,並控制好體積,這也算難點之一。

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