[发明专利]一种实现汽车行驶信息显示的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于车载GPS和反射原理实现汽车行驶信息显示的系统和方法。

背景技术

HUD是HeadUpDisplay的简称，以前用在战斗机上，后来一些汽车厂家也运用起来，但并不广泛。汽车上HUD的实现原理主要是利用光学反射原理，将车辆和驾驶相关信息投射在玻璃，镀膜镜片，然后反射进驾驶员的眼睛。这样驾驶员不必低头，就可以看到行车信息，如车速，导航等都会显示在前挡风玻璃的小块区域内，避免分散驾驶员对前方道路的注意力。

现有的车载HUD，主要是将汽车和驾驶信息简单的投射在挡风玻璃上。这样的处理方法存在一定的弊端：投射影像和实际的道路分离，尽管驾驶员无需低头即可看到驾驶信息，但是仍需要分心将看到的信息和实际的路况进行匹配，无法做到虚拟的指示和实际的路况相结合，仍然存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于车载GPS和反射原理实现汽车行驶信息显示的系统与方法，实现虚拟路况信息和实际行驶路况的虚实结合，使驾驶员的精力能够更加专注于驾驶。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于车载GPS和反射原理实现汽车行驶信息显示的系统，包括：

投影仪，用于投影虚拟线路指向图像；

眼球追踪仪，用于获取驾驶员眼球位置信息；

汽车挡风玻璃；

其中，基于所述汽车所在的位置建立空间直角坐标系O-XYZ，其中驾驶员座椅垂直地面方向为Z轴，汽车行驶方向为X轴，与Z轴和X轴垂直的方向为Y轴；在空间直角坐标系O-XYZ下，得到所述投影仪所在平面β₁和所述汽车挡风玻璃所在平面β₂的平面方程，进而求得所述投影仪相对于所述汽车挡风玻璃对称所成的虚像所在平面β₃的平面方程；按照一定间隔选取行驶道路上的一些点P_i，由GPS系统得到各个点P_i和原点O的连线O_i在XY平面的投影的长度l_i和与汽车行驶方向的夹角θ_i，并获取各个点P_i在Z轴方向的高度z_i，从而得到各个点P_i的坐标(x_i，y_i，z_i)；通过所述眼球追踪仪获取的驾驶员眼球位置信息确定驾驶员眼球E_t的坐标(x_t，y_t，z_t)；计算各直线E_tP_i和平面β₃的各交点I_i的坐标(X_i，Y_i，Z_i)，并计算各个点I_i关于平面β₂对称的各个点I_i′的坐标(X_i′，Y_i′，Z_i′)；基于各个点I_i′确定所述投影仪投影的图像。

进一步地：

使用平滑的曲线依次连接各个点I_i′。优选地，投影的图像中，在距离空间坐标系原点O最远的点I_i′处添加箭头作为汽车行驶前进方向的指示。

空间坐标系原点O设置为地面上的一点。

X轴根据驾驶员座椅的垂直平分面和地面的交线来确定。

所述系统还包括：

车载双目摄像头，用于获取各个点P_i在垂直地面方向上相对于空间坐标系原点O的高度。

一种基于车载GPS和反射原理实现汽车行驶信息显示的方法，所述汽车上具有用于投影虚拟线路指向图像的投影仪、用于获取驾驶员眼球位置信息的眼球追踪仪、以及汽车挡风玻璃，所述方法包括以下步骤：

1)基于所述汽车所在的位置建立空间直角坐标系O-XYZ，其中驾驶员座椅垂直地面方向为Z轴，汽车行驶方向为X轴，与Z轴和X轴垂直的方向为Y轴；在空间直角坐标系O-XYZ下，得到所述投影仪所在平面β₁和所述汽车挡风玻璃所在平面β₂的平面方程，进而求得所述投影仪相对于所述汽车挡风玻璃对称所成的虚像所在平面β₃的平面方程；