CN103743408B - 一种抬头显示系统及基于抬头显示系统的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于抬头显示设备领域，提供了一种抬头显示系统及基于抬头显示系统的数据处理方法，所述系统包括抬头显示设备、智能终端；所述抬头显示设备与智能终端通过无线连接通信：所述智能终端，用于采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备；所述抬头显示设备，用于接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。本发明能够扩展抬头显示设备的适用性，实现抬头显示设备接收不同智能终端发送的不同类型的数据，处理并显示导航数据。

Description

一种抬头显示系统及基于抬头显示系统的数据处理方法

技术领域

本发明属于抬头显示设备技术领域，尤其涉及一种抬头显示系统及基于抬头显示系统的数据处理方法。

背景技术

抬头显示设备（Head Up Display），又叫平视显示器，以下简称HUD，是目前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。平视的意思是指飞行员不需要低头就能够看到需要的重要资讯。抬头显示设备最早出现在军用飞机上，将飞行中常用的数据直接投射到飞行员前面的飞机风挡上，以降低飞行员低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌控。因为抬头显示设备的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。近几年，汽车厂商也逐步在汽车上配备抬头显示设备，使得驾驶员在实现不离开挡风玻璃也能获得行车的重要信息，如时速、转速、油量等信息。

然而，现有的车用抬头显示设备是和车载导航设备配套使用的，现有的车用抬头显示设备只能接收固定数据类型的导航数据；且抬头显示设备不能够对其他类型的数据进行处理，只能接收经过处理的导航数据，整合并显示所述已经处理好的导航数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抬头显示系统及基于抬头显示系统的数据处理方法，以扩展抬头显示设备的适用性，实现与不同智能终端的连接通信。

本发明是这样实现的，一种抬头显示系统，所述系统包括抬头显示设备、智能终端；所述抬头显示设备与控制终端通过无线连接通信：

所述智能终端，用于采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备；

所述抬头显示设备，用于接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。

本发明还提供了一种基于抬头显示系统的数据处理的方法，所述方法应用于以下系统，所述系统包括智能终端和抬头显示设备，所述方法包括：

所述智能终端采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备；

所述抬头显示设备接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，对所述导航数据进行图形化处理，并将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：本发明提供一种抬头显示系统，所述系统包括智能终端和抬头显示设备，所述抬头显示设备能够接收智能终端发送的不同类型的原始导航数据，并根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行分析，获得所需的导航数据，再对所述导航数据进行图形化处理，将图形化处理后的导航数据投影到挡风玻璃上显示。通过改进抬头显示设备的数据处理能力，提高了所述抬头显示设备的适用性，实现接收不同的智能终端（如车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机）发送的不同类型的原始导航数据，并对所述原始导航数据进行处理和投影显示。另外，本发明实现简单，应用灵活，具有较强的易用性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地接收，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的抬头显示系统的组成结构图；

图2是本发明实施例一提供的抬头显示系统的具体组成结构图；

图3是本发明实施例一提供的抬头显示系统的显示效果图。

图4是本发明实施例二提供的基于抬头显示系统的数据处理方法的实现流程图；

图5是本发明实施例二提供的世界坐标系和屏幕坐标系中原点的位置和方向示意图；

图6是本发明实施例二提供的世界坐标系与屏幕坐标系的转换示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的抬头显示系统的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

如图1所示，所述抬头显示系统1包括智能终端11和抬头显示设备12。

在本实施例中，所述智能终端11与抬头显示设备12通过无线连接通信。具体的可以是，所述智能终端11与抬头显示设备12之间通过蓝牙模块或者USB接口连接通信，优选以蓝牙模块连接通信。在使用USB接口时，则需要增加USB接口线，预先在车内埋线布置。

所述智能终端11用于采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备。所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS接收机采集到的地心坐标系数据、地理坐标系数据或者投影坐标系数据。

所述智能终端11还用于对采集到的所述原始导航数据进行坐标转换获得所需的导航数据，并在所述智能终端的显示屏上显示所述所需的导航数据。

进一步地，所述智能终端11可以为车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机。如图2所示，所述智能终端11包括数据处理模块CPU、蓝牙模块以及显示屏。数据处理模块CPU通过地图导航应用软件采集实时的原始导航数据，蓝牙模块将所述原始导航数据发送给抬头显示设备；所述数据处理模块CPU还用于对所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据，重叠在存储的导航地图上，通过显示屏显示所述导航地图，以供驾驶员参考。

所述抬头显示设备12，用于接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。

在本实施例中，所述抬头显示设备根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据具体为：

抬头显示设备分析所述原始导航数据，获得所述原始导航数据的类型；

根据所述原始导航数据的类型，对所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据。

具体地，所述抬头显示设备12包括蓝牙模块、数据处理模块CPU、影像显示装置以及光学显示模块，如图2所示。所述蓝牙模块用于接收不同的智能终端11发送的不同类型的原始导航数据，数据处理模块CPU分析所述原始导航数据，获得所述原始导航数据的类型；根据所述原始导航数据的类型，对所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据；并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据经过影像显示装置投影到光学显示模块上进行显示，以供用户出行参考。所述光学显示模块包括但不限于安装在车辆挡风玻璃上的全息半镜、透明薄膜或者反射透镜。图形化处理使得要显示的导航数据更加生动，增强了用户体验感。

所述导航数据包括：

1、下一步的方向指示和距离指示

2、下一步地路名提示

3、当前行驶路径的轨迹

4、当前行驶道路的路名及车道选择提示

5、剩余道路的距离和时间

6、当前道路限速提示

7、摄像头及红灯提醒

8、重新规划路径提示。

下面给出所述抬头显示系统的具体应用场景。

场景一：所述抬头显示系统包括车载导航设备11和抬头显示设备12。所述车载导航设备11与所述抬头显示设备12通过蓝牙连接通信。

车载导航设备获取全球定位系统GPS从同步卫星接收到的信号，数据处理模块CPU通过地图导航应用软件采集实时的原始导航数据，将采集到的所述原始导航数据通过蓝牙模块发送给所述抬头显示设备，并对采集到的所述原始数据进行坐标转换获得所需的导航数据，在所述智能终端的显示屏上显示所述所需的导航数据。

所述抬头显示设备，用于接收车载导航设备发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。

图3示出了本发明实施例提供的抬头显示系统的导航数据的显示效果。

本发明实施例提供一种抬头显示系统，所述系统包括智能终端和抬头显示设备，所述抬头显示设备能够接收智能终端发送的不同类型的原始导航数据，并根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行分析，获得所需的导航数据，再对所述导航数据进行图形化处理，将图形化后的导航数据投影到挡风玻璃上显示。通过改进抬头显示设备的数据处理能力，提高了所述抬头显示设备的适用性，能够接收不同的智能终端（如车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机）发送的不同类型的原始导航数据，并对所述原始导航数据进行处理和投影显示。另外，本发明实现简单，应用灵活，具有较强的易用性和适用性。

实施例二

图4示出了本发明实施例二提供的基于抬头显示系统的数据处理方法的实现流程。所述方法应用于实施例一所述的系统，所述系统包括智能终端、抬头显示设备。如图4所示，所述方法包括：

在步骤S401中，所述智能终端采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备。

在本实施例中，智能终端获取全球定位系统GPS接收到的卫星信号，通过地图导航应用软件采集实时的原始导航数据，将所述原始导航数据发送给抬头显示设备。智能终端通过蓝牙模块或者USB接口向抬头显示设备发送所述原始导航数据。

所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS接收机采集到的地心坐标系数据、地理坐标系数据或者投影坐标系数据。

在步骤S402中，所述抬头显示设备接收智能终端发送的所述原始导航数据。

在本实施例中，不同的智能终端发送的数据类型不同，所述抬头显示设备能够接收智能终端发送的不同类型的原始导航数据。抬头显示设备可以通过蓝牙模块或者USB接口接收智能终端发送的原始导航数据。

在步骤S403中，所述抬头显示设备分析所述原始导航数据，获得所述原始导航数据的类型。

所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS接收机采集到的地心坐标系数据、地理坐标系数据或者投影坐标系数据。所述地心坐标系数据即世界坐标系（W GS84）的数据；所述地理坐标系数据以地图的经纬度为存储单位，是球面坐标系数据；所述投影坐标系数据即平面坐标系数据。

在步骤S404中，根据所述原始导航数据的类型，对所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据。

在本实施例中，导航数据在抬头显示设备屏幕上显示时，采用的是屏幕坐标系。原始导航数据的坐标与抬头显示设备的屏幕坐标系并不是一一对应的，需要对原始导航数据进行坐标转换，获得适于抬头显示设备上显示的导航数据。

在本实施例中，对全球定位系统GPS采集到的地心坐标系进行坐标转换，获得适用于抬头显示设备的屏幕坐标的过程具体为：

步骤A．通过高斯投影将地心坐标系（W GS84）的坐标（B，L，H）转换为平面直角坐标系（x，y）。

其中，平面直角坐标系中的x变量的计算公式为：

$x=X+\frac{N}{2}t{\cos }^2{\mathrm{Bl}}^2+\frac{N}{24}t{\cos }^{4}B(5-t^2+9{\mathrm{\η}}^2+4{\mathrm{\η}}^4)l^4+\frac{N}{720}t{\cos }^{6}B(61-58t^2+t^4+270{\mathrm{\η}}^2-330{\mathrm{\η}}^2{t}^2)l^6$

$y=N\cos \mathrm{Bl}+\frac{N}{6}{\cos }^{3}B(1-t^2+{\mathrm{\η}}^2)l^3+\frac{N}{120}\·{\cos }^{5}B(5-18t^2+t^4+14{\mathrm{\η}}^2-58{\mathrm{\η}}^2{t}^2)l^5$

其中，N为卯酉圈曲率半径：

η²为辅助变量：η²＝e²cos²B

e²为第二偏心率平方：e²＝(a²-b²)/b²

l为椭球点经度与相应中央子午线之差：l＝L-L₀

t为辅助变量：t＝tanB

a和b分别为参考椭球的长短半径;X为赤道至纬度为B的子午线弧长。

步骤B．通过二次多项式转换，将高斯投影得到的平面直角坐标系（x,y）转换为与GIS数据坐标系统匹配的平面直角坐标系（u,v）。

在本实施例中，高斯投影得到的平面直角坐标系（x,y）为与地心坐标系统匹配的平面直角坐标系。将高斯投影得到的平面直角坐标系（x,y）通过二次多项式转换为与GIS数据坐标系统匹配的平面直角坐标系（u,v）的计算公式为：

u＝a₀+a₁x+a₂y+a₃x²+a₄xy+a₅y²

v＝b₀+b₁x+b₂y+b₃x²+b₄xy+b₅y²

其中，a_0、...、5及b_0、...、5为待定系数。

步骤C．将GIS数据坐标系统匹配的平面直角坐标系（u,v）转换成屏幕坐标。

在本实施例中，现有地图数据的坐标系相对于设备坐标来说，为世界坐标系，是真实的坐标，记为W；在设备上进行绘图时，设备上使用的是屏幕坐标系，记为V；世界坐标系和屏幕坐标系中原点的位置和方向如图5所示。

图6示出了世界坐标系与屏幕坐标系的转换示意图。由图6可知，（Uw,Vw）是世界坐标系中的一个点的坐标，其在屏幕坐标系中的坐标为（Uv,Vv）。（Wul,Wvb）～（Wur,Wvt）表示感兴趣的绘图区域，（Vul,Vvb）～（Vur,Vvt）在屏幕坐标系中的显示图形的区域。世界坐标系到屏幕坐标系的转换公式为：

Uv＝int((Uw-Wul)*Scale)+Vul

Vv＝int((Wvt-Vw)*Scale)+Vvt

由世界坐标系到屏幕坐标系的转换公式得到的屏幕坐标系即为与抬头显示设备对应的导航数据。

进一步地，所述屏幕坐标系可以为三维屏幕坐标系，只需在屏幕坐标系中增加一个Zv变量。

在本实施例中，所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS采集到的地心坐标系数据、球面坐标系数据或者投影坐标系数据。获得原始导航数据的类型后，根据所述原始导航数据的类型从步骤A、步骤B、步骤C中选择对应的起始坐标转换流程入口，对所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据。

在本实施例中，所述抬头显示设备能够根据原始导航数据的类型对原始导航数据进行分析，获得需要显示的导航数据。从而扩大了抬头显示设备的适用性，一个抬头显示设备能够与不同的智能终端连接通信，并处理不同类型的原始导航数据，获取所需的导航数据。

在步骤S405中，所述抬头显示设备对所述导航数据进行图形化处理，并将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考。

在本实施例中，抬头显示设备对所述原始导航数据进行分析计算，获得所需的导航数据后，再对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到光学显示模块上进行显示，以供用户出行参考。所述光学显示模块包括但不限于安装在汽车挡风玻璃上的全息半镜、透明薄膜或者反射透镜。图形化处理使得要显示的导航数据更加生动，增强了用户体验感。并且通过在车辆挡风玻璃上显示导航数据，降低了驾驶员行车时查看导航数据的危险性。

在本实施例中，所述智能终端包括但不限于车载导航设备、手机、平板电脑以及计算机。所述智能终端与抬头显示设备的连接方式包括但不限于蓝牙、USB接口连接通信，优选以蓝牙连接通信。

本发明实施例提供一种基于抬头显示系统的数据处理方法，所述方法应用于包括智能终端和抬头显示设备的系统，所述抬头显示设备能够接收智能终端发送的不同类型的原始导航数据，并根据原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行分析，获得所需的导航数据，再对所述导航数据进行图形化处理，将图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示。通过改进抬头显示设备的数据处理能力，提高了抬头显示设备的适用性，能够与不同的智能终端（如车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机）连接通信，接收不同类型的原始导航数据，并进行处理得到所需的导航数据，以及投影显示导航数据。另外，本发明实现简单，应用灵活，具有较强的易用性和实用性。

在本发明实施例所提供的实施例中，应当理解到，所述作为分离部件说明的组件可以是或者也可以不是物理上分开的，作为组件显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明实施例各个实施例中的各组件可以集成在一个模块中，也可以是各个组件单独物理存在，也可以两个或两个以上组件集成在一个组件中。上述集成的组件既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抬头显示系统，其特征在于，所述系统包括抬头显示设备、智能终端；所述抬头显示设备与智能终端通过无线连接通信：

所述智能终端，用于采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备；

所述抬头显示设备，用于接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，并对所述导航数据进行图形化处理，将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考；

其中，所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS采集到的地心坐标系数据、地理坐标系数据或者投影坐标系数据；

所述抬头显示设备根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据具体为：

抬头显示设备分析所述原始导航数据，获得所述原始导航数据的类型；

根据所述原始导航数据的类型，对所述原始导航数据进行坐标转换，以将所述原始导航数据的坐标转换为适用于抬头显示设备的屏幕坐标，获得所需的导航数据。

2.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述智能终端还用于：

对采集到的所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据，并在所述智能终端的显示屏上显示所述所需的导航数据。

3.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述智能终端为车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机。

4.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示设备与智能终端通过蓝牙或USB接口连接通信。

5.一种基于抬头显示系统的数据处理方法，其特征在于，所述方法应用于以下系统，所述系统包括智能终端和抬头显示设备，所述方法包括：

所述智能终端采集原始导航数据，并将采集到的所述原始导航数据发送给所述抬头显示设备；

所述抬头显示设备接收智能终端发送的所述原始导航数据，根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据，对所述导航数据进行图形化处理，并将所述图形化处理后的导航数据投影到车辆挡风玻璃上显示，以供用户出行参考；

其中，所述原始导航数据的类型包括全球定位系统GPS采集到的地心坐标系数据、地理坐标系数据或者投影坐标系数据；

所述抬头显示设备根据所述原始导航数据的类型对所述原始导航数据进行处理，获得所需的导航数据的步骤具体为：

抬头显示设备分析所述原始导航数据，获得所述原始导航数据的类型；

根据所述原始导航数据的类型，对所述原始导航数据进行坐标转换，以将所述原始导航数据的坐标转换为适用于抬头显示设备的屏幕坐标，获得所需的导航数据。

6.如权利要求5所述的基于抬头显示系统的数据处理方法，其特征在于，所述智能终端还用于：

对采集到的所述原始导航数据进行坐标转换，获得所需的导航数据，并在所述智能终端的显示屏上显示所述所需的导航数据。

7.如权利要求5所述的基于抬头显示系统的数据处理方法，其特征在于，所述智能终端为车载导航设备、手机、平板电脑或者计算机。

8.如权利要求5所述的基于抬头显示系统的数据处理方法，其特征在于，所述抬头显示设备与智能终端通过蓝牙或USB接口连接通信。