CN108657198A - 一种火车平视显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火车平视显示器，由激光雷达、高清夜视摄像头、第一平视显示器、风挡玻璃、第二平视显示器组成，采用第一平视显示器在火车的风挡玻璃上显示火车运行时的一些重要的参数信息，司机无需低头就能查看这些重要的数据信息；采用激光雷达探测火车前方的障碍物，并结合高清夜视摄像头采集该障碍物进行识别，并通过第二平视显示器将检测到的信息显示在火车的风挡玻璃上供司机观察，同时在风挡玻璃上标记障碍物以及障碍物距离火车的距离，便于司机在紧急情况下采取制动；采用第一平视显示器需要投影的信息叠加到第二平视显示器需要投影的信息上，实现司机在同一界面上就能查看火车运行时的一些重要参数信息和火车前方的路况信息。

Description

一种火车平视显示器

技术领域

本发明涉及自动检测与显示领域，尤其涉及一种火车平视显示器。

背景技术

火车行驶过程中，机车驾驶的整个作业过程中，列车司机的绝大部分视觉资源都投入在前方缭望上，90%以上的注视时间都用于前方线路情况及机车信号灯等视觉刺激源的观察上，司机需要频繁低头查看车内各种仪表、显示器，同时需要时刻注意车外路况，并完成各种驾驶任务的相关操作。这个过程伴随着视线转移，会分散司机的注意力，形成安全隐患。

此外，当火车在大雾天情况下行驶时，由于司机无法看清前方路况信息，以至于在特殊情况下不能采取及时制动操作而导致交通事故的发生。再者，火车行车过程中，司机的视野会随着速度的增加而逐渐缩小并集中，产生一种视觉隧道现象。这也会使司机忽略掉一些重要的信息，造成安全隐患。

目前尚未有解决该问题的有效方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种火车平视显示器，采用第一平视显示器在火车的风挡玻璃上显示火车运行时的一些重要的参数信息，司机无需低头就能查看这些重要的数据信息；采用激光雷达探测火车前方的障碍物，并结合高清夜视摄像头采集该障碍物进行识别，并通过第二平视显示器将检测到的信息显示在火车的风挡玻璃上供司机观察，同时在风挡玻璃上标记障碍物以及障碍物距离火车的距离，便于司机在紧急情况下采取制动，将第一平视显示器需要投影的信息叠加到第二平视显示器需要投影的信息上，实现司机在同一界面上就能查看火车运行时的一些重要参数信息和火车前方的路况信息。

为实现上述目的，本发明提供的一种火车平视显示器是这样实现的：

一种火车平视显示器，包括激光雷达、高清夜视摄像头、第一平视显示器、风挡玻璃、第二平视显示器，在机车的两个标志灯的下方分别安装一个相同的激光雷达，用于探测火车前方的障碍物，高清夜视摄像头安装在前照灯的上方，用于采集火车前方的路况信息，风挡玻璃作为第一平视显示器和第二平视显示器的投影屏幕，第一平视显示器和第二平视显示器安装在风挡玻璃下方的操控台上，第一平视显示器将火车运行时的一些重要的参数信息投射到火车的风挡玻璃上显示，司机无需低头就能查看这些重要的数据信息，第二平视显示器将激光雷达、高清夜视摄像头检测到的信息显示在火车的风挡玻璃上供司机观察，同时在第二平视显示器中标记障碍物以及障碍物距离火车的距离并投射到风挡玻璃上显示，便于司机在紧急情况下采取制动。

本发明的风挡玻璃是在原有火车前挡风玻璃上整体涂上磷化合物涂层，使得整个风挡玻璃在特殊射线的照射下都能显示图像。

本发明的第一平视显示器包括第一塑料盒、散热板、列车总线接口、控制电路板、LED灯、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第一双凹透镜、菲涅尔透镜、滤光镜、液晶屏、第一反射镜、光敏传感器，第一塑料盒安装在风挡玻璃下方的操控台上，散热板、控制电路板、LED灯、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第一双凹透镜、菲涅尔透镜、滤光镜安装在第一塑料盒内，列车总线接口、液晶屏、第一反射镜、光敏传感器镶嵌在第一塑料盒表面，且列车总线接口与火车总线接口连接，将火车总线上的数据发送到控制电路板中，由控制电路板控制液晶屏显示列车运行时的重要参数信息，采用LED灯作为液晶屏的背光源，散热板紧贴LED灯，用于为LED灯散热，光敏传感器用于检测司机驾驶室中的光照强度，并将该信息发送给控制电路板，再由控制电路板去控制LED灯的亮度，从而调节液晶屏显示的亮度，LED灯的光源经第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜准直后经过第一双凹透镜发散开来，以增加LED灯的光照面积，再经过菲涅尔透镜对发散的光进行均匀准直后射入滤光镜，由滤光镜改变该光源的色温后进入到液晶屏，使得液晶屏上显示的图像被光源透射到第一反射镜上，经第一反射镜发射到风挡玻璃上后进入司机眼睛，使司机通过风挡玻璃就可以看到火车运行时的重要信息。

本发明的第二平视显示器包括第二塑料盒、激光发射器、第二反射镜、第四凸透镜、第五凸透镜、色轮、折射镜、第六凸透镜、平凸透镜、处理器、DLP板、DMD芯片、第二双凹透镜、第三反射镜，激光发射器、第二反射镜、第四凸透镜、第五凸透镜、色轮、折射镜、第六凸透镜、平凸透镜、处理器、DLP板、DMD芯片、第三反射镜均安装在第二塑料盒中，第二双凹透镜镶嵌在第二塑料盒上，处理器用于接收并处理激光雷达、高清夜视摄像头采集到的信息，并将该信息发送给DLP板处理，DLP板将处理器处理好的信息写入DMD芯片中显示，处理器控制激光发射器发射激光，经第二反射镜后进入到第四凸透镜后再进入到第五凸透镜，第五凸透镜将第四凸透镜传来的光进行缩小后射入色轮，色轮将激光分为红、绿、蓝三种颜色后进入到折射镜中，再经过第三反射镜反射经过第六凸透镜、平凸透镜准直后照射到DMD芯片上，DMD芯片上的超高频率的微镜以超高频率偏转将红、绿、蓝三种颜色的光反射至第二双凹透镜中后投影至风挡玻璃上成像。

本发明的第一平视显示器和第二平视显示器投射到风挡玻璃上的信息之间关系为：第一平视显示器与第二平视显示器投射到风挡玻璃的同一位置，第一平视显示器投射到风挡玻璃中的虚像较近，第二平视显示器投射到风挡玻璃中的虚像较远，使第二平视显示器投射到风挡玻璃上的虚像与火车外的实景结合，第一平视显示器投射到风挡玻璃上的虚像与第二平视显示器投射到风挡玻璃上的虚像结合。

本发明的第二平视显示器中的处理器先处理接收到的激光雷达传来的障碍物距离信息，再处理高清夜视摄像头采集到障碍物的图像信息，并将障碍物所在位置标记为醒目的红色，再将障碍物到火车的距离信息叠加到障碍物上，使司机通过风挡玻璃即可观察到火车前方醒目的障碍物以及障碍物到火车的距离，由于激光雷达、高清夜视摄像头能在大雾中正常工作，当火车进入雾区时，司机也能透过风挡玻璃观察前方路况信息。

由于本发明采用采用第一平视显示器需要投影的信息叠加到第二平视显示器需要投影的信息上的结构，从而可以得到以下有益效果：

1.本发明采用第一平视显示器在火车的风挡玻璃上显示火车运行时的一些重要的参数信息，司机无需低头就能查看这些重要的数据信息。

2.本发明采用激光雷达探测火车前方的障碍物，并结合高清夜视摄像头采集该障碍物进行识别，并通过第二平视显示器将检测到的信息显示在火车的风挡玻璃上供司机观察，同时在风挡玻璃上标记障碍物以及障碍物距离火车的距离，便于司机在紧急情况下采取制动。

3.本发明采用第一平视显示器需要投影的信息叠加到第二平视显示器需要投影的信息上，实现司机在同一界面上就能查看火车运行时的一些重要参数信息和火车前方的路况信息。

附图说明

图1为本发明一种火车平视显示器的激光雷达、高清夜视摄像头的安装结构示意图；

图2为本发明一种火车平视显示器的第一平视显示器、风挡玻璃、第二平视显示器的安装结构示意图；

图3为本发明一种火车平视显示器的第一平视显示器的结构示意图；

图4为本发明一种火车平视显示器的第二平视显示器的结构示意图；

图5为本发明一种火车平视显示器的第一平视显示器的工作原理图；

图6为本发明一种火车平视显示器的第二平视显示器的工作原理图。

主要元件符号说明。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至5，所示为本发明中的一种火车平视显示器，包括激光雷达1、高清夜视摄像头2、第一平视显示器3、风挡玻璃4、第二平视显示器5。

如图1、图2所示，所述的在机车的两个标志灯的下方分别安装一个相同的激光雷达1，用于探测火车前方的障碍物，高清夜视摄像头2安装在前照灯的上方，用于采集火车前方的路况信息，风挡玻璃4用于替换火车的前挡风玻璃，作为第一平视显示器3和第二平视显示器5的投影屏幕，第一平视显示器3和第二平视显示器5安装在风挡玻璃4下方的操控台上，第一平视显示器3的列车总线接口8与火车总线接口连接后，将火车运行时的一些重要参数信息传输到控制电路板9中，由控制电路板9控制液晶屏17显示这些重要的参数信息，并投射到风挡玻璃4上显示，使司机无需低头就能查看这些重要的数据信息，激光雷达1、高清夜视摄像头2检测到的信息传输给处理器29，处理器29根据激光雷达1采集到的数据计算出火车到障碍物之间的距离，同时将该距离信息叠加到高清夜视摄像头2采集到的图像信息上，并标记该障碍物，且由处理器29向DLP板30写入处理器29处理好的数据，并控制DMD芯片31显示这些该信息，通过光学投影在风挡玻璃4上供司机观察，便于司机在紧急情况下采取制动。

所述的风挡玻璃4是在原有火车前挡风玻璃上整体涂上磷化合物涂层，使得整个风挡玻璃4在特殊射线的照射下都能显示图像，通过调整第一平视显示器3和第二平视显示器5的安装角度来矫正投射到风挡玻璃4上的图像，使风挡玻璃4的图像不会干扰司机的眼睛。

如图3所示，所述的第一平视显示器3包括第一塑料盒6、散热板7、列车总线接口8、控制电路板9、LED灯10、第一凸透镜11、第二凸透镜12、第三凸透镜13、第一双凹透镜14、菲涅尔透镜15、滤光镜16、液晶屏17、第一反射镜18、光敏传感器19，第一塑料盒6安装在风挡玻璃4下方的操控台上，散热板7、控制电路板9、LED灯10、第一凸透镜11、第二凸透镜12、第三凸透镜13、第一双凹透镜14、菲涅尔透镜15、滤光镜16安装在第一塑料盒6内，列车总线接口8、液晶屏17、第一反射镜18、光敏传感器19镶嵌在第一塑料盒6表面，且列车总线接口8与火车总线接口连接，将火车总线上的数据发送到控制电路板9中，由控制电路板9控制液晶屏17显示列车运行时的重要参数信息，采用LED灯10作为液晶屏17的背光源，散热板7紧贴LED灯10，用于为LED灯10散热，光敏传感器19用于检测司机驾驶室中的光照强度，并将该信息发送给控制电路板9，再由控制电路板9去控制LED灯10的亮度，从而调节液晶屏17显示的亮度，LED灯10的光源经第一凸透镜11、第二凸透镜12、第三凸透镜13准直后经过第一双凹透镜14发散开来，以增加LED灯10的光照面积，再经过菲涅尔透镜15对发散的光进行均匀准直后射入滤光镜16，由滤光镜16改变该光源的色温后进入到液晶屏17，使得液晶屏17上显示的图像被光源透射到第一反射镜18上，经第一反射镜18发射到风挡玻璃4上后进入司机眼睛，使司机通过风挡玻璃4就可以看到火车运行时的重要信息。

如图4所示，所述的第二平视显示器5包括第二塑料盒20、激光发射器21、第二反射镜22、第四凸透镜23、第五凸透镜24、色轮25、折射镜26、第六凸透镜27、平凸透镜28、处理器29、DLP板30、DMD芯片31、第二双凹透镜32、第三反射镜33，激光发射器21、第二反射镜22、第四凸透镜23、第五凸透镜24、色轮25、折射镜26、第六凸透镜27、平凸透镜28、处理器29、DLP板30、DMD芯片31、第三反射镜32均安装在第二塑料盒20中，第二双凹透32镶嵌在第二塑料盒20上，处理器29用于接收并处理激光雷达1、高清夜视摄像头2采集到的信息，并将该信息发送给DLP板30处理，DLP板30将处理器29处理好的信息写入DMD芯片31中显示，处理器29控制激光发射器21发射白色激光，经第二反射镜22后进入到第四凸透镜23后再进入到第五凸透镜24，第五凸透镜24将第四凸透镜23传来的光进行缩小后射入色轮25，色轮25将激光分为红、绿、蓝三种颜色后进入到折射镜26中，再经过第三反射镜33反射经过第六凸透镜27、平凸透镜28准直后照射到DMD芯片31上，DMD芯片31上的超高频率的微镜以超高频率偏转将红、绿、蓝三种颜色的光反射至第二双凹透镜32中后投影至风挡玻璃4上成像。

所述的第一平视显示器3和第二平视显示器5投射到风挡玻璃4上的信息之间关系为：第一平视显示器3与第二平视显示器5投射到风挡玻璃4的同一位置，第一平视显示器3投射到风挡玻璃4中的虚像较近，由于第一平视显示器3采用的是透射液晶屏17上显示的信息内容，所以信息显示在司机前方的距离较近，第二平视显示器5投射到风挡玻璃1中的虚像较远，由于第二平视显示器5采用的是采用激光照射在DMD芯片31上，将DMD芯片31上的信息反射出来，所以信息显示在司机前方的距离较近，使第二平视显示器5投射到风挡玻璃4上的虚像与火车外的实景结合，第一平视显示器3投射到风挡玻璃4上的虚像与第二平视显示器5投射到风挡玻璃4上的虚像结合。

所述的第二平视显示器5中的处理器29先处理接收到的激光雷达1传来的障碍物距离信息，再处理高清夜视摄像头2采集到障碍物的图像信息，并将障碍物所在位置标记为醒目的红色，再将障碍物到火车的距离信息叠加到障碍物上，使司机通过风挡玻璃4即可观察到火车前方醒目的障碍物以及障碍物到火车的距离，由于激光雷达1、高清夜视摄像头2能在大雾中正常工作，当火车进入雾区时，司机也能透过风挡玻璃4观察前方路况信息，其中高清夜视摄像头2采用了集成光学透雾、SSD透雾算法、自适应感应算法三位一体的超级透雾技术，实现了自适应透雾算法可根据图像灰白程度判断雾霾浓度，在不同的透雾模式下可自动调节透雾等级：当浅雾时开启SSD算法透雾模式，根据雾的浓度，自动调节透雾程度，提升透雾效果，图像彩色;当浓雾时开启超级透雾模式，根据雾的浓度，自动调节透雾程度，增强透雾效果，图像黑白。

本发明的工作原理与工作过程如下：

如图5所示，所述的第一平视显示器3的工作原理为：将火车总线上的数据发送到控制电路板9中，由控制电路板9控制液晶屏17显示列车运行时的重要参数信息，通过光敏传感器19检测司机驾驶室中的光照强度，并将该信息发送给控制电路板9，再由控制电路板9去控制LED灯10的亮度，从而调节液晶屏17显示的亮度。

如图6所示，所述的第2平视显示器3的工作原理为：处理器29接收并处理激光雷达1、高清夜视摄像头2采集到的信息，并将该信息发送给DLP板30处理，DLP板30将处理器29处理好的信息写入DMD芯片31中显示，处理器29控制激光发射器21发射白色激光，经第二反射镜22后进入到第四凸透镜23后再进入到第五凸透镜24，第五凸透镜24将第四凸透镜23传来的光进行缩小后射入色轮25，处理器29控制色轮25转动，将激光分为红、绿、蓝三种颜色后进入到折射镜26中，再经过第三反射镜33反射经过第六凸透镜27、平凸透镜28准直后照射到DMD芯片31上，DMD芯片31上的超高频率的微镜以超高频率偏转将红、绿、蓝三种颜色的光反射至第二双凹透镜32中后投影至风挡玻璃4上成像。

Claims (4)

1.一种火车平视显示器，其特征在于：包括激光雷达、高清夜视摄像头、第一平视显示器、风挡玻璃、第二平视显示器，在机车的两个标志灯的下方分别安装一个相同的所述激光雷达，用于探测火车前方的障碍物，所述高清夜视摄像头安装在前照灯的上方，用于采集火车前方的路况信息，所述风挡玻璃用于替换火车的前挡风玻璃，作为所述第一平视显示器和所述第二平视显示器的投影屏幕，所述第一平视显示器和所述第二平视显示器安装在所述风挡玻璃下方的操控台上，所述第一平视显示器的所述列车总线接口与火车总线接口连接后，将火车运行时的一些重要参数信息传输到所述控制电路板中，由所述控制电路板控制所述液晶屏显示这些重要的参数信息，并投射到所述风挡玻璃上显示，使司机无需低头就能查看这些重要的数据信息，所述激光雷达、高清夜视摄像头检测到的信息传输给所述处理器，所述处理器根据所述激光雷达采集到的数据计算出火车到障碍物之间的距离，同时将该距离信息叠加到所述高清夜视摄像头采集到的图像信息上，并标记该障碍物，且由所述处理器向所述DLP板写入所述处理器处理好的数据，并控制所述DMD芯片显示这些该信息，通过光学投影在火车的所述风挡玻璃上供司机观察，便于司机在紧急情况下采取制动。

2.根据权利要求1所述的火车平视显示器，其特征在于：所述风挡玻璃是在原有火车前挡风玻璃上整体涂上磷化合物涂层，使得整个所述风挡玻璃在特殊射线的照射下都能显示图像，通过调整所述第一平视显示器和所述第二平视显示器的安装角度来矫正投射到所述风挡玻璃上的图像，使所述风挡玻璃的图像不会干扰司机的眼睛。

3.根据权利要求1所述的火车平视显示器，其特征在于：所述第一平视显示器和所述第二平视显示器投射到所述风挡玻璃上的信息之间关系为：所述第一平视显示器与所述第二平视显示器投射到所述风挡玻璃的同一位置，所述第一平视显示器投射到所述风挡玻璃中的虚像较近，由于所述第一平视显示器采用的是透射所述液晶屏上显示的信息内容，所以信息显示在司机前方的距离较近，所述第二平视显示器投射到风挡玻璃中的虚像较远，由于所述第二平视显示器采用的是采用激光照射在所述DMD芯片上，将所述DMD芯片上的信息反射出来，所以信息显示在司机前方的距离较近，使所述第二平视显示器投射到所述风挡玻璃上的虚像与火车外的实景结合，所述第一平视显示器投射到所述风挡玻璃上的虚像与所述第二平视显示器投射到所述风挡玻璃上的虚像结合。

4.根据权利要求1所述的火车平视显示器，其特征在于：所述第二平视显示器中的所述处理器先处理接收到的所述激光雷达传来的障碍物距离信息，再处理所述高清夜视摄像头采集到障碍物的图像信息，并将障碍物所在位置标记为醒目的红色，再将障碍物到火车的距离信息叠加到障碍物上，使司机通过所述风挡玻璃即可观察到火车前方醒目的障碍物以及障碍物到火车的距离，由于所述激光雷达、高清夜视摄像头能在大雾中正常工作，当火车进入雾区时，司机也能透过所述风挡玻璃观察前方路况信息，其中所述高清夜视摄像头采用了集成光学透雾、SSD透雾算法、自适应感应算法三位一体的超级透雾技术，实现了自适应透雾算法可根据图像灰白程度判断雾霾浓度，在不同的透雾模式下可自动调节透雾等级。