视觉作为人机交互的关键所在，HUD的重要性日益凸显（HUD,即 Head-Up Display 的缩写，中文名为抬头显示系统）。该系统的核心功能是借助图像生成单元，将各类车辆信息通过光学成像系统投射到驾驶者视野前方，使驾驶员无需低头就能读取关键信息，从而减少低头次数，降低 “盲驾” 风险，提升驾驶安全性。

从人机交互的角度来看，它作为视觉层面人机交互的关键技术，能满足用户在安全驾驶、导航、娱乐、信息交互等多种场景下的需求，为用户提供全面的人车交互体验。例如，在导航场景中，HUD 可将导航信息直接投射在驾驶员视线前方，无需驾驶员分心查看中控屏或手机，提升驾驶安全性的同时，也增强了驾驶的便捷性。

从市场需求方面分析，HUD 易被客户感知，具有功能感知度明显、科技感强、视觉冲击大等特点，消费者对其付费意愿较高。相关调查显示，消费者对 HUD 功能的支付意愿高达 30.2%，在各类座舱功能中名列前茅。这表明 HUD 在汽车市场中具有较大的发展潜力，能够吸引消费者购买配备该功能的车辆，从而提升车辆的市场竞争力。

二、HUD的发展历程及分类

（一）HUD发展历程

HUD 的发展历程颇为漫长，其起源于航空领域。1960 年，平视显示系统作为 HUD 的前身，成功应用于美国的 A - 5 舰载机，它能将飞机的飞行数据投射到飞行员视野前方的透视镜上，极大提高了飞行安全与效率。此后，在 1960 - 1988 年间，HUD 从战斗机逐渐应用到民航客机，实现了更广泛的应用。1988 年，通用汽车推出首款搭载 HUD 技术的汽车 Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car，标志着 HUD 技术从飞行领域过渡到汽车领域。在汽车领域发展初期，车载 HUD 主要以 C HUD（组合式抬头显示）为主，这种 HUD 成像区域小、显示信息少，还存在安全隐患，逐渐被市场淘汰。随后，W HUD（风挡式抬头显示）凭借其投射信息量和成像面积与质量的提升，成为车载 HUD 市场的增长主力。近年来，随着图像生成技术的进步和楔形挡风玻璃的研发，AR HUD（增强现实抬头显示）逐渐进入市场，成为 HUD 技术的新发展方向。2020年奔驰S级发布ARHUD(增强现实型抬头显示系统)。在奔驰的 AR HUD系统上，AR 技术令虚拟数字信息与实景道路直接叠加。一类驾驶重要信息、二类辅助驾驶信息以及三类舒适度信息均能与外部实景融合，直观地展现在驾驶者眼前，极大程度上提升驾驶安全性、信息易读性与舒适性。因此，未来随着消费者对汽车智能化体验要求的不断提升、智能化与 AR 光学持续进步带来 AR HUD 体验提升与成本降低，AR HUD有望快速渗透市场，成为 HUD的未来之势。

（二）技术分类及原理

1.C HUD（组合式抬头显示）

C HUD 是早期车载 HUD 的主要形式，其成像区域为一小块前置的树脂半透明玻璃，视场角（FOV）通常仅为 5°×1° - 4°，投射面积约 6 - 8 英寸。这种 HUD 结构相对简单，成本较低，即便原厂未配备，在二级市场也能以较低价格购买并安装，通过 OBD 接口读取车辆信息。然而，C HUD 的缺点也较为明显，它显示的内容非常有限，主要集中在车速、导航等基本信息，且图像模糊。由于成像距离人眼较近，驾驶员需频繁调整眼睛焦距，容易产生视觉疲劳，甚至可能引发驾驶事故。此外，在车辆发生碰撞时，C HUD 的树脂玻璃还可能对驾驶员造成二次伤害。因此，到了 2024 年，除少数车型外，绝大多数车企已放弃原装 C HUD。

2.W HUD（风挡式抬头显示）

W HUD 是当前车载 HUD 市场的主流产品，它利用光学元件将信息反射到风挡玻璃上。与 C HUD 相比，W HUD 的成像区域有所扩大，为部分前挡风玻璃，视场角可达 10°×4°，投射面积提升至 7 - 15 英寸，成像质量也有显著提高。为了消除重影问题，W HUD 的挡风玻璃通常需要特殊设计，做成上厚下薄的楔形，并在两层玻璃中间加入 PVB 膜，使反射影像重叠。同时，底部开槽放置显示模组，这对视场角提出了更高要求。视场角越大，显示的范围和信息越丰富，但不同厂商在信息取舍和 UI 设计方面存在差异，若设计不佳，界面可能会显得杂乱无章，影响使用体验。

3.AR HUD（增强现实抬头显示）

AR HUD 是 HUD 技术的高级形态，它利用 AR 光学成像和虚实融合技术，将车辆行驶信息、智能驾驶等虚拟信息投影到前挡风玻璃上，并与车外实时路况相结合，为驾驶员呈现虚实相融的驾驶信息与体验。AR HUD 的成像区域更大，应用了更先进的 PGU（图像生成单元），视场角可提升至 13°×5° 及以上，投射面积扩展至 20 英寸以上，虚像距离（VID）也更远，性能远超 C HUD 和 W HUD。

在实际应用中，AR HUD 可实现多种功能。在导航场景中，它能提供实景融合导航，将道路指引、箭头方向等虚拟信息直接融入实际路面，驾驶员无需转移视线即可获取导航信息；在 ADAS 辅助场景中，AR HUD 可将智驾行为可视化，通过车道保持、跟车目标识别等虚拟指示，帮助驾驶员更好地监控车辆运行状况，同时结合实景提示预警功能，降低事故发生的可能性；在生活、娱乐兴趣类场景中，随着汽车智能化的发展，AR HUD 可将前挡风玻璃升级为大型显示屏，满足驾驶者在游戏、观影、社交娱乐等方面的需求，还能投射街边的商业区、娱乐场所等兴趣类信息，实现与车外场景的互联。

AR HUD包含数据收集、算法融合、成像过程多个过程。

（1）数据收集

AR HUD 的前端通过多种设备收集数据，包括摄像头、各类车载传感器以及 ADAS 辅助驾驶功能提供的碰撞预警、车道偏离预警、行人预警及交通标志线识别等信息，同时车载导航也为其提供道路导航信息。这些设备如同 AR HUD 的 “眼睛” 和 “耳朵”，实时感知车辆周围的环境和行驶状态，为后续的信息处理和显示提供基础数据。

（2）算法融合

收集到的数据在中端通过软件算法进行处理。软件算法贯穿 AR HUD 输入、执行、输出三个环节，在输入层涉及与 ADAS 相关的识别追踪、计算机视觉等算法，ADAS 技术越成熟，算法输入层的性能就越高；执行层运用传感器融合、高清地图集成与预测算法，对前端收集到的信息在毫秒级时间内迅速进行数据融合和处理，有效降低画面延迟效果；输出层则运用 3D 渲染、防抖、畸变修正、画面实时调节、虚实融合等算法技术，将视频、图像等实时信息投射输出，提升图像输出的清晰度与及时性，确保驾驶员看到的图像稳定、清晰、准确。

（3）成像过程

AR HUD 的后端通过核心部件 PGU 图像生成单元，运用 AR 微显示方案进行图像投射。目前主流的 AR 微显示方案包括 TFT - LCD、DLP、LCoS、LBS 激光与 Micro - LED 五种。以 TFT - LCD 为例，其核心组件为液晶单元，原理是通过控制液晶的透光率来实现画面的亮暗显示。LED 背光源发出光线后，TFT 基板产生电压，控制液晶单元的排列方向，进而影响光线的穿透量。在图像投射阶段，结合自由曲面镜运用、挡风玻璃升级等技术，通过三次光反射成像。由 PGU 生成的图像先投射至折叠镜上完成第一次反射，然后通过非球面型的可旋转镜进行第二次放大反射，最后通过杂光阱射出至挡风玻璃进行第三次反射，进入驾驶员的眼中，形成的虚像与车外实景融合，呈现出虚实融合的 AR 效果。

三、各主机厂关于 HUD 的应用

（一）理想汽车在 HUD 的应用

理想汽车在 HUD 的应用上具有一定的代表性。其显示内容极为丰富。车速、挡位等基础行车数据实时呈现，让驾驶员对车辆运行状态了如指掌。HUD 画面总体分为左、中、右三块区域，在正常行驶状态下，左边显示常规导航信息，下方展示预计到达时间；中间与中控屏同步显示部分画面；右侧呈现时速、限速、驾驶状态挡位以及当前时间等信息。在智能驾驶环境方面，借助 3D 空间透视技术，将行人、车辆、道路边界及障碍物等动态信息，以半透明图层叠加于现实视野，同时整合自动驾驶状态、限速和天气警示等信息。开启数字后视镜影像功能后，拨动转向灯，HUD 会显示侧方影像，减少视野盲区隐患。

理想通过先进技术有效控制前挡玻璃重影偏差和曲面镜面型，杜绝重影问题。2.5 米短视距投影和 - 3.7 度黄金下视角设计，既保证看得清又防止视觉疲劳。还能根据外界光线自动调节亮度，设有雪地模式应对特殊环境。

此外，HUD 与车机系统深度融合。驾驶员能通过安全交互屏或语音控制便捷操作 HUD 的显示内容与功能设置。并且随着车机系统 OTA 升级，HUD 功能持续优化拓展，实用性与智能化程度不断提升，为用户带来更优质的驾驶体验。

（二）小米汽车的 HUD 应用

1. HUD 应用

小米初期 max 的 HUD 以地图导航为主，导航信息占据约 80% 的画面，在关键信息展示方面，除了常规的导航指示外，还增加了剩余续航信息。该 HUD 的亮度表现十分突出，最高亮度可达 13,000 尼特，即使在强光环境下也能保证驾驶员清晰读取信息，有效解决了部分 HUD 在阳光下看不清的问题。

小米汽车的 HUD 在交互设计上也非常出色。它支持分区块显示，例如左边展示导航，中间呈现车速，右边显示音乐歌词，并且允许驾驶者自定义显示模式，在运动模式下突出转速和 G 值等关键信息。同时，HUD 位置可根据驾驶员位置自动调节，为不同驾驶者提供最适宜的观看角度。不仅如此，副驾还能利用 HUD 在驻车时观看电影、刷短视频等（行车过程中驾驶位不受影响），为乘车体验增添乐趣。

2. PHUD 应用

PHUD 最早由宝马提出，根据谍照来看小米 YU7 的全景显示 HUD 有一定概率搭载了PHUD，它将整个前挡风玻璃的下半部分转变为 “巨型显示屏”，官方称之为 “全景视域桥”。通过在前挡玻璃下方涂抹深色涂层，实现了车速、导航、音乐、驾驶辅助信息等从左至右的满屏显示，宛如一块 “带鱼屏”。

从显示内容来看，导航地图直接铺满驾驶者眼前，路口的转向指引一目了然，驾驶员无需再歪头查看中控屏，极大地提升了驾驶安全性与便利性。同时，智驾系统的相关信息，如当前车道保持情况、前车距离、变道建议等也能实时呈现，这种直观的展示方式更贴合驾驶直觉，降低误判风险。此外，当打转向灯时，HUD 还能直接显示侧后方实时画面，压线或跟车太近时会及时给出警示提醒，宛如一位贴心的驾校教练时刻相伴。

（三）问界 M9 的 AR HUD 应用

此外，问界 M9 的 AR HUD 还具备动态的车道引导箭头，甚至加入了鲲鹏动效，在停车状态下还支持观看电影等娱乐功能，为驾驶员和乘客提供了更加丰富的体验。

智能驾驶意图通过 MOP 线直观呈现，与现实物理世界完美贴合，让驾驶者清晰掌握智驾状态。集成车身摄像头影像与倒车影像，使驾驶者无需转移视线，就能全面感知车辆周围状况。导航方面，融合多维信息及车道线走势，提供精准的车道级 AR 导航，让出行路线一目了然。智驾场景下，还有贴合实物的预警提示，助力驾驶者提前察觉危险。此外，常见的红绿灯倒计时、安全辅助驾驶以及夜视 / 雨雾增强提示等信息也一应俱全。

特色功能亮点十足。其支持鲲鹏动效，鲲鹏游动方向即车辆前进方向，增添了驾驶的仪式感与乐趣。驻车状态下，可在前方视野映射出 75 英寸甚至在 8.5 米远处可达 75 英寸的影院级巨幕画面，为驾乘者提供独特的观影体验。

显示效果同样出色。采用 LCOS 方案，实现 7.5 米处 70 英寸、10 米处 96 英寸的等效显示效果，拥有全球量产车型最大可视角 13°×5°。屏幕分辨率高达 1922×730，保证画面清晰细腻。入眼亮度达 12000nits，即使强光下画面依然稳定清晰；对比度达 1200:1，画面灵动清透。

在驾驶体验提升上，问界 M9 的 AR HUD 也表现卓越。VID（视觉信息距离）远大于 7 米，让驾驶者行车视野与 AR HUD 信息同焦，无需频繁切换焦点，有效减轻驾驶疲劳。与高阶智驾系统深度融合，进一步增强了驾驶者对车辆动态的直观理解，提升对智驾功能的信任度与安全感 。

四、未来发展方向

随着技术的不断发展，AR HUD 的光学显示效果和算法技术将持续优化。在光学设计方面，光波导技术有望取得突破。目前，光波导技术作为解决 AR HUD 体积和 FOV（视场角）兼得问题的关键技术，正受到广泛关注。它通过光耦合器对图像进行耦入、耦出处理，无需经过多次反射即可直接输出原始完整图像，能够在实现大 FOV 的同时使 HUD 机身更加轻薄化。未来，随着光波导技术的成熟，其制造难度将降低，良率会提高，从而推动 AR HUD 的进一步发展。

在算法技术方面，将更加注重数据处理的准确性、及时性，以及内容显示的清晰度、层次性和渲染的美观性、稳定性。通过优化算法，减少图像延迟，提高虚实融合的效果，降低驾驶员的视觉疲劳，提升 AR HUD 的整体性能。

同时，由于目前AR HUD 的成本相对较高，这在一定程度上限制了其大规模普及。未来，随着技术的进步和量产规模的扩大，AR HUD 的成本有望逐渐降低。一方面，微显示技术的持续升级将推动成本下降，例如 TFT 技术在性价比方面的优化、DLP 技术在成本控制上的改进等；另一方面，随着产业链的不断完善和本土供应链的崛起，原材料采购成本和生产成本将得到有效控制，使得 AR HUD 的价格更具竞争力，能够走向平民化市场，提高市场渗透率。