본 논문은 차량 안전시스템을 위한 지능형 HUD 시스템의 특성을 고찰하였다. HUD 시스템은 차량에서 향상된 운전자 정보전달과 새로운 지능형 교통시스템을 제공한다. 자동차의 속도, 거리표시, 엔진 RPM, 내비게이션, 엔진 온도, 연료 게이지, 방향지시등, 경고 표시등에 대한 기본적인 정보를 운전자에게 전달한다. 본 논문에서 설계한 지능형 HUD 시스템은 TFT LCD, LCD 백라이트 LED, 평면 미러, 특수 제작된 렌즈 및 구동회로로 구성되었다. 본 논문은 운전자 안전성을 고려한 차량용 지능형 HUD 시스템을 제작, 분석하였다.
완전 자율주행 단계에 이르기 전까지 부분 자율주행 차량에서는 시스템이 특정 상황에서 운전자에게 직접 운전을 하도록 요청하는 제어권 전환 요청(TOR)이 필수적이다. 이 연구의 목적은 인간-자동차 인터랙션 방식 중 HDD(Head-Down Display)보다 HUD(Head-Up Display)가 제어권 전환 요청 시 사용자 경험 인식에서 더 유리한지 비교하는 것이다. 운전 시뮬레이터 실험을 통해 참가자가 자율주행 상황에서 부가적 과업인 게임을 하다가 제어권 전환 요청을 인지하면 직접 운전을 수행하도록 하였다. 실험 결과, 반응시간과 주관적 작업 부하에서는 차이가 없었으나, '사용 용이성'과 '만족도'에서 HUD 방식이 HDD보다 더 우수한 것으로 나타났다. 자율 주행시 HUD를 통해 부가적 과업을 하도록 디자인하는 것이 제어권 전환 요청 기능의 사용자 경험을 개선하는 효과가 있었다. 이 연구는 자율주행 맥락에서의 사용자 경험 디자인 가이드라인 설정을 위한 실증 사례를 제시했다는 점에서 의의가 있다.
The HUD (Head-up Display) device for vehicles has gradually been advanced in connection with ADAS (Advanced Driver Assistant System) for the safety and the convenience of driving. In this paper, the major features (e.g. speed, RPM, etc.) of vehicles is received through the ECU and the route information is received through the navigating API, configurating the integrated GUI. And, the optical system is configured based on DLP (Digital Light Processing) to evaluate the visibility depending on the resolution change of the GUI. The IoT HUD system proposed in this paper has the scalability to flexibly add not only the ECU but also various cloud-based driving-related information.
자동차 HUD(Head-Up Display)는 기존 HDD(Head-Down-Display)로 인한 운전자의 시선 분산을 줄이기 위한 장치로, 기술개발뿐만 아니라 관련 상용 제품이 다수 출시되고 있으며 HUD를 장착한 차량도 국내외에서 다수 선보이고 있다. 최근에는 대면적 디스플레이를 통하여 실 세계의 다양한 정보를 운전자의 시야를 중심으로 제공하는 증강현실 기술이 적용된 HUD가 차세대 정보제공 장치로 주목받고 있으며 국내외에서 관련 기술개발이 진행되고 있다. 본고에서는 HUD를 구현하기 위한 주요 방식별 특징을 살펴보고 자동차 적용 동항에 대해 논의 하고자 한다.
HUD(Head-Up-Display)는 조종사가 전방 캐노피 외부 환경을 보면서 동시에 목표물 및 비행정보를 식별하도록 정보를 시현하는 항공전자 장비이다. HUD는 항법 모드, 공대공 모드, 공대지 모드에 따라서 전시하는 심볼이 달라지는데 공대공 모드에서는 짧은 시간에 정확한 판단으로 목표물을 격침시켜야 함으로 조종사에게 보다 직관적인 HUD 심볼을 제공해야 한다. 본 논문에서는 공대공 모드에서 HUD 심볼의 시인성을 개선하기 위한 설계 방안을 제안한다.
Most car accidents occur when the driver does not look at the lane. Specially When the driver needs to find the path through the navigation, the driver have to look the other site. The number of such accidents can be prevented, if the driver receives the information without gazing other spot during the car is running. HUD (Head-Up Display) Technology, developed for enhancing the combat effectiveness and pilot's visibility in fighter, is applied to luxury cars for the safe operation of the driver. In recent years, the simple speed, lubrication status etc., as well as navigation information also shows through HUD. HUD is expected to increase in the future. But these HUD show the information elsewhere in the driver's eye focus. It is necessary to focus on the windshield for a few msec to check the information. In this paper, Introduced method display the HUD information in 3D as well as in similar distance the driver's eye focus so that the driver can operate the car more safely.
기존의 헤드업 디스플레이는 작은 허상 크기로 인하여 운전자가 영상 정보를 쉽게 인식할 수 없는 어려움을 가지고 있기 때문에, 본 연구에서는 수평 방향으로 영상을 넓히는 다중 화면 구조와 컴바이너 렌즈를 사용하여 영상 확대와 다채널 윈도우 구조의 헤드업 디스플레이를 연구하였다. 0.47inch 크기의 LCD를 사용하여 투과와 반사 기능의 허상 영상을 사람의 눈에서 3m 위치에 구현하는 기술을 연구하여 근거리와 원거리의 물체에 대한 운전자의 인지 시간을 짧게 하였다. 허상 영상의 콘텐츠로는 스마트 폰을 이용하여 다양한 내비게이션 정보 등을 디스플레이 할 수 있도록 하여 안전과 정보를 동시에 제공할 수 있도록 하였다.
This study was conducted to examine the usage effects of an augmented reality head-up display (AR-HUD) system on the risk perception and psychological changes of drivers. To do so, we conducted an experiment to collect the driver response times for vehicles and pedestrians as their risk perception behavior, and used a driving behavior determinants questionnaire consisting of Problem Evading, Benefits/Sensation Seeking, Anti-Personal Anxiety, Anti-Personal Angry, and Aggression factors for collecting the psychological characteristics of the drivers. Thirty drivers were randomly assigned into an in-vehicle AR-HUD using group and a control group. As a result, the Anti-Personal Anxiety and Anti-Personal Angry factors were negatively correlated with the response time for the control group. In contrast, these results were not shown for the in-vehicle AR-HUD system using group. These results indicate that the in-vehicle AR-HUD system may partially induce a relaxation of tension or stress for drivers with a high level of interpersonal anxiety. Therefore, the in-vehicle AR-HUD system might contribute to not only the visual safety driving behaviors of drivers, but also to their psychological driving safety with specific characteristics.
This study presents a new optical system for a combiner-type head-up display (HUD) with a cylindrical lens as an asymmetrical aberration corrector, instead of a freeform mirror. In the initial design process based on off-axial aberration analysis, we obtain an off-axis two-mirror system corrected for linear astigmatism and spherical aberration by adding a conic secondary mirror to an off-axis paraboloidal mirror. Thus, since the starting optical system for an HUD is corrected for dominant aberrations, it enables us to balance the residual asymmetrical aberrations with a simple optical surface such as a cylinder, not a complex freeform surface. From this design process, an optical system for an HUD having good performance is finally obtained. The size of the virtual image is 10 inches at 2 meters away from a combiner, and the area of the eye box is 130×50 mm2.
스마트 폰의 대중화에 따라 전방주시태만으로 인한 교통사고가 급증하고 있다. 요즘 대부분의 운전자들이 사용하는 내비게이션 시스템은 도로 정보를 확인하는 과정에서 운전자의 시선을 분산 시킨다. 이에 우리는 전투기 조종사를 위해 개발된 기술인 HUD(Head-Up-Display)를 차량용 내비게이션에 적용하는 연구를 수행 하였으며 이 논문에서는 HUD를 적용한 자동차 내비게이션의 개념과 구조 및 개발방법을 기술하였다. 이러한 내비게이션은 운전가의 시선을 차량 전면으로 유지시켜주어 시선분산을 최소화하고 시야확보를 도와준다. 따라서 우리가 제안하는 HUD 내비게이션이 대중화 되면 전방주시태만으로 인한 교통사고가 획기적으로 줄어들 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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