［编者按］本文为小鹏汽车工程师原创，如获授权，请表明作者和出处。汽车仪表随着汽车行业的高速发展而不断改革技术，经历了几次变革，不管是从形态还是功能，都发生了巨大的变化。它已不再仅仅是一个提供转速车速的简单元件，它能展示更多重要的汽车信息，甚至发出警告。集成和数字控制技术的普及，让汽车仪表的功能前所未有的丰富，并且视觉效果也更加赏心悦目。这个方寸之地不但体现出工程师设计的技术实力，更能够展示设计师的审美视角，可以为汽车OEM厂商提供更高的电子产品附加价值，与车型进行更*的个性匹配，为消费者提供更加多样性的选择和个性化的驾驶体验。早期仪表早期常规仪表包含了车速里程表转速表机油压力表水温表燃油表充电表等，之后汽车仪表还需要装置稳压器，专门用来稳定仪表电源的电压，抑制波动幅度，以保证汽车仪表的性。仅就小小的指示灯设计来说，之前的梅赛德斯-奔驰E级车，就有多达个，而在沃尔沃的S上只有个，这是数字上的差异，也是不同对于车辆安全理解的不同，道理很简单，更多的指示灯确实可以更*的提示。▲早期仪表盘▲早期仪表盘电气式仪表这类仪表增加了不少功能，汽车信息反馈也更多更及时地在显示技术上不断迭代，从真空荧光显示屏VFD，发展到采用液晶显示器LCD，小尺寸薄膜晶体管显示器TFT由于可以实现CAN总线信号输入，驱动仪表显示信息，再加上显示屏显示的信息越来越清晰快捷。目前从市场的保有量来看，比较合理的方案是采用机械仪表结合数字仪表的方式，例如车速转速信息采用指针，指示灯信息采用LED灯点亮形式，而其他信息则采用TFT屏。因为车内面临的环境非常恶劣，例如，夏季受到太阳直射时温度可能达到℃，而一旦开启空调会迅速降至℃-℃，冬天也会有剧烈的温差变化，温差则导致元器件膨胀/收缩，发生损坏。由于成本及市场对新科技稳定性的担忧，目前电气式仪表在市场上应用较广泛。▲电气式仪表盘▲电器式仪表盘全数字仪表全数字汽车仪表可谓是有了长足的进步与发展，它是一种网络化智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束链接更加简单，更全面，更人性化地满足了驾驶需求。虚拟汽车仪表用屏幕取代了指针数字等现有仪表盘上具代表性的部分，其优点是可以由用户自己定义仪器系统，以满足不同的要求，功能更加强大灵活，更容易同网络外设及其他应用相连接。虚拟汽车仪表得益于更强大的图形处理和显示效果，更多的指示灯被拟物化设计，从而有效降低用户的接受过程；多媒体娱乐信息和车辆基本信息也可以更符合逻辑的显示出来，集中显示有助于提升驾驶安全，驾驶员的视距也不必在多个位置频繁切换；另外，简化的设计，也可以将更多空间留给乘坐区域或者是储物等等。可以说虚拟仪表是目前为止*的汽车仪表，也是未来的发展方向与趋势。目前，市场几款虚拟仪表在方案及仪表效果上走在前沿，其中包含德赛西威的R平台虚拟仪表，以奥迪TT为代表的虚拟仪表，特斯拉的虚拟仪表。奥迪汽车配备在全新TT和Q车型上的VirtualCockpit，仪表有一块高达.英寸的显示屏幕，而重要的处理芯片则来自于英伟达NVIDIA的Tegra系列新Tegra处理器芯片，它负责所有虚拟图像的生成和处理，运行速度可达亿次/秒，以fps的速度刷新，所以仪表看起来非常流畅。奥迪的VirtualCockpit仪表屏幕分辨率达到x。可以切换很多种显示布局，一种侧重娱乐信息；一种侧重驾驶信息；一种突出转速强调运动风格等等。在系统层面，奥迪的仪表采用的是QNX的Neutrino实时系统。从软件层面，这套系统已经非常成熟。▲全数字仪表盘德赛西威的R平台采用飞思卡尔XHYMCU+IMAX双核GDC系统架构，支持.吋TFT大支持分辨率可达x，具有高响应度高亮度高对比度等优点；另一个亮点是采用非常稳定可靠不易死机的QNX操作系统，可实现*的D/D图形渲染能力，并根据驾驶情况动态显示内容，酷炫的场景渲染，造就*酷炫的用户体验；基于KANZI所见所得HMI开发理念，主题风格可灵活定制，彰显个性与时尚。据了解到的信息，德赛西威T平台拥有强大的图形处理能力和动画效果，支持优美旋转菜单与滚动条效果实现，还支持CAN总线以太网。▲德赛西威新一代.吋TFT可配置虚拟仪表平台R外观特斯拉仪表采用LG为其定制的液晶屏，同样也是.英寸，但分辨率仅为x，这个仪表盘目前的显示布局是固定的，只是特定模块可以变换信息。特斯拉的仪表盘用的是Tegra处理器，用的是一个基于Linux底层的系统，据了解很可能就是Ubuntu。与QNX这样的嵌入式系统不同，Ubuntu是个桌面系统，除PC外还广泛应用于服务器。抬头显示技术早出现在飞机上，利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位于座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。借助HUD投射原理，汽车装配HUD后可以使驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力；其次驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，能够有效地避免眼睛的疲劳。▲HUD平视显示有航空飞行设备改进而来目前抬头显示只在小部分高端车型上可以看到，其中包括宝马系Li/X标致/标致奥迪A/奥迪A纳智捷大SUV以及雷克萨斯GS。宝马X的平视显示屏HUD，能将重要的信息如车辆速度导航提醒等信息投射到风窗玻璃上，通过风窗玻璃再将其反射给驾驶人，将有关信息显示在前风窗玻璃的驾驶人平视范围上，且显示位置显示亮度可调，避免驾驶人低头看仪表，从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间，有助于交通安全性和驾驶舒适性。HUD系统成像的关键是在光学和材料学方面，一种透明的高折射率镀膜才是其真正的成像根基。这种膜并非单独存在，它是特殊前风窗玻璃的表层功能部分，这种汽车风窗玻璃的生产主要采用浸渍法和网印法等。由于它含有氧化的Ti和Si，所以它的折射率介于.～.之间，大于普通前风窗玻璃.的折射率，所以表面的反射率就可以增大，再经过多次光干涉就可在远处成像。宝马X的HUD投影载体膜就增加了膜厚，能支持整个可见光区域反射，从而实现HUD的多色彩显示和与角度无关的均匀外观。为了针对不同的光线效果进行补偿，HUD可根据晴雨／光照传感器自动调节亮度。自动调节亮度不会出现HUD亮度跃变的情况，产生不同光线效果的原因如下环境条件，例如白天夜晚阳光乌云雨雪和雾等；建筑情况，例如隧道地下车库等；驾驶人可通过滚花轮调节仪表照明的亮度；自车灯亮起后，根据仪表照明亮度设置确定HUD亮度。其亮度取决于调光轮设置亮度调节及晴雨／光照传感器。从行业趋势看，高清集成智能是汽车仪表及显示技术的三大发展方向。基于供应商的集成能力和未来科技的发展，仪表盘将能够显示更多的安全和娱乐信息，汽车仪表也会集成入更多的主动安全ADAS信息，与网络的互动也变得更频繁，系统变得越来越开放。和中控娱乐信息系统一体化融合，集成手势控制，语音控制等操作功能。优化HUD平视显示技术，将安全信息与娱乐导航等信息更直观安全传递给驾驶员。这是下一代智能数字座舱的发展趋势，也将是我们小鹏汽车想给未来车主的惊喜。编者注听说小鹏汽车近在寻觅牛人，小编就顺带给经常提供科普分享的小鹏汽车团队友情发个招聘广告吧，也许正好我雷的读者也需要呢小鹏汽车车身电子控制系统责任工程师招聘中，欢迎一起切磋，详细信息可以进入查看。雷锋网原创文章，未经授权禁止转载。详情见转载须知。