AR技术，会带来车载导航的革命吗？

现在开车，人们对导航的依赖越来越严重，不认路的时候，要导航来指路，即使认识路，大家也会利用导航来了解路况，避免拥堵。

不过，太依赖导航也不是什么好事，比如碰到复杂的路口，到底怎么走？听导航的，有时会由于信号迟滞，或路标指示不明而走错路，看屏幕上的地图，又怕分神影响安全。总之，现在的导航，无论是车机，还是手机，导航的过程还是不够人性化，不够直观。

于是，“AR导航”这种更好的车载导航解决方案应运而生了。

其实，AR（Augmented Reality，增强现实）技术并不是什么新技术，早在50年前就已经发明，但一直鲜为人知，直到2012年谷歌发布AR眼镜，2015年AR手游《pokemon go》开始风靡，AR技术才逐渐为人所知。

全球AR公司在2010年后开始大量出现，国内AR公司则起步较晚，从2012年开始出现，在2015年-2016年进入快速上升期。

目前AR技术主要应用于远程指导、建筑模拟、教学、广告、旅游、医疗、零售、娱乐和军事等多个领域，受制于硬件产品和AR基本技术市场普及度并不高，AR导航则为AR技术在汽车领域的应用开了一个好头。

在2018年世界大会上，百度展示了基于HUD 的AR 导航功能，高德地图与阿里巴巴达摩院合作研发了一款AR 车载导航产品，而斑马网络为Marvel X装备了AR-driving系统，使之成为了目前市面上第一款带AR 导航功能的量产车。

其实，这几家在AR导航上算不上先驱，不过是在中国影响比较大。本田早在2015年就推出了一款概念车，采用AR技术，可以在汽车的前挡风玻璃上加载各种有用的车辆信息和路况提醒。

宝马也曾联合高通推出AR眼镜，驾驶员除了能在开车时看到导航数据、行驶速度等，通过“透视”功能，能看到被车身遮挡的障碍物、行人和其他机动车。最近宝马和未来黑科技（Futurus ）合作研制增强现实平视显示器（AR HUD），不久的将来会应用在宝马车上。

大众汽车也透露将在I.D.电动车型上搭载AR HUD，并计划于2020 年投产。其他的零部件供应商，如大陆、伟世通，以及国内外一系列初创企业如WayRay、Navdy、疆程科技、乐驾科技等也都在研发自己的AR导航技术，有的已经有产品上市。

AR导航 PK 传统导航

地图导航虽然现在普及率很高，但人们在使用时仍然需要一定的理解成本，尤其一些复杂的岔路口，理解起来需要更长时间，但哪怕只是几秒，在高速行驶过程中就有可能错过关键路口。

AR导航通过将导航指引信息在显示场景中叠加显示，使人们可以以最直观的方式理解导航信息，大幅降低用户对于传统电子地图的读图成本。

AR是一种创新的交互方式，也给地图导航带来新的思路。

与传统地图导航不同的是，车载AR导航首先利用摄像头将前方道路的真实场景实时捕捉下来，再结合汽车当前定位、地图导航信息以及场景AI识别，进行融合计算，然后生成虚拟的导航指引模型，并叠加到真实道路上，从而创建出更贴近驾驶者真实视野的导航画面，大幅降低了用户对传统2D或3D电子地图的读图成本。

高德地图产品专家姚红向汽车商业评论介绍，车载AR导航可以在多种驾车场景下指引用户做关键性动作。

比如，它可在道路上直观地提示用户何处该转弯，何处需要提前变道并线，以及在岔路口等复杂路况下做更清晰地方向指引，避免用户在高速行驶中因决策延误而导致错过路口。

此外，车载AR导航还能够对过往车辆、行人、车道线、红绿灯位置以及颜色、限速牌等周边环境，进行智能的图像识别，从而为驾驶员提供跟车距离预警、压线预警、红绿灯监测与提醒、前车启动提醒、提前变道提醒等一系列驾驶安全辅助，给用户带来比传统地图导航更加精细、更加安全的服务体验。

与传统地图导航不同的是，AR导航需要图像识别设备，比如摄像头等。为了更好与真实场景融合，AR导航需要精确了解车辆的姿态、朝向等，因此需要加速度计、陀螺仪等传感器的支持。软件层面，对导航精度、图像识别的准确度与速度，以及AR算法灵敏度等也都有很高要求。

通过与车辆自身传感器数据结合，AR导航能够带来更精准流畅的使用体验，在这方面前装产品更有优势。但前装产品通常取决于车辆自身的换代周期，相比之下后装产品更为灵活。

入门的三大门槛

要实现AR导航，就必须具备三个方面的能力：

第一是车道级导航能力，因为AR导航归根到底是导航的一种特殊的形式，对用户而言，最根本的需求还是基于实时路况信息和交通大数据的精准引导，只有实现了车道级的导航，AR 导航的小箭头才能准确地铺设在真实车道上。

第二是图像识别和检测能力。AR的本质是虚实结合，识别真实路况数据是实现AR功能的基础，只有对实际场景进行图像识别，分辨出车辆、车道线、红绿灯等各种道路元素，导航才能进行精准引导。

第三是融合算法能力，也就是把定位、地图导航以及道路交通大数据等导航信息在实景图像上实时渲染，并在对应的车道位置上精准呈现。

由于驾车的场景复杂，行驶速度快，实时性要求高，因此车载的AR导航技术实现难度非常高，对导航精度、图像识别的准确度与速度，以及AR算法灵敏度等都有极高的要求。

当然，还有一个差异性的技术就是AR导航如何呈现给驾驶员。

一般来说，AR导航的显示方式有车机屏幕、智能后视镜、液晶仪表盘、前风挡HUD等不同位置显示。从功能实现的角度，智能后视镜由于通常内置了摄像头，因此对外接设备要求较低，但受限于显示屏幕尺寸和位置，体验通常不如其他几种方式。

液晶仪表盘显示方式，虽然比智能后视镜体验要好一些，但查看时还是要将视线下移，离开路面，会有短暂时间在盲开。

相比之下，通过HUD方式显示的AR导航体验最为自然，驾驶员在驾驶过程中无需转移视线，只要改变眼睛的焦点即可直观了解导航引导信息。这种方式对硬件和软件层面的要求比较高，但以后肯定会成为AR导航最主流的显示方式。

对于AR-HUD来说，FOV(视场角)的大小非常关键，如果想真正呈现AR的效果，FOV就要达到50度以上，这样才能覆盖4条车道的。大幅度提升FOV，意味着HUD的投影面积要更大、亮度需要更高、功耗更低，同时还要控制设备的体积。

潜力更大的AR-HUD市场

虽然AR导航并不一定能够完全革掉传统导航的命，但作为AR导航的主要载体，HUD行业会因为AR技术的引入得到快速发展。AR-HUD对于传统HUD来说，是从底层的技术方案到应用层的产品体验的一次彻底革新。

AR技术让HUD成为ADAS系统的重要组成部分，可以监控道路状况，并向驾驶员发出预警甚至控制，甚至有可能取代中控屏幕、仪表盘，革新汽车内饰，AR-HUD未来将成为人类生活第四屏。

人们对HUD市场的乐观，还来自于目前在售车辆HUD的低渗透率。

根据高工智能产业研究院（GGAI）统计数据显示，由于此前大多数HUD仅配置于顶配车型，在中国， HUD整体市场渗透率仅为4.17%。将是汽车电子领域增长最迅速的产品。

锡安市场研究公司(Zion Market Research)在报告中预测，2015年至2020年，中国HUD市场的复合年均增长率预计将达到66.7%，到2020年市场规模将达到28.7亿美元。

目前，日本精进、德国博世等老牌零部件厂商有着丰富的技术储备，成熟的供应链与生产体系，占据着主要市场份额。日本精机市占率几乎达到全球一半（47%），大陆集团和电装集团以19%和15%位居二、三位。

需要注意的是，HUD不是标准件，研发HUD的机会成本远高于其他零部件。

因为不同的车型内部结构不同，需要针对单一车型设计HUD特定的光学结构，难以同时适配于多种车型，因此规模效应差、成本回收周期长，难以满足巨头们快速增长的需要，它们在这方面的研发积极性不高。

虽然成像清晰度不断提升，显示信息也越来越丰富，但在HUD的FOV(视场角)、功耗、亮度等核心要素上，这些巨头并没有取得重大突破。

这让国内外很多初创企业看到了逆袭的机会，2015年前后，国内外涌现了一批HUD初创企业，比如前面提到的WayRay、未来黑科技、乐驾科技等，纷纷打出了“在量产车中应用新一代AR-HUD”的旗号，并推出了自己的产品，在一定程度上促进了HUD行业的技术进步。

现在，随着全球居民消费水平和汽车智能化程度的提升，消费者对于安全性和智能性的需求正在不断上涨，HUD不再是高端车型的标志，越来越多中低端车型上也开始出现了它的身影，AR-HUD即将作为标配，成为汽车产品的一个重要卖点。

延伸阅读：哪些企业在耕耘AR导航

高德地图与阿里巴巴达摩院

2018年10月，高德地图宣布与阿里巴巴AI 研究院“达摩院”达成合作，共同推出车载AR （增强现实）导航。产品计划首批应用在智能后视镜上，做能力验证，后续将拓展至仪表盘、车机中控屏以及HUD 平视系统等更多使用场景。

高德地图在导航领域积淀多年，拥有非常丰富和专业的道路与交通大数据，道路里程覆盖820万+公里，仅道路属性信息就超过400种，实时路况覆盖全国360多个城市和所有高速公路，并实现分钟级发布。准确的道路大数据与专业的导航引擎，是实现AR导航的基础能力。

高德地图与阿里巴巴达摩院视觉实验室共同合作，对车辆、车道线、红绿灯位置&颜色等道路场景进行智能的图像检测、分割、识别与追踪。达摩院视觉实验室首次参加国际最大的自动驾驶计算机视觉算法集KITTI测评，就一举囊括三项道路场景分割任务第一。

高德地图的车载AR导航解决方案，能够对定位、地图导航、道路交通大数据进行融合运算，并把导航信息在实景图像上实时渲染呈现，提供精准的沉浸式的导航体验。

此外，高德地图车载AR导航还能够对过往车辆、行人、车道线、红绿灯位置以及颜色、限速牌等周边环境，进行智能的图像识别，从而为驾驶员提供跟车距离预警、压线预警、红绿灯监测与提醒、前车启动提醒、提前变道提醒等一系列驾驶安全辅助，给用户带来比传统地图导航更加精细、更加安全的服务体验。

斑马网络

2018年7月，斑马网络正式发布与WayRay合作开发的基于增强现实的汽车导航系统——AR-Driving。

“AR-Driving”基于增强现实技术（AR），有效结合传感器、云计算及高精地图，将各类导航信息、道路标识、驾驶参数、周边设施信息整合到车辆的仪表盘乃至挡风玻璃上，可以实时将前方车道偏离等信息通过AR的方式呈现给驾驶员。

“AR-Driving”可以精确到地面具体车道，导航信息叠加在实景路况上直接以箭头形式呈现，驾驶者只需按照标示线行驶，驾驶变得更简单、更直观和更安全。

荣威纯电动智能SUV车型MARVEL X搭载了斑马网络的AR-Drving技术，在12.3英寸的液晶仪表上实现了AR导航，成为全球第一台搭载AR增强现实技术的量产车。

百度和疆程科技

2018年的百度世界大会上，百度联合AR HUD技术合作方疆程科技首次发布了基于AR-HUD的智能驾驶解决方案（智能挡风玻璃AR-HUD组件），通过百度自己的地图信息、高精度定位、大数据和AI 技术以及大量的出行大数据，贴合路面的导航指示标，无论转弯、并道都有着精确的图标指引。

这项技术可以将导航、道路监控、行人监测、天气识别等等信息动态显示在前挡风玻璃上，这样驾驶员无需低头，就可以对所有信息一目了然，提高了驾驶安全性。

深圳疆程技术有限公司是一家从事汽车抬头显示设备设计、研发的高科技企业。2013年组建团队开始进行HUD研发工作，2017年正式成立公司。疆程的AR HUD在测试中的虚像距离可达8米远，实际感受是贴合到了20米远的1个车道，并且在60米远的3个车道，都在HUD覆盖的范围。

大陆集团（Continental）

早在2014年，大陆就展示过他们的AR HUD技术，后来还拉上了AR初创企业Digilens一起研发。2018年5月，大陆集团再次增加了对DigiLens的投资，股权比例增至18%，双方一直在联合研发基于AR技术的HUD产品，基于DigiLens的全息波导技术，新的平视显示器通过同时减小盒体积来实现更大的显示面积。

波导技术是对光进行衍射，从而减少了硬件和垂直轴上的体积。特别是，对于大型投影，如增强现实AR技术的需要，基于传统反射镜的平视显示器则需要大量的空间在仪表台位置。

大陆的 AR-HUD使用了AR-Creator技术，基于车辆传感器的摄像和雷达数据，即车辆动态数据、数字地图数据和GPS定位数据，AR-HUD控制器件在驾驶员可视范围内计算出外部情况的模型，然后把该增强现实信息投射到合适的视点上。

其中状态投影面的视线距离为 2.4米，可以显示驾驶员所选的状态信息，例如速度、限速值等等。而增强投影面的视线距离则为 7.5米，负责将增强信息与实时交通状况进行融合。

伟世通（Visteon）

2017年，伟世通在一辆大众高尔夫上展示了这项技术。在挡风玻璃上，驾驶员可以看行车路线、检测到的附近目标等实时图像。此外，该系统还会为驾驶者提供车道偏移和导航信息。

这款AR HUD系统采用了10x4度的场图像，尺寸是其他现行量产车型所用系统的2倍。此外，该系统投影的图像到驾驶员位置的距离也长达10米。

2018年北京车展上，伟世通展示了一款AR-HUD产品，它可以在风挡玻璃上投射一个虚拟图形信息显示界面，并可以集成到多个电子控制单元中。同时，其推出的SmartCore™域控制器，使用高通骁龙820AM 骁龙处理器，可集成HUD与仪表。

苹果公司

早在2015年，苹果公司就公布了HUD的研发计划，这款投射面积约27-50英寸的AR-HUD，同时可以实现挡风玻璃与传感器的连接，进行手势识别控制。

最近，苹果公司的一份HUD专利获得审批。提交的专利中包括一种AR挡风玻璃HUD系统。不同自动驾驶车辆的乘客之间甚至可以用FaceTime对话。它可以结合实际交通路况，在用户视线区域内合理叠加显示一些驾驶信息，从而驾驶员可以增强自己对于驾驶环境的感知能力。

AR-HUD显示的范围更大、距离更远、而且更为复杂。前者只是投射并显示信息的设备，而AR-HUD则需要与辅助驾驶系统深度融合，以实现更高级的效果和功能。

Wayray公司

Wayray公司总部位于瑞士洛桑并在俄罗斯拥有研发中心，诞生于2012年，阿里和保时捷均领投过它，一次1800 万美元，一次8000 万美元。WayRay公司与阿里巴巴、上汽集团的合资公司“斑马科技”有合作，共同开发增强现实导航和车载娱乐系统。

在2019年CES上展出了现代捷恩斯(Genesis)G80轿车，Wayray公司搭载了融合全息图技术的AR导航系统。G80的汽车玻璃上可清晰地以三维立体全息图的形式展示导航信息，并可以实时跟踪行人或其他道路标记并强调其对驾驶员的重要性。另外它还甚至还能替驾驶者寻找停车位。

据了解，WayRay的技术特点是能用激光将AR信息投射在挡风玻璃上，目前一般HUD的成像距离象距最多在2.5米，而WayRay可以做到10米甚至20米并能大大提高AR-HUD信息的可视度。

未来黑科技（Futurus）公司

未来黑科技成立于2015 年， 2017年10月，完成了千万美元级的A轮融资，本轮融资由凯辉基金领投，软银中国、壹号资本等机构跟投。2019年1月该公司已完成最新一轮的Pre-B轮融资，融资金额为亿元人民币级别，投资机构包括德厚资本、凯辉基金。

未来黑科技拥有基于复杂自由曲面成像的汽车平视显示技术（HUD）、基于超材料和光场的增强现实平视显示技术（AR HUD）、基于光场的无介质全息显示技术，和基于地理信息系统、机器视觉及深度学习的AR融合算法等核心技术。未来黑科技分别在汽车前装和后装HUD以及全息显示相关领域提供进行了技术研发和产业布局。