Afișare head-up

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiunea privind aviația nu citează sursele necesare sau cele prezente sunt insuficiente.
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .
HUD al unui F / A-18C care decolează de pe puntea unui portavion

Afișajul L -head-up ( afișajul pentru suprapunere) este un afișaj de tip utilizat într-o aeronavă care permite vizualizarea datelor de zbor (cum ar fi altitudinea, viteza și pasul), fără a fi obligat ochiul să se oprească asupra diferitelor instrumente din pilotaj de cabină .

Acest instrument a fost introdus inițial pentru aviația militară, dar ulterior a fost adoptat și de aviația civilă, în uz încă din anii șaptezeci , când au fost introduse de Alaska Airlines pe avioanele sale. Alte utilizări sunt pe vehiculele terestre și maritime, precum și în diverse aplicații din alte sectoare, cum ar fi cel auto.

Istorie

Secțiunea longitudinală a unui vizor reflector simplu (Revi C12 / A German din 1937).

HUD-urile au evoluat din vizorul reflector , o tehnologie de vizare optică fără paralaxă pentru avioanele de vânătoare militare dinaintea celui de-al doilea război mondial [1] . În următorul scop giroscopic , s-a adăugat un reticul care s-a deplasat în funcție de viteza aeronavei și de viteza de viraj a acesteia pentru a calcula corecția de direcție necesară pentru a atinge o țintă în timpul manevrelor.

La începutul anilor 1940, Unitatea de cercetare în telecomunicații (TRE), responsabilă de dezvoltarea radarului britanic, a constatat că piloții de luptă de noapte ai Royal Air Force (RAF) se luptau să reacționeze la instrucțiunile verbale ale operatorului de radar în timp ce se apropiau de obiectivele lor. Au încercat să remedieze acest lucru adăugând un al doilea afișaj radar pentru piloți, dar au descoperit că piloții întâmpină dificultăți în a-și glisa continuu privirea de pe ecranul luminat către cerul întunecat pentru a găsi ținta. În octombrie 1942, au combinat cu succes imaginea de la receptorul radar cu o proiecție a căutătorului lor de giroscop GGS Mk. II pe o zonă plană a parbrizului și mai târziu în vizor în sine [2] . O actualizare cheie a fost trecerea de la AI Mk original . IV către AI Mk. VIII instalat pe luptătorul de noapte Mosquito de Havilland . Această plantă a produs un orizont artificial care a facilitat în continuare dezvoltarea HUD-urilor îmbarcate pe avioane [3] .

În 1955, Biroul de Cercetare și Dezvoltare Navală al Marinei Statelor Unite a făcut unele cercetări cu un prototip al conceptului HUD, împreună cu o bară laterală de control, în încercarea de a ușura sarcina de activitate a piloților care zboară aeronave moderne la reacție, reducând instrumentele complicat în timpul zborului. Deși acea cercetare nu a fost încorporată în nicio aeronavă de atunci, HUD-ul brut pe care îl construiseră avea deja toate caracteristicile unităților moderne HUD de astăzi [4] .

Tehnologia HUD a fost ulterior avansată de Royal Navy în Buccaneer , al cărei prototip a zburat pentru prima dată la 30 aprilie 1958. Aeronava a fost proiectată să zboare la altitudini foarte mici la viteze foarte mari și să arunce bombe în ciocniri de câteva secunde. Din aceste motive, pilotul nu a avut timp să ridice privirea de la instrumente la un vizor. Acest lucru a condus la conceptul de „ Strike Sight ” care ar combina altitudinea, viteza, tunul și colimatorul de bombardament într-o singură vedere similară cu o vedere. A existat o concurență acerbă între susținătorii noului design HUD și cei ai vechiului vizor electromecanic, HUD fiind descris ca o opțiune radicală, chiar și nesăbuită.

Departamentul Air Arm al Ministerului Britanic al Apărării a sponsorizat dezvoltarea unui „Strike Sight”. Royal Aircraft Establishmen t (RAE) a proiectat aparatul și în acest moment poate fi urmărită prima utilizare a termenului „afișare cu capul sus” [5] . Unitățile de stoc au fost construite de Cintel, iar sistemul a fost integrat pentru prima dată în 1958. Activitatea pe HUD Cintel a fost preluată de Elliott Flight Automation, iar HUD Buccaneer a fost fabricat și dezvoltat în continuare, continuând până la o versiune Mark III cu un total de 375 sisteme produse; Royal Navy i-a dat titlul de „potrivire și uitare” și era încă în serviciu aproximativ 25 de ani mai târziu. BAE Systems , ca succesor al lui Elliotts prin GEC-Marconi Avionics , revendică primul Head Up Display din lume în serviciul operațional [6] . O versiune similară care a înlocuit modurile de bombardare cu modurile de atac cu rachete a făcut parte din AIRPASS HUD adoptat de English Electric Lightning .

În Marea Britanie, s-a observat curând că piloții care zboară cu noile obiective turistice se îmbunătățesc la zbor. În acest moment, HUD și-a extins domeniul de aplicare dincolo de direcționarea armelor, urmărind pilotarea în general. În anii 1960, pilotul de test francez Gilbert Klopfstein a creat primul HUD modern și un sistem standardizat de simboluri HUD, astfel încât piloții au trebuit să învețe doar un sistem și să poată comuta mai ușor între avioane. HUD-ul modern utilizat în abordările de aterizare în condiții de zbor instrumental a fost dezvoltat în 1975 [7] . Klopfstein a fost pionierul tehnologiei HUD în avioane de vânătoare și elicoptere militare, cu scopul centralizării datelor critice de zbor în câmpul vizual al pilotului. Această abordare a urmărit creșterea eficienței scanării pilotului și reducerea „saturației activității” și a supraîncărcării informațiilor.

Utilizarea HUD-urilor s-a extins ulterior dincolo de avioanele militare. În anii 1970, HUD a fost introdus în aviația comercială și, în 1988, Oldsmobile Cutlass Supreme a devenit prima mașină de producție cu afișaj frontal.

Până acum câțiva ani, aceste avioane erau singurele avioane comerciale de pasageri disponibile cu HUD-uri: Embraer 190 , Saab 2000 , Boeing 727 , Boeing 737-300, 400, 50 0 și Boeing 737 New Generation Aircraft (737-600,700,800 și 900 series) . Cu toate acestea, tehnologia devine din ce în ce mai frecventă, echipând avioane precum Canadair RJ , Airbus A318 și mai multe avioane de afaceri cu afișaje head-up. HUD-urile au devenit echipamente standard pe Boeing 787 [8] . În plus, familiile Airbus A320 , A330 , A340 și A380 sunt în prezent în curs de certificare a unui HUD [9] . HUD-urile au fost instalate și pe naveta spațială .

Caracteristici

HUD-urile au în comun următoarele caracteristici:

  • Afișajul este aproape transparent, deoarece informațiile sunt proiectate cu un contrast vizual și cromatic în funcție de mediul înconjurător.
  • Informația este proiectată cu un foc infinit. Procedând astfel, pilotul nu are nevoie să-și reorienteze vederea (care ar putea dura zecimi de secundă) de fiecare dată când își mută privirea de la instrumente la mediul extern și invers.

Prin urmare, funcționarea HUD este axată pe proiectarea imaginii pe un element optic din sticlă transparentă ( combinator ). Inițial sursa imaginii proiectate a fost un ecran cu tub de raze catodice (CRT), dar ulterior dispozitivele s-au bazat ulterior pe noile tehnologii de micro-afișare, precum afișajele cu cristale lichide (LCD), cristalele lichide cu siliciu (LCOS), micro-oglinzile digitale (DMDS), lumină care emit diode organice (OLED) și laserul .

Unele HUD experimentale funcționează scriind informațiile direct pe retina utilizatorului folosind un laser de intensitate redusă.

Afișajele HUD au fost proiectate pentru avioane de vânătoare și mai târziu pentru piloții militari de elicoptere în zbor la altitudine mică, pentru care supraîncărcarea informațiilor a fost o problemă deloc neglijabilă și pentru care să se uite la instrumentație în timpul fazelor, un zbor mai entuziasmat ar putea fi fatal.

Elementele fundamentale

Un HUD tipic conține trei componente principale: un proiector , un combinator și un computer de generare video [10] .

  • Unitatea de proiecție dintr-un HUD tipic este un colimator optic: o lentilă convexă sau o oglindă concavă cu un tub de raze catodice , afișaj cu diode emițătoare de lumină sau afișaj cu cristale lichide plasat în focalizarea sa. Această configurație (un design cunoscut de la invenția vederii reflexe în 1900) produce o imagine în care lumina este colimată , adică în care punctul focal este perceput ca fiind la infinit.
  • Combinatorul este de obicei o bucată de sticlă înclinată (un separator de fascicul) și semi-transparentă, situată direct în fața vizualizatorului, care redirecționează imaginea proiectată de proiector în așa fel încât să vadă câmpul vizual și imaginea de infinit în același timp.proiectat. Combinatoarele pot avea acoperiri speciale care reflectă lumina monocromatică proiectată asupra acestuia de către unitatea de proiecție, permițând în același timp să treacă toate celelalte lungimi de undă ale luminii. În anumite configurații optice particulare, combinatoarele pot avea, de asemenea, o suprafață curbată pentru a focaliza imaginea din proiector. În aplicațiile auto, apelatorul poate fi un mic ecran de plastic retractabil sau parbrizul în sine.
  • Computerul furnizează interfața dintre HUD (adică unitatea de proiecție) și sistemele / datele care trebuie afișate și generează imaginea și simbolologia care trebuie afișate de unitatea de proiecție.

Tipuri

Până în prezent, există două tipuri de HUD-uri:

  • Fix , în care utilizatorul privește printr-un ecran transparent montat pe tabloul de bord al avionului sau pe tabloul de bord al vehiculului. Avioanele comerciale și alte vehicule terestre și maritime au instalat astfel de echipamente. Sistemul determină imaginea care trebuie prezentată în funcție de orientarea vehiculului. Dimensiunea și greutatea ecranului pot fi mult mai mari decât pentru a doua categorie de HUD.
  • Integrat în cască sau cască , (numit și HMD - Head Mounted Display ) în care afișajul instalat pe vizor sau pe un vizor optic se mișcă împreună cu capul călărețului. Acest tip necesită un sistem de monitorizare mai sofisticat al mișcărilor corpului pentru a stabili rapid imaginile care urmează să fie proiectate pe ecran. Atât echipamentul pentru cască, cât și vizorul monocular își bazează precizia pe ancorarea corectă la capul pilotului, pentru a evita orice eroare de perspectivă și de paralaxă .

Mulți luptători moderni (cum ar fi F / A-18 ,F-16 și Eurofighter ) folosesc un HUD și un HMD în același timp. F-35 Lightning II a fost proiectat fără HUD, bazându-se exclusiv pe HMD, făcându-l primul luptător militar modern care nu mai are un HUD fix.

Generații

HUD-urile pot fi împărțite în patru generații, care reflectă tehnologia utilizată pentru a genera imaginile:

Caracteristicile tehnologice ale diferitelor generații de echipamente HUD
1a folosește un CRT pentru a genera o imagine pe un ecran cu fosfor, cu dezavantajul că acoperirea acestui tip de ecran se deteriorează în timp. Majoritatea HUD-urilor care funcționează astăzi sunt de acest tip
2a folosește o sursă de lumină solidă, cum ar fi LED-ul , care este modulat de un ecran LCD pentru a afișa o imagine. Aceste sisteme nu se estompează și nu necesită tensiuni ridicate ale sistemelor de primă generație și sunt instalate pe aeronave comerciale.
3a mai degrabă decât folosind un sistem de proiecție, folosește ghiduri de undă optice pentru a produce imagini direct în combinator
4a folosește un laser de scanare cu putere redusă pentru a afișa imagini și chiar videoclipuri pe un mediu transparent

Utilizări și aplicații

Afișare Heads-Up a unui BMW X5 xdrive 35i 2013

În plus față de sectorul aeronautic, acestea au fost propuse și testate pentru un număr mare de alte utilizări, cum ar fi:

  • să aibă informații tactice despre viziera soldatului de infanterie (cum ar fi poziția relativă a colegilor de patrulare sau calculul unui contor laser)
  • oferiți informații de bază pentru șoferi proiectând o imagine pe suprafața interioară a parbrizului sau pe un ecran mic, semi-transparent deasupra tabloului de bord și retractabil atunci când nu este utilizat. Acest lucru a fost adăugat ca opțiune doar de câțiva producători de vehicule, de asemenea, din cauza ilegalității actuale din mai multe țări. [11] [12]
  • oferiți chirurgilor o imagine de ansamblu îmbunătățită în timpul operației, arătând rezultatele plăcilor cu raze X prin suprapunerea acestora pe imaginea reală a pacientului și permițându-le astfel să vadă structuri care sunt în mod normal invizibile.
  • afișare în aplicații de calculator, cum ar fi jocuri video și software grafic, funcții suplimentare pentru a facilita utilizarea intuitivă.
  • afișează subtitrări în timp ce afișezi un film, în Sony STW-C140GI "Entertainment Access Glasses"

În 2017, prima motocicletă comercială HUD, Nuviz, a sosit pe piață. Este un accesoriu pentru a fi conectat la cască, care oferă o experiență de utilizare similară cu cea a mașinilor. [13]

Curiozitate

Ubuntu , o distribuție Linux , pornind de la versiunea 12.04 LTS (Precise Pangolin) , are o funcționalitate în managerul de desktop Unity numit HUD al cărui utilitar este similar cu cel al afișajelor Head-up [14] .

Notă

  1. ^ DN Jarrett, Cockpit Engineering , Ashgate Pub., 2005, p. 189, ISBN 0-7546-1751-3 . Adus la 14 iulie 2012 .
  2. ^ Ian White, „The History of Air Intercept Radar & the British Nightfigher” , Pen & Sword, 2007, p. 207
  3. ^ Axis History Forum • Vizualizați subiectul - RAF Fixed and Free-montat Reflector Gunsights , la forum.axishistory.com . Adus la 8 decembrie 2009 .
  4. ^ "Ecranul televizorului parbrizului pentru a ajuta zborul orb." Mecanica populară , martie 1955, p. 101.
  5. ^ John Kim, Rupture of the Virtual , Digital Commons Macalester College, 2016, p. 54
  6. ^ Rochester Avionics Archives
  7. ^ Spitzer, Cary R., ed. „Manual de avionică digitală”. Afișări Head-Up. Boca Raton, FL: CRC Press, 2001
  8. ^ Norris, G., Thomas, G., Wagner, M. și Forbes Smith, C., Boeing 787 Dreamliner - Flying Redefined , Aerospace Technical Publications International, 2005, ISBN 0-9752341-2-9 .
  9. ^ Airbus A318 aprobat pentru Head Up Display , pe airbus.com . Accesat la 2 octombrie 2009 (arhivat din original la 7 decembrie 2007) .
  10. ^ Fred H. Previc și William R. Ercoline, Dezorientarea spațială în aviație , AIAA, 2004, p. 452, ISBN 978-1-60086-451-3 .
  11. ^ Afișare head-up: un accesoriu, de asemenea , standard , în OmniAuto.it . Adus pe 29 octombrie 2016 .
  12. ^ Glosar BMW: BMW Head-Up Display , pe www.bmw.it. Adus pe 29 octombrie 2016 (arhivat din original la 30 octombrie 2016) .
  13. ^ Nuviz: recenzie a primei motociclete HUD - HDmotori.it , pe www.hdmotori.it . Adus pe 9 februarie 2018 .
  14. ^ (RO) Joey Sneddon, Faceți cunoștință cu HUD: Noua modalitate de utilizare a meniurilor aplicațiilor în Ubuntu pe omgubuntu.co.uk, OMG! Ubuntu! , 24 ianuarie 2012. Adus la 10 martie 2012 .

Alte proiecte

linkuri externe

Aviaţie Portalul aviației : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de aviație
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Head-up_display&oldid=121054245 ”