Pilot HUD

Creado por la compañía "Horizon Technology", aquí hay una pantalla de visualización para vehículos. Al igual que los HUD incorporados estándar en los automóviles, el controlador HUB le brinda una gran cantidad de información: navegación por GPS, radio y más.

Al estar conectado a su vehículo, también muestra el nivel de combustible, la velocidad o el nivel de aceite ...

La instalación es bastante simple, solo colocandola frente al volante.

Última novedad, está equipado con una cámara que graba el camino, útil en caso de accidente.

HUD de un Hornet F / A-18

Una pantalla de visualización frontal o de visualización frontal , también conocida como HUD , es una pantalla transparente que presenta datos sin que los usuarios tengan que apartar la vista de sus puntos de vista habituales.

El origen del nombre proviene de un piloto que puede ver información con la cabeza posicionada "arriba" y mirando hacia adelante, en lugar de inclinarse hacia abajo mirando instrumentos más bajos. Un HUD también tiene la ventaja de que los ojos del piloto no necesitan volver a enfocar para ver el exterior después de mirar los instrumentos ópticamente más cercanos.

Aunque inicialmente fueron desarrollados para la aviación militar, los HUD ahora se utilizan en aviones comerciales, automóviles y otras aplicaciones (en su mayoría profesionales).

Descripción general 

HUD montó en un avión de entrenamiento a chorro PZL TS-11 Iskra con un combinador de placas de vidrio y una lente colimadora convexa justo debajo de él

Un HUD típico contiene tres componentes principales: una unidad de proyector , un combinador y una computadora de generación de video .

La unidad de proyección en un HUD típico es una configuración de colimador óptico : una lente convexa o un espejo cóncavo con un tubo de rayos catódicos , una pantalla de diodo emisor de luz o una pantalla de cristal líquido en su foco. Esta configuración (un diseño que ha existido desde la invención de la mira reflectora en 1900) produce una imagen donde la luz está colimada , es decir, se percibe que el punto focal está en el infinito.

El combinador es típicamente un trozo de vidrio plano inclinado (un divisor de haz ) ubicado directamente en frente del observador, que redirige la imagen proyectada del proyector de tal manera que permite ver el campo de visión y la imagen proyectada del infinito al mismo tiempo . Los combinados pueden tener revestimientos especiales que reflejen la luz monocromática proyectada sobre él desde la unidad del proyector, al tiempo que permiten el paso de todas las demás longitudes de onda de luz. En algunos diseños ópticos, los combinadores también pueden tener una superficie curva para volver a enfocar la imagen desde el proyector.

La computadora proporciona la interfaz entre el HUD (es decir, la unidad de proyección) y los sistemas / datos que se mostrarán y genera las imágenes y la simbología que debe mostrar la unidad de proyección.

Tipos 

Además del HUD montado fijo, también hay pantallas montadas en la cabeza (HMD). Incluyendo pantallas montadas en el casco (ambas HMD abreviadas), formas de HUD que cuentan con un elemento de pantalla que se mueve con la orientación de la cabeza del usuario.

Muchos luchadores modernos (como el F / A-18 , F-16 y Eurofighter ) usan un HUD y un HMD al mismo tiempo. El F-35 Lightning II fue diseñado sin un HUD, basándose únicamente en el HMD, lo que lo convierte en el primer luchador militar moderno que no tiene un HUD fijo.

Generaciones 

Los HUD se dividen en cuatro generaciones, lo que refleja la tecnología utilizada para generar las imágenes.

Primera generación: use un CRT para generar una imagen en una pantalla de fósforo, con la desventaja de que el revestimiento de la pantalla de fósforo se degrada con el tiempo. La mayoría de los HUD en operación hoy en día son de este tipo.

Segunda generación: use una fuente de luz de estado sólido, por ejemplo un LED , que se modula mediante una pantalla LCD para mostrar una imagen. Estos sistemas no se desvanecen o requieren los altos voltajes de los sistemas de primera generación. Estos sistemas están en aviones comerciales.

Tercera generación: utilice guías de onda ópticas para producir imágenes directamente en el combinador en lugar de utilizar un sistema de proyección.

Cuarta generación: utilice un láser de escaneo para mostrar imágenes e incluso imágenes de video en un medio transparente transparente.

Se están introduciendo nuevas tecnologías de imágenes en micropantalla, que incluyen pantalla de cristal líquido (LCD), cristal líquido en silicio (LCoS), microespejos digitales (DMD) y diodo emisor de luz orgánico (OLED).

Historia 

Los HUD evolucionaron a partir de la mira reflectora , una tecnología de visión óptica libre de paralaje antes de la Segunda Guerra Mundial para aviones de combate militares .La vista de la pistola giroscópica agregó un retículo que se movía según la velocidad y la velocidad de giro para resolver la cantidad de plomo necesaria para golpear a un objetivo mientras maniobraba.

A principios de la década de 1940, el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE), a cargo del desarrollo del radar en el Reino Unido , encontró que los pilotos de caza nocturnos de la Royal Air Force (RAF) estaban teniendo dificultades para reaccionar a la instrucción verbal del operador del radar cuando se acercaban a sus objetivos. . Experimentaron con la adición de una segunda pantalla de radar para el piloto, pero encontraron que tenían problemas para mirar hacia arriba desde la pantalla iluminada hacia el cielo oscuro para encontrar el objetivo. En octubre de 1942, habían combinado con éxito la imagen del tubo del radar con una proyección de su GGS Mk estándar. II gunsight giroscopio en un área plana del parabrisas, y más tarde en el mismo punto de mira. [4]Una actualización clave fue el movimiento del AI Mk original . Radar IV a la frecuencia de microondas AI Mk. Radar VIII encontrado en el caza nocturno Mosquito de Havilland . Este conjunto produjo un horizonte artificial que facilitó aún más el vuelo de cabeza arriba. 

En 1955, la Oficina de Investigación y Desarrollo Naval de la Armada de los EE. UU. Realizó una investigación con una unidad conceptual de HUD simulada junto con un controlador lateral para aliviar la carga del piloto de volar aviones modernos y hacer que la instrumentación sea menos complicada durante el vuelo. Si bien su investigación nunca se incorporó a ningún avión de esa época, la maqueta de HUD que construyeron tenía todas las características de las unidades modernas de HUD de hoy. [6]

La Royal Navy avanzó a continuación la tecnología de HUD en el Buccaneer , cuyo prototipo voló por primera vez el 30 de abril de 1958. El avión fue diseñado para volar a altitudes muy bajas a velocidades muy altas y lanzar bombas en segundos que duraron. Como tal, no había tiempo para que el piloto levantara la vista de los instrumentos a una vista de la bomba. Esto condujo al concepto de una "vista de ataque" que combinaría la altitud, la velocidad del aire y la vista de la pistola / bomba en una sola pantalla similar a la vista de la pistola. Hubo una feroz competencia entre los partidarios del nuevo diseño de HUD y los partidarios de la vieja visión electro-mecánica, y el HUD se describió como una opción radical e incluso temeraria.

La sucursal de Air Arm del Ministerio de Defensa del Reino Unido patrocinó el desarrollo de Strike Sight. El Royal Aircraft Establishment (RAE) diseñó el equipo y el uso más temprano del término "head-up-display" se puede rastrear hasta este momento. [7] Las unidades de producción fueron construidas por Cintel , y el sistema se integró por primera vez en 1958. El negocio de HUD de Cintel fue asumido por Elliott Flight Automation y el HUD Buccaneer fue fabricado y desarrollado aún más, continuando hasta una versión Mark III con un total de 375 sistemas realizados; la Royal Navy le dio un título de "encajar y olvidar" y estuvo en servicio casi 25 años después. BAE Systems, como sucesor de Elliotts a través de GEC-Marconi Avionics, tiene derecho a la primera pantalla Head Up Display del mundo en servicio operativo. [8] Una versión similar que reemplazó los modos de bombardeo con modos de ataque con misiles fue parte del AIRPASS HUD ajustado al English Electric Lightning .

En el Reino Unido, pronto se notó que los pilotos que volaban con las nuevas miras de armas estaban mejorando el pilotaje de sus aviones. [ cita requerida ] En este punto, el HUD expandió su propósito más allá de las armas que apuntan al piloto general. En la década de 1960, el piloto de pruebas francés Gilbert Klopfstein creó el primer HUD moderno y un sistema estandarizado de símbolos de HUD para que los pilotos solo tuvieran que aprender un sistema y pudieran hacer la transición entre aviones más fácilmente. El HUD moderno utilizado en las reglas de vuelo por instrumentos para el aterrizaje se desarrolló en 1975. [9] Klopfstein fue pionero en la tecnología HUD en aviones de combate militares y helicópteros, con el objetivo de centralizar los datos críticos de vuelo dentro del campo de visión del piloto. Este enfoque buscaba aumentar la eficiencia de exploración del piloto y reducir la "saturación de tareas" y la sobrecarga de información .

El uso de HUD luego se expandió más allá de los aviones militares. En la década de 1970, el HUD se introdujo en la aviación comercial, y en 1988, el Oldsmobile Cutlass Supreme se convirtió en el primer automóvil de producción con una pantalla de visualización.

Hasta hace unos años, los aviones Embraer 190, Saab 2000, Boeing 727, Boeing 737-300, 400, 500 y Boeing 737 de nueva generación (737-600,700,800 y 900 series) eran los únicos aviones comerciales de pasajeros disponibles con HUD. Sin embargo, la tecnología es cada vez más común con aviones como el Canadair RJ , Airbus A318 y varios aviones de negocios con pantallas. Los HUD se han convertido en equipos estándar en el Boeing 787 . [10] Además, las familias Airbus A320, A330, A340 y A380 están actualmente en proceso de certificación para un HUD. [11] Los HUD también se agregaron al orbitador del transbordador espacial .

Factores de diseño 

Hay varios factores que intervienen en el diseño de un HUD:

Campo de visión : también "FOV", indica el (los) ángulo (s), tanto vertical como horizontalmente, subtendido en el ojo del piloto, que el combinador muestra simbologíaEn relación a la vista exterior. Un FOV estrecho significa que la vista (de una pista, por ejemplo) a través del combinador puede incluir poca información adicional más allá de los perímetros del entorno de la pista; mientras que un FOV amplio permitiría una visión "más amplia". Para aplicaciones de aviación, el principal beneficio de un FOV amplio es que una aeronave que se aproxima a la pista en un viento cruzado podría tener la pista a la vista a través del combinador, incluso si la aeronave está apuntada lejos del umbral de la pista; donde un FOV estrecho, la pista estaría "fuera del borde" del combinador, fuera de la vista del HUD. Debido a que los ojos humanos están separados, cada ojo recibe una imagen diferente. La imagen del HUD se puede ver con uno o ambos ojos, según las limitaciones técnicas y presupuestarias en el proceso de diseño.

Colimación : la imagen proyectada está colimada, lo que hace que los rayos de luz sean paralelos. Debido a que los rayos de luz son paralelos, la lente del ojo humano se enfoca en el infinito para obtener una imagen clara. Las imágenes colimadas en el combinador HUD se perciben como existentes en o cerca del infinito óptico. Esto significa que los ojos del piloto no necesitan volver a enfocar para ver el mundo exterior y la pantalla del HUD ... la imagen parece estar "ahí fuera", superponiéndose al mundo exterior. Esta característica es crítica para los HUD efectivos: no es necesario volver a enfocar entre la información simbólica mostrada por el HUD y el mundo exterior en el que se superpone esa información es una de las principales ventajas de los HUD colimados. Le da a HUD una consideración especial en las maniobras críticas para la seguridad y el tiempo, cuando los pocos segundos que necesita un piloto para volver a enfocar dentro de la cabina y luego regresar al exterior son muy importantes: por ejemplo, en las etapas finales de aterrizaje . La colimación es, por lo tanto, una característica distintiva principal de los HUD de alto rendimiento y los diferencia de los sistemas de calidad del consumidor que, por ejemplo,

Caja ocular : el colimador óptico produce un cilindro de luz paralela, por lo que la pantalla solo se puede ver mientras los ojos del espectador están en algún lugar dentro de ese cilindro, un área tridimensional llamada caja de movimiento de la cabeza o caja de ojos . Las cajas de ojos modernas de HUD suelen ser de aproximadamente 5 laterales por 3 verticales por 6 pulgadas longitudinales. Esto permite al espectador cierta libertad de movimiento de la cabeza, pero un movimiento demasiado arriba / abajo a la izquierda / derecha hará que la pantalla desaparezca del borde del colimador y un movimiento demasiado atrás hará que se recorte alrededor del borde ( viñeta ). El piloto puede ver la pantalla completa siempre que uno de los ojos esté dentro de la caja de ojos. 

Luminancia / contraste : las pantallas tienen ajustes en la luminancia y el contraste para tener en cuenta la iluminación ambiental, que puede variar ampliamente (por ejemplo, desde el resplandor de las nubes brillantes hasta las aproximaciones nocturnas sin luna a los campos con iluminación mínima).

Visión de conjunto : los componentes del HUD de la aeronave están alineados con mucha precisión con los tres ejes de la aeronave, un proceso denominado orientación de la vista  , de modo que los datos mostrados se ajustan a la realidad típicamente con una precisión de ± 7.0  miliradianes (± 24  minutos de arco ), y pueden variar según el FOV del HUD . En este caso, la palabra "conformar" significa "cuando un objeto se proyecta en el combinador y el objeto real es visible, se alinearán". Esto permite que la pantalla muestre al piloto exactamente dónde está el horizonte artificial , así como la trayectoria proyectada del avión con gran precisión. Cuando se mejora la visiónse utiliza, por ejemplo, la visualización de las luces de pista se alinea con las luces de pista reales cuando las luces reales se hacen visibles. La inspección se realiza durante el proceso de construcción de la aeronave y también se puede realizar en el campo en muchas aeronaves.

Escalado : la imagen mostrada (trayectoria de vuelo, escala de cabeceo y guiñada, etc.) se escala para presentar al piloto una imagen que se superpone al mundo exterior en una relación exacta de 1: 1. Por ejemplo, los objetos (como un umbral de pista) que se encuentran 3 grados por debajo del horizonte como se ve desde la cabina deben aparecer en el índice de −3 grados en la pantalla del HUD.

Compatibilidad : los componentes de HUD están diseñados para ser compatibles con otros productos de aviónica, pantallas, etc.

*Un revolucionario HUD del mercado secundario con la tecnología de imagen virtual patentada por Futurus

.

*3 sistemas de soporte de sistema de navegación, control de reconocimiento de voz y sistema de visión.

*El diseño de un solo cuerpo de aluminio premium y resistente y la integración de componentes eléctricos de alta calidad, ofrece una experiencia de usuario muy estable y duradera.

https://www.youtube.com/watch?v=M23C7P_G-ec