AR HUD：智能汽车新屏幕，赋能更好的智能驾驶与座舱体验

产业深度 产业研究中心 2023.12.15 作者：朱峰 电话：021-38676284 邮箱：zhufeng026011@gtjas.com资格证书编号：S0880522030002 作者：鲍雁辛 电话：0755-23976830 邮箱：baoyanxin@gtjas.com 资格证书编号：S0880513070005 ARHUD：智能汽车新屏幕，赋能更好的智能驾驶与座舱体验 摘要：智能汽车产业前瞻研究（2）——车载增强现实抬头显示产业研究 ARHUD是赋能人车交互新窗口，有望成为智能汽车一块新屏幕。ARHUD是利用先进的AR光学成像和虚实融合技术将车辆行驶信息、智能驾驶等虚拟信息通过车载HUD设备投影到前挡风 玻璃上，并使虚拟信息与车外实时路况相结合，向驾驶员呈现虚实相融驾驶信息与体验的技术， 是车载HUD更新、更高级的发展形态。相较传统HUD，ARHUD成像区域更广、显示能力更佳， 往期回顾 电力检测：需求增长和结构变化带来的机会 2023.12.15 海外检测市场分散、国内检测行业起步 2023.12.15 序章：聚变梦想，低碳未来 2023.12.11 先进封装产业链深度报告（三）——先进封装催化，环氧塑封料产业链迎风起 2023.12.03 机器人产业深度（六）：机器人的关节— —高效电机 2023.11.29 由此带来更丰富多样信息显示，虚实融合让ARHUD能反馈更多安全驾驶所需信息，提升驾驶安全。 光学与算法是ARHUD两大核心技术支撑，也是产业发展面临的痛点。ARHUD技术突破难点 在软件算法、微显示方案和光路设计三大层面。软件算法需重点提升数据处理准确性与及时性、 降低延迟、内容清晰度与层次性、渲染美观性与稳定性。当前主流AR微显示方案存在局限：如TFT投影距离满足虚实结合要求难，且温控问题严重；DLP为TI垄断，成本较高；LCoS存在亮度无法满足衍射光波导高亮度要求；LBS、Micro-LED量产虽存一定难点，但成熟后性能潜力大。现有ARHUD光路设计还存在系统体积过大问题。光波导技术无需经过三次反射即可直接输出原 始的完整图像，能够在尽可能大FOV前提下使HUD机身更加轻薄化，为ARHUD未来光路设计的主要探索方向，但仍存在技术不成熟、制造难度大、良率低等问题。 需求增长、技术进步、产业发展阶段等多重因素共同驱动ARHUD行业加速发展。ARHUD具有 功能感知度明显、科技感属性强、视觉冲击强度大等显性特点，消费者支付意愿强烈。未来LCoS、LBS与Micro-LED以及双焦面方案、光波导HOE+CGH技术持续升级将不断推动ARHUD整体成本降低和性能提升。同时，在国内智能汽车激烈竞争与高阶自动驾驶发展面临瓶颈的背景下，ARHUD满足智能座舱、智能驾驶发展逻辑与消费者需求，是车企实现差异化竞争的重要手段，三大因素将共同推动ARHUD产业深入发展。 HUD市场加速向ARHUD阶段过渡，国内厂商快速崛起并有望凭借ARHUD实现弯道超车。随 着ARHUD支撑技术成熟、本土供应链崛起、智能汽车竞争加剧，未来ARHUD产品体验和销量有望不断提升、成本持续下降，走向平民化时代：2021-2025年ARHUD市场规模有望从4.6亿元增至196.7亿元（CAGR=156%），前装价格从万元级逐渐降至3500元级别。从市场格局看，国内厂商已占据当前中国市场乘用车前装ARHUD供应商份额前三、整体超八成份额。水晶光电、怡利电子、华阳、利龙中宝、弗迪、疆程、智云谷、华为等国内厂商凭借自身技术和资源优势上升势头强劲，正搭乘新兴ARHUD带来的发展红利强化在HUD产业中的竞争地位。 风险提示：ARHUD技术进步不及预期、市场接受度不及预期、竞争加剧风险。 目录 1.智能汽车新屏幕，ARHUD赋能人车交互新窗口3 1.1.HUD处于快速上车普及的增长期，并正向ARHUD的新形式进化3 1.1.1.ARHUD——更全面呈现驾驶信息的新方式3 1.1.2.HUD经历了从战斗机到汽车，从CHUD到ARHUD的历程3 1.1.3.需求与国产厂商崛起推动车载HUD进入高速发展期4 1.2.ARHUD满足更安全、更丰富的智能汽车驾驶与交互体验6 2.光学与算法是ARHUD核心技术支撑与发展痛点8 2.1.ARHUD工作经过前端数据收集、中端算法融合、后端成像三个环节8 2.2.软件算法是ARHUD技术实现的重要支撑10 2.3.AR微显示与光路设计是ARHUD的另一重要支撑11 2.3.1.TFT与DLP是主流，LCoS和Micro-LED有较大发展潜力11 2.3.2.光波导技术有望成为破局ARHUD体积过大问题的关键15 3.需求增长、技术进步、产业发展阶段等多重因素共同驱动ARHUD行业加速发展20 3.1.ARHUD满足消费者更好的驾驶和座舱体验，是其发展的需求动因21 3.2.ARHUD支撑技术持续升级演进是其发展的客观动因22 3.3.ARHUD满足智能座舱、自动驾驶发展逻辑与需求，是车企实现差异化竞争的重要手段24 4.HUD市场加速向ARHUD阶段过渡，国内厂商份额快速提升27 4.1.车载HUD产业国外起步早，国内厂商快速崛起并有望凭借ARHUD弯道超车27 4.2.ARHUD市场呈现初始规模小但增速高的特点28 4.3.技术驱动、体验至上为ARHUD未来发展方向30 5.当前国内ARHUD产业头部供应商梳理32 6.风险提示37 1.智能汽车新屏幕，ARHUD赋能人车交互新窗口 1.1.HUD处于快速上车普及的增长期，并正向ARHUD的新形式进化 1.1.1.ARHUD——更全面呈现驾驶信息的新方式 车载HUD是呈现驾驶信息的技术。HUD是英文Head-UpDisplay的缩写，即抬头显示系统。该技术的核心是利用图像生成单元将信息通过光 学成像系统投射到驾驶者视野前方，通过车载HUD驾驶员无需低头即可读取车辆以及驾驶相关信息，从而减少驾驶员低头次数、减少“盲驾”等驾驶风险。 带来更丰富信息展示、更深入智能驾驶体验的ARHUD将成车载HUD 未来重要发展方向。AR（增强现实）是将虚拟信息与现实场景融合叠加， 呈现虚实相融视觉和互动体验的技术。而ARHUD则是利用AR光学成像和虚实融合技术将车辆行驶信息、智能驾驶等虚拟信息通过车载HUD设备投影到前挡风玻璃上，并使虚拟信息与车外实时、实际的路况相结合，向驾驶员呈现更加全面丰富且虚实相融的驾驶信息与体验的技术。在智能驾驶和智能座舱不断深度发展大背景下，ARHUD因具有更大的成像显示区域、更多的应用体验场景、更丰富且更深入的人机交互与辅助驾驶体验，将成为未来车载HUD的技术进化趋势与最终形态。 图1：传统CHUD投影面积小，信息展示有限图2：ARHUD融合虚拟信息与现实场景从而提供 更全面的驾驶信息 辅助驾驶信息 导航信息 驾驶信息 AR实景导航 数据来源：AutoLab数据来源：合肥疆程，国泰君安证券研究 1.1.2.HUD经历了从战斗机到汽车，从CHUD到ARHUD的历程 HUD的发展主要经历三个阶段： 第一是起步阶段。1960年，平视显示系统作为HUD的前身成功运用于美国的A-5舰载机。平视显示系统将飞机的飞行数据等投射到 飞行员视野前方的透视镜，方便飞行员更安全、高效、舒适地观测相关信息，提高飞行安全。在1960-1988年间，HUD从战斗机走向民航客机，更广泛地应用于飞行领域； 第二是过渡阶段。1988年，通用汽车推出了首款应用HUD技术的 汽车OldsmobileCutlassSupremeIndy500PaceCar。自此，HUD技术从飞行领域过渡至汽车领域。车载HUD在发展前期主要以CHUD组合式抬头显示为主。但CHUD由于成像区域小、显示信息少、存在安全隐患等问题已逐渐被市场淘汰。而WHUD风挡式抬头显示利用光学元件将信息反射到风挡玻璃上，由于投射信息量、成像面积与质量相对CHUD大幅提升，WHUD已成为当下车载HUD市场增长主力。同时，近年随着图像生成技术的提升与楔形挡风玻璃的研发问世，车载HUD的更高级形态ARHUD正逐渐走入市场； 第三是未来智能驾驶发展阶段。2020年奔驰S级发布ARHUD（增强现实型抬头显示系统）。在奔驰的ARHUD系统上，AR技术令 虚拟数字信息与实景道路直接叠加。一类驾驶重要信息、二类辅助驾驶信息以及三类舒适度信息均能与外部实景融合，直观地展现在驾驶者眼前，极大程度上提升驾驶安全性、信息易读性与舒适性。因此，未来随着消费者对汽车智能化体验要求的不断提升、智能化与AR光学持续进步带来ARHUD体验提升与成本降低，ARHUD有望快速渗透市场，成为HUD的未来之势。 1988年，通用首次在汽车上应用HUD 1997年，通用在其第五代Corvette车型上首次搭载了彩色显示 2012年，先锋公司首次将导航信息引入车载HUD，开发出世界上首个应用HUD技术的车载导 1980年，HUD技术开始应用于民航飞机上，当时仅仅用于显示导航信息 1960年，美国海军的A-5舰载机上成功运用HUD技术，当时称为飞机平视显示系统 1991年，丰田在皇冠 Majesta上搭载了HUD 2003年，宝马成为欧洲第一家使用HUD技术的汽车公司，奔驰、奥迪也随后开始使用HUD技术 2020年，奔驰S级发布ARHUD(增强现实型抬头显示系统)，AR(增强现实)技术令导航信息与实际路面信息叠加，且ARHUD结合ADAS功能，提升驾驶安全性 图3：HUD发展经历三阶段，ARHUD引领未来发展趋势 数据来源：知乎@小木子，techzle，nymag，《ARHUD白皮书》，焉知汽车，头豹研究院，佐思汽车研究，国泰君安证券研究 1.1.3.需求与国产厂商崛起推动车载HUD进入高速发展期 HUD易被客户感知，显性特征明显。亿欧智库从环境感知度、人机交互及科技系统三个维度对座舱的智能功能进行评级，其中HUD排名前列， 感知度强。作为视觉层面人机交互的创新技术与方法，车载HUD可以满足用户在安全驾驶、导航、娱乐、信息交互等不同场景下的真实需求，提供人车交互的完整体验。同时，HUD作为视觉工具，给予用户最直观的视觉体验与反馈，更具显性特征，大幅提升用户真实场景的体验感。因此，车载HUD作为人机交互最有效的窗口之一，消费者为其付费意愿强烈，推动其需求增长。 环境感知 图4：在智能座舱功能中，HUD易被客户感知，显性特征明显 驾驶员信息 温度&湿度感知 车内 声音 高精度融合定位 泊车影像系统 车外 夜视系统 多模态人机交互 视觉 听觉 空气净化 手机远程控制 OTA 车载系统 弱 强 驾驶员动态监测 中控大屏/连屏 HUD 眼球追踪 语音交互 座舱智能化功能 智能驾驶/车联网 智能方向盘 嗅觉 智能座椅 触觉 车路协同 路况查询 智能系统 路径规划 用户感知度 数据来源：亿欧智库，国泰君安证券研究 国产厂商崛起发展推动HUD成本降低，进一步拉动需求。PGU是HUD 的核心技术支撑，其成本更是占到HUG成本的50%左右。近年来，国内厂商在PGU（图像生成单元）部分深入研究，逐渐崛起。国内HUD供应商华阳集团、泽景电子、怡利电子等在TFT、DLP等PGU技术领域布局，积极与自主下游车企合作，已占据国内一定的市场份额。根据高工智能汽车的数据显示，2023年前三季度，中国厂商占据86.36%的中国HUD市场份额。基于TFT技术的ARHUD，国际厂商和国内的报价差额约为500元，基于DLP技术的ARHUD，报价差额约1000元。国内厂商崛起带动HUD价格正逐步降低，不断刺激HUD产业发展。 图5：随着技术提升，HUD前装价格逐步降低图6：2023年1-9月中国ARHUD市场份额 10000 8000 6000 4000 2000 弗迪疆程 8000 6800 5780 5058 4425 3983 3585 20002000 1800 1710162515431466 麦