抬头显示器
（英语：Head Up Display，缩写HUD，平视显示器）是一种目前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。抬头的意思是飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。抬头显示器最早出现在 军用飞机 上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识（Situation Awareness）的掌握。因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。部分汽车业者也以类似的装置作为行销的手段吸引顾客，不过使用上并不广泛。
虽然HUD目前广泛的使用在各类军用飞机上，但是并非任何位于座舱前方的装置都是HUD，有些只是单纯的 光学瞄准器 而已。
原理
HUD是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，文字和影像被投射在镀膜镜片（析光镜）并平衡反射进飞行员的眼睛。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。由于反射进眼睛中的影像永远与飞机的中轴平衡，所以飞行员的身高不会对俯仰角或目视瞄准造成偏差。HUD设计的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态， 降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适 。
HUD投射的资料主要与飞行安全有重要关系，譬如飞行高度，飞行速度，航向，垂直速率变化，飞机倾斜角度等等。使用于战斗环境时，还会加上目标资料，武器，目视瞄准器与发射的相关资料，预估命中点等等。这些显示的资料能够根据不同状况而变换。
历史
HUD的前身是使用在战斗机上的光学瞄准器，这种瞄准器利用光学反射原理，将环状的瞄准圈光网投射在装置在座舱前端的一片玻璃或者是座舱罩上面， 投射的影像对于肉眼的焦距是定在无限远的距离上面 ，当飞行员瞄准目标的时候不会妨碍到眼睛的运作，维持清晰的显示。 这种瞄准器最早出现是在第一次世界大战期间 。到了第二次世界大战的时候开始被广泛利用。
HUD诞生的最重要关键是类比电脑开始运用在飞机上。因为显示在HUD上的文字或者是图形需要经过处理之后产生，传统仪表产生的讯号无法直接使用在HUD的显示需求上，必须透过电脑处理转换之后，将需要的资料传递给HUD的显示单元，再将影像投射到前方的玻璃上。第一架使用HUD的飞机是美国海军的A-5舰载机。
民用航空是在1975年由法国Dassault飞机公司首先使用在Mercure飞机上面。1970年代晚期美国麦克唐纳·道格拉斯飞机公司在生产的MD-80系列飞机上开始采用HUD。
HUD的使用到了1970年代中期以后开始普遍化，除了美国本身以外，其他国家也陆续购买或者是研发相关的系统。然而这时候有一个新的衍生问题出现：由于HUD需要占用驾驶舱前方的空间，而这个空间又和座舱罩的设计有很大的关联，即使许多战斗机已经使用光学瞄准器，体积较大的HUD可能无法顺利安装在需要的位置上，导致日后座舱罩在设计上必须考虑预留HUD需要的空间。目前美国空军下一代战机「JSF」则已舍弃HUD，改采头盔显示器来取代HUD。
HUD将传统指针仪表提供的资料改以文字或者是数字表现，成为下一波军用机仪表显示改良：玻璃驾驶舱的起点。
基本架构
HUD的基本架构包含两个部分：资料处理与影像显示。
资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之后，根据选择的模式转换成预先设定的符号，图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置，不过大致上都是类似的工作方式。
影像显示装置就是安装在座舱前方，位于飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。
新一代的发展
新一代的HUD在影像显示方面的改良包括采用全像摄影（Holographic）显示方式，扩大显示影像的范围，尤其是增加水平上的视野角度，减少支架的厚度对于视野的限制与影响，增强不同光度与外在环境下的显示调整，强化影像的清晰度，与其他光学影像输出的配合，譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到HUD上，与其他的资料融合显示，配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。
在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率，增加与其他新航空电子或者是感侧装置的资料接收能力，强化图形处理与产生功能等方面。
衍生产品
HUD是将影像投射在座舱前方的固定装置上，当飞行员转动头部的时候，这些影像就会暂时离开他的视野范围。因此有人建议将影像直接透射在附加于飞行员的头盔前方，随时与飞行员的视野范围重合。
美国是最早研究头盔显示器的国家之一，代号为Visual Target Acquisition Set的头盔瞄准具曾在1960年代于F-4战斗机上进行短暂试验，但是并未进入量产。苏联是第一个正式在战斗机上采用头盔瞄准器的国家，譬如米格-29使用ZSh-3UM头盔瞄准器，搭配R73（北约编号AA-11）空对空飞弹使用。
不过头盔瞄准器只是光学瞄准器的衍生产品，无论是在显示的资料量以及功能上都必须与HUD密切配合，譬如苏联的头盔瞄准器只是作为R73飞弹的射击指挥为主，不提供其他飞行所需要的资料。更进一步的功能强化版被称为头盔显示器（Helmet Display），他将HUD与其他相关功能整合之后，直接投射在飞行员头盔前方。
美国把更近一步的头盔显示/瞄准系统（IHADDS）应用在AH-64阿帕契上，IHADDS分为两个部分：头盔显示系统（Helmet Display System，HDS）及头盔追踪系统（Head Tracking System， HTS）。其中，HDS包含头盔显示单元（Helmet Display Unit，HDU）、电子显示单元（Display Electronic Unit，DEU）以及影像调节面板（Display Adjust Panel，DAP），主要功能是将基本飞行资料、武器射控资讯、 PNVS的红外线影像以及TADS的摄影机影像投影在头盔右侧的HDS上（单眼）供乘员使用；至于HTS则包含四个单元：整合头盔单元（Integrated Helmet Unit，IHU）、感测器量度单元（Sensor Surveying Unit，SSU）、电子标定单元（Sight Electronic Unit，SEU）以及十字线瞄准单元（Boresight Reticle Unit，BRU），主要功能是利用红外线感应原理辨认飞行员头部的转动方向，然后连动机首感测器与机炮，使其与飞行员目光合而为一，大幅增加了AH-64A的战斗效率。除了头盔瞄准系统外，AH-64A的炮手席还设有传统的整体式光学中继管/瞄准单元（Optical Relay Tube/Display Unit，ORT/DU），用于接收TADS的光学直接瞄准仪的影像。
以美国服役不久的联合头盔显示系统（Joint Helmet Mounted Cueing System，JHMCS）可以取代HUD的显示功能，并且能够协助行员投射各种对空与对地武器，不局限于特定的飞弹系统，当飞行员的视野与机上现有的HUD重叠的时候，JHMCS的影像会自动消失以免产生混淆。
汽车平视显示器
能在任何汽车上提供透明显示数据的一种汽车平视显示器或汽车抬头显示器，它不需要司机从他们习惯的驾驶角度挪开视线。名字的由来是由于飞行员能够以头部「抬起」并向前看的方式查看信息，而不是斜着头看着下部的仪器。目前，有两种不同的汽车OEM HUD方法。第一种是对挡风玻璃的背面进行处理，以使投射到挡风玻璃上的图像会反射到驾驶员身上。第二个是要有一个与挡风玻璃分开的小型组合器，组合器可以缩回。
时间轴
1988年 ： 通用汽车 开始使用平视显示器。他们的第一批HUD单元安装在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy Pace汽车和复制品上。随后在Cutlass Supreme和Pontiac Grand Prix上提供了可选的HUD单元，然后才被广泛使用。
1989年至1994年：日产在Nissan 240SX中提供了平视显示器。
1991：丰田，仅日本市场，发布了HUD系统的丰田皇冠美琪。
1998年：第一个彩色显示屏出现在雪佛兰Corvette（C5）上。
2003年：凯迪拉克为凯迪拉克XLR推出了HUD系统。
2003年：宝马参与了2003年E60 5系列汽车HUD系统的大型开发。
2012年：先锋公司（Pioneer Corporation）引入了一种导航系统，该系统投影HUD代替驾驶员的面罩，后者可呈现前方情况的动画，这是增强现实（AR）的一种形式。
这些显示器正越来越多地用于量产车，并且通常提供车速表，转速表和导航系统显示器。
夜视信息还可以通过HUD在某些通用，本田，丰田和雷克萨斯的车辆上显示。奥迪，宝马，雪铁龙，日产，马自达，起亚，奔驰和沃尔沃等其他制造商目前也提供某种形式的HUD系统。
摩托车头盔平视显示器 也可以在市场上买到。
还存在附加的HUD系统，可将显示器投影到安装在挡风玻璃上的玻璃组合器上。这些系统已经销售给警察机构，用于 车载计算机 。
Eyes-on-the-Road-的好处
「 Eyes-on-the-Road-Benefit 」（ ERB ），也称为「抬头显示优势」，是指使用抬头显示（ HUD ）驾驶时为驾车者提供的所谓优势。 与传统的仪表板设计 （称为 Head-Down-Design （ HDD ））相比，这也可以称为抬头设备或抬头设计。HUD是一种用于从车辆向驾驶员或飞行员传达信息（例如速度）的工具。 HUD既可以内置在车辆中，也可以在售后市场购买并安装到车辆的仪表板上 。Eyes-on-the-Road系统的好处来自于提高的态势感知能力和消除了驾驶时视线远离道路的需要，从而增加了对诸如行人之类的外部危险的反应时间。 有证据表明ERB的范围仅限于驾驶任务不是特别复杂的低认知负荷情况 。
病因学
对ERB的研究主要利用虚拟现实驾驶模拟器来模拟现实生活中的驾驶场景，同时消除情况的变化。为了检查HUD和HDD，研究经常将两种系统的危害反应时间，态势感知和驾驶质量（例如速度一致性）进行比较。ERB在不同人口统计学（特别是年龄和经验水平）上的影响尤其令人关注。工作负荷和ERB的影响之间的相互作用也经常被研究。
外因视线扫视
视线扫视是一种感知机制，通过这种机制，眼睛会在无意识的情况下无意中被外界刺激所吸引。非自发的凝视最容易被个人视野中的运动或照明的明显变化所吸引。这些外部刺激在行人将要走到道路上的事件这样的情况下是有帮助的，从而允许驾驶员采取躲避动作。外在提示可能无关紧要，也可能非常危险，导致干扰目标行为，例如闪烁的手机将视线移开。通过在驾驶员的视线范围内将重要的驾驶信息叠加到地平线上，HUDs可以提供重要的外在线索，例如其他车辆的运动吸引驾驶员的目光，同时它们可以监控重要的车辆反馈（例如速度或转数）。从理论上讲，这可以加快对危险的反应时间并提高态势感知能力。佛吉亚集团和印度科学研究所之间的合作项目开发了一种用于汽车的眼睛凝视和手指控制的抬头显示器，该显示器还可以自动估算驾驶员的认知负荷和注意力分散程度。
理想视野
理想的视野是眼睛能够最准确，快速和有效地处理刺激的区域。在人类中，该视场被认为在个人注视的垂直子午线上方或下方20度以内，而水平子午线两侧则在60度以内。如果物体超出这些界限，则需要眼睛运动才能将刺激带出外围。通过在主要视野中包含反馈工具，HUD可以将视野和所有相关刺激留在主要视野中，在该视野中，驾驶员仍可以处理和确认信息。
表现
反应时间
反应时间，尤其是延迟反应，被广泛认为是导致车辆事故的关键因素。相对于ERB的反应时间定义为驾车者对外部危险或刺激做出反应，然后进行适当的反应或规避操作（如在前车停止时制动）所花费的时间。HUD提供的反馈被投射到车辆的挡风玻璃上，目的是整合外部刺激和工具反馈。因此，无需从道路上移开驾驶员的视线。对HUD与HDD设计中的危害反应时间的研究发现，HUD的平均反应时间更快。这一趋势似乎在所有人口统计数据中都持续存在，包括经验水平和年龄类别。
速度保持和行驶质量
速度保持是驾驶员保持速度并根据交通法规和环境条件调整速度的程度。与HDD相比，在实验条件下使用HUD似乎可以在驱动程序中产生更好的速度维护。从理论上讲，这是因为将速度计置于车辆驾驶员的视线水平可以连续监控车辆的速度。HUD的使用似乎还可以提高总体驾驶质量，包括停留在道路标记内，并提高驾驶和导航功能的顺畅度。通过使用一个无缝界面来提高驾驶员专注于外部提示（例如道路纹理，道路分界和路牌）的能力，在该界面中，不中断对道路的关注来评估速度和其他信息。
局限性
工作量
ERB对驾驶员的影响并不普遍。有证据表明， 随着驾驶任务的复杂性增加，使用HUD的好处会减少 ，并且在某些情况下，它们不再具有统计意义。例如，当个人在驾驶对认知要求较高的车辆（例如工业车辆）时，或者在驾驶时要求他们执行多任务时，ERB会减少。一项研究表明，当处于认知上苛刻的条件下时，个人会将注意力从道路转移到专注于其他任务，例如换档或与他人交谈。随后，驾驶员处理HUD反馈的能力需要转移注意力，这与使用HDD时发生的转移非常相似。
部署
在ERB发生并变得更分散注意力之前，可以在车辆限定位置中安装或选择投射HUD区域。可以对HUD进行调整， 以使仪表反馈看起来投射到地平线上，而不是直接显示在挡风玻璃上 。在测试情况下，估算车辆操控台的HUD哪个位置适合驾驶员最快的响应时间和最佳的态势感知，从而有助于提高驾驶质量。
以上仅供行业人士参考，如有错误还望指正。
如有其他需要，本人可以提供有尝咨询服务，可私信QQ邮箱3444529084，不加好友，谢谢。
