汽车安全问题一直是热点问题,而且汽车智能化、无人化的发展趋势对车内显示方式提出了更高要求。HUD可将车辆信息投影到驾驶员前方,避免驾驶员低头,提高驾驶安全的同时扩展了车内显示方式,是未来发展的主流方向。目前,对于HUD投影单元和显示界面的研究较多,但实现方案研究较少,而且大多是基于单片机实现,功能单一。因此,本文基于嵌入式Android系统,提出了一种功能更加完善的HUD设计方案。首先,分析了 HUD的发展历程与产品形态,在DLP、MEMS和LCD投影技术中选择了 LCD投影方案;并结合车载网络技术、OBD接口、车联网技术等,分析用户需求,确定了包含下位机、HUD主机、云端服务器以及手机APP四个部分的HUD系统结构。其次,结合功能需求,进行了软硬件开发。以Exynos4412处理器为核心,设计了电源电路、声卡电路、PGU连接电路等;基于EST527解码芯片设计了 OBD解码电路,用于汽车CAN报文的解析;并以Capture CIS+PCB Editor+Padstack Editor交互设计的方式制作了 PCB板。基于Android系统定制了 HUD操作系统,并结合百度语音、高德地图、图灵机器人开发平台,使用Android Studio IDE开发了语音对话、地图导航、智能聊天、车辆数据的提取与显示等功能;部署了云端服务器,可通过HUD使用MQTT协议将车辆接入云端,实现状态监控、数据存储与分析等;开发了“一路友你”手机APP,可直接与HUD及云平台通信,方便驾驶员查看车辆数据。再者,针对HUD显示信息过多会对驾驶员造成干扰等问题,侧重于三维注册技术,提出了一种AR功能的实现方案。建立了 AR-HUD模型,根据虚像和实像两个成像过程确定了各个坐标系,并推导了它们之间的转换关系,提出了 AR-HUD三维注册方案;之后使用张正友标定法、DLT算法、旋转平移理论等对模型参数进行求解,结合OpenGLES进行虚像绘制,验证了三维注册方法的有效性。最后,设计制作了 HUD样机,结合HUD的使用环境对显示效果和功能进行了测试。系统实验效果与预期目标一致,为HUD产品设计提供了实验基础及参考价值。