汽車科技展廳智能展示系統研究

關國漢

（廣州市機電安裝有限公司，廣州 510000）

隨著汽車行業的發展，汽車展廳越來越受到人們的關注。為了提升參觀人群的參觀體驗，展廳需要采用新的技術手段來呈現展品、展具和講解信息。本文提出了1 個基于雷達成像技術的智能展示系統，幫助參觀人群更好地了解展品和展具，提高參觀體驗。早期雷達成像系統受制于體積和處理時效性的限制，多用于機載平臺和星載平臺[1-3]，隨著激光雷達探測裝置的快速發展，激光雷達憑借分辨率高、探測精度高、抗干擾性強等眾多優點，逐漸成為國內外軍事領域、民事領域的焦點。到目前為止，激光雷達已經在武器精確制導、空中偵察和飛行器避障等方面廣泛應用[4]。

1 系統設計

1.1 工作原理

在本系統中，雷達成像技術被用于獲取參觀人群的位置信息，以便控制燈光效果和屏幕展示內容。同時，利用人工控制作為修正輔助，可以在必要時手動調整系統的控制參數，以確保系統的準確性和穩定性。掃描型激光雷達一般由激光測距系統和光束掃描系統共同組成，其發展相對較早、技術相對成熟，在空間交會對接、大氣環境檢測和汽車自動駕駛等領域均有廣泛的應用[5]。

具體流程：①雷達傳感器掃描參觀人群，獲取其位置信息，并將其傳輸到場景控制系統中。②場景控制系統根據參觀人群的位置信息，自動控制燈光效果和屏幕展示內容。③如果系統出現誤差或者不準確的情況，可以通過人工控制進行修正，手動調整系統的控制參數。④整個過程不斷循環，直到參觀人群離開展覽區域。

1.2 硬件組成

本系統的硬件組成：①微型雷達傳感器及人群數據成像設備。用于檢測參觀人群的位置信息；②場景控制服務器。用于判別人群位置，判斷控制場景燈光效果和屏幕展示內容；③智能燈光設備。用于呈現不同的燈光效果；④屏幕展示設備。用于播放不同的背景影像和講解視頻。主要包括視頻播放工作站及各顯示屏。

1.3 預設場景

本系統主要按展廳內不同的展品觀看區域，每個區域預設2 類預設場景：展示場景模式，是針對每個展品觀看區域，先預設好燈光及屏幕需要播放的內容；過渡場景模式，是針對人群走向下一個展示區域時候燈光及播放內容的過渡場景。

1.4 軟件設計

本系統的軟件設計包括2 個部分：人群數據處理算法和場景控制算法。①人群數據處理算法。將雷達傳感器采集到的數據進行處理和分析，提取出參觀人群的位置信息，進行數據清洗、濾波和去噪等處理，以確保數據的準確性和可靠性。然后將處理后的數據通過網絡傳輸到場景控制服務器。②場景控制算法。場景服務器根據接收到的人群數據進行判斷和分析，決定是否開啟展示場景。開啟場景則按預設展示場景模式，對該區域的燈光及顯示設備發出開啟指令。

2 工程實例

該項技術在廣汽埃安番禺科技汽車展廳進行了研究與實踐。

2.1 項目背景和需求

廣汽埃安科技館項目，是廣汽集團埃安新能源股份有限公司在廣州市番禺區的一個科技展廳。業主需求：①需要一種全新的展示方式和體驗，以展示新能源汽車方面的技術和發展。②需要展示多個方面的內容，包括底盤科技、能源生態技術、電池技術群、電驅技術群、智能駕駛座艙、電氣芯片技術、智能控制電氣技術、座艙科技內飾、無人駕駛、未來新能源汽車發展和廣汽埃安的發展等。③需要展示多種形式的展品，包括實物、模型和視頻講解。④需要提供智能化的場景控制和展示，以提高參觀體驗和吸引力。⑤需要數據的準確性和可靠性，以確保場景控制的自動化和智能化。

2.2 系統設計

2.2.1 硬件設計

智能展示系統拓撲圖如圖1 所示。

圖1 智能展示系統拓撲圖

1）微型雷達傳感器及人群數據成像設備系統包括：本系統的核心技術采用基于廣汽埃安AEP 3.0 平臺的傳感模塊開發的，由于相關信息屬于商業秘密，無法透露，因此下面將根據雷達成像技術的已公開信息進行描述。雷達傳感器：用于檢測參觀人群的位置信息，本項目主要廣汽集團自主研發的第二代智能可變焦激光雷達，可實現300 m 超遠距離探測和120°的超大視野。控制器：用于對雷達傳感器模塊進行控制和數據處理如。數據成像處理服務器：負責將各控制器和其他硬件組件進行整合和協調，通過雷達成像算法形成人群位置電子地圖。為場景控制服務器提供人群位置數據以及數據存儲等功能。電源供應模塊：為整套設備系統提供電力支持。

2）場景控制服務器：根據數據成像服務器提供的成像數據，利用成長型算法判別人群位置，判斷控制場景燈光效果和屏幕展示內容。

3）智能照明系統：用于呈現不同的燈光效果。

4）視頻播放工作站：用于播放各顯示終端的視頻源。能根據場景控制服務器的指令，針對不同的展示終端，播放相應場景所需的視頻源，并自帶電子調音臺功能與音響系統聯動。

5）LED 展示系統：與一般的LED 大屏設置并無差別。

6）LCD 展示系統：由成品LCD 顯示屏組成，根據視頻播放服務器提供的視頻源播放相應內容。

7）屏幕展示設備：用于播放不同的背景影像和講解視頻。主要包括：視頻播放工作站及各顯示屏。主要包括：視頻播放工作站、P1.2 精度的LED 大屏、P3.0 的LED 冷屏及各種LCD 拼接屏及單屏LCD。

本項目采用的智能燈光設備采用的是基于DALI制式的智能調光燈具，主要包括環境燈光、主射燈、氛圍射燈及引導燈等。環境燈光方面，采用35 W 十頭格柵泛光射燈及58 W 條形燈，可調光調色溫，以營造不同的氛圍和觀感效果。主射燈方面，采用20~30 W 智能射燈，可調光調色溫，以突出展品和展具的特點。此外，還有各種氛圍射燈、引導射燈等，可根據不同場景進行選擇和配置，以提高參觀體驗和吸引力。所有燈光設備均可通過DALI 控制系統進行智能化控制，滿足場景控制的自動化和智能化。

2.2.2 軟件設計

人群數據處理算法將雷達傳感器采集到的數據進行處理和分析，提取出參觀人群的位置信息，進行數據清洗、濾波和去噪等處理，以確保數據的準確性和可靠性。

具體實現方式：①數據采集。使用雷達傳感器對參觀人群進行掃描，獲取相應的數據。②數據分析。對采集到的數據進行處理和分析，提取出參觀人群的位置信息。③數據清洗。對數據進行清洗，去除異常數據和噪聲數據。④數據濾波。對數據進行濾波處理，以平滑數據，減小誤差。⑤數據校正。對數據進行校正，以保證數據的準確性和可靠性。

場景控制算法則根據接收到的人群數據進行判斷和分析，決定是否開啟展示場景，控制燈光效果和屏幕展示內容。

具體實現方式：①人群位置判斷。根據接收到的人群數據，判斷參觀人群的位置信息，確定延長過渡場景或開始展示場景。②燈光效果控制。開啟展示場景后，根據預設場景模式，控制燈光效果，以突出展品和展具的特點。③屏幕展示內容控制。開啟展示場景后，根據預設場景模式，控制屏幕展示內容，播放不同的背景影像和講解視頻。④過渡場景控制。當參觀人群觀看結束，或雷達傳感器偵測到參觀人群正在移動到下一個展品觀看區域，開啟過渡場景，引導人群向下一個參觀點。⑤人工控制。在必要時，講解員可通過手動控制來修正場景控制算法，以確保展示效果的準確性和穩定性。

2.3 預設場景模式

作為在一個展品和展具較多的汽車展廳，設置不同的展品和展具，并布置燈光設備和屏幕設備。這個需要根據布展需要及展品、展具的形式進行綜合考慮。主要場景設計的考慮，主要根據展品、展具的特點分為以下幾種類型。

2.3.1 展具自身具有與觀眾互動的功能的類型

針對可互動型展具特點，其場景模式主要從以下方面設計。

1）展示場景：①以環境燈光控制為主。②無講解屏幕或主要以講解員講解為主。配合展具自身的互動性，讓參觀者親身體驗其技術。

2）過渡場景：以指示引導投影燈為主，環境燈光變暗提醒參觀人群離開本區域。

2.3.2 展品和講解視頻須相互配合的類型

針對視頻講解配合展具特點，其場景模式主要從以下方面設計。

1）展示場景：①環境燈光控制亮度及配合展品的色溫變換，主射燈特出展品。②播放相應的講解視頻或播放背景視頻由講解員進行講解。

2）過渡場景：以指示引導投影燈為主，環境燈光變暗提醒參觀人群離開本區域。

2.3.3 展品只是輔助了解展示技術的類型

主要技術講解需要通過屏幕視頻進行講解，例如智慧底盤和超快充充電樁技術等。在展示過程中，展品作為視覺輔助工具，幫助觀眾更好地理解展示內容，提高展覽的教育和科普價值。

1）展示場景：①環境燈光略暗，但保證展品的照度。②播放相應的講解視頻或播放背景視頻由講解員進行講解。

2）過渡場景：視頻播放完畢后，以指示引導投影燈亮起，環境燈光變暗提醒參觀人群離開本區域。

2.4 工程實施過程

2.4.1 施工安裝及單機調試

1）微型雷達傳感器及人群數據成像設備系統安裝及調試。①根據預設的模式，按展覽分區及參觀人群的主要參觀路線。在路線上安裝微型雷達傳感器。將雷達傳感器固定在墻上或天花上。安裝時需要保證傳感器的朝向和位置正確，以免影響檢測效果。②連接雷達傳感器的電源和信號線：將設備的信號線和電源線連接到控制器和電源適配器上。③連接控制器電源及信號線：將控制器連接上就近的電源適配器；信號線連接到數據成像處理服務器上。④設置參數和調試：連接完成后，需要對設備進行參數設置和調試。設置參數包括檢測范圍、檢測精度、采樣頻率等，調試包括檢測效果、信號穩定性等。

2）DALI 智能燈具的安裝。①總線控制箱固定在墻上，并根據說明書正確接線。②連接DALI 智能燈具：將DALI 智能燈具的電源線接入電源，然后將DALI 總線控制器的DALI 總線輸出接口與DALI 智能燈具的DALI 輸入接口連接。③配置DALI 總線控制器：按照DALI 總線控制器的說明書，進行相應的配置。根據預設的場景模式，分別設置燈具的亮度、顏色、場景等參數，以及設置不同燈具的分組和調光方式。④調試和測試：對DALI 智能燈具進行調試和測試，確保其正常工作。可以使用DALI 總線控制器進行手動切換場景模式，也可以使用相應軟件進行遠程控制和管理。

3）LED 顯示屏的安裝。①支架安裝：根據LED 顯示屏的尺寸和重量，選擇合適的支架進行安裝。支架的安裝要牢固可靠，可以采用螺栓、焊接等方式固定。②電源和信號線線纜敷設：將LED 顯示屏的電源線和信號線敷設在相應的強弱電線槽上，連接相應的視頻發送卡和配電箱。③固定LED 模組：將LED 模組固定在支架上，并連接相應的電源線及信號線。固定時需要保證模組之間的間距和位置正確，以免影響顯示效果。④連接模組電源和信號線：將LED 模組的電源線和信號線連接到控制器和相鄰模組上。連接時需要保證線路的連通和穩定性。⑤設置參數和調試：連接完成后，需要對LED 顯示屏進行參數設置和調試。設置參數包括亮度、色彩、分辨率等，調試包括顯示效果、信號穩定性等。可以使用分屏處理器及控制電腦相關軟件進行設置和調試。

4）LCD 顯示屏的安裝。根據需要布置的位置安裝好支架，將LCD 顯示屏掛到相應的支架上。連接好電源及視頻源線纜。

2.4.2 設備聯動調試

1）確定單個展區的燈光效果及視頻播放效果已滿足展示需求。

2）進行預設的展示、過渡模式的切換，調整轉換是燈光變換及視頻漸變切換的時長及延遲。①先切至“講解員手動模式”，對每個單獨展區分別進行切換調試。②通過上一個過渡場景、本區展示場景、下一個過渡場景的動態切換，根據實際情況調整燈光設備及視頻設備切換時的統一性。當某個過渡場景切換時，部分燈具信號存在延遲時，須對該模式進行整體調整，以保證其統一性。③逐一調整各個展區，一致各展區間的過渡切換統一無誤。

3）利用測試人群模擬參觀行為，調整控制“觸點”。①切換至“雷達監測自動模式”，利用測試人群模擬參觀行為。②模擬人群先較集中地進行參觀行為，為場景控制服務器收錄相對清晰的控制觸發點，并設置好人群位置信息地圖的關鍵幀。③模擬人群較松散地進行參觀行為，調整觸發點的容差。以確保觸發場景切換控制的穩定性及可靠性。

2.5 實際效果和應用價值

2.5.1 實際效果

本項目針對不同類型的展品和展具，設計了不同的場景模式，并利用雷達成像技術進行自動切換控制。主要考慮觀眾的參與感和體驗感，配合展具自身的互動性，讓參觀者親身體驗其技術。在每區展示完畢后，能自然過渡場景。使用投影燈進行指示指引；環境燈光變暗、顯示屏播放背景視頻等手段，有效地提醒及引導參觀人群離開本區域并引導到下一展區。結合考慮觀眾的興趣和理解能力，通過環境燈光控制亮度及配合展品的色溫變換，達到特出展品、淡化展示環境的效果，并與之配合播放相應的講解視頻。

同時，通過實際工程的檢驗，該系統目前存在以下問題。

1）本系統主要適用于每批參觀人群較少，每批人群參觀間隔較長的情景。

2）參觀人數較多或參觀人數較分散時，未能很有效地進行自動切換，需要講解員手動介入控制。

2.5.2 應用價值

提高展覽效果：通過燈光和視頻的智能控制，可以使展覽更加生動、豐富、有趣。觀眾可以更好地理解展品的內涵和特點，增加參觀體驗和參觀者的互動性。

提高展覽質量：通過智能控制系統，可以根據觀眾的位置和行為變化，自動調整展品的展示效果，使展品的優點更加突出，讓觀眾更容易理解和記憶展品的內容。

節省人力和成本：在參觀人群較少或較集中的情況下，通過智能控制系統，可以自動調整燈光和視頻的效果，減少人工干預和成本。同時，智能控制系統可以更精確地控制展品的展示效果，減少誤操作和故障率。

提高展覽的競爭力：通過智能控制系統，可以使展覽更具創新性、吸引力和競爭力。觀眾可以更好地理解展品的內涵和特點，增加參觀體驗和參觀者的互動性，從而提高展覽的競爭力和影響力。

3 結束語

本文提出了一個基于雷達成像技術的汽車展廳展示系統，旨在通過變化燈光效果、屏幕播放不同的背景影像和講解視頻，達到特顯講解展品展具的作用，提升參觀人群的參觀體驗。工程實例結果表明，本系統能夠較準確地檢測參觀人群的位置信息，并根據位置信息控制燈光效果和屏幕展示內容，達到預期效果。本系統具有較廣泛的應用前景，在汽車展廳、博物館等場合具有重要的應用價值。

本系統的優化方向，主要可以通過自適應控制算法和自學習算法的加入，增加智能控制的準確性，并提高系統的性能和可靠性。自適應控制算法可以根據系統反饋信息和預設目標進行動態調整，以更好地滿足實際需求。自學習算法可以通過分析歷史數據和用戶反饋，自動調整算法參數和模型，以提高算法的準確性和魯棒性。