汽车科技展厅智能展示系统研究

关国汉

（广州市机电安装有限公司，广州 510000）

随着汽车行业的发展，汽车展厅越来越受到人们的关注。为了提升参观人群的参观体验，展厅需要采用新的技术手段来呈现展品、展具和讲解信息。本文提出了1 个基于雷达成像技术的智能展示系统，帮助参观人群更好地了解展品和展具，提高参观体验。早期雷达成像系统受制于体积和处理时效性的限制，多用于机载平台和星载平台[1-3]，随着激光雷达探测装置的快速发展，激光雷达凭借分辨率高、探测精度高、抗干扰性强等众多优点，逐渐成为国内外军事领域、民事领域的焦点。到目前为止，激光雷达已经在武器精确制导、空中侦察和飞行器避障等方面广泛应用[4]。

1 系统设计

1.1 工作原理

在本系统中，雷达成像技术被用于获取参观人群的位置信息，以便控制灯光效果和屏幕展示内容。同时，利用人工控制作为修正辅助，可以在必要时手动调整系统的控制参数，以确保系统的准确性和稳定性。扫描型激光雷达一般由激光测距系统和光束扫描系统共同组成，其发展相对较早、技术相对成熟，在空间交会对接、大气环境检测和汽车自动驾驶等领域均有广泛的应用[5]。

具体流程：①雷达传感器扫描参观人群，获取其位置信息，并将其传输到场景控制系统中。②场景控制系统根据参观人群的位置信息，自动控制灯光效果和屏幕展示内容。③如果系统出现误差或者不准确的情况，可以通过人工控制进行修正，手动调整系统的控制参数。④整个过程不断循环，直到参观人群离开展览区域。

1.2 硬件组成

本系统的硬件组成：①微型雷达传感器及人群数据成像设备。用于检测参观人群的位置信息；②场景控制服务器。用于判别人群位置，判断控制场景灯光效果和屏幕展示内容；③智能灯光设备。用于呈现不同的灯光效果；④屏幕展示设备。用于播放不同的背景影像和讲解视频。主要包括视频播放工作站及各显示屏。

1.3 预设场景

本系统主要按展厅内不同的展品观看区域，每个区域预设2 类预设场景：展示场景模式，是针对每个展品观看区域，先预设好灯光及屏幕需要播放的内容；过渡场景模式，是针对人群走向下一个展示区域时候灯光及播放内容的过渡场景。

1.4 软件设计

本系统的软件设计包括2 个部分：人群数据处理算法和场景控制算法。①人群数据处理算法。将雷达传感器采集到的数据进行处理和分析，提取出参观人群的位置信息，进行数据清洗、滤波和去噪等处理，以确保数据的准确性和可靠性。然后将处理后的数据通过网络传输到场景控制服务器。②场景控制算法。场景服务器根据接收到的人群数据进行判断和分析，决定是否开启展示场景。开启场景则按预设展示场景模式，对该区域的灯光及显示设备发出开启指令。

2 工程实例

该项技术在广汽埃安番禺科技汽车展厅进行了研究与实践。

2.1 项目背景和需求

广汽埃安科技馆项目，是广汽集团埃安新能源股份有限公司在广州市番禺区的一个科技展厅。业主需求：①需要一种全新的展示方式和体验，以展示新能源汽车方面的技术和发展。②需要展示多个方面的内容，包括底盘科技、能源生态技术、电池技术群、电驱技术群、智能驾驶座舱、电气芯片技术、智能控制电气技术、座舱科技内饰、无人驾驶、未来新能源汽车发展和广汽埃安的发展等。③需要展示多种形式的展品，包括实物、模型和视频讲解。④需要提供智能化的场景控制和展示，以提高参观体验和吸引力。⑤需要数据的准确性和可靠性，以确保场景控制的自动化和智能化。

2.2 系统设计

2.2.1 硬件设计

智能展示系统拓扑图如图1 所示。

图1 智能展示系统拓扑图

1）微型雷达传感器及人群数据成像设备系统包括：本系统的核心技术采用基于广汽埃安AEP 3.0 平台的传感模块开发的，由于相关信息属于商业秘密，无法透露，因此下面将根据雷达成像技术的已公开信息进行描述。雷达传感器：用于检测参观人群的位置信息，本项目主要广汽集团自主研发的第二代智能可变焦激光雷达，可实现300 m 超远距离探测和120°的超大视野。控制器：用于对雷达传感器模块进行控制和数据处理如。数据成像处理服务器：负责将各控制器和其他硬件组件进行整合和协调，通过雷达成像算法形成人群位置电子地图。为场景控制服务器提供人群位置数据以及数据存储等功能。电源供应模块：为整套设备系统提供电力支持。

2）场景控制服务器：根据数据成像服务器提供的成像数据，利用成长型算法判别人群位置，判断控制场景灯光效果和屏幕展示内容。

3）智能照明系统：用于呈现不同的灯光效果。

4）视频播放工作站：用于播放各显示终端的视频源。能根据场景控制服务器的指令，针对不同的展示终端，播放相应场景所需的视频源，并自带电子调音台功能与音响系统联动。

5）LED 展示系统：与一般的LED 大屏设置并无差别。

6）LCD 展示系统：由成品LCD 显示屏组成，根据视频播放服务器提供的视频源播放相应内容。

7）屏幕展示设备：用于播放不同的背景影像和讲解视频。主要包括：视频播放工作站及各显示屏。主要包括：视频播放工作站、P1.2 精度的LED 大屏、P3.0 的LED 冷屏及各种LCD 拼接屏及单屏LCD。

本项目采用的智能灯光设备采用的是基于DALI制式的智能调光灯具，主要包括环境灯光、主射灯、氛围射灯及引导灯等。环境灯光方面，采用35 W 十头格栅泛光射灯及58 W 条形灯，可调光调色温，以营造不同的氛围和观感效果。主射灯方面，采用20~30 W 智能射灯，可调光调色温，以突出展品和展具的特点。此外，还有各种氛围射灯、引导射灯等，可根据不同场景进行选择和配置，以提高参观体验和吸引力。所有灯光设备均可通过DALI 控制系统进行智能化控制，满足场景控制的自动化和智能化。

2.2.2 软件设计

人群数据处理算法将雷达传感器采集到的数据进行处理和分析，提取出参观人群的位置信息，进行数据清洗、滤波和去噪等处理，以确保数据的准确性和可靠性。

具体实现方式：①数据采集。使用雷达传感器对参观人群进行扫描，获取相应的数据。②数据分析。对采集到的数据进行处理和分析，提取出参观人群的位置信息。③数据清洗。对数据进行清洗，去除异常数据和噪声数据。④数据滤波。对数据进行滤波处理，以平滑数据，减小误差。⑤数据校正。对数据进行校正，以保证数据的准确性和可靠性。

场景控制算法则根据接收到的人群数据进行判断和分析，决定是否开启展示场景，控制灯光效果和屏幕展示内容。

具体实现方式：①人群位置判断。根据接收到的人群数据，判断参观人群的位置信息，确定延长过渡场景或开始展示场景。②灯光效果控制。开启展示场景后，根据预设场景模式，控制灯光效果，以突出展品和展具的特点。③屏幕展示内容控制。开启展示场景后，根据预设场景模式，控制屏幕展示内容，播放不同的背景影像和讲解视频。④过渡场景控制。当参观人群观看结束，或雷达传感器侦测到参观人群正在移动到下一个展品观看区域，开启过渡场景，引导人群向下一个参观点。⑤人工控制。在必要时，讲解员可通过手动控制来修正场景控制算法，以确保展示效果的准确性和稳定性。

2.3 预设场景模式

作为在一个展品和展具较多的汽车展厅，设置不同的展品和展具，并布置灯光设备和屏幕设备。这个需要根据布展需要及展品、展具的形式进行综合考虑。主要场景设计的考虑，主要根据展品、展具的特点分为以下几种类型。

2.3.1 展具自身具有与观众互动的功能的类型

针对可互动型展具特点，其场景模式主要从以下方面设计。

1）展示场景：①以环境灯光控制为主。②无讲解屏幕或主要以讲解员讲解为主。配合展具自身的互动性，让参观者亲身体验其技术。

2）过渡场景：以指示引导投影灯为主，环境灯光变暗提醒参观人群离开本区域。

2.3.2 展品和讲解视频须相互配合的类型

针对视频讲解配合展具特点，其场景模式主要从以下方面设计。

1）展示场景：①环境灯光控制亮度及配合展品的色温变换，主射灯特出展品。②播放相应的讲解视频或播放背景视频由讲解员进行讲解。

2）过渡场景：以指示引导投影灯为主，环境灯光变暗提醒参观人群离开本区域。

2.3.3 展品只是辅助了解展示技术的类型

主要技术讲解需要通过屏幕视频进行讲解，例如智慧底盘和超快充充电桩技术等。在展示过程中，展品作为视觉辅助工具，帮助观众更好地理解展示内容，提高展览的教育和科普价值。

1）展示场景：①环境灯光略暗，但保证展品的照度。②播放相应的讲解视频或播放背景视频由讲解员进行讲解。

2）过渡场景：视频播放完毕后，以指示引导投影灯亮起，环境灯光变暗提醒参观人群离开本区域。

2.4 工程实施过程

2.4.1 施工安装及单机调试

1）微型雷达传感器及人群数据成像设备系统安装及调试。①根据预设的模式，按展览分区及参观人群的主要参观路线。在路线上安装微型雷达传感器。将雷达传感器固定在墙上或天花上。安装时需要保证传感器的朝向和位置正确，以免影响检测效果。②连接雷达传感器的电源和信号线：将设备的信号线和电源线连接到控制器和电源适配器上。③连接控制器电源及信号线：将控制器连接上就近的电源适配器；信号线连接到数据成像处理服务器上。④设置参数和调试：连接完成后，需要对设备进行参数设置和调试。设置参数包括检测范围、检测精度、采样频率等，调试包括检测效果、信号稳定性等。

2）DALI 智能灯具的安装。①总线控制箱固定在墙上，并根据说明书正确接线。②连接DALI 智能灯具：将DALI 智能灯具的电源线接入电源，然后将DALI 总线控制器的DALI 总线输出接口与DALI 智能灯具的DALI 输入接口连接。③配置DALI 总线控制器：按照DALI 总线控制器的说明书，进行相应的配置。根据预设的场景模式，分别设置灯具的亮度、颜色、场景等参数，以及设置不同灯具的分组和调光方式。④调试和测试：对DALI 智能灯具进行调试和测试，确保其正常工作。可以使用DALI 总线控制器进行手动切换场景模式，也可以使用相应软件进行远程控制和管理。

3）LED 显示屏的安装。①支架安装：根据LED 显示屏的尺寸和重量，选择合适的支架进行安装。支架的安装要牢固可靠，可以采用螺栓、焊接等方式固定。②电源和信号线线缆敷设：将LED 显示屏的电源线和信号线敷设在相应的强弱电线槽上，连接相应的视频发送卡和配电箱。③固定LED 模组：将LED 模组固定在支架上，并连接相应的电源线及信号线。固定时需要保证模组之间的间距和位置正确，以免影响显示效果。④连接模组电源和信号线：将LED 模组的电源线和信号线连接到控制器和相邻模组上。连接时需要保证线路的连通和稳定性。⑤设置参数和调试：连接完成后，需要对LED 显示屏进行参数设置和调试。设置参数包括亮度、色彩、分辨率等，调试包括显示效果、信号稳定性等。可以使用分屏处理器及控制电脑相关软件进行设置和调试。

4）LCD 显示屏的安装。根据需要布置的位置安装好支架，将LCD 显示屏挂到相应的支架上。连接好电源及视频源线缆。

2.4.2 设备联动调试

1）确定单个展区的灯光效果及视频播放效果已满足展示需求。

2）进行预设的展示、过渡模式的切换，调整转换是灯光变换及视频渐变切换的时长及延迟。①先切至“讲解员手动模式”，对每个单独展区分别进行切换调试。②通过上一个过渡场景、本区展示场景、下一个过渡场景的动态切换，根据实际情况调整灯光设备及视频设备切换时的统一性。当某个过渡场景切换时，部分灯具信号存在延迟时，须对该模式进行整体调整，以保证其统一性。③逐一调整各个展区，一致各展区间的过渡切换统一无误。

3）利用测试人群模拟参观行为，调整控制“触点”。①切换至“雷达监测自动模式”，利用测试人群模拟参观行为。②模拟人群先较集中地进行参观行为，为场景控制服务器收录相对清晰的控制触发点，并设置好人群位置信息地图的关键帧。③模拟人群较松散地进行参观行为，调整触发点的容差。以确保触发场景切换控制的稳定性及可靠性。

2.5 实际效果和应用价值

2.5.1 实际效果

本项目针对不同类型的展品和展具，设计了不同的场景模式，并利用雷达成像技术进行自动切换控制。主要考虑观众的参与感和体验感，配合展具自身的互动性，让参观者亲身体验其技术。在每区展示完毕后，能自然过渡场景。使用投影灯进行指示指引；环境灯光变暗、显示屏播放背景视频等手段，有效地提醒及引导参观人群离开本区域并引导到下一展区。结合考虑观众的兴趣和理解能力，通过环境灯光控制亮度及配合展品的色温变换，达到特出展品、淡化展示环境的效果，并与之配合播放相应的讲解视频。

同时，通过实际工程的检验，该系统目前存在以下问题。

1）本系统主要适用于每批参观人群较少，每批人群参观间隔较长的情景。

2）参观人数较多或参观人数较分散时，未能很有效地进行自动切换，需要讲解员手动介入控制。

2.5.2 应用价值

提高展览效果：通过灯光和视频的智能控制，可以使展览更加生动、丰富、有趣。观众可以更好地理解展品的内涵和特点，增加参观体验和参观者的互动性。

提高展览质量：通过智能控制系统，可以根据观众的位置和行为变化，自动调整展品的展示效果，使展品的优点更加突出，让观众更容易理解和记忆展品的内容。

节省人力和成本：在参观人群较少或较集中的情况下，通过智能控制系统，可以自动调整灯光和视频的效果，减少人工干预和成本。同时，智能控制系统可以更精确地控制展品的展示效果，减少误操作和故障率。

提高展览的竞争力：通过智能控制系统，可以使展览更具创新性、吸引力和竞争力。观众可以更好地理解展品的内涵和特点，增加参观体验和参观者的互动性，从而提高展览的竞争力和影响力。

3 结束语

本文提出了一个基于雷达成像技术的汽车展厅展示系统，旨在通过变化灯光效果、屏幕播放不同的背景影像和讲解视频，达到特显讲解展品展具的作用，提升参观人群的参观体验。工程实例结果表明，本系统能够较准确地检测参观人群的位置信息，并根据位置信息控制灯光效果和屏幕展示内容，达到预期效果。本系统具有较广泛的应用前景，在汽车展厅、博物馆等场合具有重要的应用价值。

本系统的优化方向，主要可以通过自适应控制算法和自学习算法的加入，增加智能控制的准确性，并提高系统的性能和可靠性。自适应控制算法可以根据系统反馈信息和预设目标进行动态调整，以更好地满足实际需求。自学习算法可以通过分析历史数据和用户反馈，自动调整算法参数和模型，以提高算法的准确性和鲁棒性。