Що навігаційна система в автомобілі. Автомобільні навігаційні системи

«А ще там є навігатор!». Цей відомий рекламний слоган, який представляє навігаційну систему одним з головних достоїнств сучасного автомобіля, частково вірний. За останні кілька років автомобільний навігатор з дорогої іграшки перетворився на надійного помічника водія.

Автомобільна навігаційна система призначена для визначення положення транспортного засобу, вибору і супроводу маршруту руху. Перший автомобільний навігатор був представлений в 1981 році компанією Alpine.

Розрізняють декілька видів автомобільних навігаційних систем: штатна, мобільна, а також навігаційне програмне забезпечення портативних комп'ютерів і смартфонів. Перераховані види навігаційних систем мають свої переваги і недоліки. Вони розрізняються по конструкції, реалізованим функцій, ціною.

Штатна навігаційна система встановлюється на заводі-виробнику автомобіля і, як правило, є частиною мультимедійної системи. У штатне місце можуть встановлюватися сумісні навігаційні системи інших виробників.

Мобільна навігаційна система являє собою портативне автономне навігаційний пристрій, який входить до комплекту та встановлюється на лобовому склі або приладової панелі. під терміном «Автомобільний навігатор» зазвичай розуміється саме мобільна навігаційна система.

В якості автомобільного навігатора можуть бути використані портативний комп'ютер, смартфон і навіть звичайні моделі мобільних телефонів, якщо в них встановлені відповідні навігаційні програми.

Пристрій автомобільної навігаційної системи

За своєю суттю автомобільна навігаційна система є персональним комп'ютером з усіма його атрибутами: материнською платою, Центральним процесором, оперативною пам'яттю, Постійною пам'яттю, жорстким диском, Пристроями введення і виведення інформації, приводами для підключення зовнішніх джерел даних.

Особливістю пристрою автомобільного навігатора є наявність навігаційного процесора (Чіпсета GPS-приймача). У ряді конструкцій навігаторів навігаційний процесор об'єднаний з центральним процесором. Крім перерахованих елементів до складу автомобільної навігаційної системи можуть бути включені модуль GPRS, Bluetooth, радіоприймач та ін. Компоненти.

Прийом сигналів від навігаційних супутників забезпечує антена. В штатній навігаційній системі використовується зовнішня антена, Яка встановлюється на даху автомобіля. Мобільний навігатор, як і смартфон, оснащений вбудованою антеною.

Для введення і виведення інформації застосовується сенсорний дісплей, Який відрізняється швидкодією, багатофункціональністю і низьким енергоспоживанням. В штатній навігаційній системі для виведення інформації може використовуватися проекційний дисплей.

Харчування штатної навігаційної системи здійснюється від бортової мережі автомобіля. Мобільний навігатор живиться від власного акумулятора. Зарядка акумулятора проводиться також від бортової мережі.

Програмне забезпечення автомобільної навігаційної системи включає операційну систему, навігаційну програму, інші прикладні програми (офісні додатки, мультимедіа програвач, ігри, програми для читання електронних книг та ін.).

Операційна система з'єднує апаратну частину навігатора ( «залізо») з прикладної програмою. В якості операційної системи використовуються програми Windows CE, Windows Mobile, Android, iOS і ін.

Функціональну основу навігаційної системи становить навігаційна програма. В автомобільних навігаційних системах застосовується безліч навігаційних програм, що відрізняються один від одного інтерфейсом, функціональністю, ступенем швидкодії і уніфікації. У штатних навігаторах використовуються в основному власні розробки навігаційних програм.

Для мобільних навігаторів, КПК і смартфонів створені вітчизняні навігаційні програми Навітел, Автоспутник, CityGuide, Прогород і ряд інших. Із зарубіжних програм необхідно відзначити популярну програму iGo. Програма iGo також використовується в штатних навігаційних системах корейських автомобілів Hyundai, Kia, SsangYong. У мобільних навігаторах, КПК, смартфонах може бути встановлено кілька навігаційних програм, що значно розширює можливості навігаційної системи.

Навігаційна програма побудована на електронній карті. В автомобільних навігаторах використовуються в основному векторні електронні карти, що підтримують маршрутизацію. Векторна карта включає безліч об'єктів з їх географічними координатами.

Якщо в планах переміщення на автомобілі по бездоріжжю, то вам необхідна навігаційна програма з растровою картою. На відміну від векторної растрова карта являє собою зображення місцевості (перенесена паперова карта або супутникова фотографія), прив'язане до географічних координат.

Провідними світовими розробниками електронних карт є компанії TeleAtlas і Navteq, але карти від цих виробників поки мають недостатнє покриття території Росії. З цієї причини багато російські розробники навігаційних програм (Навител, Прогород, Сітігид) використовують власні електронні карти.

Функції автомобільної навігаційної системи

У сучасному автомобільному навігаторі реалізовано безліч функцій, основними з яких є:

визначення положення;
введення пункту призначення;
розрахунок маршруту;
супровід по маршруту.

визначення положення (Позиціонування) автомобіля здійснюється за сигналами навігаційних супутників. Для того щоб визначити положення (широту і довготу) автомобіля на місцевості потрібно прийняти сигнали мінімум 3-х супутників. Сигнал від 4-го супутника дозволяє ще визначити ще й висоту над рівнем моря. При отриманні сигналів GPS-приймач обчислює відстань до кожного супутника, на підставі якого визначаються просторові координати автомобіля.

У світі функціонує дві супутникових навігаційних системи: американська Navstar GPS (глобальна система позиціонування) І російська ГЛОНАСС (глобальна навігаційна супутникова система). Система ГЛОНАСС трохи відстає від GPS за кількістю супутників і точності визначення положення. В даний час точність позиціонування системи GPS становить 2-4 м, ГЛОНАСС - 3-6 м. Найбільшу точність (2-3 м) дає спільне використання GPS і ГЛОНАСС, яке реалізовано в ряді мобільних навігаторів.

При певних умовах (рух в місті, тунелі) отримання сигналів від супутників стає проблематичним. В штатній навігаційній системі для позиціонування в умовах поганого сигналу використовуються датчики кутової швидкості коліс системи ABS і датчики подовжнього і поперечного прискорення системи ESP. За допомогою датчиків оцінюється швидкість і напрямок руху.

В мобільних системах цю функцію виконує навігаційна програма. При втраті сигналу система вважає, що автомобіль рухається по заданому маршруту з постійною швидкістю.

Введення пункту призначення в навігаційній системі здійснюється декількома способами: за адресою, за назвою (точки інтересу, POI), за координатами і безпосередньо точкою на карті. У ряді штатних і мобільних навігаційних систем реалізований голосове введення пункту призначення.

Після введення пункту призначення система виробляє розрахунок маршруту з урахуванням безлічі факторів (вулиці з одностороннім рухом, мости, тупики та ін.). У ряді штатних навігаційних систем пропонується кілька варіантів маршруту, розрахованих за різними критеріями (відстань, час, гроші). Наприклад, короткий маршрут буде складатися з можливо більш коротких ділянок і не враховувати обмеження швидкості. Швидкий маршрут будується з урахуванням класу дороги (магістраль, федеральна траса, міська вулиця) і обмежень швидкості на цих дорогах. Економічний маршрут враховує і відстань і час. Часу, при цьому, віддається перевага.

Але всі ці маршрути не враховують поточну ситуацію на дорозі (пробки, аварії, ремонт та ін.). Тому найбільшим попитом у автомобілістів користуються навігаційні системи, що пропонують динамічний розрахунок маршруту з урахуванням дорожньої обстановки. Інформація про дорожню обстановку в режимі реального часу може передаватися двома способами: по радіозв'язку і інтернет.

На радіозв'язку побудований канал повідомлень про ситуацію на дорозі TMC (Traffic Message Channel). Каналом TMC інформація передається у вигляді закодованих сигналів. У Росії канал повідомлень про ситуацію на дорогах розвинений недостатньо. TMC використовується в штатних навігаційних системах автомобілів Volvo, Land Rover, Honda і мобільних навігаторах Alpine, Garmin.

Альтернативою каналу TMC є передача інформації про дорожню ситуацію по інтернет-каналу. дану технологію використовує більшість мобільних навігаторів, КПК і смартфонів. З мобільного навігатора вихід в інтернет може бути організований двома способами: за допомогою GPRS-модуля і SIM-карти, через мобільний телефон через Bluetooth.

Інформація про дорожню ситуацію надходить з різних джерел мережі інтернет. Програма Навітел має власний сервіс «Навітел. Пробки ». Свою систему завантаженості доріг по смугах пропонує навігаційна програма Сітігид. В інших програмах використовується відомий сервіс «Яндекс. Пробки ».

Необхідно відзначити, що штатні навігаційні системи, як правило, не мають зв'язку з мережею інтернет, а якщо і мають, то цей канал не використовується для отримання інформації про дорожню ситуацію. виняток становить новітня система RTTI (Real Time Traffic Information) від BMW, побудована на основі стільникового зв'язку і одержує інформацію в рамках системи TPEG (Transport Protocol Expert Group).

Супровід по маршруту реалізується за допомогою візуальних і голосових вказівок. Вказівки видаються послідовно від перехрестя до перехрестя. У різних навігаційних програмах функція супроводу по маршруту реалізована приблизно однаково, десь трохи краще, десь трохи гірше. Є і серйозні відмінності. Наприклад, в навігаційній програмі Прогород працює сервіс Junction View, який при наближенні до перехресть і складним розв'язок пропонує реалістичну картинку-підказку з вказівкою напрямку руху.

Навігатор - річ корисна. І, по ідеї, дуже зручна, особливо коли це штатний обладнання автомобіля. Але так чи так уже бездоганні вбудовані навігаційні системи? Наприклад, вони явно дорожче портативних навігаторів, хоча не факт, що краще за характеристиками. І як правило, чим дорожче машина і чим престижніший марка, тим більше кровних потрібно викласти за рідну навігацію. Невже навігатор народного автомобіля в кілька разів гірше, ніж у преміумного? Це я і вирішив з'ясувати, випробувавши всі машини за єдиною методикою, яка перевіряє не тільки вміння систем знаходити об'єкт і прокладати до нього маршрут.

КУДИ ВЕДЕ?

У світі два постачальника картографічних даних: компанія «Навтек», США, і голландська «Теле Атлас». Судячи з офіційних відповідей від виробників, всі учасники тесту спираються на дані американського розробника. Однак це не означає, що покриття біля них однакове.

Для початку - тест на знання рідної країни, що складається з 16 довільно вибраних населених пунктів, від обласних центрів до далеких сіл. Усі призначені точки підкорилися лише навігатора «Акури-MDX». «Рено-Логан» і «Субару-XV» знайшли в пам'яті на одну менше. Гірше за всіх виступив «Рейндж- Ровер» (при ціні 8 мільйонів): його навігація знає лише вісім пунктів зі списку. На один більше у «Кадилака-SRX» (теж не дешевого, до речі). Ну да, негоже шокувати власників таких машин інформацією про те, що на задвірках Рязанської області є селище Свінчус, а в Тамбовській люди живуть в якійсь Саримовке.

Знайшлися цікаві завдання і серед московських вулиць. Адреса в одній з промзон не подужав жоден навігатор: самі старанні лише доводили до потрібної вулиці, а далі пропонували шукати об'єкт самому. Шлях до житлового будинку через дворові проїзди великого кварталу змогли прокласти п'ять піддослідних. Друга половина «Сусанін» схитрувала, підсунувши замість шуканої багатоповерхівки іншу, розташовану на вулиці, а не у дворах. Їм би додати функцію автоматичного набору довідкової служби: Від запропонованої точки фінішу до потрібного будинку майже кілометр строго по прямій і більше 2,5 км на машині! А більше за інших здивували «Ніссан» і «Кадилак». В їх пам'яті не значилося будівля редакції «За кермом» - будинок № 10 в Селіверстова провулку. Приїжджайте в гості, покажемо, що воно існує, причому в центрі міста, в зоні старої забудови. Невже карти в цих автомобілях старше, ніж наш журнал?

ЯК ВЕДЕ?

Про картографії. Завантажуючи навігацію на смартфон, ви з легкістю знайдете найсучаснішу версію. Оновлення раз в квартал - в порядку речей. У картах для штатних автомобільних систем теж часто вказано рік і квартал, але на ділі коригування відбувається лише раз на рік. У виробників дуже популярна розпливчасте формулювання «не рідше разу на рік», яка фактично означає єдине оновлення за 12 місяців. А адже ще потрібен час на адаптацію карт до конкретної марки або моделі ...

Ось і виходить, що в машинах 2014 року випуску немає розв'язки, відкритої в грудні 2012-го. А «Террана», «Логан» і SRX не відають і про одну з перемичок в Москві, запущеної ще в грудні 2011 року. У годину пік відсутній в програмі 250-метровий відрізок економить до півгодини. Звичайно, в Москві за темпами реорганізації руху встигають лише збирають штрафи структури, а в менших містах проблема «протухлої» картографії настільки гостро не стоїть. І все ж терміни оновлень не радують.

Вартість нових карт не завжди прямо залежить від статусу бренду. Наприклад, у «Вольво» і «Фольксвагена» оновлення безкоштовні, а у «Рейндж-Ровера» і «Ніссана» досить недешеві.

І ще. Функція виключення платних доріг при побудові маршруту, яка закладена в усі навігатори, у нас поки що марна: ділянки, за проїзд по яким потрібно розщедритися, плодяться на заздрість кроликам, а швидкість оновлення карт за ними не встигає.

ПРО ЩО ГОВОРИТЬ?

Після щільного спілкування з десятком електронних провідників впевнено заявляю: не народилася ще людина, здатна скласти і відтворити російською мовою грамотні підказки для навігаторів. І поки всі чекають його пришестя, я першим ділом позбавив би голоси систему «Логана». Її «в'едьте» і «З'їдьте» - поза конкуренцією в номінації «Це сказано не по-російськи». На цьому тлі оборот «використовуючи другий з'їзд» вже не дивує. «Кіа-Соул» запропонував «повернути у другу вулицю». «Субару» з загадковим акцентом вимовляє «прібудéте». З динаміків «ікс-п'ятого» замість «прийняти» чітко чується «перейняти», а після слів «відразу ще злегка поверніть наліво» я і зовсім впав у ступор.

Є претензії і до суті підказок. Наприклад, голос в «Субару-XV» спочатку інтригує: «Через 800 метрів готуйтеся ...». І витримавши театральну паузу, додає: «... їхати прямо». Особлива пікантність в тому, що сказано це було на Восьмисмуговий Кутузовському проспекті, з'їхати з якого через неуважність неможливо в принципі. До речі, в «Субару» є оригінальна функція вибору «рівня багатослів'я». Правда, в режимі «лаконічно» слів не меншає, зате межа підказок для чогось зміщується з 100/300 м на 30/80 м, що робить їх абсолютно марними.

А ось інша крайність. В цілому вдала система «Акури» виявилася надмірно небагатослівна. Вона дозволяла собі не озвучувати деякі маневри, іноді забувала повторити підказки безпосередньо перед перехрестям. А один раз зовсім здивувала дивною фразою: «На третій вулиці поверніть направо», після чого надовго замовкла, вважаючи подальші інструкції зайвими.

Дуже багато машин спілкуються не злитими фразами, а нарізками з окремих слів. Спочатку звучить моторошно, але до таких гібридним виразами можна звикнути. Деякі моделі вміють промовляти не лише маневри, а й назви вулиць. «Субару» і БМВ справляються із завданням непогано, а ось у «Кіа» виходить незрозумілий набір звуків.

Що натискати?

Подавати системі команди можна двома способами: натискаючи на сенсорний дисплей або орудуючи джойстиком і клавішами на панелі. Високий рівень «баварець» до того ж розуміє «на слух» назви вулиць і населених пунктів і навіть має тачпад для написання вручну символів. Все це відмінно працює, хоча з окремими символами раз у раз виникає плутанина: букву В він сприймає те як Е, то як З, а цифру 4 чомусь норовить замінити дев'яткою.

У всіх навігаторів зрозуміле і логічно побудоване меню, необхідний (а місцями навіть надмірний) перелік налаштувань, стандартна схема введення адрес, російськомовна клавіатура. Але без кількох ложок дьогтю не обійдеться. У «Субару» чомусь немає російськомовної клавіатури, система «Фольксвагена» безбожно зависає при першому запуску і при завданні пункту призначення (цей недолік «німця» вже виправлений на свіжих машинах).

Ще два камені летять в городи преміум-марок. Введення пункту призначення у «Кадилака" не розбитий на рівні (країна, місто, вулиця), а реалізований одним рядком. В результаті не працює предикативне введення, коли система по першим введенням буквах відразу пропонує можливі варіанти. (Це відмінно реалізовано у всіх інших учасників тесту.) Незручно? Не те слово! У комплекті з гальмуючим сенсорним екраном, який ще й прекрасно знімає відбитки пальців, картина гнітюча.

«Рейндж-Ровер» вразив посередньої графікою, воскресивши в пам'яті шкільні роки, коли я розмальовував кольоровими олівцями контурні карти. Руки ще пам'ятають - може, запропонувати розробникам свої послуги? Фізичні розміри екрана грають не головну роль. Частина його площі все одно займає різна додаткова інформація, що обмежує розмір карти. А низько розташований монітор «Ніссана» можна було зробити хоч 10-дюймовим: зручності це не додасть.

ЩО ЩЕ?

Найскромніший по функціоналу - навігатор "Террано" (такий же стоїть і в «Алмере»). Єдина його «фішка» не описана в інструкції: в файлі з координатами камер фото- і відеофіксації присутні радари, розташовані за межами зони покриття, і тому він може бути корисний в Європі.

Навігатор «Логана» тримає в пам'яті інформацію про обмеження швидкості і смузі руху. Відмінний набір для бюджетної системи! У більш дорогих моделях з'являються підказки на дисплеї комбінації приладів, а сама довершеність - проекція навігаційних підказок на скло (БМВ). Зустрічаються і оригінальні рішення начебто попередження про малий запасі палива ( «Фольксваген» і «Рейндж-Ровер»): грунтуючись на даних маршрутного комп'ютера, навігація автоматично запропонує на вибір кілька найближчих АЗС. Тривимірні будівлі промальовані на картах «Кадилака», «Кіа» та «Вольво». Правда, перший помітно гальмує в режимі максимального дозволу.

Функція ТМС (прийом по радіоканалу інформації про пробки) зашита в усі навігатори, але працює вона лише на «Акура», «Вольво» та «Рейндж-Ровер». Поїздки по місту показали: кольорові «пробкові» смужки на екрані вельми точно відображають ситуацію, але проаналізувати інформацію і пропрацювати маршрут об'їзду краще самому. «Англієць» норовить ухилитися навіть від коротких черг перед світлофором. «Японець» чомусь некоректно показує довжину заторів: навіть невеликий в реальності хвіст тягнеться на карті до попереднього перехрестя. З літа показувати ситуацію на дорогах буде і БМВ, але баварці реалізували сервіс через Інтернет.

підсумки не дуже-то приємні для виробників і власників, зате показові. Хороше покриття території Росії - тільки у трьох навігаторів: «Акури», «Рено» і «Субару». Що стосується Москви, прогалини є у всіх; якщо системи не знають назубок старих районів, то коли вони вивчать дороги до новобудов? За швидкістю оновлень мобільні навігатори не залишають шансів вбудованим.

З огляду на функціонал, привабливою можна назвати ціну тільки Логановський системи. Повідомляй вона про пробки на дорогах, стала б беззаперечним лідером. Але - тільки в даній конкретній компанії. Адже знімна коробочка «Гармін» з «Яндекс. Пробками »ще дешевше. А за сукупністю параметрів я волів би навігатор «Акури». До речі, в родинних «хондах» коштує така ж система.

ЯКЩО Б Я БУВ СУЛТАН

... то зібрав би ідеальну систему, запозичивши компоненти у кількох машин. Картографію - у «Акури», голосові підказки - у «Ніссана». І доповнив би їх субаровской «озвученням» вулиць. Меню зійде практично від будь-якої моделі, а ось графіка найкрасивіша у «Кіа». По частині управління однозначний лідер - БМВ: на вибір пропонуються удобнейший джойстик, тачпад і голосове введення. Залишається додати пробковий сервіс в реалізації «Вольво» і ціну як у «Рено».

«Ніссан-Террано»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 872 700 руб.

Відповідній графі країну: Росія, Україна, Прибалтика

ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: близько 14 000 руб.

+ Чіткі голосові підказки

- Дороге оновлення, скромний функціонал, низько розташований екран

«Рено-Логан»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 422 000 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: сенсорний екран Відповідній графі країну: Росія, Україна, Білорусія З 16 НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ ЗНАЄ: 15 ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: від 4500 руб.
Бюджетний варіант, що не програє куди більш дорогим штатним системам

+ Приємна графіка, велика кількість додаткової інформації, прийнятна ціна, Хороше покриття

- Неписьменна мова, немає російської клавіатури з розкладкою букв за алфавітом (тільки «комп'ютерна»)

«Кіа-Соул»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 989 900 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: сенсорний екран

З 16 НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ ЗНАЄ: 11

ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: від 450 руб. *

* Оновлення з сайту компанії «Навітел».

+ Відмінна графіка, велика кількість додаткової інформації, недороге оновлення

- Вимовні назви вулиць зрозуміти неможливо

«Субару-XV»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 1 274 000 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: сенсорний екран

Відповідній графі країну: Росія, Україна, Молдова, Європа

З 16 НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ ЗНАЄ: 15

ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: від 10 000 руб.

+ Багато додаткової інформації та налаштувань, промовляє вулиці, гарне покриття

- пригальмовує при ручному прокручуванні карти, тільки англійська клавіатура, навігатор видається не рідним, а встановленим окремо

«Фольксваген-Гольф»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 915 570 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: сенсорний екран

Відповідній графі країну: Росія, Європа

З 16 НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ ЗНАЄ: 10

ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: безкоштовно

+ Гарне голосовий супровід, є функція попередження про низький рівень палива, безкоштовні оновлення

- Звісно системи перемогли тільки в цьому році

«Кадилак-SRX»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 2 189 000 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: сенсорний екран

Відповідній графі країну: Росія, Європа

З 16 НАСЕЛЕНИХ ПУНКТІВ ЗНАЄ: 9

ВАРТІСТЬ ОНОВЛЕННЯ: близько 10 000 руб.

+ Показує пробки, наочні підказки про маневрах

- Слабкі для машини такого класу функціонал, графіка і покриття

«Вольво-ХС60»

ЦІНА МАШИНИ З Навігація: від 1 678 700 руб.

ТИП УПРАВЛІННЯ: обертається рукоятка і клавіші

Відповідній графі країну: Росія, Україна, Білорусія, Молдавія, Прибалтика, Фінляндія

Слідкуйте за маршрутом на маленькому екрані телефону? Миріться зі скромним функціоналом навігатора? Захаращувати приладову дошку девайсами? Навіщо, якщо можна купити штатний навігаційний мультимедійний центр і насолоджуватися усіма сучасними технологіями в одному корпусі?

Штатний навігатор для авто встановлюється в спеціальний відсік на приладовій дошці і дозволяє:

прокладати маршрути;
слухати музику;
дивитися фото та відео;
виходити в інтернет;
перевіряти пошту;
працювати в офісних програмах.

Купити штатну навігаційну систему - значить отримати прилад з необмеженим функціоналом, створений спеціально для Вашої машини. Більшість штатних навігаторів працює на планшетних ОС, так що можна завантажити будь-які додатки. При цьому не потрібно перераховувати маршрут, якщо Вам хтось подзвонив, піклуватися про зарядку і відволікатися на управління декількома гаджетами.

Пріоритет «подорожнього» - це продаж навігаційних мультимедійних центрів по найкращими цінами. У нас представлені штатні навігатори для всіх популярних марок:

Nissan
Toyota
Renault
Mazda
Honda
Volkswagen
Hyundai
Chevrolet
Mitsubishi
Subaru
Citroen
Skoda
Suzuki
Peugeot

Перш ніж купити штатний навігатор для свого автомобіля, ознайомитеся з описом і фото кожного бренду.

навігаційні системи (Глобальна позиціонує система або GPS - Global Positioning System) знаходять все більш широке застосування в країнах Західної Європи, США, Японії. Починається застосування цих систем і в країнах колишніх країнах Радянського Союзу, однак розвиток систем навігації стримується головним чином через відсутність карт місцевості.

Головними завданнями система навігації є:

визначення знаходження автомобіля в поточний момент
введення пункту призначення з визначенням оптимального маршруту

При виборі маршруту пропонується 3 варіанти - швидкий, нормальний і короткий. Крім цього вказується де знаходяться платні дороги і особливості руху по кожному маршруту.

Для того щоб користуватися GPS-навігацією, потрібен як мінімум GPS-приймач. Але саме по собі він не більше ніж супутниковий компас, що знає свої точні координати. Щоб зв'язати ці координати з конкретною цифровою картою місцевості, потрібно більш складний пристрій, наприклад, GPS-навігатор з вбудованим GPS-приймачем.

Мал. навігатор

Що таке навігатор?

GPS-навігатори - пристрої з порівняно простий програмною оболонкою, орієнтовані переважно на рішення навігаційних завдань і здатні працювати тільки з одним передбаченим виробником типом карт.

Обчислювати координати GPS-приймача здійснюється на основі заздалегідь відомих координат супутників системи. Фізично це виражається в тому, що вихідними даними для вирішення завдання позиціонування є відстані від об'єкта до всіх видимих \u200b\u200bїм в даний момент супутників. Для спрощення припустимо, що всі видимі супутники знаходяться на своїх орбітах в нерухомому стані.

Звернемося до геометрії

Мал. Виявлення об'єкта супутниками:
а - сфера від одного супутника; б - перетин сфер від двох супутників; в - перетин сфер від трьох супутників

Частина, що залишилася точка і характеризує координати приймача. Відстані до супутників (радіуси описаних сфер) обчислюються просто - на основі фіксації часу проходження сигналу до об'єкту і його швидкості.

Для визначення положення супутників на орбіті крім сукупності супутників, розосереджених по стаціонарних орбітах, існує наземний комплекс управління. До його складу входять станції стеження, що підтримують постійний контакт з елементами орбітального угрупування. За отриманими даними в центрі управління обчислюються точні координати штучних супутників і через станції зв'язку передаються на літальні апарати. При розрахунках прийнято, що швидкість поширення сигналу дорівнює швидкості світла. Тому необхідно врахувати ще точність і синхронізацію роботи годинникових механізмів, якими оснащені супутник і приймач, а також спотворення, викликані різними перешкодами на шляху проходження інформаційної хвилі. Для усунення помилок в комп'ютері приймача використовуються спеціальні алгоритми, які коригують час до тих пір, поки місце розташування приймача не буде визначено з заздалегідь заданою похибкою. Алгоритм також враховує дані, що надійшли від четвертого, п'ятого і ін. Сателітів, які знаходяться в «зоні видимості» приймача.

Відзначимо, що повноцінна угруповання, яка забезпечить покриття всієї поверхні земної кулі, повинна включати 24 орбітальних об'єкта, тобто максимальна кількість видимих \u200b\u200bприймачем супутників в будь-якій точці землі - 12 одиниць. Однак на сьогоднішній день кількість діючих апаратів систем навігації вже становить 30 одиниць.

На малюнку показана структура навігаційної системи. Система може здійснювати навігаційне числення, визначати положення автомобіля на карті місцевості по конфігурації пройденого шляху, визначати абсолютні координати за допомогою супутникової системи GPS. За допомогою навігаційного числення визначають відносне положення автомобіля і напрямок руху за інформацією, отриманою з датчиків швидкості обертання коліс і азимута.

Конфігурація ділянки пройденого шляху, отримана за допомогою навігаційного числення, порівнюється з конфігурацією доріг, нанесених на карту. Визначивши дорогу, по якій рухається автомобіль, система знаходить і його поточні координати. Більш точне визначення координат автомобіля на карті проводиться за допомогою GPS за широтою та довготою. Вважається, що для практичних цілей достатньо знати координати автомобіля з точністю до розміру половини кварталу, т. Е. ± 100 метрів.

Автомобільна навігаційна система повинна мати в своєму складі датчики пройденого шляху і напрямки руху.

Датчик пройденого шляху

Датчик пройденого шляху - це та чи інша конструкція електронного одометра, інформація в який надходить з датчиків швидкості обертання коліс ABS. Одометр притаманний ряд систематичних похибок, які необхідно коригувати. До них відносяться:

Різниця в діаметрах нової та зношеної покришки дає похибку у визначенні пройденої дистанції до 3%.
За рахунок збільшення діаметра покришки від відцентрової сили на кожні 40 км / год швидкості автомобіля похибка у визначенні пройденої дистанції збільшується на 0,1 ... 0,7%.
Зміна тиску в шинах на 689 кПа збільшує похибку на 0,25 ... 1,1%.

Для визначення напрямку руху автомобіля зазвичай використовуються датчик азимута, датчики швидкості обертання коліс, гіроскопи.

Мал. Структура навігаційної системи

датчик азимута

датчик азимута (Компас) використовує магнітне поле Землі і являє собою кільцевої сердечник 2 з феромагнетика, на який намотані обмотка збудження 1 та перпендикулярно один одному дві вихідні обмотки 3 і 4. До обмотці збудження докладено синусоїдальна напруга. При відсутності зовнішнього магнітного поля в вихідних обмотках наводиться ЕРС взаємоіндукції, також синусоїдальна, з нульовим середнім значенням. При наявності постійного зовнішнього магнітного поля (магнітного поля Землі) відбувається спотворення синусоїдальної форми магнітного потоку в осерді за рахунок накладення постійної складової і напруг вихідних обмоток.

Мал. Геомагнітний датчик азимуту:
1 - обмотка збудження; 2 - кільцевий сердечник з феромагнетика; 3 - вихідна обмотка з координатою X; 4 - вихідна обмотка з координатою Y

Датчики швидкості обертання коліс

У системах GPS використовуються датчики швидкості обертання передніх коліс, що застосовуються для ABS. Кут повороту автомобіля визначається по різниці шляхів, прохідних при повороті лівим і правим колесом.

гіроскоп

При використанні гіроскопа визначається кутова швидкість автомобіля на повороті і інтегрується для визначення кута повороту. У навігаційних системах використовуються різні типи гіроскопів. Нижче як приклад розглядається застосування газового гіроскопа.

Гіроскоп працює наступним чином. Насос створює потік газу (гелію) 2 із заданою швидкістю витікання і направляє його через сопло 1на дві нагріті зволікання датчика w1 і w2 (рис.). Кутова швидкість автомобіля визначається по зміні опорів зволікань датчика. Коли потік гелію виходить з сопла насоса, він поступово розширюється.

Мал. Вимірювальна система гіроскопа (розташування потоку газу при повороті)

Коли автомобіль рухається прямо, розподіл швидкостей симетрично щодо зволікань, вони охолоджуються однаково і на виході мостової схеми, частиною якої є зволікання, кульове напруга. При повороті виникає сила Коріоліса, зміщуються газовий потік, зволікання охолоджуються нерівномірно, їх опору електричного струму різні, на виході мостової схеми з'являється напруга, пропорційне кутової швидкості автомобіля на повороті.

навігаційне числення - це метод визначення координат рухомого об'єкта (автомобіля, літака, судна і т. Д.) По відношенню до стартової точки. Використовується сума векторів пройдених відстаней, інформація про напрямки надходить з датчика азимута або датчика швидкості обертання коліс. На малюнку показано застосування навігаційного числення до визначення координат об'єкту (автомобіля).

Мал. Визначення координат автомобіля методом навігаційного числення:
X0, Y0 - початкові координати; Δi - приріст поточного становища; θi - кутове положення; X, Y - координати знаходження автомобіля

Магнітне поле також спотворюється в тунелях, на металевих мостах, при русі вздовж автопоїздів. Застосування датчиків швидкості обертання коліс поряд з компасом часто вирішує цю проблему. Датчики швидкості обертання коліс не чутливі до таких спотворень, на практиці датчики азимута і швидкості обертання коліс доповнюють один одного при визначенні напрямку руху автомобіля.

Навігаційне числення дає низьку точність визначення поточних координат об'єкту. Для автомобіля доводиться коригувати координати, визначені методом навігаційного числення кожні 10 ... 15 км. Коригування буде коректною якщо автомобілі пересуваються по дорогах, які нанесені на електронну карту.

електронні карти

У деяких навігаційних системах картографічна інформація зберігається централізовано і передається на автомобіль по радіоканалу, але в більшості випадків навігаційна система передбачає наявність необхідної бази даних на борту автомобіля.

CD-ROM використовується для зберігання картографічної або інформації про ситуацію з метою порівняння конфігурацій доріг і пройденого шляху, пошуку оптимального маршруту, виведення карти місцевості на дисплей.

У матричному форматі кожному елементу карти (пікселя) відповідають свої значення декартових координат X-Y. Матричні карти вимагають багато місця в пам'яті комп'ютера або па носії інформації і незручні для математичних операцій при прокладці і стеження за маршрутом.

У векторному форматі дороги, вулиці представляються послідовностями відрізків прямих, описаних аналітично, перетину - вузлами. Вузли ідентифікують координатами - довготою і широтою. Якщо дорога (вулиця) не пряма, в точці зламу також міститься вузол. Таким чином, дороги (вулиці) будь-якої конфігурації аппроксимируются набором векторів і вузлів.

Мал. Вулиці та вузли на векторній карті

Наявні карти або зображення місцевості, отримані з літаків і супутників, скануються. Потім спеціальне програмне забезпечення трансформує зображення спочатку в матричний, а потім в векторний формат.

Електронна карта несе таку інформацію, як номери доріг, назви вулиць, номери будинків між перехрестями, одностороннє або двостороннє рух на вулиці, назви готелів, ресторанів і т. Д.

Сенсорний перемикач на екрані дозволяє змінювати режим виведення зображення, вибираючи роздільний або повний екран зі стрілочними покажчиками поворотів, список поворотів або інформацію про з'їзди з автостради.

Мал. Покажчики поворотів

Орієнтування на карті місцевості по конфігурації пройденого шляху

Спочатку навігаційна система визначає, які з прилеглих доріг можуть відповідати координатам автомобіля, певним навігаційним численням. Потім робиться порівняння, вибирається найбільш підходяща дорога і коригуються координати автомобіля по карті. Коли автомобіль досягає перехрестя, вибір дороги визначається напрямом руху. Якщо дороги на перехресті виглядають приблизно однаково, навігаційний комп'ютер простежує їх по карті вперед і визначає коефіцієнт кореляції для кожної з доріг по відношенню до необхідного маршруту. Вибирається дорога з найбільшим коефіцієнтом кореляції.

Навігаційні системи дозволяють отримувати інформацію голосовим управлінням, Що дозволяє отримувати необхідні відомості не відриваючись від дороги. В цілому сучасні системи розпізнають до 1500 слів.

Для докладного розгляду обраної ділянки можна його наблизити або видалити для охоплення більш широкої зони. На дисплей можна одночасно виводити дві карти, одна з яких показує більш детальний ряд, а інша дає більш широке охоплення. У разі необхідності є можливість знайти найближчий готель, ресторан, заправку, СТО, місце парковки і т.д.

Мал. поділ екрана

Для вивчення маршруту слідування водій може виконати попередній перегляд маршруту.

За 500 метрів до наближається перехрестя на екран автоматично виводиться збільшена схема розв'язок. У міру наближення до перехрестя буде звучати голосове повідомлення, Що нагадує водієві про майбутні дії. Якщо водій пропустив потрібний поворот, система сама скоректує маршрут.

У разі недостатньої інформації про місцезнаходження пункту призначення система навігації може здійснювати пошук за адресою, поштовим індексом, По географічній широті і довготі, по карті, по перехресть і в'їзду-з'їздів з автостради. На згадку системи може вводиться інформація про місця, які водій бажає відвідати знову.

При виникненні автомобільних пробок або утруднене дорожній рух на шляху проходження обраного маршруту, система розраховує і пропонує альтернативний маршрут.

Вибір оптимального маршруту

Крім визначення поточних координат автомобіля, навігаційна система також може видавати інформацію, що полегшує вибір оптимального шляху проходження до місця призначення. Для цього навігаційний комп'ютер розглядає дорожню мережу між вихідним пунктом і пунктом призначення і вибирає найкоротший маршрут. Прикладом методу визначення найкоротшого шляху по карті є алгоритм Дейкстра (Dijkstra algorithm).

В алгоритмі Дейкстра проводиться визначення всіх перетинів доріг від стартової точки і обчислюються найкоротші шляхи до кожної точки перетину. Наприклад, якщо є дорожня мережа, як на малюнку, пошук перетинів почнеться від початкової точки А. Спочатку будуть розглянуті перетину В і С. Відстані від точки А до кожного з перетинів вказані всередині кружечків. Потім розглядаються перетину Е і F, що з'єднуються з точкою С, для цих перетинів вказано відстань від стартової точки А. По-третє, розглядаються перетину D і Е, з'єднані з точкою В, на малюнку б вказані відстані від стартової точки А до D і Е . При цьому відстань до точки Е зазначено через точку С, т. к. воно менше, ніж через D (було б 8). Точка D пов'язана з точкою Е, і маршрут через Е виявляється коротше. Найкоротшим шляхом до D виявляється маршрут A-C-E-D.

Використання цього алгоритму дозволяє визначити найкоротший маршрут до місця призначення. Маючи в своєму розпорядженні сучасної навігаційною системою, водій може не побоюватися збитися зі шляху.

Мал. алгоритм Дейкстра

Подальший розвиток GPS отримало в розвитку інтелектуальних транспортних систем (ITS - Intelligent Transportation Systems).

Подібну систему Extended Floating Car Data-System (XFCD) представила компанія BMW.

Випробування проводилося на спеціальній тестовій трасі в SBC Park і було покликане продемонструвати можливості системи. Наприклад, автомобіль потрапляє на слизьку дорогу. За лічені секунди система обробляє інформацію і попереджає в режимі реального часу наступний за ним автомобіль. Та ж інформація в той же самий час передається стаціонарним службам руху, які статистично обробляють дані, що надходять і розсилають їх назад іншим учасникам руху.

Система визначення дорожньої ситуації XFCD стане в майбутньому вдосконаленим послідовником існуючої системи Floating Car Data, що перекладається як «дані з автомобілем під час руху». Вже сьогодні за допомогою FCD автомобілі посилають свої дані про місцезнаходження в певний момент часу на центральний пульт руху, який зіставляє одержувані повідомлення з повідомленнями інших автомобілів, оснащених FCD, з метою розпізнавання дорожніх і позаштатних ситуацій. Система XFCD здатна сама розпізнавати дорожню ситуацію, аналізувати всі наявні дані в автомобілі і передавати оброблені дані на центральний пульт руху. Паралельно система здатна через систему-комунікатор «Авто-Авто» попереджати інші автомобілі в зоні дії передавача.

XFCD функціонує на базі наявної навігаційної системи, і її введення в експлуатацію полягає лише в завантаженні програми. Введення бортової мережі дозволяє синхронно задіяти цілий спектр можливостей. У влаштованому таким чином сучасному автомобілі система отримує доступ і суміщення з безліччю інших інформаційних блоків управління. Це ближній і дальнє світло, протитуманні освітлення, термометр зовнішнього середовища і кондиціонер, гальма і навігаційна система, сенсор дощу і омивач скла, а також інші не менш важливі дрібниці. Всі ці механізми функціонують в залежності від дорожньої ситуації. Так, на зниження температури навколишнього середовища, лід або навіть несподівана поява масла на ділянці дороги автомобіль тут же відреагує регулюванням системи стабілізаційного контролю (DSC) і швидкості руху.

Ще одна незаперечна перевага системи XFCD полягає в можливості передачі повідомлень безпосередньо іншим автомобілям. Інформація передається за допомогою Ad-hoc-мережі всім автомобілям навколо міста. Кожен автомобіль, в залежності від ситуації, виконує роль або відправника, або одержувача, або передавача. Перевага зарекомендувала себе технології Multi-Hopping незаперечно: Ad-hoc-мережа організується автономно, володіє необхідною дальністю радіусу дії і не потребує створення спеціальної інфраструктури.

Моє перше знайомство з автомобільними навігаційними системами відбулося кілька років тому, коли я вчилася на передостанньому курсі політехнічного інституту. В ті часи поруч зі мною за партою сидів студент-відмінник, в подальшому отримав червоний диплом, а в даний час працює програмістом в компанії Sony в Нью-Йорку. Цей студент під час лекцій з історії світової культури розповідав мені про своє технічний винахід, Яке складалося з комп'ютера з електронною картою вулиць, датчиків, які реєструють повороти і підраховують пройдена автомобілем відстань, і ще пари-трійки дрібних вимірювальних приладів, Покликаних забезпечувати вхідні дані для хитромудрої програми, що обчислює координати автомобіля і завдає його місце розташування на карту у вигляді великої білої точки. Мій сусід по парті навіть пропонував мені об'єднати наші зусилля і змайструвати дослідний зразок системи, щоб потім продати її Запорізькому автомобільному заводу (мабуть, для оснащення "запорожців" цими самими пристроями). "Ось хочеш ти доїхати з Харкова до Зеленограда, - говорив він, - а карта тобі покаже, куди їхати і де повертати". Я відмовилася і зараз про це шкодую, тому що сучасні автомобільні навігаційні системи (АНС) представляють собою саме те, що свого часу пропонував робити мій однокурсник, за винятком такого компонента, як GPS (Global Positioning System), про який він в ту пору ще не знав. Символічно, що в самому першому номері журналу "ГИС-Обозрение", що вийшов в 1994 р, автомобільним навігаційним системам присвячено цілих дві новини. Перша з них свідчила: "Sony Electronics почала поширення бортовий автомобільної навігаційної системи GPX-1. Вона включає GPS-приймач, п'ятидюймовий екран і цифрову дорожню картографічну систему фірми Etak на CD-ROM. Може використовуватися при визначенні місцезнаходження (навігації) і плануванні маршруту ". Друга була присвячена підписанню угоди між Etak, Tele-Atlas Int. і Robert Bosch GmbH про спільну розробку цифрових карт автодорожньої і вуличної мережі для Західної Європи. Іншими словами, автомобільні навігаційні системи відомі досить давно: ідеї про них почали витати в повітрі, як тільки з'явилися комп'ютери, розміри яких дозволяли переміщати їх на транспортних засобах, Конкретні ж обриси подібні системи взяли з моменту виникнення глобальної навігаційної системи NAVSTAR, що дозволила за допомогою DGPS визначати координати будь-якого об'єкта на земній поверхні з точністю до 2 - 3 метрів.

Європа, Японія, Америка ...

Японці визнають, що концепція автомобільної навігаційної системи зародилася в Європі, від якої Японія, незважаючи на очевидний прогрес в цій області, відставала аж до 1996 р У той же час США відставали і від Європи, і від Японії: в той час як європейські і японські виробники автомобілів навперебій оснащували свої продукти автомобільними навігаційними системами і конкуренція на обох ринках була досить жорсткою, американці займали обережно-спостережну позицію, і Oldsmobile була чи не єдиною американською компанією, що ставила на модель 88 LSS автомобільну навігаційну систему Zexel Guide-Star AVL. Пояснюється це тим, що в Америці дуже багато хороших доріг і порівняно невелика щільність автомобілів, на швидкість і безпеку переміщення впливають майже виключно трафік і погодні умови - як наслідок, сплеск інтересу до автомобільних навігаційних систем в Америці намітився тільки в середині минулого року, коли з'явилася можливість отримувати карти трафіку і погоди для будь-якого регіону США в режимі реального часу для планування маршруту.

До середини 90-х років визначилися основні гравці ринку АНС - ними стали європейські компанії Bosch, Philips, Blaupunkt і японські Etak, Sony, Alpine і Pioneer. Як видно зі списку, серед них не було фірм, що розробляють програмне забезпечення, ГІС-компаній і гігантів автомобілебудування, а перші місця зайняли традиційні виробники автомагнітол (причому це положення зберігається і донині). Таким чином, автомобільні навігаційні системи були прирівняні до приймачів, магнітофонів, пилососів і пральних машин. Іншими словами, АНС - це побутовий прилад, а зовсім не продукт індустрії ІТ, як не дивно подібне звучить. До речі, в англомовній літературі автомобільні навігаційні системи називають або Auto-Pilot System (APS), або Automatic Vehicle Locator (AVL), або Car Navigation System. Скорочувати останнє словосполучення чомусь не прийнято, хоча на сьогоднішній день, за моїми спостереженнями, воно найбільш споживані. Потреби в картах, що представляють собою ключовий компонент кожної автомобільної навігаційної системи, в Європі забезпечувалися двома групами компаній - консорціумом European Geographic Technologies (EGT), який очолювала американська корпорація Navigation Technology, і альянсом, утвореним компаніями Tele-Atlas і Robert Bosch (пізніше до них приєдналася американська фірма японського походження Etak, про що і повідомляла новина номер два, процитована вище). Перша група випускала навігаційні карти Philips, друга - Bosch. Обидві працювали понаднормово, щосили намагаючись покрити картами якомога більшу географічний простір Європи. У ті роки BMW встановлювала на свої автомобілі навігаційну систему Philips Carin, а Mercedes - Bosch Auto-Pilot System (на машини S-класу). Було підраховано, що використання АНС в Європі економить 50% часу, необхідного на те, щоб дістатися з точки A в точку B, особливо якщо ці точки знаходяться в різних країнах.

Відома виробництвом автомагнітол та кавомолок Японія в той час теж активно рвалася вперед. Особливість розвитку автомобільних навігаційних систем в Країні висхідного сонця полягала в тому, що ці розробки не були цілком зосереджені в руках приватних компаній, але підтримувалися державою. Першою ластівкою інтелектуальних транспортних систем (до яких відноситься і АНС) в Японії став проект "Повнофункціональна система управління автомобілем" (Comprehensive Automobile Control System - CACS), що розроблявся Міністерством міжнародної торгівлі і промисловості Японії в період з 1973 по 1978 рік, оцінювався в 73 млн . дол. і заклав основи подальшого розвитку подібних продуктів. Після його закінчення деякі напрацювання були використані Міністерством будівництва Японії в проекті "Система автомобільної комунікації на дорогах" (Road Automobile Communication System - RACS) і поліцією країни для управління трафіком і забезпечення зв'язку між поліцейськими машинами. Пізніше результати проведеної роботи були інтегровані в рамках "Системи автомобільної інформації та зв'язку" (Vehicle Information and Communication System - VICS), що забезпечує водія інформацією про трафік на дорогах і планує оптимальний маршрут. Система стала доступною для споживачів в квітні 1996 р На той час Японія мала на дорогах 67 млн. Автомобілів, і ця воістину безмежна натовп потенційних споживачів провокувала люту конкуренцію за місце під сонцем. Як і будь-яка конкурентна боротьба, вона приводила до зниження цін і появи технічних і технологічних інновацій.

Автомобільна навігаційна система Bosh Blaupunkt Travel pilot

Однією з причин бурхливого розвитку автомобільних навігаційних систем в Японії і уваги держави до цієї галузі є те, що проблеми дорожнього руху в цій країні не можуть бути вирішені лише шляхом покращення автошляхів та збільшення їх числа, оскільки земля тут дуже дорога, а будівництво вимагає значного часу . На думку японців, оптимізація маршруту кожного автомобіля буде сприяти зниженню втоми водіїв і в кінцевому підсумку - зменшення кількості аварій і дорожньо-транспортних пригод. Додатковою перевагою може бути більш ефективне використання палива (а це також хвора тема в бідній ресурсами Японії) і поліпшення екологічної ситуації. Усвідомивши, що АНС можуть зіграти значну роль у вирішенні всіх цих проблем, Японія почала їх активну, всіляко підтримується державою впровадження, і до 1997 року в країні було продано більше 1 млн. Автомобільних навігаційних систем. За даними компанії Matsushita Electric, річна ємність ринку АНС склала 460 тис. Систем в 1997 - 1998 рр. і 500 тис. в 1998 - 1999-му (прогноз на 1999 - 2000 рр. - 600 тис. систем).

Типова автомобільна навігаційна система складається з комп'ютера з CD-ROM або DVD, кольорового рідкокристалічного дисплея, GPS-приймача, датчика пройденої відстані і гіроскопа. Багато АНС можуть також приймати телевізійні сигнали і програвати музичні компакт-диски.

Основні функції цих продуктів полягають у визначенні положення автомашини і керівництві водієм на маршруті. Останнє включає забезпечення водія картою, обчислення відстані та шляхи до місця призначення, визначення і відображення на карті оптимальних маршрутів, голосові підказки і показ на дисплеї поворотів і перехресть.

На базі класифікації відомого японського фахівця доктора Д. К. Каханер (D. K. Kahaner), автора праці "ATIP96.049: Car Navigation System Activities in Japan", виділяють п'ять поколінь АНС.

Нульове - ще не автомобільні навігаційні системи в сучасному розумінні, а лише втілення перших ідей і зачатків технологій. Нульове покоління АНС використовувало носії на магнітних стрічках для запису карт. Самі карти були дуже приблизними і покривали невеликі території.

Перше (1987 р) - "традиційна" навігація. Відрізняється від попереднього покоління тим, що в якості носія картографічної інформації в ньому стали використовувати CD-ROM; положення автомобіля на карті, яке в нульовому поколінні навігаційних систем потрібно було визначати шляхом уважного вивчення пейзажу за вікном, тепер визначалося за допомогою датчиків - геомагнітного сенсорного пристрою, датчика швидкості і гіроскопа; якість карт також покращився.

Друге (1988 р) - "традиційна" навігація з зворотним зв'язком. У навігаційних системах цього покоління з'явилася можливість пошуку пункту призначення (Map Matching), видачі голосових інструкцій водієві і додаткової інформації про готелі і заправках.

Третє (1990 р) - "гібридна навігація". Як інструмент визначення місця розташування автомобіля крім датчиків стали використовувати GPS. До інформації, яка обліковується при плануванні маршруту, додалася інформація про трафік і про погодні умови, включаючи прогноз погоди.

Четверте (1998 - 1999 рр.) - навігація "new age" ( "нове покоління"). Останнім часом з'явилося безліч новинок, які виводять автомобільні навігаційні системи на більш високий технологічний рівень: це підкачка додаткових карт через Інтернет; можливість керувати автомобілем за допомогою голосу; використання DVD як носій картографічної інформації.

Існує два типи автомобільних навігаційних систем для керівництва водієм на маршруті: з демонстрацією карти і без неї. Дослідження по некартографіческім, "сліпим" системам більш активно проводяться в Європі та Америці, де роздивляння карти під час руху автомобіля вважається небезпечним. В Японії ж вважають, що якщо вибір маршруту здійснюється системою якісно, \u200b\u200bто для того, щоб привести машину до місця призначення, як правило, не потрібно частої демонстрації простих карт. Кілька років тому я чула про автомобіль, в якому карта з маршрутом проектувалася прямо на лобове скло подібно системі наведення в винищувачах, але мені не вдалося поки знайти документальних підтверджень існування таких систем. "Сліпі" АНС з голосовим управлінням більш поширені в Європі і Америці, ніж в Японії.

Автомобільна навігаційна система AVTC-505

Другий тип (ведення водія по маршруту з показом детальних навігаційних карт) вимагає наявності якісного дисплея, який показує поточний стан автомобіля, місце призначення, маршрут, напрямок до місця призначення і т. Д. Вся ця інформація накладається на базову карту місцевості з нанесеними на неї автодорогами і допомагає водієві вибирати правильні повороти під час руху. АНС цього типу широко поширені в Японії.

проблеми позиціонування

За методом позиціонування автомобіля сучасні автомобільні навігаційні системи можна класифікувати наступним чином:

Навігація супутникового типу;

Навігація за допомогою датчиків;

Гібридна навігація, що використовує обидва типи.

Супутникова навігаційна система, використовуючи електронні карти, що зберігаються на CD-ROM або DVD, визначає місцеположення на базі сигналів глобальної системи позиціонування NAVSTAR, яка була створена Міністерством оборони США в 1970-х роках і являє собою систему з 24 супутників, що знаходяться на шести кругових навколоземних орбітах з періодом обертання 12 годин, і GPS-приймачів. Орбіти супутників розраховані таким чином, щоб з будь-якої точки Землі у будь-який час доби було видно не менше чотирьох супутників. Кожен GPS-приймач, отримуючи спеціальний навігаційний сигнал, обчислює відстань до кожного з видимих \u200b\u200bсупутників, вимірюючи час проходження радіосигналу від супутника до приймача. Після цього він шляхом тріангуляції визначає свої просторові координати (широту, довготу і висоту над рівнем моря).

Так як система NAVSTAR спочатку створювалася для військових цілей, Міністерством оборони США було розроблено два коду (режиму): військовий і цивільний. GPS-приймач, який використовує цивільний код, визначає координати з точністю 100 метрів. Більш точним визначенням заважають численні фактори, які спотворюють прийняті дані: затримка радіосигналів при поширенні в іоносфері і атмосфері, неточне вимірювання часу, переотраженіе радіосигналів від різних поверхонь. Крім того, частина інформації, одержуваної цивільними GPS-приймачами, спотворюється навмисно з метою запобігання їх використання у військових цілях іншими країнами.

Можливість підвищення точності визначення координат пов'язана із застосуванням диференціальних GPS (DGPS). Очевидно, що багато помилок однакові для GPS-приймачів, розташованих в межах декількох сотень кілометрів один від одного. Один з таких приймачів, званий опорної станцією, розташовується в місці, координати якого визначено точно. Порівнюючи відомі координати з вимірюваними, GPS-приймач виробляє поправки, і потім передає їх по радіоканалу споживачам для уточнення своїх координат.

Здавалося б, кому і навіщо можуть знадобитися датчики вимірювання пройденого автомобілем відстані і гіроскопи, якщо визначити географічні координати будь-якого об'єкта (а також його швидкість, напрямок руху і багато інших параметрів) не складає особливих труднощів. Проблема, однак, полягає в тому, що для того, щоб система працювала, потрібно мати в зоні прямої видимості не менше трьох супутників NAVSTAR одночасно - а в містах, забудованих високими будинками, це практично неможливо. Крім того, сигнал, багаторазово відбиваючись від стін і дахів будинків, спотворюється. А в тунелях GPS взагалі не працює. але у супутникової навігації є свої переваги: \u200b\u200bGPS легко встановити на автомобілі, помилки при її використанні не накопичуються, DGPS забезпечують високу точність позиціонування і ціна на GPS зараз більш ніж прийнятна.

Система визначення місця розташування автомобіля, заснована на застосуванні датчиків, знаходить географічні координати за показаннями гіроскопа, що визначає напрямок руху автомобіля і датчика відстаней, тому помилки накопичуються. Таким чином, чим більш тривалий шлях пройшов автомобіль, тим більша ймовірність значної помилки у визначенні координат і, отже, в керівництві водієм на маршруті. Гібридні системи використовують обидва типи позиціонування, що дозволяє уникнути більшості проблем.

Постачальники АНС: двополюсний світ

Двома найбільшими постачальниками АНС в Японії є Sony і Pioneer. У Європі, як вже було зазначено, розробкою, впровадженням та продажем займаються свої, європейські виробники побутової електроніки. У США автомобільні навігаційні системи в основному представлені американськими відділеннями компаній Pioneer, Alpine і Etak, яка є підрозділом Sony. Американці цікавляться головним чином трафіком, а Etak практично повністю монополізувала таку ринкову нішу, як забезпечення картами трафіку в реальному часі всіх штатів без винятку. Що не зайняла Etak, поділили між собою Pioneer і Sony. Таким чином, ринок автомобільних навігаційних систем поділений європейськими та японськими компаніями.

Як не передрікали віщуни середини 90-х років швидке і різке падіння цін на АНС в світі, цього, звичайно, не сталося, як не очікується різкого падіння цін, наприклад, на холодильники та інші побутові прилади. Так, прилади-то поліпшуються, але ціна при цьому змінюється незначно. Так і тут. У 1996 р АНС коштували від $ 2000 до $ 4000. У 2000 р їх вартість коливається біля позначки $ 1990 і тенденцій до значного зниження не проявляє.