Автомобильная навигационная система является частью автомобильных элементов управления или сторонним дополнением, используемым для поиска направления в автомобиле. Обычно она использует спутниковое навигационное устройство для получения данных о своем местоположении, которые затем сопоставляются с положением на дороге. Когда требуются указания, можно рассчитать маршрут. Информация о дорожном движении на лету (закрытие дорог, заторы) может использоваться для корректировки маршрута.
С математической точки зрения автомобильная навигация основана на задаче поиска кратчайшего пути в рамках теории графов , которая изучает, как определить путь, наилучшим образом отвечающий некоторым критериям (кратчайший, самый дешевый, самый быстрый и т. д.) между двумя точками в большой сети.
Автомобильные навигационные системы имеют решающее значение для разработки беспилотных автомобилей . [1]
История
Автомобильные навигационные системы представляют собой конвергенцию ряда разнообразных технологий, многие из которых были доступны в течение многих лет, но были слишком дорогими или недоступными. Ограничения, такие как батареи, дисплей и вычислительная мощность, должны были быть преодолены, прежде чем продукт стал коммерчески жизнеспособным. [2]
1961: Хидэцугу Яги разработал беспроводную навигационную систему. Эта конструкция была еще примитивной и предназначалась для военного использования.
1966: General Motors Research (GMR) работала над не спутниковой навигационной и вспомогательной системой под названием DAIR (Driver Aid, Information & Routing). После первоначальных испытаний GM обнаружила, что это не масштабируемый или непрактичный способ предоставления навигационной помощи. Однако десятилетия спустя эта концепция возродилась как OnStar (основана в 1996 году). [3]
1971: Навигация на основе компакт-кассет по заранее определенным маршрутам, инструкции читались, а затем следовал звуковой сигнал, сообщающий диспетчеру о необходимости продолжить воспроизведение кассеты после достижения расстояния (обозначаемого звуковым сигналом). [4]
1979: MITI основал JSK (Ассоциацию электронных технологий для автомобильного движения и вождения) в Японии. [5]
1980: Электронный автоматический компас с новым механизмом на Toyota Crown .
1981: Ранние исследования CATC привели к появлению первого поколения автомобильных навигационных систем от японских компаний Honda , Nissan и Toyota . Они использовали технологию счисления пути . [5]
1981: Electro Gyrocator от Honda стал первой коммерчески доступной автомобильной навигационной системой. Он использовал инерциальные навигационные системы, которые отслеживали пройденное расстояние, начальную точку и направление движения. [6] Он также был первым с отображением карты. [5]
1981: Навигационный компьютер на Toyota Celica (NAVICOM). [7]
1987: Toyota представила первую в мире навигационную систему на базе CD-ROM на Toyota Crown . [9]
1989: Грегг Хоу из Design Works USA применил навигационный компьютер Hunter Systems стоимостью $40 000 к концептуальному автомобилю Magna Torrero. Первоначально разработанная для обнаружения гидрантов для пожарных, эта система использовала как спутниковые сигналы, так и навигационное счисление, повышая общую точность системы из-за ограничений гражданского GPS. Эта система также может похвастаться цветным растровым сканирующим монитором, а не монохромными векторными картографическими дисплеями, которые использовались предшественниками. [10] [11] [12]
1991: General Motors сотрудничает с Американской автомобильной ассоциацией, Департаментом транспорта Флориды, а также городом Орландо для создания TravTek (сокращение от Travel Technology), которая представляла собой компьютеризированную навигационную систему для автомобиля. Был выпущен парк из 100 Oldsmobile Toronados с системой, 75 из которых можно было арендовать через офис Avis в международном аэропорту Орландо, остальные 25 были протестированы местными водителями. Компьютерная система была установлена в багажнике автомобиля со специальной антенной, установленной сзади, и была подключена к видеоэкрану в Oldsmobile Toronado (опция в стандартном Toronado) для отображения навигации. TravTek охватывала территорию площадью 12 000 квадратных миль в Орландо и его метрополитене, а также содержала списки ресторанов, одобренных AAA отелей и достопримечательностей. [14]
1991: Toyota представила автомобильную GPS-навигацию на Toyota Soarer .
1991: Mitsubishi представила автомобильную GPS-навигацию на Mitsubishi Debonair (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System). [15]
1992: Голосовая навигационная система GPS на Toyota Celsior .
1993: Австрийский канал ORF транслирует презентацию компании-разработчика программного обеспечения bitMAP и изобретения ее главы Вернера Либиха — электронной карты города, включающей названия улиц и номера домов, с использованием спутниковой навигационной системы. В том же году bitMAP посещает выставку Comdex в Лас-Вегасе, но не успевает себя должным образом рекламировать. [16] [17] [18]
1994: BMW 7 серии E38 первая европейская модель с GPS-навигацией. Навигационная система была разработана совместно с Philips (Philips CARIN). [19]
1995: Oldsmobile представила первую навигационную систему GPS, доступную в автомобилях, выпускаемых в США, под названием GuideStar. [20] Навигационная система была разработана в сотрудничестве с Zexel . Zexel сотрудничала с Avis Car Rental , чтобы сделать систему широкодоступной в прокатных автомобилях. Это предоставило многим гражданам США первую возможность использовать автомобильную навигацию.
1995: Устройство под названием «Мобильный помощник» или сокращенно MASS, произведенное мюнхенской компанией ComRoad AG, получило титул «Лучший продукт в области мобильных вычислений» на CeBit от журнала Byte. Оно предлагало пошаговую навигацию через беспроводное интернет-соединение, с GPS и датчиком скорости в автомобиле.
1995: Acura представила первую навигационную систему на основе жесткого диска в RL 1996 года . [21]
2007: Toyota представила Map on Demand — технологию распространения обновлений карт для автомобильных навигационных систем, разработанную как первую в своем роде в мире.
2008: Первая в мире функция помощи при торможении , связанная с навигационной системой , и навигационная система, связанная с адаптивной системой подвески (NAVI/AI-AVS) на Toyota Crown
2009: С выпуском мобильного навигационного приложения от Sygic для iOS новая эра навигационных систем для мобильных устройств начала набирать популярность.
Форматы баз данных карт почти повсеместно являются фирменными, без отраслевых стандартов для карт спутниковой навигации, хотя некоторые компании пытаются решить эту проблему с помощью SDAL (Shared Data Access Library) и Navigation Data Standard (NDS). Поставщики картографических данных, такие как Tele Atlas и Navteq, создают базовую карту в формате GDF ( Geographic Data Files ), но каждый производитель электроники компилирует ее оптимизированным, обычно фирменным способом. GDF не является стандартом CD для автомобильных навигационных систем. GDF используется и преобразуется на CD-ROM во внутреннем формате навигационной системы. CDF (CARiN Database Format) является фирменным форматом навигационных карт, созданным Philips .
SDAL — это фирменный формат карт, разработанный Navteq , который был выпущен без уплаты роялти в надежде, что он станет отраслевым стандартом для цифровых навигационных карт, но не получил широкого распространения в отрасли. Поставщики, которые использовали этот формат, включают:
Инициатива Navigation Data Standard (NDS) — это отраслевое объединение производителей автомобилей, поставщиков навигационных систем и поставщиков картографических данных, целью которого является стандартизация формата данных, используемых в автомобильных навигационных системах, а также обеспечение возможности обновления карт. Работа NDS началась в 2004 году, а в 2009 году она стала зарегистрированной ассоциацией. [24] Стандартизация улучшит совместимость, в частности, позволяя использовать одни и те же навигационные карты в навигационных системах от 20 производителей. [25] В число вовлеченных компаний входят BMW , Volkswagen , Daimler , Renault , ADIT, Aisin AW , Alpine Electronics , Navigon , Navis-AMS, Bosch , DENSO , Mitsubishi , Harman International Industries , Panasonic , Preh Car Connect (ранее TechniSat) , PTV, Continental AG , Clarion , Navteq , Navinfo (архивировано 01.08.2020 в Wayback Machine) , TomTom и Zenrin .
СМИ
База данных дорог может храниться в твердотельном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) , оптическом носителе ( CD или DVD ), твердотельном флэш-накопителе , магнитном носителе ( жестком диске ) или их комбинации. Распространенная схема заключается в том, чтобы иметь базовую карту, постоянно хранящуюся в ПЗУ, которая может быть дополнена подробной информацией о регионе, интересующем пользователя. ПЗУ всегда программируется на заводе; другие носители могут быть предварительно запрограммированы, загружены с CD или DVD через компьютер или сетевое соединение или напрямую с помощью устройства для чтения карт .
Некоторые производители навигационных устройств предоставляют своим клиентам бесплатные обновления карт. Эти обновления часто можно получить с веб-сайта поставщика, доступ к которому осуществляется путем подключения навигационного устройства к ПК.
Данные в реальном времени
Некоторые системы могут получать и отображать информацию о пробках на дорогах с помощью TMC , RDS или посредством передачи данных GPRS/3G через мобильные телефоны.
На практике Google обновил Google Maps для Android и iOS, чтобы оповещать пользователей о появлении более быстрого маршрута в 2014 году. Это изменение помогает интегрировать данные в реальном времени с информацией о более отдаленных частях маршрута. [26]
Интеграция и другие функции
Цветные ЖК- дисплеи некоторых автомобильных навигационных систем также можно использовать для показа телевизионных передач или фильмов на DVD .
Автомобильные навигационные системы могут включать управление персональной информацией для совещаний , которое можно объединить с системой информирования о дорожном движении и общественном транспорте.
Оригинальное заводское оборудование
Многие производители автомобилей предлагают спутниковое навигационное устройство в качестве опции для своих автомобилей. Клиенты, чьи автомобили не поставлялись с GNSS, могут приобрести и модернизировать оригинальный заводской блок GNSS. В некоторых случаях это может быть простая установка "plug-and-play", если требуемый жгут проводов уже присутствует в автомобиле. Однако у некоторых производителей требуется новая проводка, что усложняет установку.
Основным преимуществом этого подхода является интегрированная и стандартная заводская установка. Многие оригинальные системы также содержат гирокомпас и/или акселерометр и могут принимать входные данные от датчиков скорости транспортного средства и выходной сигнал включения задней передачи, тем самым позволяя им ориентироваться с помощью счисления пути , когда сигнал GPS временно недоступен. [27] Однако затраты могут быть значительно выше, чем у других вариантов.
SMS
Установление точек интереса в режиме реального времени и их передача через сотовые телефонные сети GSM с помощью службы коротких сообщений ( SMS ) называется Gps2sms. Некоторые транспортные средства и суда оснащены оборудованием, которое может автоматически отправлять текстовое SMS- сообщение при возникновении определенного события, например, кражи, дрейфа якоря или поломки. Принимающая сторона (например, эвакуатор ) может сохранить точку маршрута в компьютерной системе, нарисовать карту с указанием местоположения или увидеть ее в автомобильной навигационной системе.
^ Чжао, Цзяньфэн; Лян, Бодун; Чэнь, Цюся (2018-01-02). «Ключевая технология для беспилотного автомобиля». Международный журнал интеллектуальных беспилотных систем . 6 (1): 2–20. doi : 10.1108/IJIUS-08-2017-0008 . ISSN 2049-6427.
^ Картографии путешествий и навигации , Джеймс Р. Акерман , стр. 277
^ "Это эволюция технологии автомобильной навигации (фотографии)". www.gpspower.net .
^ "Спутниковая навигация - без спутника - в 1971 году?". Архив BBC Youtube. 21 декабря 2021 г. Получено 31 декабря 2023 г.
^ abcd Картографии путешествий и навигации , Джеймс Р. Акерман, стр. 279
^ «Японские изобретения, которые изменили наш образ жизни». Edition.cnn.com. 13 июня 2017 г. Получено 12 апреля 2022 г.
^ Палмер, Брайан (2014-02-17). «Как картографическое программное обеспечение собирает и использует информацию о дорожном движении. Ключевой элемент — вы» . Washington Post . ISSN 0190-8286 . Получено 2019-10-08 .
^ Технологии позиционирования и навигации в автомобиле — обзор , И. Ског и П. Гендель, [1]
