Автомобильная навигационная система – Навигационные системы для автомобилей, карта Украины и Европы для штатной навигации Lexus и Toyota — авторазбор Казань — Новой можно назвать лишь ту запчасть, которая еще не произведена.

Автомобильная навигационная система – Навигационные системы для автомобилей, карта Украины и Европы для штатной навигации Lexus и Toyota

Ноя 07 2020

Содержание

Автомобильная навигационная система — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Автомобильная навигационная система — вспомогательное электронное устройство, служащее для определения местоположения автомобиля и направления его движения к намеченной цели. В настоящее время в основном используется спутниковая система навигации.

Прообразом системы можно считать электромеханический прибор Iter Avto, представленный в 1932 году^[1] предположительно в Италии^[2]. Он устанавливался на приборной панели. Карта на бумажной ленте перематывалась из одного рулона в другой пропорционально скорости движения автомобиля, информация о которой снималась со спидометра.

В 1966 году американская компания General Motors испытала систему DAIR (англ. Driver Aid, Information and Routing). Предполагалось специально установить под дорожное покрытие магниты через каждые три — пять миль и на каждом крупном перекрёстке, а также придорожные коммуникационные модули. Взаимодействовавшие с ними приборы в автомобилях световыми индикаторами и зуммерами сообщали водителю о поворотах и даже предупреждали о приближении препятствия. Из-за низкой масштабируемости система не состоялась как навигационная, но получила развитие в качестве услуги безопасности OnStar

[en]^[3].

В 1981 году японская компания Honda представила первый коммерческий навигационный прибор для автомобиля — Electro Gyrocator^[en]. Он использовал метод инерциальной навигации и по сути был своеобразным гироскопом. Направление движения автомобиля определялось специальным электронным датчиком, в котором находился газообразный гелий. Для получения информации о начале движения и остановке прибор подключался к коробке передач. Поступающую информацию обрабатывал аналоговый компьютер. К прибору поставлялись различные карты, нанесённые на пластиковые прозрачные плёнки. Перед началом движения необходимо было отметить на такой карте исходное местоположение (начальную точку маршрута) и вставить её в навигационный прибор перед 6-дюймовым экраном кинескопа, на котором светящейся зелёной точкой указывалось текущее местоположение

[4]. Система была запатентована в США^[5]. Она оказалась слишком дорогой ($7000) и не получила широкого распространения^[6].

В 1984 году американский инженер и предприниматель Нолан Бушнелл разработал систему Etak Navigator. Её компьютер вычислял текущее местоположение на основе информации от электронного компаса, который закреплялся на заднем стекле, и набора датчиков, прикреплявшихся к неведущим колёсам. Загруженная в память компьютера цифровая карта отображалась на экране монохромного кинескопа с векторной развёрткой и поворачивалась вокруг центра, обозначающего автомобиль. Карты хранились на магнитофонных компакт-кассетах. Etak Navigator поступил в продажу в июле 1985 года, покупателям предлагались две модели — «450» (с экраном 4,5 дюйма) за $1395 и «700» (с экраном 7 дюймов) за $1595. Кассеты с картами стоили по $35 за штуку (карта Лос-Анджелеса, например, занимала четыре кассеты

[7]). Система оказалась удачной, но для большинства людей она всё ещё была слишком дорогой. Её приобретали в основном компании, имевшие большие парки автомобилей^[8]. В 1987 году в качестве носителя картографической информации стали использовать CD-ROM^[9].

В 1995 году достигла полной функциональной готовности американская спутниковая система глобальной навигации GPS. Через год её открыли для гражданского использования с точностью позиционирования, искусственно ограниченной до 100 м. Всплеск интереса к автомобильным навигационным системам в США наметился в середине 1999 года, когда появилась возможность получать в режиме реального времени карты трафика и погоды для любого региона^[9]. В 2000 году ограничение точности позиционирования было снято, она составила 15—20 м для широкого круга потребителей, а с использованием инфраструктуры DGPS достигала и десятков сантиметров. Вместе с развитием микроэлектроники это способствовало массовому распространению доступных и удобных навигационных аппаратов.

Навигационные системы автомобиля (GPS)

Общие сведения

Система навигации рассчитывает правильный путь к выбранной цели и ведет автомобиль посредством соответствующих рекомендаций относительно направления движения.

Для реализации этой задачи еще в конце 70-х годов были начаты поиски решений. Но только в середине 90-х годов на рынке появились первые пригодные для использования, системы навигации, чьи рекомендации по движению были четкими, надежными и поддерживались хорошей картографией. Количество систем навигации с тех пор заметно возросло. При этом их ассортимент включает как простые приборы, которые объединяют в себе радиофункции и навигацию по стрелке в одном корпусе, так и системы, которые полностью встроены в функции автомобиля и наряду с указаниями относительно направления движения, предлагают детальную картографию и обширную дополнительную информацию, различные функции телематики, например, передачу координат местоположения при автоматическом экстренном вызове, или могут управляться посредством голосовых команд.

Определение местоположения и расчет маршрута

Основным условием для расчета маршрута движения и ведения к цели, прежде всего, является определение собственного местоположения. Это осуществляется посредством глобальной системы позиционирования (GPS = Global Positioning System). При этом речь идет о 24 спутниках, которые на расстоянии прибл. 20200 км от Земли вращаются вокруг нее по шести орбитам. Орбиты расположены относительно друг друга под углом 60 градусов (6 х 60° = 360°).

Рисунок. Орбиты GPS-спутников

На каждой орбите расположено по 4 спутника с одинаковым расстоянием друг от друга. Все спутники вращаются по своим орбитам под углом 55 градусов к экватору, и для полного оборота им требуется 12 часов. Благодаря шести различным орбитам и равномерному распределению всех спутников с любой обитаемой точки Земли обеспечивается видимость, по меньшей мере, 4 спутников. В большинстве случаев прием сигналов идет с большего количества спутников (максимум восьми). Все спутники через равные промежутки времени 50 раз в секунду на двух частотах передают сигналы идентификации, местоположения и времени. Для точного определения местоположения одновременно должны приниматься, по меньшей мере, 3 спутника. Определение местоположения основывается на разном времени распространения сигнала от отдельных спутников к приемнику. На основании этих сигналов может быть рассчитано местоположение. Вся система GPS основывается на точных сигналах времени и, тем самым, на точных часах.

Для использования в гражданских целях (системы GPS, которая первоначально использовалась только в военных целях) точность составляла сначала прибл. 100 м по горизонтальной оси, прибл. 150 м по вертикальной оси и прибл. 0,3 миллисекунды отклонения по времени. Сегодня (с 5/2000) и для применения в гражданских целях используются сигналы, которые обеспечивают точность ±10 м.

На основании данных о собственном местоположении и введенной водителем цели навигационный компьютер рассчитывает маршрут движения. При этом компьютер использует CD-ROM или все чаще DVD и жесткий диск, на котором в цифровой форме сохранены карты дорог и много дополнительной информации. Координаты местоположения преобразуются в положение на карте, а затем по векторам суммируются разные дороги, пока не будет достигнута необходимая цель поездки. Расчет выполняется за несколько секунд. После этого система может выдавать соответствующие рекомендации относительно направления движения для ведения до цели назначения.

Прием сигналов со спутников GP5 иногда может нарушаться в долинах, туннелях или из-за высоких зданий. Однако для обеспечения дальнейшей навигации система получает другие входные сигналы, такие как сигнал скорости/участка пути, а для изменения направления сигнал датчика угловой скорости рыскания автомобиля, который также называется гирометром, гироскопом или G-датчиком. При помощи таких сигналов и оцифрованных дорожных карт навигационный компьютер может продолжать определение местоположения и ведение до цели поездки. Это называется еще навигацией счислением пути или «dead reckoning» (dead reckoning = англ. приблизительный расчет, калькуляция). На основании этих входных сигналов с дорожными картами дополнительно сравниваются и корректируются возникающие неточности или незначительные отклонения от текущего местоположения.

Рисунок. Самонаведение по карте

Так называемое самонаведение по карте (Map-Matching: тар = англ. географическая карта; matching = англ. согласовывать, подгонять) наглядно представлено на рисунке а — с После первого грубого расчета местоположения системой GPS через несколько метров выполняется распознавание дороги, по которой в данное время движется автомобиль. При повороте, который фиксируется гирометром, может быть определено точное местоположение. На сегодняшний день благодаря постоянному взаимодействию и расчетам всех входных сигналов возможны точное определение местоположения и ведение по маршруту к цели назначения.

Компоненты и техника в автомобиле

Системам навигации требуется GPS-приемник, антенна, навигационный компьютер, панель управления и дисплей, гироскоп/датчик угловой скорости рыскания автомобиля, CD/DVD и сигнал скорости/участка пути. Зачастую в современных автомобилях встраивается ТМС-приемник (Traffic Message Channel = англ. канал передачи сообщений о маршрутах движения), в результате чего используемый в первых системах навигации датчик геомагнитного поля сегодня больше не нужен. Существуют различные варианты и комбинации отдельных упомянутых выше компонентов навигационной системы.

Основным элементом системы навигации является навигационный компьютер, который обрабатывает различные входные сигналы, рассчитывает соответствующий маршрут до пункта назначения, а затем выдает необходимые рекомендации относительно направления движения. В него всегда встроен GPS-приемник, который обрабатывает сигналы антенн.

Навигационный компьютер может быть выполнен в виде отдельного блока, в этом случае он размещается в багажнике или в области вещевого ящика в салоне.

Особенно в системах радионавигации со стрелочным представлением без карты маршрута навигационный компьютер, GPS-приемник и радио образуют один единый блок. Панель управления и индикации также встроена в такой блок, а сам блок находится в шахте для радио.

Однако уже существуют новые системы, в которых навигационный компьютер вместе с GPS-приемником, радио и головным блоком шинной системы MOST с межсетевым интерфейсом образуют единый блок, размещенный в средней консоли.

Панели индикации и правления при этом разделены. Это касается, в частности, автомобилей с информационно-развлекательными системами, которые наряду с графическими и голосовыми подсказками относительно направления движения предлагают подробную картографическую информацию. Для выполнения расчетов и возможности считывания электронных карт с CD-ROM, DVD или жесткого диска все навигационные приборы требуют наличия программного обеспечения. Программное обеспечение, в большинстве случаев отличается в зависимости от производителя и подлежит постоянной доработке/актуализации. На это следует обратить особое внимание в связи с использованием CD-ROM/DVD. CD-ROM/DVD должны подходить для автомобиля и соответствующего уровня программного обеспечения, в противном случае, работа навигационной системы обеспеченна не будет.

Ha CD-ROM или DVD сохранены все дорожные карты в электронном, цифровом виде. В первых навигационных системах на CD-ROM были записаны только автомагистрали, дороги федерального значения и основные соединительные дороги. На сегоднлшний день (по состоянию на 2005 г.) среднеевропейские страны Германия, Австрия, Швеция, Бельгия, Люксембург и Нидерланды оцифрованы на 100%, то есть на картах представлены все дороги. Все остальные европейские страны имеют еще незначительную степень оцифровывания, но с каждым годом доля оцифрованной информации увеличивается. По причине ограниченной емкости памяти на CD-ROM для разных стран и регионов существуют разные CD, которые необходимо менять в случае, если навигационная система используется в другой стране или регионе. Намного больший объем памяти DVD позволяет сохранить на одном DVD карты нескольких стран и регионов. DVD в качестве носителя инфор-
мации пришел на смену CD-ROM и в навигационных системах. В современных навигационных системах все данные сохранены на жестком диске. Наряду с сетью автомобильных дорог на CD- ROM и еще больше на DVD отображены и другие так называемые полезные объекты (Points of Interest) и особые цели. При этом речь может идти о заправках, стоянках, гостиницах и ресторанах, достопримечательностях и, например, о дилерах/сервисных центрах производителя. Поскольку сеть дорог и полезные объекты постоянно меняются, до 10% ежегодно, то CD-ROM/DVD постоянно теряет свою актуальность.

Другим важным компонентом навигационной системы для счисления пути наряду с CD-ROM/DVD является датчик угловой скорости рыскания автомобиля, также называемый датчиком угла поворота, гирометром или гироскоп. Датчик угловой скорости рыскания автомобиля регистрирует вращение автомобиля вокруг вертикальной оси при прохождении поворотов и предоставляет важный сигнал для постоянного самонаведения по карте. Датчик угловой скорости рыскания автомобиля всегда установлен в навигационном компьютере.

Рисунок. Пьезодатчик угловой скорости рыскания автомобиля
а Отклонение при движении по прямой
b Отклонение при движении на повороте
Получающееся направление колебания камертона при движении на повороте
Направление вращения автомобиля
Получающееся направление колебания камертона при движении по прямой
Сила Кориолиса
Верхние пьезоэлементы (распознавание)
Нижние пьезоэлементы (привод)
Возбуждающее направление колебаний

Вторым важным входным сигналом для самонаведения по карте является сигнал скорости/участка пути. В современных системах почти всех производителей он передается через шинную систему к навигационному компьютеру в виде датаграммы. Для дооснащаемых радионавигационных приборов достаточным будет сигнал скорости, предоставляемый для радио.

Но чтобы, определить местоположение, требуются входные сигналы GPS-антенны. GPS-антенна должна иметь «визуальный контакт» с GPS-спутниками во избежание потерь при приеме из-за экранирования. Поэтому в большинстве случаев она находится на крыше автомобиля или крышке багажника. Однако возможными местами установки GPS-антенны могут быть также пространство между спинкой заднего сиденья и задним стеклом кузова или место для хранения на панели приборов.

GPS-антенна все чаще вместе с другими антеннами для радиоприема и телефона встраивается в комбинированные антенны.

Рисунок. Навигационная антенна для GPS-приема

Рисунок. Навигационная патч-антенна
Сверхгибкий, защищенный от разрыва стержень
Диплексер
АМ-ЯМ-усилитель
GPS-патч и усилитель
Стандартный крепеж

Рисунок. Комбинированная антенна для GPS-, GSM- и радиоприема со встроенным активным антенным разветвителем
Комбинированная антенна
GPS-прием со спутников
Мобильный GMS-телефон
Авторадио с фантомным 12-В-питанием

Возможные функции

Условием навигации к намеченной цели после определения местоположения системой навигации является ввод цели водителем. Выполняется это, как правило, посредством функции пишущей машинки.

Для этого в меню навигации выбирается пункт «Ввод цели» и затем, в основном, посредством поворотно-нажимного переключателя вводится цель. Ввод посредством сенсорного дисплея (монитора) не используется. В большинстве систем с каждым вводом возможные цели ограничиваются. Условием ввода цели является возможность доступа системы навигации к соответствующему CD/DVD, на котором находится цель. Ввод цели может выполняться также посредством перекрестия на карте с изменяющимся масштабом.

Кроме того, ввод цели может выполняться посредством указания информации о пункте назначения, отдельных целей (POI), сохраненных адресов, возврата к исходному пункту назначения и т.д.

После ввода цели и подтверждения происходит расчет маршрута, который в зависимости от расстояния и мощности компьютера может длиться от нескольких секунд до одной минуты. Расчет маршрута происходит на основе выбранного водителем маршрута. Критерии маршрута для расчетов будут изменены только тогда, когда водитель сделает новый выбор маршрута.

После того, как маршрут до пункта назначения был рассчитан, выполняется сопровождение до цели с голосовыми подсказками, стрелками и, если предусмотрено, дополнительно при помощи отображения карт. При отображении карты можно изменять масштаб и направление карты (на север или по направлению движения). Маршрут показывается на карте и может быть вызван также из списка маршрутов.

Как правило, при активном сопровождении по маршруту также выдается информация об оставшемся участке пути до цели и ориентировочном времени прибытия. При отклонениях от рассчитанного участка пути выполняется новый расчет.

На основании сообщений о ситуации на дорогах может понадобиться новый расчет, если система навигации оснащена так называемым динамическим сопровождением по маршруту. Условием динамического сопровождения по маршруту является прием сообщений о ситуации на дорогах посредством FM-приемника с RDS-декодером или кодированной SMS-радиосвязью (радиослужба оповещения о ситуации на автомобильных дорогах) через телефон и, конечно, активация этой функции. В системе передачи данных по радио (RDS) наряду с именами радиостанций, альтернативными частотами передатчика и т.п. передаются ТМС-коды. При этом речь идет о стандартных сообщениях о ситуации на дорогах, которые передаются постоянно и по возможности актуально по цифровому каналу данных. Навигационная система постоянно оценивает сигналы ТМС или кодированные SMS и проверяет их влияние на рассчитанный маршрут движения. Если помехи движению касаются рассчитанного маршрута, то водитель информируется о месте возникновения помех, продолжительности и ориентировочном времени задержки.

В этом случае водитель может принять решение о расчете объездного маршрута и следовании по новому маршруту. Однако существуют навигационные системы, которые не оставляют выбора водителю и автоматически изменяют маршрут, выдают соответствующие указания по маршруту, если было выбрано динамическое сопровождение до цели. Динамическое сопровождение по маршруту обеспечивает, как правило, объезд дорожных пробок, поскольку информация о заторах учитывается заблаговременно, и расчет альтернативного маршрута может быть выполнен соответствующим образом. Таким образом, обеспечивается, что при объезде пробки вы не попадете в пробку на другом маршруте. При этом учет и актуализация данных о ситуации на дорогах в отдельных случаях является еще слабым местом системы динамического сопровождения по маршруту.

Объезды или альтернативные маршруты в некоторых навигационных системах могут быть введены самим водителем, когда знаешь, что на определенном участке пути ведется стройка или на определенном месте всегда возникает затор и т.п. Следующей функцией навигационной системы может быть отправка сообщения о текущем местоположении автомобиля в случае аварии. Для этого, однако, потребуется подключение навигационной системы к телефону и другим системам автомобиля.

Возможные сбои и их причины

В навигационных системах при поиске неисправностей в первую очередь следует считывать память ошибок и следовать предоставленным там указаниям. Существуют также некоторые мнимые неисправности, которые система не распознает как таковые.

В целом, задача навигационной системы заключается в сопровождении пользователя, не знакомого с данной местностью, до указанной цели, при этом система рассчитывает благоприятный маршрут на основании введенных критериев. Если человек, знающий местность, может указать более быстрый или короткий путь, чем рассчитывает навигационная система, то это не является ошибкой. Навигационная система может опираться только на имеющиеся программы, цифровой картографический материал и другие входные данные. Объезд уже отсутствующей дорожной пробки при динамическом сопровождении по маршруту также не является ошибкой навигационной системы.

Другие частые рекламации касаются функций CD/DVD. Как говорилось ранее, данные на CD/DVD теряют свою актуальность ежегодно прибл. на 10%. Это часто приводит к ошибкам в сопровождении по маршруту. Устаревший или поврежденный CD/DVD также может стать причиной сбоя системы, особенно если такие сбои появляются при вводе цели или изменении маршрута. Если при вставленном CD/DVD навигационная система требует установку CD/DVD, то причиной этого, чаще всего, является поврежденный CD/DVD. То же самое касается сообщений о том, что CD/DVD загрязнен, поцарапан или неправильно установлен, если он на самом деле установлен правильно. Несовместимые CD/DVD, в том числе с несоответствующей версией программного обеспечения, также могут вызывать уже упомянутые выше сообщения о неисправностях и ошибках. Устаревшие данные также могут привести к тому, что невозможно будет ввести цели, во время сопровождения по маршруту перед поворотами не будет указаний или сопровождение по маршруту будет неточным. Перед тем как использовать CD/DVD с новыми данными, при необходимости следует загрузить новое программное обеспечение на навигационный компьютер. Более детальную и точную информацию можно получить только в документации производителя.

Помехи при GPS-приеме или отсутствие GPS-приема вследствие постоянного самонаведения по карте проявляются не сразу. Только при отсутствии приема GPS-сигналов в течение длительного времени сопровождение по маршруту и особенно голосовые подсказки будут неточными. Невозможно будет запросить точное местоположение. Отсутствие GPS-сигналов опознается по тому, что надпись GPS или логотип GPS на дисплее не виден. Причиной кратковременного отсутствия GPS-приема могут быть экранирование из-за зданий, туннелей или атмосферных явлений и т.п. Помехи в GPS-приеме могут возникнуть также вследствие установленного дополнительного оборудования в зависимости от места установки GPS-антенны. Они могут быть вызваны, например, багажником на крыше при установке GPS-антенны на крыше или предметами между спинкой заднего сиденья и задним стеклом, если GPS-антенна установлена в этом месте. Разумеется, причина может крыться в неисправности GPS-антенны, порванных проводах, штекерных контактах и помехах при неблагоприятном размещении или проводке проводов.

Неточное сопровождение по маршруту с несовпадающими подсказками относительно направления движения могут быть также вызваны неверным сигналом участка пути. Причиной может быть использование неправильных размеров колес или ошибки программного обеспечения.

Если навигационная система полностью вышла из строя, причиной этому может быть неисправность навигационного компьютера. Перед заменой компьютера всегда следует проверить классические источники неисправностей, например, провода, штекеры, подачу напряжения и предохранители. После отсоединения навигационной системы от источника питания, например, после замены батареи или отсоединения аккумуляторной батареи автомобиля, потребуется несколько минут, пока система снова будет готова к работе.

Если автомобиль перевозили на длинное расстояние, то также потребуется несколько минут до приведения навигационной системы в состояние готовности. В экстремальных случаях может потребоваться прохождение длинного участка пути (макс, до 50 км), пока система сопровождения по маршруту полностью не восстановится.

В навигационных системах, которые являются частями интегрированных информационных систем для водителя, причиной сбоев могут быть также соседние системы. Поэтому при поиске неисправностей и считывании памяти ошибок также следует учитывать взаимосвязи систем.

Более старые навигационные системы, которые оснащены еще датчиком геомагнитного поля, чувствительны к статическим зарядам автомобиля, которые нарушают работу датчика. Накоплению статического заряда могут способствовать сильное солнечное излучение и неблагоприятные погодные условия, а также колеса с традиционной сегодня силикатной смесью. В этом случае автомобиль должен размагничиваться. Проще всего, однако, снять датчик геомагнитного поля и установить в навигационную систему новое программное обеспечение. Благодаря более точным GPS-сигналам, новым версиям программного обеспечения и использованию CD/DVD функция датчика больше не нужна.

Автомобильная навигация | Автомобильный справочник

Автомобильная навигация — это прежде всего, определение места автомобиля. Навигационная система, главным образом, опирается на систему GPS (система глобального позиционирования). Автомобильная навигация сравнивает вычисленную позицию с цифровой картой и использует эту карту для расчета маршрута к нужной точке.

Содержание

Автомобильная навигация

Навигационное оборудование может устанавливаться на транспортное средство на заводе-изготовителе (рис. «Навигационная система» ). Также широко используются мобильные навигационные системы. По сравнению с портативными системами постоянно установленные устройства обеспечивают лучшее качество позиционирования, и, значит, улучшенную навигацию, поскольку можно получать данные от дополнительных датчиков расстояния и направления (скорость и направление), и антенну можно установить в более благоприятном месте для приема спутникового сигнала. В качестве опции для стационарного оборудования широко используются сетевые возможности, т.е. возможна сетевая интеграция системы. Голосовые сообщения могут озвучиваться через динамики и заглушаться при разговоре по телефону. Информация по выбору маршрута может отображаться в комбинации приборов или на мониторе, или отражаться на ветровом стекле, и быть доступной в рамках основного поля зрения водителя.

Функции автомобильной навигации

Позиционирование

Система глобального позиционирования (GPS)

Система GPS основана на сети из 24 военных спутников США, которые используются для глобального позиционирования (рис. «GPS — система глобального позиционирования» ). Они летают вокруг Земли по шести различным орбитам на высоте приблизительно 20 000 км с интервалом в 12 часов. Они расположены таким образом, что с каждой точки на поверхности Земли видны, как минимум, четыре (обычно до восьми) спутников выше линии горизонта.

Эти спутники 50 раз в секунду передают специальные сигналы положения, идентификации и времени на несущей частоте 1,57542 ГГц. Каждый спутник имеет на борту двое цезиевых и двое рубидиевых атомных часов с отклонением менее 20-30 нс для высокоточного определения времени для сигналов.

Определение положения

Сигналы от спутников приходят на GPS — приемник автомобиля не одновременно из-за различия расстояний. Положение приемника рассчитывается методом радиогеодезических измерений. При получении сигналов, как минимум, от трех спутников, навигационное устройство рассчитывает свое географическое положение в двух измерениях (долгота и широта). Имеется только одна точка, соответствующая условиям дальности (времени прибытия сигналов). При получении сигналов, как минимум, от четырех спутников, может быть рассчитано положение приемника в трех измерениях (с учетом высоты над уровнем моря). На рис. «Определение положения системой GPS» показан этот процесс в упрощенной форме (только в двух измерениях).

Точность позиционирования в навигации

Достижимая точность зависит от положения спутников, сигнал от которых может быть принят, относительно автомобиля. Чем больше пространственный угол спутника относительно автомобиля, тем лучше условия определения положения. Достижимая точность в плане — приблизительно 3-5 м, а по высоте — приблизительно 10-20 м.

В зонах высотной застройки спутниковые сигналы могут быть приняты только, если спутники расположены, в значительной мере, на одной линии, т.е. в направлении улицы. Однако, в этом случае пространственный угол между направлениями на спутники очень мал, и определение положения неточное.

Ошибки в определении положения могут возникать в результате отражения спутниковых сигналов, например, от железобетонных стен зданий.

Определение направления движения

Направление движения можно легко определить по разнице частот принятых сигналов, вызванной эффектом Допплера. Когда автомобиль движется по направлению к спутнику, GPS-приемник получает сигнал увеличенной частоты. С обратной стороны спутника приходит сигнал уменьшенной частоты. Начиная со скорости приблизительно 30 км/ч, этот эффект достаточно заметен при определении направления.

Навигационное счисление

Навигационное счисление позволяет определять положение даже, если сигналы GPS не принимаются, например, в туннеле. При этом добавляются циклически записываемые элементы по дальности в виде вектора по величине и направлению. Сигнал от спидометра передается через шину CAN для измерения пройденного расстояния. Изменения направления движения считываются датчиком курса. Таким образом, рассчитывается направление движения, начиная с последнего абсолютного определения направления, по последним полученным сигналам GPS на основе эффекта Допплера.

Корреляционное определение по карте

Процедура, именуемая «корреляционное определение по карте», состоит в постоянном сравнении расчетного положения с маршрутом, проложенным на цифровой карте. Таким образом, точное положение автомобиля может быть показано на карте даже, если расчетное положение неточное (неточность может быть вызвана, например, отсутствием сигнала GPS и ошибками в навигационном счислении). Таким образом, рекомендации по выбору маршрута могут быть поданы в наиболее удобной форме. Кроме того, можно скомпенсировать ошибки датчиков и накапливаемые ошибки навигационного счисления.

Ввод пункта назначения

Пункт назначения можно задать, например, через кнопочную панель устройства навигации, прямо через сенсорный экран или при помощи голосовой команды. Пользователь вводит все необходимые данные через меню или в ответ на запросы голосовой системы коммуникации.

Цифровая карта дорожной сети содержит справочник маршрутов, позволяющий вводить в систему адрес пункта назначения. Для этого нужно иметь список всех известных названий. В свою очередь, эти списки содержат также названия дорог и улиц. Чтобы задать адрес более точно, пользователь может указать конкретный перекресток или номер дома.

Пункт назначения можно быстро ввести из памяти, где хранятся прежние пункты назначения, которые можно вызвать снова (например, пункт назначения, записанный в категории «избранное»).

Аэропорты, вокзалы, заправки, многоэтажные парковки и т.д. записаны в тематических списках (POI, интересные места). При помощи этих списков можно, например, найти близлежащую заправку или многоэтажную парковку (рис. «Пример показа карты с указанием POI» ).

Во многих навигационных системах пункт назначения можно отметить на дисплее по карте (например, при помощи сенсорного экрана).

Расчет маршрута

Стандартный расчет маршрута

Начиная с текущей позиции, навигационное устройство рассчитывает маршрут к заданному пункту назначения. Способ расчета может выбираться в соответствии с предпочтениями пользователя. Можно задать различные опции, такие как, например, оптимизация маршрута:

На основе времени поездки;
На основе критерия экономичности времени и расстояния поездки;
На основе заданного минимального расхода топлива;
В обход шоссейных дорог, паромных переправ или платных дорог.

Рекомендации по выбору маршрута выдаются в течение нескольких секунд после введения пункта назначения. Рассчитывается также сценарий, если водитель отклоняется от рекомендованного маршрута. Новые рекомендации выдаются до того, как водитель доедет до следующего перекрестка.

Динамический выбор маршрута

Многие радиостанции передают сообщения о дорожной ситуации не только в виде речевых сообщений, но и в форме кода. Для этой цели существует стандарт «ALERT-С» для канала транспортной информации (ТМС). Информация ТМС передается по системе радиоданных (RDS) в диапазоне FM.

В кодированных сообщениях, кроме прочего, содержатся указания на места автомобильных пробок, их серьезность, фактическую длину и причины. Система навигации может получить такое кодированное сообщение и определить, не находится ли пробка на выбранном маршруте.

Если так, то маршрут рассчитывается заново, с поправкой на большее время прохождения участка с пробкой. Можно выбрать обходной маршрут (рис. «Динамическая маршрутизация» ). По новому маршруту будут новые рекомендации.

Кодированные сообщения системы ТМС передаются только для главных трасс.

Проведение по маршруту

Цифровая карта

Дисплей карты

В зависимости от системы, карта на цветном дисплее может показываться в масштабе приблизительно 1:2 000 в 2D, перспективном 2D (псевдо 3D) или истинном 3D. В таком виде удобнее оценить весь маршрут или его участок. Дополнительная информация, такая как, например, реки или озера, железные дороги или леса, облегчает ориентирование.

Оцифровка

Карты и аэрокосмические фотографии высокого разрешения являются основой создания цифровых изображений. Если эти изображения устарели или недостаточно точны, проводятся полевые исследования. Оцифровка ведется вручную на основе картографического материала и аэрокосмических снимков. Затем в базы данных добавляются названия и классификация объектов (например, улицы, водные пространства, границы).

По улицам движутся специальные автомобили, записывающие характеристики, связанные с дорожным движением (например, односторонние дороги, ограничения проезда, мосты и туннели, запреты на поворот на перекрестках): затем данные оцифровки проверяются на месте. Данные, собранные таким способом, добавляются в базы данных и используются в цифровых картах.

Память данных

Диски DVD благодаря их большей в семь раз емкости, в настоящее время вытеснили диски CD в роли носителя цифровых карт. С другой стороны, новые системы теперь используют жесткие диски или SD-карты (последние явно преобладают для портативных систем). Эти средства записи информации предоставляют дополнительные возможности оптимизации навигационных систем в соответствии с предпочтениями пользователей.

В следующей статье я расскажу о гидростатике.

Автомобильная навигационная система — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

История

См. также

Примечания

Литература

Первая автомобильная навигационная система

Автомобильная система навигации доступна с 1981 года.

Глобальная автомобильная система определения местоположения с помощью спутников оказывает водителю не заменимую помощь на дороге. Если Вы потерялись в незнакомой местности, GPS/Глонасс навигатор укажет Вам ваше нахождение на местности и подскажет дорогу. Вопреки распространённому мнению, что автомобильная навигация стала появляться на машинах в начале 90-х годов, первые навигационные приборы стали доступны с 1981 года.

Первый коммерческий автомобильный навигатор назывался Honda Electro Gyro-Cator. Правда стоит отметить, что навигатор не использовал сигнал со спутников, чтобы определить местоположение автомобиля. Система навигации основана на похожей инерциальной системе навигации, которую использовали летчики истребителей во время холодной войны.

Инерциальная навигационная система основана на довольно простом принципе. Если Вы знаете, с какого места Вы начали движение, если Вы знаете, как долго Вы были в пути и Вы знаете в каком направление Вы ехали, то достаточно не сложно определить Ваше местоположение без спутников. Если обрабатывать эти сведения в постоянном режиме, то мы получим реальный навигационный прибор, который может определять Ваше местоположение без использования спутников.

Задача подобного прибора, чтобы быть точным, даже на длинных маршрутах. Самое сложное это определить маршрут с отправной точки и в течение всей поездки до конечного маршрута отслеживать маршрут.

Чтобы сделать прибор точным компания Honda совместно с компаниями Alpine и Stanley Electric разработали систему, которая была подключена к коробке передач, чтобы знать, когда автомобиль тронулся и когда остановился. Аналоговый компьютер обрабатывал поступающую информацию. Чтобы знать в каком направлении движется автомобиль, система опиралась на данные поступающие из специального прибора, в котором находился газообразный гелий, на который подавалось электричество. По направлению струи гелия система определяла направление транспортного средства. По сути это своеобразный гироскоп.

Как же в данной системе определялось местоположение? Все очень просто. К каждому навигационному прибору поставлялись различные карты, нанесенные на специальные пластиковые прозрачные пленки. Садясь в машину, Вы должны были отметить на ней начальную точку маршрута (Ваше текущее местоположение) и вставить карту в навигационный прибор.

Конечно, эта система не предлагала Вам маршруты объезда, и не подсказывала на каком повороте Вам необходимо повернуть. Но это все-таки это лучше, чем ничего. Для того, чтобы определить точно ли соответствует карта Вашему текущему местоположению необходимо также было предварительно проехать 1-2 километра, чтобы увидеть на карте Ваш пройденный путь. Если Ваш путь точно соответствовал дороге на карте, значит, карта точно совпала с начальной точкой маршрута. Если нет, необходимо было скорректировать начальную точку отправления.

В начале 80-х годов навигационное оборудование было монохромным. Вы можете в видео ролике ниже посмотреть, как работала первая коммерческая навигационная система в автомобиле. Действительно пользоваться ей было очень просто и интуитивно понятно.

Кроме того, на что стоит обратить внимание. Пользоваться этой старой системой было намного проще, чем современным автомобильным навигационным оборудованием.

Компания Хонда не сообщает, сколько всего было продано этих приборов в автомобилях. Известно одно, несмотря на полезность и практичность этого оборудования, в то время прибор не пользовался особой популярностью. Причина в цене. Так в качестве опции эта навигационная система предлагалась по цене 7 000 долларов США, что дорого даже сейчас.

СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИЯ В АВТОМОБИЛЕ | Наука и жизнь

С интересом прочитал в № 7, 2001 г. в рубрике БИНТИ заметку «Ручной навигатор». Хотелось бы получить более подробную информацию о спутниковых навигационных системах для автомобилей и о возможности их приобретения и установки.

Один из компонентов спутниковой навигационной системы — навигатор фирмы ‘Garmin’ — закрепляется на панели приборов с помощью кронштейна. На экране отображается маршрут движения автомобиля.

Вариант системы автомобильной спутниковой навигации в составе навигационного приемника (слева на панели приборов) и карманного персонального компьютера Cassiopeia E-115 в крэдле (подставке).

Вариант системы спутниковой навигации в составе навигационного приемника и ноутбука.

Представители модельного ряда большого семейства навигационных приемников фирмы ‘Garmin’ (США).

На экране ноутбука — маршрут движения.

На экране карманного персонального компьютера Cassiopeia E-115 отображен интерфейс программы ‘ПалмГИСGPS’ и фрагмент карты Москвы.

‹

›

А. Рябов (Москва).

Если вы совершаете поездку на маршрутном транспорте — самолете, поезде или автобусе, — вам не надо ломать голову над тем, каким путем добраться до цели. Другое дело — поездка на автомобиле. Водителю приходится самому прокладывать маршрут к месту назначения, а сделать это в чужом городе, особенно в крупном мегаполисе, далеко не просто. Чтобы не плутать по незнакомым улицам и добраться до места назначения с наименьшими затратами времени, водитель должен точно знать, в какой точке маршрута он находится, куда ехать и где совершить тот или иной поворот. Вот тут ему на помощь приходит автомобильная спутниковая навигация.

Система автомобильной спутниковой навигации представляет собой сложный многокомпонентный программно-аппаратный комплекс. На него возложены задачи определения точного местонахождения автомобиля, разработки оптимального маршрута движения и его корректировки в случае, если водитель отклонился от трассы. Навигационная система оперативно обрабатывает полученную со спутника информацию и, не отвлекая водителя от управления автомобилем, голосом извещает об изменении направления движения согласно проложенному или откорректированному маршруту.

Прежде чем познакомиться с бытовыми спутниковыми навигационными приемниками и системами автомобильной навигации, стоит заглянуть в историю.

Принцип определения координат точки известен человечеству давно. С течением времени он практически не изменился, совершенствовались лишь инструменты и технологии их применения. Еще во время Первой мировой войны в Российской армии для обнаружения места расположения германской артиллерии использовали примитивные датчики. Они вырабатывали электрический сигнал в момент приема звука выстрела вражеской пушки. Датчики располагали в нескольких точках с известными координатами и на основании разницы во времени поступления на них звуковых сигналов вычисляли место расположения батарей противника.

Во время Второй мировой войны англичане пошли дальше. Методы определения координат удаленной точки они использовали для наведения на германские цели своих бомбардировщиков. В их распоряжении были радиостанции-маяки, по функциональному назначению ничем не отличающиеся от современных космических спутников. Маяки располагались на Британских островах, а навигационные приемники — на борту бомбардировщиков. Курс самолетов корректировался по поступающим с маяков радиосигналам, и это в значительной степени обеспечивало высокую точность ночных бомбардировок английской авиации.

Принцип работы современного навигационного спутникового приемника, в дальнейшем для краткости будем называть его навигатором, очень прост. На каждом входящем в систему GPS (Global Posctioning System) спутнике, а их в космосе более 30, находятся дорогостоящие, очень точные атомные часы. Их ресурсом в большинстве случаев определяется ресурс работы самого спутника. С атомными часами синхронизованы генератор цифрового кода и радиопередатчик спутника, посылающий на Землю сигналы в виде неких цифровых кодов. Проще говоря, со спутника на Землю передаются цифры: ноль, один, два, три и так далее — и данные о самом спутнике (его номер, координаты, точное время отправки сигнала и другие параметры). Через время, определяемое скоростью распространения радиоволн и расстоянием между точками нахождения спутника и навигатора, эти сигналы принимает навигационный приемник.

Рассмотрим вариант, когда приемник принимает сигналы только от двух спутников. Предположим, в какой-то момент времени с первого спутника поступает сигнал в виде цифры 2. Если расстояние до второго спутника меньше, то сигнал от него доходит до приемника быстрее. Значит, в тот момент, когда с первого спутника принимается цифра 2, со второго приходит другая цифра, к примеру 5. Таким образом, разница расстояний от приемника до первого и второго спутников определяется разностью: 5 — 2 = 3. Но точно определить расстояние, имея сигналы только двух спутников, навигатор не может: из-за неточности хода его часов возникает большая погрешность.

Если разница расстояний от навигатора до спутников равна нулю, он находится на плоскости, проходящей точно посередине между точками, определяющими местоположение спутников. Если же разница расстояний до спутников отлична от нуля, то приемник может находиться в любой точке некоторой двухмерной поверхности (или, если угодно, искривленной плоскости). Чтобы получить искомую точку, а она будет лежать, как известно из геометрии, на пересечении трех поверхностей, нужны сигналы еще как минимум двух спутников (один из них может быть спутником из предыдущей пары). Обработав поступающую с них информацию, мы получим еще одну разницу расстояний, а значит, вторую поверхность. Третьей может стать поверхность Земли, но при этом нужно иметь ее математическое описание. Проще получить сигнал с еще одного, четвертого, спутника.

Современные навигационные приемники могут одновременно принимать и анализировать сигналы с 12 спутников. Это позволяет определять координаты навигатора с точностью до 3 метров.

Какие бытовые спутниковые навигаторы существуют сегодня?

На российском рынке бытовых приборов наибольшее распространение получили навигационные приемники американских фирм «Garmin» и «Magellan». Самая популярная модель eTrex фирмы «Garmin» продается в России по цене 180-210 долларов, а в США она стоит не более 110 долларов. Благодаря оптимальным потребительским параметрам (масса, габариты, потребляемая энергия, набор функций, внешний вид и цена) эта модель навигационного приемника стала в США самой продаваемой. Она может работать около 20 часов от двух пальчиковых батареек размера АА либо постоянно от бортовой сети автомобиля, с которой соединяется через специальный адаптер. Навигационный приемник eTrex можно использовать как самостоятельное устройство и как датчик координат в составе навигационного комплекса (прибор имеет разъем для подключения к последовательному порту компьютера). Приемник может автоматически записывать «следы» своего движения — набор координат до 1500 точек пути, фиксировать до 500 точек по команде пользователя, показывать направление к выбранной и занесенной в его память точке и рассчитывать расстояние до нее. Он может также провести вас по маршруту (вперед и назад), составленному из набора путевых точек. Но, к сожалению, этот прибор не имеет возможности работать с картами.

Сегодня на рынке есть более современные модели спутниковых навигаторов со встроенной картой. Электронная карта — это уже совсем иной уровень удобства работы с прибором. С ней вы в каждый момент времени знаете свое местоположение относительно не только путевых точек, но и улиц, домов и других объектов. Разумеется, прибор с функцией загрузки карты стоит дороже. Цена приемника eTrex Legend фирмы «Garmin», имеющего 8 мегабайт памяти для загрузки карт, стоит в Москве 340 долларов. Есть и более дорогие бытовые навигационные приемники, например одна из самых популярных в США моделей eTrex Vista фирмы «Garmin», имеющая 24 мегабайта памяти для загрузки карт, встроенные магнитный компас, барометрический альтиметр и т. д. Ее цена в Москве — 470-500 долларов.

Навигационный приемник, находящийся на приборной панели в салоне автомобиля, принимает сигналы со спутников через лобовое стекло. Он определяет свои координаты, но не умеет прокладывать маршруты, «не знает», где улицы с односторонним движением, какие повороты разрешены, а какие нет, и т. д.

Всеми перечисленными функциями обладают спутниковые автомобильные навигационные системы, включающие помимо приемника компьютер (ноутбук или карманный), источники питания, аппаратуру, кронштейны для крепления оборудования и многие другие «мелочи», без которых не обойтись. Важное условие работы навигационной системы — возможность взаимодействия с аудиосистемой автомобиля или с каким-либо аналогичным автономным источником для вывода звуковой информации, извещающей водителя об изменении направления движения.

В дорогих иномарках последних моделей навигационные системы устанавливают на заводе-изготовителе. На западе они работают прекрасно, там для них есть и программное обеспечение, и электронные карты. Но зарубежные производители не разрабатывают детальные карты местности, пригодные для России, поэтому у нас штатные системы автомобильной навигации не работают, а становятся лишь дорогим бесполезным балластом.

Что касается программного обеспечения и электронных карт для автомобильной навигации, то в России они есть, причем ничуть не хуже западных. Основное отличие — их более реальная стоимость, но и она очень высока. Например, программное обеспечение и полный комплект подробных электронных карт России, в том числе городов, Средней Азии и Европы, разработанный санкт-петербургской фирмой «Ингит», стоит ни много ни мало 2280 долларов США. Но не стоит пугаться столь внушительной суммы. Цена программного обеспечения без электронных карт — порядка 100 долларов, а картриджей карт интересующей вас местности — от 3 долларов.

Кто ездил с «навигацией», представляет, что такое ноутбук в автомобиле. Найти для него удобное место в салоне не так-то просто, а чтобы им пользоваться, неплохо иметь помощника, ведь водитель не должен отвлекаться от дороги и смотреть на экран навигационного приемника во время движения. Это — угроза его безопасности. Отсюда вывод: без навигационного программно-аппаратного комплекса не обойтись.

Возникает много вопросов: какую модель навигационного приемника приобрести? какой выбрать компьютер? как подобрать к нему программное обеспечение? как запитать электрооборудование системы в автомобиле? как вывести звук? как пользоваться навигацией?

Специализированных фирм, которые могут ответить на все эти вопросы, пока единицы. Одна из них — «Альфа-Кар сервис» (Москва) занимается системной интеграцией в области автомобильной навигации. Специалисты фирмы помогут вам построить систему, установят ее и научат пользоваться.

Что касается интеллектуальной начинки, то ею занимается несколько фирм, например «Прин» в Москве и «Ингит» в Санкт-Петербурге. Дальше всех в этом направлении продвинулась, на наш взгляд, московская фирма «Киберсо». Ее программное обеспечение сопровождает работу системы навигации голосовой поддержкой на русском языке, да и интерфейс общения с системой русскоязычный. В разновидности программного обеспечения фирмы существуют версия для работы на IBM/PC — совместимом компьютере под управлением операционной системы Windows 9х (пока не говорящая), которая называется «АвтоГИС», и версия под управлением Windows CE — «ПалмГИСGPS». Windows CE — это уже новая аппаратная архитектура построения навигационной системы, дающая возможность использовать в автомобиле более удобный карманный персональный компьютер (КПК). Он маленький, для него легче найти место в салоне автомобиля, его можно положить в карман и взять с собой. Так что КПК — серьезный шаг вперед в развитии навигационных автомобильных систем.

В программном обеспечении под управлением Windows CE существуют, правда, некоторые неточности в голосовых подсказках, несколько ограничены и возможности ручной корректировки маршрута. Но в случае, если водитель отклонился от трассы, система сама проложит новый маршрут с нового места и приведет точно к финишу. В первую очередь такая система нужна молодым автолюбителям, особенно автолюбительницам, осваивающим новые маршруты. Она избавит их от необходимости названивать по сотовому телефону родным и знакомым и выяснять, как проехать в то или иное место. Важно отметить, что, несмотря на некоторые недостатки в работе программного обеспечения, система, будьте уверены, приведет вас к финишу без посторонней помощи.

Автомобильная спутниковая система навигации многофункциональна. Вы можете использовать КПК как компонент системы для выбора и сопровождения движения по маршруту или как обычный компьютер (документы, адреса, Интернет и т. д.). Навигатор ом также можно пользоваться отдельно от системы. Он пригодится, например, в поездке за грибами. Вы оставляете автомобиль на дороге или на опушке леса, фиксируете на приемнике его координаты и идете в лес, прихватив приемник с собой. Он отслеживает ваше перемещение и по вашей команде показывает на экране обратный маршрут. Навигатор выведет вас на то же место с точностью до 3-5 метров. А если вы найдете в лесу поляну с белыми грибами, вновь сделайте отметку в приемнике. В следующий раз, пусть даже через год, вы отыщите это место без труда — возможностей масса.

По мере развития автомобильных навигационных систем совершенствуется и такая их функция, как наблюдение за подвижными объектами и их поиск. Что это дает? Приведем пример не самый приятный, но актуальный. У вас угоняют автомобиль, оборудованный навигационной системой и сотовым телефоном. Срабатывает штатная противоугонная сигнализация, по сотовому телефону сигнал передается на пульт диспетчера. Туда же от системы навигации постоянно поступает информация о местонахождении автомобиля. Диспетчер незамедлительно вызывает спецподразделение перехвата и прямо с пульта включает в автомобиле дополнительные противоугонные системы (если они, конечно, есть): блокировку двигателя, коробки перемены передач, запирание дверей, автономную сирену. Помимо этого диспетчер может оперативно корректировать маршрут движения группы перехвата и даже передавать информацию с угнанного автомобиля на навигационную аппаратуру в машине преследователей.

В заключение хочется развеять некоторые слухи вокруг навигаторов и навигационных систем.

Во-первых, вопреки сложившемуся мнению навигаторы ничего не излучают в эфир, а работают только на прием как радиоприемник. В отличие от обычного радиоприемника навигатор может одновременно принимать сигналы 12 спутников, производить вычисления и отображать на экране их результаты.

Во-вторых, за использование навигационного оборудования не взимается абонентская плата. Один раз заплатив, вы можете пользоваться им сколько хотите.

В-третьих, навигаторы не так дороги, как о них говорят. В связи с появлением дешевой элементной базы и эффективных схемотехнических решений, реализующих большинство функций системы спутниковой навигации, цены на навигаторы резко снижаются.

В экономически развитых странах спутниковые навигаторы не только устанавливают в самолетах, на яхтах и в автомобилях, но и встраивают в детские игрушки, сотовые телефоны, велосипеды, ошейники домашних животных, берут с собой на прогулки, в путешествия и даже используют в сельском хозяйстве для посадки растений в точно определенное место. Нет сомнения, что в скором времени и в России спутниковые навигационные системы найдут самое широкое применение, и каждый автолюбитель сможет позволить себе такую необходимую «роскошь».

История навигаторов / Box Overview corporate blog / Habr

Когда-то люди ориентировались по звездам. Сейчас все гораздо проще — достаточно достать из кармана телефон, вбить в яндекс.карты нужный адрес и они проложат маршрут. Или включить навигатор в авто. Или посмотреть на «умные часы» — способов много. Но знали ли вы, как выглядели первые навигаторы? В посте — краткая история навигаторов: от механического наручного устройства до проекторов в шлеме.

Первые шаги

Первый навигатор появился в 1920 году. В комплекте к устройству Plus Fours Routefinder, похожему на часы, шли карты. Крутить их нужно было вручную.

Нужно было добавить это устройство в Историю умных часов. Ведь пройдет всего 90 лет, и функцию навигатора будут выполнять часы вроде Pebble.

Навигатор следующего поколения, Iter-Auto, появился в 1930-м. Основные его отличия от Plus Fours Routefinder состояли в автоматическом прокручивании карты — при этом скорость, с которой механизм это делал, зависела от скорости автомобиля. Но стоило свернуть с дороги — как водителю приходилось доставать карты, искать нужную, устанавливать её в навигатор и искать своё текущее местоположение.

Реклама Iter-Auto.

General Motors в 1966 году выпустила «Driver Aid Information and Routing». Система была призвана ассистировать водителя и брать на себя часть функций водителя, чтобы он мог сосредоточиться, собственно, на вождении. Среди полезных функций — возможность позвонить по радиотелефону в аварийную или справочную службы. Пресс-релиз от 1 февраля 1967 года. В качестве носителей информации использовались перфорированные карты: по ним навигатор ориентировался и сообщал об ограничении скорости, направлении и других важных факторах.

В космос!

В 1957 году в Советском Союзе отправили в космос первый искусственный спутник Земли. Американские учёные при этом наблюдали сигнал, исходящий от спутника и обнаружили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при отдалении. Поэтому, зная свои координаты, можно выяснить положение и скорость спутника, и, зная положение спутника, можно определить собственную скорость и координаты. Технология глобальной спутниковой навигации: какие бывают системы, параметры и функции.

В 1974 году идея спутниковой навигации была реализована, и в США запустили первый из 24 GPS-спутников, необходимых для покрытия всей Земли. Последний из них запустили в 1994 году. На данный момент этих спутников 32. Как видны спутники из одной точки:

Этот спутник не запустили, он в музее в Сан-Диего.

Официально систему ГЛОНАСС начали разрабатывать в СССР в 1976 году, но только в 1984 запустили первые два спутника. На фото — спутник ГЛОНАСС второго поколения. Для полного покрытия Земли также требуется 24 спутника.

Для военных и гражданских

Первый GPS-приёмник, разработанный для вооруженных сил США, был двухместным и с колёсами. Весил около 122 килограммов. В 1983 году было принято решение о создании гражданской системы GPS — после того, как сбили пролетающий над СССР самолёт компании Korean Airline.

В 1985 в США уже появляется первый массовый навигатор — The Etak Navigator. Изображение на дисплее — приятного зелёного цвета. Музыку и фильмы на нем, конечно, смотреть было нельзя, но со своей работой он справлялся. Карты для него хранились на кассетах.

В 1991 году The Etak Navigator засветился в фильме «Сплошные неприятности» (Nothing But Trouble). В кадре — собственно, он и нога Деми Мур.

Как ГЛОНАСС, так и GPS изначально разрабатывались для военных целей. На фото — часть приборной панели вертолёта Black Hawk с GPS навигатором, начало 1990-х.

Январь или февраль 1991 года, операция «Буря в пустыне». GPS-навигатор, установленный в Хаммере.

Первый приёмник, рассчитанный на работу и с ГЛОНАСС, и с GPS одновременно, был выпущен в 1995 году компанией Ashtech. Он не был предназначен для массового рынка.

А спустя пять лет на рынке появляется первый смартфон с GPS — это Benefon ESC. Он был доступен массовому потребителю.

Первый смартфон, оборудованный ГЛОНАСС приёмником, поступил в продажу в 2011 году — МТС 945.

Сегодня

На данный момент роль навигатора могут выполнять не только специальные гаджеты, но смартфоны и разнообразные носимые устройства — часы и очки. Например, Google Glass позволяют водителю не отвлекаться от дороги.

Возвращаясь к часам — приложение для Pebble позволяет отображать подсказки о том, куда дальше ехать, прямо на наручных часах. Это один из 10 вариантов применения этого гаджета. Работают они совместно с запущенным на смартфоне приложением.

Штатными навигаторами часто оснащают автомобили прямо на заводе — даже российские производители авто это делают.

Но гораздо интереснее, конечно, устройства, приобретаемые дополнительно. Например, навигатор Garmin HUD оснащен проектором — водитель видит направление следующего поворота в виде стрелки на лобовом стекле автомобиля. Устройство синхронизируется со смартфоном на iOS или Android и использует запущенное на нем программное обеспечение. И получает пробки с него через Bluetooth.

Мотоциклисты тоже пользуются навигаторами, что сопряжено с рядом неудобств: во время вождения в шлеме не очень удобно наклонять голову к навигатору — это раз, приходится останавливаться, чтобы вбить адрес — это два. Поэтому среди носимых устройств с навигацией можно отметить мотоциклетный шлем NUVIZ — он нужен для того, чтобы повысить безопасность. Проект уже получил достаточную сумму на Kickstarter.

Программное обеспечение девайса позволит даже объехать непогоду, что для двухколесного транспорта является ощутимым бонусом.

В России подобный проект разрабатывается уже пять лет — это LiveMap для байкеров, мотоциклетный шлем с GPS навигатором. Сейчас можно сделать предзаказ на сайте — за 1500 долларов, а когда он появится в продаже — цена составит уже 2000.

Это интересно:
Подключенный Volvo на MWC 2014
История умных часов
История персональных компьютеров в рекламе. Часть 3: 1990-е