Автомобильная навигационная система - устройство, функции

«А еще там есть навигатор!». Этот известный рекламный слоган, представляющий навигационную систему одним из главных достоинств современного автомобиля, отчасти верен. За последние несколько лет автомобильный навигатор из дорогой игрушки превратился в надежного помощника водителя.

Автомобильная навигационная система предназначена для определения положения транспортного средства, выбора и сопровождения маршрута движения. Первый автомобильный навигатор был представлен в 1981 году компанией Alpine.

Различают несколько видов автомобильных навигационных систем: штатная, мобильная, а также навигационное программное обеспечение портативных компьютеров и смартфонов. Перечисленные виды навигационных систем имеют свои преимущества и недостатки. Они различаются по конструкции, реализуемым функциям, цене.

Штатная навигационная система устанавливается на заводе-изготовителе автомобиля и, как правило, является частью мультимедийной системы. В штатное место могут устанавливаться совместимые навигационные системы других производителей.

Мобильная навигационная система представляет собой портативное автономное навигационное устройство, которое приобретается отдельно и устанавливается на лобовом стекле или приборной панели. Под термином «автомобильный навигатор» обычно понимается именно мобильная навигационная система.

В качестве автомобильного навигатора могут быть использованы портативный компьютер, смартфон и даже обычные модели мобильных телефонов, если в них установлены соответствующие навигационные программы.

Устройство автомобильной навигационной системы

По своей сути автомобильная навигационная система является персональным компьютером со всеми его атрибутами: материнской платой, центральным процессором, оперативной памятью, постоянной памятью, жестким диском, устройствами ввода и вывода информации, приводами для подключения внешних источников данных.

Особенностью устройства автомобильного навигатора является наличие навигационного процессора (чипсета GPS-приемника). В ряде конструкций навигаторов навигационный процессор объединен с центральным процессором. Помимо перечисленных элементов в состав автомобильной навигационной системы могут быть включены модуль GPRS, Bluetooth, радиоприемник и др. компоненты.

Прием сигналов от навигационных спутников обеспечивает антенна. В штатной навигационной системе используется внешняя антенна, которая устанавливается на крыше автомобиля. Мобильный навигатор, как и смартфон, оснащен встроенной антенной.

Для ввода и вывода информации применяется сенсорный дисплей, который отличается быстродействием, многофункциональностью и низким энергопотреблением. В штатной навигационной системе для вывода информации может использоваться проекционный дисплей.

Питание штатной навигационной системы осуществляется от бортовой сети автомобиля. Мобильный навигатор запитан от собственного аккумулятора. Зарядка аккумулятора производится также от бортовой сети.

Программное обеспечение автомобильной навигационной системы включает операционную систему, навигационную программу, другие прикладные программы (офисные приложения, мультимедиа проигрыватель, игры, программы для чтения электронных книг и др.).

Операционная система соединяет аппаратную часть навигатора («железо») с прикладной программой. В качестве операционной системы используются программы Windows CE, Windows Mobile, Android, iOS и др.

Функциональную основу навигационной системы составляет навигационная программа. В автомобильных навигационных системах применяется множество навигационных программ, отличающихся друг от друга интерфейсом, функциональностью, степенью быстродействия и унификации. В штатных навигаторах используются в основном собственные разработки навигационных программ.

Для мобильных навигаторов, КПК и смартфонов созданы отечественные навигационные программы Навител, Автоспутник, CityGuide, ПроГород и ряд других. Из зарубежных программ необходимо отметить популярную программу iGo. Программа iGo также используется в штатных навигационных системах корейских автомобилей Hyundai, Kia, SsangYong. В мобильных навигаторах, КПК, смартфонах может быть установлено несколько навигационных программ, что значительно расширяет возможности навигационной системы.

Навигационная программа построена на электронной карте. В автомобильных навигаторах используются в основном векторные электронные карты, поддерживающие маршрутизацию. Векторная карта включает множество объектов с их географическими координатами.

Если в планах перемещение на автомобиле по бездорожью, то вам необходима навигационная программа с растровой картой. В отличие от векторной растровая карта представляет собой изображение местности (перенесенная бумажная карта или спутниковая фотография), привязанное к географическим координатам.

Ведущими мировыми разработчиками электронных карт являются компании TeleAtlas и Navteq, но карты от этих производителей пока имеют недостаточное покрытие территории России. По этой причине многие российские разработчики навигационных программ (Навител, ПроГород, СитиГид) используют собственные электронные карты.

Функции автомобильной навигационной системы

В современном автомобильном навигаторе реализовано множество функций, основными из которых являются:

• определение положения;
• ввод пункта назначения;
• расчет маршрута;
• сопровождение по маршруту.

Определение положения (позиционирование) автомобиля осуществляется по сигналам навигационных спутников. Для того чтобы определить положение (широту и долготу) автомобиля на местности нужно принять сигналы минимум 3-х спутников. Сигнал от 4-го спутника позволяет еще определить еще и высоту над уровнем моря. При получении сигналов GPS-приемник вычисляет расстояние до каждого спутника, на основании которого определяются пространственные координаты автомобиля.

В мире функционирует две спутниковых навигационных системы: американская Navstar GPS (глобальная система позиционирования) и российская ГЛОНАСС (глобальная навигационная спутниковая система). Система ГЛОНАСС немного отстает от GPS по количеству спутников и точности определения положения. В настоящее время точность позиционирования системы GPS составляет 2-4 м, ГЛОНАСС – 3-6 м. Наибольшую точность (2-3 м) дает совместное использование GPS и ГЛОНАСС, которое реализовано в ряде мобильных навигаторов.

При определенных условиях (движение в городе, тоннеле) получение сигналов от спутников становится проблематичным. В штатной навигационной системе для позиционирования в условиях плохого сигнала используются датчики угловой скорости колес системы ABS и датчики продольного и поперечного ускорения системы ESP. С помощью датчиков оценивается скорость и направление движения.

В мобильных системах данную функцию выполняет навигационная программа. При потере сигнала система считает, что автомобиль движется по заданному маршруту с постоянной скоростью.

Ввод пункта назначения в навигационной системе осуществляется несколькими способами: по адресу, по названию (точки интереса, POI), по координатам и непосредственно точкой на карте. В ряде штатных и мобильных навигационных систем реализован голосовой ввод пункта назначения.

После ввода пункта назначения система производит расчет маршрута с учетом множества факторов (улицы с односторонним движением, мосты, тупики и др.). В ряде штатных навигационных систем предлагается несколько вариантов маршрута, рассчитанных по различным критериям (расстояние, время, деньги). Например, короткий маршрут будет состоять из возможно более коротких участков и не учитывать ограничения скорости. Быстрый маршрут строится с учетом класса дороги (магистраль, федеральная трасса, городская улица) и ограничений скорости на этих дорогах. Экономичный маршрут учитывает и расстояние и время. Времени, при этом, отдается предпочтение.

Но все эти маршруты не учитывают текущую ситуацию на дороге (пробки, аварии, ремонт и др.). Поэтому наибольшим спросом у автомобилистов пользуются навигационные системы, предлагающие динамический расчет маршрута с учетом дорожной обстановки. Информация о дорожной обстановке в режиме реального времени может передаваться двумя способами: по радиосвязи и интернет.

На радиосвязи построен канал сообщений о ситуации на дороге TMC (Traffic Message Channel). По каналу TMC информация передается в виде закодированных сигналов. В России канал сообщений о ситуации на дорогах развит недостаточно. TMC используется в штатных навигационных системах автомобилей Volvo, Land Rover, Honda и мобильных навигаторах Alpine, Garmin.

Альтернативой каналу TMC является передача информации о дорожной ситуации по интернет-каналу. Данную технологию использует большинство мобильных навигаторов, КПК и смартфонов. С мобильного навигатора выход в интернет может быть организован двумя способами: с помощью GPRS-модуля и SIM-карты, через мобильный телефон по каналу Bluetooth.

Информация о дорожной ситуации поступает из разных источников сети интернет. Программа Навител имеет собственный сервис «Навител. Пробки». Свою систему загруженности дорог по полосам предлагает навигационная программа СитиГид. В других программах используется известный сервис «Яндекс. Пробки».

Необходимо отметить, что штатные навигационные системы, как правило, не имеют связи с сетью интернет, а если и имеют, то этот канал не используется для получения информации о дорожной ситуации. Исключение составляет новейшая система RTTI (Real Time Traffic Information) от BMW, построенная на основе сотовой связи и получающая информацию в рамках системы TPEG (Transport Protocol Expert Group).

Сопровождение по маршруту реализуется с помощью визуальных и голосовых указаний. Указания выдаются последовательно от перекрестка к перекрестку. В разных навигационных программах функция сопровождения по маршруту реализована приблизительно одинаково, где-то чуть лучше, где-то чуть хуже. Есть и серьезные отличия. Например, в навигационной программе Прогород работает сервис Junction View, который при приближении к перекресткам и сложным развязкам предлагает реалистичную картинку-подсказку с указанием направления движения.

Материалы: http://systemsauto.ru/another/automotive-navigation-system.html

Как вы думаете, сколько сегодня спутников находится на орбите, чтобы обеспечить работу навигационных систем? Ответ: на орбите Земли сегодня действует 90 навигационных спутников и планируется, что всего их будет 132. Пока преобладают американские спутники GPS – их 32. Оно и понятно, ведь именно американцы стали родоначальниками навигации по спутникам и развивают свою сеть аж с 1974 года, в связи с чем сегодня практически все навигационные системы в первую очередь взаимодействуют именно с ними. Точность позиционирования по ним довольно велика, что обеспечивает необходимую привязку к местности. Впрочем, есть у этой системы и один недостаток. Дело в том, что в первую очередь GPS создавалась как система для военных, поэтому при определенных условиях доступ к ним может быть прекращен одной лишь командой с военной базы Шривер. Именно это и сподвигло другие страны обзавестись своими спутниками.

Следующей по мощности группировки спутников пока считается Россия. Запуск системы был осуществлен в 1993 году, и на сегодня спутниковая система ГЛОНАСС насчитывает 24 действующих спутника, что подтолкнуло производителей автомобильных навигационных систем работать и с ними. Спутники ГЛОНАСС также принадлежат Министерству обороны, и если что…

На третьем месте сегодня система Beidou. Несмотря на то, что она была запущена в 2000 году, сейчас китайцы уже используют 20 спутников, а всего их будет 35, и тогда она, как и GPS и ГЛОНАСС, будет признана глобальной. Кстати, китайская Beidou активно сотрудничает с российской ГЛОНАСС.

Четвертой по количеству спутников можно считать европейскую систему Galileo. Пока на орбите находится 10 спутников, однако планируется, что к концу 2020 года их будет 30. Особенность системы в том, что она будет способна обеспечивать недоступную пока на сегодня точность позиционирования до 10 см, правда только над Европой.

Не хочет упускать свои выгоды от использования спутников и Индия. Сегодня на орбите висит 4 их спутника. В ближайшей перспективе они планируют подвесить еще 3, и тогда IRNSS обеспечит довольно качественное позиционирование над Индией, Пакистаном и Афганистаном.

А позади планеты всей плетутся японцы со своей QZSS. Пока на орбите висит 1 спутник, до конца 2017 года их должно стать 4. Основной их задачей будет обеспечение работоспособности мобильных приложений и мониторинг транспорта в азиатском регионе.

Если говорить о навигационных системах для автомобилей, то они появились, как ни странно, еще задолго до того, как человек услышал сигнал от первого спутника земли. Первый автомобильный навигатор датируется 1930 годом.

В некое устройство, отдаленно напоминающее сегодняшние навигаторы, загружался рулон с картами соответствующей местности, и посредством механического привода от колес он прокручивался пропорционально скорости автомобиля, показывая тем самым на экране место пребывания. Доехав до нужного поворота, автолюбитель извлекал уже ненужный рулон и вместо него вставлял следующий, соответствующий направлению движения.

Мороки с ним, конечно, хватало, но именно это устройство от компании Iteravto стало прародителем всех нынешних навигаторов.

Несмотря на то, что в 1981 году на орбите земли уже работало несколько навигационных спутников, все же очередным автомобильным навигационным прибором был не спутниковый навигатор, а гироскопический.

Компания Honda стала первой, предложив свой Gyrocator как опцию. Созданный совместно с компанией Alpine, навигатор вычислял местоположение автомобиля на карте с помощью гироскопических датчиков, продвигая заранее выбранную и установленную карту вверх или вниз и показывая положение автомобиля на мониторе светящейся точкой.

Естественно, каждую карту нужно было предварительно привязать к местности и выставить место своего положения в центре монитора. Стоила эта опция по тем временам чуть ли не четверть цены автомобиля.

Бумом развития штатных навигационных систем можно считать начало нашего века. Именно с приходом новых технологий удалось существенно снизить стоимость комплектующих для производства приемников спутникового сигнала и тем самым перевести навигационные системы из ранга «не для всех» в ранг «для каждого».

Сегодня похвастать штатной навигационной системой может как автомобиль премиум-класса, так и бюджетная иномарка. Как правило, все системы интегрированы в так называемые мультимедийные комплексы, основной задачей которых изначально было лишь развлечь водителя в дальней дороге музыкой. Позже к ним «прикрутили» возможность проигрывать не только аудио-, но и видеофайлы. Были системы, которые могли похвастать и наличием TV-тюнера. Однако пределом мечтаний была именно навигация, и она пришла. Автопроизводители наперебой нахваливали каждый свою навигационную систему, свойственную именно их бренду.

Кто-то первым показал маршрут с высоты птичьего полета, а кто-то хвастался возможностью отслеживать пробки без интернет-трафика. Тем не менее сегодня тенденция такова, что разработанные под конкретный автомобильный бренд навигационные системы, как бы ни были они хороши или плохи, уходят в прошлое. Зачем выдумывать нечто, если уже есть готовое, решили автопроизводители и все чаще и чаще устанавливают на автомобили навигационные системы, завязанные на программное обеспечение компаний, занимающихся исключительно навигацией. Именно поэтому Navitel, СитиГИД или Garmin сегодня можно встретить как штатную навигационную систему во многих автомобилях. Со временем автолюбители все чаще стали отдавать предпочтение интерактивным навигационным системам, таким как «Яндекс навигатор» или «Гугл мэпс». Оно и понятно: актуальные карты и постоянный мониторинг трафика очень облегчают жизнь автолюбителям, особенно в мегаполисах. А зачем тогда предварительно ставить навигационные системы в автомобиль, если они есть почитай у каждого в кармане в виде предустановленного софта на смартфоне? Об этом же задумались и автопроизводители и придумали нечто, позволяющее без труда контролировать приложения со смартфонов непосредственно на мониторе штатной автомобильной мультимедиасистемы.

Большинство сегодняшних смартфонов работают под управлением операционных систем Android и iOS. Именно с ними и решили подружить автопроизводители свои мультимедийные устройства. В итоге уже появились автомобили, поддерживающие возможность переносить на экраны штатных систем автомобилей «зеркала» экранов смартфона со всеми вытекающими из этого приятными последствиями. Какими? Во-первых, теперь нет необходимости привыкать к работе той или иной навигационной системы. «Яндекс карты», Google Maps, Navitel или СитиГИД в полном объеме отражаются на экране штатного монитора. Маршрут можно проложить, будучи еще дома или на работе, а позже воспользоваться им, как только вы сконнектите смартфон с автомобилем. Во-вторых, помимо работы с привычными встроенными навигационными системами, вы можете, также не отрываясь от руля, пользоваться и иными приложениями, будь то телефонная книга и СМС. Или, к примеру, просматривать комментарии к вашим постам в соцсетях. Да мало ли что еще можно делать со смартфона – он ваше все, и это все теперь доступно на большом и удобном экране.

Именно благодаря системам Apple CarPlay и Android Auto это отчасти стало возможно. Но почему отчасти? Дело в том, что пока признать эти системы работающими на все сто процентов нельзя. Не все функции доступны, а те, что есть, работают не так, как хотелось бы в идеале.

Куда больших успехов на этом поприще достигла компания MirrorLink, но штатно она ставится далеко не в каждый автомобиль. Да и не каждый смартфон готов работать с этой системой – придется покупать именно ту модель, которая поддерживает это сопряжение.

И все же, так или иначе, но именно за такими системами будущее, и очень хорошо, что автопроизводители это понимают. Осталось придумать такую систему, которая не позволит вам забыть смартфон дома или на работе. В противном случае останетесь и без навигации, и без музыки, и без соцсетей. А последнее для кого-то может быть смерти подобно.

почему Renault Duster — лучший внедорожник

45 моделей сезона 2017-2018 с шипами и без

Материалы: http://5koleso.ru/articles/obzory/shtatnaya-avtomobilnaya-navigaciya-istoriya-i-perspektivy

Мое первое знакомство с автомобильными навигационными системами произошло несколько лет назад, когда я училась на предпоследнем курсе политехнического института. В те времена рядом со мной за партой сидел студент-отличник, в дальнейшем получивший красный диплом, а в настоящее время работающий программистом в компании Sony в Нью-Йорке. Этот студент во время лекций по истории мировой культуры рассказывал мне про свое техническое изобретение, которое состояло из компьютера с электронной картой улиц, датчиков, регистрирующих повороты и подсчитывающих пройденное автомобилем расстояние, и еще пары-тройки мелких измерительных приборов, призванных обеспечивать входные данные для хитроумной программки, вычисляющей координаты автомобиля и наносящей его местоположение на карту в виде большой белой точки. Мой сосед по парте даже предлагал мне объединить наши усилия и смастерить опытный образец системы, чтобы затем продать ее Запорожскому автомобильному заводу (надо полагать, для оснащения “запорожцев” этими самыми приспособлениями). “Вот хочешь ты доехать из Харькова до Зеленограда, - говорил он, - а карта тебе покажет, куда ехать и где поворачивать”. Я отказалась и сейчас об этом сожалею, потому что современные автомобильные навигационные системы (АНС) представляют собой именно то, что в свое время предлагал делать мой сокурсник, за исключением такого компонента, как GPS (Global Positioning System), о котором он в ту пору еще не знал. Символично, что в самом первом номере журнала “ГИС-Обозрение”, вышедшем в 1994 г., автомобильным навигационным системам посвящено целых две новости. Первая из них гласила: “Sony Electronics начала распространение бортовой автомобильной навигационной системы GPX-1. Она включает GPS-приемник, пятидюймовый экран и цифровую дорожную картографическую систему фирмы Etak на CD-ROM. Может использоваться при определении местонахождения (навигации) и планировании маршрута”. Вторая была посвящена подписанию соглашения между Etak, Tele-Atlas Int. и Robert Bosch GmbH о совместной разработке цифровых карт автодорожной и уличной сети для Западной Европы. Другими словами, автомобильные навигационные системы известны довольно давно: идеи о них начали витать в воздухе, как только появились компьютеры, размеры которых позволяли перемещать их на транспортных средствах, конкретные же очертания подобные системы приняли с момента возникновения глобальной навигационной системы NAVSTAR, позволившей с помощью DGPS определять координаты любого объекта на земной поверхности с точностью до 2 - 3 метров.

Европа, Япония, Америка.

Японцы признают, что концепция автомобильной навигационной системы зародилась в Европе, от которой Япония, несмотря на очевидный прогресс в этой области, отставала вплоть до 1996 г. В то же время США отставали и от Европы, и от Японии: в то время как европейские и японские производители автомобилей наперебой оснащали свои продукты автомобильными навигационными системами и конкуренция на обоих рынках была весьма жесткой, американцы занимали осторожно-наблюдательную позицию, и Oldsmobile была чуть ли не единственной американской компанией, ставившей на модель 88 LSS автомобильную навигационную систему Zexel Guide-Star AVL. Объясняется это тем, что в Америке очень много хороших дорог и сравнительно небольшая плотность автомобилей, на скорость и безопасность перемещения влияют почти исключительно трафик и погодные условия - как следствие, всплеск интереса к автомобильным навигационным системам в Америке наметился только в середине прошлого года, когда появилась возможность получать карты трафика и погоды для любого региона США в режиме реального времени для планирования маршрута.

К середине 90-х годов определились основные игроки рынка АНС - ими стали европейские компании Bosch, Philips, Blaupunkt и японские Etak, Sony, Alpine и Pioneer. Как видно из списка, среди них не было фирм, разрабатывающих программное обеспечение, ГИС-компаний и гигантов автомобилестроения, а первые места заняли традиционные производители автомагнитол (причем это положение сохраняется и по сей день). Таким образом, автомобильные навигационные системы были приравнены к приемникам, магнитофонам, пылесосам и стиральным машинам. Другими словами, АНС - это бытовой прибор, а вовсе не продукт индустрии ИТ, как ни удивительно подобное звучит. Кстати, в англоязычной литературе автомобильные навигационные системы называют либо Auto-Pilot System (APS), либо Automatic Vehicle Locator (AVL), либо Car Navigation System. Сокращать последнее словосочетание почему-то не принято, хотя на сегодняшний день, по моим наблюдениям, оно наиболее употребительно. Потребности в картах, представляющих собой ключевой компонент каждой автомобильной навигационной системы, в Европе обеспечивались двумя группами компаний - консорциумом European Geographic Technologies (EGT), который возглавляла американская корпорация Navigation Technology, и альянсом, образованным компаниями Tele-Atlas и Robert Bosch (позже к ним присоединилась американская фирма японского происхождения Etak, о чем и сообщала новость номер два, процитированная выше). Первая группа выпускала навигационные карты Philips, вторая - Bosch. Обе работали сверхурочно, изо всех сил пытаясь покрыть картами как можно большее географическое пространство Европы. В те годы BMW устанавливала на свои автомобили навигационную систему Philips Carin, а Mercedes - Bosch Auto-Pilot System (на машины S-класса). Было подсчитано, что использование АНС в Европе экономит 50% времени, необходимого на то, чтобы добраться из точки A в точку B, особенно если эти точки находятся в разных странах.

Известная производством автомагнитол и кофемолок Япония в то время тоже активно рвалась вперед. Особенность развития автомобильных навигационных систем в Стране восходящего солнца заключалась в том, что эти разработки не были целиком сосредоточены в руках частных компаний, но поддерживались государством. Первой ласточкой интеллектуальных транспортных систем (к которым относится и АНС) в Японии стал проект “Полнофункциональная система управления автомобилем” (Comprehensive Automobile Control System - CACS), разрабатывавшийся Министерством международной торговли и промышленности Японии в период с 1973 по 1978 год, оценивался в 73 млн. долл. и заложил основы дальнейшего развития подобных продуктов. По его окончании некоторые наработки были использованы Министерством строительства Японии в проекте “Система автомобильной коммуникации на дорогах” (Road Automobile Communication System - RACS) и полицией страны для управления трафиком и обеспечения связи между полицейскими машинами. Позднее результаты проведенной работы были интегрированы в рамках “Системы автомобильной информации и связи” (Vehicle Information and Communication System - VICS), обеспечивающей водителя информацией о трафике на дорогах и планирующей оптимальный маршрут. Система стала доступной для потребителей в апреле 1996 г. К тому времени Япония имела на дорогах 67 млн. автомобилей, и эта поистине безграничная толпа потенциальных потребителей провоцировала яростную конкуренцию за место под солнцем. Как и любая конкурентная борьба, она приводила к снижению цен и появлению технических и технологических инноваций.

Автомобильная навигационная система Bosh Blaupunkt Travel pilot

Одной из причин бурного развития автомобильных навигационных систем в Японии и внимания государства к этой отрасли является то, что проблемы дорожного движения в этой стране не могут быть решены лишь путем улучшения автодорог и увеличения их числа, поскольку земля здесь очень дорога, а строительство требует значительного времени. По мнению японцев, оптимизация маршрута каждого автомобиля будет способствовать снижению усталости водителей и в конечном итоге - уменьшению количества аварий и дорожно-транспортных происшествий. Дополнительным преимуществом может быть более эффективное использование топлива (а это также больная тема в бедной ресурсами Японии) и улучшение экологической ситуации. Осознав, что АНС могут сыграть значительную роль в решении всех этих проблем, Япония начала их активное, всячески поддерживаемое государством внедрение, и к 1997 г. в стране было продано более 1 млн. автомобильных навигационных систем. По данным компании Matsushita Electric, годовая емкость рынка АНС составила 460 тыс. систем в 1997 - 1998 гг. и 500 тыс. в 1998 - 1999-м (прогноз на 1999 - 2000 гг. - 600 тыс. систем).

Типичная автомобильная навигационная система состоит из компьютера с CD-ROM или DVD, цветного жидкокристаллического дисплея, GPS-приемника, датчика пройденного расстояния и гироскопа. Многие АНС могут также принимать телевизионные сигналы и проигрывать музыкальные компакт-диски.

Основные функции этих продуктов заключаются в определении положения автомашины и руководстве водителем на маршруте. Последнее включает обеспечение водителя картой, вычисление расстояния и пути к месту назначения, определение и отражение на карте оптимальных маршрутов, голосовые указания и показ на дисплее поворотов и перекрестков.

На базе классификации известного японского специалиста доктора Д. К. Каханера (D. K. Kahaner), автора труда “ATIP96.049: Car Navigation System Activities in Japan”, выделяют пять поколений АНС.

- Нулевое - еще не автомобильные навигационные системы в современном понимании, а лишь воплощение первых идей и зачатков технологий. Нулевое поколение АНС использовало носители на магнитных лентах для записи карт. Сами карты были очень приблизительными и покрывали небольшие территории.

- Первое (1987 г.) - “традиционная” навигация. Отличается от предыдущего поколения тем, что в качестве носителя картографической информации в нем стали использовать CD-ROM; положение автомобиля на карте, которое в нулевом поколении навигационных систем нужно было определять путем внимательного изучения пейзажа за окном, теперь определялось с помощью датчиков - геомагнитного сенсорного устройства, датчика скорости и гироскопа; качество карт также улучшилось.

- Второе (1988 г.) - “традиционная” навигация с обратной связью. В навигационных системах этого поколения появилась возможность поиска пункта назначения (Map Matching), выдачи голосовых инструкций водителю и дополнительной информации о гостиницах и заправках.

- Третье (1990 г.) - “гибридная навигация”. В качестве инструмента определения местоположения автомобиля помимо датчиков стали использовать GPS. К информации, учитываемой при планировании маршрута, добавилась информация о трафике и о погодных условиях, включая прогноз погоды.

- Четвертое (1998 - 1999 гг.) - навигация “new age” (“новое поколение”). В последнее время появилось множество новинок, выводящих автомобильные навигационные системы на более высокий технологический уровень: это подкачка дополнительных карт через Интернет; возможность управлять автомобилем с помощью голоса; использование DVD в качестве носителя картографической информации.

Существует два типа автомобильных навигационных систем для руководства водителем на маршруте: с демонстрацией карты и без оной. Исследования по некартографическим, “слепым” системам более активно проводятся в Европе и Америке, где разглядывание карты во время движения автомобиля считается опасным. В Японии же полагают, что если выбор маршрута осуществляется системой качественно, то для того, чтобы привести машину к месту назначения, обычно не требуется частой демонстрации простых карт. Несколько лет назад я слышала про автомобиль, в котором карта с маршрутом проецировалась прямо на лобовое стекло подобно системе наведения в истребителях, но мне не удалось пока найти документальных подтверждений существования таких систем. “Слепые” АНС с голосовым управлением более распространены в Европе и Америке, чем в Японии.

Автомобильная навигационная система AVTC-505

Второй тип (ведение водителя по маршруту с показом детальных навигационных карт) требует наличия качественного дисплея, который показывает текущее положение автомобиля, место назначения, маршрут, направление к месту назначения и т. д. Вся эта информация накладывается на базовую карту местности с нанесенными на нее автодорогами и помогает водителю выбирать правильные повороты при движении. АНС этого типа широко распространены в Японии.

По методу позиционирования автомобиля современные автомобильные навигационные системы можно классифицировать следующим образом:

- навигация спутникового типа;

- навигация с помощью датчиков;

- гибридная навигация, использующая оба типа.

Спутниковая навигационная система, используя электронные карты, хранящиеся на CD-ROM или DVD, определяет местоположение на базе сигналов глобальной системы позиционирования NAVSTAR, которая была создана Министерством обороны США в 1970-х годах и представляет собой систему из 24 спутников, находящихся на шести круговых околоземных орбитах с периодом обращения 12 часов, и GPS-приемников. Орбиты спутников рассчитаны таким образом, чтобы с любой точки Земли в любое время суток было видно не менее четырех спутников. Каждый GPS-приемник, получая специальный навигационный сигнал, вычисляет расстояние до каждого из видимых спутников, измеряя время прохождения радиосигнала от спутника до приемника. После этого он путем триангуляции определяет свои пространственные координаты (широту, долготу и высоту над уровнем моря).

Так как система NAVSTAR изначально создавалась для военных целей, Министерством обороны США было разработано два кода (режима): военный и гражданский. GPS-приемник, использующий гражданский код, определяет координаты с точностью 100 метров. Более точному определению мешают многочисленные факторы, искажающие принимаемые данные: задержка радиосигналов при распространении в ионосфере и атмосфере, неточное измерение времени, переотражение радиосигналов от различных поверхностей. Кроме того, часть информации, получаемой гражданскими GPS-приемниками, искажается преднамеренно с целью предотвращения их использования в военных целях другими странами.

Возможность повышения точности определения координат связана с применением дифференциальных GPS (DGPS). Очевидно, что многие ошибки одинаковы для GPS-приемников, расположенных в пределах нескольких сотен километров друг от друга. Один из таких приемников, называемый опорной станцией, располагается в месте, координаты которого определены точно. Сравнивая известные координаты с измеренными, GPS-приемник вырабатывает поправки, и затем передает их по радиоканалу потребителям для уточнения своих координат.

Казалось бы, кому и зачем могут понадобиться датчики измерения пройденного автомобилем расстояния и гироскопы, если определить географические координаты любого объекта (а также его скорость, направление движения и многие другие параметры) не составляет особого труда. Проблема, однако, заключается в том, что для того, чтобы система работала, нужно иметь в зоне прямой видимости не менее трех спутников NAVSTAR одновременно - а в городах, застроенных высокими зданиями, это практически невозможно. Кроме того, сигнал, многократно отражаясь от стен и крыш домов, искажается. А в туннелях GPS вообще не работает. Но у спутниковой навигации есть свои преимущества: GPS легко установить на автомобиле, ошибки при ее использовании не накапливаются, DGPS обеспечивают высокую точность позиционирования и цена на GPS сейчас более чем приемлема.

Система определения местоположения автомобиля, основанная на применении датчиков, находит географические координаты по показаниям гироскопа, определяющего направление движения автомобиля и датчика расстояний, поэтому ошибки накапливаются. Таким образом, чем более длительный путь проделал автомобиль, тем больше вероятность значительной ошибки в определении координат и, следовательно, в руководстве водителем на маршруте. Гибридные системы используют оба типа позиционирования, что позволяет избежать большинства проблем.

Поставщики АНС: двухполюсный мир

Двумя крупнейшими поставщиками АНС в Японии являются Sony и Pioneer. В Европе, как уже было отмечено, разработкой, внедрением и продажей занимаются свои, европейские производители бытовой электроники. В США автомобильные навигационные системы в основном представлены американскими отделениями компаний Pioneer, Alpine и Etak, которая является подразделением Sony. Американцы интересуются главным образом трафиком, а Etak практически полностью монополизировала такую рыночную нишу, как обеспечение картами трафика в реальном времени всех штатов без исключения. Что не заняла Etak, поделили между собой Pioneer и Sony. Таким образом, рынок автомобильных навигационных систем поделен европейскими и японскими компаниями.

Как ни предрекали прорицатели середины 90-х годов скорое и резкое падение цен на АНС в мире, этого, конечно, не произошло, как не ожидается резкого падения цен, например, на холодильники и прочие бытовые приборы. Да, приборы-то улучшаются, но цена при этом меняется незначительно. Так и здесь. В 1996 г. АНС стоили от $2000 до $4000. В 2000 г. их стоимость колеблется около отметки $1990 и тенденций к значительному снижению не проявляет.

Декабрь 1999 г. ознаменовался несколькими крупнейшими событиями в индустрии автомобильных навигационных систем.

Во-первых, японская компания Pioneer выпустила в продажу навигационную систему AVIC-505, управляемую голосом и тем самым обеспечивающую пользователям максимально простой интерфейс управления системой: водитель может постоянно смотреть на дорогу, не отвлекаясь на ввод данных. AVIC-505 будет первой навигационной системой, использующей новый формат баз данных SDAL (Shared Data Access Library), разработанный компанией Navigation Technologies. Этот универсальный формат предназначен для хранения детальных карт сетей автомобильных дорог, графических атрибутов к этим картам и соответствующих дорожных объектов (например, заправочные станции, станции технического обслуживания, автомойки); таким образом, в области создания цифровых навигационных карт появился свой стандарт. Во-вторых, японская Matsushita начала использовать в качестве носителей картографических данных DVD. В-третьих, Etak, имеющая крепкие японские корни, обеспечила всю Америку картами трафика в режиме реального времени через Интернет.

Все это говорит о том, что автомобильные навигационные системы активно используют достижения индустрии ИТ и что первую скрипку в развитии подобных систем в настоящее время играют японские компании. В целом в этой области сложился двухполюсный мир - японцы с одной стороны и европейцы с другой. Американцев же вообще не видно, но их это и не волнует. Действительно, производство магнитофонов в США практически отсутствует, но это не мешает американцам иметь видеомагнитофоны - комплексов по поводу их азиатского происхождения никто не испытывает. Так и в области АНС.

Автомобильная навигация в России наталкивается на непреодолимые трудности, выставляемые законом о секретной информации: GPS с точностью выше 30 метров в России применять нельзя, карты 1 : 50 000 и более подробные считаются абсолютно секретными, а для навигационных целей нужны карты масштаба как минимум 1 : 25 000. Правда, все эти объективные трудности не мешают нам жить по принципу “язык до Киева доведет” и спрашивать прохожих, как проехать в библиотеку. С автором статьи можно связаться по адресу: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..

Комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарий.

Решения

Сборник статей «Как определить ценность Интернета вещей для бизнеса»

Сервис — это наше «все» в прошлом, настоящем и будущем!

HP SM соединяет лучшие практики с жизнью

Администрация Стрежевого подключает к корпоративному документальному серверу eDocLib муниципальные учреждения

Распределительная теплосетевая компания «ОмскРТС» внедрила СЭД «ДЕЛО» в первый месяц своей хозяйственной деятельности

Новости компаний

SAP и ERCIS разработали модель зрелости в области цифровой трансформации

«АйДи-Финансовые технологии» реализовала и внедрила решение класса Accounting Engine на базе продуктов Red Hat

Вышла третья редакция программы «1С-Рарус: Интеграция с телефонией (СофтФон)»

«БАРС Груп» усовершенствовала технологическую платформу Alpha BI

Новые отраслевые решения для производства мясной и рыбной продукции теперь на базе «1С:ERP»

Форум

Информационные системы для медучреждений: по следам отраслевой выстав…

МИС по методологии В. М. Тавровского зарегистрирована в Реестре отече…

Panasonic запускает TCO-калькулятор для расчета затрат бизнеса на ИТ

«Терн»: от BI к углубленной аналитике

Семь факторов развития цифровых платформ

Лидеры читательского рейтинга

Статьи

Записи в блогах

Панорама

и почему архитектура прокси является наиболее эффективной для веб-защиты Интернет является современным центром …

Рынок систем хранения данных на флэш-памяти быстро растет и переживает революционные времена. Одноуровневую …

Всё начиналось с крайне простых по сегодняшним меркам вещей. Сначала интернет …

Селфи-снимки стали неотъемлемой частью современной культуры. И потому покупатели, задумываясь о приобретении …

Основанная в 1981 г. компания АРС с самого начала своей истории активно развивала направления …

Материалы: http://www.itweek.ru/idea/article/detail.php?ID=53228