Автомобильная навигационная система
Автомобильная навигационная система — это часть системы управления автомобилем или надстройка стороннего производителя, используемая для определения направления в автомобиле. Обычно он использует устройство спутниковой навигации для получения данных о своем местоположении, которые затем сопоставляются с положением на дороге. При необходимости направления можно рассчитать маршрут. Информация о дорожном движении (перекрытых дорогах, пробках) может быть использована для корректировки маршрута.
расчет расстояния с использованием данных о расстоянии от датчиков, прикрепленных к трансмиссии , акселерометра , гироскопа и магнитометра Для большей надежности можно использовать , поскольку потеря сигнала GNSS и/или многолучевое распространение могут возникнуть из-за городских каньонов или туннелей .
Математически автомобильная навигация основана на задаче о кратчайшем пути в рамках теории графов , которая исследует, как определить путь, который лучше всего соответствует некоторым критериям (самый короткий, самый дешевый, самый быстрый и т. д.) между двумя точками в большой сети.
Автомобильные навигационные системы имеют решающее значение для развития беспилотных автомобилей . [1]
История [ править ]
Автомобильные навигационные системы представляют собой сочетание ряда разнообразных технологий, многие из которых были доступны в течение многих лет, но были слишком дорогими или недоступными. Прежде чем продукт стал коммерчески жизнеспособным, необходимо было преодолеть такие ограничения, как батареи, дисплей и вычислительная мощность. [2]
- 1961: Хидецугу Яги разработал беспроводную навигационную систему. Эта конструкция была еще примитивной и предназначалась для использования в военных целях.
- 1966: General Motors Research (GMR) работала над неспутниковой системой навигации и помощи под названием DAIR (Driver Aid, Information & Routing). После первоначальных испытаний GM обнаружила, что это не масштабируемый и не практичный способ оказания помощи в навигации. Однако спустя десятилетия эта концепция возродилась под названием OnStar (основана в 1996 году). [3]
- 1971: Навигация на основе компактной кассеты по заранее определенным маршрутам, инструкции будут читаться с последующим звуковым сигналом, который сообщит диспетчеру продолжить движение по кассете после достижения расстояния (обозначаемого звуковым сигналом). [4]
- Японии 1973: Министерство международной торговли и промышленности (MITI) и Fuji Heavy Industries спонсировали CATC (комплексный контроль автомобильного движения), японский исследовательский проект по автомобильным навигационным системам. [5]
- 1979: MITI учредила JSK (Ассоциацию электронных технологий для автомобильного движения и вождения) в Японии. [5]
- 1980: Электронный автоматический компас с новым механизмом на Toyota Crown .
- 1981: Более ранние исследования CATC привели к созданию первого поколения автомобильных навигационных систем японских компаний Honda , Nissan и Toyota . Они использовали технологию счисления пути . [5]
- 1981: Honda Electro Gyrocator стала первой коммерчески доступной автомобильной навигационной системой. Он использовал инерциальные навигационные системы, которые отслеживали пройденное расстояние, начальную точку и направление движения. [6] Это также был первый автомобиль с отображением карты. [5]
- 1981: Навигационный компьютер на Toyota Celica (NAVICOM). [7]
- 1983: «Этак» Основание компании . Она создала раннюю систему, которая использовала сопоставление карт для улучшения инструментов счисления пути. Цифровая картографическая информация хранилась на стандартных кассетах. [8]
- 1987: Toyota представила первую в мире компакт-диска навигационную систему на базе для Toyota Crown . [9]
- 1989: Грегг Хоу из Design Works USA применил навигационный компьютер Hunter Systems стоимостью 40 000 долларов США к концептуальному автомобилю Magna Torrero. Первоначально разработанная для определения местоположения гидрантов пожарных частей, эта система использовала как спутниковые сигналы, так и счисление пути, повышая общую точность системы из-за ограничений гражданской GPS. Эта система также может похвастаться монитором с цветным растровым сканированием, а не монохроматическим векторным дисплеем, используемым в предшественниках. [10] [11] [12]
- 1990: Mazda Eunos Cosmo стала первым серийным автомобилем со встроенной GPS -навигации. системой [13]
- 1991: General Motors заключила партнерское соглашение с Американской автомобильной ассоциацией, Министерством транспорта Флориды, а также с городом Орландо, чтобы создать TravTek (сокращение от Travel Technology), которая представляла собой компьютеризированную автомобильную навигационную систему. парк из 100 автомобилей Oldsmobile Toronados С помощью системы был развернут , 75 из которых можно было арендовать через офис Avis в международном аэропорту Орландо, а остальные 25 прошли испытания местными водителями. Компьютерная система была установлена в багажнике автомобиля со специальной антенной, установленной сзади и подключена к видеоэкрану в Oldsmobile Toronado (опция в стандартной комплектации Toronado) для отображения навигации. TravTek охватывал территорию площадью 12 000 квадратных миль в Орландо и его агломерациях, а также содержал списки ресторанов, отелей и достопримечательностей, одобренных AAA. [14]
- 1991: Toyota представила автомобильную GPS-навигацию на Toyota Soarer .
- 1991: Mitsubishi представила автомобильную навигацию GPS на Mitsubishi Debonair (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System). [15]
- 1992: Система GPS-навигации с голосовой поддержкой на Toyota Celsior .
- 1993: Австрийский канал ORF транслирует презентацию компании-разработчика программного обеспечения bitMAP и изобретения ее руководителя Вернера Либиха - электронной карты города, включающей названия улиц и номера домов, с использованием спутниковой навигационной системы. В том же году bitMAP посещает Comdex в Лас-Вегасе, но ему не удается должным образом себя зарекомендовать. [16] [17] [18]
- 1994: BMW 7 серии E38 — первая европейская модель с GPS-навигацией. Навигационная система была разработана совместно с компанией Philips (Philips CARIN). [19]
- 1995: Oldsmobile представила первую систему GPS-навигации, доступную для серийных автомобилей в США, под названием GuideStar. [20] Навигационная система была разработана совместно с компанией Zexel . Zexel заключила партнерское соглашение с Avis Car Rental , чтобы сделать систему широко доступной для прокатных автомобилей. Это предоставило многим представителям широкой публики США первую возможность использовать автомобильную навигацию.
- 1995: Устройство под названием «Мобильный помощник» или сокращенно MASS, произведенное мюнхенской компанией ComRoad AG, получило титул «Лучший продукт в области мобильных вычислений» на CeBit по версии журнала Byte. Он предлагал пошаговую навигацию через беспроводное подключение к Интернету с помощью GPS и датчика скорости в автомобиле.
- 1995: Acura представила первую навигационную систему на базе жесткого диска в модели RL 1996 года . [21]
- 1997: Навигационная система с использованием дифференциального GPS разработана в качестве заводской опции на Toyota Prius. [22]
- 1998: представлена первая навигационная система на базе DVD На Toyota Progres .
- 2000: Соединенные Штаты сделали более точный сигнал GPS доступным для гражданского использования. [23]
- 2003: Toyota представила первую навигационную систему на основе жесткого диска и первую в отрасли навигационную систему на основе DVD со встроенным электронным управлением дроссельной заслонкой.
- 2007: Toyota представила Map on Demand, технологию распространения обновлений карт в автомобильные навигационные системы, разработанную как первую в своем роде в мире.
- 2008: первая в мире функция помощи при торможении , связанная с навигационной системой , и навигационная система, связанная с системой адаптивной регулируемой подвески (NAVI/AI-AVS) на Toyota Crown.
- 2009: С выпуском мобильного навигационного приложения от Sygic для iOS начала набирать популярность новая эра навигационных систем мобильных устройств.
Технология [ править ]
База данных дорог представляет собой векторную карту . Названия улиц или номера и номера домов, а также достопримечательности ( путевые точки ) кодируются как географические координаты . Это позволяет пользователям находить желаемый пункт назначения по адресу или географическим координатам. (См. Управление картографической базой данных .)
Форматы картографических баз данных почти всегда являются запатентованными, без отраслевых стандартов для спутниковых навигационных карт, хотя некоторые компании пытаются решить эту проблему с помощью SDAL (общей библиотеки доступа к данным) и стандарта навигационных данных (NDS). Поставщики картографических данных, такие как Tele Atlas и Navteq, создают базовую карту в формате GDF ( файлы географических данных ), но каждый производитель электроники компилирует ее оптимизированным, обычно собственным способом. GDF не является стандартом компакт-дисков для автомобильных навигационных систем. GDF используется и конвертируется на CD-ROM во внутренний формат навигационной системы. CDF (формат базы данных CARiN) — это собственный формат навигационных карт, созданный Philips .
SDAL — это собственный формат карт, разработанный Navteq , который был выпущен бесплатно в надежде, что он станет отраслевым стандартом для цифровых навигационных карт, но не получил широкого распространения в отрасли. Поставщики, использовавшие этот формат, включают:
- Майкрософт
- Магеллан
- пионер
- Панасоник
- Кларион
- ИнфоГейтион
( NDS )
Инициатива «Стандарт навигационных данных » (NDS) — это отраслевая группа производителей автомобилей, поставщиков навигационных систем и поставщиков картографических данных, целью которой является стандартизация формата данных, используемого в автомобильных навигационных системах, а также обеспечение возможности обновления карт. Работа NDS началась в 2004 году и стала зарегистрированной ассоциацией в 2009 году. [24] Стандартизация улучшит совместимость, в частности, позволяя использовать одни и те же навигационные карты в навигационных системах от 20 производителей. [25] В число вовлеченных компаний входят BMW , Volkswagen , Daimler , Renault , ADIT, Aisin AW , Alpine Electronics , Navigon , Navis-AMS, Bosch , DENSO , Mitsubishi , Harman International Industries , Panasonic , Preh Car Connect (ранее TechniSat) , PTV, Continental AG , Clarion , Navteq , Navinfo. Архивировано 1 августа 2020 г. в Wayback Machine , TomTom и Zenrin .
СМИ [ править ]
База данных дорог может храниться на твердотельном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) , оптическом носителе ( CD или DVD ), твердотельном флэш-памяти , магнитном носителе ( жесткий диск ) или на их комбинации. Распространенная схема состоит в том, чтобы базовая карта постоянно хранилась в ПЗУ, которое можно дополнить подробной информацией о регионе, интересующем пользователя. ПЗУ всегда программируется на заводе; другие носители могут быть предварительно запрограммированы, загружены с компакт-диска или DVD-диска через компьютер , сетевое соединение или напрямую с помощью устройства чтения карт .
Некоторые производители навигационных устройств предоставляют своим клиентам бесплатные обновления карт. Эти обновлениячасто можно получить с веб-сайта производителя, доступ к которому осуществляется путем подключения навигационного устройства к ПК.
Данные в реальном времени [ править ]
Некоторые системы могут получать и отображать информацию о пробках на дорогах с помощью TMC , RDS или посредством передачи данных GPRS/3G через мобильные телефоны.
На практике Google обновил Карты Google для Android и iOS, чтобы предупреждать пользователей, когда в 2014 году станет доступен более быстрый маршрут. Это изменение помогает интегрировать данные в реальном времени с информацией о более удаленных участках маршрута. [26]
Интеграция и другие функции [ править ]
- Цветные ЖК- экраны некоторых автомобильных навигационных систем также можно использовать для отображения телевизионных передач или на DVD фильмов .
- Некоторые системы интегрируются (или взаимодействуют) с мобильными телефонами для разговоров по громкой связи и обмена SMS-сообщениями (т. е. с использованием Bluetooth или Wi-Fi ).
- Автомобильные навигационные системы могут включать в себя управление личной информацией для встреч , которое можно объединить с информационной системой дорожного движения и общественного транспорта.
Оригинальное заводское оборудование [ править ]
Многие производители автомобилей предлагают спутниковую навигацию в качестве опции для своих автомобилей. Таким образом, клиенты, чьи автомобили не были оснащены GNSS, могут приобрести и модернизировать оригинальный блок GNSS, поставляемый на заводе. В некоторых случаях это может быть простая установка по принципу «подключи и работай», если необходимый жгут проводов уже имеется в автомобиле. Однако у некоторых производителей требуется новая проводка, что усложняет установку.
Основным преимуществом этого подхода является интегрированная установка в соответствии с заводскими стандартами. Многие оригинальные системы также содержат гирокомпас и/или акселерометр транспортного средства и могут принимать входные данные от датчиков скорости и выходной сигнал включения задней передачи, тем самым позволяя им ориентироваться по точному счислению, когда сигнал GPS временно недоступен. [27] Однако стоимость может быть значительно выше, чем у других вариантов.
СМС [ править ]
Установление точек интереса в режиме реального времени и передача их через GSM сети сотовой связи с использованием службы коротких сообщений ( SMS ) называется Gps2sms. Некоторые транспортные средства и суда оснащены оборудованием, которое может автоматически отправлять текстовое SMS- сообщение при возникновении определенного события, например кражи, дрейфа якоря или поломки. Принимающая сторона (например, эвакуатор ) может сохранить точку маршрута в компьютерной системе, нарисовать карту с указанием местоположения или просмотреть ее в автомобильной навигационной системе.
См. также [ править ]
- Дополненная реальность
- Автоматическое определение местоположения автомобиля
- Автономный автомобиль
- Электронная система навигации по маршруту
- Формат обмена GPS
- GPS-навигатор
- Глобальная система позиционирования (GPS)
- Наведение, навигация и контроль
- Список автозапчастей
- Управление картографической базой данных
- Мэпскейп Б.В.
- Мобильный терминал передачи данных
- Стандарт навигационных данных (NDS)
- НавПикс
- Навтек
- Персональный навигационный помощник (ПНА)
- ТомТом
- Канал сообщений о дорожном движении (TMC)
- Гибридная навигация (гибрид)
- Гармин
Ссылки [ править ]
- ^ Чжао, Цзяньфэн; Лян, Бодун; Чен, Цюся (02 января 2018 г.). «Ключевая технология на пути к созданию беспилотного автомобиля» . Международный журнал интеллектуальных беспилотных систем . 6 (1): 2–20. дои : 10.1108/IJIUS-08-2017-0008 . ISSN 2049-6427 .
- ^ Картографии путешествий и навигации , Джеймс Р. Акерман , стр.277
- ^ «Это эволюция автомобильной навигационной технологии (изображения)» . www.gpspower.net .
- ^ "Спутниковая навигация - без спутника - в 1971 году?" . Архив BBC на YouTube. 21 декабря 2021 г. Проверено 31 декабря 2023 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Картографии путешествий и навигации , Джеймс Р. Акерман, стр.279
- ^ «Японские изобретения, изменившие наш образ жизни» . Издание.cnn.com. 13 июня 2017 г. Проверено 12 апреля 2022 г.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 11 апреля 2016 г. Проверено 1 апреля 2016 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «IVHS: Позиционирование и навигация» . www.wirelesscommunication.nl .
- ^ «Тойота Краун Роял 1987» . favcars.com/ . Проверено 19 января 2015 г.
- ^ «Концептуальный автомобиль Magna Torrero 1990 года» . testdrivejunkie.com . 04 апреля 2012 г.
- ^ Motor Trend - июнь 1989 г.
- ^ 4х4 и бездорожье - июнь 1989 г.
- ^ «Eunos/Mazda Cosmo Classic Drive Uncosmopolitan 1993 года: встречайте самую редкую Mazda в Америке» . Моторный тренд . ДЕСЯТЬ: Сеть энтузиастов. 31 января 2013 года . Проверено 18 января 2015 г.
- ^ «GM ЕДЕТ ПО УМНОМУ ШОССЕ - Чикаго Трибьюн» . www.chicagotribune.com . Проверено 28 апреля 2021 г.
- ^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine : "Mitsubishi DEBONAIR Commercial, 1991 г., Япония" . Ютуб .
- ^ «С неправильными картами» . Бод.де. Проверено 12 апреля 2022 г.
- ^ «БитМАП на ТВ (ОРФ) ЗИБ1 — YouTube» . Ютуб . Архивировано из оригинала 27 февраля 2020 г. Проверено 12 сентября 2018 г.
- ^ «Растровая цифровая карта города» . www.geschichtewiki.wien.gv.at .
- ^ «20 ЛЕТ НАВИГАЦИИ Что с ними случилось?» . auto-motor-und-sport.de/ . 15 июля 2014 года . Проверено 4 мая 2017 г.
- ^ «Как работала встроенная навигация в 1992 году — Olds был первым» . jesda.com/ . Проверено 19 января 2015 г.
- ^ "Интерьер Acura 3.5 RL 1996 года" . Отдел новостей Хонды . Архивировано из оригинала 16 июня 2018 г. Проверено 16 июня 2018 г.
- ^ «Дешевая автомобильная магнитола Android GPS, радарная камера заднего вида — Player Top» . player-top.fr . Проверено 18 июля 2016 г.
- ^ «Решение США прекратить снижение точности системы глобального позиционирования» . Clinton4.nara.gov. 01.05.2000. Архивировано из оригинала 23 декабря 2016 г. Проверено 18 октября 2009 г.
- ^ «Краткая история NDS» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016 г. Проверено 5 ноября 2012 г.
- ^ «НДС Партнерс, Ассоциация НДС» . Ассоциация НДС. Архивировано из оригинала 13 февраля 2015 г. Проверено 13 февраля 2015 г.
- ^ Палмер, Брайан (17 февраля 2014 г.). «Как картографическое программное обеспечение собирает и использует информацию о дорожном движении. Ключевой элемент — это вы» . Вашингтон Пост . ISSN 0190-8286 . Проверено 8 октября 2019 г.
- ^ Технологии позиционирования и навигации в автомобиле — обзор , И. Ског и П. Гендель, [1]
Салон автомобиля |
|---|
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
