Навигаторы всякие нужны…

Навигатор (особенно в автомобиле) – вещь удобная и очень полезная. Сейчас на рынке доступен большой ассортимент навигационных систем – портативных, переносных, встроенных в КПК и коммуникаторы, есть даже отдельные GPS-модули. Так что же такое GPS, в каких условиях навигация наиболее востребована и что могут представлять из себя популярные ныне навигационные устройства. Постараемся разобраться в этом.

Незаменимая помощь автомобилистам

Японцы признают, что концепция мобильной, в том числе и автомобильной навигационной системы, зародилась в Европе, от которой Япония, несмотря на очевидный прогресс в этой области, отставала вплоть до середины 90-х годов прошлого века. В то же время США отставали и от Европы, и от Японии: в то время как европейские и японские производители автомобилей наперебой оснащали свои изделия навигационными системами, и конкуренция на обоих рынках была весьма жесткой, американцы занимали осторожно-наблюдательную позицию. Объясняется это тем, что в Америке очень много хороших дорог и сравнительно небольшая плотность автодвижения, а на скорость и безопасность перемещения влияют почти исключительно трафик и погодные условия — как следствие, всплеск интереса к автомобильным навигационным системам в США наметился относительно недавно, когда появилась возможность получать карты трафика и погоды для любого региона США в режиме реального времени для планирования маршрута.

Особенность развития автомобильных навигационных систем (АНС), а именно в машине навигаторы востребованы наиболее часто, 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 относятся и АНС) в Японии стал проект «Полнофункциональная система управления автомобилем», разрабатывавшийся министерством международной торговли и промышленности Японии в период с 1973 по 1978 год, оценивался в $73 млн. и заложил основы дальнейшего развития подобных продуктов. По его окончанию некоторые наработки были использованы министерством строительства Японии в проекте «Система автомобильной коммуникации на дорогах» 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», обеспечивающей водителя информацией о трафике на дорогах и планирующей оптимальный маршрут. Система стала доступной для потребителей в апреле 1996 г.

Типы навигаторов

Типичная интегрированная автомобильная навигационная система состоит из компьютера с CD-ROM или DVD, цветного жидкокристаллического дисплея, GPS-приемника, датчика пройденного расстояния и гироскопа.

Многие автомобильные навигационные системы могут также принимать телевизионные сигналы и проигрывать музыкальные компакт-диски. Некоторые автолюбители используют и навигаторы на базе карманных компьютеров (КПК) с подсоединенным модулем GPS (в CF, CD-факторе или подключенным посредством Bluetooth). В последнее время набирают популярность и коммуникаторы со встроенными устройствами GPS. Основные функции всех 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.

Принято выделять 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 г.) — навигация «new age» («нового поколения»). 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 нее. 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. «Слепые» АНС с голосовым управлением более распространены в Европе и Америке, чем в Японии.

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.

Позиционирование

По методу позиционирования автомобиля современные 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).

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.

Как видно, GPS-навигация незаменима для автолюбителей, однако навигаторы могут пригодиться и просто любителям походов, рыбакам и охотникам. Им, естественно, больше подойдут мобильные устройства со встроенными GPS-приемниками, например КПК. Тест одного из представителей когорты таких аппаратов («наладонника» Asus A639) читайте в следующем номере «Телекома».

Сергей Шевченко

Новости партнеров: