Основные типы навигационных систем
Автомобильные навигационные системы, заимствовавшие свое название из морской терминологии, предназначены для выполнения таких же функций: обработки информации о местоположении автомобиля относительно конечного пункта или любого другого заданного (выбранного) пункта маршрута.
Применение автомобильных навигационных систем в массовом масштабе позволит обеспечить оптимальное распределение транспортных потоков по дорожной сети и повысить безопасность движения. При этом функциональные возможности разрабатываемых и внедряющихся в разных странах систем разнообразны. Одни показывают водителю расположение заданного пункта назначения, его удаленность, а также местоположение автомобиля, другие «сопровождают» водителя от начала поездки до конечного пункта, непрерывно указывая оптимальное направление движения к заданной цели с учетом изменения дорожной обстановки. Есть и более простые системы, выдающие информацию только общего характера: о погодных условиях, ДТП, совершившихся в городе или на маршруте движения, и т. д. Но в любом случае цели их применения очевидны: снизить время и стоимость поездки, обеспечить водителю возможность оптимальным образом коррелировать свой маршрут.
Наиболее простые в исполнении — автономные навигационные системы или маршрутные компьютеры (рис.1). Они включают датчики пройденного пути 1, топлива 6 и азимута 5; антенны 2 для приема информации в ИК-диапазоне 7 на радиочастоте 6 кГц; микропроцессор 8, обрабатывающий информацию в реальном масштабе времени; дисплей 3 для ее отображения с клавиатурой 4 управления, размещенной на приборной панели. Путь, пройденный автомобилем в направлении цели, определяется как векторная сумма отдельных его отрезков, т. е. с учетом их протяженности и направления. Средняя скорость движения и расход топлива, мгновенные значения этих параметров, путь, который можно пройти на оставшемся топливе, и другие необходимые водителю данные, вычисляются по тому же принципу.
Автономные системы наиболее распространены в настоящее время. Их выпускают многие фирмы. Однако самыми доведенными системами считаются две — американские маршрутные компьютеры фирм «Compakruis» и ЕТАК.
Навигационные системы с односторонней связью, или радиоинформаторы, сложнее и дороже автономных, но способны воспринимать больше дорожной информации, так как имеют канал связи (как правило, радиосвязи) с центром управления. При этом возможны варианты.
При одном из них (рис.2) сеть установленных на городских улицах радиопередатчиков (радиомаяков 2) информирует водителей через обычные автомобильные радиоприемники о погодных условиях, сводках ДТП, ограничении скорости на отдельных магистралях, т. е. выдает информацию, содержащуюся в банке / данных центра управления. Передаваемая информация является по сути информацией о прошедших уже событиях и фактах, т. е. запаздывающей по сравнению с временем движения автомобиля до пункта назначения.
Рис.1. Схема действия маршрутного компьютера
Второй вариант (рис.2, 6) в основе тот же, но дополненный детекторами 3 транспорта, при помощи которых центр управления анализирует сложившуюся на транспортной сети ситуацию (загрузку дорог, заторы на отдельных участках и т. п.). Таким образом в данном варианте возможна уже передача оперативно обновляемых сведений, позволяющих самому водителю выбрать подходящий маршрут.
В качестве примера радиоинформаторов можно привести систему CARFAX (Великобритания). Ее главные недостатки, как и других аналогичных систем, — невозможность передачи выборочных данных для конкретных водителей и необходимость разделения эфирного времени с регулярными радиопрограммами.
Рис. 2. Схема действия радиоинформатора: а — бег детектора транспорта; б — с детектором транспорта
Системы с двусторонней связью — самые совершенные на сегодняшний
день. Их отличает возможность обмена информацией между любым
водителем, автомобиль которого оборудован такой системой, и центром
управления. Водителю необходимо только сообщить пункт назначения
(обычно в закодированном виде). В дальнейшем при движении по городу
он будет получать директивные команды из центра управления о выборе
направления движения практически на всех перекрестках.
Рис.3. Схема лейсгвия системы навигационных радиомаяков
Это обеспечивается (рис.3) за счет системы так называемых навигационных маяков, устанавливаемых в узлах транспортной сети. Эти маяки представляют собой либо электромагнитные контуры 7, либо приемопередатчики 6 инфракрасного излучения, которые постоянно собирают данные о дорожном движении. Затем эта информация через радиостанцию 3 с клавиатурой 4 и спутник 2 связи передается на центральную ЭВМ 1, где обрабатывается по заранее составленным алгоритмам и программам. В результате для каждого подключившегося к системе транспортного средства определяется кратчайший маршрут его движения в намеченную точку. Эти данные по той же цепочке, но в обратном направлении, возвращаются к радиомаяку 5, а от него — на дисплей водителя. Последнему остается лишь следовать указаниям дисплея, обновляемым перед каждым перекрестком дорог или улиц.
Благодаря этому реализуются главные цели применения навигационной системы о которых говорилось выше. Кроме того, получается выигрыш и для всего населения: транспортные потоки на дорожной сети распределяются более равномерно, что, во-первых, облегчает работу общественного транспорта (меньше «пробок») и, во-вторых, снижает загазованность городских районов. У двусторонних систем есть еще одно достоинство: они дешевле односторонних (не нужен бортовой микропроцессор). Однако для городского хозяйства система обходится достаточно дорого. Сеть навигационных маяков должна быть большой: маяк необходим практически у каждого перекрестка. Тем не менее системы с двусторонней связью уже есть.
Системы фирмы ЕТАК
Система «Travel
Pilot» (США) разработана фирмой ЕТАК совместно с фирмой «Blaupunkt
Bosch Telekom» (рис.3) Стандарты США запрещают тем, кто
устанавливает навигационную систему после продажи автомобиля,
подсоединяться к колесным датчикам антиблокировочной тормозной
системы (АБС), поэтому «Travel Pilot» имеет свои собственные датчики
и пылезащитные экраны на каждом неведущем колесе.
«Blaupunkt Bosch Telekom» выпускает программное обеспечение, которое
будет позволять во время движения диалог между водителями и
менюфункцию, отсутствующую в нынешних системах. А вариант С -
следующее поколение системы «Travel Pilot», будет иметь
микропроцессор типа 286 и задающее устройство с произвольным
доступом (RAM) на 1 Мбайт, заменяющий вариант В с микропроцессором
типа 8086 и памятью 0,5 Мбайт. Эта система относится к типу
«ориентирующихся по карте», где магнитный компас и копесные датчики
определяют курс и расположение автомобиля, а компьютер затем
сравнивает эти данные с картой, записанной на компактдиске,
постоянно отслеживая путь автомобиля и показывая водителю его
положение на небольшом экране. Если автомобиль движется вне границ
карты, навигационное устройство работает вхолостую до тех пор, пока
автомобиль не вернется на имеющуюся на картах дорогу.
Эта система может быть запрограммирована и на предварительно
определенные участки, и местные ориентиры и имеет возможность
указывать перекрестки и даже подъездные рампы.
Система «Multi-AV»
В устанавливаемых японскими автомобилестроителями бортовых
навигационных системах используют колесные датчики АБС. Это
запрещено по объективным причинам в американских системах, которые
встраиваются после продажи автомобиля. Как и у других японских
автомобилестроителей, бортовая навигационная система компании
«Nissan» является частью комплексной развлекательной системы
«Multi-AV», в которую входит и цветной телевизор, работающий только
тогда, когда селектор трансмиссии находится в положении «стоянка»
(Park) или «нейтраль».
Система «Filips-Karin»
Система устанавливается на БМВ с 1995 г. и служит для настройки
аудиосистемы, телефонной книжкой, борткомпьютера, управляет таймером
пуска двигателя и даже показывает телевизионные программы, когда
автомобиль стоит. Действует она следующим образом. Водитель садится
за руль и включает зажирние. Пока он пристегивает ремень
безопасности, система опрщеляет координаты автомобиля с точностью
примерно 100 м после начала движения, с первых метров, компас и
датчики вращения колес (те же, что для АБС тормозной системы)
выдадут новые данные, «Filips-Karin» сравнит их с картой, и
местоположение будет уточнено до м. Не более 5 с понадобится
микропроцессору для выбора наилучшего маршрута до заданного
водителем пункта. Чтобы определить место назначения, можно
воспользоваться набором символов на экране. Можно также найти на
карте, а потом увеличить фрагмент маршрута, чтобы увидеть место
стоянки, и затем отметить конец маршрута,
экран может воспроизводить необходимые конструкции или
показывать карту местности с отмеченным маршрутом, при этом нет
нужды отрывать взгляд от дороги. Синтезированный голос
заблаговременно напомнит, когда и в какую сторону поворачивать.
Систему не смущают многоярусные развязки автомагистралей -
информация есть на оптическом диске, и их схемы также появятся на
экране. Ну, а если водитель «проспал» очередной совет и проскочил
нужный поворот? Ничего страшного - раньше, чем он поймет, что
отклонился от маршрута, система вычислит новый. В одном из режимов,
когда сидящий за рулем трижды проигнорирует указания электронного
лоцмана, «напоминание» отключится - система «решит», что водитель
передумал ехать к данной цели. Единственное
неудобство - на одном диске обычно умещается информация только об
одной стране. Так что, переезжая из Германии, например, в Австрию,
придется остановиться, открыть багажник и поменять диск.
Система «Filips-Rutfinder»
Система «Filips-Rutfinder» - самая дешевая. Она напоминает
электронную записную книжку. Для получения
информации необходимо с помощью клавиатуры ввести в память исходный
пункт и место назначения. Менее чем за 1 мин можно получить
детальное описание маршрута с подробными указаниями, например: «На
третьем перекрестке через 2,5 км поверните направо». «Rutflnder»
может спланировать путь с учетом загрузки дороги, а также с
промежуточными пунктами. Самое главное его отличие от навигационной
системы заключается в том, что прибор нуждается в автомобиле всего
лишь как в источнике постоянного тока. Он не
получает никакой информации от самого автомобиля и не имеет обратной
связи. Это означает, что его можно использовать не только в любом
автомобиле, но даже при пеших прогулках по незнакомому городу.
Прибор также вычисляет длину маршрута, время прибытия и многие
другие параметры. База данных для вычислений хранится на магнитной
карточке, которая вставляется в считывающее устройство «Rutfinder'a»
Электронные системы управления автомобиля
Этот раздел сайта посвящен электронным системам управления. А именно, описанию, устройству и принципу работы навигационного оборудования автомобиля...
