車のナビゲーションシステムの操作方法。カーナビゲーションシステム（GPS）

28.10.2023

サロン

「ナビゲーターもいるよ！」ナビゲーションシステムが現代の車の主な利点の 1 つであると宣伝するこの有名な広告スローガンは、部分的には真実です。ここ数年で、カーナビゲーターは高価なおもちゃから信頼できるドライバーアシスタントへと変わりました。

カーナビゲーションシステムは、車両の位置を特定し、ルートを選択し、追跡するように設計されています。最初のカーナビは 1981 年にアルパインによって発売されました。

カーナビゲーションシステムには、標準タイプ、モバイルタイプのほか、ノートパソコンやスマートフォン用のナビゲーションソフトなど、いくつかの種類があります。リストされたタイプのナビゲーションシステムには、それぞれ長所と短所があります。デザイン、実装機能、価格が異なります。

標準ナビゲーションシステムは自動車メーカーに設置されており、通常はマルチメディアシステムの一部です。他社メーカーの互換ナビゲーションシステムも標準位置に装着可能です。

モバイルナビゲーションシステムは、別途購入してフロントガラスまたはダッシュボードに取り付けるポータブルなスタンドアロンナビゲーションデバイスです。期間中 「カーナビ」通常、モバイルナビゲーションシステムを指します。

適切なナビゲーションプログラムがインストールされていれば、ラップトップコンピューター、スマートフォン、さらには通常の携帯電話モデルもカーナビとして使用できます。

カーナビゲーションシステムの設計

カーナビゲーションシステムの中核は、マザーボード、中央プロセッサ、RAM、永続メモリ、ハードドライブ、入出力デバイス、外部データソースを接続するためのドライブなど、すべての属性を備えたパーソナルコンピュータです。

カーナビの特長はその存在感 ナビゲーションプロセッサ(GPS 受信機チップセット)。多くのナビゲータ設計では、ナビゲーションプロセッサが中央プロセッサと組み合わされています。列挙された要素に加えて、カーナビゲーションシステムには、GPRS モジュール、Bluetooth、無線受信機、およびその他のコンポーネントが含まれる場合があります。

アンテナは航法衛星から信号を受信します。標準のナビゲーションシステムは、車のルーフに取り付けられた外部アンテナを使用します。モバイルナビにはスマートフォンと同様にアンテナが内蔵されています。

情報の入出力にはタッチディスプレイが使用されており、高速、多機能、低消費電力です。標準のナビゲーションシステムは、情報を表示するためにヘッドアップディスプレイを使用する場合があります。

標準ナビゲーションシステムは、車両のオンボードネットワークから電力を供給されます。モバイルナビは専用バッテリーで駆動します。バッテリーはオンボードネットワークからも充電されます。

カーナビゲーションシステムのソフトウェアには、オペレーティングシステム、ナビゲーションプログラム、その他のアプリケーションプログラム（オフィスアプリケーション、マルチメディアプレーヤー、ゲーム、電子書籍リーダーなど）が含まれます。

オペレーティングシステムは、ナビゲーターハードウェア (「ハードウェア」) をアプリケーションプログラムに接続します。使用されるOSはWindows CE、Windows Mobile、Android、iOSなどです。

ナビゲーションシステムの機能基盤は次のとおりです。 ナビゲーションプログラム。カーナビゲーションシステムには、インターフェイス、機能、性能、統一性などが異なる多くのナビゲーションプログラムが使用されています。標準ナビは主に独自のナビゲーションソフトウェアを使用します。

国内ナビゲーションプログラムである Navitel、Avtosputnik、CityGuide、ProGorod などのプログラムは、モバイルナビゲーター、PDA、スマートフォン向けに作成されています。外国のプログラムの中で、人気のあるiGoプログラムに注目する必要があります。 iGo プログラムは、韓国の現代、起亜、双龍車の標準ナビゲーションシステムでも使用されています。モバイルナビゲーター、PDA、スマートフォンには複数のナビゲーションプログラムをインストールすることができ、これによりナビゲーションシステムの機能が大幅に拡張されます。

ナビゲーションプログラムは以下に基づいています 電子地図。カーナビは主にルート案内をサポートするベクトル電子地図を使用します。ベクターマップには、地理座標を持つ多くのオブジェクトが含まれています。

オフロードで車を運転する予定がある場合は、ラスターマップを備えたナビゲーションプログラムが必要です。ベクターラスターマップとは異なり、地理座標にリンクされたエリアの画像 (転送された紙の地図または衛星写真) です。

世界をリードする電子地図開発会社は TeleAtlas と Navteq ですが、これらのメーカーの地図は依然としてロシア領土を十分にカバーしていません。このため、ロシアのナビゲーションプログラム開発者の多く (Navitel、ProGorod、CityGuide) は独自の電子地図を使用しています。

カーナビゲーションシステムの機能

最新のカーナビには多くの機能があり、主なものは次のとおりです。

位置決定。
目的地を入力する。
ルート計算;
ルートサポート。

位置検出航法衛星からの信号に基づいて車両の測位（測位）が行われます。地上の自動車の位置（緯度と経度）を測定するには、少なくとも 3 つの衛星からの信号を受信する必要があります。 4号衛星からの信号により、海抜高度を測定することも可能です。信号を受信すると、GPS 受信機は各衛星までの距離を計算し、それに基づいて車両の空間座標が決定されます。

世界には 2 つの衛星ナビゲーションシステムがあります。 ナビスターGPS (全地球測位システム）とロシア語 グロナス (全地球測位衛星システム）。 GLONASS システムは、衛星の数と位置決定精度の点で GPS にわずかに遅れています。現在、GPS システムの測位精度は 2 ～ 4 m、GLONASS - 3 ～ 6 m ですが、最大の精度 (2 ～ 3 m) は、多くの携帯電話に実装されている GPS と GLONASS の併用によって達成されます。ナビゲーター。

特定の状況（都市交通、トンネル）では、衛星からの信号の受信に問題が発生します。標準ナビゲーションシステムでは、電波状況が悪い場合の位置測位には、ABSシステムの車輪角速度センサーとESPシステムの前後加速度センサーと横加速度センサーが使用されます。センサーを使用して、移動の速度と方向が評価されます。

モバイルシステムでは、この機能はナビゲーションプログラムによって実行されます。信号が失われた場合、システムは車が指定されたルートに沿って一定の速度で移動しているとみなします。

目的地を入力するナビゲーションシステムでは、住所、名前 (興味のある地点、POI)、座標、および地図上の点による直接のいくつかの方法で実行されます。多くの標準およびモバイルナビゲーションシステムは、目的地の音声入力を実装しています。

目的地を入力すると、システムは次のように表示します。 ルート計算多くの要因 (一方通行の道路、橋、行き止まりなど) を考慮に入れます。多くの標準的なナビゲーションシステムでは、さまざまな基準 (距離、時間、金額) に従って計算されたいくつかのルートオプションが提供されています。たとえば、短いルートはできるだけ短いセクションで構成され、速度制限は考慮されません。高速ルートは、道路の種類 (高速道路、連邦高速道路、市街地) とこれらの道路の制限速度を考慮して構築されます。経済的なルートでは、距離と時間の両方が考慮されます。ただし時間優先です。

しかし、これらのルートはすべて、道路上の現在の状況 (渋滞、事故、修理など) を考慮していません。したがって、以下を提供するナビゲーションシステムは、 動的ルート計算道路状況を考慮して。リアルタイムの交通状況に関する情報は、無線とインターネットの 2 つの方法で送信できます。

TMC (Traffic Message Channel) トラフィックメッセージチャネルは、無線通信に基づいて構築されています。 TMC チャネルを通じて、情報は符号化された信号の形式で送信されます。ロシアでは、交通情報を報告するチャンネルが十分に発達していません。 TMCはボルボ、ランドローバー、ホンダ車の標準ナビゲーションシステムやアルパイン、ガーミンのモバイルナビに採用されています。

TMC チャネルの代替手段は、インターネットチャネルを介した交通状況に関する情報の送信です。このテクノロジーは、ほとんどのモバイルナビゲーター、PDA、スマートフォンで使用されています。モバイルナビゲーターからインターネットへのアクセスは、GPRS モジュールと SIM カードを使用する方法、または Bluetooth 経由の携帯電話を使用する方法の 2 つで構成できます。

道路状況に関する情報は、インターネット上のさまざまな情報源から入手できます。 Navitel プログラムには独自のサービス「Navitel. 渋滞」。 CityGuide ナビゲーションプログラムは、車線ごとの交通渋滞を把握する独自のシステムを提供します。他のプログラムはよく知られた Yandex を使用します。渋滞」。

標準的なナビゲーションシステムは、原則としてインターネットに接続されておらず、接続されている場合でも、このチャネルは交通状況に関する情報を取得するために使用されないことに注意してください。例外は、BMW の最新の RTTI (リアルタイム交通情報) システムです。これはセルラー通信に基づいており、TPEG (Transport Protocol Expert Group) システム内で情報を受信します。

ルート沿いのご案内視覚と音声の指示を使用して実装されます。指示は交差点から交差点へと順番に発令されます。さまざまなナビゲーションプログラムで、ルート案内機能はほぼ同じように実装されますが、場所によっては少し良くなり、他の場所では少し悪くなります。重大な違いもあります。たとえば、Progorod ナビゲーションプログラムは、ジャンクションビューサービスを実行します。このサービスは、交差点や複雑なジャンクションに近づくと、進行方向を示すリアルな画像ヒントを提供します。

すでに標準ナビゲーションシステムを搭載した車がロシアに納入されることが増えている。アウディ、BMW、インフィニティ、ランドローバー、レクサス、メルセデスベンツ、ポルシェ、シュコダのシステムの機能を評価してみましょう。三菱とボルボからの「プロンプト」もありましたが、彼らはテストのために私たちに来る時間がありませんでした。

ご存知のとおり、BMW はロシアのナビゲーション分野のパイオニアです。 4 年前、TeleAtlas によって開発されたモスクワの最初の電子地図が登場したのは、7 シリーズセダンでした。当時、ナビゲーションは非常に平凡に機能していました。地図は時代遅れで、モスクワ環状道路の外ではナビゲーターは完全に無力でした。

しかし、進歩は止まらない。現在、すべてのナビゲーターにはモスクワだけでなく、モスクワ地域、サンクトペテルブルク、主要な連邦高速道路の地図も装備されています。場所によっては、大きな地域センターの地図も掲載されています。 BMWにはヨーロッパの地図もあります。しかし今、私たちは主に首都と地域に興味を持っています。

ヨーロッパの自動車メーカーは TeleAtlas マップを使用し、アジアの自動車メーカーは NavTeq を使用します。そして、カードメーカーは2社しかありませんが、すべてのカードはまったく異なります。

ロシアの標準ナビゲーションシステムは 3 つのグループに分かれています。 1 つ目は完全にロシア化されたナビゲーターで、地図上とコントロールメニューのすべての表記がロシア語で表示され、音声プロンプトも偉大かつ強力な言語で表示されます (たとえば、メルセデスベンツ、アウディ、インフィニティ）。 2 番目のグループには、部分的にロシア化されたシステムが含まれています。ここでもヒントはロシア語ですが、地図とメニューの碑文はラテン語で表示されています（BMW、ランドローバー、レクサス）。そして最後に、ロシア語をまったく知らないシステムを統合した 3 番目のグループ (ポルシェとシュコダ)。興味深いことに、最後の 2 つのグループの車のメニューには言語を選択する機能が用意されており、ロシア語を除くほぼすべてのヨーロッパ言語がそこにあります。どうやら、彼らは私たちの顧客を完全には尊重していないようです。

すべてのナビゲータはマルチメディアシステムの不可欠な部分であり、制御の容易さは主にナビゲータに依存します。この基準によれば、タッチスクリーンを備えた自動車 (インフィニティ、ランドローバー、レクサス、シュコダ) が議論の余地のないリーダーであると考えられます。なぜ？それは簡単です。さまざまな方向に回転してコントロールセレクターを押してアドレスを入力するのはあまりにも不便で、簡単にミスしてしまう可能性があります。必要な記号を指でポイントすることで、仮想キーボードを使用する方がはるかに簡単です。面白いのは、運転中に住所を入力できないのはレクサスだけで、走行中の交通ルール遵守の必要性について警告しているのはレクサスだけだ。安全性に対する素晴らしい配慮。

すべての車のナビゲーションシステムには、単語の予測入力 (入力プロセス中の自動置換) が装備されていますが、最も便利なのは、ラテン語で入力するのは難しくないため、完全にロシア化されたシステムです。たとえば、Krasin Street ではなく、Sharikopodshipnikovskaya やクルジジャノフスキー？ただし、すべての名前がロシア語の音訳標準に従って厳密に表示されていることは認められます。つまり、地図上のヒムキはヒムキではなくヒムキとなり、モジャイスコエ・ハイウェイはモジャイスコエではなくモジャイスコエとなる。ランドローバーだけが少し独創的でした。彼にとって、テプリ・スタンはテプリ・スタンであって、本来あるべきテプリではない。もちろん、これは「y」で終わる他の名前にも当てはまります。

しかし、停滞しています。街の周りのルートをプロットしてみましょう。たとえば、自宅から職場まで、つまり首都の南西部から北東部までです。これ以上簡単なものはないでしょうか？しかし、すぐに言っておきますが、標準的なナビゲーターはどれもあなたを目的地に正確に導くことはできません。逆説？いいえ、どの地図にも家はなく、道路があるだけです。もちろん、家番号を入力することもできますが、格、分数、または建物番号は入力されません。つまり、オブジェクトがあるべき場所にほぼ誘導されます。ただし、近似値は柔軟な概念です。

希望する家が道路に直接面していれば良いのですが、そうでない場合はどうすればよいでしょうか? 私たちの編集オフィスの建物は、住所: Rustaveli Street, Building 12a, Building 2 にあり、中庭にあります。徒歩でも見つけるのは難しく、車ならなおさらです。では、ナビゲーターは何をするのでしょうか? 彼らはただ私たちを、彼らの意見ではルスタヴェリ沿いの家 12 があるはずの場所に連れて行き、目的地が私たちの右か左にあると告げるだけです。一方、目に見える空間には「12」という数字が書かれた家は一軒も見当たりません。その場合は車を降りて徒歩で探すか、通行人に尋ねる必要があります。

同時に、現在市場には 10 セントほどのパーソナルナビゲーションデバイス (PND) が多数出回っていますが、これを使えば簡単にドアに直接誘導できます。数年前、私たちは Carmani CX-210 デバイスを Pocket Pro モスクワ GPS マップでテストしました。そしてそれは私たちをドブロリュボワ通りのアーチを通って編集の中庭に完璧に導きました。 PNDはどうですか？インターネットに接続され、たとえば Yandex の地図をダウンロードした基本的な携帯電話は、ブランドのカーナビよりも中庭をうまく移動するのに役立ちます。

さて、実際のルートからは逸れます。標準的なナビゲーションシステムはすべて、いくつかのルートを提供してくれました。通常、最短または最速のルートを選択できます。 1 つ目は原則としてセンターを経由し、2 つ目は第 3 輸送リングを経由します。簡単すぎる？しかし、標準のナビゲータには渋滞を読み込む機能がまだないため、コンピュータがそのような初歩的な経路を選択します。もちろん、私たちの誰もが、混雑の点で最も困難なエリアを回避して、異なる旅行をするでしょう。

それでも、各ナビゲーションシステムには独自の微妙な点があります。私たちの意見では、ポルシェは最適なルートを示してくれました。この車は、私たちが自分で運転するのと同じように街中を走ります。しかし、おそらく別のナビゲーターが他のルートをより適切に処理したでしょう。ちなみに、シュツットガルトのスポーツカーナビゲーターは素晴らしいオリジナルであることが判明しました。彼のモスクワの地図には、ゴーリキー通りとコルホズナヤ広場の両方があります。もちろんトヴェルスカヤやスハレフスカヤとも表示されるのですが、なぜでしょうか？懐かしい人向け？

レクサス路線が一番気に入らなかった。ルートのレイアウトが非常にシンプルであるだけでなく、ナビゲーターは定期的にドライバーを存在しない曲がり角に引きずり込もうとします。ただし、すべての標準的なナビゲーターは単純な曲がり角を処理できますが、サードリングなどの複雑な交差点ではどうなるでしょうか? ジャンクションに近づくと、必要な操作の図がすべての車両の画面に表示されるか、ドライバーがどの方向に曲がる必要があるかを理解できるように地図の縮尺が単純に拡大されます。複雑な交差点やジャンクションでも問題を抱えている人はいません。

しかし、それらはどこからともなく現れるようです。この地域に向かって運転するときに、Universitetsky Prospekt から Leninsky に曲がったことがある人なら、まず右折して小さな別の道に入り、それから 300 メートル進むと直接 Leninsky に入る必要があることを知っています。これ以上簡単なものはないでしょうか？しかし、そのような作戦について知っているのはアウディ、BMW、インフィニティだけだ。左折して中心部に入り、その後方向転換する必要がある場合もあります。ラッシュアワー時にそのような操作にどれだけの時間がかかるかは想像できるでしょう。

ウニベルシテツキー大通りの別の場所に移動しましょう。地下鉄橋に向かって右折します。ここでも再び小さな道に入り、Vernadskyの交通に加わる必要があります。単に右折するだけでもルール違反です。そして何？レクサスはこの方向へ曲がることを推奨しているが、ナビゲーションシステムの指示が交通規制に反する可能性があると事前に警告している。

他にも事件はあります。オブルチェフ通りからヴォルギナ通りへ曲がります。特別なことは何もなく、ただ信号制御されたT字路です。しかし、小さなニュアンスがあります。角にガソリンスタンドがあります。多くの人は、分岐器の上に立つことを避けるために、ガソリンスタンドをそのまま車で通過してしまいます。これは交通ルールに矛盾するわけではありませんが、「せっかちな」顧客はガソリンスタンドの敷地内で渋滞を引き起こすことがよくあるため、顧客の邪魔になります。したがって、何らかの理由で、インフィニティとシュコダは、こちらを向くように要求します。

そうですね、首都では少なくともそこに行く方法を見つけるでしょう。たとえば、ドルゴプルドニー、バラシハ、ポドリスクなど、誰もがよく知っているわけではないので、モスクワ地域の学生が何ができるかを見てみましょう。悲しいかな、地方都市では多かれ少なかれドイツ車とランドローバーだけが消えてしまっている。残りの人は通りのことは知っていますが、家のことはまったく知りません。それは残念だ。

はい、誰もがこの地域の計画に同意しているわけではありません。たとえば、ドルゴプルドニのランドローバーは私たちを行き止まりに導き、メルセデスはゴルコフスコエ高速道路に沿ってモスクワを出るとき、側面に森を見せましたが、実際にはいくつかの自動車ディーラー（中核的ではありませんが）とショッピングセンターがあります。

都市型の集落や村などの小さな集落では、状況はさらに悪化しています。何百年も前から存在しているにもかかわらず、ナビゲーターに含まれているものもありますが、まったく含まれていないものもあります。奇妙な。

オブジェクト (または興味のある地点) のデータベースは、ナビゲーションシステムの切り札の 1 つです。そこにあるもの: レストラン、病院、ガソリンスタンド、カーサービス、エンターテイメントセンターやショッピングセンター、観光スポットなど。しかし、何らかの理由ですべてのデータが古いです。さて、ナビゲーターは、最近すべての「Ramstore」が「Auchans」になったことを知らないかもしれないとしましょう。しかし、なぜ誰もが長い間廃止された小売チェーン「Mercado」をまだ表示しているのでしょうか? それともルクオイルに買収されたRussNeftガソリンスタンドでしょうか？自動車会社の駐在員事務所は、地図やデータは約 3 か月ごとに更新されると保証していましたが、実際にはこれは完全に間違っていたことが判明しました。

音声プロンプトについては別途説明します。英語ではすべてが完璧であることは明らかですが、必ずしも明確であるとは限りません。そしてロシア語で？私たちは経験から、自動車用マルチメディアシステムのロシア化には問題があることを知っています。ああ、音声ガイドでも同じことが起こりました。ヒントは時々混乱します。たとえば、方向転換する必要がある場合、画面には正確に方向転換する場所が示されているにもかかわらず、メルセデスは「左側を走行してください」と表示します。まあ、大丈夫です。ナビゲーターの中には、舌の問題に悩まされている人もいます。ここでアウディは「300メートル直進してください」と言います。またはレクサス: 「200 メートル先で右斜め方向に曲がってください。」彼らが何を言っているのかすぐには理解できないでしょう。しかし、最も印象的だったのはランドローバーで、「500 メートルでロータリーに進入してください」と言いました。

ナビゲーターには、GPS 全地球測位システム自体の誤差に関連する欠点もあります。そのせいで、おかしな事件が起きてしまいます。ノビンスキー大通りからツヴェトノイに向かってガーデンリングの内側に沿って運転しているとします。ナビゲーションでは、右に車線を変更してマヤコフスキー広場に行くように求められます。あなたは手がかりを追わず、トヴェルスカヤの下のトンネルに入ることにしました。しかし、ナビゲーターはこれに気づかず、あなたが頂上にいると信じて、左に曲がるように頼みます...

したがって、モスクワについての知識はあるものの、選手たちにとってすべてがそれほどスムーズであるわけではありません。 8 つのナビゲーションシステムすべてが市内を簡単に案内し、ほぼ目的の場所に連れて行ってくれるからです。さらに、標準航法はロシアにとって新しいものであるため、やや湿り気があるという事実を考慮する価値があります。しかし、子供の病気がすべて治れば、どこでもナビゲーションを完全に使用できるようになります。

それまでの間、ナビゲーションシステムが最も気に入った 3 つのブランド、アウディ、メルセデスベンツ、インフィニティを取り上げます。第一に、それらは完全にロシア化されており、第二に、複雑なモスクワの通りで他のものより混乱する可能性が低く、第三に、多くの便利な機能を備えています。

アントン・テベニヒン

当初、「ナビゲーション」という言葉はナビゲーションのみを指し、船を操縦する技術を意味していました。時間が経つにつれて、ナビゲーションは自動車を含む陸上の乗り物にも使用されるようになりました。

衛星ナビゲーションとは何ですか?なぜ車に衛星ナビゲーションが必要なのでしょうか?

衛星ナビゲーションは電子技術システムの複合体であり、「送受信機」の原理で動作する地上および航空機の機器を組み合わせたものです。このシステムは、位置、正確な時間、移動パラメータ (速度と方向) を決定するために使用されます。簡単に言うと、このようなシステムを使用すると、受信機 (この場合は車) が地理的にどこにあるか、どの方向にあるかを決定できます。移動とその速度。さらに、ナビゲーターはある地点から別の地点までのルートを事前に計算し、それに沿って車を誘導し、移動を音声コメントで伴うことができます。最新のナビゲータでは、オプションで、スピードカメラの位置や交通渋滞に関するデータをダウンロードする機能を利用できる場合があります。

違いは、自律ナビゲーションが車に含まれていないため、別途購入する必要があることです。このようなナビゲーターには、独自の電源システム、プロセッサー、および信号受信機があります。ディスプレイとコントロールパネルを装備。標準ナビゲーションとは、メーカーが独自に組み立て時に車両に取り付けるナビゲーションシステムです。標準ナビゲーションの利点は、すべての車載機器と完全に互換性があり、統合されており、原則として自律ナビゲーションよりも高速に動作することです。

カーナビゲーションの進化

カーナビゲーションシステムのプロトタイプは 1920 年に登場し、Plus Fours Routefinder と呼ばれました。この単純な装置は、2 本の木の棒の間に固定された地域の丸めた地図で構成されていました。ナビゲーターは手動で回転させる必要がありました。

10 年後、このシステムは完成し、ドライバーは IterAvto を受け取りました。今回はナビ本体に組み込まれたガラスの下に地図を固定しました。使用されているケーブルの助けを借りて移動しました。このシステムのおかげで、スクロール速度は移動速度に比例しました。ただし、車の方向を変えるときは、依然として地図を手動で回転する必要がありました。

最初の電子ナビゲーションが登場したのはそれほど昔のことではなく、わずか 30 年前です。このシステムは日本人エンジニアによって開発されました。追加オプションとしてナビゲーションを提供した最初の車は、ホンダモデルのアコードとビガーでした。この発明は 1981 年に遡り、エレクトロジャイロケーターと呼ばれています。日本のナビゲーションが衛星と関連付けられていなかったことは注目に値します。ナビゲーターを使用するには、ドライバーはその地域のプラスチック製地図を挿入し、カーソルを現在の位置に移動する必要がありました。内蔵のジャイロスコープはカーソルのさらなる動きを担当し、車の方向と速度を決定しました。このシステムは、設置コストがアコード本体の価格のほぼ 4 分の 1 と高すぎるため、広く使用されませんでした。

車載コンピュータに組み込まれた最初の衛星ナビゲーションシステムは、1995 年にオールズモビル 88 に登場しました。すでに、近くの衛星からの信号を使用して、車の位置を独立して決定し、制御することができました。

それ以来、ほとんどのメーカーが車に標準ナビゲーションを搭載しています。システムの動作原理は過去数十年にわたって根本的な変化はなく、情報伝達の効率を高め、ユーザーの対話機能を拡張することに重点が置かれてきました。

まず、搭載コンピュータを改造した。ディスプレイサイズの拡大、画質の向上、そして最近ではタッチコントロールの導入。電子ハードウェアは常に更新され、特殊なオペレーティングシステムが開発され、CD の代わりにメモリカードやハードドライブが使用されました。たとえば、BMW 7 シリーズの最新の標準ナビゲーションは、解像度 1280x480 のディスプレイ、独自の QNX モバイルオペレーティングシステム、および 80 GB のハードドライブを備えた、ほぼ本格的なコンピューターです。

これらの特性により、バイエルン州ではルートの高品質 3D レンダリングを含む地図をダウンロードできるだけでなく、音楽をダウンロードしたり DVD を再生したりすることもできます。

使い方

ナビゲーションシステムは、信号の発信元と受信機の間の距離を測定するという原理に基づいて動作します。この方法は、電波の送信とその伝播速度の計算に基づいています。信号の送信に費やされた時間を正確に記録するために、システム時間と同期した原子時計が使用されます（このような時計の特徴は、原子や分子のレベルで発生する振動が周期的なプロセスとして使用されることです）。次のチェーンが得られます。受信機のクロックがシステム時間と同期され、信号の送信と受信の各サイクル間の遅延がそこから計算されます。

標準のナビゲーション受信機自体は車載コンピュータシステムに組み込まれており、データをディスプレイに表示します。車両の位置とルート計画に関するデータに加えて、車載コンピューターは、パーキングセンサー、サウンドシステム、死角センサーなどを含むすべての電子コンピューターシステムとの相互作用を担当します。

最新のカーナビゲーターの多くは、自動車愛好家を地点 A から地点 B まで案内するだけでなく、ルート上にあるすべての物体に関する情報も提供できます。プログラムメモリには、ガソリンスタンド、店舗、駐車場、カフェ、その他の運転中に役立つオブジェクトの位置に関する情報が保存されます。

最新のナビゲーションシステムのもう 1 つの便利な機能は、音声制御機能です。これにより、車から降りずに道順を確認したり、物体を検索したりすることができます。

標準ナビゲーションの主な利点としては、高精度、システムの運用効率、信号送信や地図更新に遅延がないことが挙げられます。同時に、標準ナビゲーションには非常に重大な欠点もあります。たとえば、標準のナビゲータをスタンドアロンのナビゲータに交換すると、上記のシステムの動作が中断される可能性があり、交換手順自体に非常に費用がかかります。標準のナビゲーションマップの精度は、ユーザーにとって必ずしも満足できるものではありません。よくあるのは、マップはすぐに読み込まれますが、家番号が表示されないということです。また、ナビゲーターがドライバーを単に誤って誘導し、完全に間違ったルートを示唆するケースもよくあります。ナビゲーションシステムを選択できないことが、標準ナビゲーションの欠点を端的に表します。

親愛なる読者の皆様！この記事では、現代のほとんどの車に標準装備されているカーナビゲーションシステムについて簡単に説明します。車両に搭載されている車載コンピューターを使用すると、必要なソフトウェアをインストールできます。したがって、現代の標準的なカーナビゲーションは、特別なものとは考えられていません。むしろ、標準的な車載コンピューターの機能を合理的に使用できる特別なオプションです。

カーナビは、特に長距離を移動する場合、道路地図があっても最適な経路を見つけたり、交通状況を把握しながら地図上にルートを描くなど、知らない場所での移動が難しい場合が多いため、非常に便利な機能であることは間違いありません。それは簡単な仕事ではありません。この意味では、基本的に常にアクセスゾーンにある標準的なカーナビの方が、はるかに信頼性が高くなります。なぜなら、車愛好家は、その助けを借りて、自分の位置に関する情報や、すぐに目的地にアクセスする方法に関する情報をリアルタイムで迅速に受け取ることができるからです。指定された点まで。

ただし、メーカーによってほとんどの輸入車にプレインストールされている標準システムにはロシアの地図が含まれていない、または古いナビゲーション地図が含まれているという事実により、状況が発生する可能性があります。そして、地図がなければ、標準の GPS ナビゲーターは、残念なことに、車内を飾る役に立たないアクセサリーになってしまいます。明らかに、この問題の解決策は、標準的な GPS ナビゲーションシステム用に国内のプログラマーによって設計されたロシアの地図です。
ご清聴ありがとうございました！

心から、
グローバルトレース。

ナビゲーションシステム（全地球測位システムまたは GPS - Global Positioning System）は、西ヨーロッパ、米国、日本でますます使用されています。これらのシステムの使用は旧ソ連諸国でも始まっていますが、主に地形図の欠如によりナビゲーションシステムの開発が妨げられています。

ナビゲーションシステムの主な目的は次のとおりです。

現時点での車の位置を特定する
最適なルートを決定しながら目的地を入力

ルートを選択する場合、高速、標準、短距離の 3 つのオプションが利用可能です。また、有料道路の位置や各路線の交通の特徴も示します。

GPS ナビゲーションを使用するには、少なくとも GPS 受信機が必要です。しかし、それ自体は正確な座標を知る衛星コンパスにすぎません。これらの座標をその地域の特定のデジタルマップにリンクするには、GPS 受信機を内蔵した GPS ナビゲーターなど、より複雑なデバイスが必要です。

米。ナビゲーター

ナビゲーターとは何ですか？

GPSナビゲーター– 比較的単純なソフトウェアシェルを備えたデバイス。主にナビゲーションの問題を解決することに重点を置き、メーカーが提供する 1 種類の地図のみを操作できます。

GPS 受信機の位置は、システム衛星の既知の座標に基づいて計算されます。物理的には、これは、測位問題を解決するための初期データが、物体からその時点で目に見えるすべての衛星までの距離であるという事実で表されます。簡単にするために、目に見えるすべての衛星がその軌道上で静止していると仮定しましょう。

幾何学の話に移りましょう

米。衛星による物体検出:
a – 1 つの衛星からの球体。 b – 2 つの衛星からの球の交差。 c – 3 つの衛星からの球の交差

残りの点は、受信機の座標を特徴付けます。衛星までの距離 (記載された球の半径) は、信号が物体に到達するまでの時間とその速度の記録に基づいて簡単に計算されます。

軌道上の衛星の位置を決定するために、静止軌道に分散された衛星のセットに加えて、地上の制御複合体が存在します。これには、軌道星座の要素との絶え間ない接触を維持する追跡ステーションが含まれます。管制センターは受信したデータに基づいて人工衛星の正確な座標を計算し、通信局を通じて航空機に送信します。計算では、信号の伝播速度が光の速度と等しいと仮定します。したがって、衛星と受信機に装備されている時計機構の動作の精度と同期性、さらには情報波の経路上のさまざまな障害物によって生じる歪みも考慮する必要があります。受信機のコンピュータのエラーを排除するために、受信機の位置が所定の誤差で特定されるまでの時間を調整する特別なアルゴリズムが使用されます。このアルゴリズムでは、受信機の「可視ゾーン」内にある 4 号衛星、5 号衛星、およびその他の衛星から受信したデータも考慮されます。

地球の全表面をカバーする本格的な星座には 24 個の軌道天体が含まれている必要があることに注意してください。つまり、地球上の任意の点で受信機に見える衛星の最大数は 12 ユニットです。しかし、現在ではナビゲーションシステムの稼働台数はすでに30台となっている。

図はナビゲーションシステムの構造を示しています。このシステムは推測航法ナビゲーションを実行し、走行経路の構成に基づいて地形図上の車両の位置を決定し、GPS 衛星システムを使用して絶対座標を決定できます。推測航法を使用すると、車輪速度センサーと方位センサーから受信した情報を使用して、車両の相対位置と移動方向が決定されます。

推測航法により得られた走行ルートの区間の形状と、地図上にプロットされた道路の形状を比較します。車が移動している道路を特定すると、システムは現在の座標も見つけます。地図上の車両の座標は、GPS の緯度と経度を使用してより正確に決定されます。実用的な目的では、車の座標をブロックの半分、つまり±100メートルの精度で知ることができれば十分であると考えられています。

カーナビには走行距離や進行方向を計測するセンサーが搭載されている必要があります。

トリップセンサー

トリップセンサー- これは電子走行距離計の何らかの設計であり、情報は ABS 車輪速度センサーから得られます。オドメーターには、修正が必要な系統誤差が多数あります。これらには次のものが含まれます。

新品タイヤと摩耗したタイヤの直径の違いにより、走行距離の測定に最大 3% の誤差が生じます。
遠心力によるタイヤ直径の増加により、車速が 40 km/h になるごとに、走行距離の測定誤差は 0.1 ～ 0.7% 増加します。
タイヤ空気圧が 689 kPa 変化すると、誤差は 0.25 ～ 1.1% 増加します。

車の進行方向を判断するには、通常、方位センサー、車輪速センサー、ジャイロスコープが使用されます。

米。ナビゲーションシステムの構造

方位センサー

方位センサー地球磁場を利用したコンパスは、強磁性体からなるリングコア2に励磁巻線1と2本の出力巻線3、4を直交に巻いたもので、励磁巻線には正弦波電圧が印加されます。外部磁界が存在しない場合、出力巻線には相互誘導起電力が正弦波状に誘導され、平均値はゼロになります。一定の外部磁場 (地球の磁場) が存在すると、コア内の磁束の正弦波形状は、一定の成分と出力巻線の電圧の影響により歪みます。

米。地磁気方位センサー：
1 – 励磁巻線; 2 – 強磁性体で作られたリングコア。 3 – 座標 X の出力巻線。 4 – Y 座標付き出力巻線

車輪速センサー

GPS システムは、ABS に使用される前輪速度センサーを使用します。車の回転角は、回転するときに左右の車輪が通過する軌道の差によって決まります。

ジャイロスコープ

ジャイロスコープを使用すると、車両が回転するときの角速度が検出され、積分されて回転角度が決定されます。ナビゲーションシステムでは、さまざまな種類のジャイロスコープが使用されます。以下では、ガスジャイロスコープの使用を例として考えます。

ジャイロスコープは次のように動作します。ポンプは、所定の流量のガス流 (ヘリウム) 2 を生成し、それをノズル 1 を通して 2 本の加熱されたセンサーワイヤー w1 および w2 に送ります (図)。車の角速度は、センサーワイヤーの抵抗の変化によって決まります。ヘリウムの流れがポンプノズルから出ると、徐々に膨張します。

米。ジャイロ計測システム（旋回時のガス流位置）

車が直進するとき、速度分布はワイヤに対して対称であり、ワイヤは均等に冷却され、ワイヤが一部であるブリッジ回路の出力で弾丸電圧が生成されます。旋回するとコリオリ力が発生し、ガスの流れが変位し、ワイヤは不均一に冷却され、電流に対する抵抗が異なり、旋回時の車の角速度に比例してブリッジ回路の出力に電圧が現れます。

推測航法移動物体 (車、飛行機、船など) の開始点に対する座標を決定する方法です。移動距離のベクトル和が使用され、方向情報は方位センサーまたは車輪速度センサーから取得されます。この図は、物体 (自動車) の座標を決定するためのナビゲーション推測航法の応用を示しています。

米。ナビゲーション推測航法を使用した車両座標の決定:
X0、Y0 – 初期座標。 Δi – 現在位置の増分。 θi – 角度位置。 X、Y – 車の位置座標

磁場は、トンネル、金属橋の上、道路電車に沿って移動しているときにも歪みます。車輪速度センサーとコンパスを併用すると、多くの場合、この問題が解決されます。車輪速度センサーはそのような歪みの影響を受けませんが、実際には、方位センサーと車輪速度センサーは車両の移動方向を決定する際に相互に補完します。

ナビゲーション推測航法では、オブジェクトの現在の座標を決定する精度が低くなります。車の場合、推測航法で求めた座標を10～15kmごとに修正する必要があります。電子地図上に描かれた道路上を車が移動すれば正しく調整されます。

電子カード

一部のナビゲーションシステムでは、地図情報が中央に保存され、無線を介して車両に送信されますが、ほとんどの場合、ナビゲーションシステムは必要なデータベースが車両に搭載されていることを前提としています。

CD-ROMは、道路形状や走行経路を比較し、最適なルートを探索したり、周辺の地図をディスプレイに表示したりするために、地図情報や道路情報を格納するために使用されます。

マトリックス形式では、各マップ要素 (ピクセル) は独自のデカルト X-Y 座標値を持ちます。マトリックスマップは、コンピューターのメモリまたは記憶媒体に多くのスペースを必要とし、ルートをプロットおよび追跡する際の数学的演算には不便です。

ベクトル形式では、道路や街路は分析的に記述された一連の直線セグメントによって表され、交差点はノードによって表されます。ノードは経度と緯度の座標によって識別されます。道路（ストリート）が直線でない場合には、ブレークポイントにもノードが配置されます。したがって、あらゆる形状の道路 (街路) はベクトルとノードのセットによって近似されます。

米。ベクトルマップ上の道路とノード

既存の地図、または航空機や衛星から取得した地域の画像がスキャンされます。次に、特別なソフトウェアが画像を最初に行列に変換し、次にベクトル形式に変換します。

電子地図には、道路番号、通り名、交差点間の家番号、道路の一方通行または双方向交通、ホテル、レストランの名前などの情報が含まれています。

画面上のタッチスイッチを使用すると、表示モードを変更して、方向指示器、曲がり角のリスト、または高速道路の出口に関する情報を表示する分割または全画面を選択できます。

米。方向指示器

移動した経路の構成に応じた地形図上の方向

まず、ナビゲーションシステムは、ナビゲーション推測航法によって決定された車両の座標に、近くのどの道路が対応する可能性があるかを判断します。その後、比較が行われ、最適な道路が選択され、地図上の車両の座標が補正されます。車が交差点に到達するとき、進行方向によってどの道路を進むかが決まります。交差点の道路が類似している場合、ナビゲーションコンピュータは地図上でそれらの道路をたどって、目的のルートとの関係で各道路の相関係数を決定します。相関係数が最も高い道路が選択されます。

ナビゲーションシステムは音声で情報を受け取ることができるため、道路から目を離すことなく必要な情報を得ることができます。最新のシステムは合計で最大 1,500 語を認識します。

選択した領域を詳細に表示するには、ズームインまたはズームアウトして、より広い領域をカバーすることができます。 2 つのマップを同時に表示でき、1 つはより詳細なシリーズを表示し、もう 1 つはより広範囲をカバーします。必要に応じて、最寄りのホテル、レストラン、ガソリンスタンド、サービスステーション、駐車場などを見つけることができます。

米。画面を分割

ルートを検討するために、ドライバーはルートをプレビューできます。

交差点が近づく500メートル手前で、画面にインターチェンジの拡大図が自動表示される。交差点に近づくと、音声メッセージが鳴り、ドライバーに今後の行動を知らせます。ドライバーが必要な方向転換を逃した場合、システム自体がルートを修正します。

目的地の位置に関する情報が不十分な場合、ナビゲーションシステムは、住所、郵便番号、緯度と経度、地図、交差点、高速道路の入口ランプから検索できます。ドライバーがもう一度訪れたい場所の情報をシステムのメモリに入力できます。

選択したルートに沿って渋滞や交通困難が発生した場合、システムが代替ルートを計算して提供します。

最適なルートの選択

ナビゲーションシステムは、車両の現在の座標を決定するだけでなく、目的地までの最適なルートを選択しやすくする情報も提供します。これを行うために、ナビゲーションコンピューターは出発地と目的地の間の道路網を調べ、最短ルートを選択します。地図から最短経路を決定する方法の例は次のとおりです。 ダイクストラのアルゴリズム(ダイクストラアルゴリズム)。

ダイクストラのアルゴリズムは、開始点からすべての道路交差点を識別し、各交差点までの最短経路を計算します。たとえば、図のように道路網がある場合、始点 A から交差点の検索が開始され、最初に交差点 B と交差点 C が考慮され、点 A から各交差点までの距離が円の中に表示されます。次に、点 C につながる交差点 E と交差点 F を考え、これらの交差点については始点 A からの距離を示し、次に点 B につながる交差点 D と E を考え、始点 A から D までの距離を図 b に示します。この場合、点 E までの距離は点 C を介して示されます。これは、点 D を通る距離よりも短いためです (8 になります)。点 D は点 E に接続されており、E を経由するルートの方が短くなります。 D への最短ルートは A-C-E-D です。

このアルゴリズムを使用すると、目的地までの最短ルートを決定できます。最新のナビゲーションシステムがあれば、ドライバーは道に迷う心配はありません。

米。ダイクストラのアルゴリズム

GPS は、高度道路交通システム (ITS - Intelligent Transportation Systems) の開発においてさらに発展しました。

BMW も同様の拡張フローティングカーデータシステム (XFCD) を導入しました。

テストは SBC パークの特別なテストトラックで実施され、システムの機能を実証することが目的でした。たとえば、車が滑りやすい道路に衝突したとします。ほんの数秒でシステムは情報を処理し、リアルタイムで後続車両に警告します。同じ情報が同時に固定交通サービスに送信され、受信データが統計的に処理されて他の道路利用者に送り返されます。

XFCD 交通状況検出システムは、将来的には、「移動する車からのデータ」と訳される既存のフローティングカーデータシステムの改良された後継システムになります。すでに今日では、FCD の助けを借りて、車両は特定の時点での位置データを中央交通管制装置に送信し、中央交通管制装置は受信したメッセージを FCD を搭載した他の車両からのメッセージと比較して、交通状況や緊急事態を認識します。 XFCD システムは、交通状況自体を認識し、車両内で利用可能なすべてのデータを分析し、処理されたデータを中央制御パネルに送信することができます。同時に、このシステムは、Auto-Auto コミュニケータシステムを通じて、送信機の受信可能範囲内にある他の車両に警告することができます。

XFCD は既存のナビゲーションシステムに基づいて動作し、その試運転はプログラムをダウンロードするだけです。オンボードネットワークの導入により、あらゆる機能を同期して使用できるようになります。このように構成された現代の自動車では、システムは他の多くの情報制御ユニットにアクセスして連携します。これらには、ロービームとハイビーム、フォグ照明、外部温度計とエアコン、ブレーキとナビゲーションシステム、レインセンサーとガラスウォッシャー、およびその他の同様に重要な小さなものがあります。これらすべてのメカニズムは交通状況に応じて機能します。したがって、車は、安定性制御システム (DSC) と走行速度を調整することで、周囲温度の低下、氷、さらには道路の一部に予期せぬ油が現れた場合にも即座に対応します。

XFCD システムのもう 1 つの否定できない利点は、メッセージを他の車両に直接送信できることです。情報はアドホックネットワークを介して周囲のすべての車両に送信されます。各車両は、状況に応じて、送信者、受信者、送信者のいずれかの役割を果たします。実証済みのマルチホッピングテクノロジーの利点は否定できません。アドホックネットワークは自律的に組織され、必要な範囲を備え、特別なインフラストラクチャの作成を必要としません。