Современные навигационные системы для современных транспортных средств
Раньше бумажные карты были единственным способом планирования маршрута. Прежде чем вы или, возможно, ваши родители отправились в отпуск, вы брали карты каждого штата или провинции, через которые планировали проехать, раскладывали их на кухонном или столовом столе и выделяли маршрут, по которому нужно ехать.
Проблема с картами в том, что кто-то должен их читать, а пытаться читать карту за рулем довольно опасно. Автопроизводители поняли, что, возможно, технологии можно использовать для повышения безопасности вождения. Эта концепция положила начало навигационной системе.
В течение 1980-х Toyota и Mazda работали над несколькими различными навигационными системами для своих автомобилей. Некоторые из этих ранних навигационных систем использовали оцифрованные бумажные карты. В 1990-х годах Mazda представила первую навигационную систему на основе GPS. В настоящее время большинство автомобилей, продаваемых в Северной Америке, оснащены навигацией.
Оборудование навигационной системы
Современные навигационные системы состоят из четырех ключевых компонентов. Первый — это компьютер. Этот компьютер запускает навигационное программное обеспечение, которое планирует запрошенный вами маршрут, сообщает вам, когда повернуть, и советует, когда вы приедете. Вторым ключевым компонентом являются карты, используемые с навигационным программным обеспечением. Две компании предлагают эти карты по лицензии для конечного пользователя. Третьим компонентом является модуль приемника GPS и антенна. Приемник GPS сообщает навигационной системе, где вы находитесь и куда направляетесь. Наконец, есть интерфейс. Интерфейс обычно представляет собой сенсорный экран. Интерфейс отображает карты и принимает ввод информации для планирования маршрута. Информацию можно ввести на сенсорном экране или произнести в программе, а затем преобразовать в текст.
Что такое GPS?
GPS означает глобальную систему позиционирования. Министерство обороны США создало эту технологию в 1975 году, и к 1995 году она была полностью функциональна. Целью системы было предоставление точных данных о местоположении, скорости и высоте в любой точке планеты. Система GPS включает около 30 спутников, вращающихся вокруг Земли. Каждый из них передает уникальный кодированный сигнал с очень точной отметкой времени. Приемник GPS может после получения сигналов от нескольких спутников триангулировать свое местоположение, сравнивая разницу во времени прихода каждого сигнала. Система GPS, к которой привыкло большинство из нас, называется Navstar, и ею управляет и обслуживает Космическое командование ВВС США.
Многие потребители называют портативную навигационную систему (PNS) или встроенную навигационную систему GPS. Хотя этот термин стал общепринятым, GPS — это всего лишь один из ключевых компонентов навигационной системы.
Неудивительно, что во всем мире используется более одной системы GPS. В России действует система под названием ГЛОНАСС, в Индии — IRNSS, в Китае — BeiDou-2, а в Европе — Galileo. Некоторые приемники GPS могут собирать информацию из нескольких систем для повышения точности. Примером может служить дрон с радиоуправляемой камерой, который использует ГЛОНАСС и Navstar для обеспечения большего разрешения относительно своего местоположения.
Сигнал, отправляемый на навигационный компьютер навигационным приемником, включает долготу, широту, курс (направление, в котором вы движетесь), высоту, скорость и текущее время.
Что такое навигационные карты?
Знать, где вы находитесь на планете, здорово. Настоящим ключом к навигационной системе являются ее карты. Карты можно приобрести у одной из двух компаний:TomTom, купившей TeleAtlas в 2007 году, и Nokia, купившей Navteq в 2008 году.
Карты — это базы данных дорог, хранящиеся в виде векторов. Вектор — это линия между двумя точками. В случае навигационных дорожных карт конечные точки линий (или дорог) являются координатами GPS. Большая часть информации навигационной карты содержит дополнительную информацию, такую как номера домов. Если вы когда-нибудь задавались вопросом, почему адреса некоторых домов или зданий немного отличаются, причина заключается в том, как хранятся адреса. На одном конце улицы или участка дороги данные карты содержат начальный номер дома. На другом конце улицы указан конечный номер дома. Навигационные системы равномерно распределяют разницу между двумя номерами домов по всей длине улицы. Это предсказанное местоположение не всегда соответствует действительности из-за географии или чистой случайности, основанной на прихоти местного муниципального строительного управления.
Навигационные системы бесполезны без карт. Они не могли планировать маршруты или давать указания. Вы в буквальном смысле зависите от качества и точности карт, которыми владеете.
Вместе с картографической базой данных работает база данных точек интереса (также известная как POI). База данных POI содержит информацию о предприятиях и достопримечательностях и часто включает номер телефона. В зависимости от вашей навигационной системы у вас может быть от 1,5 до 11 миллионов точек интереса. Производитель сам решает, сколько он готов потратить на эту информацию. Если ваша навигационная система может искать заправочные станции, отели, рестораны или больницы, то данные карты включают базу данных POI.
Некоторые из самых первых навигационных систем использовали аналоговую ленту для хранения карт и данных POI. Да – аналоговая, магнитная лента! С этого момента мы перешли на CD-ROM, DVD-ROM, жесткие диски и флэш-память. Новейшие системы основаны на смартфонах и не имеют картографических данных, постоянно хранящихся на борту — все они загружаются по воздуху, используя сотовую связь в режиме реального времени.
Возможности современной навигационной системы
Современные навигационные системы — это удивительные инструменты, помогающие путешествовать безопасно и эффективно. Эти системы используют чрезвычайно сложные и запатентованные алгоритмы для определения наилучшего маршрута между начальной и конечной точками вашего маршрута. Самое простое навигационное программное обеспечение учитывает размер дороги (количество полос и, если возможно, ограничение скорости) и направление поворотов, которые вам, возможно, придется сделать, чтобы пройти маршрут. Компании-разработчики навигационного программного обеспечения очень бережно относятся к своим алгоритмам создания маршрутов.
Современные навигационные системы могут принимать информацию в режиме реального времени, чтобы сделать планирование маршрута более точным и эффективным. Первое обновление включало в себя информацию о транспортном потоке. Многие системы использовали FM-антенны для сбора информации о дорожном движении, которая транслировалась в крупных городских районах. This technology is called RDS-TMC traffic, since the information was coded into the same frequency space as FM radio RDS information. Newer systems capture this traffic flow and accident information through the SiriusXM receiver. You do need a subscription to SiriusXM Traffic and, of course, supporting hardware in your vehicle to makes this work.
Apple CarPlay and Android Auto
If you have a vehicle with Apple CarPlay or Android Auto, your smartphone becomes an integral part of your navigation solution. Apple or Google stores map information and downloads it in real time through your smartphone’s data plan. The beauty of this solution is that you never, ever have to pay for map updates – the information is always being updated.
Apple Maps and Google Maps both offer turn-by-turn navigation solutions that use each brand’s advanced voice recognition software. All you have to do is press a button and ask the system to take you to an address.
CarPlay and Android Auto navigation has the benefit of being able to acquire Point of Interest information directly from the Internet. If a new company opens and registers itself with Apple and Google, you can search for it right away.
One drawback of CarPlay and Android Auto is that the maps aren’t stored on the phone or in the vehicle. If you are traveling to another country, your cellular provider will charge roaming fees. (You can get roaming data plans to help minimize the cost, so that’s not a huge deal, but it has to be considered before you buy.) Another consideration is that these systems are constantly downloading map information. If you happen to have a cellular data plan with very limited bandwidth, this could eventually cost some money in data overage charges. These are not show-stoppers, just considerations.
Google Waze
One very popular navigation application used by people who live in high-traffic areas like Los Angeles, Toronto, San Francisco, Seattle, Honolulu, New Orleans or Chicago is called Waze. This application is available for iPhone and Android phones for free. The beauty of Waze is that other users provide traffic flow information, including detours, accidents and warnings for potholes, weather or even animals on the road. Waze offers crowd-sourced traffic information at its finest. Google purchased Waze in June of 2013 for $1.3 billion. If you run the risk of getting stuck in a traffic jam, try Waze; it’s quite impressive.
Using any navigation solution has its perils. If your co-pilot is reading directions from a paper map, or you are trying to drive while listening to voice prompts from a navigation system, there is always the risk of making an error while turning, merging or exiting. Always be careful when navigating and heed the rules of the road at all times.
If you are in the market for a navigation solution for your vehicle, visit your local mobile electronics specialist. They have many different solutions depending on the vehicle you drive. Some systems replace the factory radio, some work with it and some operate separately from it. They can show you the options for your vehicle.