Навигация: устройство, принцип работы системы и ее функционал

Навигационные системы в автомобилях начали использовать еще в середине 90-х годов прошлого века. Данное оборудование выпускается в виде отдельных устройств либо встраивается в конструкцию машины еще на стадии ее производства. Суть работы навигационной системы сводится к тому, что она прокладывает оптимальный маршрут к заданной цели и показывает направление движения автомобиля на динамической карте. При этом современное оборудование не ограничивается только таким функционалом.

Логика работы системы

Работа любой навигации построена на принципах функционирования глобальной системы позиционирования, или GPS. Последняя на основе данных, полученных со спутников, определяет местоположение автомобиля и конечной точки маршрута. Координаты определятся за счет разницы во времени, в течение которого идет сигнал от машины до как минимум трех космических аппаратов.

Технология передачи таких сигналов постоянно совершенствуется. Благодаря этому, точность определения местоположения автомобиля достигает ±10 метров. Данные, которые транслируют спутники, обрабатывает маршрутный компьютер, которым оснащается машина. Также автомобили снабжены жестким диском (или другим подобным устройством), на котором хранятся карты города, определенной местности и так далее. Маршрутный компьютер преобразует полученные координаты и сопоставляет положение машины с точкой на данной карте. Далее при помощи алгоритма прокладывается маршрут до точки назначения. Он тоже выводится на карте в виде цветных линий. Все указанные расчеты проводятся в течение нескольких секунд. После окончания построения маршрута навигационный комплекс начинает давать подсказки о том, как должен двигаться автомобилист.

Из-за указанных особенностей навигационная система имеет ряд ограничений. В частности, сигналы не доходят до маршрутного компьютера, когда автомобиль пересекает туннели либо передвигается в месте, где располагается множество высотных зданий. Этот недостаток нивелирован в современных машинах. Многие автомобили помимо указанного оборудования комплектуются датчиком угловой скорости, известным также как гирометр, гироскоп или G-датчик. Это устройство подает сигналы на бортовой компьютер о текущем местоположении автомобиля, после чего встроенная электроника преобразует эти данные и, согласовав их с картами навигации, продолжает дальше прокладывать маршрут следования. Данная технология известна еще и как навигация счисления пути. Благодаря указанным датчикам встроенная электроника устраняет расхождения с сигналами, которые поступают со спутников.

Этот процесс протекает следующим образом: GPS определяет приблизительное местоположение автомобиля. На данном этапе бортовой компьютер распознает дорогу, по которой едет машина. Далее, как только автомобиль поворачивает, срабатывает гирометр. За счет этого происходит коррекция карты, и местоположение машины определяется максимально точно. Такая технология подстройки известна как Map-Matching.

Устройство системы

Автомобильная навигационная система состоит из следующих компонентов:

• GPS-модуль (приемник);
• антенна;
• маршрутный компьютер;
• панель управления;
• дисплей;
• гироскоп (датчик угловой скорости;
• жесткий диск;
• датчик скорости /участка пути.

В некоторых навигационных комплексах применяются дополнительные детали, не указанные в списке. Соответственно, от этого зависит функционал системы.

Основной деталью данного комплекса является навигационный (маршрутный) компьютер. Он обрабатывает поступающие сигналы (с датчиков, GPS-модуля) и соответствующим образом выстраивает маршрут следования. Информация со спутников поступает через антенну на GPS-модуль. В старых навигационных системах в единый блок включали все указанные детали. Теперь помимо них в состав такого модуля входят межсетевой интерфейс и другие детали, которые встраивают преимущественно в центральную консоль.

В комплекте с навигационной системой всегда идет программное обеспечение, посредством которого осуществляется управление данным оборудованием. Также в состав комплекса сегодня включают датчик скорости/участка пути. Это устройство обеспечивает самонаведение оборудования по карте. То есть оно вместе с гирометром максимально точно определяет местоположение автомобиля в пространстве.

Функционал навигационной системы

Функционал системы навигации автомобиля зависит, как от марки производителя, так и от модели машины, на которую она устанавливается. Большая часть такого оборудования позволяет лишь указывать точку назначения, после чего оно выстраивает маршрут следования на активной карте с изменяющимся масштабом. Причем способ ввода данной информации также существенно варьируется в зависимости от автомобиля. Характер отображения карты тоже меняется. Некоторые виды системы навигации поддерживают голосовые подсказки, стрелки и другие подобные функции, упрощающие ориентацию в пространстве. Часть оборудования рассчитывает ориентировочное время прибытия до точки назначения. Более продвинутые системы способны подключаться к интернету и выводить на карту информацию о дорожных заторах, сигналах светофора и другие сведения.

В случае наличия функции динамического сопровождения до цели оборудование автоматически меняет маршрут следования, если водитель изменил направление движения. Кроме того, часть навигационных систем позволяет вводить собственные настройки. В частности, это может быть полезно, когда на определенном участке дороге ведутся ремонтные работы. После введения такой информации навигационная система при постройке маршрута выбирает направления, позволяющие объезжать подобные зоны.

Современные устройства поддерживают функцию отправки экстренных сообщений в случаях, когда автомобиль попадает в аварию. Такое оборудование поддерживает совместную работу с мобильными устройствами.

Автор: Федор Аверьев