Navigationssystem für Kraftfahrzeuge - Automotive navigation system

Navigation mit Gosmore, einer Open-Source- Routing-Software , auf einem persönlichen Navigationsassistenten mit kostenlosen Kartendaten von OpenStreetMap .

Ein Auto - Navigationssystem ist Bestandteil der Kraftfahrzeugsteuerungen oder ein Dritte Add-on verwendet Richtung in einem Kraftfahrzeuge zu finden. Es verwendet typischerweise ein Satellitennavigationsgerät , um seine Positionsdaten zu erhalten, die dann mit einer Position auf einer Straße korreliert werden. Wenn eine Wegbeschreibung benötigt wird, kann das Routing berechnet werden. Verkehrsinformationen können zur Anpassung der Route verwendet werden.

Koppelnavigation mit Entfernungsdaten von Sensoren, die am Antriebsstrang angebracht sind , ein Gyroskop und ein Beschleunigungsmesser können für eine höhere Zuverlässigkeit verwendet werden, da GPS-Signalverlust und / oder Mehrwege aufgrund von Straßenschluchten oder Tunneln auftreten können .

Mathematisch basiert die Automobilnavigation auf dem Kürzeste-Weg-Problem innerhalb der Graphentheorie , das untersucht, wie der Weg zwischen zwei Punkten in einem großen Netzwerk identifiziert werden kann, der bestimmte Kriterien (kürzester, billigster, schnellster usw.) am besten erfüllt.

Automobilnavigationssysteme sind für die Entwicklung selbstfahrender Autos von entscheidender Bedeutung .

Geschichte

Automobilnavigationssysteme stellen eine Konvergenz einer Reihe verschiedener Technologien dar, von denen viele seit vielen Jahren verfügbar, aber zu teuer oder unzugänglich waren. Einschränkungen wie Batterien, Display und Rechenleistung mussten überwunden werden, bevor das Produkt kommerziell nutzbar wurde.

  • 1961: Hidetsugu Yagi entwarf ein drahtloses Navigationssystem. Dieses Design war noch primitiv und für militärische Zwecke gedacht.
  • 1966: General Motors Research (GMR) arbeitet an einem nicht auf Satelliten basierenden Navigations- und Assistenzsystem namens DAIR (Driver Aid, Information & Routing). Nach ersten Tests stellte GM fest, dass dies kein skalierbarer oder praktischer Weg war, Navigationshilfen bereitzustellen. Jahrzehnte später wurde das Konzept jedoch als OnStar (gegründet 1996) wiedergeboren.
  • 1973: Das japanische Ministerium für Internationalen Handel und Industrie (MITI) und Fuji Heavy Industries fördern CATC (Comprehensive Automobile Traffic Control), ein japanisches Forschungsprojekt zu Automobilnavigationssystemen.
  • 1979: MITI gründet JSK (Association of Electronic Technology for Automobile Traffic and Driving) in Japan.
  • 1980: Elektronischer Autokompass mit neuem Mechanismus beim Toyota Crown .
  • 1981: Die frühere Forschung von CATC führt zur ersten Generation von Automobilnavigationssystemen der japanischen Firmen Honda , Nissan und Toyota . Sie verwendeten die Koppelnavigationstechnologie .
  • 1981: Hondas Electro Gyrocator war das erste kommerziell erhältliche Autonavigationssystem. Es verwendete Trägheitsnavigationssysteme, die die zurückgelegte Entfernung, den Startpunkt und die Richtung verfolgten. Es war auch das erste mit einer Kartendarstellung.
  • 1981: Navigationsrechner auf dem Toyota Celica (NAVICOM).
  • 1983: Etak wird gegründet. Es entwickelte ein frühes System, das Map-Matching verwendet, um die Koppelnavigationsinstrumente zu verbessern. Digitale Karteninformationen wurden auf Standardkassettenbändern gespeichert.
  • 1987: Toyota stellt auf dem Toyota Crown das weltweit erste CD-ROM- basierte Navigationssystem vor.
  • 1989: Gregg Howe von Design Works USA wendet einen Navigationscomputer von Hunter Systems im Wert von 40.000 US-Dollar für das Magna Torrero Concept Car an. Ursprünglich entwickelt, um Hydranten für Feuerwehren zu lokalisieren, nutzte dieses System sowohl Satellitensignale als auch Koppelnavigation, um die Gesamtgenauigkeit des Systems aufgrund ziviler GPS-Beschränkungen zu verbessern. Dieses System verfügt auch über einen Farb-Rasterscan-Monitor anstelle der monochromatischen Vektormapping-Displays, die von den Vorgängern verwendet wurden.
  • 1990: Mazda Eunos Cosmo wird das erste Serienauto mit eingebautem GPS- Navigationssystem
  • 1991: General Motors arbeitet mit der American Automotive Association, dem Florida Department of Transportation, sowie der Stadt Orlando zusammen, um TravTek (kurz für Travel Technology) zu entwickeln, ein computergestütztes Navigationssystem für Autos. Eine Flotte von 100 Oldsmobile Tornados wurde mit dem System eingeführt, von denen 75 über das Büro am Orlando International Airport von Avis gemietet werden konnten, die anderen 25 wurden von lokalen Fahrern getestet. Ein Computersystem wurde im Kofferraum des Fahrzeugs mit einer speziellen Antenne im Heck installiert und wurde im Oldsmobile Tornado (eine Option im Standard-Tornado) an den Videobildschirm angeschlossen, um die Navigation anzuzeigen. TravTek deckte ein 12.000 Quadratmeilen großes Gebiet in Orlando und seinen Metropolregionen ab und enthielt Einträge für Restaurants, AAA-zertifizierte Hotels und Sehenswürdigkeiten.
  • 1991: Toyota führt die GPS-Autonavigation auf dem Toyota Soarer ein .
  • 1991: Mitsubishi führt die GPS-Autonavigation auf dem Mitsubishi Debonair (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System) ein.
  • 1992: Sprachgestütztes GPS-Navigationssystem auf dem Toyota Celsior .
  • 1993: Der österreichische Sender ORF präsentiert eine Präsentation der Softwarefirma bitMAP und der Erfindung ihres Chefs Werner Liebig, eines elektronischen Stadtplans mit Straßennamen und Hausnummern, mit Hilfe eines satellitengestützten Navigationssystems. bitMAP nimmt im selben Jahr an der Comdex in Las Vegas teil, schafft es aber nicht, sich richtig zu vermarkten.
  • 1994: BMW 7er E38 erstes europäisches Modell mit GPS-Navigation. Das Navigationssystem wurde in Zusammenarbeit mit Philips (Philips CARIN) entwickelt.
  • 1995: Oldsmobile führte mit GuideStar das erste GPS-Navigationssystem ein, das in einem US-Produktionsfahrzeug verfügbar ist.
  • 1995: Gerät namens "Mobile Assistant" oder kurz MASS, produziert von der Münchener ComRoad AG, wird auf der CeBit von der Zeitschrift Byte als "Best Product in Mobile Computing" ausgezeichnet. Es bot eine Turn-by-Turn-Navigation über eine drahtlose Internetverbindung mit GPS und Geschwindigkeitssensor im Auto.
  • 1995: Acura führte 1996 mit dem RL das erste festplattenbasierte Navigationssystem ein .
  • 1997: Navigationssystem mit Differential-GPS entwickelt als werkseitig installierte Option auf dem Toyota Prius
  • 1998: Einführung des ersten DVD- basierten Navigationssystems im Toyota Progres .
  • 2000: Die Vereinigten Staaten stellen ein genaueres GPS-Signal für die zivile Nutzung zur Verfügung.
  • 2003: Toyota stellt das erste festplattenbasierte Navigationssystem und das erste DVD-basierte Navigationssystem der Branche mit eingebauter elektronischer Drosselklappensteuerung vor
  • 2007: Toyota führt Map on Demand ein, eine Technologie zur Verteilung von Kartenaktualisierungen an Autonavigationssysteme, die als weltweit erste ihrer Art entwickelt wurde
  • 2008: Die weltweit erste mit einem Navigationssystem verbundene Bremsassistentfunktion und ein Navigationssystem, das mit dem adaptiven variablen Federungssystem (NAVI/AI-AVS) des Toyota Crown verbunden ist
  • 2009: Mit der Veröffentlichung der mobilen Navigations-App von Sygic für iOS begann eine neue Ära der mobilen Navigationssysteme, seither an Popularität zu gewinnen

Technologie

Ein GPS-System, das von Philips in einem 1995er Opel Omega entwickelt wurde

Die Straßendatenbank ist eine Vektorkarte . Straßennamen bzw. Hausnummern und Hausnummern sowie Points of Interest ( Waypoints ) werden als geographische Koordinaten kodiert . Dies ermöglicht es Benutzern, ein gewünschtes Ziel anhand der Straßenadresse oder als geografische Koordinaten zu finden. (Siehe Kartendatenbankverwaltung .)

Kartendatenbankformate sind fast einheitlich proprietär, ohne Industriestandards für Satellitennavigationskarten, obwohl einige Unternehmen versuchen, dies mit SDAL und Navigation Data Standard (NDS) anzugehen . Kartendatenanbieter wie Tele Atlas und Navteq erstellen die Basiskarte im GDF- Format ( Geographic Data Files ), aber jeder Elektronikhersteller stellt sie auf optimierte, meist proprietäre Weise zusammen. GDF ist kein CD-Standard für Autonavigationssysteme. GDF wird verwendet und in das interne Format des Navigationssystems auf die CD-ROM konvertiert. CDF (CARiN Database Format) ist ein proprietäres Navigationskartenformat, das von Philips entwickelt wurde .

SDAL ist ein von Navteq entwickeltes proprietäres Kartenformat , das lizenzfrei in der Hoffnung veröffentlicht wurde, ein Industriestandard für digitale Navigationskarten zu werden. Zu den Anbietern, die dieses Format verwendet haben, gehören:

Navigationsdatenstandard (NDS)

Die Initiative Navigation Data Standard (NDS) ist ein Branchenverband von Automobilherstellern, Navigationssystemlieferanten und Kartendatenlieferanten, deren Ziel die Standardisierung des in Fahrzeugnavigationssystemen verwendeten Datenformats sowie die Möglichkeit zur Kartenaktualisierung ist. Die NDS-Bemühungen begannen 2004 und wurden 2009 ein eingetragener Verein. Die Standardisierung würde die Interoperabilität verbessern, insbesondere indem dieselben Navigationskarten in Navigationssystemen von 20 Herstellern verwendet werden könnten. Zu den beteiligten Unternehmen gehören BMW , Volkswagen , Daimler , Renault , ADIT, Aisin AW , Alpine Electronics , Navigon , Navis-AMS, Bosch , DENSO , Mitsubishi , Harman International Industries , Panasonic , Preh Car Connect, ehemals TechniSat , PTV, Continental AG , Clarion , Navteq , Navinfo Archiviert 2020-08-01 bei der Wayback Machine , TomTom und Zenrin .

Medien

Die Straßendatenbank kann in einem Festkörper-Nur-Lese-Speicher (ROM) , einem optischen Medium ( CD oder DVD ), einem Festkörper- Flash-Speicher , einem magnetischen Medium ( Festplatte ) oder einer Kombination gespeichert sein . Ein übliches Schema besteht darin, eine Basiskarte dauerhaft im ROM gespeichert zu haben , die mit detaillierten Informationen für eine Region, an der der Benutzer interessiert ist, erweitert werden kann. Ein ROM wird immer im Werk programmiert; die anderen Medien können vorprogrammiert, von einer CD oder DVD über einen Computer oder eine drahtlose Verbindung ( Bluetooth , Wi-Fi ) heruntergeladen oder direkt mit einem Kartenleser verwendet werden .

Einige Hersteller von Navigationsgeräten bieten ihren Kunden kostenlose Karten-Updates an. Diese Updates werden häufig von der Website des Anbieters abgerufen, auf die durch Anschließen des Navigationsgeräts an einen PC zugegriffen wird.

Echtzeitdaten

Hauptartikel: Integration von Verkehrsdaten mit Navigationssystemen

Einige Systeme können Informationen über Verkehrsstaus entweder über TMC , RDS oder per GPRS/3G-Datenübertragung über Mobiltelefone empfangen und anzeigen .

In der Praxis hat Google Google Maps für Android und iOS aktualisiert, um Benutzer zu warnen, wenn 2014 eine schnellere Route verfügbar ist. Diese Änderung hilft, Echtzeitdaten mit Informationen über die weiter entfernten Teile einer Route zu integrieren.

Integration und weitere Funktionen

Original-Werksausrüstung

Viele Fahrzeughersteller bieten in ihren Fahrzeugen optional ein GPS-Navigationsgerät an . Kunden, deren Fahrzeuge nicht mit GPS ausgeliefert wurden, können daher das original werkseitig gelieferte GPS-Gerät erwerben und nachrüsten . In manchen Fällen kann dies eine einfache „Plug-and-Play“-Installation sein, wenn der erforderliche Kabelbaum bereits im Fahrzeug vorhanden ist. Bei einigen Herstellern ist jedoch eine neue Verkabelung erforderlich, wodurch die Installation komplexer wird.

Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist eine integrierte und werksseitige Standardinstallation. Viele Originalsysteme enthalten auch einen Kreiselkompass und/oder einen Beschleunigungsmesser und können Eingaben von den Geschwindigkeitssensoren des Fahrzeugs und die Ausgabe des Rückwärtsgang- Einlegesignals akzeptieren , wodurch ihnen ermöglicht wird, über Koppelnavigation zu navigieren, wenn ein GPS-Signal vorübergehend nicht verfügbar ist. Die Kosten können jedoch erheblich höher sein als bei anderen Optionen.

SMS

Das Erstellen von Points of Interest in Echtzeit und deren Übertragung über GSM- Mobilfunknetze mit dem Short Message Service ( SMS ) wird als Gps2sms bezeichnet. Einige Fahrzeuge und Schiffe sind mit Hardware ausgestattet, die Lage ist, automatisch eine senden SMS SMS - Nachricht , wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt, wie Diebstahl, Ankerdrift oder eine Panne. Die empfangende Partei (z. B. ein Abschleppwagen ) kann den Wegpunkt in einem Computersystem speichern , eine Karte zeichnen, die den Standort anzeigt, oder sie in einem Kraftfahrzeugnavigationssystem sehen.

Siehe auch

Verweise