Come funziona la navigazione in auto

Parte dei comandi

dell'automobile

Un sistema di navigazione automobilistico fa parte dei controlli dell'automobile o di un componente aggiuntivo di terze parti utilizzato per trovare la direzione in un'automobile. In genere utilizza un dispositivo di navigazione satellitare per ottenere i dati sulla posizione, che vengono poi correlati a una posizione su una strada. Quando sono necessarie indicazioni stradali, è possibile calcolare l'instradamento. Le informazioni sul traffico al volo (chiusure stradali, congestione) possono essere utilizzate per regolare il percorso.

Per una maggiore affidabilità, è possibile utilizzare il dead reckoning utilizzando i dati di distanza provenienti da sensori collegati alla trasmissione, un accelerometro, un giroscopio e un magnetometro, poiché la perdita del segnale GNSS e/o il multipath possono verificarsi a causa di canyon o tunnel urbani.

Matematicamente, la navigazione automobilistica si basa sul problema del percorso più breve, all'interno della teoria dei grafi, che esamina come identificare il percorso che meglio Soddisfa alcuni criteri (il più breve, il più economico, il più veloce, ecc.) tra due punti in una rete di grandi dimensioni.

I sistemi di navigazione per autoveicoli sono fondamentali per lo sviluppo delle auto a guida autonoma. ^[1]

Storia

I sistemi di navigazione per autoveicoli rappresentano una convergenza di una serie di tecnologie diverse, molte delle quali sono disponibili da molti anni, ma erano troppo costose o inaccessibili. Limitazioni come le batterie, il display e la potenza di elaborazione dovevano essere superate prima che il prodotto diventasse commercialmente valido. ^[2]

• 1961: Hidetsugu Yagi progetta un sistema di navigazione wireless. Questo progetto era ancora primitivo e destinato all'uso militare.
• 1966: La General Motors Research (GMR) sta lavorando a un sistema di navigazione e assistenza non satellitare chiamato DAIR (Driver Aid, Information & Routing). Dopo i test iniziali, GM ha scoperto che non si trattava di un prodotto scalabile o pratico per fornire assistenza alla navigazione. Decenni dopo, tuttavia, il concetto sarebbe rinato come OnStar (fondata nel 1996). ^[3]
• 1971: Navigazione basata su Compact Cassette seguendo percorsi predeterminati, veniva letto un istruttivo seguito da un tono che diceva a un controller di continuare la cassetta dopo che la distanza (indicata dal tono) era stata raggiunta. ^[4]
• 1973: Il Ministero del Commercio Internazionale e dell'Industria (MITI) del Giappone e la Fuji Heavy Industries sponsorizzano il CATC (Comprehensive Automobile Traffic Control), un progetto di ricerca giapponese sui sistemi di navigazione automobilistica. ^[5]
• 1979: MITI fonda JSK (Associazione di tecnologia elettronica per il traffico automobilistico e la guida) in Giappone. ^[5]
• 1980: Bussola automatica elettronica con nuovo meccanismo sulla corona Toyota.
• 1981: La ricerca precedente sulla CATC ha portato alla prima generazione di sistemi di navigazione per automobili delle aziende giapponesi Honda, Nissan e Toyota. Hanno usato la tecnologia del dead reckoning. ^[5]
• 1981: L'Electro Gyrocator di Honda è stato il primo sistema di navigazione per auto disponibile in commercio. Utilizzava sistemi di navigazione inerziale, che tracciavano la distanza percorsa, il punto di partenza e la direzione diretta. ^[6] È stato anche il primo con una visualizzazione delle mappe. ^[5]
• 1981: Computer di navigazione sulla Toyota Celica (NAVICOM). ^[7]
• 1983: Viene fondata Etak. Ha realizzato un primo sistema che utilizzava la corrispondenza delle mappe per migliorare la strumentazione di calcolo stimato. Le informazioni delle mappe digitali erano memorizzate su cassette standard. ^[8]
• 1987: Toyota introduce il primo sistema di navigazione al mondo basato su CD-ROM sulla Toyota Crown. ^[9]
• 1989: Gregg Howe di Design Works Gli Stati Uniti hanno applicato il computer di navigazione Hunter Systems da $ 40.000 alla Magna Torrero Concept Car. Originariamente sviluppato per localizzare gli idranti per i vigili del fuoco, questo sistema utilizzava sia i segnali satellitari che il dead reckoning, migliorando la precisione complessiva del sistema a causa delle limitazioni del GPS civile. Questo sistema vanta anche un monitor di scansione raster a colori, piuttosto che i display di mappatura vettoriale monocromatica utilizzati dai predecessori. ^{[10] [11] [12]}
• 1990: Mazda Eunos Cosmo diventa la prima auto di serie con sistema di navigazione GPS integrato. ^[13]
• 1991: General Motors collabora con l'American Automotive Association, il Dipartimento dei trasporti della Florida e la città di Orlando per creare TravTek (abbreviazione di Travel Technology) che era un sistema di navigazione computerizzato per auto. Una flotta di 100 Oldsmobile Toronado è stata implementata con il sistema con 75 disponibili per il noleggio presso l'ufficio dell'aeroporto internazionale di Orlando di Avis, gli altri 25 sono stati testati su strada da autisti locali. Un sistema informatico è stato installato nel bagagliaio del veicolo con un'antenna speciale montata nella parte posteriore ed è stato collegato allo schermo video della Oldsmobile Toronado (un'opzione nella Toronado standard) per visualizzare la navigazione. TravTek copriva un'area di 12.000 miglia quadrate a Orlando e nelle sue aree metropolitane, oltre a contenere elenchi di ristoranti, hotel approvati AAA e attrazioni. ^[14]
• 1991: Toyota introduce il navigatore GPS per auto sulla Toyota Soarer.
• 1991: Mitsubishi introduce il navigatore GPS per auto sul Mitsubishi Debonair (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System). ^[15]
• 1992: Sistema di navigazione GPS assistito dalla voce sulla Toyota Celsior.
• 1993: Il canale austriaco ORF trasmette una presentazione della società di software bitMAP e del suo capo L'invenzione di Werner Liebig, una mappa elettronica della città con nomi di strade e numeri civici, utilizzando un sistema di navigazione satellitare. bitMAP partecipa al Comdex di Las Vegas lo stesso anno, ma non riesce a commercializzarsi correttamente. ^{[16] [17] [18]}
• 1994: BMW serie 7 E38 primo modello europeo dotato di navigazione GPS. Il sistema di navigazione è stato sviluppato in collaborazione con Philips (Philips CARIN). ^[19]
• 1995: Oldsmobile introduce il primo sistema di navigazione GPS disponibile in un'auto di produzione negli Stati Uniti, chiamato GuideStar. ^[20] Il sistema di navigazione è stato sviluppato in collaborazione con Zexel. Zexel ha collaborato con Avis Car Rental per rendere il sistema ampiamente disponibile nelle auto a noleggio. Ciò ha fornito a molti nel pubblico in generale degli Stati Uniti la prima opportunità di utilizzare la navigazione in auto.
• 1995: Dispositivo chiamato "Mobile Assistant" o abbreviazione, MASS, prodotto dall'azienda ComRoad AG con sede a Monaco di Baviera, ha vinto il titolo di "Miglior prodotto in mobile computing" su CeBit dalla rivista Byte. Offriva una navigazione turn-by-turn tramite connessione Internet wireless, con GPS e sensore di velocità nell'auto.
• 1995: Acura ha introdotto il primo sistema di navigazione basato su disco rigido nella RL del 1996. ^[21]
• 1997: Sistema di navigazione che utilizza il GPS differenziale sviluppato come opzione installata in fabbrica sulla Toyota Prius ^[22]
• 1998: Primo sistema di navigazione basato su DVD introdotto sulla Toyota Progres.
• 2000: Gli Stati Uniti hanno reso disponibile un segnale GPS più accurato per uso civile. ^[23]
• 2003: Toyota introduce il primo sistema di navigazione basato su disco rigido e il primo sistema di navigazione basato su DVD del settore con controllo elettronico dell'acceleratore integrato
• 2007: Toyota ha introdotto Map on Demand, una tecnologia per la distribuzione di aggiornamenti delle mappe ai sistemi di navigazione delle auto, sviluppata come la prima del suo genere al mondo
• 2008: la prima funzione di assistenza alla frenata collegata al sistema di navigazione e il sistema di navigazione collegato al sistema di sospensioni variabili adattive (NAVI/AI-AVS) su Toyota Crown
• 2009: con il rilascio dell'app di navigazione mobile di Sygic per iOS, la nuova era dei sistemi di navigazione per dispositivi mobili ha iniziato a guadagnare popolarità da

Tecnologia

Il database stradale è una mappa vettoriale. I nomi o i numeri civici e i numeri civici, così come i punti di interesse (waypoint), sono codificati come coordinate geografiche. Ciò consente agli utenti di trovare una destinazione desiderata in base all'indirizzo o alle coordinate geografiche. (Vedere Gestione del database delle mappe.)

I formati dei database delle mappe sono quasi uniformemente proprietari, senza standard di settore per la navigazione satellitare mappe, anche se alcune aziende stanno cercando di risolvere questo problema con SDAL (Shared Data Access Library) e Navigation Data Standard (NDS). I fornitori di dati cartografici come Tele Atlas e Navteq creano la mappa di base in formato GDF (Geographic Data Files), ma ogni produttore di elettronica la compila in modo ottimizzato, solitamente proprietario. GDF non è uno standard CD per i sistemi di navigazione per auto. GDF viene utilizzato e convertito sul CD-ROM nel formato interno del sistema di navigazione. CDF (CARiN Database Format) è un formato di mappa di navigazione proprietario creato da Philips.

SDAL è un formato di mappa proprietario sviluppato da Navteq, che è stato rilasciato royalty free nella speranza che diventasse uno standard industriale per le mappe di navigazione digitali, non è stato adottato molto ampiamente dall'industria. I fornitori che hanno utilizzato questo formato includono:

Navigation Data Standard (NDS)

L'iniziativa Navigation Data Standard (NDS) è un settore Raggruppamento di case automobilistiche, fornitori di sistemi di navigazione e fornitori di dati cartografici il cui obiettivo è la standardizzazione del formato dei dati utilizzato nei sistemi di navigazione per auto, nonché consentire una capacità di aggiornamento delle mappe. Lo sforzo dell'NDS è iniziato nel 2004 ed è diventato un'associazione registrata nel 2009. ^[24] La standardizzazione migliorerebbe l'interoperabilità, in particolare consentendo l'utilizzo delle stesse mappe di navigazione nei sistemi di navigazione di 20 produttori. ^[25] Le aziende coinvolte includono BMW, Volkswagen, Daimler, Renault, ADIT, Aisin AW, Alpine Electronics, Navigon, Navis-AMS, Bosch, DENSO, Mitsubishi, Harman International Industries, Panasonic, Preh Car Connect precedentemente TechniSat, PTV, Continental AG, Clarion, Navteq, NavinfoArchiviato il 01/08/2020 in Internet Archive., TomTom e Zenrin.

Media Il

database stradale può essere memorizzato in una memoria di sola lettura (ROM) a stato solido, in un supporto ottico (CD) o DVD), memoria flash a stato solido, supporto magnetico (disco rigido) o una combinazione di questi. Uno schema comune è quello di avere una mappa di base memorizzata in modo permanente nella ROM che può essere aumentata con informazioni dettagliate per una regione a cui l'utente è interessato. Una ROM è sempre programmata in fabbrica; gli altri supporti possono essere preprogrammati, scaricati da un CD o DVD tramite un computer o una connessione di rete, oppure direttamente utilizzando un lettore di schede.

Alcuni produttori di dispositivi di navigazione forniscono aggiornamenti gratuiti delle mappe per i propri clienti. Questi aggiornamenti sono spesso ottenuti dal sito Web del fornitore, a cui si accede collegando il dispositivo di navigazione a un PC.

Articolo principale: Integrazione dei dati sul traffico con i sistemi di navigazione

Alcuni sistemi possono ricevere e visualizzare informazioni sulla congestione del traffico utilizzando TMC, RDS o tramite la trasmissione di dati GPRS/3G tramite telefoni cellulari.

In pratica, Google ha aggiornato Google Maps per Android e iOS per avvisare gli utenti quando un percorso più veloce sarà disponibile nel 2014. Questa modifica consente di integrare i dati in tempo reale con le informazioni sulle parti più distanti di un percorso. ^[26]

Integrazione e altre funzioni

Equipaggiamento di serie Molti

produttori di veicoli offrono un dispositivo di navigazione satellitare come opzione nei loro veicoli. I clienti i cui veicoli non sono stati spediti con GNSS possono quindi acquistare e installare l'unità GNSS originale fornita in fabbrica. In alcuni casi, può trattarsi di una semplice installazione "plug-and-play" se il cablaggio richiesto è già presente nel veicolo. Tuttavia, con alcuni produttori, è necessario un nuovo cablaggio, rendendo l'installazione più complessa.

Il vantaggio principale di questo approccio è un'installazione integrata e standard di fabbrica. Molti sistemi originali contengono anche una girobussola e/o un accelerometro e possono accettare input dai sensori di velocità del veicolo e dall'uscita del segnale di innesto della retromarcia, consentendo così loro di navigare tramite dead reckoning quando un segnale GPS è temporaneamente non disponibile. ^[27] Tuttavia, i costi possono essere notevolmente più elevati rispetto ad altre opzioni.

SMS

La definizione dei punti di interesse in tempo reale e la loro trasmissione tramite reti di telefonia cellulare GSM utilizzando lo Short Message Service (SMS) è denominata Gps2sms. Alcuni veicoli e imbarcazioni sono dotati di un hardware in grado di inviare automaticamente un messaggio di testo SMS quando si verifica un evento particolare, come furto, deriva dell'ancora o guasto. La parte ricevente (ad esempio, un carro attrezzi) può memorizzare il waypoint in un sistema informatico, disegnare una mappa che indichi la posizione o visualizzarlo in un sistema di navigazione automobilistico.

Vedi anche

Riferimenti