Навигационная система за автомобилями

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.

В 2021 году в России на покупке машины можно сэкономить почти 400 тысяч рублей: правительство подготовило новые меры

GAC станет единственной компанией, которая переведет все будущие новинки на ПО BlackBerry

Россиянам придется проходить техосмотр несколько раз за год: новые меры ужесточают требования к машинам

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

Источник статьи: http://naavtotrasse.ru/encziklopediya/navigacziya-ustrojstvo.html

Спутниковое слежение за транспортом: что представляет собой система ГЛОНАСС

Когда-то единственной полноценной системой, предоставляющей сведения о позиционировании объектов на земной поверхности, была американская GPS (Global Positioning System), Глобальная Система Позиционирования . Однако, в начале века в космосе появилась группировка российских спутников в количестве 24 штук и это событие ознаменовало появление альтернативны. ГЛОНАСС расшифровывается как Глобальная Навигационная Спутниковая Система .

Очевидно, что навигационная система облегчает любым транспортным средствам ориентирование на местности и упрощает в разы их трекинг, нахождение на карте в любой момент времени. Хорошей иллюстрацией важности такой информации служит государственная система экстренного реагирования при авариях ЭРА-ГЛОНАСС.

ЭРА-ГЛОНАСС позволяет быстро среагировать службам спасения в ситуации, когда дорога каждая секунда.

Для чего предназначена система ГЛОНАСС

Главная цель системы – точное определение координат, движущихся или неподвижных объектов на поверхности земли.

Областей деятельности, в которых требуется измерять расстояния между точками на плане местности, получать представление о размерах больших объектов или отслеживать перемещение транспорта – великое множество. Особенно велика потребность в такой системе для выполнения задач навигации. Это и ориентирование отдельных людей в незнакомой местности, и прокладка маршрута с помощью различных карт для автотранспорта. Еще более востребована ГЛОНАСС для судоходства и организации авиасообщения.

На самом деле ГЛОНАСС имеет даже более широкое применение в народном хозяйстве, чем предоставление контроля за транспортными средствами. Да, отслеживание автомобилей, кораблей, самолетов на трассе, маршруте – важнейшая задача системы. Однако, спутниковая навигация используется и в строительстве, и в геологоразведке, и аварийными службами, и службами спасения, при картографировании и обычными пользователями для определения места на карте города. Вот примерный перечень задач:

• построение геодезических сетей;
• кадастровый учет;
• работы по землеустройству;
• научные исследования (сейсмоактивность, геотектоника, вулканизм, археологические и палеонтологические раскопки);
• геомониторинг (техногенные и природные процессы);
• навигация;
• геодезическая поддержка строительных, предупредительных, спасательных работ;
• информационное обеспечение диспетчерских служб;
• автопилотирование.

Принцип работы ГЛОНАСС

Не все знают, как спутники способны указать наземному объекту его местоположение. А многие считают, что все дело в том, что сверху космическому аппарату открывается обзор большей территории. Правда значительно более любопытна. Определение координат происходит посредством измерения расстояний от точки до нескольких видимых спутников. Вычисляется результат по времени прохождения сигнала от спутника до позиционируемого приемника.

Чем больше спутников, тем с большей точностью удается вычислить координаты.

Наличие 24 спутников ГЛОНАСС на орбите позволяет распределить их поровну на каждое из полушарий. Таким образом, в любой точке на земле над горизонтом видны как минимум четыре космических аппарата, не считая запасных. Резервные спутники в случае выхода из строя одного из штатных могут быстро его заменить. Будучи резервными, они, все же работают и образуют, используя инженерию терминологию, «достаточную избыточность», повышая точность позиционирования.

Навигационные сигналы

Магнитные волны, посредством которых осуществляется связь, представляют собой непрерывный спектр частот. Специфическая стратегия использования отдельных свойств волнового диапазона с помощью передающего оборудования позволяет организовать множественный доступ в рамках определенного стандарта связи. Всего различают три основных подхода, получивших названия в соответствии с применяемым способом разделения каналов:

• частотный – FDMA;
• временной – TDMA;
• кодовый – CDMA.

Последние три буквы схожие, в названиях, – это аббревиатура от Division Multiple Access – Разделение Множественного Доступа, а первые характеризуют технологию и понятны без перевода Frequency, Time и Code.

FDMA-сигналы

Этот способ применяют не только сотовые операторы. Он широко распространен и в других устройствах связи. Суть состоит в разделении электромагнитного спектра линии по частоте на равные или неравные полосы пропускания, симметричные или асимметричные каналы. Каждому передатчику выделяется свой частотный ресурс, который не имеет ограничений по времени использования. Для недопущения создания помех каждый канал ограничивается свободным частотным интервалом.

CDMA-сигналы

Технология использует не временной и не частотный принцип разделения ресурса. Каждому подключенному устройству, участвующему в передаче данных, выделяется индивидуальный код известный принимающей стороне, которая выделяет его из общего трафика полосы пропускания. Недостаток CDMA – необходимость для обмена информацией в сложном дорогостоящем оборудовании.

ГЛОНАСС для контроля транспорта, как работает мониторинг транспорта

Основными элементами системы являются оборудование для коммуникации со спутниками или для сотовой связи, логическое устройство обработки сложной информации и цифровые карты, на которые проецируется положение отслеживаемого транспортного средства. С помощью передачи сигнала от движущегося объекта к спутникам и, наоборот, периодически обновляются его координаты. На протяжении всего маршрута автомобиль, судно или самолет накапливает информацию о своем местонахождении в заданные моменты времени и либо передает ее диспетчерским службам, либо сохраняет в постоянной памяти до прибытия в пункт назначения.

В случае, когда мониторинг в реальном времени не обязателен, установка дорогостоящего оборудования и оплата услуг оператора сотовой связи не требуется. Появляется возможность обойтись более недорогим модулем обмена данными со спутником напрямую.

Применяется мониторинг предприятиями для решения вопросов логистики, автоматизации контроля и управления перевозками и подвижным составом.

• помощь водителю в прокладывании маршрута;
• отчетность соблюдения графика движения;
• накопление статистической информации;
• определение положения транспорта в случае аварии или угона.

Что входит в передаваемый сигнал

Прежде всего, терминалом, установленным на транспортном средстве, передается запрос на спутник. Именно так определяются координаты в пространстве. При работе в режиме реального времени через сотового оператора передается также информация с датчиков автомобиля. Так, большинство систем экстренного реагирования получают сведения о состоянии транспортного средства от установленных на нем сенсоров.

В автомобиле устанавливаются датчики:

• расхода топлива;
• нагрузки на оси;
• состояния корпуса;
• температуры.

Если речь идет о ЭРА-ГЛОНАС, обязательно передаются следующие сведения:

• Координаты аварийного транспорта.
• Скорость на момент ДТП.
• Вид сигнала тревоги (сработал датчик, нажата кнопка).
• Информация о автомобиле (марка, технические характеристики; номер).
• Наличие и количество ремней безопасности.

Требования к системе ЭРА-ГЛОНАСС – единый стандарт ГОСТ Р 54620–2011

Согласно нормативам ГОСТ, в автомобилях, вмещающих до 9 человек, то есть в автомобилях категории М1,1 обязательно должно быть установлено оборудование, способное различать и передать данные о типе столкновения при аварии: лобовой, боковой или задний удар, наличие опрокидывания. Также передатчик таких транспортных средств должен в случае ДТП уметь отправлять необходимые сведения в автоматическом режиме. Другие виды автомобильной техники могут быть оснащены оборудованием лишь с поддержкой ручного режима экстренной связи со спасательной службой.

Преимущества применения системы мониторинга ГЛОНАСС

Система позволяет с высокой точностью определять свое местоположение или координаты автомобиля в любой момент времени в автоматическом режиме или по запросу, не заменима для прокладки маршрута в незнакомой местности. На основе ГЛОНАСС имеется хорошо отработанная технология оповещения об аварии для экстренного реагирования ЭРА. Имеется возможность отслеживать координаты автомобиля и в случае угона.

ГЛОНАСС обладает повышенной надежностью, как система, созданная, прежде всего, для военных нужд.

Отличие системы ГЛОНАСС и системы GPS

Спутники GPS синхронизированы с вращением земли, а ГЛОНАСС перемещаются независимо. Аппараты американской системы располагаются ближе к экватору, в то время как российская более полярная. В силу таких орбит ГЛОНАСС превосходит GPS по качеству сигнала на севере. Страны, расположенные в высоких широтах, например, Швеция, Норвегия, Финляндия особенно интенсивно используют спутники российской группировки.

С 2014 года выводятся усовершенствованные спутники Глонасс-М, позволяющие работать с оборудованием поддерживающем стандарт CDMA.

Система непрерывно совершенствуется, и в ближайшее время ее точность будет повышена до 1 м. В перспективе, с выводом на орбиту новых спутников погрешность позиционирования ГЛОНАСС будет уменьшена до 10 см, в то время как GPS лишь расширяет спутниковую группировку.

В целом в мире используются обе системы одновременно, что позволяет значительно увеличить точность позиционирования. Таким образом, наземному оборудованию удается исправить отдельные недостатки одной системы за счет другой приемом и сопоставлением спутниковой информации из двух источников. Этот факт учитывают и производители радиооборудования снабжая свою технику способностью работать с двумя навигационными системами.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5dd24ffcf2583c491d72fcd9/sputnikovoe-slejenie-za-transportom-chto-predstavliaet-soboi-sistema-glonass-5f5a11fdd5e15d30de6eece6