Принцип работы автомобильного навигатора

Современные разработки существенно облегчают жизнь автомобилистов. Работа одного небольшого прибора поможет сориентироваться на незнакомой местности, проложить оптимальный маршрут движения, рассчитать время в пути и миновать возникающие по дороге пробки. Речь идёт об автомобильном навигаторе. А ведь помимо основных функций в этом устройстве собран целый ряд дополнительных. Его можно использовать в качестве аудио- и видеоплеера, система Bluetooth объединит телефон и навигатор в систему громкой связи. Он оповестит о приближении АЗС, поста ГИБДД, камеры видеонаблюдения или других объектов.

Как работает автомобильный навигатор?

Автомобильный навигатор представляет собой устройство, состоящее из монитора, аккумуляторной батареи и печатной платы, объединяющей процессор, антенну, оперативную память. Принцип работы автомобильных навигаторов основан на обмене радиосигналами между приёмником и космическим спутником.

Основой всех подобных приборов служит система NAVSTAR GPS. Разработанная для нужд Министерства обороны США, впоследствии она была оборудована дополнительной частотой излучения сигнала для использования в гражданских целях. Систему GPS образуют двадцать четыре спутника плюс четыре наземные станции, контролирующие состояние спутников и корректирующие установленные в них часы.

Спутники расположены на своих орбитах таким образом, чтобы любой находящийся на поверхности Земли GPS-приёмник мог одновременно принимать сигналы минимум от четырёх из них. Такое условие необходимо для наиболее точного определения его положения в трёхмерной системе координат.

Непрерывный сигнал со спутников, содержащий информацию о параметрах их орбит, работе бортового оборудования и точном времени, посредством антенны попадает на процессор навигатора, совмещённый с дисководом и DVD с картой местности. Учитывая скорость прохождения сигнала между приёмником и каждым из спутников, процессор рассчитывает расстояние до них, определяет точные координаты автомобиля и переносит их на карту. Так же определяются координаты любой заданной точки для прокладывания к ней подходящего маршрута.

В 2011 году появились автомобильные приборы, работа которых помимо системы GPS опирается ещё и на российскую систему ГЛОНАСС. Точность таких моделей несколько выше.

Основные характеристики автомобильного навигатора

При выборе автомобильного навигатора рекомендуется учитывать следующие характеристики:

• Объём памяти. Если модель не рассчитана на работу с дополнительной картой памяти, очень важен размер встроенной памяти, так как в неё записываются карты и программа навигации. Размер «оперативки» в различных моделях колеблется от 32 до 512 Мб.
• Дисплей одна из важнейших характеристик. Качество получаемого изображения зависит от размера монитора и его разрешения. Диагональ современных приборов колеблется в диапазоне от 3,5 до 7 дюймов, наибольшее разрешение достигает 800х480 пикселей. Желательно наличие антибликового покрытия экрана.
• Частота процессора. От неё зависит быстродействие всей системы. Недостаточная частота (менее 500 МГц) плохо отражается на работе с картами, имеющими повышенную детализацию.
• Число каналов. Эта характеристика соответствует количеству спутников, с которым автомобильный навигатор может обмениваться информацией одновременно. Чем выше эта цифра, тем точнее показания прибора.
• Чипсет. Выбор производителя данного компонента влияет на скорость и точность, с которыми работает автомобильный навигатор, его энергопотребление и экономичность.
• Внешний вид. Сюда можно отнести способ крепления, возможность подключения внешней антенны и удобство подключения шнура питания к гнезду прикуривателя.

Помимо этого, при покупке автомобильного навигатора следует обращать внимание на технические характеристики, навигационную программу, ёмкость аккумулятора, ну и, конечно, его стоимость.

Навигатор в автомобиле

Автомобильная GPS-навигация — это отличная тема для долгих споров. Спорят о том, что лучше — отдельное устройство или коммуникатор с GPS-модулем, какая навигационная программа удобней, у кого из производителей наиболее подробные карты. Не так давно добавился и вопрос качества отображения дорожной информации («пробок»). Вопросов много, а вот однозначных ответов практически нет. Не существует объективной методики для сравнения «железа», не существует однозначного показателя качества карт. Мы уж не говорим о том, что разные пользователи определяют для себя разные критерии выбора «идеального» навигатора. Поэтому найти общий язык бывает непросто.

Как оценивать навигаторы?

Возможным решением могло бы стать выделение параметров, которые можно было бы подвергнуть экспертной оценке. Проще говоря, поставить баллы от одного до пяти за внешний вид, визуальное качество сборки, скорость работы и т. д. Увы, объективности это не добавит. Максимум, на что это будет похоже — мнение бывалого пользователя или продавца. Полезная, но не стопроцентно верная информация.

Второй путь — тестирование по некоторой методике. Выйти на улицу и засечь время приема спутникового сигнала. Устроить заезд в час пик по улицам мегаполиса. Таким способом можно выделить явных аутсайдеров и лидеров по отдельно взятому параметру. Но, опять-таки, результат будет далек от объективности, слишком уж велико влияние случайности.

Третий и наиболее правильный, на наш взгляд, путь — попытаться обрисовать в рамках одного материала общую ситуацию с навигационными устройствами, предоставив читателям возможность самостоятельно определить, что из сказанного заслуживает внимания, а чем можно пренебречь. Этим путем мы и пойдем. Постараемся беспристрастно рассмотреть преимущества и недостатки всех возможных вариантов и найти что-то хорошее и что-то плохое у всех игроков навигационного рынка.

А нужен ли отдельный навигатор?

Несколько лет назад в обзоре автомобильных навигаторов можно было ограничиться PND-устройствами. Сегодня, когда наличие GPS-модуля стало едва ли не обязательным параметром для смартфона любой ценовой категории, игнорировать эти смартфоны нельзя.

Производители кричат о том, что GPS-ориентированных коммуникаторов продается больше, чем отдельных автонавигаторов. В этом есть доля правды. Устройств продается и правда много. Но зачастую GPS-модуль идет «в нагрузку» к имеющейся функциональности, независимо от того, нужен ли он покупателю или нет. С другой стороны, тенденция к переходу от восьми гаджетов к одному очевидна. Все это происходит на фоне роста российского рынка навигации. Мы бы поостереглись давать преждевременные прогнозы на тему смерти автонавигаторов, как отдельных устройств. Хотя в недалеком будущем Garmin, TomTom и другие производители будут вынуждены либо «подвинуться», либо предложить что-то действительно новое.

Одно можно сказать точно: смартфон с GPS-модулем — стал серьезным конкурентом автонавигатора. Поэтому эти устройства и программы для них будут присутствовать в нашем обзоре.

Коммуникатор c GPS

Идея получить навигатор внутри мобильного телефона близка и понятна каждому, кто когда-либо собирался в поездку, путешествие или командировку. Собирать в рюкзак все свои гаджеты, чехольчики и зарядные устройства — утомительное занятие. Зачем носить с собой дополнительную «железку», когда с ее задачей может справиться телефон? Второй важный момент — со смартфоном пользователь не ограничен штатной навигационной программой и волен выбирать, ехать ему сегодня по СитиГиду или по Навителу.

Преимущества коммуникаторов:

• не нужно отягощать карман дополнительным устройством;
• можно установить несколько навигационных программ;
• дешевле купить одно универсальное устройство, чем два специализированных.

Недостатки тоже имеются. Как ни странно, многие покупатели предпочитают, чтобы телефон просто звонил, фотоаппарат — фотографировал, плеер — играл музыку, а навигатор — показывал дорогу. Впрочем, это вопрос личных предпочтений. Более объективный фактор — GPS-ориентированность. Недостаточно установить GPS-модуль. Необходимо, чтобы производитель решил вопросы удобного крепления, стабильности работы ПО, удобства управления и размера экрана. Наконец, все это должно сочетаться с требованиями, которые покупатель предъявляет к остальной функциональности коммуникатора. А чем больше требований — тем меньше выбор.

Недостатки коммуникаторов:

• если автокрепления нет в комплекте, придется довольствоваться универсальными креплениями, которые далеко не всегда отличаются высоким качеством;
• не каждый коммуникатор может похвастаться достаточно большим экраном;
• экран без антибликового покрытия будет слепнуть на солнце;
• требования к навигации автоматически сужают выбор смартфона по другим параметрам.

Говоря о навигации в смартфоне, нужно рассматривать все устройство в целом. Его надежность, стабильность работы, производительность, время работы от батарей, объем памяти и т. д. Но мы не будем пытаться обозреть все GPS-смарфоны и ограничимся лишь общей характеристикой, данной выше.

Компьютер в машине

Высок соблазн оборудовать автомобиль обычным персональным компьютером. Идея понятна: за те же или почти за те же деньги можно получить все, начиная от автомобильного кинозала, заканчивая набором офисных приложений. Особенно заманчиво все это выглядит в свете появления бюджетных ноутбуков с сенсорными дисплеями и активной популяризацией планшетов.

Однако такое решение пока не получило широкой популярности. Недостаточно встроенного GPS-приемника или возможности подключения внешнего модуля. Широкому кругу потребителей, которые не любят возиться с установкой софта и решением вопросов с креплением, нужно готовое решение, работающее «из коробки». Если в случае со смартфонами такие решения есть, то ноутбуки и планшеты пока в этом вопросе отстают.

Крепление — один из самых «больных» вопросов. Нетбук не так-то просто надежно установить в салоне, чтобы он не занимал драгоценное пространство и с ним было удобно работать. Есть интересное, но не лишенное недостатков решение — кронштейн. Увы, решение это довольно громоздкое и дорогое. С планшетами дело обстоит несколько лучше, но, если говорить откровенно, едва ли не единственный достойный планшет на российском рынке — пресловутый iPad.

Идеально было бы установить дисплей автомобильного ПК на месте двухдиновой магнитолы. Если вы не готовы самостоятельно возиться с установкой, то будьте готовы заплатить сервису или умельцам сумму, сопоставимую с покупкой нескольких навигаторов.

Преимущества ПК в автомобиле:

• действительно большой экран;
• мультифункциональность, даже так: максимальная функциональность среди электронных устройств.

Недостатки ПК в автомобиле:

• проблемы с инсталляцией;
• высокая стоимость решения;
• экран плохо видно на солнце;
• габариты — прогуляться пешком с открытым ноутбуком в руках не очень-то удобно;
• если экран не сенсорный, то неудобное управление.

Просто навигатор

По-прежнему большой популярностью пользуются отдельные автомобильные навигаторы. Их успех и их преимущества можно обозначить кратко — GPS-ориентированность. Это и удобное крепление в комплекте, и уже установленные карты (навигатор работает «из коробки»), и антибликовое покрытие экрана. Если мы говорим про серьезных производителей, то технические параметры учитывают требования навигационных программ, а сами программы «заточены» под управление пальцем. Аккумулятор хотя и не отличается длительным временем автономной работы, но позволяет прогуляться пешком или найти припаркованный автомобиль на стоянке возле большого торгового центра.

Преимущества автомобильных навигаторов:

• готовое решение, работающее «из коробки»;
• независимое устройство выполняет одну функцию;
• технические характеристики соответствуют требованиям ПО и условиям эксплуатации.

Недостатки автомобильных навигаторов:

• практически полное отсутствие дополнительных возможностей;
• стоимость «продвинутых» моделей сопоставима со стоимостью коммуникатора.

И главный минус — практически полное отсутствие в этой нише производителей с мировым именем. Этой темы мы коснемся более подробно позднее, но вкратце ситуация обстоит примерно так. Некая российская компания заказывает в Китае партию навигаторов со своим логотипом, вкладывает в коробку карточку microSD с одной из популярных навигационных программ — и вуаля, навигатор готов. Не обязательно, что это будет плохое устройство. Но, если честно, больше доверия к железу вызывает логотип «Garmin» или «Nokia».

Коммуникаторы и ноутбуки можно «грести под одну гребенку». И те, и другие являются универсальными устройствами, поэтому железо и софт разумно рассматривать отдельно. PND позиционируются и являются конкретными решениями конкретных задач. Переход к частностям в случае автонавигаторов не просто оправдан, но и обязателен. Поэтому в следующей публикации мы поговорим о самых известных производителях автонавигаторов и разберем их предложения максимально подробно.

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.

Компания-банкрот Haima выводит на рынок новый кроссовер 6P с расходом топлива в 1,3 литра

Новыми кроссоверами Honda можно будет управлять без рук. Все благодаря платформе от General Motors

Стартовали продажи нового 7-местного кросса Tata Safari по цене от 1,4 млн рублей. Все характеристики

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