Функции, структура и составные компоненты навигационной системы

Лекция №32

Тема: Навигационные системы автомобиля

Первые навигационные системы применялись только для индикации расчет­ного времени прибытия в пункт назначения и расстояния до него и использовали датчики азимута и скорости вращения колес. Позднее начали использоваться базы данных с картографической информацией, появилась возможность определять те­кущие координаты автомобиля на карте местности, для чего известны несколько методов.

Механические прототипы навигационных систем появились в США в 1910 году, когда автомобили начали производиться в больших количествах, а дороги еще не были размечены. Например, в навигационной системе Chadwick Road Gui­de металлический диск с отверстиями вращался синхронно с пройденным путем. Отверстия отмечали перекрестки на маршруте. К дорожкам на диске пружинами прижимались специальные молоточки. При попадании молоточка в отверстие устройство издавало звонок, и специальный рычажок с кодированным символом указывал водителю, какое необходимо выполнить действие.

Точность и надежность таких навигационных систем были низкими, их пере­стали использовать после стандартизации дорожных знаков в 20-х годах и введе­ния разметки дорог.

В 60-х годах автомобильные компании вновь начали проявлять интерес к нави­гационным системам. В 1987 году Toyota начала их устанавливать на серийные модели как опцию. В 1994 году в США, Европе, Японии уже было продано более 500000 автомобильных навигационных систем.

Функции, структура и составные компоненты навигационной системы

На рис. 5. 14 показана структура навигационной системы. Система может осу­ществлять навигационное счисление, определять положение автомобиля на карте местности по конфигурации пройденного пути, определять абсолютные коорди­наты с помощью спутниковой системы GPS (глобальная позиционирующая сис­тема или GPS — Global Positioning System). С помощью навигационного счисле­ния определяют относительное положение автомобиля и направление движения по информации, полученной с датчиков скорости вращения колес и азимута.

Конфигурация участка пройденного пути, полученная с помощью навигацион­ного счисления, сравнивается с конфигурацией дорог, нанесенных на карту. Определив дорогу, по которой движется автомобиль, система находит и его теку­щие координаты. Более точное определение координат автомобиля на карте про­изводится с помощью GPS по широте и долготе. Считается, что для практических целей достаточно знать координаты автомобиля с точностью до размера половины квартала, т. е. +100 метров.

Автомобильная навигационная система должна иметь в своем составе датчики пройденного пути и направления движения.

Датчик пройденного пути — это та или иная конструкция электронного одо­метра, информация в который поступает с датчиков скорости вращения колес ABS. Одометрам присущ ряд систематических погрешностей, которые необходимо корректировать. К ним относятся:

1. Разница в диаметрах новой и изношенной покрышки дает погрешность в определении пройденной дистанции до 3%.

2. За счет увеличения диаметра покрышки от центробежной силы на каждые 40 км/час скорости автомобиля погрешность в определении пройденной дистан­ции увеличивается на 0,1...0,7%.

3. Изменение давления в шинах на 689 кПа (10 psi) увеличивает погрешность

на 0,25...1,1%.

Для определения направления движения автомобиля обычно используются датчик азимута, датчики скорости вращения колес, гироскопы.