Классификация навигационных систем ОМП. Гироскопные датчики, магнитные компасы, доплеровские пеленгаторы. Метод счисления пути, приципы работы одометра.

АНС по конструктивным особенностям делятся на три основных типа: портативные (универсальные) автонавигаторы, интегрируемые и стационарные (штатные) системы (рис.1). За последними двумя типами закрепилось название мультимедийных центров.

Портативные автомобильные навигаторы (PND – personal navigation device) – компактные устройства с цветным сенсорным экраном. Конструктивно это процессорные модули, обычно работающие под управлением операционной системы Windows Mobile. В большинстве случаев ОС сконфигурирована в однозадачном режиме.

Кроме навигационного ПО портативные автомобильные навигаторы (автонавигаторы) часто комплектуются мультимедийным плеером для аудио, видео, графических и текстовых файлов, различными утилитами (калькулятор, всемирные часы) и даже электронными разговорниками.

Большинство моделей имеют вход для подключения внешней антенны, повышающей точность определения координат.

Портативные автомобильные навигаторы делятся на три покупательских класса по техническим характеристикам и цене

Портативные навигаторы начального уровня – простые и недорогие устройства с экраном 3,5”. Это наиболее массовые модели, но по навигационным функциям они полностью идентичны старшим моделям продуктовых линеек. Большинство фирм-производителей портативных автомобильных навигаторов использует одну аппаратно-программную платформу для всех выпускаемых навигационных устройств. Автонавигаторы разных классов отличаются друг от друга размером экрана, количеством интерфейсов и дополнительным ПО.

Автонавигаторы бизнес-класса характеризуются большим размером экрана – 4,3” (11 см) и часто имеют функцию hands free. Такие навигаторы наиболее удобны для человека, много времени проводящего за рулём: крупное изображение карты легко читается, кроме этого портативный навигатор заменяет комплект громкой связи и является небольшим мультимедийным центром.

Портативные автомобильные навигаторы премиум-класса – широкоформатные модели с размерами экрана 4,3” и 7”, оснащённые hands free, FM-трансмиттерами, и в ряде случаев – Wi-Fi и GSM-модулями. Многие из них имеют возможность подключения камеры заднего вида.

Интегрируемые навигационные системы – навигационные блоки, подключаемые к мониторам штатных автомобильных мультимедийных центров. Управляются с сенсорного монитора или отдельным пультом. Конструктивно выполняются в пыле- и влагозащищенных металлических корпусах и предназначены для скрытой установки в салоне автомашины. Разновидностью интегрируемых автонавигаторов являются магнитолы, мультимедийные центры и автомобильные компьютеры (Car PC) с функцией навигации.
Интегрируемые АНС можно разделить на три класса (рис. 3):

1) навигационные блоки, предназначенные для обеспечения навигационных функций в мультимедийных центрах;

2) мультимедийные центры с функцией навигации;

3) автомобильные компьютеры (Car PC) с функцией навигации.

Стационарные навигационные системы устанавливаются на заводах-изготовителях в машинах бизнес-класса (в качестве опции) и штатно в моделях представительского класса. Тесно интегрированы с мультимедийным центром автомобиля, например для загрузки обновлений картографической информации используется DVD-проигрыватель.

Достоинствами стационарных АНС является качественная проработка всех компонентов системы, удобство управления и точность – встроенный гироскоп и датчик скорости уверенно проложат путь даже в случае слабого уровня сигнала спутников в тоннеле или под кронами деревьев. К недостаткам можно отнести высокую цену (60-70 тыс. рублей и более), возможность установки только в модели представительского и бизнес-класса, устаревание карт, обновления которых выходят достаточно редко.

Наиболее активно развивается сегмент устройств портативных АНС. На нём и остановим наше внимание

Гироско́п (от др.-греч. γυρο «вращение» и др.-греч. σκοπεω «смотреть») — быстро вращающееся твёрдое тело, основа одноимённого устройства, способного измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило основанное на законе сохранения вращательного момента (момента импульса).(тело удерживает заданное положение в пространстве)

Магнитный компас: Принцип действия основан на взаимодействии поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда параллельна направлению линии магнитного поля.

Эффект Доплера: Он открыл физический эффект, который мы все когда-либо наблюдали - изменение тона гудка приближающегося или удаляющегося поезда. В первом случае он выше, а во втором ниже, чем у неподвижно стоящего.

Это легко объяснить. Тон звука, слышимый нами, зависит от частоты звуковой волны, доходящей до уха. Если источник звука движется нам навстречу, то гребень каждой следующей волны приходит чуть быстрее, так как был испущен уже ближе к нам. Волны воспринимаются ухом, как более частые, то есть звук кажется выше. При удалении источника звука, каждая следующая волна испускается чуть дальше и доходит до нас чуть позднее предыдущей, а мы ощущаем более низкий звук. Доплеровский пеленгатор использует эффект Доплера, то есть сдвиг частот считает.

Одним из методов определения местоположения подвижных объектов является метод навигационного счисления пути, называемый также методом инерциальной навигации. Этот метод предполагает оснащение транспортного средства датчиками направления (курса) и пройденного пути, по показаниям которых определяется местоположение объекта относительно фиксированных реперов, которыми могут быть определенные точки на местности, направления на объекты и т.п. Определение пройденного пути является более простой задачей по сравнению с вычислением курса. В большинстве систем местоопределения транспортных средств навигационный компьютер подключается к спидометру автомобиля. Более сложной задачей является определение курса. Простейшим и наиболее дешевым из методов определения направления движения транспортного средство является использование магнитного компаса.

Одо́метр (греч. ὁδός — дорога + μέτρον — мера)— прибор для измерения количества оборотов колеса. При помощи его может быть измерен пройденный транспортным средством путь. Первый одометр был изобретён Героном Александрийским.

Одометр преобразует пройденый путь в показания на индикаторе. Обычно одометр состоит из счётчика с индикатором и датчика, связанного с вращением колеса.

Видимая часть одометра — его индикатор. Механический индикатор содержит ряд колёсиков (барабанов) с цифрами на приборной доске автомобиля. Каждое такое колёсико разделено на десять секторов, на каждом секторе написано по цифре. По мере увеличения пройденного транспортным средством пути колёсики вращаются, образуя число, обозначающее пройденную дистанцию.

Счётчик может быть механическим, электромеханическим или электронным, в том числе основанным на бортовой ЭВМ.