Navigacinės sistemos - tai visuotinė padėties nustatymo sistema, arba globali pozicionavimo sistema (GPS), leidžianti nustatyti objekto koordinates bet kurioje pasaulio vietoje. Šiandien šios technologijos tapo neatsiejama mūsų gyvenimo dalimi, palengvindamos keliones ir suteikdamos informaciją apie mus supantį pasaulį.
Automobilinės navigacinės sistemos, užimančios savo sritį iš laivyno terminologijos, skirtos atlikti tokias funkcijas kaip informacijos apdorojimas apie automobilio buvimo vietą nuo galinio punkto ar kito užduoto (išrinkto) maršruto punkto. Automobilių navigacijos sistemų masinis naudojimas leis užtikrinti optimalų pasiskirstymą transporto srautų kelių tinkluose ir padidinti judėjimo saugumą.
Vienos jų parodo vairuotojui buvimo vietą nurodyto objekto, jo nuotolį, taip pat automobilio buvimo vietą. Kitos palydi vairuotoją nuo kelionės pradžios iki galinio objekto, nepertraukiamai parodant optimalią kelionės kryptį į užduotą vietą, su tikslu - pakeisti kelio situaciją. Yra ir netokių sudėtingų sistemų, duodančių informaciją tik bendro charakterio: apie orų būklę, įvykių mieste ar kelionės maršrute ir t. t. Kiekviename atvejyje taikinio naudojimas akivaizdus, nes tai sumažina laiką ir kelionės kainą, užtikrina vairuotojo galimybę optimaliu būdu patikslinti savo maršrutą.
Pagrindiniai navigacinių sistemų tipai
Navigacines sistemas galima suskirstyti į kelias pagrindines kategorijas pagal jų veikimo principą ir galimybes.
Autonominės sistemos
Labai paprasti naudojime - automobilinės navigacinės sistemos ar maršruto kompiuteriai. Maršruto kompiuterio veikimo schema apima jutiklių, tokių kaip nuvažiuoto kelio, degalų, azimuto jutikliai, įjungimą informacijos priėmimui radijo dažniu. Mikroprocesorius apdoroja informaciją realiame laiko intervale, o displėjus su valdymo klaviatūra yra įrengta prietaisų panelėje. Kelias, pravažiuotas automobilio taikinio link, nustatomas kaip vektorinė suma atskirų jo ruožų. Vidutinis greitis važiavimo ir kuro sąnaudos, t. y. reikšmė šių parametrų ir kiti vairuotojui reikalingi duomenys, apskaičiuojami pagal tą patį principą.
Autonominės sistemos labai paplitusios šiuo metu. Jas gamina daugelis firmų. Vienos iš patikimiausių sistemų yra amerikietiški maršruto kompiuteriai, firmos “Compakruis” ir ETAK.
Sistemos su vienpusiu ryšiu (radijo informatoriai)
Navigacinės sistemos su vienpusiu ryšiu ar radijo informatoriai yra sudėtingesni ir brangesni už autonominius, nors sugebantys apdoroti daugiau kelio informacijos, kadangi turi ryšio kanalą (radijo ryšys) su valdymo centru. Čia yra galimi variantai.
Toks tinklas įrengtas miesto gatvėse, radijo siųstuvuose, informuoja vairuotojus per paprastas automagnetolas apie: orus, greičio apribojimus atskirose magistralės dalyse. Išduota informacija, esanti banke duomenų valdymo centre, perduodama yra pagal kitą informaciją, apie jau praėjusius įvykius ir faktus, o taip pat vėluojančiai pagal laiką judėjimo automobilio iki galinio punkto.
Antras variantas yra beveik toks pat, bet papildytas detektoriais transporto, kurių dėka valdymo centras analizuoja transporto tinkle situaciją (transporto kamščius keliuose). Tokiu būdu šiame variante yra galimas operatyvus perdavimas atnaujintos informacijos, leidžiančios pačiam vairuotojui išsirinkti reikalingą sau maršrutą.
Radijo informatorių pavyzdžiu galime laikyti sistemą CARFAX (Anglija). Jos pagrindiniai trūkumai, kaip ir kitų analoginių sistemų tai, kad neįmanomas ryšio atrinkimas duomenų dėl konkrečių vairuotojų ir galimybė paskirstyti radijo eterį su nuolatinėmis radijo programomis.
Sistemos su dvipusiu ryšiu
Sistemos su dvipusiu ryšiu - yra pačios šiuolaikiškiausios šiandien. Jas skiria galimybė informacijos pasikeitime tarp kiekvieno vairuotojo, kurio automobilis aprūpintas tokia sistema ir valdymo centru. Vairuotojui reikia tik pranešti atvykimo punktą, per miestą ir vairuotojas gaus derektyvines komandas iš valdymo centro apie maršruto pasikeitimą praktiškai kiekvienoje sankryžoje.
Tai leidžia sistemos dėka, taip vadinamų navigacijos sistemų pagalba, įrengtų kampuose transporto tinklo. Šie siųstuvai savyje turi elektromagnetinius kontūrus, ar priėmimo aparatus infraraudonųjų spindulių priėmėjus, kurie pastoviai surenka duomenis apie judėjimą keliuose. Po to ši informacija per radijo stotį, klaviatūrą, per palydovą radijo ryšys persiduoda į centrą ЭBM, kur apdorojama informacija pagal ankščiau parengtą algoritmą ir programas. Atsakyme dėl kiekvieno prisijungusiojo į automobilinę sistemą, parenkamas trumpiausias maršrutas judėjimo į numatytą vietą. Duomenys pagal šią grandinę atgaliniame ryšyje grįžta į radijo siųstuvą, o iš jo - į displėjų vairuotojo. Vairuotojui tik reikia sekti nurodymus displėjuje, atnaujinamus prieš kiekvieną sankryžą kelių ar gatvių.
Dėka tai realizuojasi pagrindiniai tikslai panaudojimo navigacinės sistemos. Be to gaunasi laimėjimas dėl visuomenės: transporto srautai kelių tinkluose pasiskirsto palyginti vienodai, tai ir palengvina darbą visuomeninio transporto, antra - sumažina išmetamų dujų kiekį miesto rajonuose. Dvipusėse sistemose yra dar vienas privalumas: jos pigesnės nei vienpusės (nereikalingas borto mikroprocesorius). Dėl miesto sistema yra gana brangi. Tinklas navigacinių sistemų turi būti didelis: siųstuvas praktiškai… reikalingas dėl kiekvieno skersgatvio.
Šiuolaikinės navigacijos sistemos ir jų gamintojai
Šiuolaikinės navigacijos sistemos yra sudėtingi įrenginiai, integruojantys GPS technologiją su išsamiais žemėlapiais ir papildomomis funkcijomis.
ETAK sistema “Travel Pilot”
Sistema “Travel Pilot” (JAV) išdirbta firmos ETAK kartu su firma “Blaupunkt Bosch Telekom”. Valdymo pultas su ekranu ir “Travel Pilot” sistemos schema apima tekantį padėties ir krypties nustatymą, kursoriaus pasislinkimą, gatvių pavadinimų didinimą, informacijos įvedimo mygtuką, orientacijos žemėlapyje pasirinkimą, pagrindinio meniu mygtuką, atstumą iki atvykimo vietos, kryptį į atvykimo vietą, kompasą, vietos pažymėjimo tarp dviejų žvaigždučių funkciją, mygtuką nelaiptuoto vaizdo parodymo, mastelį, mygtuką nelaiptuoto vietovės priartėjimo, displėjų su valdymo pultu, navigacinį kompiuterį ir kompakt-disko įrenginį, “dirbtines smegenis”, sulyginančias įeinančius duomenis judėjimo ir atstumo su duomenimis žemėlapyje, kompaktinį diską su ETAK firmos žemėlapiu, kompaktinio disko įrenginį nuskaitymo, daviklius nuskaitantį pravažiuotą atstumą ir ratų sukimosi greičio skirtumą, taip pat daviklius priklausomai kairio ar dešinio ratų ir kompasą.
JAV standartai neleidžia, kad įrengtą navigacinę sistemą po automobilio pardavimo, sujungiama su ratų davikliais, atiblokavimo stabdžių sistema (ABS), todėl “Travel Pilot” turi savo nuosavus siųstuvus ir nuo dulkių apsaugančius ekranus ant kiekvieno nevedamo rato. “Blaupunkt Bosch Telekom” išleidžia programinę įrangą, kuri leis judėjimo laiku pokalbį tarp vairuotojų ir meniu funkciją, nesančią šiuolaikinėse sistemose.
Ši sistema priskiriama tipui “orientavimusi žemėlapyje”, kur magnetinis kompasas ir ratų davikliai parenka kryptį ir buvimo vietą automobilio, kompiuteris tuo metu sulygina duomenis su žemėlapiu, įrašytu kompaktiniame mieste, pastoviai sekant automobilio judėjimą ir parodant vairuotojui jo koordinates nedideliame ekrane. Jei automobilis juda už žemėlapio ribų, tai navigacinis įrenginys dirba melagingai iki tol, kol automobilis nesugrįš ant žemėlapyje esančių kelių. Ši sistema gali būti užprogramuota pakartotiniam vietos radimui ir vietiniai orientyrai turi galimybę parodyti sankryžas.
“Multi-AV” sistema
Japoniškuose automobiliuose montuojamose borto navigacinėse sistemose naudoja ratų daviklius ABS. Tai draudžiama dėl objektyvių priežasčių amerikietiškose sistemose, kurios įrengiamos po pardavimo automobilio. Kaip ir kitų japonų mašinų gamintojų, borto navigacinė sistema, kompanijos “Nissan” yra dalis kompleksinės poilsio sistemos “Multi-AV”, į kurią įeina spalvotas televizorius, rodantis tik tuomet, kai selektorius transmisijos randasi padėtyje “sustojimas” (Park) arba “neutralė”.
Borto sistemos “Multi-AV”elementų išsidėstymas “Nissan” automobilyje apima ratų daviklius (kairys ir dešinys), navigacinės sistemos valdymo pultą, kompaktinio disko jungiklį, displėjų elektroninių spindulių triūbelėje, valdymo pultą audio-video sistemos, geomagnetinį daviklį (kompasą), anteną, įstatyta galiniame lange (papildoma), dėl televizoriaus ir radijo, valdantį įrenginį (kompiuterį) navigacinės sistemos, apatinę anteną (pagalbinę), dėl televizoriaus, įrenginį kompaktinių diskų automatinės sistemos, audio-video valdymo įrenginį, anteną (pagrindinę) ant galinio sparno dėl televizoriaus ir radijo, kasetinę automagnetolą.
“Filips-Karin” sistema
Ši sistema įrengiama BMW markės automobiliuose nuo 1995m ir naudojama: audijo aparatūros nustatymui, telefonų knygelė, borto kompiuteris, valdo taimerį variklio paleidimo, o taip pat parodo televizijos programas, kada automobilis stovi. Dėl informacijos laikymo (žemėlapių ir adresų), naudojamas optinis diskas SB-ROM, tai patikimas ir nebrangus informacijos kaupiklis. Navigacinė sistema “Karin” - pirmoji, kurią pradėjo įdiegti serijiniame automobilyje.
Navigacinės sistemos įrenginys apima nuvažiuoto atstumo daviklį, procesorinį bloką, kompasą, informacinį displėjų, imtuvo anteną (GPS), informacijos kaupiklis (CD-ROM).
Sistema veikia tokiu principu. Vairuotojas atsisėdęs už vairo automobilio įjungia degimą. Kol jis užsisega saugos diržą, sistema suranda automobilio koordinates su tikslumu iki 100m. Nuo pat judėjimo pradžios, nuo pirmų metrų, kompasas ir ratų sukimosi davikliai (tokie pat kaip ABS stabdžių sistemoje), išduos naujus duomenis. “Filips-Karin” sistema duomenis sulygins su žemėlapiu ir radimosi vieta bus patikslinta iki 10m. Ne daugiau 5sek. Prireiks mikroprocesoriui dėl pasirinkimo geresnio maršruto iki užduoto vairuotojo punkto. Kad surasti buvimo vietą, galima pasinaudoti simbolių rinkiniu ekrane. Galima taip pat rasti žemėlapyje, o po to padidinti fragmentą maršruto, kad pamatyti stovėjimo vietą, o po to pažymėti maršruto pabaigą. Kelyje ekranas gali pateikti reikalingas konstrukcijas ar parodyti vietos žemėlapį su pažymėtu maršrutu, dėl to nėra prasmės nukreipti dėmesį nuo kelio. Sinterizuotas balsas primins į kokią pusę pasukti.
Sistemos nesuklaidina daugybė automagistralių įsišakojimų - informacija optiniame diske ir kelių schemos pasirodys ekrane. Na o jei vairuotojas “pramiegojo” eilinį patarimą ir pravažiavo reikiamą posūkį? Nieko baisaus - anksčiau kol jis supras, kad nukrypo nuo maršruto, sistema apskaičiuos kitą. Viename iš rėžimų, kada sėdintis už vairo tris kartus nevykdys nurodymų elektroninio palydovo, “priminimas” atsijungs - sistema “supras”, kad vairuotojas persigalvojo, važiuoti į nurodytą vietą. Vienas nepatogumas - viename diske visa patalpinama informacija tik apie vieną šalį.
“Filips-Rutfinder” sistema
Sistema “Filips-Rutfinder”- pati pigiausia. Ji primena elektrinę užrašų knygutę. Informacijai gauti reikia klaviatūros pagalba įvesti į atmintį išvykimo vietą ir atvykimo vietą. Mažiau nei per 1min. galima gauti detalų aprašymą maršruto su tiksliais nurodymais (pvz. “už 3 posūkio po 2,5km pasukite kairėn”). “Rutfinder” gali suplanuoti kelionę su apskaičiavimu kelio apkrovimo. Didžiausias šio prietaiso skirtumas nuo navigacinės sistemos yra tame, kad prietaisas reikalauja automobilyje nuolatinės srovės šaltinio. Jis negauna jokios informacijos iš pačio automobilio ir neturi atgalinio ryšio. Tai reiškia, kad jį galima panaudoti ne tik kiekviename automobilyje, bet ir pasivaikštant po nepažystamą miestą. Prietaisas apskaičiuoja dydį maršruto, atvykimo laiką ir daugelį kitų parametrų. Duomenų bazė dėl apskaičiavimo yra magnetinėje kortelėje, kuri įstatoma į nuskaitymo aparatą “Rutfinder’a”.
GPS technologijos principai
GPS (Global Positioning System) yra globali pozicionavimo sistema, sudaryta iš kosminio, valdymo ir vartotojų segmentų. Ji leidžia nustatyti objekto koordinates bet kurioje pasaulio vietoje, nepriklausomai nuo oro sąlygų ar paros meto.
GPS veikimo principas
GPS sistema susideda iš 24 dirbtinių žemės palydovų, kurie nuolat siunčia signalus. GPS imtuvas priima šiuos signalus ir, remdamasis atstumo skaičiavimu iki bent keturių palydovų, nustato savo buvimo vietą (trimates koordinates), judėjimo greitį ir kryptį.
Palydovai skrieja aplink Žemę šešiomis orbitomis, o jų signalai perduodami dviem dažniais: L1 (1575.42 MHz) ir L2 (1227.60 MHz). Atominis laikrodis palydove sukuria fundamentinį dažnį, kuris vėliau modifikuojamas, pridedant specialius kodus ir tarnybinę informaciją. GPS imtuve priimtas signalas dekoduojamas, o gautas kodas lyginamas su analogišku kodu, kurį generuoja pats imtuvas. Šis palyginimas leidžia nustatyti laiko skirtumą ir atstumą iki palydovo.
Kadangi bet kokie matavimai turi paklaidų (pvz., netiksli laikrodžių sinchronizacija, šviesos greičio priklausomybė nuo atmosferos, signalo vėlinimas jonosferoje ir troposferoje), tiksliam koordinačių nustatymui naudojami signalai iš mažiausiai keturių palydovų. Imtuvo procesorius nuosekliai koreguoja savo laikrodį, kol pasiekiamas visų sferų susikirtimo taškas.
Tikslumo didinimas: DGPS
Diferencialinis GPS (DGPS) yra priemonė GPS tikslumui žymiai padidinti. Tai pasiekiama lyginant GPS dydžius judančiuose moduliuose su GPS dydžiais, priimtais persiuntimų stotyje. Kadangi persiuntimo stotis yra nustatytoje vietoje, galima rasti skirtumą tarp jos žinomos pozicijos ir informacijos, gautos iš palydovų. Tada šis skirtumas naudojamas klaidoms kiekviename palydovo signaluose ištaisyti, ypač kompensuojant selektyvų priėmimą (SA - tyčinis GPS tikslumo pabloginimas, kurį atlieka JAV Gynybos Departamentas).
Dėl SA išjungimo 2000 m. gegužės 1 d., visų pasaulio GPS imtuvų tikslumas akimirksniu pagerėjo dešimteriopai. Paprasti, be DGPS priedo imtuvai (autonominiai GPS) puikiai tinka daugeliui pritaikymų oreivystėje, jūrų ir ežerų transporte, turizme, sporte ir pan. Tačiau dideliam tikslumui pasiekti (pvz., kariniams tikslams) paprastai naudojami diferencialiniai imtuvai (DGPS), kurie gali sumažinti vietos koordinačių nustatymo paklaidą iki centimetrų.
Kaip veikia GPS?
Kaip veikia GPS?
tags: #navigacijos #sistemos #referatas