Sistema de navegación automotriz

Parte de los controles del automóvil.

Navegación con Gosmore, un software de enrutamiento de código abierto , en un asistente de navegación personal con datos de mapas gratuitos de OpenStreetMap .

Un sistema de navegación automotriz es parte de los controles del automóvil o un complemento de terceros que se usa para encontrar la dirección en un automóvil. Por lo general, utiliza un dispositivo de navegación por satélite para obtener sus datos de posición que luego se correlacionan con una posición en una carretera. Cuando se necesitan direcciones, se puede calcular la ruta. La información de tráfico sobre la marcha se puede utilizar para ajustar la ruta.

Para una mayor confiabilidad, se puede utilizar la estimación mediante datos de distancia de los sensores conectados al tren motriz , un giroscopio y un acelerómetro , ya que la pérdida de la señal del GPS y / o el multitrayecto pueden ocurrir debido a cañones o túneles urbanos .

Matemáticamente, la navegación automotriz se basa en el problema del camino más corto , dentro de la teoría de grafos , que examina cómo identificar el camino que mejor cumple con algunos criterios (más corto, más barato, más rápido, etc.) entre dos puntos en una red grande.

Los sistemas de navegación para automóviles son cruciales para el desarrollo de vehículos autónomos . ^[1]

Historia

Los sistemas de navegación para automóviles representan una convergencia de varias tecnologías diversas, muchas de las cuales han estado disponibles durante muchos años, pero eran demasiado costosas o inaccesibles. Debían superarse limitaciones como las baterías, la pantalla y la potencia de procesamiento antes de que el producto se volviera comercialmente viable. ^[2]

• 1961: Hidetsugu Yagi diseñó un sistema de navegación inalámbrico. Este diseño todavía era primitivo y estaba destinado a uso militar.
• 1966: General Motors Research (GMR) estaba trabajando en un sistema de asistencia y navegación no basado en satélites llamado DAIR (Driver Aid, Information & Routing). Después de las pruebas iniciales, GM descubrió que no era una forma práctica ni escalable de proporcionar asistencia para la navegación. Décadas más tarde, sin embargo, el concepto renacería como OnStar (fundado en 1996). ^[3]
• 1973: El Ministerio de Industria y Comercio Internacional (MITI) de Japón y Fuji Heavy Industries patrocinaron CATC (Control Integral del Tráfico de Automóviles), un proyecto de investigación japonés sobre sistemas de navegación para automóviles. ^[4]
• 1979: MITI estableció JSK (Asociación de tecnología electrónica para el tráfico y la conducción de automóviles) en Japón. ^[4]
• 1980: Brújula automática electrónica con nuevo mecanismo en el Toyota Crown .
• 1981: La investigación anterior de CATC conduce a la primera generación de sistemas de navegación para automóviles de las empresas japonesas Honda , Nissan y Toyota . Utilizaron tecnología de navegación a estima . ^[4]
• 1981: El Electro Gyrocator de Honda fue el primer sistema de navegación para automóviles disponible comercialmente. Utilizaba sistemas de navegación inercial, que rastreaban la distancia recorrida, el punto de inicio y la dirección a la que se dirigía. ^[5] También fue el primero en mostrar un mapa. ^[4]
• 1981: Computadora de navegación en el Toyota Celica (NAVICOM). ^[6]
• 1983: Se funda Etak . Hizo un sistema temprano que usaba la correspondencia de mapas para mejorar la instrumentación de navegación a estima. La información de mapas digitales se almacenó en cintas de casete estándar. ^[7]
• 1987: Toyota presentó el primer sistema de navegación basado en CD-ROM del mundo en el Toyota Crown. ^[8]
• 1989: Gregg Howe, de Design Works USA, aplicó una computadora de navegación de $ 40,000 de Hunter Systems al automóvil conceptual Magna Torrero. Desarrollado originalmente para localizar hidrantes para los departamentos de bomberos, este sistema utilizaba señales de satélite y navegación a estima, mejorando la precisión general del sistema debido a las limitaciones del GPS civil. Este sistema también cuenta con un monitor de barrido de trama en color, en lugar de las pantallas de mapeo vectorial monocromáticas utilizadas por los predecesores. ^{[9] [10] [11]}
• 1990: Mazda Eunos Cosmo se convirtió en el primer automóvil de producción con sistema de navegación GPS incorporado ^[12]
• 1991: General Motors se asoció con la Asociación Automotriz Estadounidense, el Departamento de Transporte de Florida y la ciudad de Orlando para crear TravTek (abreviatura de Travel Technology), que era un sistema de navegación computarizado en el automóvil. Se implementó una flota de 100 Oldsmobile Tornados con el sistema con 75 disponibles para alquilar a través de Avis 'Oficina del Aeropuerto Internacional de Orlando, los otros 25 fueron conducidos por conductores locales. Se instaló un sistema informático en el maletero del vehículo con una antena especial montada en la parte trasera y se conectó a la pantalla de video en el Oldsmobile Tornado (una opción en el Tornado estándar) para mostrar la navegación. TravTek cubrió un área de 12,000 millas cuadradas en Orlando y sus áreas metropolitanas, así como listas de restaurantes, hoteles y atracciones aprobados por la AAA. ^[13]
• 1991: Toyota introdujo la navegación GPS para automóviles en el Toyota Soarer .
• 1991: Mitsubishi introdujo la navegación GPS para automóviles en el Mitsubishi Debonair (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System). ^[14]
• 1992: Sistema de navegación GPS asistido por voz en el Toyota Celsior .
• 1993: El canal austriaco ORF transmite una presentación de la empresa de software bitMAP y el invento de su director Werner Liebig, un mapa electrónico de la ciudad que incluye nombres de calles y números de casas, utilizando un sistema de navegación por satélite. bitMAP asiste a Comdex en Las Vegas el mismo año, pero no logra comercializarse adecuadamente. ^{[15] [16] [17]}
• 1994: BMW Serie 7 E38 primer modelo europeo con navegación GPS. El sistema de navegación fue desarrollado en cooperación con Philips (Philips CARIN). ^[18]
• 1995: Oldsmobile presentó el primer sistema de navegación GPS disponible en un automóvil de producción estadounidense, llamado GuideStar. ^[19]
• 1995: Dispositivo llamado "Mobile Assistant" o abreviado, MASS, producido por la empresa ComRoad AG con sede en Múnich, ganó el título de "Mejor producto en informática móvil" en CeBit por la revista Byte. Ofrecía navegación paso a paso a través de una conexión inalámbrica a Internet, con GPS y sensor de velocidad en el coche.
• 1995: Acura presentó el primer sistema de navegación basado en unidad de disco duro en el 1996 RL . ^[20]
• 1997: Sistema de navegación que utiliza GPS diferencial desarrollado como una opción instalada de fábrica en el Toyota Prius ^[21]
• 1998: Primer sistema de navegación basado en DVD introducido en el Toyota Progres .
• 2000: Estados Unidos puso a disposición una señal GPS más precisa para uso civil. ^[22]
• 2003: Toyota presentó el primer sistema de navegación basado en unidad de disco duro y el primer sistema de navegación basado en DVD de la industria con un control electrónico del acelerador incorporado.
• 2007: Toyota presentó Map on Demand, una tecnología para distribuir actualizaciones de mapas a los sistemas de navegación de automóviles, desarrollada como la primera de su tipo en el mundo.
• 2008: Primera función de asistencia de frenado vinculada al sistema de navegación del mundo y sistema de navegación vinculado al Sistema de suspensión variable adaptable (NAVI / AI-AVS) en Toyota Crown
• 2009: con el lanzamiento de la aplicación de navegación móvil de Sygic para iOS, la nueva era de un dispositivo móvil, los sistemas de navegación habían comenzado a ganar popularidad desde

Tecnología

Un sistema GPS diseñado por Philips en un vehículo Opel Omega de 1995

La base de datos de carreteras es un mapa vectorial . Los nombres o números de las calles y los números de las casas, así como los puntos de interés ( waypoints ), se codifican como coordenadas geográficas . Esto permite a los usuarios encontrar un destino deseado por la dirección de la calle o como coordenadas geográficas. (Ver gestión de la base de datos de mapas ).

Los formatos de base de datos de mapas son propietarios casi uniformemente, sin estándares de la industria para mapas de navegación por satélite, aunque algunas empresas están tratando de abordar esto con SDAL y Navigation Data Standard (NDS). Los proveedores de datos de mapas como Tele Atlas y Navteq crean el mapa base en un formato GDF ( Archivos de datos geográficos ), pero cada fabricante de productos electrónicos lo compila de una manera optimizada, generalmente patentada. GDF no es un estándar de CD para sistemas de navegación para automóviles. GDF se utiliza y se convierte en CD-ROM en el formato interno del sistema de navegación. CDF (CARiN Database Format) es un formato de mapa de navegación patentado creado por Philips .

SDAL es un formato de mapa patentado desarrollado por Navteq , que fue lanzado libre de regalías con la esperanza de que se convirtiera en un estándar de la industria para mapas de navegación digital, no ha sido adoptado ampliamente por la industria. Los proveedores que utilizaron este formato incluyen:

• Microsoft
• Magallanes
• Pionero
• Panasonic
• Clarín
• InfoGation

Estándar de datos de navegación (NDS)

La iniciativa Navigation Data Standard (NDS) es una agrupación industrial de fabricantes de automóviles, proveedores de sistemas de navegación y proveedores de datos de mapas cuyo objetivo es la estandarización del formato de datos utilizado en los sistemas de navegación para automóviles, además de permitir una capacidad de actualización de mapas. El esfuerzo de NDS comenzó en 2004 y se convirtió en una asociación registrada en 2009. ^{[23] La} estandarización mejoraría la interoperabilidad, específicamente al permitir que se utilicen los mismos mapas de navegación en los sistemas de navegación de 20 fabricantes. ^[24] Las empresas involucradas incluyen BMW , Volkswagen , Daimler , Renault , ADIT, Aisin AW , Alpine Electronics ,Navigon , Navis-AMS, Bosch , DENSO , Mitsubishi , Harman International Industries , Panasonic , Preh Car Connect anteriormente TechniSat , PTV, Continental AG , Clarion , Navteq , Navinfo Archivado 2020-08-01 en Wayback Machine , TomTom y Zenrin .

Medios de comunicación

La base de datos de carreteras puede almacenarse en una memoria de solo lectura (ROM) de estado sólido , un medio óptico ( CD o DVD ), una memoria flash de estado sólido , un medio magnético ( disco duro ) o una combinación. Un esquema común es tener un mapa base almacenado permanentemente en la ROM que se puede aumentar con información detallada para una región en la que el usuario está interesado. Una ROM siempre se programa en la fábrica; los otros medios pueden estar preprogramados, descargarse de un CD o DVD a través de una computadora o una conexión inalámbrica ( bluetooth , Wi-Fi), o se utiliza directamente mediante un lector de tarjetas .

Algunos fabricantes de dispositivos de navegación ofrecen actualizaciones de mapas gratuitas para sus clientes. Estas actualizaciones a menudo se obtienen del sitio web del proveedor, al que se accede conectando el dispositivo de navegación a una PC.

Datos en tiempo real

Artículo principal: Integración de datos de tráfico con sistemas de navegación.

Algunos sistemas pueden recibir y mostrar información sobre la congestión del tráfico mediante TMC , RDS o mediante la transmisión de datos GPRS / 3G a través de teléfonos móviles.

En la práctica, Google ha actualizado Google Maps para Android e iOS para alertar a los usuarios cuando una ruta más rápida esté disponible en 2014. Este cambio ayuda a integrar datos en tiempo real con información sobre las partes más distantes de una ruta. ^[25]

Integración y otras funciones

• Las pantallas LCD en color de algunos sistemas de navegación para automóviles también se pueden utilizar para mostrar transmisiones de televisión o películas en DVD .
• Algunos sistemas se integran (o se comunican) con teléfonos móviles para hablar con manos libres y enviar mensajes SMS (es decir, mediante Bluetooth o Wi-Fi ).
• Los sistemas de navegación para automóviles pueden incluir gestión de información personal para reuniones , que se puede combinar con un sistema de información de tráfico y transporte público.

Equipo original de fábrica

Muchos fabricantes de vehículos ofrecen un dispositivo de navegación GPS como opción en sus vehículos. Por lo tanto, los clientes cuyos vehículos no se envían con GPS pueden comprar y actualizar la unidad GPS original suministrada de fábrica. En algunos casos, esta puede ser una instalación sencilla "plug-and-play" si el arnés de cableado requerido ya está presente en el vehículo. Sin embargo, con algunos fabricantes, se requiere un nuevo cableado, lo que hace que la instalación sea más compleja.

El principal beneficio de este enfoque es una instalación integrada y estándar de fábrica. Muchos sistemas originales también contienen una brújula giratoria y / o un acelerómetro y pueden aceptar la entrada de los sensores de velocidad del vehículo y la salida de la señal de activación de la marcha atrás, lo que les permite navegar a estima cuando una señal de GPS no está disponible temporalmente. ^[26] Sin embargo, los costos pueden ser considerablemente más altos que otras opciones.

SMS

El establecimiento de puntos de interés en tiempo real y su transmisión a través de redes de telefonía celular GSM utilizando el Servicio de mensajes cortos ( SMS ) se denomina Gps2sms. Algunos vehículos y embarcaciones están equipados con hardware que puede enviar automáticamente un mensaje de texto SMS cuando ocurre un evento en particular, como un robo, un ancla a la deriva o una avería. La parte receptora (por ejemplo, una grúa ) puede almacenar el punto de ruta en un sistema informático, dibujar un mapa que indique la ubicación o verlo en un sistema de navegación automotriz.

Ver también

• Realidad aumentada
• Localización automática de vehículos
• Coche autónomo
• Sistema electrónico de guía de ruta
• Formato de intercambio de GPS
• Dispositivo de navegación GPS
• Sistema de posicionamiento global (GPS)
• Gestión de la base de datos de mapas
• Mapscape BV
• Terminal de datos móviles
• Estándar de datos de navegación (NDS)
• NavPix
• Navteq
• Asistente de navegación personal (PNA)
• TomTom
• Canal de mensajes de tráfico (TMC)
• Navegación híbrida

Referencias

1. Zhao, Jianfeng; Liang, Bodong; Chen, Qiuxia (2 de enero de 2018). "La tecnología clave hacia el automóvil autónomo" . Revista internacional de sistemas inteligentes no tripulados . 6 (1): 2–20. doi : 10.1108 / IJIUS-08-2017-0008 . ISSN  2049-6427 .
2. Cartografías de viajes y navegación , James R. Akerman , p.277
3. http://www.gpspower.net/gps-news/330038-evolution-car-navigation-technology-pictures.html
4. Cartografías de viajes y navegación , James R. Akerman, p.279
5. http://edition.cnn.com/2017/06/13/world/gallery/japanese-inventions-changed-how-we-live/index.html
6. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 11 de abril de 2016 . Consultado el 1 de abril de 2016 .
7. "Posicionamiento y navegación
8. "Toyota Crown Royal 1987" . favcars.com/ . Consultado el 19 de enero de 2015 .
9. {{cite web | url = https://testdrivejunkie.com/1990-magna-torrero-concept-car/
10. Motor Trend - junio de 1989
11. 4x4 y todo terreno - junio de 1989
12. "1993 Eunos / Mazda Cosmo Classic Drive Uncosmopolitan: Conoce al Mazda más raro de América" . Tendencia del motor . DIEZ: The Enthusiast Network . Consultado el 18 de enero de 2015 .
13. "GM MONTA LA CARRETERA INTELIGENTE - Chicago Tribune" . webcache.googleusercontent.com . Consultado el 28 de abril de 2021 .
14. https://www.youtube.com/watch?v=RXd32z5vN18
15. https://www.bod.de/buchshop/mit-falschen-karten-werner-liebig-9783746075310
16. https://www.youtube.com/watch?v=l7TAivxqKUQ
17. https://www.geschichtewiki.wien.gv.at/Bitmap_Digital_City_Map
18. "20 NAVEGACIÓN JAHRE Was ist aus ihnen geworden?" . auto-motor-und-sport.de/ . Consultado el 4 de mayo de 2017 .
19. "Cómo funcionaba la navegación en el tablero en 1992 - Olds fue primero" . jesda.com/ . Consultado el 19 de enero de 2015 .
20. "Interior 1996 Acura 3.5 RL" . Sala de prensa de Honda . Archivado desde el original el 16 de junio de 2018 . Consultado el 16 de junio de 2018 .
21. "Autoradio GPS Android pas cher, cámara radar de recul - jugador superior" . player-top.fr . Consultado el 18 de julio de 2016 .
22. "Decisión de los Estados Unidos de dejar de degradar la precisión del sistema de posicionamiento global" . Clinton4.nara.gov. 2000-05-01. Archivado desde el original el 23 de diciembre de 2016 . Consultado el 18 de octubre de 2009 .
23. "Breve historia de NDS" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 5 de noviembre de 2012 .
24. "Socios de NDS, Asociación de NDS" . Asociación NDS. Archivado desde el original el 13 de febrero de 2015 . Consultado el 13 de febrero de 2015 .
25. Palmer, Brian (17 de febrero de 2014). "Cómo el software de cartografía recopila y utiliza la información del tráfico. El elemento clave eres tú" . Washington Post . ISSN 0190-8286 . Consultado el 8 de octubre de 2019 . 
26. Tecnologías de navegación y posicionamiento en el automóvil: una encuesta , I. Skog y P. Händel, [1]