차량 자동 항법 장치

차량 자동 항법 장치(車輛自動航法裝置) 또는 내비게이션(navigation)은 자동차 컨트롤러의 일부이거나 자동차에서 방향을 찾는 데 사용되는 타사 추가 기능이다. 일반적으로 위성 항법 장치를 사용하여 위치 데이터를 얻은 다음 도로상의 위치와 상호 연관시킨다. 방향이 필요할 때 경로를 계산할 수 있다. 실시간 교통 정보(도로 폐쇄, 혼잡)는 경로를 조정하는 데 사용될 수 있다.

가속도계, 자이로스코프, 자기계 등 구동계에 연결된 센서의 거리 데이터를 사용하여 추측 항법을 수행하면 신뢰성을 높일 수 있다. 이는 도심 협곡이나 터널로 인해 GNSS 신호 손실 및 다경로 전파가 발생할 수 있기 때문이다.

수학적으로 차량 자동 항법은 그래프 이론 내의 최단 경로 문제를 기반으로 하며, 이는 넓은 네트워크에서 두 지점 사이의 특정 기준(가장 짧은, 가장 저렴한, 가장 빠른 등)을 가장 잘 충족하는 경로를 식별하는 방법을 탐구한다.

차량 자동 항법 장치는 무인 자동차 개발에 매우 중요하다.

 역사 
차량 자동 항법 장치는 수년 동안 사용할 수 있었지만 너무 비싸거나 접근하기 어려웠던 여러 다양한 기술의 융합을 나타낸다. 상업적으로 실현 가능해지기까지 배터리, 디스플레이, 처리 능력과 같은 한계를 극복해야 했다.Cartographies of Travel and Navigation, 제임스 R. 아커만, p.277
1961년: 야기 히데쓰구가 무선 기반 내비게이션 시스템을 설계했다. 이 디자인은 여전히 원시적이었고 군사 용도로 개발되었다.
1966년: 제너럴 모터스 연구소(GMR)는 DAIR(Driver Aid, Information & Routing)라는 비위성 기반 내비게이션 및 지원 시스템을 연구하고 있었다. 초기 테스트 후 GM은 확장 가능하거나 실용적인 내비게이션 지원 방법이 아니라는 것을 발견했다. 그러나 수십 년 후 이 개념은 온스타 (1996년 설립)로 다시 태어났다.
1971년: 미리 정해진 경로를 따르는 콤팩트 카세트 기반 내비게이션으로, 지침이 읽히고 일정 거리(음으로 표시)에 도달하면 컨트롤러에게 카세트를 계속 재생하도록 알리는 톤이 뒤따랐다.
1973년: 일본 통상산업성 (MITI)과 후지 중공업은 자동차 내비게이션 시스템에 대한 일본 연구 프로젝트인 CATC(Comprehensive Automobile Traffic Control)를 후원했다.Cartographies of Travel and Navigation, 제임스 R. 아커만, p.279
1979년: MITI는 일본에 JSK(자동차 교통 및 운전 전자 기술 협회)를 설립했다.
1980년: 토요타 크라운에 새로운 메커니즘을 적용한 전자식 자동 나침반이 장착되었다.
1981년: CATC의 초기 연구는 일본 기업인 혼다, 닛산 자동차 및 토요타 자동차의 1세대 자동차 내비게이션 시스템으로 이어졌다. 이들은 추측 항법 기술을 사용했다.
1981년: 혼다의 엘렉트로 자이로케이터는 최초의 상용 자동차 내비게이션 시스템이었다. 이는 이동 거리, 출발점, 진행 방향을 추적하는 관성 항법 시스템을 사용했다. 또한 지도 디스플레이가 장착된 최초의 시스템이었다.
1981년: 토요타 셀리카 (NAVICOM)에 내비게이션 컴퓨터가 탑재되었다.
1983년: 에탁이 설립되었다. 이 회사는 추측 항법 장비를 개선하기 위해 지도 매칭을 사용하는 초기 시스템을 만들었다. 디지털 지도 정보는 표준 카세트 테이프에 저장되었다.
1987년: 토요타 자동차는 토요타 크라운에 세계 최초의 CD-ROM 기반 내비게이션 시스템을 도입했다.
1989년: 디자인 웍스 USA의 그렉 하우(Gregg Howe)는 헌터 시스템즈의 4만 달러짜리 내비게이션 컴퓨터를 마그나 토레로 컨셉트 카에 적용했다. 원래 소방서의 소화전을 찾기 위해 개발된 이 시스템은 민간 GPS 한계로 인해 위성 신호와 추측 항법을 모두 사용하여 전체 시스템 정확도를 향상시켰다. 이 시스템은 또한 이전 모델에서 사용되던 단색 벡터 매핑 디스플레이 대신 컬러 래스터 스캔 모니터를 자랑했다.Motor Trend - June 19894x4 & Offroad - June 1989
1990년: 마쓰다 유노스 코스모는 GPS 내비게이션 시스템이 내장된 최초의 양산차였다.
1991년: 제너럴 모터스는 미국 자동차 협회, 플로리다 교통국, 그리고 올랜도 시와 협력하여 컴퓨터화된 차량 내 내비게이션 시스템인 트래브텍(TravTek, Travel Technology의 줄임말)을 개발했다. 100대의 올즈모빌 토로나도 차량에 이 시스템이 장착되었는데, 그 중 75대는 에이비스의 올랜도 국제공항 사무소에서 대여할 수 있었고, 나머지 25대는 지역 운전자들이 시험 운전했다. 차량 트렁크에는 컴퓨터 시스템이 설치되었고, 뒷좌석에는 특수 안테나가 장착되었으며, 내비게이션을 표시하기 위해 올즈모빌 토로나도 (표준 토로나도의 옵션)의 비디오 화면에 연결되었다. 트래브텍은 올랜도와 그 주변 지역의 12,000평방 마일 지역을 커버했으며, 레스토랑, AAA 승인 호텔 및 명소 목록을 포함했다.
1991년: 토요타 자동차는 토요타 소어러에 GPS 자동차 내비게이션을 도입했다.
1991년: 미쓰비시 그룹은 미쓰비시 데보네어 (MMCS: Mitsubishi Multi Communication System)에 GPS 자동차 내비게이션을 도입했다.Archived at Ghostarchive and the Wayback Machine: 
1992년: 토요타 셀시오에 음성 지원 GPS 내비게이션 시스템이 탑재되었다.
1993년: 오스트리아 채널 ORF는 소프트웨어 회사 bitMAP과 그 수장인 베르너 리비히(Werner Liebig)가 위성 기반 내비게이션 시스템을 사용하여 거리 이름과 집 번호를 포함하는 전자 도시 지도를 발명한 것을 발표했다. bitMAP은 같은 해 라스베이거스의 콤덱스에 참가했지만 제대로 마케팅하지 못했다.
1994년: BMW 7 시리즈 E38은 GPS 내비게이션을 탑재한 최초의 유럽 모델이다. 내비게이션 시스템은 필립스 (필립스 CARIN)와 협력하여 개발되었다.
1995년: 올즈모빌은 가이드스타(GuideStar)라고 불리는 미국 양산차에서 사용할 수 있는 최초의 GPS 내비게이션 시스템을 도입했다. 내비게이션 시스템은 젝셀과 협력하여 개발되었다. 젝셀은 에이비스 카 렌탈과 제휴하여 렌터카에서 이 시스템을 널리 사용할 수 있도록 했다. 이는 미국 일반 대중에게 자동차 내비게이션을 사용할 수 있는 첫 번째 기회를 제공했다.
1995년: 뮌헨 기반 회사 콤로드 AG(ComRoad AG)가 제작한 "모바일 어시스턴트" 또는 줄여서 MASS라는 장치는 잡지 바이트(Byte)의 CeBit에서 "모바일 컴퓨팅 최고의 제품"이라는 타이틀을 수상했다. 이 장치는 무선 인터넷 연결을 통해 턴 바이 턴 내비게이션을 제공했으며, 자동차에는 GPS와 속도 센서가 모두 탑재되어 있었다.
1995년: 아큐라는 1996년형 RL에 최초의 하드 디스크 드라이브 기반 내비게이션 시스템을 도입했다.
1997년: 토요타 프리우스에 공장 설치 옵션으로 개발된 차등 GPS를 사용하는 내비게이션 시스템
1998년: 토요타 프로그레스에 최초의 DVD 기반 내비게이션 시스템이 도입되었다.
2000년: 미국은 민간용으로 더욱 정확한 GPS 신호를 제공했다.
2003년: 토요타 자동차는 세계 최초의 하드 디스크 드라이브 기반 내비게이션 시스템과 내장형 전자식 스로틀 밸브를 갖춘 업계 최초의 DVD 기반 내비게이션 시스템을 선보였다.
2007년: 토요타 자동차는 세계 최초로 지도 업데이트를 차량 내비게이션 시스템에 배포하는 기술인 맵 온 디맨드(Map on Demand)를 선보였다.
2008년: 토요타 크라운에 세계 최초의 내비게이션 시스템 연동 브레이크 보조 기능과 내비게이션 시스템 연동 적응형 가변 서스펜션 시스템 (NAVI/AI-AVS)이 탑재되었다.
2009년: 시직이 iOS용 모바일 내비게이션 앱을 출시하면서 모바일 기기 내비게이션 시스템의 새로운 시대가 시작되었고 인기를 얻기 시작했다.

 기술 
도로 데이터베이스는 벡터 지도이다. 도로 이름 또는 번호와 주택 번호, 그리고 관심 지점 (웨이포인트)은 지리 좌표로 인코딩된다. 이를 통해 사용자는 도로 주소 또는 지리 좌표로 원하는 목적지를 찾을 수 있다. (지도 데이터베이스 관리 참조.)

지도 데이터베이스 형식은 거의 균일하게 독점적이며 위성 내비게이션 지도에 대한 산업 표준이 없지만 일부 회사는 SDAL(Shared Data Access Library) 및 내비게이션 데이터 표준 (NDS)으로 이를 해결하려고 노력하고 있다. 텔레 아틀라스 및 나브테크와 같은 지도 데이터 공급업체는 GDF(지리 데이터 파일) 형식으로 기본 지도를 생성하지만 각 전자 제조업체는 이를 최적화되고 일반적으로 독점적인 방식으로 컴파일한다. GDF는 자동차 내비게이션 시스템의 CD 표준이 아니다. GDF는 내비게이션 시스템의 내부 형식으로 CD-ROM에 사용 및 변환된다. CDF(CARiN Database Format)는 필립스가 만든 독점적인 내비게이션 지도 형식이다.

SDAL은 나브테크가 개발한 독점 지도 형식으로, 디지털 내비게이션 지도의 산업 표준이 되기를 바라며 무상으로 공개되었지만 업계에서 널리 채택되지는 않았다. 이 형식을 사용한 공급업체는 다음과 같다.

 마이크로소프트
 마젤란
 파이오니아
 파나소닉
 클라리온
 인포게이션

 내비게이션 데이터 표준 (NDS) 
내비게이션 데이터 표준 (NDS) 이니셔티브는 자동차 제조업체, 내비게이션 시스템 공급업체 및 지도 데이터 공급업체로 구성된 산업 그룹으로, 자동차 내비게이션 시스템에 사용되는 데이터 형식의 표준화와 지도 업데이트 기능을 허용하는 것을 목표로 한다. NDS 노력은 2004년에 시작되었고 2009년에 등록된 협회가 되었다. 표준화는 상호 운용성을 향상시킬 것이며, 특히 20개 제조업체의 내비게이션 시스템에서 동일한 내비게이션 지도를 사용할 수 있게 할 것이다. 참여 기업에는 BMW, 폭스바겐, 다임러, 르노, ADIT, 아이신 AW, 알파인 전자, Navigon, Navis-AMS, 보쉬, 덴소, 미쓰비시 그룹, 하만 인터내셔널 인더스트리즈, 파나소닉, Preh Car Connect (이전 테크니샛), PTV, 콘티넨탈 AG, 클라리온, 나브테크, Navinfo , 톰톰 및 젠린이 있다.

 미디어 
도로 데이터베이스는 솔리드 스테이트 읽기 전용 메모리(ROM), 광학 미디어(CD 또는 DVD), 솔리드 스테이트 플래시 메모리, 자기 미디어(하드 디스크) 또는 이들의 조합으로 저장될 수 있다. 일반적인 방식은 사용자가 관심 있는 지역의 상세 정보로 보강할 수 있는 기본 지도를 ROM에 영구적으로 저장하는 것이다. ROM은 항상 공장에서 프로그래밍된다. 다른 미디어는 사전 프로그래밍되거나, 컴퓨터 또는 네트워크 연결을 통해 CD 또는 DVD에서 다운로드되거나, 카드 리더를 직접 사용하여 다운로드될 수 있다.

일부 내비게이션 장치 제조업체는 고객에게 무료 지도 업데이트를 제공한다. 이러한 업데이트는
종종 공급업체의 웹사이트에서 얻어지며, 내비게이션 장치를 PC에 연결하여 접속한다.

 실시간 데이터 

일부 시스템은 TMC, RDS 또는 휴대폰을 통한 GPRS/3G 데이터 전송을 사용하여 교통 혼잡 정보를 수신하고 표시할 수 있다.

실제로 구글은 2014년에 안드로이드 및 iOS용 구글 지도를 업데이트하여 더 빠른 경로를 사용할 수 있을 때 사용자에게 알림을 제공했다. 이 변경 사항은 실시간 데이터를 경로의 더 먼 부분에 대한 정보와 통합하는 데 도움이 된다.

 통합 및 기타 기능 
일부 차량 내비게이션 시스템의 컬러 LCD 화면은 텔레비전 방송이나 DVD 영화를 표시하는 데도 사용할 수 있다.
일부 시스템은 핸즈프리 통화 및 SMS 메시징을 위해 휴대 전화와 통합(또는 통신)한다(예: 블루투스 또는 와이파이 사용).
자동차 내비게이션 시스템은 회의를 위한 개인 정보 관리를 포함할 수 있으며, 이는 교통 및 대중교통 정보 시스템과 결합될 수 있다.

 원래 공장 장비 
많은 차량 제조업체는 차량에 위성 항법 장치를 옵션으로 제공한다. 따라서 GNSS가 탑재되지 않은 차량의 고객은 원래 공장 출고된 GNSS 장치를 구매하여 개조할 수 있다. 일부 경우에는 필요한 배선 하네스가 이미 차량에 있는 경우 간단한 "플러그 앤 플레이" 설치가 가능하다. 그러나 일부 제조업체의 경우 새로운 배선이 필요하여 설치가 더 복잡해진다.

이 접근 방식의 주요 이점은 통합되고 공장 표준인 설치이다. 많은 원래 시스템에는 회전 나침반 및 가속도계도 포함되어 있으며 차량의 속도 센서 및 후진 기어 작동 신호 출력에서 입력을 받을 수 있으므로 GPS 신호가 일시적으로 사용할 수 없을 때 추측 항법을 통해 내비게이션을 수행할 수 있다.In-Car Positioning and Navigation Technologies—A Survey, I. Skog, and P. Händel,  그러나 비용은 다른 옵션보다 상당히 높을 수 있다.

 SMS 
실시간으로 관심 지점을 설정하고 GSM 셀룰러 전화 네트워크를 통해 단문 메시지 서비스(SMS)를 사용하여 전송하는 것을 Gps2sms라고 한다. 일부 차량 및 선박에는 도난, 닻 표류 또는 고장과 같은 특정 이벤트가 발생할 때 자동으로 SMS 문자 메시지를 보낼 수 있는 하드웨어가 장착되어 있다. 수신자는(예: 견인차) 웨이포인트를 컴퓨터 시스템에 저장하고, 위치를 나타내는 지도를 그리거나, 차량 내비게이션 시스템에서 볼 수 있다.

 같이 보기 
 증강 현실
 차량 위치 추적기
 무인 자동차
 전자 경로 안내 시스템
 GPS 내비게이션 장치
 GPS
 유도, 항법 및 제어
 자동차 부품 목록
 지도 데이터베이스 관리
 맵스케이프 BV
 모바일 데이터 터미널
 내비게이션 데이터 표준 (NDS)
 내브픽스
 나브테크
 퍼스널 내비게이션 어시스턴트 (PNA)
 톰톰
 트래픽 메시지 채널 (TMC)
 하이브리드 내비게이션 (하이브리드)
 가르민

 각주 

분류:컴퓨터 시스템
분류:일본의 발명품
분류:GPS