АВТОМОБИЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Автомобильная навигационная система
Полезная модель относится к системам навигации автомобильного транспорта, позволяющим определить местоположение автомобилей и выработать оптимальный маршрут следования, а также давать дополнительную информацию по маршруту.
Известна автомобильная навигационная система, включающая GPS приемник, соединенный с вычислительным блоком, имеющим дисплей с отображенными на нем вектором скорости автомобиля и картой, которая в процессе движения автомобиля находится неподвижно, а вектор скорости автомобиля при изменении им направления движения поворачивается относительно карты (см. патент US №6104315, G 08 G 1/123, 15.08.2000г.).
Недостатком известного технического решения является неудобство для водителя ориентирования по неподвижной карте во время вождения, поскольку визуальная информация на дисплее не отражает действительную реальную в данный момент времени окружающую обстановку. Кроме того, известная система является сложной и дорогостоящей.
Задачей патентуемой полезной модели является создание дешевой и простой при использовании системы, дающей более наглядную информацию реальной окружаюшей обстановки, соответствующей виду из любого окна автомобиля.
Указанная задача достигается автомобильной навигационной системой, включающей GPS приемник, соединенный с вычислительным блоком, имеющим дисплей с отображенными на нем картой и вектором скорости автомобиля, в которой вычислительный блок выполнен в виде карманного персонального компьютера, работающего под управлением универсальной операционной системы с открытой архитектурой и выполненного с возможностью разворота указанной карты в процессе
движения автомобиля относительно неподвижного вектора скорости, отображенного на дисплее и направленного к верхней части дисплея.
На фиг. 1 представлена блок схема автомобильной навигационной системы; на фиг. 2 - изображение карты города с изображением улицы и значка автомобиля с вектором скорости;
на фиг. 3 - изображение карты смещенной вниз навстречу значка автомобиля и поворот карты относительно вектора скорости, который остается неподвижным и направленным постоянно к верхнему краю дисплея;
на фиг. 4 - изображение карты после порота ее относительно неподвижного вектора скорости и изображение значка автомобиля на другой улице после поворота.
Автомобильная навигационная система включает GPS (Global Position System) приемник 1 с GPS антенной 2. GPS-приемник 1 соединен с вычислительным блоком 3 с дисплеем 4, на котором отображена карта 5 определенной местности, например, карта города или его отдельной части в укру1шенном масштабе с изображением улиц. На карте 5 отображается также условное обозначение автомобиля (значок автомобиля) 6 и вектор скорости 7 движения автомобиля 6. Вычислительный блок 3 выполнен в виде карманного персонального компьютера (КПК), работающего под управлением универсальной операционной системы с открытой архитектурой, например, операционной системой Windows СЕ. В качестве КПК можно использовать, например, Casiopea Е-115, 125 и др. Типичные параметры КПК: тактовая частота - не менее 100 МГц, совокупный объем операционной памяти и дискового пространства (виртуального) - не менее 32 Мбт. Персональный карманный компьютер выполнен с возможностью разворота указанной карты 5 в процессе движения автомобиля относительно неподвижного вектора скорости, отображенного на дисплее и направленного постоянно к верхней части дисплея. Это осуществляется
установленным на КПК специальным программным обеспечением Ариадна свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610295 от 19.03.2001г. На ЮЖ имеется помимо картографической базы данных (БД) 8 векторной карты города, местности; БД 9 схемы движения, БД 10 голосовых сообщений, БД И истории движения, БД динамической информации (объекты пользователя, пробки и т.д.).
Автомобильная навигационная система работает следующим образом.
На автотранспортном средстве (автомобиле) устанавливается GPS (Global Positioning System)- приемник 1, КПК 3 с дисплеем 4 и специальным программным обеспечением Ариадна. GPS-приемник 1 принимает сигналы от навигационных спутников и, определяя дальности до спутников, вычисляет свое местоположение на поверхности земного щара и вектор скорости. GPS-приемник 1 каждую секунду (если нет неблагоприятных обстоятельств) выдает вычисленные координаты, скорость, курс транспортного средства в последовательный порт (RS-232) в стандарте NMEA 0183. КПК принимает координаты, высвечивает на дисплее 4 фрагмент карты соответствующего района с условным изображением автотранспорта на нем. При движении автотранспорта происходит автоматическая смена карты на дисплее, так, что водитель всегда может видеть условное изображение транспорта на карте в месте его реального местоположения. Водитель также может видеть параметры движения (обычно - скорость, улица, по которой идет движение)транспортного средства в цифробуквенном виде.
На основе информации от GPS-приемника 1 и электронной карты 5 местности, схемы движения, которые хранятся в Базе Данных КПК , специальное программное обеспечение также может рещать различные прикладные задачи (например, прокладка
оптимального пути проезда или сопровождение по маршруту) и выдавать визуальные и аудио рекомендации водителю.
На дисплее КПК карта 5 в режиме навигации отображается следующим образом: значок автомобиля 6 фиксирован в определенном месте (обычно внизу экрана), а карта 5 при движении реального автомобиля движется (разворачивается) относительно значка. Таким образом, вектор скорости значка автомобиля 6 всегда направлен к верхней части экрана дисплея.
Такой способ отображенртя карты полностью соответствует восприятию водителем реальной окружающей обстановки (дома для водителя движутся относительно него). В условиях вождения мащины, когда водитель не может надолго отвлекаться на карту, такое решение дает возможность осуществлять безопасное вождение и при необходимости ориентироваться по карте. Для ориентации по такой карте требуется 2-3 сек., когда при традиционной ориентации карты и перемещении значка мащины по полю экрана требуется время в несколько раз больше (типично - 10 сек.).
При том, что карты, используемые в Ариадне - векторные, вопрос поворота карты несложен сам по себе. Но при ограниченных вычислительных ресурсах КПК требуются особые решения. Пересчет координат при повороте и сдвиге такой фигуры, как дорожная сеть и городские застройки является серьезной вычислительной задачей. Для снижения загрузки ЦПУ КПК, в том числе с целью решения параллельных задач (например, контроля прохожденрм марщрута), используются следующие решения:  карта в БД хранится по прямоугольным фрагментам небольшого размера, что позволяет быстро выбирать из общего объема информации необходимую часть.
Картопэафические объекты в выбранных фрагментах имеют компактное геометрическое описание, позволяющее осуществлять быстрое отсечение объектов при выходе их за поле экрана.
Вышеперечисленные методы обычно ведут к увеличению объема картографической БД, чего удалось избежать в патентуемой автомобильной навигационной системе..