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 дополни1ельную информацию по маршруту.
РЬвестна автомобильная навигационная система, включаюшая GPC приемник, соединенный с вычислительным блоком, имеющим дисплей с отображенными на нем картой и вектором скорости автомобиля и выполненным с возможностью устранения невязки (неточности определения координат) в процессе движения (см. патент US №6041280, G 06 G 7/78, 21.03.2000г.).
Недостатком известного технического рещения является недостаточная точность устранения невязки из-за того, что не учитывается схема и история движения автомобиля. Кроме того, известная система является сложной и дорогостоящей.
Задачей патентуемой полезной модели является создание дешевой и простой при использовании системы, дающей более точное устранение невязхи в процессе движения 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 и выполненным с возможностью устранения невязки, в которой вычислительный блок выполнен в виде карманного персонального компьютера, работающего под управлением универсальной операционной системы с открытой архитектурой и выполненного с возможностью устранения невязки с учетом данных базы данных схемы и истории движения по конкретному участку города.
116i
МПК: G 08 G 1/137
На фиг. 1 представлена блок схема автомобильной навигационной системы; на фиг. 2 - изображение карты города с изображением улицы и значка автомобиля с вектором скорости до устранения невязки;
на фиг. 3 - изображение карты города с изображением улицы и значка автомобиля после устранения невязки.
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 укрупненном масштабе с изображением улиц. На карте 5 отображается также условное обозначение автомобиля б 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 КГЖ 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 устранения невязки с учетом данных базы данных схемы и истории движения по конкретному участку города. Это осуществляется установленным на КПК специальным программным обеспечением Ариадна - свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610295 от 19.03.2001г. На КПК имеется помимо картографической базы данных (БД) 8 - векторной карты города, местности; БД 9 схемы движения, БД 10 голосовых сообидений, БД 11 истории движения, БД динамической информации (объекты пользователя, пробки и т.д.). 2
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 шара 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 5 соответствующего района с условным изображением автотранспорта 6 на нем. При движении автотранспорта происходит автоматическая смена карты на дисплее, так, что водитель всегда может видеть условное изображение транспорта 6 на карте 5 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 9 КПК , специальное программное обеспечение также может решать различные прикладные задачи (например, прокладка оптимального пути проезда или сопровождение по маршруту) и выдавать визуальные и аудио рекомендации водителю.
При местоопределении автомобиля с помощью GPS-приемника 1 обязательно присутствует ошибка, как случайная, так и систематическая. Типично суммарная ошибка составляет 10 метров (95%), при включенном режиме селективного доступа до 100 метров. Также вносит свою ошибку и ошибка данных карты (элементы карты оцифровываются с определенной ошибкой). Все это не позволяет без применения
специальных методов избежать ситуации, когда условный значок автомобиля 6 рисуется в стороне от улицы, по которой автомобиль едет. При движении автотранспорта в городе, где улицы расположены достаточно близко друг к другу, проблема однозначной привязки местоположения автомобиля к улице является очень актуальной. Водитель должен видеть условный значок автомобиля непосредственно на улице, а не рядом, чтобы в кратчайшее время сориентироваться, не отвлекаясь от вождения. Также однозначная привязка необходима для режима голосового сопровождения по маршруту. В системах автономной навигации часто используется метод втяжки на улицу, т.е. устранения невязки, использующий БД элементов движения (подмножество картографической БД). Основой метода является предположение, что автомобиль двигаться в городе может только по улицам, а не в промежутках между ними. С некоторыми погрешностями данный метод позволяет уточнять местоположение автомобиля. Но существуют ситуации, когда данный метод не может дать однозначно верный результат. К таким ситуациям можно отнести, например, движение автомобиля по улице, а рядом (около 50 метров) находится практически параллельная улица(ы). В этом случае механизм втяжки может внести ошибку в текущее и последующие местоопределения. В патентуемой системе Ариадна данная проблема решается, дополнительно используя БД 9 схемы движения.
Использование дополнительной информации (БД схемы движения) и соответствующих алгоритмов позволяет уточнять местоположение автомобиля, что необходимо для быстрой и точной ориентации водителя по карте и для решения задач сопровождения по марщруту, идентификации текущих элементов движения, без применения дополнительного дорогостоящего оборудования. Традиционно данная проблема решалась при помощи установки на автомобиле счетчика оборотов колеса и
компаса, или приемника дифференциальной навигационной поправки (для этого еще должна быть развернута соответствующая инфраструктура - станции выработки и трансляции дифференциальной поправки).
При движении автомобиля в КПК записывается марщрут его следования. При невозможности однозначной привязки автомобиля к улице идет логический разбор возможных вариантов нахождения машины с учетом схемы движения (вектор скорости не может быть противоположен направлению движения на анализируемом участке дороги, плюс сопоставление возможного варианта с историей движения (автомобиль не может попасть с одной улицы на другую, не соверщая маневра). Высокая частота выдачи координат и вектора скорости GPS-приемником (1 раз/сек) позволяет однозначно рещать выщеупомянутую проблему. Например, значок автомобиля движется на карте между двух улиц с односторонним движением по каждой, но анализируя направления движения на этих участках улиц, можно понять, что движение идет по улице, направление движения по которой совпадает с направлением вектора скорости. Или, напрг.мер, формально значок автомобиля на карте находится ближе к одной из параллельных улиц. Направления движения на улицах допускает нахождение автомобиля на любой из них. Но история движения показывает, что автомобиль двигался по одной из них, например, нижней улице. При этом автомобиль не соверщал никаких маневров (не менялся курс, не были пройдены соответствующие перекрестки), что также следует из истории движения. Следовательно, можно однозначно определить, что движение идет по нижней улице.
Таким образом, повыщается точность устранения невязки, т.е. устраняется более точно ошибка в определении координат автомобиля на карте.
ZGC;/ /// 6(/