Navigation

Ein  Navigationssystem  ist ein technisches System unter Verwendung  von Positionsbestimmung  (  Satelliten  ,  Radio  , GSM oder inertes oder autonomes System) und  geographische Informationen  (Topologie, Straße, Luft oder ein Diagramm) , um eine Navigation zu einer ausgewählten Stelle oder  Route ,  die in der gewünschten Kriterien erfolgt.

Konstruktion

Das eigentliche  Radio-Navigationssystem  ist normalerweise in zwei Teile unterteilt. Es besteht aus einer Empfangsvorrichtung  , die  Funksignale von  mehreren codierten Stationen während ihrer  Dauer untersucht  . Anhand dieser Daten wird die aktuelle Position berechnet (siehe auch das  Trägheitsnavigationssystem  zur Definition  ). Fast alle heutigen Navigationsgeräte verwenden US NAVSTAR  GPS  zur Positionsbestimmung. Eine Erklärung des Funktionsprinzips des GPS-Systems finden Sie im Artikel oder  GPS-  Artikel  .

Die sichere Berechnung ist möglich, sobald drei Signale empfangen werden, da nur unvermeidliche Taktfehler im Empfänger kompensiert werden können. Mit einem vierten Signal kann auch der Meeresspiegel bestimmt werden. Wenn mehr Satellitensignale vorhanden sind, erhöht dies die Genauigkeit der Berechnung. Daraus ergibt sich die  geographische Lage  in  Breitengrad  und  Längengrad  , mit höchster Genauigkeit ist heute etwa zehn Meter. Das System wird üblicherweise mit einem elektronischen  Kompass ergänzt  , so dass neben der Position und Bewegungsrichtung des Benutzers auch bekannt ist. Mit der Einbeziehung des  Doppler-Effekts ist es  auch möglich, die aktuelle Geschwindigkeit des Empfängers zu berechnen.

Navigationssysteme übertragen diese Daten heute in der Regel in digitalen Karten, und damit nicht nur in den Koordinaten positionieren, sondern auch ein grafisches, benutzerfreundliches Bild der Position in einer digitalen Kartenform. Durch das Vorhandensein von Karten im Navigationssystem ist es möglich, eine Route von der aktuellen Position zum gewünschten Zielort durch Eingabe der entsprechenden Koordinaten zu erhalten. Der Luftkanal zwischen der Startposition und dem Zielort wird nicht gezeigt, aber ein Pfad der Infrastruktur, der in den Kartendaten unter Verwendung eines sogenannten Routing-Verfahrens gespeichert ist  , wurde bestimmt. Somit ist es möglich, durch das Navigationssystem in einer unbekannten Umgebung an das Ziel gesteuert zu werden. Die Routenempfehlungen werden normalerweise durch Bildschirmanzeige und Sprachführung gemacht.

Berechnen Sie eine Route auf den Straßen im Verkehr, die oft eine Reihe von Straßen zum Ziel führt, stellt hohe Anforderungen an das System. Verkehrsführungen wie Brücken, Einzelstraßen, Sackgassen, Fähren oder ähnliches müssen beachtet werden. Da die Geschwindigkeitsbegrenzungen eingehalten werden und die voraussichtlichen Durchschnittsgeschwindigkeiten eingehalten werden müssen, bieten fast alle Navigationssysteme die Berechnung von Routen auf der Grundlage verschiedener Kriterien wie Minimierung der Fahrzeit, Minimierung der Route, Vermeidung von Autobahnen, Vermeidung von Straßen.

Autonavigationssysteme

 

Anforderungen 

Im Falle eines Kurzzeitsignals (Tunnel) benötigen Sie Systeme, die die aktuelle Position extrapolieren.

Die ideale Lösung wäre eine Trägheitskomponente, die ihre Position interpoliert, nachdem das Funksignal durch Informationen von einem Trägheitssystem entfernt wurde. Solche Systeme werden in Flugzeugen (  INS  ) eingesetzt und können zur autonomen Navigation eingesetzt werden. Solche Systeme sind jedoch sehr teuer und für Fahrzeuge mit hoher Dynamik in der Bewegung (häufige Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung) mit großem Aufwand gerade noch genug.

Fest installierte Systeme in Fahrzeugen (Fabrikbeschläge) besetzen auch Saiten ohne Satellitenkontakt mit Rollensensoren, die die zurückgelegte Entfernung mit relativer Genauigkeit und Richtungsänderungen mit ausreichender Genauigkeit verfolgen können.

Für mobile Geräte muss die Software diese Berechnung durchführen: Wenn das Signal ausfällt, gehen diese Systeme davon aus, dass der Fahrer sich an die angegebene Route hält und die Geschwindigkeit nicht ändert.

Das wichtigste Merkmal von Fahrzeugnavigationssystemen ist die in dieser Form und insbesondere in dieser Komplexität erforderliche Routenplanung, weder in der Fracht noch in der Luftfahrt.

Möglichkeiten

Wie bereits oben erwähnt, ist es auch möglich, mit Hilfe von Navigationssystemen in unbekannten Gebieten zu navigieren. Nachdem das Gerät alle notwendigen Daten zur Verfügung hat (aktuelle Position, aktuelles Kartenmaterial und gewünschtes Ziel), ist keine weitere Operation erforderlich. Eine häufige Ansicht der Karte, um den Standort anhand von Straßennamen zu ermitteln, wird vollständig eliminiert, wenn das System ordnungsgemäß funktioniert und Zeit und Aufwand spart.

Moderne Systeme haben auch empfangene  TMC  oder  TMCpro  und berechnen Sie den  Stau  automatisch oder auf Anfrage einen  Umweg ,  hier ist das Vorliegen einer Behinderung nicht nur als Grund für die Umleitung zu sehen, aber die Verzögerung ist nicht zu erwarten (hat langsamer Verkehr, Staus, Unfälle und Vollständige Abschaltung ist auf andere Systemwerte zurückzuführen, aber auch manuell über TMC überprüft) berichtet in einer Behinderung Behinderung. Parallel dazu wird eine Umgehungsroute berechnet und die Reisezeit mit der auf der ursprünglichen Route verbrachten Zeit plus der erwarteten Verzögerung verglichen. Nur wenn es sinnvoll ist, den Fehler zu umgehen (= Zeitersparnis), berücksichtigt das Navigationssystem die Meldung. Der TMC-Service ist sehr nett, vor allem im Ausland, weil Sie die gelesenen Verkehrsinformationen nicht verstehen oder Sie  aufgrund einer einheitlichen internationalen Codierung in der gewünschten Sprache auf dem System angezeigt werden. Dieses Signal ist jedoch nicht in allen Ländern verfügbar (kostenlos).

Je nach Kartenmaterial können sogenannte  POIs  gesteuert werden. Diese Punkte werden auf der Karte mit ihren Eigenschaften (Tankstelle, Rastplatz, Restaurant usw.) und ihren Koordinaten gespeichert. Um Eintrittszeit zu sparen, steht oft ein Speicher für wichtige Ziele zur Verfügung, die besucht werden.

Darüber hinaus sind einige Navigationssysteme als Warndienst für  Geschwindigkeitsfallen  oder  Ampelkästen  ausgestattet. Auf moderne Navigationssysteme und Smartphone-Apps kann über eine Internetverbindung über das Mobilfunknetz und Daten auf mobile Fotoboxen zugegriffen werden, sofern sie von anderen Benutzern gemeldet wurden. Der Betrieb solcher Anlagen in Deutschland nach  § 23  Nr. 1c  StVO ist  jedoch auf öffentlichen Straßen verboten. In anderen Ländern, einschließlich Österreich, ist es verboten, solche Informationsdienste während der Fahrt zu betreiben. Die Verwendung solcher Routenplanungsinformationen ist jedoch legal.

Navigationssysteme in Autos haben Vorteile, wenn eine bestimmte Häufung von Unfällen aufgrund einer Ablenkung des Fahrers durch den Betrieb der Vorrichtung beobachtet werden kann. Die Bedienung des Fahrers erfolgt während der Fahrt gemäß  § 23 Abs. 1a StVO in Deutschland verboten, wenn eine Hand zum Arbeiten benutzt wird. Studien haben gezeigt, dass, vor allem , wenn für das Lesen von Zeichen in fremden Städten etwa 50% der Konzentration der Fahrt, die richtige Lagerung und Kontrolle der eigenen Position und ist daher für die Navigation notwendig. Darüber hinaus wird geschätzt, dass bis zu 30% der Verspätungen im städtischen Autoverkehr, insbesondere Staus, durch Personen verursacht werden, die nach einer bestimmten Adresse oder einem bestimmten Parkplatz suchen. Oft gestörte Angst, eine Auffahrt zu verpassen und keinen Weg zurück, vor allem weniger erfahrene Fahrer für riskante Manöver (Wechsel in vorzeitige Fahrspur, starke Bremsen, etc.), wodurch sich die Unfallgefahr erhöht.

Mittlerweile können mobile PDA- und PNA-Navigationsgeräte auch mit später verteilter Software stark aufgerüstet werden. Upgrades reichen von täglichen POI-Datenbanken bis hin zu wiederaufladbaren Anwendungen, Hörbüchern, Filmen und  Geocaching-  Anwendungen sowie Tourenkarten.

Beispiele für zusätzliche Optionen im Navigationssystem sind:

  • TMC  eller  TMCpro
  • POI
  • Multimedia-Anwendungen
  • Geocaching

Bauarten

Das älteste Design von Autonavigationssystemen sind sogenannte fabrikgebaute Einheiten. Seit Anfang der 1990er Jahre bieten verschiedene Autohersteller Navigationssysteme als Sonderausstattung an. Diese Systeme bestehen aus einer GPS-Antenne, die typischerweise auf dem Dach des Kraftfahrzeugs montiert ist, einer Steuervorrichtung, durch die Benutzereingaben vorgenommen werden, einer Massenspeichervorrichtung, wenn die Kartendaten gelesen werden, und mindestens einer Anzeige auf den Empfehlungen des Ausgangsantriebs.

Bei älteren Einheiten, Massenspeicher und Steuergerät im Kofferraum werden Fahrempfehlungen über einen kleinen Bildschirm hinter dem Lenkrad ausgegeben, manchmal akustisch am Autoradio.

In modernen Geräten ist die Antriebs- und Steuereinheit oft in das Autoradio integriert. Wenn genügend RAM verfügbar ist, kann das als Massenspeichergerät verwendete CD- oder DVD-Laufwerk nach der Berechnung der Route während der Fahrt weiterhin als Musikplayer verwendet werden. Diese Geräte sind oft höher als normale Autoradios (normalerweise Dual-DIN-Slots) und erlauben daher größere Bildschirme. Farbanzeigemodelle (wie das  Radio Navigationssystem MFD ) zeigen oft eine Straßenkarten-ähnliche Darstellung der nahen oder weiteren Umgebung an, während monochrome Anzeigen gewöhnlich nur Richtungspfeile als die Richtung des Fahrsymbols zeigen. Der Hauptvorteil dieses Designs liegt darin, dass neben dem GPS-Signal häufig auch andere Informationen wie Impulsimpulse oder Informationen über einen Richtungssensor verfügbar sind, die eine genaue Positionierung ermöglichen, obwohl das GPS-Signal zu schwach oder kurzlebig ist. Darüber hinaus können Autolautsprecher Richtungsmeldungen ausführen, während die Lautstärke der Radio- oder Musikwiedergabe automatisch verringert wird.

Nicht zuletzt aufgrund des extremen Preisunterschieds und der Innovationen für den Automobilhersteller haben sich die Verkäufe tragbarer Navigationssysteme in den letzten Jahren deutlich schneller entwickelt. Im Jahr 2006 wurden in Europa rund 9 Millionen tragbare Navigationssysteme im Vergleich zu vier Millionen einge- bauten Automobilherstellern verkauft. Mit der Verbreitung von Smartphones, von denen die meisten über ein ausreichend großes Display und einen präzisen A-GPS-Empfänger verfügen, sinken die Verkäufe tragbarer Navigationsgeräte zunehmend. Nahezu alle namhaften Hersteller von tragbaren Navigationssystemen – wie  TomTom  ,  NAVIGON oder Route 66 – bieten eine App mit ähnlichen Funktionen. Der Vorteil dieser Geräte liegt darin, dass der Benutzer sie meist mit sich führt und direkt zu gespeicherten Kontaktadressen navigieren kann. Bei vorhandener Internetverbindung können hochaufgelöste Überlastinformationen abgerufen werden, die – im Gegensatz zB zu TMC – auch kleine Nebenstraßen bewerten.

Die Verwendung von Motorradnavigationssystemen empfiehlt die Verwendung einer  Motorradsprechanlage  .

Viele Navigationssysteme haben den Nachteil, dass keine freien Karten gewählt werden können, sondern nur Karten des Herstellers verwendet werden können. Aus diesem Grund wurde die Initiative für   ein physisches Speicherformat ins Leben gerufen, eine Vereinigung von Autoherstellern, Systemherstellern und Kartendatenanbietern, die gemeinsam ein Standardformat für Navigationsdatenbanken entwickeln. In Zukunft wird dies die Verwendung von Karten in verschiedenen Navigationssystemen ermöglichen. [9]