Werking inbouw / aansluiten systeem

[Archief]

Hieronder kun je een uitleg lezen van de werking van inbouw navigatiesystemen.

Waarom aansluiten KM-puls en achteruit signalering

Het blijkt dat het helaas vaak voorkomt dat de huidige inbouw systemen niet goed worden aangesloten. Hierdoor krijgt men problemen met de werking. Een veel voorkomende misvatting is dat men denkt dat het systeem alleen werkt met GPS navigatie. Dit is echter niet correct. De inbouw systemen gebruiken het GPS alleen om een plaatsbepaling te doen. De computer gebruikt de KM-puls en het Gyro-kompas meer dan de info die ze krijgt van de GPS satellieten. Wanneer het systeem een goede plaatsbepaling heeft gedaan zal het daarna de huidige positie bepalen door de informatie die het krijgt van de KM-puls en het Gyro-kompas. De KM-puls geeft aan de computer door hoeveel omwentelingen de wielen van de auto maken. Het Gyro-kompas geeft aan de computer door of de computer bochten maakt. De computer zal deze info gebruiken samen met de database op de cd-rom (map-matching) waar het voertuig zich bevindt. De satellieten worden alleen nog maar geraadpleegd ter verificatie. Op het moment dat de positie van het voertuig afwijkt van de werkelijkheid zal de computer door middel van de GPS informatie een correctie uitvoeren. Daarom is het zo belangrijk dat de KM-puls signalering goed wordt aangesloten. Tevens moet men de achteruitsignalering aansluiten. De computer kan immers niet zien aan de KM-puls of het voertuig achteruit rijdt. Hierdoor krijgt men dus fouten in de werkelijke positie van de computer en dient de computer door middel van de GPS informatie een plaatsbepaling uit te voeren. Door deze werking is het systeem in staat om gedurende een langere tijd zonder satelliet informatie correct te blijven functioneren.


Satelliet communicatie

Satellieten zijn niet allemaal hetzelfde. Er zijn verschillende soorten satellieten, die elk het meest geschikt zijn voor een bepaald doel. Grofweg zijn de satellieten te verdelen in LEO's, MEO's en GEO's. Dit verschil wordt voornamelijk gemaakt m.b.t. de afstand van de satelliet ten opzichte van de aarde. Een Low Earth Orbit (LEO) heeft als kenmerk, dat de afstand tot de aarde niet groter is dan 1850 km. Daarboven (tot zo'n 36000 km) worden de satellieten tot de GEO's (geostationanry satellites) gerekend. Sommige auteurs maken een driedeling i.p.v. een tweedeling en hebben het ook nog over een Medium Earth Orbit. De grote verschillen tussen satellieten die relatief dichtbij de aarde staan en satellieten die verder van de aarde verwijdert zijn is het feit dat de maximale data rate daalt wanneer de afstand groter wordt. Verder is er een relatief veel grotere antenne nodig wanneer de afstand groter wordt. De huidige trend is om in plaats van een paar zeer grote GEO's over te gaan op zeer veel kleine LEO's. Dit komt vooral doordat er een steeds grotere vraag ontstaat naar data- en voicetransmissiesystemen die een zeer snelle transmissie tot stand brengen.

Bij satelliet navigatie (GPS=Global Positioning System) wordt er hoofdzakelijk gebruik gemaakt van twee constellaties (Een constellatie is een groep satellieten). De door de Amerikanen ontwikkelde constellatie heet NAVSTAR en Rusland heeft een groep satellieten onder de naam GLONASS in de lucht hangen. Beide constellaties zullen nu kort aangekaart worden. NAVSTAR bestaat uit 24 satellieten, die rond de aarde draaien in zes verschillende banen op zo'n 20000 km afstand van de aardbol. Een baan rond de aarde duurt ongeveer 12 uur. De satellieten staan zodanig ten opzichte van elkaar dat er minimaal vijf satellieten tegelijkertijd een zelfde punt op aarde in hun bereik hebben liggen. Elke satelliet maakt bij haar transmissie gebruik van twee zogenaamde L-band frequenties (L1 op 1575.42 Mhz en L2 op 1227.6 Mhz). Elke satelliet maakt gebruik van deze twee frequenties. De navigatiegegevens worden over beide frequenties verstuurd. Elk bericht maakt gebruik van bepaalde codes, namelijk de P-code (precise code) en de C/A-code (coarse/acquisition code). L1 verstuurt beide codes, terwijl L2 alleen de P-code verzendt. Vaak wordt de P-code door de overheid verzegeld (dit wordt de Y-code genoemd). Voor een andere gebruiker is vaak alleen de C/A code beschikbaar en een klein deel van de P-code, maar hiermee kan toch een vrij goede puntbepaling plaatsvinden. Er kan binnen de NAVSTAR-constellatie onderscheid gemaakt worden tussen drie groepen. Groep 1 satellieten hadden alleen een testfunctie en zijn op een na niet meer in gebruik. De tweede groep satellieten was als eerste volledig functioneel te noemen. Ze kunnen drie en een halve dag functioneren zonder dat er een correctie vanaf de grond nodig is. Ze hebben ook een langere levensduur dan de testsatellieten.

De laatste groep satellieten zijn 180 dagen functioneel zonder dat enige correctie vanaf de aarde nodig is. Dit is te danken aan een verbetering ten opzichte van de vorige satellieten, namelijk een satelliet kan zelf haar eigen navigatiegegevens genereren. Elke satelliet bevat een eigen unieke code om zich van de anderen te onderscheiden.

Ook de GLONASS-constellatie bestaat uit 24 satellieten. Zij cirkelen in drie verschillende banen rond de aarde. De transmissie van gegevens is te vergelijken met de manier waarop de transmissie bij NAVSTAR plaatsvindt (L1 op 1609 Mhz en L2 op 1251 Mhz). Ook het coderen gaat op dezelfe manier.


Map Matching

Map matching is gebaseerd op wiskundige vectoren. Een vector representeert een weg tussen twee knooppunten. De lengte en de richting van de vector geven de afstand en richting weer tussen deze twee punten evenals de coördinaten waar de knooppunten zich binnen het netwerk van wegen bevinden. Alle vectoren tezamen vormen de database waaruit een specifieke route kan worden gereproduceerd. In eerste instantie wordt met behulp van een microcomputer in het voertuig een weg berekend, waarbij gebruik gemaakt wordt van dead reckoning (Zie hieronder voor uitleg). Door deze route te vergelijken met de database van vectoren kunnen afwijkingen verwijderd worden. Bij elke waarneming van richtingverandering door het dead-reckoningsysteem wordt opnieuw een vergelijking gemaakt met de databasegegevens. Dit leidt tot een zeer nauwkeurige routeplanning, tenminste zolang er een up-to-date database beschikbaar is.

Een CD-ROM is een vrij goede manier om een database op te slaan, zeker als gebruik wordt gemaakt van geocoding, een techniek, die de benodigde opslagcapaciteit van kaarten sterk reduceert. Door zijn grote capaciteit kan een vrij groot wegennetwerk opgeslagen worden en het wisselen van cd (bijvoorbeeld voor een ander land) is zeer eenvoudig.

Hieruit kan geconcludeerd worden dat een voor het bepalen van een optimale route 'map matching', waarbij alleen gebruik gemaakt wordt van een CD-ROM, een hele verbetering is ten opzicht van eerdere navigatietechnologieën, maar van een optimale routeplanner is nog geen sprake. Een manier om de werking van map matching te verbeteren is door gebruik te maken van Traffic Message Channel (TMC). Met behulp van TMC is het mogelijk om actuele verkeersinformatie door te sturen naar de microcomputer in het voertuig. Deze kan daarmee rekening houden en eventueel haar uitgestippelde route aanpassen. Enkele navigatiesystemen die gebruik maken van map matching zijn de Travelpilot van Blaupunkt en CARIN, ontwikkeld door Philips. Deze systemen zullen nu in het kort besproken worden.

De Blaupunkt Travelpilot is geïntroduceerd in 1987. Dit systeem maakt gebruik van een differentiemeter en heeft een display met daarop een kaart, die roteert wanneer het voertuig van richting verandert. De routekeuze wordt nog wel gemaakt onafhankelijk van de huidige verkeerssituatie. Er wordt gebruik gemaakt van een database, ontwikkelt door Teleatlas.

Het eerste CARIN (Computer Assisted Retrieval Information and Navigation) systeem (1986) maakt gebruik van een spraakmodule, wat de gebruiksvriendelijkheid en veiligheid van het systeem ten goede komt. Latere versies van CARIN maken geen gebruik meer van de dead-reckoning technologie, maar werken met satelliet navigatie. Hier wordt later op teruggekomen.


Dead Reckoning

Dead reckoning is de oudste navigatietechniek, die toegepast is op voertuigen. Het eerste dead-reckoningsysteem is halverwege de jaren '80 ontwikkeld. Het is een vrij eenvoudige manier om de positie van een voertuig te bepalen. Feitelijk doet het systeem niets anders dan het bepalen van de positie van het voertuig ten opzichte van de vertrekplaats met behulp van informatie die verkregen wordt door middel van richting- en afstandsensoren, die in het systeem geïntegreerd zijn. De afgelegde afstand wordt bepaald door middel van een wielsensor (odometer). Deze telt het aantal omwentelingen, die het wiel maakt sinds het voertuig het vertrekpunt verlaten heeft. Om de richtingveranderingen te bepalen worden twee technieken toegepast. Hierdoor kunnen eventuele correcties worden gemaakt, zodat de exacte plaats van het voertuig beter benaderd kan worden. De richtingverandering wordt bepaald enerzijds door gebruik te maken van een kompas en anderzijds door in elk voorwiel een wielsensor aan te brengen. Doordat in een bocht het binnenwiel langzamer ronddraait dan het buitenwiel kan bepaald worden welke hoek wordt gemaakt en dus in welke mate verandering van richting plaatsvindt.

Een voorbeeld van een dead-reckoningsysteem is de Citypilot, vervaardigd door VDO. Bij dit systeem dient de chauffeur zijn begin- en eindpositie op te geven door middel van een speciale kaart en een leespen. Een microcomputer verwerkt deze gegevens evenals de gegevens die binnenkomen van de sensoren en berekent hiermee de richting en de nog af te leggen afstand (hemelsbreed) tot het eindpunt. Uit testen is gebleken, dat dit systeem een nauwkeurigheid van 97% behaalt, wat inhoudt, dat na een afstand van 100 kilometer er een verschil optreedt van 3 kilometer tussen berekend eindpunt en fysiek eindpunt.

Informatie bron

met dank aan : Fantom